DE102009030250A1 - Diffraction color pigment, useful e.g. in powder coatings, inks and toners, and in the production of masterbatches, comprises a portion of arrays of spherical cavities with a monodisperse size distribution for the optical properties - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Pigmente auf Basis von Beugungsfarbmitteln, Zubereitungen enthaltend derartige Pigmente sowie Verfahren zur Herstellung der Pigmente und Zubereitungen und deren Verwendung.The The invention relates to pigments based on diffractive colorants, preparations containing such pigments and methods for producing the Pigments and preparations and their use.
Im Umfeld der dekorativen Anwendungen und der Gestaltung von Oberflächen mit hoher Wertanmutung besteht ständig Bedarf nach neuen Effektmaterialien. Marktübliche Effektfarbmittel sind derzeit neben Farbstoffen beispielsweise Interferenzpigmente. Auch die Verwendung von Beugungsfarbmitteln mit opalartigen Effekten wird immer wieder diskutiert.in the Environment of decorative applications and the design of surfaces With a high perceived value there is a constant need for new ones Effect materials. Commercially available effect colorants are currently In addition to dyes, for example, interference pigments. Also the use of diffractive colorants with opal-like effects is recurring discussed.
Derartige Beugungsfarbmittel unterscheiden sich in Stabilität und Verarbeitbarkeit jedoch deutlich von klassischen Pigmenten. Daher besteht ein Bedarf Beugungsfarbmittelpigmente zu Verfügung zu stellen, die sich hinsichtlich Stabilität und Verarbeitbarkeit möglichst wenig von klassischen Pigmenten, wie Interferenzpigmenten unterscheiden.such Diffractive colorants differ in stability and Processability, however, clearly from classic pigments. Therefore there is a need for diffractive colorant pigments to ask for stability and processability as little as possible of classical pigments, such as interference pigments differ.
Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Beugungsfarbmittelpigment, das in dem für die optischen Eigenschaften wesentlichen Anteil im wesentlichen aus Anordnungen kugelförmiger Kavitäten mit einer im wesentlichen monodispersen Größenverteilung besteht.One The first object of the present invention is therefore a diffractive colorant pigment, that in the essential for the optical properties Proportion essentially of arrangements of spherical cavities with a substantially monodisperse size distribution consists.
Dabei handelt es sich bei den Beugungsfarbmittelpigmenten bevorzugt um solche in Form von Plättchen oder Kugeln, deren Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20 μm, insbesondere bevorzugt im Bereich 1 bis 10 μm liegt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Beugungsfarbmittelpigmenten um plättchenförmige Partikel, deren Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 20 μm, insbesondere bevorzugt im Bereich 1 bis 10 μm liegt.there the diffractive colorant pigments are preferably those in the form of platelets or spheres, preferably their thickness in the range of 0.5 to 20 .mu.m, particularly preferably in Range 1 to 10 microns. It is preferable in the diffractive colorant pigments of the invention platelet-shaped particles whose thickness is preferably in the range of 0.5 to 20 .mu.m, particularly preferably in Range 1 to 10 microns.
Beugungsfarbmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Materialien, die dreidimensionale photonische Strukturen aufweisen. Unter dreidimensionalen photonischen Strukturen werden i. a. Systeme verstanden, die eine regelmäßige, dreidimensionale Modulation der Dielektrizitätskonstanten (und dadurch auch des Brechungsindex) aufweisen. Entspricht die periodische Modulationslänge in etwa der Wellenlänge des (sichtbaren) Lichtes, so tritt die Struktur mit dem Licht nach Art eines dreidimensionalen Beugungsgitters in Wechselwirkung, was sich in winkelabhängigen Farberscheinungen äußert.Diffractive colorants For the purposes of the present invention are materials that are three-dimensional have photonic structures. Under three-dimensional photonic Structures become i. a. Understood systems that have a regular, three-dimensional modulation of the dielectric constant (and thereby also the refractive index). Corresponds to the periodic modulation length in about the wavelength of the (visible) light, the structure follows with the light Kind of a three-dimensional diffraction grating interacting what expresses itself in angle-dependent color phenomena.
Die
inverse Struktur zur Opalstruktur entsteht gedanklich dadurch, dass
in einem massiven Material regelmäßige sphärische
Hohlvolumina in einer dichtesten Packung angeordnet werden. Ein
Vorteil von derartigen inversen Strukturen gegenüber den
normalen Strukturen ist das Entstehen von photonischen Bänderlücken
bei bereits viel geringeren Dielektrizitätskonstantenkontrasten
(
Beugungsfarbmittel die Kavitäten aufweisen müssen folglich eine feste Matrix besitzen. In einer Erfindungsvariante besteht die Matrix im Wesentlichen aus einem organischen Polymer, das vorzugsweise vernetzt ist. In einer anderen Erfindungsvariante besteht die Matrix um die Kavitäten im wesentlichen aus einem anorganischen Material, vorzugsweise einem Metall oder Halbmetall oder einem Metallchalcogenid oder Metallpnictid bestehen, wobei insbesondere Silciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Eisenoxide, Titandioxid, Cerdioxid, Galliumnitrid, Bor- und Aluminiumnitrid sowie Silicium- und Phosphornitrid oder Mischungen davon bevorzugt sind. Insbesondere Bevorzugt ist es dabei, wenn die Matrix aufgebaut ist aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Titandioxid, Cerdioxid, oder Mischungen bzw. Mischoxiden davon oder Mischungen bzw. Mischoxiden davon mit Siliciumdioxid.Diffractive colorants The cavities must therefore have a fixed Own matrix. In a variant of the invention, the matrix exists essentially of an organic polymer, preferably is networked. In another variant of the invention, the matrix exists around the cavities essentially of an inorganic one Material, preferably a metal or metalloid or a metal chalcogenide or Metallpnictid consist, in particular Silciumdioxid, alumina, Zirconia, iron oxides, titanium dioxide, ceria, gallium nitride, boron and aluminum nitride and silicon and phosphonitride or mixtures of which are preferred. In particular, it is preferred if the matrix is composed of alumina, zirconia, titania, Ceria, or mixtures or mixed oxides thereof or mixtures or mixed oxides thereof with silica.
Insbesondere bevorzugt ist es erfindungsgemäß, wenn der mittlere Durchmesser der Kavitäten im Bereich von etwa 50–500 nm, bevorzugt im Bereich von 100–500 nm und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 280 nm liegt.Especially it is preferred according to the invention, when the middle Diameter of the cavities in the range of about 50-500 nm, preferably in the range of 100-500 nm and especially preferably in the range of 200 to 280 nm.
Dreidimensionale inverse Strukturen d. h. erfindungsgemäß einzusetzende Beugungsfarbmittel mit regelmäßigen Anordnungen von Kavitäten können beispielsweise durch eine Templatsynthese hergestellt werden:
- • Als Struktur gebende Template werden monodisperse Kugeln in einer dichtesten Kugelpackung angeordnet.
- • Die Hohlvolumina zwischen den Kugeln werden durch Ausnutzung von Kapillareffekten mit einem gasförmigen oder flüssigen Precursor oder einer Lösung eines Precursors befüllt.
- • Der Precursor wird (thermisch) in das gewünschte Material umgesetzt.
- • Die Template werden entfernt, wobei die inverse Struktur zurückbleibt.
- • As structure-giving templates monodisperse spheres are arranged in a densest sphere packing.
- The hollow volumes between the balls are filled by utilizing capillary effects with a gaseous or liquid precursor or a solution of a precursor.
- • The precursor is converted (thermally) into the desired material.
- • The templates are removed, leaving behind the inverse structure.
Durch einen anschließenden Vermahlschritt können geeignete Beugungsfarbmittelformkörper dann im Sinne der vorliegenden Erfindung zu Pigmenten zerkleinert werden. Dies gelingt durch Schneiden, Brechen und/oder Mahlen zu Pigmenten geeigneter Größe. Dieser Vorgang kann beispielsweise in einem kontinuierlichen Bandverfahren erfolgen. Es kann ein Walzwerk oder ein Mahlwerk eingesetzt werden. Sind besonders gleichmäßige Teilchengrößen bei den Pigmenten erwünscht, so können sich an den Zerkleinerungsschritt noch ein oder mehrere Siebschritte anschließen.By a subsequent milling step may be appropriate Diffraction colorant shaped body in the sense of the present invention Invention are crushed into pigments. This is done by cutting, Breaking and / or grinding into pigments of suitable size. This process can be done, for example, in a continuous belt process respectively. It can be used a rolling mill or a grinder. Are particularly uniform particle sizes When pigments are desired, so can Connect the comminution step one or more sieve steps.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines Beugungsfarbmittelpigments, wobei in einem ersten Schritt eine dreidimensionale Kugelpackung erzeugt wird, in einem zweiten Schritt die Matrix um die Kugelaggregate aufgebaut wird und in einem Dritten nachfolgenden oder gleichzeitigen Schritt die Kugelaggregate entfernt werden und in einem vierten Schritt die resultierenden Formkörper zu Pigmenten zerkleinert werden.One The present invention is therefore a method for Preparation of a diffractive colorant pigment, wherein in a first Step, a three-dimensional sphere package is generated, in a second Step the matrix is built around the ball aggregates and in a third party subsequent or simultaneous step removes the ball aggregates and in a fourth step, the resulting moldings be crushed into pigments.
In
der Literatur sind viele verschieden Verfahren zur Herstellung inverser
Beugungsfarbmittelstrukturen beschrieben, die als Teilschritte bei
der Herstellung der erfindungsgemäßen Pigmente
eingesetzt werden können: Beispielsweise können
SiO2-Kugeln in eine dichteste Packung arrangiert
werden, die Hohlvolumina mit Tetraethylorthotitanat enthaltenden
Lösungen befüllt werden. Nach mehreren Temperschritten
werden in einem Ätzprozess mit HF die Kugeln entfernt,
wobei die inverse Struktur aus Titandioxid zurückbleibt
(
De
La Rue et al. (
Martinelli
et al. (
Stein
et al. (
Vos
et al. (
Kern-Mantel-Partikeln,
deren Mantel eine Matrix bildet und deren Kern im Wesentlichen fest
ist und eine im Wesentlichen monodisperse Größenverteilung
aufweist, sind in der Deutschen Patentanmeldung
Aus
der Deutschen Patentanmeldung
Dabei ist es aufgrund der leichteren Verarbeitbarkeit in einer Variante insbesondere bevorzugt, wenn die regelmäßig angeordneten Kavitäten in eine Matrix mit thermoplastischen Eigenschaften eingebettet sind, wobei die Matrix vorzugsweise aus Poly(styrol), thermoplastischen Poly(acrylat)derivaten, vorzugsweise Poly(methylmethacrylat) oder Poly(cyclohexylmethacrylat), bzw. thermoplastischen Copolymeren dieser Polymere mit anderen Acrylaten, wie vorzugsweise Styrol-Acrylnitril-Copolymeren, Styrol-Ethylacrylat-Copolymeren oder Methylmethacrylat-Ethylacrylat)-Copolymeren aufgebaut ist.there it is due to the easier processability in a variant particularly preferred when arranged regularly Cavities in a matrix with thermoplastic properties embedded, wherein the matrix is preferably made of poly (styrene), thermoplastic poly (acrylate) derivatives, preferably poly (methyl methacrylate) or poly (cyclohexyl methacrylate) or thermoplastic copolymers these polymers with other acrylates, such as preferably styrene-acrylonitrile copolymers, Styrene-ethyl acrylate copolymers or methyl methacrylate-ethyl acrylate) copolymers is constructed.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht in den Kern-Mantel-Partikeln der Kern im wesentlichen aus einem mit UV-Strahlung abbaubaren Material, vorzugsweise einem UV-abbaubaren organischen Polymeren und insbesondere bevorzugt aus Poly(tert-butylmethacrylat), Poly(methylmethacrylat), Poly(n-butylmethacrylat) oder Copolymeren, die eines dieser Polymere enthalten.In another preferred embodiment is in the Core-shell particles of the core are essentially made of one with UV radiation degradable material, preferably a UV-degradable organic Polymers, and more preferably poly (tert-butyl methacrylate), Poly (methyl methacrylate), poly (n-butyl methacrylate) or copolymers, containing one of these polymers.
