DE1273098B - Perlmuttpigment - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Deutsche Kl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C09c

C08h
C09d

22f-10

39 b-26/02; 22 g-2/02;

22 g-10/01

P 12 73 098.2-41 (E 22794)

27. April 1962

18. Juli 1968

Die Erfindung betrifft ein Perlmuttpigment zur Erzeugung eines künstlichen Perlmutteffekts, bestehend aus lichtdurchlässigen plättchenförmigen Teilchen, die bei Einlagerung in einen lichtdurchlässigen Träger, vorzugsweise einen Lack oder einen Kunststoff, den gewünschten künstlichen Perlmutteffekt ergeben.

Der Perlmutteffekt kommt in erster Linie durch die Form der Pigmentteilchen und deren Brechzahlunterschied gegenüber dem Trägermaterial zustande. Die Pigmentteilchen haben gewöhnlich plättchenförmige Gestalt und bestehen aus einem kristallinen oder nichtkristallinen Stoff verhältnismäßig hoher Brechzahl. Gebräuchliche Perlmuttpigmentsubstanzen sind natürliche, aus Fisch gewonnene Guaninkristalle (Brechzahl etwa 1,85), basisches Bleikarbonat (Brechzahl 2,09), saures Bleiphosphat (Brechzahl etwa 1,84), Wismutoxychlorid (Brechzahl über 2,0) sowie Glasplättchen mit einer Brechzahl von 1,80 und darüber.

Als übliche lichtdurchlässige Träger zur Einbettung der Perlmuttpigmentplättchen kommen Stoffe mit Brechzahlen von etwa 1,5 bis 1,6 in Frage, beispielsweise Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Polyvinylchlorid und -acetat sowie deren Kopolymere, Polyesterharze, Polyacrylharze, Epoxyharze, Polyäthylen, Polypropylen, Polystyrol, Phenol-Formaldehyd-Harze und Amin-Formaldehyd-Harze.

Infolge des Brechzahlunterschieds zwischen den Plättchen und dem sie einbettenden Trägermaterial wird das Licht an den Grenzflächen zwischen den Perlmuttpigmentteilchen und dem Trägermaterial reflektiert. Der perlmuttartige Glanz kommt durch die gleichzeitige Reflexion des Lichtes an den zahllosen parallelen Flächen der verschiedenen Plättchen zustande, die ihrerseits regellos oder in bestimmter gegenseitiger Ausrichtung in dem Trägermaterial eingebettet sein können. Der Brechzahlunterschied zwischen der Pigmentsubstanz und dem Trägermaterial soll mindestens 0,2 betragen; für die oben angegebenen Stoffgruppen trifft dies zu. Bezüglich der geometrischen Abmessungen soll die Längenausdehnung der Plattchen mindestens das Vierfache, vorzugsweise das Zehnfache der Plättchendicke betragen.

Soweit es sich um kristalline Pigmentsubstanzen handelt, können die Pigmentteilchen beispielsweise in Plättchenform unmittelbar kristallisiert werden; alternativ bzw. bei Verwendung nichtkristalliner Pigmentsubstanzen können die Plättchen beispielshalber in der Weise hergestellt werden, daß man die betreffende Pigmentsubstanz im Wege der Vakuumsublimation oder Vakuumaufdampfung in einem dünnen Film auf einem Trägerstoff niederschlägt; der Trägerstoff kann sodann in einem spezifischen Perlmuttpigment

Anmelder:

The Mearl Corporation Ossining,

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

Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Patentanwalt,

8000 München 2, Kaufingerstr. 8

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 4. Mai 1961 (107 850)

Lösungsmittel gelöst werden, wodurch der aufgedampfte Film in Suspension gebracht wird. In dieser Form kann der Film zu Plättchen der gewünschten Abmessungen zerkleinert werden. Pigmentsubstanzen, die üblicherweise in dieser Art verarbeitet werden, sind Zinkoxyd, Zinksulfid, synthetisch hergestelltes Guanin, Titandioxyd und Bleichlorid. Ein Verfahren dieser Art zur Pigmentplättchenherstellung ist beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 713 004 beschrieben.

Die üblicherweise verwendeten Perlmuttpigmentplättchen besitzen eine Dicke, die kleiner ist, als für Interferenzeffekte erforderlich ist. Soweit derartige Pigmentplättchen keine Eigenfärbung besitzen, ergeben sie daher ein weißliches oder silbernes Aussehen.

