DE1242778B

DE1242778B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Perlmuttpigmenten

Info

Publication number: DE1242778B
Application number: DEE22336A
Authority: DE
Inventors: Rene A Bolomey; Harold A Miller; Leon M Greenstein
Original assignee: Mearl Corp
Current assignee: Mearl Corp
Priority date: 1961-02-06
Filing date: 1962-02-05
Publication date: 1967-06-22
Also published as: NL274422A; ES274360A1; GB957535A; US3123489A; NL131827C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

C09c

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Λ6 1Κ

Deutsche Kl.: 22f-10

Nummer: 1242778

Aktenzeichen: E 22336IV a/22 f

Anmeldetag: 5. Februar 1962

Auslegetag: 22. Juni 1967

Ein Verfahren zur Umwandlung von verdampfbaren Substanzen in Plättchen mittels Vakuum-Sublimation oder -Verdampfung ist bereits in der USA.-Patentschrift 2 713 004 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird eine dünne Schicht einer Substanz von geeigneter Brechzahl mittels Sublimation auf einer aus einem Harz oder einem Kunststoff bestehenden Fläche aufgebracht. Der aufgedampfte Film wird durch Auflösen der Unterlage mittels eines geeigneten Lösungsmittels abgenommen und dann auf mechanischem Wege zu Plättchen von gewünschter durchschnittlicher Größe zerkleinert.

Dieses Verfahren hat insofern gewisse Nachteile, als für die Herstellung einer gegebenen Menge von perlmutterartigem Pigment eine äußerst ausgedehnte Fläche überdeckt werden muß. Zur Herstellung von 100 g perlmutterartiger Pigmentteilchen, die eine Dicke von 100 ηΐμ aufweisen, müssen bei einem zu 4,0 angenommenen spezifischen Gewicht des aufgedampften Films 250 m² Fläche bedeckt werden.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von künstlichen Perlmuttpigmentteilchen, bei welchem durch Vakuumaufdampfung auf einer geeigneten Trägerfläche ein dünner Film aus der Perlmuttpigmentsubstanz erzeugt wird, welcher nach Ablösung von der Trägerunterlage zu Perlmuttpigmentteilchen der gewünschten Abmessungen zerkleinert wird.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein derartiges Herstellungsverfahren mittels Vakuumaufdampfung geschaffen werden, welches die Herstellung großer Mengen derartiger Perlmuttpigmentteilchen bzw. Perlmuttpigmentsubstanzfilme, aus welchen die Teilchen durch Zerkleinerung hergestellt werden, im kontinuierlichen Verfahren und ohne übermäßigen Flächenbedarf gestattet.

Zu diesem Zweck wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung in der Weise vorgegangen, daß man an voneinander getrennten Stellen innerhalb eines evakuierbaren Behälters einen Vorrat einer verdampfbaren Perlmuttpigmentsubstanz und einen Vorrat einer Trägersubstanz aus einem verdampfbaren anorganischen Metallsalz einbringt, daß man die beiden Substanzmengen auf eine zur Verdampfung der Substanz ausreichende Temperatur erhitzt, daß man eine bewegliche, kühle Niederschlagsfläche aufeinanderfolgend an den beiden Substanzvorräten vorbeiführt, derart, daß auf der Niederschlagsfläche aufeinanderfolgend dünne Filme aus der Perlmuttpigmentsubstanz und der Trägersubstanz durch Kondensation abgeschieden werden, daß man nach aufeinanderfolgender Abscheidung einer Vielzahl über-Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
Perlmuttpigmenten

Anmelder:

The Mearl Corporation Ossining,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. T. Haibach,
Patentanwälte, München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:

Rene A. Bolomey, Peekskill, N. Y.;

Harold A. Miller, White Plains, N. Y.;

Leon M. Greenstein, Brooklyn, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 6. Februar 1961 (87 062)