Der Mantel der Kern-Mantel-Partikel besteht dabei vorzugsweise aus dem Material das später die Matrix um die Kavitäten bildet.Of the Shell of the core-shell particles preferably consists of the Material that later the matrix around the cavities forms.
Die Entfernung der Kerne kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Wenn die Kerne aus geeigneten anorganischen Materialien bestehen, können diese durch Ätzen entfernt werden. Vorzugsweise können zum Beispiel Siliciumdioxid-Kerne mit HF, insbesondere verdünnter HF-Lösung entfernt werden. Bei diesem Vorgehen kann es wiederum bevorzugt sein, wenn vor oder nach der Entfernung der Kerne eine Vernetzung des Mantels erfolgt. In diesem Fall erhalten der Mantel und damit die Matrix des Formkörpers duroplastische Eigenschaften. Wenn die Kerne in den Kern-Mantel-Partikeln aus einem mit UV-Strahlung abbaubaren Material, vorzugsweise einem UV-abbaubaren organischen Polymeren aufgebaut sind, erfolgt die Entfernung der Kerne durch UV-Bestrahlung. Auch bei diesem Vorgehen kann es wiederum bevorzugt sein, wenn vor oder nach der Entfernung der Kerne eine Vernetzung des Mantels erfolgt.The Removal of the cores can be done in different ways. If the cores can consist of suitable inorganic materials these are removed by etching. Preferably For example, silica cores with HF, especially dilute ones HF solution are removed. This procedure can be in turn, be preferred if before or after removal of the nuclei a cross-linking of the shell takes place. In this case, get the Sheath and thus the matrix of the molding thermoset Properties. If the cores in the core-shell particles from a UV degradable material, preferably a UV degradable material organic polymers are constructed, the removal of the Cores by UV irradiation. Again, this can happen be preferred if before or after the removal of the cores one Crosslinking of the shell takes place.
Dabei kann die Vernetzung nach an sich bekannten Methoden, beispielsweise durch thermisch-induziert oder Licht-induziert erfolgen.there the crosslinking can according to known methods, for example by thermally-induced or light-induced.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es dabei, wenn die Matrix durch Vernetzung des polymeren Mantels von Kern-Mantel-Partikeln unter Einsatz eines Vernetzungshilfsmittels aufgebaut wird.According to the invention preferred it is when the matrix by crosslinking of the polymeric shell of Core-shell particles using a crosslinking aid is built.
In einer bevorzugten Erfindungsvariante erfolgt die Vernetzung thermisch induziert. Dabei ist es wiederum bevorzugt, wenn der Mantel der Kern-Mantel-Partikel freie Cyanat-, Isothiocyanat-, Amino-, Epoxid-, Isocyanat- oder Hydroxy-Gruppen aufweist und als Vernetzungshilfsmittel ein (Poly)Isocyanat, (Poly)Amin oder (Poly)Epoxid eingesetzt wird. Dabei wird das Vernetzungshilfsmittel so ausgewählt, dass es mit den reaktiven, komplementären freien funktionellen Gruppen nach Polyadditionsmechanismen vernetzen kann. Insbesondere bevorzugt ist erfindungsgemäß daher die Kombination von freien Hydroxy-Gruppen im Mantel mit (Poly)Isocyanaten als Vernetzungshilfsmittel.In a preferred variant of the invention, the crosslinking takes place thermally induced. In this case, it is again preferred if the sheath of the core-shell particles has free cyanate, isothiocyanate, amino, epoxide, isocyanate or hydroxyl groups and, as crosslinking assistant, a (poly) isocyanate, (poly) amine or ( Poly) epoxide is used. In this case, the crosslinking aid is selected so that it can crosslink with the reactive, complementary free functional groups by polyaddition mechanisms. in the Therefore, the combination of free hydroxyl groups in the shell with (poly) isocyanates as crosslinking aids is particularly preferred according to the invention.
Insbesondere bevorzugt ist es dabei, wenn der Mantel von einem Copolymeren gebildet wird, das Hydroxyalkyl(meth)acrylat-Einheiten, wie Hydroxyethylacrylat (HEA), Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) oder Hydroxybutylmethacrylat (HBMA) enthält. Als Vernetzungshilfsmittel eignen sich dabei insbesondere geschützte (Poly)Isocyanate, die im Handel auch als Polyisocyanat-Härter bezeichnet werden, und beispielsweise von der Firma Bayer unter dem Handelsnamen Crelan® vertrieben werden.In this case, it is particularly preferred if the jacket is formed by a copolymer which contains hydroxyalkyl (meth) acrylate units, such as hydroxyethyl acrylate (HEA), hydroxyethyl methacrylate (HEMA) or hydroxybutyl methacrylate (HBMA). As crosslinking agents are in particular protected (poly) isocyanates, which are known in the trade as a polyisocyanate curing agent, and for example, sold by Bayer under the trade name Crelan ® are.
Als Polyisocyanate können dabei aliphatische bzw. cycloaliphatische und aromatische Isocyanate eingesetzt werden. Als aliphatische und cycloaliphatische Isocyanate werden insbesondere Hexamethylendiisocyanat, Isophorondiisocyanat und 1,4-Cyclohexyldiisocyanat verwendet. Die aromatischen Polyisocyanate weisen aufgrund des aromatischen Restes eine höhere Reaktivität gegenüber Hydroxylgruppen auf und werden daher besonders bevorzugt eingesetzt. Die wichtigsten Vertreter sind Toluylendiisocyanat, 4,4'-Methylendiphenyldiisocyanat und 1,5-Naphthalendiisocyanat.When Polyisocyanates can be aliphatic or cycloaliphatic and aromatic isocyanates are used. As aliphatic and Cycloaliphatic isocyanates are in particular hexamethylene diisocyanate, Isophorone diisocyanate and 1,4-cyclohexyl diisocyanate used. The aromatic polyisocyanates have due to the aromatic radical a higher reactivity towards hydroxyl groups and are therefore used with particular preference. The most important Representative are tolylene diisocyanate, 4,4'-methylene diphenyl diisocyanate and 1,5-naphthalene diisocyanate.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist es dabei, wenn die Isocyanat-Funktion in den Isocyanaten in geschützter bzw. blockierter Form vorliegt. Eine geeignete Schutzgruppe ist dabei insbesondere ε-Caprolactam. Blockiert können die Isocyanat-funktionen auch dadurch sein, dass Di- oder Oligomere der Isocyanat-Verbindungen vorliegen. So kann beispielsweise Isophorondiisocyanat als Dimer blockiert sein.According to the invention preferred it is, if the isocyanate function in the isocyanates in protected or blocked form is present. A suitable Protecting group is in particular ε-caprolactam. blocked The isocyanate functions can also be characterized in that Di- or oligomers of isocyanate compounds are present. So can For example, isophorone diisocyanate may be blocked as a dimer.
In einer anderen Variante der vorliegenden Erfindung erfolgt die Induktion der Vernetzung mittels Lichtquanten, vorzugsweise mit Energien im Bereich der UV- und/oder VIS-Strahlung. Als Vernetzungshilfsmittel wird dabei vorzugsweise mindestens ein Photoinitiator, vorzugsweise des Typs II eingesetzt.In In another variant of the present invention, induction takes place the crosslinking by means of light quanta, preferably with energies in Range of UV and / or VIS radiation. As a networking tool is preferably at least one photoinitiator, preferably of the Type II used.
Bei der Bindungsspaltung durch Lichtenergie können im Vergleich zur thermisch-induzierten Vernetzung auch stabilere Bindungen dissoziativ gespalten werden. So haben beispielsweise UV Photonen einer Wellenlänge von 300 nm eine Energie von 400 kJ/mol.at The bond cleavage by light energy can be compared For thermally-induced crosslinking also more stable bonds dissociative be split. For example, UV photons have a wavelength of 300 nm an energy of 400 kJ / mol.
Die Photoinitiatoren werden je nach den Anforderungen an die vernetzten Formkörper in Mengen zwischen 0,01 und 15 Gew.-%, bezogen auf die Kern-Mantel-Partikel eingesetzt und können einzeln oder, zur Ausnutzung vorteilhafter synergistischer Effekte, in Kombination miteinander angewendet werden.The Depending on the requirements of the networked photoinitiators Shaped body in amounts between 0.01 and 15 wt .-%, based used on the core-shell particles and can be used individually or, for the benefit of beneficial synergistic effects, in combination be applied together.
Geeignete Photoinitiatoren sollten eine hohe Reaktivität, gleichbedeutend mit einer niedrigen und damit ökonomischen Einsatzkonzentration, optimale und definierte Lichtabsorption, hohe Lagerstabilität, geringe Toxizität, gute Verträglichkeit und Einarbeitbarkeit in sich vereinen. Es sind die verschiedensten Verbindungen im Handel, welche die genannten Bedingungen in geeigneter Weise in sich vereinen, so dass es dem Fachmann keinerlei Schwierigkeiten bereitet, entsprechende Verbindungen auszuwählen.suitable Photoinitiators should have high reactivity, synonymous with a low and therefore economical use concentration, optimal and defined light absorption, high storage stability, low toxicity, good tolerability and incorporation to unify. They are the most diverse compounds in commerce, which combine the conditions mentioned in a suitable manner, so that it does not cause the expert any difficulties, corresponding Select connections.
Unterschieden wird dabei im Wesentlichen nach sogenannten alpha-Spaltern, wie Hydroxyalkylphenon-, Benzilketal-, Acylphosphinoxid- und Aminoalkylphenon-Derivaten, und bimolekular reagierenden Typ II Photoinitiatoren, wie Benzophenon-, Thioxanthon- und Campherchinon-Derivaten.A distinction is made here essentially for so-called alpha-splitters, such as hydroxyalkylphenone, benzilketal, acylphosphine oxide and aminoalkylphenone derivatives, and bimolecular type II photoinitiators such as benzophenone, thioxanthone and camphorquinone derivatives.
Erfindungsgemäß bevorzugt ist dabei der Einsatz von Photoinitiatoren des Typs II und dabei insbesondere der Benzophenon-Derivate bzw. des Grundkörpers Benzophenon.According to the invention preferred is the use of photoinitiators of type II and thereby in particular the benzophenone derivatives or the basic body Benzophenone.