Soweit Farbeffekte gewünscht werden, können entweder entsprechend gefärbte Pigmentsubstanzen verwendet werden. Aus der britischen Patentschrift 850 449 ist es ferner auch bekannt, Perlmuttpigmentplättchen dadurch zu färben, daß man ein Farbpigment auf den Plättchen niederschlägt.

Entsprechend ist es aus der USA.-Patentschrift 2 278 970 bekannt, bei gewöhnlichen Pigment-Anstrichfarben ohne Perlmutteffekt, welche in dem Träger neben dem eigentlichen, farberzeugenden Pigment (beispielsweise Titandioxyd, Zinksulfid oder Antimonoxyd) Glimmerplättchen als Füllstoff enthalten, gegebenenfalls das Pigment vor der Einmengung in den Träger auf der Oberfläche der Glimmerplättchen niederzuschlagen; das so erhaltene »zusammengesetzte Pigment«, welches aus den Glimmerplättchen und an deren Oberflächen niedergeschlagenen Schichten von Titandioxyd bzw. Zinksulfid bzw. Antimonoxyd besteht, wird sodann in bekannter Weise in den Lackträger eingemengt.

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Schließlich ist auch bereits vorgeschlagen worden, Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung

Pigmentplättchen größerer Dicke herzustellen, an ergeben sich aus der folgenden Erläuterung an Hand welchen durch Lichtinterferenzen Farberscheinungen der Zeichnung sowie aus den weiter unten folgenden erzeugt werden. Derartige Plättchen mit Interferenz- Beispielen; in der Zeichnung zeigt farbeneffekt zeigen in Reflexion und in Durchsicht 5 F i g. 1 a in schematischer Darstellung die Verhältzueinander komplementäre Farben. nisse an einem Pigmentplättchen herkömmlicher Art

Für praktische Zwecke soll der Wert des Produkts aus nur einer Schicht,

JV- d aus der Brechzahl JV des Pigmentmaterials und F i g. Ib in schematischer Darstellung ein Pigment-

der Dicke d der Plättchen (in Millimikxon) in der plättchen gemäß der Erfindung aus drei aneinander-Größenordnung von etwa 10 bis etwa 200 liegen. io liegenden Schichten mit unterschiedlichem Brechungs-

Man hat auch bereits vorgeschlagen, zur Erzielung index,

eines besonders guten Perlmutteffekts plättchen- F i g. 2 ebenfalls ein dreischichtiges Pigmentplätt-

förmige Pigmentteilchen zu verwenden, welche aus chen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, mehreren dünnen, mit optischem Kontakt aneinander- wobei jedoch die mittlere JPlättchenschicht eine größere liegenden Schichten mit verschiedener Brechzahl 15 Dicke als die äußeren Schichten besitzt, bestehen. Die Vorteile des Schichtenaufbaues gemäß der

Die Erfindung betrifft ein derartiges Perlmutt- Erfindung lassen sich erkennen, wenn man zunächst pigment zur Erzeugung eines künstlichen Perlmutt- den Fall weißen (bzw. ungefärbten) Perlmuttpigments effekts, bestehend aus lichtdurchlässigen plättchen- und dann den Fall eines durch Lichtinterferenz geförmigen Teilchen, die bei Einlagerung in einen licht- 20 färbten Pigments betrachtet. Für das weiße Pigment durchlässigen Träger, vorzugsweise einen Lack oder wird die Wirksamkeit eines Pläftchens, das aus drei einen Kunststoff, den gewünschten künstlichen Perl- Schichten (ZnS — MgF₂ — ZnS) von je 25 Millimutteffekt ergeben, wobei die plättchenförmigen mikron (πψ.) Dicke besteht (Fig. Ib), mit der eines Pigmentteilchen aus mehreren dünnen, mit optischem Plättchens verglichen, das nur aus einer einzigen Kontakt aneinanderliegenden Schichten anorgani- 25 ZnS-Schicht von 75 ΐημ Dicke besteht (Fig. la), scher Substanzen mit verschiedener Brechzahl be- ZnS hat eine Brechzahl von etwa 2,2, MgF₂ eine stehen. solche von etwa 1,35. Zur Verwendung wird das

Zur Erzielung eines besonders intensiven Perlmutt- Plättchen in einem PlastikwerkstofF von Brechzahl effekts und zur Vertiefung eines eventuell vorhandenen etwa 1,5 eingebettet.