einanderliegender Dünnfilme aus der Pigmentsubstanz und der Trägersubstanz das erhaltene vielschichtige Gebilde mit einem spezifischen Lösungsmittel für die Trägersubstanz behandelt, derart, daß die aus der Trägersubstanz bestehenden Dünnfilmschichten aufgelöst werden und die Pigmentsubstanzfilme zurückbleiben, und daß man die Pigmentsubstanzfilme von der Abscheidungsfläche abnimmt und zu Perlmuttpigmentteilchen zerkleinert.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung werden somit kontinuierlich laufend und gleichzeitig zwei Substanzen auf verschiedene Teile einer sich bewegenden Niederschlagsfläche, beispielsweise einer Drehscheibe, einem endlosen Förderband oder einer zu einer Hin- und Herbewegung angetriebenen Fläche, aufgedampft, derart, daß abwechselnd Schichten von Trägersubstanz und von Pigmentsubstanz gebildet werden, wobei aus dem hierbei bestehenden Schichtgebilde nachfolgend die Perlmuttpigmentfilme durch Auf- und Herauslösen der Trägersubstanz gewonnen werden. Wie ohne weiteres ersichtlich, läßt sich nach diesem Verfahrensprinzip, bei welchem eine Vielzahl derartiger Schichten übereinander in kontinuierlichem Verfahren erzeugt

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werden können, der Platzbedarf für die Herstellung großer Gesamtflächen an Pigmentfilm ganz wesentlich verringern, wodurch ein technisch brauchbares Verfahren zur kontinuierlichen Pigmentteilchenerzeugung durch Vakuumaufdampfung erhalten wird. So läßt sich beispielsweise durch Ubereinanderschichten von je 100 bzw. 1000 Schichten Pigmentfilm und Trägerfilm der Platzbedarf für 100 g eines 100 mji dicken Films von 250 m² Fläche auf 2,5 bzw. 0,25 m- verringern.

Das Pigment ist eine in vielen Flüssigkeiten unlösliche Substanz; als Trägermaterial dagegen dient eine verdampfbare Substanz, welche in einer das Pigment nicht lösenden Flüssigkeit leicht löslich ist. Auf diese Weise können die übereinanderliegenden Schichten des Perlmuttpigmentfilms leicht voneinander und von dem Trägerfilm getrennt werden einfach durch Zusatz eines geeigneten Lösungsmittels für den Trägerfilm. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß als verdampfbare Perlmuttpigmentsubstanz ein Stoff aus der Gruppe Zinksulfid, Zinkoxyd, Guanin, Magnesiumfluorid, Titandioxyd, Calciumfluorid und Kryolit und als Trägersubstanz ein Stoff aus der Gruppe der Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide oder Alkaliborate dienen.

Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erzeugten abwechselnden Schichten sind vorstehend und im folgenden als »Perlmuttpigmentfilm« einerseits und »Trägerfilm« andererseits bezeichnet; selbstverständlich ist jedoch die Bezeichnung »Pigmentfilm« so zu verstehen, daß erst nach der Zerkleinerung dieses Films zu Teilchen der geeigneten Abmessungen und bei Einlagerung dieser Teilchen der gewünschte Perlmutteffekt zustande kommt. Die Erfindung betrifft auch Vorrichtungen zur Durchführung des genannten Verfahrens. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist eine derartige Vorrichtung so ausgebildet, daß in einem Vakuumbehälter eine kontinuierlich endlos umlaufende Abscheidungsfläche in solcher Zuordnung zu Vorratsbehältern für die verdampfbare Perlmuttpigmentsubstanz bzw. die verdampfbare Trägersubstanz vorgesehen ist, daß in jeder Stellung der kontinuierlich umlaufenden Abscheidungsfläche ein Teil dieser Fläche jeweils nur dem einen Vorratsbehälter und ein anderer Teil der Abscheidungsfläche nur dem anderen Vorratsbehälter ausgesetzt ist und daß Heizvorrichtungen für die Vorratsbehälter sowie eine Antriebsvorrichtung zum kontinuierlichen Umlauf der Abscheidungsfläche vorgesehen sind.

Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen kann als endlos umlaufende Abscheidungsfläche beispielsweise eine waagerechte drehbare Scheibe oder ein über zwei Rollen laufendes endloses Band vorgesehen sein.

Das Verfahren gemäß der Erfindung mit gleichzeitiger Aufdampfung zweier Substanzen hat den Vorteil, daß die Bildung der Vielzahl aufeinanderfolgender Schichten ohne Störung und ohne Aufheben des Vakuums erfolgt; durch geeignete Regelung der Wärmezufuhr zu den beiden Verdampfungsstellen läßt sich erreichen, daß man unter konstanten Druckbedingungen einen Film von der gewünschten Dicke erhält.

Die Wärmezufuhr muß zur Verdampfung der Pigmentsubstanz unter den betreffenden Vakuumbedingungen ausreichen. Im allgemeinen wird ein Vakuum von 10~² mm oder wenig darunter angewendet.