Es wird dabei vermutet, dass Benzophenon als Radikal ein H-Atom aus der Mantel-Polymerkette abstrahieren kann, wodurch ein reaktiver Verknüpfungspunkt zur Vernetzung entsteht.It it is assumed that benzophenone as a radical from an H atom The shell polymer chain can abstract, creating a more reactive Linkage point for networking arises.
In einer bevorzugten Erfindungsvariante werden zusätzlich Sensibilisatoren eingesetzt, welche die Photonenenergie aufnehmen und an den Initiator weiterleiten. Diese Stoffe nehmen an der Reaktion nicht teil, sondern nehmen lediglich die Lichtenergie auf und übertragen diese an den Initiator. Verwendet werden können hierzu insbesondere dem Fachmann bekannte Verbindungen, wie verschiedene Ketone und Farbstoffe. U den bevorzugten Sensibilisatoren gehören dabei Acetophenon, Benzophenon, Chinone, wie Anthrachinon und Durochinon, kondensierte Aromaten, wie Pyren und Anthracen, Farbstoffe, wie Eosin, Erythrosin, Bengalrosa, Porphyrine, Chlorophyll und Zinktetraphenylporphin.In a preferred variant of the invention are additionally Sensitisers used which absorb the photon energy and forward it to the initiator. These substances take part in the reaction do not participate, but only absorb and transfer the light energy this to the initiator. Can be used for this purpose in particular to those skilled in known compounds, such as various Ketones and dyes. U include the preferred sensitizers while acetophenone, benzophenone, quinones, such as anthraquinone and duroquinone, condensed aromatics, such as pyrene and anthracene, dyes, such as Eosin, erythrosin, rose bengal, porphyrins, chlorophyll and zinc tetraphenylporphine.
Dabei erlaubt die Vernetzung mit Hilfe von Photoinitiatoren große Freiheitsgrade bei der Auswahl der Mantelpolymere und den Verarbeitungstemperaturen, während die thermische Vernetzung hier in der Form limitierend wirkt, dass die Mantelpolymere thermisch vernetzbare Gruppen enthalten müssen und bei der Verarbeitung der Kern-Mantel-Partikel die Verfahrenstemperaturen so gewählt werden müssen, dass die Vernetzung erst einsetzt, nachdem die Ausordnung der Kerne erfolgt ist; d. h. die Verarbeitungstemperaturen sollten unterhalb von 150°C, vorzugsweise unterhalb von 100°C bleiben.there allows crosslinking with the help of photoinitiators large Degrees of freedom in the selection of the shell polymers and the processing temperatures, while thermal crosslinking here is limiting in shape acts, that the shell polymers contain thermally crosslinkable groups need and in the processing of the core-shell particles the process temperatures must be chosen so that the networking only starts after the arrangement of the cores is done; d. H. the processing temperatures should be below of 150 ° C, preferably below 100 ° C.
In einer weiteren bevorzugten Erfindungsvariante werden die Kavitäten mit einem stabilisierenden Medium, vorzugsweise einem Harz oder Siliciumdioxid gefüllt. Pigmente auf Basis solcher gefüllter Strukturen zeichnen sich durch besonders große mechanische Stabilität aus und damit besonders einfache Verarbeitbarkeit aus. Ein entsprechendes Herstellverfahren, bei dem die Kavitäten mit einem stabilisierenden Medium gefüllt werden ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens. Geeignete Harze sind solche, die im Folgenden auch als Dispersionsmatrix beschrieben werden. Es handelt sich bei den Harzen bevorzugt um Harze für Lackdispersionen oder Klebstoffe. Siliciumdioxid kann nach an sich bekannten Prozessen in den Kavitäten erzeugt werden; beispielsweise kann eine Wasserglaslösung oder eine Lösung von Tetraethoxysilan in die Kavitäten eingebracht und dort dann auskondensiert werden.In a further preferred variant of the invention, the cavities are filled with a stabilizing medium, preferably a resin or silicon dioxide. Pigments based on such filled structures are characterized by particularly high mechanical stability and thus particularly easy processing. A corresponding production method in which the cavities are filled with a stabilizing medium is a further preferred embodiment of the production method according to the invention. Suitable resins are those which are also described below as a dispersion matrix. The resins are preferably resins for paint dispersions or adhesives. Silica can be produced by processes known per se in the cavities; For example, a water glass solution or a solution of tetraethoxysilane can be introduced into the cavities and then condensed out there.
Erfindungsgemäße Pigmente können in allen für Pigmente üblichen Einsatzbereichen Anwendung finden. Zu den bevorzugten Anwendungsbereichen gehören Farben, Lacke (Auto- und Industrielacke), Pulverlacke, Druckfarben und Toner, die direkte Pigmentierung von Kunststoffen und Lacken und die Herstellung von Masterbatches, sowie der Einsatz in kosmetischen Zubereitungen.invention Pigments are common in all pigments Application areas. Among the preferred applications include paints, varnishes (automotive and industrial coatings), powder coatings, Inks and toners, the direct pigmentation of plastics and varnishes and the production of masterbatches, as well as the use in cosmetic preparations.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Zubereitungen enthaltend mindestens ein Beugungsfarbmittelpigment und mindestens einen geeigneten Träger. Dabei sind Zubereitungen bevorzugt, in denen die Gesamtmenge des oder der Beugungsfarbmittelpigmente aus dem Bereich von 0,1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, gewählt wird.One Another object of the present invention are preparations containing at least one diffractive colorant pigment and at least a suitable carrier. In this case, preparations are preferred in which the total amount of the diffractive colorant pigment (s) from the range of 0.1% by weight to 30% by weight, based on the total weight the preparation is selected.
Übliche Zubereitungen sind dabei Dispersionen, die als Träger Bindemittel und ggf. Lösemittel enthalten.usual Preparations are dispersions which are binders as carriers and optionally contain solvents.
Bevorzugte Bindemittel sind in organischen Lösemitteln bzw. in Wasser (Wasserlacke) gut löslich oder dispergierbar; man unterscheidet dabei in wasserlösliche Bindemittel und in bedeutendere wasserdispergierbare Bindemittel. Bei Reaktionslacken, z. B. Polyurethan-Lacken, gelten die monomeren oder oligomeren Ausgangsmaterialien wie Polyisocyanate, Epoxidharze, Polyole und Styrol in Form von Vernetzern, Filmbildnern und Reaktivverdünnern als Bestandteile der Bindemittel.preferred Binders are in organic solvents or in water (Water-based paints) readily soluble or dispersible; one differentiates while in water-soluble binders and in more significant water-dispersible binders. For reaction paints, z. B. polyurethane paints, apply the monomeric or oligomeric starting materials such as polyisocyanates, Epoxy resins, polyols and styrene in the form of crosslinkers, film formers and Reactive diluents as components of the binder.
Entscheidend für die Bindemittel chemisch härtender Systeme ist ihre Reaktionsfähigkeit, d. h. die Anzahl reaktiver Gruppierungen (z. B. Hydroxy-Gruppen, Doppelbindungen) im Molekül, die sie zu Polyreaktionen befähigt. Die Reaktivität ist einerseits verantwortlich für eine schnelle und vollständige Aushärtung des Lackfilms, andererseits bestimmt sie, z. B. bei Reaktionslacken, die Topfzeit.critical for the binders of chemically curing systems is their responsiveness, d. H. the number of reactive Groupings (eg hydroxy groups, double bonds) in the molecule, which enables them to polyreactions. The reactivity on the one hand is responsible for a quick and complete Curing the paint film, on the other hand, it determines, for. B. reaction coats, the pot life.
Nach ihrer Herkunft kann zwischen natürlichen (natürliche Harze) und synthetischen Bindemitteln (synthetische Harze) unterschieden werden.To Their origin can be between natural (natural Resins) and synthetic binders (synthetic resins) become.
Natürliche Bindemittel: Bereits im Altertum wurden zum Schutz von Häusern und Geräten ”Beschichtungsstoffe” auf Basis von Baumharzen, Bienenwachs, Eigelb, Quark und Ölen verwendet. Einige Naturharze, vor allem Kolophonium und seine Derivate, Schellack und Öle haben ihre Bedeutung als Ausgangsmaterialien für Bindemittel in spezifischen Einsatzbereichen neben den synthetischen Produkten behalten. Ihre chemischen und physikalischen Kennzahlen zeigen aufgrund unterschiedlicher Herkunft zuweilen erhebliche Schwankungen. Öle gewinnen aus ökologischen Gründen als nachwachsende Rohstoffe wieder an Bedeutung. Unter den modifizierten natürlichen Bindemitteln spielen die Cellulose-Derivate eine Rolle, ferner das modifizierte Kolophonium sowie Bitumen, Teere und Asphalte.natural Binders: Already in antiquity were for the protection of houses and devices "coating materials" Base of tree resins, beeswax, egg yolk, quark and oils used. Some natural resins, especially rosin and its derivatives, Shellac and oils have their importance as starting materials for Binders in specific applications in addition to synthetic Keep products. Your chemical and physical indicators sometimes show considerable fluctuations due to their different origins. oils win for ecological reasons as a renewable Raw materials are again important. Among the modified natural Binders play a role in the cellulose derivatives, also the modified rosin as well as bitumen, tars and asphalts.
Synthetische Bindemittel: Die große Gruppe der synthetischen Bindemittel kann grundsätzlich nach den drei aus der makromolekularen Chemie bekannten Reaktionsmechanismen unterteilt werden in Polykondensationsharze, Polymerisationsharze und Polyadditionsharze.synthetic Binder: The large group of synthetic binders can basically after the three from the macromolecular Chemistry known reaction mechanisms are divided into polycondensation resins, Polymerization resins and polyaddition resins.
In physikalisch trocknenden Beschichtungsstoffen werden hochmolekulare Bindemittel von Molmassen > 500000 eingesetzt, so dass zur Erzielung der erforderlichen Verarbeitungsviskosität ein Lösemittelanteil von bis zu 90% notwendig ist. Chemisch härtende Systeme enthalten niedrigmolekulare Bindemittel, die während der Filmbildung durch chemische Reaktion polymerisieren und zu hochvernetzten Beschichtungen führen. Sie benötigen Lösemittelanteile im Lack von weniger als 60%. Zu letzteren zählen auch die wichtigen, für Pulverlacke konzipierten lösemittelfreien, reaktiven Bindemittel.In physically drying coating materials become high molecular weight Binders of molecular weights> 500,000 used so that to achieve the required processing viscosity a solvent content of up to 90% is necessary. chemical Curing systems contain low molecular weight binders, which polymerize during film formation by chemical reaction and lead to highly cross-linked coatings. you need Solvent content in the paint of less than 60%. To the latter also include the important, designed for powder coatings solvent-free, reactive binder.