Farbspiels ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß 30 Im Falle des einfachen, aus einer einzigen Substanz jede der aneiiianderhaftenden Schichten der einzelnen bestehenden Plättchens ist —· wie Fig. la zeigt — Pigmentteilchen gegenüber der benachbarten Schicht die an zwei Flächen (Plast—ZnS und ZnS—Plast) einen Brechzahlunterschied von mindestens 0,4 auf- reflektierte Lichtmenge durch eine Funktion des weist, wobei für die Schichten mit höherer Brechzahl Unterschiedes der Brechzahlen bestimmt. JV₂ bedeutet Substanzen aus der Gruppe Zinksulfid, Zinkoxyd, 35 die Brechzahl des Plättchens (ZnS), JV₁ die Brechzahl Titandioxyd, Guanin und Bleichlorid und für die des umgebenden Trägerstoffes (Plast mit Brechzahl 1,5). Schichten mit niedriger Brechzahl Substanzen aus der N₂-N₁ beträgt in diesem Falle 0,7. Wo die Interferenz-Gruppe Magnesiumfluorid, Kryolith und Calcium- Wirkungen vernachlässigt werden können, ist das fluorid verwendet sind, und daß das Multiplikations- Verhältnis R des reflektierten Lichtes zum einfallenden produkt (Nd) aus der Dicke (d) (in Millimikron) und 40 Licht durch die Gleichung von Fresnel gegeben, dem Brechungsindex (JV) jeder Schicht einen Wert im Diese Form der Gleichung betrifft den senkrechten Bereich zwischen etwa 10 und etwa 200, vorzugsweise Lichteinfall und beschreibt die Reflektanz an jeder zwischen etwa 100 und etwa 200, besitzt. Grenzfläche:

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der . _

Erfindung ist vorgesehen, daß die plattenartigen 45 R = ^ ^a ~ ¹^

Pigmentteilchen jeweils aus mehreren, miteinander (JV₂ + JV₁)³

abwechselnden Schichten von Zinksulfid und Magnesiumfluorid bzw. Zinkoxyd und Kryolith bzw. Guanin Aus F i g. Ib — welche ein Dreischichtenplättchen und Calciumfiuorid bzw. Guanin und Magnesium- ZnS — MgF₂ — ZnS veranschaulicht — ist zu erfluorid bzw. Titandioxyd und Magnesiumfluorid 50 kennen, daß eine Reflexion an der Oberfläche des bestehen. Plättchens wie beim ersten Beispiel erfolgt. Eine In Fällen, wo Farbe erwünscht ist, kann zur Er- zweite Reflexion erfolgt dann an der ZnS MgF₂-höhung der Farbintensität als auch des Reflexions- Grenzfläche, wo der Wert von JV₂-JV₁ gleich 0,85 ist. Vermögens jedes Teilchens gemäß einer vorteilhaften Eine dritte Reflexion von ähnlicher Größe erfolgt an Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, 55 der MgF^ZnS-Grenzfläche; schließlich erfolgt eine daß die plättchenförmigen Pigmentteilchen aus drei vierte Reflexion an der ZnS-Plasfr-Grenzfläche. Es Schichten bestehen, wobei die Anordnung so getroffen werden also für eine gegebene Gesamtmenge von sein kann, daß die beiden äußeren Schichten aus einem reflektierender Substanz nicht nur zwei zusätzliche Stoff höherer Brechzahl als die mittlere Schicht be- Reflexionen hervorgerufen, sondern es sind auch die stehen. 60 Reflexionen an der ZnS-MgFg-Grenzfläche stärker Wie erwähnt, werden die Perlmuttpigmente in als die zwischen ZnS und dem Plast möglichen Reflexiüblicher Weise zur Herstellung eines Werkstoffs mit onen.

künstlichem Perlmutteffekt verwendet, welcher die Weiterhin hat das dickere Plättchen Vorzüge gegen-

Pigmentteilchen in einem lichtdurchlässigen Träger über drei ZnS-Plättchen von je 25ΐημ Dicke oder enthält; in diesem Zusammenhang kann gemäß der 65 gegenüber einer größeren Zahl von äußerst dünnen Erfindung vorgesehen sein, daß die Brechzahl der Plättchen, weil seine Widerstandsfähigkeit gegenüber Trägersubstanz einen zwischen den Brechzahlen der zufälliger übermäßiger Zerkleinerung größer ist. Der Pigmentteilchenschichten liegenden Wert besitzt. aufgedampfte Film von 75 ηιμ Dicke kann natürlich