Bei der Herstellung der perlmutterartigen Pigmente durch das Vakuum-Verdampfungs-Verfahren zeigt der Pigmentfilm nur eine sehr geringe Dicke. Es können mit einer bestimmten Menge von perlmutterartigem Pigment mehr Reflexionen erhalten werden, wenn die Substanz in Form von dünnen Plättchen anstatt in Form von dickeren Plättchen vorliegt.

ίο Wenn Farbeffekte durch Interferenzerscheinungen erwünscht sind, sind für die Bestimmung der wünschenswerten Filmdicke noch andere Überlegungen maßgebend.
Die zur Farbenbildung bei der Erfindung ausgenutzten Interferenzerscheinungen hängen von der Tatsache ab, daß ein durch Zerkleinern eines dünnen Films von wünschenswerter Dicke erhaltenes Teilchen die optischen Eigenschaften eines dünnen Films beibehält. Wird weißes Licht von einem solchen Film reflektiert, so können die von den beiden Flächen reflektierten Lichtstrahlen miteinander in Wechselwirkung treten, was zur Verstärkung oder zur Auslöschung von Licht bestimmter Wellenlängen führt. Eine durch eine solche Verstärkung bzw. Auslöschung bewirkte Änderung in der Zusammensetzung des Lichtes führt zu Farberscheinungen.

Die bekannten Gleichungen, welchen die Fsrberscheinungen gehorchen, hängen von der Brechzahl des dünnen Films oder des Plättchens und, bei nicht senkrechtem Lichteinfall, auch von der Brechzahl des umgebenden Mediums ab. Auslöschende Interferenz tritt auf, wenn die von zwei entgegengesetzten Seiten der Plättchen reflektierten Lichtstrahlen völlig verschiedene Phasen haben. Dies ist bei der Wellenlänge λ (für senkrecht auf den Film einfallendes Licht) dann der Fall, wenn

d = {η-\)λ!2Ν

ist, wobei d die Dicke des Films von der Brechzahl Λ⁷ und dem Reflexionsvermögen η ist.

Wenn es sich bei dem einfallenden Licht der Wellenlänge X um monochromatisches Licht handelt, erfolgt unter diesen Bedingungen überhaupt keine Reflexion. Wird dagegen das Plättchen mit weißem Licht bestrahl, so erscheinen alle Wellenlängen mit Ausnahme von λ im reflektierten Licht. Eine Verstärkung der Wellenlänge λ erfolgt, wenn

d= (2η-1)λ/4Ν

S° bei senkrechtem Lichteinfall ist. In diesem Fall ist das reflektierte Licht besonders reich an der verstärkten Wellenlänge.

Für ungefärbtes perlmutterartiges Pigment soll der Wert von N ■ d, wobei d die Dicke des Films in Millimikron und N die Brechzahl des Films bedeutet, in das Gebiet von etwa 10 bis 200 fallen. Dies bedeutet für eine Substanz mit der Brechzahl 2,0, daß der bevorzugte Dickenbereich zwischen etwa 5 und etwa 100 ΐημ liegt. Die aus diesen Filmen erhaltenen Plättchen reflektieren im wesentlichen weißes Licht, da ihre Dicke unter derjenigen liegt, welche starke Interferenzerscheinungen hervorruft. Es können jedoch ungefärbte perlmutterartige Pigmente bei wesentlich höheren N · d-Werten erhalten werden, wenn der Film in seiner Dicke hinreichend uneinheitlich ist, so daß die aus einem Teilchen des zerkleinerten Films erhaltene Interferenzfarbe durch die Farbe aus einem anderen Teilchen aufgehoben wird; je-

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doch ist der perlmutterartige Effekt eines solchen äther oder Aceton, verdrängt werden. Übliche Ver-

Materials nicht so gut wie der eines Materials, das fahren zum Überführen des Pigmentes in organische

in den oben angegebenen" bevorzugten Bereich fällt. Bindemittel können ebenfalls angewendet werden.