Handelsübliche Bindemittel sind niemals reine chemische Verbindungen, sondern technische Produkte. Durch Einführung hydrophiler oder reaktiver Gruppen oder durch deren Blockierung, durch Veresterung, Veretherung, Copolymerisation oder Mischung mit anderen Polymeren werden Bindemittel synthetisiert, die in lösemittelhaltigen Lacken, Wasserlacken, UV-härtenden Systemen oder Pulverlacken verarbeitet werden können und den jeweiligen Anforderungen an die Beschichtungsstoffe und die aus ihnen hergestellten Beschichtungen entsprechen.Commercially available binders are never pure chemical compounds, but technical products. By introducing hydrophilic or reactive groups or by blocking them, by esterification, etherification, copolymerization or mixing with other polymers binders are synthesized, which can be processed in solvent-based paints, water-based paints, UV-curing systems or powder coatings and the respective requirements for the coating materials and the coating made from them correspond to
Übliche Bindemittel sind beispielsweise Alkydharz, Acrylharz, Bitumen, Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Celluloseacetopropionat, Cellulosenitrat, Epoxidharz, Epoxidharzester, Epoxidharz/Teer-Kombination, Ethylen-Vinylacetat, Melamin-Formaldehyd-Harz, chloriertes Polyethylen (siehe chlorierte Polyolefine), Phenol-Formaldehyd-Harz (siehe Phenolharze), Polymethylmethacrylat, Polypropylen, Polystyrol, Polytetrafluorethylen, Polyurethan, Polyurethan/Teer-Kombination, Polyvinylacetat, Polyvinylbutyral, Polyvinylchlorid, Chloriertes Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylidenfluorid, Chlorkautschuk, Cyclokautschuk, Polystyrol mit Elastomer auf Basis Butadien, Silicon-Polymer, gesättigte Polyester, Teer, Formaldehyd-Harnstoff-Harz und ungesättigte Polyester.usual Binders are, for example, alkyd resin, acrylic resin, bitumen, cellulose acetate, Cellulose acetobutyrate, cellulose acetopropionate, cellulose nitrate, Epoxy resin, epoxy resin ester, epoxy resin / tar combination, ethylene vinyl acetate, Melamine-formaldehyde resin, chlorinated polyethylene (see chlorinated Polyolefins), phenol-formaldehyde resin (see phenolic resins), polymethylmethacrylate, Polypropylene, polystyrene, polytetrafluoroethylene, polyurethane, polyurethane / tar combination, Polyvinyl acetate, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, chlorinated Polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, chlorinated rubber, Cyclic rubber, polystyrene with elastomer based on butadiene, silicone polymer, saturated polyester, tar, formaldehyde-urea resin and unsaturated polyesters.
Als Bindemittel können auch wasserlösliche hochmolekulare organische Verbindungen mit polaren Gruppen, wie Polyvinylpyrrolidon, Copolymerisate aus Vinylpropionat oder -acetat und Vinypyrrolidon, teilverseifte Copolymeriste aus einem Acrylester und Acrylnitril, Polyvinylalkohole mit unterschiedlichem Restacetat-Gehalt, Zelluloseether, Gelatine, Blockcopolymere, modifizierte Stärke, niedermolekulare, carbon- und/oder sulfonsäuregruppenhaltigen Polymerisate oder Mischungen dieser Stoffe verwendet.When Binders can also be water-soluble high molecular weight organic compounds with polar groups, such as polyvinylpyrrolidone, Copolymers of vinyl propionate or acetate and vinyl pyrrolidone, partially saponified Copolymeriste of an acrylic ester and acrylonitrile, Polyvinyl alcohols with different residual acetate content, cellulose ethers, Gelatin, block copolymers, modified starch, low molecular weight, carbon- and / or sulfonic acid-containing polymers or mixtures of these substances.
Besonders bevorzugte Schutzkolloide sind Polyvinylalkohole mit einem Restacetat-Gehalt von unter 35, insbesondere 5 bis 39 Mol.-% und/oder Vinylpyrrolidon-/Vinylpropionat-Copolymere mit einem Vinylestergehalt von unter 35, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%.Especially preferred protective colloids are polyvinyl alcohols having a residual acetate content from below 35, in particular 5 to 39 mol .-% and / or vinylpyrrolidone / vinyl propionate copolymers with a vinyl ester content of less than 35, in particular 5 to 30 wt .-%.
Es können nichtionische oder auch ionische Emulgatoren, gegebenenfalls auch als Mischung, verwendet werden. Bevorzugte Emulgatoren sind gegebenenfalls ethoxyliierte oder propoxylierte längerkettige Alkanole oder Alkylphenole mit unterschiedlichen Ethoxylierungs- bzw. Propoxylierungsgraden (z. B. Addukte mit 0 bis 50 mol Alkylenoxid) bzw. deren neutralisierte, sulfatierte, sulfonierte oder phosphatierte Derivate. Auch neutralisierte Dialkylsulfobernsteinsäureester oder Alkyidiphenyloxiddisulfonate sind besonders gut geeignet.It may be nonionic or ionic emulsifiers, if necessary also used as a mixture. Preferred emulsifiers are optionally ethoxylated or propoxylated longer-chain alkanols or alkylphenols having different degrees of ethoxylation or propoxylation (eg adducts with 0 to 50 moles of alkylene oxide) or their neutralized, sulfated, sulfonated or phosphated derivatives. Also neutralized Dialkylsulfosuccinic or Alkyidiphenyloxiddisulfonate are particularly suitable.
Besonders vorteilhaft sind Kombinationen dieser Emulgatoren mit den oben genannten Schutzkolloiden, da mit ihnen besonders feinteilige Dispersionen erhalten werden.Especially advantageous combinations of these emulsifiers with the above Protective colloids, as with them very finely divided dispersions to be obtained.
Erfindungsgemäß können die Dispersionen auch als strahlungshärtbare Lacke ausgelegt sein. Dabei muss die Formulierung der Beschichtungsstoffe, Druckfarben usw., die Strahlenart und -intensität sowie die apparative Anordnung der Strahlenquellen auf das zu beschichtende Substrat abgestimmt sein. Konstruktion und Lage der Auftragsaggregate, Bahn/Bogenführung, Gleichgewicht von Temperatur und Feuchtigkeit, Viskosität und viele andere Parameter müssen ein System bilden. Übliche Formulierungen für strahlenhärtbare Überzüge, Kleb- und Dichtstoffe bestehen in einer Mischung aus oligomeren Bindemitteln (Harz), monomeren Reaktionspartnern (Vernetzungskomponente), monomeren Verdünnern (Reaktivverdünnern zur Viskositätseinstellung), Photoinitiatoren (nur für UV-Härtung) und Hilfsmitteln (nicht an der Vernetzung beteiligt).According to the invention the dispersions are also designed as radiation-curable coatings be. The formulation of the coating materials, printing inks etc., the type and intensity of radiation and the apparatus Arrangement of the radiation sources on the substrate to be coated be coordinated. Construction and position of coating units, web / sheet guide, Balance of temperature and humidity, viscosity and many other parameters must form a system. usual Formulations for radiation-curable coatings, Adhesives and sealants consist of a mixture of oligomers Binders (resin), monomeric reactants (crosslinking component), monomeric diluents (reactive diluents for viscosity adjustment), Photoinitiators (only for UV curing) and auxiliary agents (not involved in networking).
Die Hauptkomponente des gehärteten Systems ist der oligomere Partner. Bewährte Bindemittel hierfür sind die ungesättigten Polyester, Epoxidharze, Polyurethane, Polysiloxane, Cellulose usw. An die Enden dieser chemischen Basismoleküle ist eine oder mehrere Acryl- oder Methacryl-Gruppen gebunden. An solchen Kettenenden mit einer stabilen Doppelbindung H2C=CH- greifen die energiereichen Strahlen an. Strahlenhärtende Beschichtungsstoffe und Druckfarben enthalten häufig als Bindemittel Acrylat-Prepolymere (Acrylat-Oligomere), gelöst in monomeren Acrylaten, oder ungesättigte Polyester, gelöst in Styrol. Über die ebenfalls verwendeten monomeren Reaktivverdünner, die bei der Reaktion in den Film eingebaut werden, wird nicht nur die Viskosität des Bindemittels gesteuert. Derartige Monomere beeinflussen auch die physikalischen Eigenschaften des vernetzten Polymeren.The Main component of the cured system is the oligomeric Partner. Proven binders for this are the unsaturated polyesters, epoxy resins, polyurethanes, polysiloxanes, Cellulose, etc. At the ends of these chemical base molecules is one or more acrylic or methacrylic groups bound. At reach such chain ends with a stable double bond H2C = CH- the high-energy rays. Radiation-curing coating materials and printing inks often contain as binders acrylate prepolymers (Acrylate oligomers) dissolved in monomeric acrylates, or unsaturated polyester dissolved in styrene. about the monomeric reactive diluents also used, the When the reaction is incorporated into the film, not only is the viscosity controlled the binder. Such monomers also influence the physical properties of the crosslinked polymer.
Die Bindemittelkonzeptionen für strahlenhärtende Systeme entsprechen zwar in vieler Hinsicht den auch sonst für Lack- und Druckfarbenformulierungen zugrunde gelegten, es gibt allerdings auch einige Besonderheiten, wie aus folgender Zusammenstellung hervorgeht. Die Acrylat-Prepolymere werden mit definierter Molekülgröße durch Umsetzung von Epoxid-Harzen (Epoxidacrylate), Diisocyanaten (Urethanacrylate) oder Polyestern (Polyesteracrylate) mit Acryl- oder Methacrylsäure hergestellt.The Binder concepts for radiation-curing systems Although in many ways the same for other Paint and ink formulations based, there are, however also some peculiarities, as follows from the following compilation. The acrylate prepolymers are of defined molecular size by reaction of epoxy resins (epoxy acrylates), diisocyanates (Urethane acrylates) or polyesters (polyester acrylates) with acrylic or methacrylic acid.
Epoxidacrylate sind das Reaktionsprodukt aus Bisphenol A und Acrylsäure.epoxy are the reaction product of bisphenol A and acrylic acid.
Sie werden bevorzugt in Grundierungen eingesetzt und liefern harte Lackierungen mit gutem Stand und guter Chemikalienbeständigkeit. Die freie Hydroxy-Gruppe bewirkt verbesserte Pigmentbenetzung und gute Haftung auf dem Substrat.she are preferably used in primers and provide hard coatings with good stance and good chemical resistance. The Free hydroxy group causes improved pigment wetting and good Adhesion to the substrate.
Urethanacrylate werden durch Umsetzung von Hydroxyacrylaten mit Diisocyanaten erhalten. Sie eignen sich für die Lackierung flexibler Unter Gründe und für offenporige Lackierungen. Die Verbindungen auf Basis aromatischer Isocyanate neigen im Gegensatz zu den aliphatischen zum Vergilben.urethane are obtained by reacting hydroxyacrylates with diisocyanates. They are suitable for painting flexible reasons and for open-pored finishes. The connections on Base aromatic isocyanates tend in contrast to the aliphatic to yellowing.
Polyesteracrylate sind Umsetzungsprodukte aus gesättigten Polyestern und Hydroxyacrylaten.polyester are reaction products of saturated polyesters and Hydroxy acrylates.
Sie werden für Grundierungen empfohlen, eignen sich aber wegen ihrer guten Glanzgebung auch für Hochglanzdecklacke. Ihr Vorteil liegt in einer vergleichsweise geringen Viskosität, die eine Formulierung mit geringem Monomerenanteil erlaubt.she are recommended for primers, but are suitable because of their good gloss also for high gloss topcoats. you Advantage lies in a comparatively low viscosity, which allows a formulation with low monomer content.