5 6

durch Vermählen auf eine gewünschte durchschnitt- in bezug auf grünes Licht von 520 ΐημ Filme von Vierliche Größe zerkleinert worden. Jedoch ist es viel telwellenlänge dar. Ein zwischen ihnen liegender Film weniger wahrscheinlich, daß er während der Ver- von Viertelwellenlänge wird für BC durch eine 96,4 ηιμ wendung weiter zerbrechen kann, insbesondere bei dicke MgF₂-ScMcIIt (Brechzahl 1,35) geliefert,
solcher Verwendung wie Einverleibung in Plasten, 5 Die Wechselwirkung der Reflexionen an A und C wo die perlmutterartigen Pigmente infolge übermäßiger liefert ein intensives Grün, wie dies auch für die Zerkleinerung oft während des Mischens und des gleichwertige Wechselwirkung zwischen B und D Formens an Größe verlieren. zutrifft. Weiterhin wird Grün auch durch Wechsel-

Bei dem zweiten Beispiel, nämlich der Herstellung Wirkungen zwischen A und B, zwischen A und D,

von gefärbten Plättchen, ist die Dicke der Plättchen io zwischen B und C sowie zwischen C und D erzielt,

durch die bekannten Gleichungen für Lichtinterferenz Dies ist in F i g. 2 veranschaulicht, wo die grüne

festgelegt. Die Farbe ist von der Brechzahl der Korn- Komponente des einfallenden weißen Lichtes reflektiert

ponenten der dünnen Plättchen und von der Dicke und dessen rote Komponente durch das mehrschichtige

der Komponentenschichten abhängig. Plättchen durchgelassen wird.

Die Brechzahl des umgebenden Trägerstoffes geht 15 Dies stellt die günstigste Zusammenstellung für

in die Formeln dann ebenfalls ein, wenn das Licht Grün-Reflexion an drei Schichten erster Ordnung dar;

nicht senkrecht einfällt; im Falle des senkrechten eine weitere Verstärkung kann erreicht werden durch

Lichteinfalles ist sie jedoch nicht ein die Farbe be- eine Erhöhung der Dicke der Schichten, wodurch

stimmender Faktor. Jedoch ist die Brechzahl ein Reflexionen höherer Ordnung hervorgerufen werden,

Faktor, der in allen Fällen die Intensität der Farbe 20 oder durch Hinzufügen von weiteren Schichten,

bestimmt. Eine aus ZnS bestehende Platte liefert lediglich

Interferenzaffekte treten auf, wenn eine Wechsel- dann eine Grün-Reflexion, wenn ihre Dicke annähernd wirkung zwischen den von zwei Flächen des Plättchens 140 ηιμ beträgt. Bei einer einfachen Platte sind nur stammenden Reflexionen erfolgt. Die reflektierenden zwei Reflexionen möglich; deren Wechselwirkung Flächen, welche am wichtigstens für die Bestimmung 25 ergibt Grün. Wenn nur etwa 50% mehr Material als der Farbe von zusammengesetzten Anordnungen sind, bei dem erörterten 59-96-59-n^-Aufbau verwendet sind jene, bei denen die Interferenzwirkung des einen werden, erhält man doppelt so viel reflektierende Paares von Oberflächen gleich oder ähnlich ist wie die Flächen, welche Grün durch drei verschiedene Wechseleines zusätzlichen Paares oder zusätzlicher Paare. Wirkungen von guter Wirksamkeit und drei weitere Beispielsweise hat ein Dreischichtenaufbau die vier 3° Wechselwirkungen von geringer Wirksamkeit liefern Flächen A, B, C, D. Wenn die beiden äußeren Schich- können. So ist das Plättchen als Farbquelle, als Lichtten AB bzw. CD von gleicher Dicke sind, hat die reflektor und als ein Pigment wesentlich verWechselwirkung zwischen den Reflexionen an A und C bessert.

den gleichen Wert wie die Wechselwirkung zwischen Offenbar ist ein symmetrischer Aufbau bei Herden Reflexionen an B und D. Die wichtigste Ab- 35 stellung von Zusammensetzungen dann erwünscht, messung in diesem Plättchen ist daher der Abstand AC wenn Farbe verlangt wird. Beispielsweise haben beim oder die Summe der Dicken der Schicht von hoher vorstehenden Ausführungsbeispiel die erste und die Brechzahl und der Schicht von niedriger Brechzahl. dritte Schicht die gleiche Dicke. Diese Bedingung kann

Die Interferenzgleichungen sind in diesem Falle mittels des Vakuum-Verdampfungs-Herstellungsver-

bei senkrecht auf den Film einfallendem Licht folgende: 4° f ahrens leicht erfüllt werden. Bei einem Zusammenbau,

Die Wellenlänge λ fehlt wegen der auslöschenden der weißen Perlmuttglanz liefert, ist eine] Symmetrie

Interferenz in der Reflexion, wenn nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäßen mehrschichtigen Plättchen