Interferenzfarben werden hervorgerufen, wenn der Von den üblichen Bindemitteln können z. B. ver-

Wert im N ■ d in den Bereich von 200 bis etwa 250 5 wendet werden: Cellulosenitrat oder Celluloseacetat,

fällt, wobei die kräftigsten Farben bei einer gegebe- Lackweichmacher, wie Phthalsäuredibutylester oder

nen gewichtsmäßigen Pigmentkonzentration im Be- Diactylphthalat, sowie öle, wie etwa Leinöl oder

reich von 200 bis etwa 1500 auftreten. Die Färb- Castoröl.

intensität hängt ferner von der Gleichmäßigkeit der Ein anderes Verfahren zur Zubereitung der Schup-Plättchendicke ab, da Plättchen verschiedener Dicke io pen in einem organischen Medium besteht in der verschiedene Farben reflektieren, welche einander Verwendung einer in Alkohol oder in Aceton lösaufzuheben suchen. Außerdem sollen die Plättchen liehen Trägersubstanz, z. B. Magnesiumchlorid oder glatte, parallele Oberflächen haben, wie dies leicht Calciumbromid. Die perlmutterartigen Pigmentbei dem erfindungsgemäßen Vakuum-Verdampfungs- teilchen werden unmittelbar in diese organische Verfahren erzielt werden kann. Als praktisches Kri- »5 Flüssigkeit eingebracht, indem diese Flüssigkeit zum terium kann angesehen werden, daß mindestens Zerbrechen des Filmschichtenaufbaues verwendet 8O°/o der nach dem Zerkleinern vorliegenden Platt- wird.

chenfläche in ihrer Dicke um nicht mehr als + 10°/o Bei Plättchen mit einer zur Interferenz führenden

von der durchschnittlichen Plättchendicke abweichen Dicke unterscheidet sich die hervorgerufene Farbe

sollen. Offenbar ist eine noch größere Gleichförmig- ao von derjenigen, welche bei Verwendung von üblichen

keit wünschenswert; bevorzugt wird daher, daß min- Farbstoffen oder Pigmenten erzielt wird, denn es

destens 9O°/o der gesamten Kristallplattenfläche in werden gleichzeitig zwei Farben hervorgerufen: die

ihrer Dicke um nicht mehr als + 5 °/o von der durch- eine infolge von Reflexion, die andere infolge von

schnittlichen Plättchendicke abweichen sollen. Lichtdurchgang. Erfolgt z. B. bei Reflexion durch

Die Dicke des Trägerfilms ist eine Frage der 25 das Plättchen eine auslöschende Interferenz von Zweckmäßigkeit. Ein dünner Film benötigt weniger Grün, dann stellt die Farbe des reflektierten Lichtes Material; jedoch ist dies nicht von hervorstechender die Summe aller restlichen Wellenlängen dar und ist Bedeutung, da die Trägersubstanz wiedergewonnen rötlich. Andererseits ist das von der Platte durch- und wiederverwendet werden kann. In der Praxis gelassene Licht grün; es besteht zum größten Teil erweist es sich als zweckmäßig, eine Dicke des 30 aus der durch Reflexion »ausgelöschten« Wellen-Trägerfilms zu verwenden, welche der Dicke des länge. So sind reflektierte Farbe und durchgelassene Pigmentfilms ähnlich ist. Farbe einander komplementär und ermöglichen

Der Zusatz von Lösungsmittel für den Träger, Zwei-Farben-Effekte bzw. »irisierende« Wirkungen, z. B. Wasser bei der Verwendung von NaCl als Trä- Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsger und von ZnS als Pigmentfilm, führt im allge- 35 gemäßen Verfahrens ergeben sich aus den nachmeinen dazu, daß der Pigmentfilm zu kleinen Schup- stehenden Beispielen,
pen zerbricht. . .

Die Längsabmessung des Pigmentteilchens wird Beispiel 1

durch die mechanische Zerkleinerung der beim Her- Eine polierte drehbare Stahlscheibe von 63 cm

auslösen der Unterlage sich bildenden Schuppen be- 40 Durchmesser ist in waagerechter Lage in einer Va-

stimmt. Für perlmutterartige Effekte oder Färb- kuumkammer eingebaut. Als Trägersubstanz befindet

effekte, welche dem Auge kontinuierlich erscheinen, sich festes Na₂B₄O₇ in einem sektorförmigen Ke-

sollten die Schuppen kleiner sein, als daß sie im all- ramikschiffchen bzw. einer Schale, die unterhalb der

gemeinen noch einzeln erkennbar sind; jedoch Scheibe angeordnet ist und deren Scheitel auf die

müssen sie groß genug sein, daß sie ein zweckmäßiges 45 Drehachse der Scheibe gerichtet ist. Der höchste Teil

Verhältnis von Länge zu Dicke aufweisen. Die Sus- der Keramikschale befindet sich etwa 10 cm unter-

pension oder die Aufschlämmung der Pigment- halb der Scheibe. Festes ZnS, das in perlmutterartige

schuppen in einer Flüssigkeit kann mittels üblicher Pigmentteilchen übergeführt werden soll, ist in einer