Melaminacrylate werden durch Umsetzung von Melamin mit Acrylamid erhalten, das sich durch Ölsäureamid modifizieren lässt. Die Löslichkeit nimmt mit steigendem Acryl-Gehalt ab, so dass ab 2,5 Mol Acrylamid zusätzliche Lösemittel notwendig sind.melamine are obtained by reacting melamine with acrylamide, which is modified by oleic acid amide. The solubility decreases with increasing acrylic content, so that from 2.5 moles of acrylamide additional solvents necessary.
In allen Formelbildern kann H2C=CH- (Acryl-) durch H2C=C(CH3)- (Methacryl-) ersetzt werden.In H2C = CH- (acrylic) by H2C = C (CH3) - (methacryl-) be replaced.
Als Lösungsmittel können in den Dispersionen Wasser oder übliche organische Lösungsmittel, einzeln oder im Gemisch eingesetzt werden, wobei dem Fachmann bekannte gängige Lacklösungsmittel bevorzugt eingesetzt werden.When Solvents may be present in the dispersions or usual organic solvents, individually or be used in a mixture, with the expert known common Lacquer solvents are preferably used.
Weiter kann es sich bei den erfindungsgemäßen Dispersionen auch um Nagellacke handeln. Typische zum erfindungsgemäßen Einsatz geeignete Nagellacke bestehen im Wesentlichen aus Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen bestimmter Substanzen. Es sind hier insbesondere die Bindemittel, wie Nitrocellulose oder verschiedenen Kunstharze, wie insbesondere Polyacrylate, Polymethacrylate, Toluolsulfonamid-Formaldehyd-Harze, Toluolsulfonamid-Epoxid-Harze, Alkydharze oder Polyvinylacetat zu nennen. Weiter enthalten Nagellacke üblicherweise geeignete Lösungsmittel für die Bindemittel, wobei üblicherweise Lösemittelgemische eingesetzt werden. Typische Lösemittel sind neben Wasser Alkohole, Ester und Ketone, wie insbesondere Methyl-, Ethyl-, Propyl-, und Butylacetat, Isopropylalkohol und n-Butylalkohol. Die Nagellacke können ggf. mit weiteren Zusätzen zur Gestaltung des optischen Erscheinungsbildes, z. B. löslichen Farbstoffen versetzt sein. Zusätzlich können in der Mischung Weichmacher (wie z. B. Kampfer oder Dibutylphtalat) und Verschnittstoffe (z. B. Toluol oder Xylol) enthalten sein. Diese Nagellacke härten durch Verdunsten des Lösungsmittels sowie der anderen flüchtigen Bestandteile in Abhängigkeit von der Schichtdicke des Lackes, der Temperatur und der Art des Lösungsmittels aus. Daneben ist die Aushärtezeit noch von anderen Einflüssen (z. B. Luftanströmung) abhängig.Furthermore, the dispersions of the invention may also be nail varnishes. Typical nail varnishes suitable for use according to the invention consist essentially of solutions, suspensions or emulsions of certain substances. In particular, the binders, such as nitrocellulose or various synthetic resins, in particular polyacrylates, polymethacrylates, toluenesulfonamide-formaldehyde resins, toluenesulfonamide-epoxy resins, alkyd resins or polyvinyl acetate, may be mentioned here. Furthermore, nail varnishes usually contain suitable solvents for the binders, solvent mixtures usually being used. Typical solvents besides water are alcohols, esters and ketones, in particular methyl, ethyl, propyl and butyl acetate, isopropyl alcohol and n-butyl alcohol. The nail polishes may optionally with other additives for the design of the visual appearance, z. B. be added to soluble dyes. In addition, plasticizers (such as camphor or dibutyl phthalate) and by-products (eg, toluene or xylene) may be included in the mixture. These nail varnishes harden by evaporation of the solvent and the other volatile constituents, depending on the layer thickness of the paint, the temperature and the type of solvent. In addition, the curing time is dependent on other influences (eg air inflow).
Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt sind dabei Nagelpflegemittel auf Wasserbasis, die vorzugsweise Polyurethane oder Polyacrylate als Bindemittel enthalten.In particular according to the invention Preference is given to nail care products based on water, preferably Polyurethanes or polyacrylates as binders.
Wasserbasierte Nagellacke enthalten neben Wasser wasserlösliche Harze, wie beispielsweise Polyurethanharze, Acrylharze, Alkydharze, Epoxidharze oder Melaminharze. Dabei ist das Harz vorzugsweise so gewählt, dass es wasserlöslich ist, im Wasser weiß oder transparent erscheint, kostengünstig und einfach zu verarbeiten ist, möglichst nicht brennbar und nicht toxisch oder hyperallergen ist. Wesentlich kann weiter sein, dass der Lack schnell trocknend ist und gute filmbildende Eigenschaften bei Temperaturen ab 10°C aufweist.water-based Nail varnishes contain, in addition to water, water-soluble resins, such as polyurethane resins, acrylic resins, alkyd resins, epoxy resins or melamine resins. The resin is preferably chosen such that that it is water soluble, white in water or appears transparent, inexpensive and easy to process is, if possible, non-flammable and non-toxic or hyperallergenic is. It can be essential that the paint dries quickly is and good film-forming properties at temperatures from 10 ° C having.
Die Konzentration des Beugungsfarbmittelpigments in dem zu pigmentierenden Anwendungssystem d. h. der Dispersion liegt in der Regel zwischen 0,1 und 70 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,1 und 50 Gew.-% und insbesondere zwischen 1,0 und 20 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfestkörpergehalt des Systems.The Concentration of the diffractive colorant pigment in the pigment to be pigmented Application system d. H. the dispersion is usually between 0.1 and 70 wt .-%, preferably between 0.1 and 50 wt .-% and in particular between 1.0 and 20 wt .-%, based on the total solids content of the system.
Ferner
können die erfindungsgemäßen Zubereitungen
auch weitere Farbstoffe und Farbpigmente enthalten. Die Farbstoffe
und -pigmente können aus der entsprechenden Positivliste
der Kosmetikverordnung bzw. der EG-Liste kosmetischer Färbemittel
ausgewählt werden. In den meisten Fällen sind
sie mit den für Lebensmittel zugelassenen Farbstoffen identisch.
Vorteilhafte Farbpigmente sind beispielsweise Titandioxid, Glimmer,
Eisenoxide (z. B. Fe2O3,
Fe3O4, FeO(OH))
und/oder Zinnoxid. Vorteilhafte Farbstoffe sind beispielsweise Carmin,
Berliner Blau, Chromoxidgrün, Ultramarinblau und/oder Manganviolett.
Es ist insbesondere vorteilhaft, die Farbstoffe und/oder Farbpigmente
aus der folgenden Liste zu wählen. Die Colour Index Nummern (CIN)
sind dem
Es
kann ferner günstig sein, als Farbstoff eine oder mehrere
Substanzen aus der folgenden Gruppe zu wählen:
2,4-Dihydroxyazobenzol,
1-(2'-Chlor-4'-nitro-1'phenylazo)-2-hydroxynaphthalin, Ceresrot,
2-(4-Sulfo-1-naphthylazo)-1-naphthol-4-sulfosäure, Calciumsalz
der 2-Hydroxy-1,2'-azonaphthalin-1'-sulfonsäure, Calcium-
und Bariumsalze der 1-(2-Sulfo-4-methyl-1-phenylazo)-2-naphthylcarbonsäure,
Calciumsalz der 1-(2-Sulfo-1-naphthylazo)-2-hydroxynaphthalin-3-carbonsäure,
Aluminiumsalz der 1-(4-Sulfo-1-phenylazo)-2-naphthol-6-sulfosäure,
Aluminiumsalz der 1-(4-Sulfo-1-naphthylazo)-2-naphthol-3,6-disulfosäure,
1-(4-Sulfo-1-naphthylazo)-2-naphthol-6,8-disulfonsäure,
Aluminiumsalz der 4-(4-Sulfo-1-phenylazo)-2-(4-sulfophenyl)-5-hydroxy-pyrazolon-3-carbonsäure,
Aluminium- und Zirkoniumsalze von 4,5-Dibromfluorescein, Aluminium-
und Zirkoniumsalze von 2,4,5,7-Tetrabromfluorescein, 3',4',5',6'-Tetrachlor-2,4,5,7-tetrabromfluorescein und
sein Aluminiumsalz, Aluminiumsalz von 2,4,5,7-Tetraiodfluorescein,
Aluminiumsalz der Chinophthalon-disulfosäure, Aluminiumsalz
der Indigo-disulfosäure, rotes und schwarzes Eisenoxid
(CIN: 77 491 (Rot) und 77 499 (Schwarz)), Eisenoxidhydrat (CIN:
77492), Manganammoniumdiphosphat und Titandioxid.It may also be favorable to choose as the dye one or more substances from the following group:
2,4-dihydroxyazobenzene, 1- (2'-chloro-4'-nitro-1'phenylazo) -2-hydroxynaphthalene, ceric red, 2- (4-sulfo-1-naphthylazo) -1-naphthol-4-sulfonic acid, Calcium salt of 2-hydroxy-1,2'-azonaphthalene-1'-sulfonic acid, calcium and barium salts of 1- (2-sulfo-4-methyl-1-phenylazo) -2-naphthylcarboxylic acid, calcium salt of 1- (2- Sulfo-1-naphthylazo) -2-hydroxynaphthalene-3-carboxylic acid, aluminum salt of 1- (4-sulfo-1-phenylazo) -2-naphthol-6-sulfonic acid, aluminum salt of 1- (4-sulfo-1-naphthylazo) -2-naphthol-3,6-disulfonic acid, 1- (4-sulfo-1-naphthylazo) -2-naphthol-6,8-disulfonic acid, aluminum salt of 4- (4-sulfo-1-phenylazo) -2- ( 4-sulfophenyl) -5-hydroxy-pyrazolone-3-carboxylic acid, aluminum and zirconium salts of 4,5-dibromofluorescein, aluminum and zirconium salts of 2,4,5,7-tetrabromofluorescein, 3 ', 4', 5 ', 6'-Tetrachloro-2,4,5,7-tetrabromo-fluorescein and its aluminum salt, aluminum salt of 2,4,5,7-tetraiodofluorescein, aluminum salt of quinophthalone-disulfonic acid, aluminum salt of indigo-disulfonic acid, red and the like and black iron oxide (CIN: 77,491 (red) and 77,499 (black)), iron oxide hydrate (CIN: 77,492), manganese ammonium diphosphate, and titanium dioxide.
Ferner vorteilhaft sind öllösliche Naturfarbstoffe, wie z. B. Paprikaextrakt, β-Carotin oder Cochenille.Further advantageous are oil-soluble natural dyes, such as z. As paprika extract, β-carotene or cochineal.
Vorteilhaft ist auch die Kombination mit Perlglanzpigmenten. Bevorzugt sind insbesondere die im Folgenden aufgelisteten Arten von Perlglanzpigmenten:
- 1. Natürliche Perlglanzpigmente, wie z. B. 1. ”Fischsilber” (Guanin/Hypoxanthin-Mischkristalle aus Fischschuppen) und 2. ”Perlmutt” (vermahlene Muschelschalen)
- 2. Monokristalline Perlglanzpigmente wie z. B. Bismuthoxychlorid (BiOCl)
- 3. Schicht-Substrat Pigmente: z. B. Glimmer/Metalloxid Basis für Perlglanzpigmente sind beispielsweise pulverförmige Pigmente oder Ricinusöldispersionen von Bismutoxychlorid und/oder Titandioxid sowie Bismutoxychlorid und/oder Titandioxid auf Glimmer. Insbesondere vorteilhaft ist z. B. das unter der CIN 77163 aufgelistete Glanzpigment.