λ = 4 (N₁ d_x + N₂ <4) / 2 η + 1 werden zweckmäßig durch gleichzeitiges Niederschlägst. 45 gen der Substanzen von hoher Brechzahl und von

Die Wellenlänge λ ist hinsichtlich der Reflexion medriger Brechzahl auf einer skh bewegenden Fläche

verstärkt wenn hergestellt. In der deutschen Patentschrift 1 242 778

' wird das gleichzeitige Verdampfen eines Unterlage-

7 τ Ar j _l λτ j \ / „ stoffes und eines ein perlmuttartiges Pigment liefernden

A = Z [JS₁ Ct₁ -+- iV₂ α%) I Π „, ~ Tvtj -j. · j 1 1 1 j

: _t 50 Stoffes zur Bildung von miteinander abwechselnden

Schichten von Unterlagefilm und perlmuttartigem

In diesen Gleichungen bedeutet η die Ordnung der Pigmentfilm auf einer sich drehenden Scheibe, einem

Reflexion, .2V₁ die Brechzahl des Filmes von niedriger Förderband oder einer anderen sich bewegenden

Brechzahl mit der Dicke d_l9 JV₂ die Brechzahl des Fläche beschrieben. Diese Filme werden dann von-

Filmes mit hoher Brechzahl, dessen Dicke mit d₂ 55 einander getrennt durch Anwendung eines Lösungs-

bezeichnet ist. mittels, welches den Unterlagestoff, nicht aber den

Andere ähnliche Gleichungen dienen zur Beschrei- perlmuttartigen Pigmentfilm auflöst. Die perlmuttbung von verschiedenen Zusammenstellungen aus artigen Pigmentfilme neigen beim Auflösen der Unter-Schichten mit hoher Brechzahl und Schichten mit lage zur Bildung von Schuppen; diese werden dann niedriger Brechzahl. 60 auf die gewünschte durchschnittliche Plättchengröße

Die intensivsten Farben treten auf, wenn die aus mechanisch zerkleinert. Plättchen mit unterschiedder Vereinigung der Dicken der Schichten mit hoher liehen Abmessungen können durch übliche Sichtungsund der Schichten mit niedriger Brechzahl herrühren- und Sortierungsverfahren voneinander getrennt werden, den Farben noch durch weitere Abmessungen unter- Gemäß der Erfindung werden das Unterlagematerial stützt werden, wie z. B. durch die Dicke der einzelnen 65 sowie die Substanzen von niedriger Brechzahl und Schichten oder des Gesamtaufbaues. von hoher Brechzahl gleichzeitig verdampft, wie dies

Wenn AB und CD beispielsweise 50ηιμ. starke in den nachstehenden Beispielen gezeigt wird. Wenn

ZnS-Schichteti von der Brechzahl 2,2 sind, stellen sie sich die Unterlage auflöst, bleibt der mehrschichtige

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Aufbau unversehrt, und die Zerkleinerung des Filmes Na₂B₄O₇ in einer schmalen, 25,4 cm langen bootliefert mehrschichtige Plättchen. förmigen Keramikschale, welche (mit ihrer Längs-Außer Zinksulfid sind als Substanzen von hoher abmessung parallel zu den Walzenachsen) etwa Brechzahl zur erfindungsgemäßen Verwendung ge- 12,70 cm unterhalb der Unterseite des Bandes in der eignet: Zinkoxyd, Titandioxyd, Guanin und Blei- 5 Mitte des ersten Abschnittes angeordnet ist. chlorid. Außer Magnesiumfiuorid dienen Kryolith Festes ZnS befindet sich in einer ähnlichen boot-(Na₃AlF₆) und Calciumchlorid als Substanzen von förmigen Schale unterhalb des Bandes im zweiten niedriger Brechzahl. Abschnitt. MgF₂ befindet sich in einer bootförmigen Als Unterlagestoffe können für die vorerwähnten Schale im dritten Abschnitt. Weiteres ZnS befindet perlmuttartigen Pigmentsubstanzen wirksam verwendet io sich in einer bootförmigen Schale im vierten Abschnitt, werden: Alkalihalogenide, ζ. B. Natriumchlorid, Jede Schale ist mit einem Schutzschild abgeschirmt, Kaliumchlorid, Natriumbromid; Alkaliborate ζ. B. das von außerhalb der Vakuumkammer gehandhabt Natriumtetraborat, Kaliumtetraborat; ferner Borsäure werden kann, um eine vorzeitige Ablagerung auf dem sowie Erdalkalihalogenide, z. B. Magnesiumchlorid, Band zu verhindern.

