小林 敏勝
[現職] 小林分散技研 代表，東京理科大学理工学部客員教授
[専門] 粒子分散、コロイド・界面化学
[経歴] 1980年京都大学大学院工学研究科工業化学専攻修了、日本ペイント(株)入社。1993年京都大学博士（工学）。2010年東京理科大学客員教授、日本ペイント(株)退職。2011年小林分散技研設立。
[現職] 小林分散技研 代表，東京理科大学理工学部客員教授
[専門] 粒子分散、コロイド・界面化学
[経歴] 1980年京都大学大学院工学研究科工業化学専攻修了、日本ペイント(株)入社。1993年京都大学博士（工学）。2010年東京理科大学客員教授、日本ペイント(株)退職。2011年小林分散技研設立。
メタリック顔料は金属粉顔料とも呼ばれ、一般的に、粒子の形は鱗片（りんぺん）状をしています。鱗片状をフレーク状と言うこともあります。
1つ1つの粒子表面は平滑で、光を正反射方向に反射しますので、メタリック顔料を被塗物表面と平行に配向させると、塗膜を見る角度によって、明るさ（反射光強度）が大きく異なって見えます。このように、塗膜を見る角度によって見え方が異なる性質を「光学異方性」と呼びます。明るさ（明度）が異なる場合には、この性質を「フリップ・フロップ」と言うことがあります。
よく磨いた錆の無い金属（メタル）表面と似た外観になることから、メタリック感とも呼ばれますが、多くの鱗片状の粒子が並んでいるだけですので、どうしてもザラザラとした粒子感は残ってしまいます。
金属粉顔料の中では、アルミフレーク顔料が主流となっていますが、その他にも、蒸着アルミ顔料やブロンズ粉などがあり、自動車外板用塗料や家電用塗料など意匠性が重視される分野に使用されています。
着色顔料と併用されることも多いですが、メタリック顔料の光輝感を発現するためには、併用する着色顔料は100nm以下に微粒化されていることが必要です。
アルミフレーク顔料は、長さ5μm～100μm、厚さ1μm程度の鱗片状をしています。製造法は、粒状のアルミニウム粉を、ボールミルなどを用いて粉砕・展延させて作ります。製造は炭化水素系溶剤中で行い、粉砕助剤として脂肪酸を加えます。脂肪酸は顔料表面を被覆し、凝集や酸化劣化から保護します。
商品としての性状がペースト状なので、アルミニウムペーストもしくはアルペーストと呼ばれることがあります。また、粉砕助剤の脂肪酸の種類によって、「リーフィングタイプ」と「ノンリーフィングタイプ」があります。
リーフィングタイプは、ステアリン酸などの飽和脂肪酸を用いたもので、表面張力が低いので、塗膜表面に浮かぶ性質があります。塗膜表面に連続したアルミの層を形成するので、クロムメッキ調の外観が得られます。また光線や腐食物質の透過を効率的に阻止するので、塗膜としての保護機能が増加します。船舶や鋼構造物用塗料、耐熱塗料などに使用されます。
ノンリーフィングタイプは、粉砕助剤にオレイン酸のような不飽和脂肪酸を用いたものです。このタイプは、リーフィングタイプよりも表面張力が高いので、塗膜中に一様に分散・配列する点がリーフィングタイプと異なります。いわゆるメタリック感を付与し、自動車外板用塗料や家電用塗料に使用されるのはこのタイプです。
メタリック塗装が開始された初期には、表面や粒子端面の粗度が大きい「コーンフレークタイプ」と呼ばれるものだけでしたが、近年では平滑性が向上した「シルバーダラータイプ」も使用されるようになりました。両者の形状の違いは図1)を参照してください。
最近では、環境対応塗料での使用に対応するタイプが上市されています。水性塗料用として、アルミは水中で水素ガスを発生して腐食するので、金属酸化物や高分子で被覆処理されたタイプが上市されています。また、静電粉体塗装用には、樹脂コートにより耐電圧性を付与したタイプなどが上市されています。
皮膜にしたい材料を真空中で蒸発させ、その蒸気を基材上に析出させて蓄積し、皮膜を形成する方法を「蒸着」といいます。
蒸着アルミ顔料の製造では、まず、プラスチックなどのシート状の基材上に、アルミを均一に蒸着させて極薄の被膜を形成します。次いで、蒸着されたアルミ薄膜を基材から剥離し、粉砕、粒度調整する事により蒸着アルミ顔料が得られます。
通常のアルミフレーク顔料の厚さが1μm程度なのに対し、蒸着アルミ顔料の厚さは非常に薄い薄く、5～25nmです。
蒸着アルミ顔料を塗膜中で配向させると、粒子感が少ないメッキ面のような鏡面調の意匠を得る事ができます。このような外観は「リキッドメタル調」と呼ばれます。
ただし、被塗物表面に平行に配向させることや、密着性など塗膜品質の確保が難しく、塗装工程における量産化のハードルは高いと言われています2,3)。また、真空プロセスであることなどで生産効率は低く、コストは高めです。このような点を改善するために、先述のアルミフレーク顔料と同様の粉砕・展延プロセスで極薄（～30nm）のアルミフレーク顔料が近年に開発・上市されています2)。
銅と亜鉛の合金（いわゆる真ちゅう）のフレーク状粉末で、ゴールドブロンズ粉とも呼ばれます。金色をしており、金（箔）粉の代用として使用されます。本来のブロンズ（銅とスズの合金＝青銅）色は、黄味を帯びた茶色ですので、それとは異なる色相であることに注意してください。
真ちゅうの粒状粉を、アルミフレーク顔料と同様に粉砕、展延させて製造されます。また、リーフィング性、ノンリーフィング性のものがあります。
塗膜中で鱗片状のメタリック顔料が示す光輝感（メタリック感）は、図2に示すように、「a 顔料粒子の表面と端部の平滑性」「b 粒子径とアスペクト比」「c 被塗物表面に対する配向性」に依存します。
この中で、aとbは顔料粒子そのものの性質で、原料のアルミ粉や展延工程に依存します。特に、原料として「アトマイズ粉」と呼ばれる溶融させたアルミを噴霧して得られるアルミ粉を用いると、表面と端部の平滑性に優れた顔料が得られます。
cは、図3に示すように、塗料が塗装機で霧化され、被塗物に塗着して塗膜になるまでの間に、塗装機の微粒化能力、塗料の粘性挙動やクリヤー塗装との界面の安定性などに影響されます。
1) 有馬正道、テクノコスモス、15, p.53 (2002)
2) 藤原真一、表面技術、67, p.242 (2016)
3) 大村匡弘、永野裕幸、中尾泰志、塗料の研究、140, p.20 (2003）
4) 加佐利章：塗料の研究，135, p.17 (2000)
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