- 1. Natural pearlescent pigments, such as. B. 1. "fish-silver" (guanine / hypoxanthine mixed crystals from fish scales) and 2. "mother-of-pearl" (ground mussel shells)
- 2. Monocrystalline pearlescent pigments such. B. bismuth oxychloride (BiOCl)
- 3rd layer substrate pigments: z. B. Mica / metal oxide base for pearlescent pigments are, for example, powdered pigments or castor oil dispersions of bismuth oxychloride and / or titanium dioxide and bismuth oxychloride and / or titanium dioxide on mica. Particularly advantageous is z. For example, listed under the CIN 77163 luster pigment.
Vorteilhaft
sind ferner beispielsweise die folgenden Perlglanzpigmentarten auf
Basis von Glimmer/Metalloxid:
Besonders bevorzugt sind z. B. die von der Firma Merck unter den Handelsnamen Timiron, Colorona, Dichrona, Xirona und Ronastar erhältlichen Perlglanzpigmente.Especially preferred are z. As the Merck under the trade name Timiron, Colorona, Dichrona, Xirona and Ronastar available Pearlescent pigments.
Die Liste der genannten Perlglanzpigmente soll selbstverständlich nicht limitierend sein. Im Sinne der vorliegenden Erfindung vorteilhafte Perlglanzpigmente sind auf zahlreichen, an sich bekannten Wegen erhältlich. Beispielsweise lassen sich auch andere Substrate außer Glimmer mit weiteren Metalloxiden beschichten, wie z. B. Silica und dergleichen mehr. Vorteilhaft sind z. B. mit TiO2 und Fe2O3 beschichtete SiO2-Partikel (”Ronaspheren”), die von der Firma Merck vertrieben werden und sich besonders für die optische Reduktion feiner Fältchen eignen.Of course, the list of pearlescent pigments mentioned should not be limiting. Pearlescent pigments which are advantageous in the context of the present invention are obtainable in numerous ways known per se. For example, other substrates except mica can be coated with other metal oxides such. As silica and the like. Advantageous z. B. with TiO 2 and Fe 2 O 3 coated SiO 2 particles ("Ronaspheren"), which are sold by Merck and are particularly suitable for the optical reduction of fine wrinkles.
Es kann darüber hinaus von Vorteil sein, gänzlich auf ein Substrat wie Glimmer zu verzichten. Besonders bevorzugt sind Perlglanzpigmente, welche unter der Verwendung von SiO2 hergestellt werden. Solche Pigmente, die auch zusätzlich gonichromatische Effekte haben können, sind z. B. unter dem Handelsnamen Sicopearl Fantastico bei der Firma BASF erhältlich.It may also be advantageous to completely dispense with a substrate such as mica. Particularly preferred are pearlescent pigments which are prepared using SiO 2 . Such pigments, which may also have additional gonichromatic effects are, for. B. under the trade name Sicopearl Fantastico available from BASF.
Weiterhin vorteilhaft können Pigmente der Firma Engelhard/Mearl auf Basis von Calcium Natrium Borosilikat, die mit Titandioxid beschichtet sind, eingesetzt werden. Diese sind unter dem Namen Reflecks erhältlich. Sie weisen durch ihre Partikelgröße von 40–80 μm zusätzlich zu der Farbe einen Glitzereffekt auf.Farther Pigments from Engelhard / Mearl can advantageously be used Base of calcium sodium borosilicate, which is coated with titanium dioxide are to be used. These are available under the name Reflecks. They have a particle size of 40-80 μm a glittering effect in addition to the color.
Besonders vorteilhaft sind ferner auch Effektpigmente, welche unter der Handelsbezeichnung Metasomes Standard/Glitter in verschiedenen Farben (yellow, red, green, blue) von der Firma Flora Tech erhältlich sind. Die Glitterpartikel liegen hierbei in Gemischen mit verschiedenen Hilfs- und Farbstoffen (wie beispielsweise den Farbstoffen mit den Colour Index (CI) Nummern 19140, 77007, 77289, 77491) vor.Especially Also advantageous are also effect pigments which are sold under the trade name Metasomes Standard / Glitter in different colors (yellow, red, green, blue) are available from Flora Tech. The glitter particles lie in mixtures with different ones Auxiliaries and dyes (such as the dyes with the Color Index (CI) numbers 19140, 77007, 77289, 77491).
Die Farbstoffe und Pigmente können sowohl einzeln als auch im Gemisch vorliegen sowie gegenseitig miteinander beschichtet sein, wobei durch unterschiedliche Beschichtungsdicken im Allgemeinen verschiedene Farbeffekte hervorgerufen werden. Die Gesamtmenge der Farbstoffe und farbgebenden Pigmente wird vorteilhaft aus dem Bereich von z. B. 0,1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 15 Gew.-%, insbesondere von 1,0 bis 10 Gew.-% gewählt, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitungen.The Dyes and pigments can be used individually as well be present in a mixture and be mutually coated with each other, being different coating thicknesses in general different color effects are caused. The total amount of Dyes and coloring pigments will be beneficial in the field from Z. From 0.1% to 30% by weight, preferably from 0.5 to 15 Wt .-%, in particular from 1.0 to 10 wt .-% chosen, respectively based on the total weight of the preparations.
Auch ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann die obige Beschreibung in weitestem Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen sind deswegen lediglich als beschreibende, keinesfalls als in irgendeiner Weise limitierende Offenbarung aufzufassen. Die vollständige Offenbarung aller vor- und nachstehend aufgeführten Anmeldungen und Veröffentlichungen sind durch Bezugnahme in diese Anmeldung eingeführt. Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung verdeutlichen. Sie sind jedoch keinesfalls als limitierend zu betrachten. Alle Verbindungen oder Komponenten, die in den Zubereitungen verwendet werden können, sind entweder bekannt und käuflich erhältlich oder können nach bekannten Methoden synthetisiert werden. Es werden teilweise die INCI-Namen der verwendeten Rohstoffe angegeben (die INCI-Namen werden definitionsgemäß in Englischer Sprache angegeben).Also without further explanation it is assumed that a person skilled in the art can make the most of the above description. The preferred embodiments are therefore only as descriptive, in no way as limiting in any way To understand the revelation. The complete revelation of all above and below listed applications and publications are incorporated by reference into this application. The The following examples illustrate the present invention. she however, are not to be considered limiting. All connections or components that can be used in the preparations, are either known and available for purchase or can be synthesized by known methods. Some of the INCI names of the raw materials used are given (The INCI names are by definition in English Language specified).
BeispieleExamples
Verwendete Abkürzungen:Used abbreviations:
- ALMAALMA
- Allylmethacrylatallyl methacrylate
- ANAT
- Acrylnitrilacrylonitrile
- APSAPS
- Ammoniumperoxodisulfatammonium
- BDDABDDA
- Butan-1,4-dioldiacrylatButane-1,4-diol diacrylate
- CHMACHMA
- Cyclohexylmethacrylatcyclohexyl
- HEMAHEMA
- HydroxyethalmethacrylatHydroxyethalmethacrylat
- MMAMMA
- Methylmethacrylatmethyl methacrylate
- SDSSDS
- Dodecylsulfat NatriumsalzDodecyl sulfate sodium salt
- SDTHSDTH
- Natriumdithionitsodium
- PCHMAPCHMA
- Poly(cyclohexylmethacrylat)Poly (cyclohexyl methacrylate)
- PSPS
- Poly(Styrol)Poly (styrene)
Beispiel 1 Herstellung von Kugeln als primäre BausteineExample 1 Preparation of spheres as primary building blocks
Beispiel 1a: Herstellung von monodispersen Siliciumdioxidkugeln eines Durchmessers von 250 nmExample 1a: Preparation of monodisperse Silica spheres of diameter 250 nm
In einem Kolben werden 1140 ml Ethanol und 430 ml VE-Wasser vorgelegt. Unter leichtem Rühren wird die Mischung auf 63°C temperiert. Dann werden 266 ml 25% Ammoniaklösung dazugegeben. Unter starkem Rühren werden (auf ebenfalls 63°C temperierte) 168 ml Tetraethylorthosilikat auf einmal und schnell dazugegeben. Nach 15 Sekunden Nachrühren wird der Rühren abgestellt und die Dispersion 18 h stehen gelassen. Nach Einengung der Dispersion erfolgt eine azeotrope Destillation, um das Ethanol und den Ammoniak zu entfernen, so dass sich die SiO2-Kugeln in einer rein wässrigen Dispersion befinden.In a flask, 1140 ml of ethanol and 430 ml of demineralized water are presented. With gentle stirring, the mixture is heated to 63 ° C. Then 266 ml of 25% ammonia solution are added. While stirring vigorously, 168 ml of tetraethyl orthosilicate (also heated to 63 ° C.) are added all at once and rapidly. After stirring for 15 seconds, the stirring is stopped and the dispersion allowed to stand for 18 h. After concentrating the dispersion, an azeotropic distillation is carried out to remove the ethanol and the ammonia, so that the SiO 2 spheres are in a purely aqueous dispersion.
Beispiel 1b: Herstellung von monodispersen PMMA-Kugeln eines Durchmessers von 300 nmExample 1b: Preparation of monodisperse PMMA balls of a diameter of 300 nm
Ein Rundkolben wird mit 540 ml destilliertem Wasser und 100 ml Methylmethacrylat beschickt. Nach Aufheizen auf 80°C wird ein Stickstoffgaspolster auf die Dispersion gegeben. Der Impellerrührer wird auf 300 U/min eingestellt, um danach 0,5 g 2,2'-Azobis(2-methylpropionamidin)dihydrochlorid hinzuzugeben. Nach 2 h ist die Reaktion beendet und der Kolbeninhalt wird abgekühlt. Das Produkt wird durch mehrmaliges Zentrifugieren und Dekantieren gereinigt.One Round bottom flask is charged with 540 ml of distilled water and 100 ml of methyl methacrylate fed. After heating to 80 ° C, a nitrogen gas cushion added to the dispersion. The impeller stirrer opens 300 rpm, followed by 0.5 g of 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride should admit. After 2 h, the reaction is complete and the contents of the flask is cooled. The product is made by centrifuging several times and decanting cleaned.
Beispiel 2: Organisation der Kugeln in eine kolloidkristalline Packung (Opalpackung)Example 2: Organization of the balls in a colloid-crystalline packing (opal packing)
Die Dispersionen aus Beispiel 1a bzw. 1b werden über einem Büchnertrichter mit feinem Filterpapier über Wasserstrahlpumpenvakuum abgesaugt. Zuerst gelangen die kolloiden Kugeln durch die Filternutsche hindurch (erkennbar am trüben Filtrat), es erfolgt aber schnell eine teilweise Verstopfung der Filterporen, so dass nur noch das Wasser abgesaugt wird und die Kugeln als Filterkuchen zurück bleiben. Die regelmäßige Anordnung der Kugeln erzeugt schillernde Farbeffekte.The Dispersions from Example 1a or 1b are over a Büchner funnel with fine filter paper over water jet pump vacuum aspirated. First, the colloidal spheres pass through the filter chute (recognizable by the turbid filtrate), but it is fast a partial blockage of the filter pores, so that only the Water is sucked off and the balls are returned as filter cake stay. The regular arrangement of the balls creates dazzling color effects.