Calciumchlorid und Calciumbromid. 15 Die Vorrichtung wird bis auf einen Druck von etwa Wie bereits oben erwähnt wurde, wird die Längs- 10~⁴ mm Hg ausgepumpt, und das Förderband wird ausdehnung des Pigmentteilchens durch die mechani- mit einer linearen Geschwindigkeit von etwa 1270 cm sehe Zerkleinerung der beim Auflösen der Unterlage in der Minute in Bewegung gesetzt. Die Bewegungsgebildeten Schuppen bestimmt. Für perlmuttartige richtung des Bandes ist so, daß es zuerst mit Na₂B₄O₇ Effekte oder Farbeffekte, welche dem Auge konti- 20 bedeckt wird. Nach einem mehrere Minuten dauernnuierlich erscheinen, müssen die Schuppen so klein den Erhitzen, währenddessen eine gleichmäßige Versein, daß sie nicht als einzelne Schuppen erkannt dampfungsgeschwindigkeit erreicht wird, werden die werden; sie müssen jedoch groß genug sein, um ein Schutzschilde abgehoben, und es wird das Förderband angemessenes Verhältnis von Länge zu Dicke aufzu- im Verlauf von 60 Minuten mit 600 Schichten von weisen. Die Suspension oder Aufschlämmung der 25 jedem der verdampften Materialien bedeckt. Die ZnS-Pigmentschuppen in einer Flüssigkeit kann mittels und MgF_a-Filme haben je etwa 40 πιμ Dicke; der üblicher Mahlverfahren leicht zu der gewünschten Na₂B₄O₇-FiIm hat eine Dicke von etwa 100 πιμ. Plättchengröße zerkleinert werden. Ein Größenbereich Nach Abkühlen und Druckausgleich wird das von 2 bis 100 Mikron ist für die meisten Zwecke Band herausgenommen und mit etwa 11 Wasser bei geeignet, wobei der optimale Perlmuttglanz im Bereich 30 Raumtemperatur ausgewaschen. Der perlmuttartige von 8 bis 50 Mikron erzielt wird. Größere Schuppen Pigmentschichtenfilm fällt beim Lösen des Na₂B₄O₇ können für Sonderzwecke verwendet werden. Diese in Form von Schuppen an. Die ziemlich großen Schuperscheinen als getrennte Schuppen, welche im reflektier- pen werden zu einem durchschnittlichen Durchmesser ten Licht einheitliche Farbe zeigen. von 25 μ zerkleinert, indem man die Suspension durch

Das erhaltene perlmuttartige, optisch gefärbte 35 eine Kolloidmühle schickt.

Pigment kann getrocknet werden oder in flüssiger Die perlmuttartigen Pigmentteilchen werden abForm gebrauchsfertig aufbewahrt werden.. Beispiels- filtriert und mittels Wasser frei von Borat gewaschen, weise kann die wäßrige Aufschlämmung unmittelbar Sie können dann getrocknet werden und als perlmuttin Latexsystemen verwendet werden. Für Harz- und artiges Pigment zur Herstellung von Kunststoffperlen Lacksysteme, in denen Wasser unerwünscht ist, kann 40 verwendet werden. Zweckmäßiger können sie mittels die Aufschlämmung filtriert werden und das Wasser eines mit Wasser mischbaren Lösungsmittels, wie durch ein geeignetes, mit Wasser mischbares Lösungs- z. B. Isopropanol, frei von Wasser gewaschen werden, mittel, wie z. B. Alkohol, Äthylenglykolmethyläther Der von Isopropanol feuchte Kuchen kann dann oder Aceton, verdrängt werden. Übliche »flushing«- ζ. B. in einem Nitrocelluloselack verteilt werden; der Verfahren zum Überführen des Pigments in organische 45 perlmuttartige Effekt zeigt sich dann beim Überziehen Träger können ebenfalls angewendet werden. von Alabasterglasperlen zur Herstellung von Perl-

Ein anderes Verfahren zur Zubereitung der Schuppen imitationen.

in einem organischen Medium besteht in der Verwen- Beisniel 2 dung eines in Alkohol oder in Aceton löslichen Unter-

lagestoffes, z. B. Magnesiumfluorid oder Calcium- 50 Grünreflektierende Plättchen werden nach der im

bromid. Die perlmuttartigen Pigmentteilchen werden Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise hergestellt. In

unmittelbar in die organische Flüssigkeit eingebracht, diesem Falle beträgt die Dicke des MgF₂-Filmes

indem diese Flüssigkeit dazu verwendet wird, um die 96,4 ΐημ, der ZnS-FiIm 59 ηιμ.

vielschichtigen Anordnungen voneinander zu trennen. ^ . . .

Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungs- 55 B e 1 s ρ 1 e 1 3

gemäßen Verfahrens ergeben sich aus den nachstehen- Grünreflektierende Plättchen werden nach der im

den Ausführungsbeispielen. Beispiel 1 beschriebenen Weise hergestellt; der Aufbau

. -I₁ besteht jedoch aus einem ZnS-FiIm, der zwischen

Beispiel 1 ^^ MgF₂-Filmen liegt. In diesem Falle beträgt die

Ein endloses Band aus 30,48 cm breiter und 60 Dicke der beiden MgF₂-Filme 96,4 ηιμ, die des

0,0635 cm dicker Polyesterfolie läuft in einer Vakuum- ZnS-Filmes 59 ΐημ.

kammer auf zwei parallelen waagerechten Walzen Bei dieser Ausführungsform ist die Farbe weniger

von 15,24 cm Durchmesser, die einen Achsabstand intensiv als bei Beispiel 2.

von 91,44 cm haben. Der Raum unterhalb des Bandes „ . .

ist mittels senkrechter Schutzschilde, die in einer zu 65 Beispiel 4

den Walzenachsen parallelen Ebene aufgestellt sind, Grünreflektierende Plättchen mit vier Schichten,

in vier Abschnitte von je etwa 17,78 cm Länge ab- nämlich ZnS (59 ΐημ) — MgF₂ (96,4 ΐημ) — ZnS

geteilt. Als Unterlagematerial befindet sich festes (59 ηιμ) — MgF₂ (96,4 ΐημ), werden unter Abände-

rung der Arbeitsweise von Beispiel 1 hergestellt, indem der Scheibenraum in fünf Abschnitte anstatt in vier Abschnitte aufgeteilt wird. Die Plättchen zeigen eine intensivere Farbe als die nach Beispiel 1 hergestellten Plättchen.

Beispiel 5

Blaureflektierende Plättchen, welche aus Zinkoxyd und Kryolith nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 unter Verwendung von MgCl₂ als Unterlage hergestellt werden, zeigen den Aufbau: ZnO (34 ηιμ) — Kryolith (124 ΐημ) — ZnO (34 ηιμ). Die Brechzahlen von ZnO und Kryolith betragen 1,9 bzw. etwa 1,33.

Beispiel 6

Rotreflektierende Plättchen werden nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 aus Guanin und Calciumfluorid hergestellt. Der Schichtenaufbau ist Guanin (90 ηιμ) — CaF₂ (116 ΐημ) — Guanin (90 ηαμ). Die Brechzahlen von Guanin und CaF₂ betragen etwa 1,80 bzw. 1,40.

Beispiel 7

Gelbreflektierende Plättchen werden aus Guanin und Magnesiumfluorid nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 hergestellt. Dsr Aufbau der Plättchen ist Guanin (120 ηιμ)—MgF₂ (55 ηιμ)—Guanin (120 ΐημ).

Beispiel 8

Blaureflektierende Plättchen aus Titandioxyd und Magnesiumfluorid werden nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 hergestellt, wobei der Aufbau ist TiO₂ (50 ηιμ) — MgF₂ (89 ηιμ) — TiO₂ (50 ηιμ). Die Brechzahl des TiO₂-Filmes beträgt etwa 2,4.

Beispiel9

Rote imitierte Perlen mit grünen Glanzlichtern werden aus den nach Beispiel 2 erhaltenen grünreflektierenden Plättchen hergestellt. Die von Isopropanol feuchte Paste der Plättchen wird in Nitrocellulose-Tauchlack dispergiert, so daß eine Suspension mit 1,5 % Pigment erhalten wird. Alabasterglaskugeln werden dann in diese Suspension eingetaucht und dabei mit einer perlmuttartigen Schicht überzogen, wobei ein rotgrünes Farbenspiel auftritt. Die Rotwirkung erscheint, weil das beobachtete Licht von der Glaskugel reflektiert wird und durch die Plättchenschicht hindurchgeht.