Mahlverfahren leicht zu der gewünschten Plättchen- ähnlichen schiffchenförmigen Schale untergebracht,

größe zerkleinert werden. Ein Größenbereich von 50 die unterhalb der Scheibe symmetrisch zur ersten

2 bis 100 μ ist für die meisten Zwecke geeignet, Schale, aber ihr diametral gegenüberstehend angeord-

wobei der optimale Glanz im Gebiet von 8 bis 50 u net ist. Jede Schale wird mittels eines elektrischen

erzielt wird. Größere Schuppen können für Sonder- Ofens beheizt, wobei sich der gesamte Aufbau in der

zwecke verwendet werden. Diese erscheinen als ge- Vakuumkammer befindet. Die Scheibe wird durch

trennte Schuppen, welche im reflektierten Licht ein- 55 von außerhalb der Vakuumkammer gehandhabte

heitliche Farbe zeigen. Schutzschilde abgeschirmt, um eine vorzeitige Ab-

Plättchen mit unterschiedlichen Abmessungen lagerung während des Einstellens der Verdampfungskönnen durch übliche Sichtungs- und Sortierungs- geschwindigkeit zu verhindern. Ein feststehendes verfahren voneinander getrennt werden. Schutzschild ist in senkrechter Stellung in der Nähe

Das erhaltene perlmutterartige Pigment kann ge- 60 der Drehachse angeordnet, um ein Vermischen der

trocknet werden oder kann in flüssiger Form ge- Dämpfe zu verhindern.

brauchsfertig aufbewahrt werden. Beispielsweise Den beiden Schalen wird Wärme zugeführt, nachkann die wäßrige Aufschlämmung unmittelbar in dem die Vorrichtung bis auf einen Druck von etwa Latex-Systemen verwendet werden. Für Harz- und 5 · 10~⁵ mm Hg leer gepumpt ist, wobei die Schutz-Lack-Systeme, in denen Wasser unerwünscht ist, 6_S schilde an ihren Plätzen verbleiben. Die Scheibe kann die Aufschlämmung filtriert werden und das dreht sich mit etwa 30 Umdr./Min.
Wasser durch ein geeignetes, mit Wasser mischbares Wenn gleichbleibende Verdampfungsgeschwindig-Lösungsmittel, wie Alkohol, Äthylenglykolmethyl- keit erzielt ist, werden die Schutzschilde auf die Seite

gezogen, und es wird die Vorrichtung 60 Minuten lang in Betrieb gehalten; während dieser Zeit werden 1800 Na₂B₄O₇-Schichten abwechselnd mit 1800 ZnS-Schichten niedergeschlagen. Der ZnS-FiIm hat eine Dicke von ungefähr 50 ΐημ, der Na₂B₁O₇-FiIm eine Dicke von etwa 30 ΐημ.

Nach Abkühlen und Aufheben des Vakuums wird die Scheibe herausgenommen und mit etwa 11 Wasser bei Raumtemperatur ausgewaschen. Der pigmentartige Film (etwa 117 g ZnS) fällt beim Lösen des Na₂B₄O₇ in Form von Schuppen an. Die ziemlich großen Schuppen werden zu einem durchschnittlichen Durchmesser von 25 μ zerkleinert, indem man die Suspension durch eine Kolloidmühle schickt.

Die perlmutterartigen Pigmentteilchen werden abfiltriert, mittels Wasser frei von Borat und mittels Isopropanol frei von Wasser gewaschen. Nach Einbringen in einen Nitrocellulosesack zeigt sich der perlmutterartige Effekt beim Überziehen von Alabasterglasperlen zur Herstellung von Perlimitationen.

Beispiel 2

Ein endloses Band aus 30 cm breiter und 0,0127 cm dicker Polyesterfoliie läuft in einer Vakuumkammer auf zwei parallelen waagerechten Walzen von 15 cm Durchmesser, die einen Achsabstand von 60 cm haben. Festes NaCl befindet sich in einer schmalen, bootförmigen, 25 cm langen Keramikschale, die (mit der Längsrichtung parallel zu den Achsen der Walzen) etwa 12 cm unterhalb der unteren Bandfläche und auf etwa einem Viertel des Abstandes der beiden Walzen angeordnet ist.