Beispiel 3: Herstellung von inversen OpalfarbpartikelnExample 3: Preparation of inverse opaline color particles
10
g des ausgehend von Beispiel 1b in Beispiel 2 aus PMMA-Kolloidkugeln
hergestellte, schillernden Filterkuchens wird mit einer Precursorlösung,
bestehend aus 2 ml Tetraethoxysilan, 2 ml Tetra-t-butyl-titanat, 0,7
ml konz. HCl, 3 ml Ethanol und 2 ml Wasser imprägniert
unter schwacher Vakuumabsaugung. Der beladene Filterkuchen wird
1 h getrocknet und anschließend in einem Ofen wie folgt
behandelt:
Hierbei werden die PMMA-Kugeln pyrolytisch abgebaut und es bleiben schillernd farbige Partikel aus inversen Opalen zurück.in this connection The PMMA spheres are pyrolytically degraded and remain iridescent colored particles from inverse opals back.
Beispiel 4: Stabilisierung der OpalmatrixExample 4: Stabilization of the Opal Matrix
Die Partikel aus Beispiel 3 werden mit einer dünnflüssigen UV-härtbaren Klebemitteldispersion (NOA61; Fa. Norland) imprägniert und der Kleber durch UV-Bestrahlung ausgehärtet. Das resultierende Pulver wird in einer Kugelmühle unter Kühlung zu Pigmenten vermahlen.The Particles from Example 3 are mixed with a thin liquid UV-curable adhesive dispersion (NOA61, Norland) impregnated and the adhesive cured by UV irradiation. The resulting powder is placed in a ball mill Grinding cooling to pigments.
Beispiel 5: Herstellung von inversen OpalfarbpartikelnExample 5: Preparation of inverse opaline color particles
Es
werden Precursorlösungen nach folgendem Schema hergestellt:
10
g Tetraethoxysilan, 0,8 ml konz. HCl und 5,4 ml Ethanol werden bei
37°C 10 Minuten reifen gelassen. Bei 0°C werden
anschließend Al-tris-sec-butoxid bzw. Tetraethoxytitan
zugegeben.Precursor solutions are prepared according to the following scheme:
10 g of tetraethoxysilane, 0.8 ml of conc. HCl and 5.4 ml of ethanol are ripened at 37 ° C for 10 minutes. At 0 ° C then Al-tris-sec-butoxide or tetraethoxytitanium are added.
Dabei
werden die folgenden Mischungsverhältnisse eingestellt:
Abschließend
wird 1 ml Wasser zugegeben und die Mischung 20 h ruhen gelassen.
Die resultierende klare Lösung wird 1.1 mit Ethanol verdünnt
damit werden unter schwacher Vakuumabsaugung 10 g des ausgehend
von Beispiel 1b in Beispiel 2 aus PMMA-Kolloidkugeln hergestellte,
schillernden Filterkuchens imprägniert. Der beladene Filterkuchen
wird 1 h getrocknet und anschließend in einem Ofen wie
folgt behandelt:
Hierbei werden die PMMA-Kugeln pyrolytisch abgebaut und es bleiben schillernd farbige Partikel aus inversen Opalen zurück.in this connection The PMMA spheres are pyrolytically degraded and remain iridescent colored particles from inverse opals back.
Beispiel 6: Stabilisierung der OpalmatrixExample 6: Stabilization of the Opal Matrix
Beispiel 6a: UV-härtbare MatrixExample 6a: UV-curable matrix
Die Partikel aus Beispiel 5 werden mit einer dünnflüssigen UV-härtbaren Klebemitteldispersion (NOA61; Fa. Norland) imprägniert und der Kleber durch UV-Bestrahlung ausgehärtet. Das resultierende Pulver wird in einer Kugelmühle unter Kühlung zu Pigmenten vermahlen.The Particles from example 5 are mixed with a thin liquid UV-curable adhesive dispersion (NOA61, Norland) impregnated and the adhesive cured by UV irradiation. The resulting powder is placed in a ball mill Grinding cooling to pigments.
Beispiel 6b: Silica-MatrixExample 6b: Silica matrix
10 g der Partikel aus Beispiel 5 werden in einem Becherglas mit 6 g Tetraethoxysilan imprägniert. Dann werden 100 ml Wasser hinzugegeben und das Becherglas vorsichtig geschwenkt. Nun wird durch Zugabe von Ammoniaklösung unter Schwenken der pH der Dispersion auf 9 eingestellt. Nach 30 Minuten wird das Becherglas samt Inhalt in einen Wärmeschrank mit einer Temperatur von 80°C überführt und für 30 Minuten stehen gelassen. Der Inhalt des Becherglases wird über einem Büchnertrichter abgesaugt und der Filterkuchen vorsichtig mit Wasser gewaschen. Der Filterkuchen wird im Wärmeschrank getrocknet und das resultierende, harte Pulver unter milden Bedingungen zu Pigmenten vermahlen.10 g of the particles from Example 5 are in a beaker with 6 g Tetraethoxysilane impregnated. Then 100 ml of water added and the beaker carefully swung. Now it will by adding ammonia solution while stirring the pH the dispersion is adjusted to 9. After 30 minutes, the beaker becomes including contents in a warming cabinet with a temperature converted from 80 ° C and for 30 Minutes left. The contents of the beaker are about aspirated a Büchner funnel and the filter cake carefully washed with water. The filter cake is in the oven dried and the resulting hard powder under mild conditions milled to pigments.
Beispiel 7: Herstellung von inversen Opalfarbpartikeln durch ÄtzenExample 7: Preparation of inverse opaline color particles by etching
Beispiel 7a: Funktionalisierung der SiO2-Kerne aus Beispiel 1Example 7a: Functionalization of the SiO 2 Cores from Example 1
Zu 1,3 l ethanolischer Suspension mit 2,5 Gew.-% SiO2 (SiO2-Suspension mit violetter Trocknungsfarbe (Wellenlängenmaximum l111 = 400 nm, mittlerer Teilchendurchmesser nach TEM 201 nm; nach Beispiel 1), 0,69 M NH3 und 2 M H2O werden unter Rühren bei Raumtemperatur 3 ml MPS gelöst in Ethanol zugegeben. Die Mischung wird am Rotationsverdampfer zunächst unter Normaldruck langsam auf 65°C erwärmt. Nach 1,5 h wird durch Verringern des Drucks die Destillation eines azeotropen Gemisches aus Ethanol und Wasser gestartet. Die abdestillierte Flüssigkeit wird durch absolutes Ethanol ersetzt. Insgesamt werden 1,2 l Ethanol-Wasser-Gemisch entfernt. Nach 2 h wird die Reaktionslösung auf 300 ml eingeengt und in einen 1 l Rundkolben umgefüllt. Es werden 0,06 g SDS, gelöst in 120 g Wasser zugegeben und erneut bei 65°C Ethanol abdestilliert. Die abdestillierte Flüssigkeit wird durch Wasser ersetzt.To 1.3 l of ethanolic suspension with 2.5% by weight SiO 2 (SiO 2 suspension with violet drying color (wavelength maximum 1111 = 400 nm, average particle diameter after TEM 201 nm, according to Example 1), 0.69 M NH 3 and 2 MH 2 O are added with stirring at room temperature 3 ml of MPS dissolved in ethanol. The mixture is slowly heated to 65 ° C. under normal pressure on a rotary evaporator. After 1.5 hours, the distillation of an azeotropic mixture of ethanol and water is started by reducing the pressure. The distilled off liquid is replaced by absolute ethanol. A total of 1.2 l of ethanol-water mixture are removed. After 2 hours, the reaction solution is concentrated to 300 ml and transferred to a 1 liter round bottom flask. 0.06 g of SDS dissolved in 120 g of water are added and distilled off again at 65.degree. C. in ethanol. The distilled off liquid is replaced by water.
Beispiel 7b: EmulsionspolymerisationExample 7b: Emulsion Polymerization
Die Emulsionspolymerisation wird in einen doppelwandigen, auf 75°C thermostatisierten 250 ml Glasreaktor mit Inertgaszuführung, Propellerrührer und Rückflusskühler durchgeführt. 110 g (enthalten 17 g SiO2) SiO2-Suspension nach Beispiel 2 werden 20 min mit Argon durchperlt. Dann werden 0,1 g SDS zugegeben und die Mischung im Reaktor vorgelegt. Anschließend werden 0,05 g SPS, gelöst in 3 g Wasser, zugegeben. Nach 15 min wird eine Monomeremulsion aus 5,4 g MMA, 0,6 g ALMA, 0,02 g SDS (0,33 Gew.-% auf Monomer), 0,04 g KOH und 30 g Wasser über einen Zeitraum von 90 min kontinuierlich zudosiert. Der Reaktorinhalt wird 20 min ohne weitere Zugabe gerührt. Danach erfolgte eine Zugabe von 0,02 g APS, gelöst in 3 g Wasser. Nach 10 min wird eine zweite Monomeremulsion aus 97,6 Gew.-% Benzylmethacrylat und 2 Gew.-% Hydroxyethylmethacrylat sowie 0,4 Gew.-% SDS und 40 g Wasser über einen Zeitraum von 200 min kontinuierlich zudosiert. Zur nahezu vollständigen Abreaktion der Monomeren wird anschließend noch 120 min gerührt. Die Kern-Mantel-Partikel werden anschließend in 500 ml Ethanol ausgefällt, die Fällung durch Zugabe von 15 g konzentrierter wässriger Kochsalzlösung vervollständigt, die Suspension mit 500 ml dest. Wasser versetzt, abgenutscht und das Polymere bei 50°C im Vakuum getrocknet.The emulsion polymerization is carried out in a double-walled, at 75 ° C thermostated 250 ml glass reactor with inert gas, propeller and reflux condenser. 110 g (containing 17 g of SiO 2 ) SiO 2 suspension according to Example 2 are bubbled with argon for 20 min. Then 0.1 g of SDS are added and the mixture is introduced into the reactor. Then 0.05 g of SPS dissolved in 3 g of water are added. After 15 minutes, a monomer emulsion of 5.4 g MMA, 0.6 g ALMA, 0.02 g SDS (0.33 wt% on monomer), 0.04 g KOH and 30 g water is added over a period of 90 min continuously added. The reactor contents are stirred for 20 minutes without further addition. This was followed by the addition of 0.02 g of APS dissolved in 3 g of water. After 10 minutes, a second monomer emulsion of 97.6% by weight of benzyl methacrylate and 2% by weight of hydroxyethyl methacrylate and 0.4% by weight of SDS and 40 g of water are continuously metered in over a period of 200 minutes. The almost complete reaction of the monomers is then stirred for a further 120 minutes. The core-shell particles are then precipitated in 500 ml of ethanol, the precipitate is completed by adding 15 g of concentrated aqueous saline solution, the suspension with 500 ml of dist. Added water, suction filtered and the polymer dried at 50 ° C in a vacuum.
Beispiel 7c Herstellung des TemplatfilmesExample 7c Preparation of the template film
Die
getrockneten, pulverförmigen Polymere aus Beispiel 14b
werden in einem Mikroextruder (Fa. Thermo Haake, Minilab 5, Gleichläufer)
mit 0,2 wt.-% Licolub Fa1 und 0,2 wt.-% Licolub WE 40 (beide von
Fa. Clariant) und 3 Gew.-% CrelanTM Ul (Fa.