Festes ZnS befindet sich in einer ähnlichen, unterhalb des Bandes und symmetrisch zur NaCl-Schale angeordneten bootsförmigen Schale. Die ZnS-Schale steht demnach parallel zu der NaCl-Schale, jedoch näher zu der anderen Walze.

Jede Schale ist mit einem Schutzschild abgeschirmt, das von außerhalb der Vakuumkammer gehandhabt werden kann und eine vorzeitige Ablagerung auf dem Band verhindert. Ein weiteres Schutzschild ist in senkrechter Stellung in der Mitte zwischen den beiden Schalen angeordnet und bleibt während des Betriebsablaufes an seiner Stelle, um ein Vermischen der Dämpfe zu verhindern.

Die Vorrichtung wird bis auf einen Druck von etwa ΙΟ""⁴ mm Hg ausgepumpt, und das Förderband wird mit einer linearen Geschwindigkeit von etwa 1270 cm in der Minute in Bewegung gesetzt. Nach einem mehrere Minuten dauernden Erhitzen, während dessen ein glecihmäßiges Vakuum erzielt wird, werden die Schutzschilde abgehoben, und es wird das Förderband im Verlauf von 60 Minuten mit je 600 einander abwechselnden Schichten von ZnS bzw. NaCl bedeckt. Der ZnS-FiIm hat etwa 75 ηΐμ, die NaCl-Schicht etwa 100 ηΐμ Dicke.

Nach Abkühlen und Druckausgleich mit der Atmosphäre wird die entstandene ZnS-Schicht wie bei Beispiel 1 mittels Wasser gewonnen, ausgewaschen und zerkleinert.

Beispiel 3

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird unter Niederschlagung eines ZnS-Films mit einer Brechzahl von etwa 2,2 und einer Dicke von etwa 118 πΐμ, entsprechend einem Wert von N ■ d = 260, wiederholt.

Die ziemlich großen, Rot reflektierenden Schuppen werden mittels einer Kolloidmühle auf einen durchschnittlichen Durchmesser von 25 μ zerkleinert. Nach den darauffolgenden Auswaschungen werden die Teilchen einem Nitrocelluloselack einverleibt, und es werden Perlmutter- und Farbwirkung durch Überziehen von Alabasterglaskugeln zwecks Herstellung von imitierten Perlen, welche grün mit einem roten Glanzlicht sind, aufgezeigt. Grün als durchscheinende Farbe tritt auf, weil (mit Ausnahme des Glanzlichtes) das beobachtete Licht von der Glaskugel reflektiert wird und die Plättchenschicht durchdringt.

Beispiel 4

Es wird Zinkoxyd als perlmutterartiges Pigment nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 hergestellt, wobei MgCl₂ als Unterlage verwendet wird.

Beispiel 5

Es wird Zinkoxyd als perlmutterartiges Pigment wie im Beispiel 2 hergestellt, wobei B₂O₃ als Unterlagematerial dient.

Beispiel 6

Es wird Guanin als perlmutterartiges Pigment nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 hergestellt, wobei Na₂B₄O₇ als Unterlage dient.

Beispiel 7

Es wird Titandioxyd als perlmutterartiges Pigment mit Na₂B₄O₇ als Unterlage nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 hergestellt.

Beispiel 8

MgF₂ als perlmutterartiges Pigment wird mit B₂O₃ als Unterlage nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 hergestellt. Die Schuppen werden in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise zerkleinert, mit Wasser frei von Borsäure gewaschen und dann getrocknet. Die getrockneten Schuppen werden in Polystyrolkunststoff nach üblichen Arbeitsweisen des Mischens und Formens zur Herstellung von Polystyrolperlgegenständen einverleibt.

Beispiel 9

Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 wird Grün reflektierendes Zinksulfid hergestellt. Der ZnS-FiIm hat eine Brechzahl von etwa 2,2 und eine Dicke von etwa 296 πΐμ, was einen Wert von N ■ d = 650 ergibt. Eine aus diesem Pigment hergestellte Perlimitation ist rötlich mit einem grünen Ganzlicht.

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer Farbe mittels Verstärkung der Grün-Reflexion zweiter Ordnung. Die Anwendung dieser Reflexionsart liefert pro Plättchen eine kräftigere Färbung; jedoch wird dieser Vorteil dadurch etwas beeinträchtigt, daß ein gegebenes Pigmentgewicht wegen der größeren Dicke der Platten eine geringere Zahl von reflektierenden Flächen aufweist.

Beispiel 10

Blau reflektierendes Zinkoxyd wird als perlmutterartiges Pigment nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 unter Verwendung von MgCl₂ als Unterlage hergestellt. Das Zinkoxyd hat eine Brechzahl von etwa 1,9 und eine Dicke von etwa 153 ηΐμ, was einen Wert von N · d = 290 ergibt. Eine aus diesem perlmutterartigen Pigment hergestellte Perlimitation ist gelb mit einem blauen Glanzlicht.

Beispiel 11

Grün reflektierendes Guanin als perlmutterartiges Pigment wird nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 mit NaCl als Unterlage hergestellt. Der Guaninfilm hat eine Brechzahl von etwa 1,8 und eine Dicke von 180 ηΐμ, was einen Wert von N -d = 324 ergibt. Eine aus diesem grünen Pigment hergestellte Kunstperle ist rot mit einem grünen Glanzlicht; die Farben sind zart und ähneln sehr stark denen der Austernperle oder der Zuchtperle.

Beispiel 12

Rot reflektierendes Titandioxyd als perlmutterartiges Pigment wird nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 mit NaCl als Unterlage hergestellt. Der Titandioxydfilm hat eine Brechzahl von etwa 2,4 und eine Dicke von 108ηΐμ, was den Wert von N-d = 260 ergibt. Eine aus diesem roten Pigment hergestellte künstliche Perle ist grün mit einem roten Glanzlicht.

Beispiel 13

Gold oder Gelb reflektierendes MgF₂ wird als perlmutterartiges Pigment nach der Arbeitsweise von Beispiel 2 mit B₂O₃ als Unterlage hergestellt. Der MgF₂-FiIm hat eine Brechzahl von etwa 1,35 und eine Dicke von etwa 163 ιημ, was einen Wert von Nd = 220 ergibt. Die Schuppen werden in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise zerkleinert, mit Wasser frei von Borsäure gewaschen und dann getrocknet. Die getrockneten Schuppen werden in einen Polystyrolkunststoff nach üblichen Arbeitsweisen des Mischens und Formens einverleibt, wobei Polystyrol-Perlgegenstände hergestellt werden, welche im reflektierten Licht golden und im durchscheinenden Licht blauviolett erscheinen.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die dem Rohstoff für perlmutterartiges Pigment und dem Rohstoff für die Unterlage zugeführten Wärmemengen zur Bildung der gewünschten Filmstärke bei dem Förderband, bei der Scheibe oder einer anderen sich mit bestimmter Geschwindigkeit bewegenden Einrichtung ausreichen müssen. Die tatsächlich erforderliche Erhitzung hängt von der besonderen Form der Vorrichtung sowie von der Bewegungsgeschwindigkeit und der gewünschten Schichtdicke ab.

Die angewendeten Temperaturen hängen natürlich von der Verdampfungstemperatur der betreffenden pigmentbildenden Substanz bzw. der Trägersubstanz ab, welche für ZnS und MgF₂ etwa 1300⁰C, für Guanin 25O⁰C, für Natriumtetraborat 75O⁰C und für NaCl 500° C beträgt.

Wie bereits erwähnt, ist der Größenbereich der Dicke des Pigmentfilms dadurch bestimmt, daß die Werte für N · d zwischen etwa 10 und etwa 200 liegen müssen, wenn in erster Linie Perleffekte erzielt werden sollen, und daß N ■ d zwischen 200 und 2500 betragen soll, wenn Interferenzfarben gewünscht werden. Bei ZnS mit einer Brechzahl von etwa 2,2 bis 2,3 liegt die bevorzugte Filmdicke für farblosen Perleffekt zwischen etwa 5 ΐημ und etwa 90 πΐμ; bei Guanin mit einer Brechzahl von etwa 1,8 liegt die bevorzugte Schichtdicke zwischen etwa 6 ΐημ und etwa 110 ΐημ; bei MgF₂ mit einer Brechzahl von etwa 1,38 liegt die bevorzugte Schichtdicke zwischen etwa 8 und etwa 150 πΐμ. Dickere Filme werden verwendet, wenn Interferenzfarben angestrebt werden.