Bayer AG) bei einer Temperatur von 130°C compoundiert.
Das Extrudat aus der Lochdüse wird zu einer Schnecke aufgerollt
und mit einer Laborpresse (Fa. Collin) zwischen zwei PET-Folien
nach folgendem Programm zu dünnen Filmen verpresst:
Die erhaltenen Filme sind spröde und stabil gegenüber Quellung durch Lösungsmittel. Daher wir vermutet, dass sich unter den Pressbedingungen eine chemische Vernetzung des Crelans mit dem HEMA zu Polyurethanstrukturen ausgebildet hat.The films obtained are brittle and stable Swelling by solvent. Therefore we suspected that Under the pressing conditions, a chemical cross-linking of Crelans has formed with the HEMA to polyurethane structures.
Die Filme werden unter Kühlung in kleine Partikel zermahlen.The Films are ground with cooling into small particles.
Beispiel 7d: Ätzen der Partikel mit FlusssäureExample 7d: etching of the particles with hydrofluoric acid
Die Partikel werden in offenen Gefäßen mit Flußsäure (10 Gew.-%) überschichtet und eine Woche bei RT belastet. Verdunstende Flußsäure wird durch frische ersetzt. Nach Spülen mit Wasser und Trocknen zeigen die geätzten Pigmente deutlich erkennbare Reflexionsfarben.The Particles become in open vessels with hydrofluoric acid (10 wt .-%) overlaid and charged one week at RT. Evaporating hydrofluoric acid is replaced by fresh ones. After rinsing with water and drying, the etched show Pigments clearly visible reflection colors.
Formulierungsbeispieleformulation Examples
In den folgenden Formulierungsbeispielen werden als Pigment jeweils die photonischen Effektmaterialien ausgewählt aus einem oder mehreren der vorstehenden Beispiele eingesetzt.In The following formulation examples are used as pigment, respectively the photonic effect materials selected from a or more of the preceding examples.
In
den Formulierungen werden jeweils der Handelsname, die INCI-Bezeichnung,
sowie der Anteil in Gew.-% und eine Bezugsquelle für die
Rohstoffe angegeben. Beispiel
A: Wet Lip Balm mit 10% Beugungsfarbmittel
Herstellung:production:
Die Bestandteile der Phase B werden unter Rühren auf 75°C erhitzt bis alles geschmolzen ist. Phase A zugeben und gut durchrühren. Die Lippenstiftmasse dann in der auf 65°C temperierten Gießapparatur füllen, Phase C zugeben und 15 Minuten rühren. Die homogene Schmelze wird in die auf 55°C vorgewärmten Gießform gegossen.The Phase B ingredients are stirred at 75 ° C heated until everything is melted. Add phase A and stir well. The lipstick mass then tempered at 65 ° C Fill the casting apparatus, add phase C and 15 minutes stir. The homogeneous melt is heated to 55 ° C preheated mold poured.
Anschließend kühlt man die Formen ab und entfernt die Gießlinge kalt. Nach Erwärmen der Lippenstifte auf Raumtemperatur werden die Lippenstifte kurz abgeflammt.Subsequently Cool the molds and remove the castings cold. After warming the lipsticks to room temperature the lipsticks are briefly flamed.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA/Rona® (1) Merck KGaA / Rona®
- (2) Natunola Health Inc.(2) Natunola Health Inc.
- (3) Ross Waxes(3) Ross Waxes
- (4) Cognis GmbH(4) Cognis GmbH
- (5) Henry Lamotte GmbH(5) Henry Lamotte GmbH
- (6) Haarmann & Reimer GmbH(6) Haarmann & Reimer GmbH
Beispiel
B: Duschgel
Herstellung:production:
Für Phase A wird das erfindungsgemäße Pigment in Wasser einrührt. Keltrol T unter Rühren langsam einstreuen und rühren bis es gelöst ist. Die Phasen B und C nacheinander hinzufügen und dabei langsam rühren bis alles homogen verteilt ist. Den pH-Wert auf 6,0 bis 6,5 einstellen.For Phase A becomes the pigment according to the invention in water is stirred. Sprinkle Keltrol T while stirring slowly and stir until dissolved. The phases B and Add C in succession, stirring slowly until everything is distributed homogeneously. Adjust the pH to 6.0 to 6.5.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA/Rona®(1) Merck KGaA / Rona®
- (2) Kelco(2) kelco
- (3) Cognis GmbH(3) Cognis GmbH
- (4) Haarmann & Reimer GmbH(4) Haarmann & Reimer GmbH
- (5) BASF AG(5) BASF AG
Beispiel
C: Lidschatten
Herstellung:production:
Bestandteile der Phase A zusammengeben und vormischen. Anschließend die Pudermischung unter Rühren tropfenweise mit der geschmolzenen Phase B versetzen. Die Puder werden bei 40–50 bar gepresst.ingredients put together and premade phase A. Subsequently The powder mixture with stirring dropwise with the molten Move phase B. The powders are pressed at 40-50 bar.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA/Rona® (1) Merck KGaA / Rona®
- (2) J. M. Huber Corp.(2) J.M. Huber Corp.
- (3) Amerchol(3) Amerchol
- (4) Croda GmbH(4) Croda GmbH
- (5) H. Erhard Wagner GmbH(5) H. Erhard Wagner GmbH
- (6) Haarmann & Reimer GmbH(6) Haarmann & Reimer GmbH
Beispiel
D: Eye Shadow Gel
Herstellung:production:
Pigment und Ronasphere® werden im Wasser der Phase A dispergiert. Mit einigen Tropfen Citronensäure ansäuern um die Viskosität zu vermindern, Carbopol unter Rühren einstreuen. Nach vollständiger Lösung die vorgelöste Phase B langsam einrühren.Pigment and Ronasphere ® are dispersed in the water of phase A. Acidify with a few drops of citric acid to reduce viscosity, sprinkle with Carbopol while stirring. After complete dissolution, stir in the pre-dissolved phase B slowly.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA (1) Merck KGaA
- (2) BF Goodrich GmbH(2) BF Goodrich GmbH
- (3) ISP Global Technologies(3) ISP Global Technologies
Beispiel
E: Lip Gloss
Herstellung:production:
Alle Bestandteile der Phase B werden zusammen eingewogen, auf 70°C erhitzt und gut durchgerührt bis eine homogene Masse entstanden ist. Dann werden die Pigmente zugegeben und nochmals durchgerührt. Die homogene Mischung füllt man bei 50–60°C ab.All Phase B ingredients are weighed together to 70 ° C heated and stirred well until a homogeneous mass emerged is. Then the pigments are added and stirred again. The homogeneous mixture is filled at 50-60 ° C from.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA/Rona® (1) Merck KGaA / Rona®
- (2) BP Amoco(2) BP Amoco
- (3) Elementis Specialties(3) Elementis Specialties
- (4) Cognis GmbH(4) Cognis GmbH
- (5) Dow Corning(5) Dow Corning
- (6) Les Colorants Wackherr(6) Les Colorants Wackherr
Beispiel
F: Lidschatten-Kompaktpuder
Herstellung:production:
Bestandteile der Phase A zusammen geben und vormischen. Anschließend die Pudermischung unter Rühren tropfenweise mit der geschmolzenen Phase B versetzen. Die Puder werden bei 40–50 bar gepresst.ingredients Phase A together and premix. Subsequently The powder mixture with stirring dropwise with the molten Move phase B. The powders are pressed at 40-50 bar.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA(1) Merck KGaA
- (2) Südstärke GmbH(2) Südstärke GmbH
- (3) Cognis GmbH(3) Cognis GmbH
- (4) H. Erhard Wagner GmbH(4) H. Erhard Wagner GmbH
- (5) Haarmann & Reimer GmbH(5) Haarmann & Reimer GmbH
Beispiel
G: Creme Mascara (O/W)
Herstellung:production:
Alle Bestandteile der Phase B zusammen bei ca. 80°C aufschmelzen, rühren bis alles geschmolzen ist. Die Beugungsfarbmittel der Phase A einrühren. Shellac der Phase C im Wasser lösen, auf 75°C erwärmen. Die restlichen Bestandteile der Phase C zugeben, lösen. Bei 75°C langsam unter Rühren die Phase C zu Phase A/B geben, 2 min homogenisieren. Die Masse unter Rühren auf Raumtemperatur abkühlen.All Melt constituents of phase B together at about 80 ° C, stir until everything is melted. The diffractive colorants stir in phase A. Solve Phase C Shellac in water, to 75 ° C. The remaining ingredients Phase C, solve. Slowly submerge at 75 ° C Stir phase C into phase A / B, homogenize for 2 min. Cool the mass to room temperature while stirring.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA/Rona® (1) Merck KGaA / Rona®
- (2) Kahl & Co.(2) Kahl & Co.
- (3) Cognis GmbH(3) Cognis GmbH
- (4) Uniqema(4) Uniqema
- (5) Paroxite Ltd.(5) Paroxite Ltd.
Beispiel
H: Nagellack
Herstellung:production:
Das erfindungsgemäße wird zusammen mit der Lackbase eingewogen, gut mit einem Spatel von Hand vermischt und anschließend 10 min bei 1000 Upm gerührt.The invention is used together with the Lackbase weighed, mixed well with a spatula by hand and then Stirred for 10 min at 1000 rpm.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA/Rona® (1) Merck KGaA / Rona®
- (2) International Lacquers S. A.(2) International Lacquers S.A.
Beispiel
J: Shampoo
Herstellung:production:
Für Phase A das erfindungsgemäße Pigment in das Wasser einrühren. Mit einigen Tropfen Citronensäure (10%ig) ansäuern um die Viskosität zu vermindern und das Carbopol unter Rühren langsam einstreuen. Nach vollständiger Lösung langsam Phase B zugeben. Nacheinander werden nun die Bestandteile der Phase C zugegeben.For Phase A, the pigment of the invention in the water Stir. With a few drops of citric acid (10%) acidify to reduce the viscosity and the Slowly sprinkle Carbopol while stirring. After complete Slowly add solution to Phase B. One after another will be now the ingredients of phase C are added.
Bezugsquellen:Sources:
- (1) Merck KGaA(1) Merck KGaA
- (2) BF Goodrich GmbH(2) BF Goodrich GmbH
- (3) Cognis GmbH(3) Cognis GmbH
- (4) Haarmann & Reimer GmbH(4) Haarmann & Reimer GmbH
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 10145450 A [0018] - DE 10145450 A [0018]
- - WO 2004/031102 [0018] WO 2004/031102 [0018]
- - DE 10341198 [0019] - DE 10341198 [0019]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Citations (2)
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---|---|---|---|---|
WO2004031102A1 (en) | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Merck Patent Gmbh | Method for producing inverse opaline structures |
DE10341198A1 (en) | 2003-09-04 | 2005-05-19 | Merck Patent Gmbh | Shaped articles with homogeneous, evenly distributed cavities, useful e.g. in electro-optical devices, obtained using core-shell particles having thermoplastic matrix shell and solid core |
-
2009
- 2009-06-23 DE DE102009030250A patent/DE102009030250A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
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