Die mittels des Vakuum-Verdampfungs-Verfahrens niedergeschlagenen permutterartigen Filme neigen zu amorpher Form; sie zeigen daher im allgemeinen etwas niedrigere Brechzahlen, als sie dieselbe chemische Verbindung in kristallisierter Form aufweisen würde. Dies ist ein Vorzug bei den Substanzen von einer Brechzahl von 1,40 oder darunter, bei denen der niedrige Wert der Brechzahl ausgenutzt werden kann. Andererseits können die Brechzahlen

ίο von Verbindungen mit hoher Brechzahl noch erhöht werden, indem der Stoff in dem Plättchen in bekannter Weise zum Kristallisieren gebracht wird, z. B. durch Erhitzen der getrockneten Filme oder Plättchen. Die Fläche, auf welcher die Filme niedergeschla-

IS gen werden, soll gegenüber den aufzudampfenden Schichten inert sein und vorzugsweise eine glatte Oberfläche aufweisen; als vorbildlich gelten sich drehende Platten aus rostfreiem Stahl, Glas oder Messing oder ein endloses Band aus Celluloseacetat,

ao Cellulose, Polyfluorkohlenstoff, Polyäthylen oder aus einem Polyesterfilm. Die Oberfläche des Kunststofffilms kann gewünschtenfalls durch Metallisieren, z. B. durch Aufdampfen von Aluminium oder einem anderen Metall, verändert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Perlmuttpigmenten, bei welchem ein Film der Pigmentsub-

3» stanz durch Vakuumaufdampfung auf einer Unterlage hergestellt und nach Ablösung von der Unterlage zu Pigmentteilchen der gewünschten Größe zerkleinert wird, dadurch gekennzeichnet, daß man an voneinander getrennten Stellen innerhalb eines evakuierbaren Behälters einen Vorrat einer verdampfbaren Perlmuttpigmentsubstanz und einen Vorrat einer Trägersubstanz aus einem verdampfbaren anorganischen Metallsalz einbringt, daß man die beiden Substanzmengen auf eine zur Verdampfung der Substanzen ausreichende Temperatur erhitzt, daß man eine bewegliche, kühle Niederschlagsfläche aufeinanderfolgend an den beiden Substanzvorräten vorbeiführt, derart, daß auf der Niederschlagsfläche aufeinanderfolgend dünne Filme aus der Perlmuttpigmentsubstanz und der Trägersubstanz durch Kondensation abgeschieden werden, daß man nach aufeinanderfolgender Abscheidung einer Vielzahl übereinanderliegender Dünnfilme aus der Pigmentsubstanz und der Trägersubstanz das erhaltene vielschichtige Gebilde mit einem spezifischen Lösungsmittel für die Trägersubstanz behandelt, derart, daß die aus der Trägersubstanz bestehenden Dünnfilmschichten aufgelöst werden und die Pigmentsubstanzfilme zurückbleiben, und daß man die Pigmentsubstanzfilme von der Abscheidungsfläche abnimmt und zu Perlmuttpigmentteilchen zerkleinert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als verdampfbare Perlmuttpigmentsubstanz ein Stoff aus der Gruppe Zinksulfid, Zinkoxyd, Guanin, Magnesiumfluorid, Titandioxyd, Calciumfluorid und Kryolit und als Trägersubstanz ein Stoff aus der Gruppe der Alkalihalogenide, Erdalkalihalogenide oder Alkaliborate dienen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß in einem Vakuumbehälter eine kontinuierlich endlos umlaufende Abscheidungsfläche in solcher Zuordnung zu Vorratsbehältern für die verdampfbare Perlmuttpigmentsubstanz bzw. die verdampfbare Trägersubstanz vorgesehen ist, daß in jeder Stellung der kontinuierlich umlaufenden Abscheidungsfläche ein Teil dieser Fläche jeweils nur dem einen Vorratsbehälter und ein anderer Teil der Abscheidungsfläche nur dem anderen Vorratsbehälter ausgesetzt ist und daß Heizvorrichtungen für die Vorratsbehälter sowie eine Antriebsvorrichtung zum kontinuierlichen Umlauf der Abscheidungsfläche vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als umlaufende Abscheidungsfläche eine waagerechte drehbare Scheibe vor-

gesehen ist, unterhalb welcher einander gegenüberliegend zwei im wesentlichen sich radial erstreckende Schiffchen als Vorratsbehälter für die Trägersubstanz bzw. die Perlmuttpigmentsubstanz angeordnet und durch einen im wesentlichen senkrecht zur Ebene der Abscheidungsscheibe angeordneten Schirm voneinander getrennt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliche Abscheidungsfläche ein über zwei waagerechte Rollen laufendes endloses Band vorgesehen ist, unterhalb dessen die beiden Vorratsbehälter durch einen zur Bandebene im wesentlichen senkrecht stehenden Schirm voneinander getrennt angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 555 224, 2713 004.