Beispiel 10

Ein Interferenzfilter, das rotes Licht durchläßt und grünes Licht reflektiert, wird aus den nach Beispiel 1 erhaltenen Plättchen hergestellt. Eine für eine Pigtnentkonzentration von 0,25% ausreichende Menge von Isopropanolsuspension wird in einem Sirup dispergiert, welcher durch partielle Polymerisation des Methylmethacrylatmonomeren erhalten wird. Nach Zusatz von Katalysator (z. B. 1 % von 25 % Acetylpsroxyd in Phthalsäuredimethylester) wird die Plättchen-Sirup-Suspension in eine Gießzelle ausgegossen, welche aus zwei Glasplatten besteht, die durch eine V₈ Zoll (0,31 cm) starke Dichtung aus biegsamem Rohr voneinander getrennt gehalten werden. Diese Zelle wird während 6 Stunden in ein Wasserbad von 50⁰C eingetaucht; nach dem Öffnen erhält man ein Polymethylmethacrylatblatt, das grün im reflektierten und rot im durchgelassenen Licht erscheint.

Beispiel 11

Die nach Beispiel 1 erhaltenen getrockneten Pigmentteilchen werden mit Celluloseacetat-Formpulver gemischt, worauf dann zu einem perlmuttartigen Stab ausgepreßt wird, der rot mit einem grünen Glanzlicht

ίο erscheint. Der Stab kann zu Kugeln für Schmuckzwecke verarbeitet werden oder kann für Füße für Möbelstücke, für Wandbrettstützen usw. verwendet werden.
Aus den vorstehenden Beispielen für die Herstellung

iS von Pigmentteilchen ergibt sich, daß die dem Rohstoff für perlmuttartiges Pigment und dem Rohstoff für die Unterlage während der Vakuumverdampfung zugeführten Wärmemengen bei dem Förderband, bei der Scheibe oder einer anderen sich mit bestimmter

ao Geschwindigkeit bewegenden Einrichtung zur Bildung der gewünschten Filmstärke ausreichen müssen. Die tatsächlich erforderliche Erhitzung hängt von der besonderen Form der Vorrichtung sowie von der Bewegungsgeschwindigkeit und der gewünschten FiImdicke ab.

Die angewendeten Temperaturen hängen natürlich von der Verdampfungstemperatur der betreffenden pigmentbildenden Substanz bzw. des Unterlagematerials ab, welche für ZnS und MgF₂ etwa 1300⁰C, für Guanin 250⁰C, für Natriumtetraborat 750⁰C und für NaCl 500 ⁰C beträgt.

Die Fläche, auf welcher die Filme niedergeschlagen werden, soll gegenüber den aufzudampfenden Substanzen inert sein und vorzugsweise eine glatte Oberfläche aufweisen; als vorbildlich gelten endlose Bänder aus Celluloseacetat, Cellulose, Polyfluorkohlenstoff, Polyäthylen oder Polyesterfilm. Der Kunststoffilm. kann gewünschtenfalls durch Metallisieren, z. B. durch Aufdampfen von Aluminium oder einem anderen Material verändert werden. Eine für die Ablagerung verwendete sich drehende Scheibe kann eine Glasoberfläche oder eine glatte Metalloberfläche haben. Eine glatte Metalloberfläche wird auch bei der zweckmäßigen Einrichtung einer drehbaren Metalltrommel verwendet, wobei das Niederschlagen der Filme auf der polierten Außenfläche erfolgt; besonders geeignet sind rostfreier Stahl oder Chrom. Auch Keramikoberflächen können verwendet werden.

Ein höherer perlmuttartiger Glanz wird erzielt, wenn N · d bei den einzelnen Schichten des Aufbaues in das Gebiet von etwa 10 bis etwa 200 fällt. An einem Aufbau aus mehr als zwei Schichten können bei einigen Zusammenstellungen Interferenzfarben auch dann auftreten, wenn die Bestandteilsschichten Werte für N · d im Gebiet von 10 bis 200 aufweisen, obwohl die einzelnen Schichten für sich allein keine Farbe liefern. Wenn eine Farbwirkung nicht angestrebt wird, kann sie dadurch ausgeschaltet oder vermindert werden, daß gleichmäßige Dicke in jeder zweiten Schicht vermieden wird. Die Möglichkeit des Auftretens von Farbe wird auch durch Beschränkung der einzelnen Schichten auf kleine, d. h. unter 100 liegende N · J-Werte vermieden.

Es ist zu bemerken, daß die bei vielen der aufgedampften Filme angegebene Brechzahl niedriger ist als die Brechzahl, welche die betreffende Substanz in kristallisierter Form aufweist. Die Brechzahl kann ohne Verlust der Teilchenform durch Calcinieren bei

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einer geeigneten Temperatur erhöht werden. So kann z.B. der ZnS-MgP₂-ZnS-PiIm bei 4Ot)⁰C calciniert werden, wodurch ZnS als Sphalerit kristallisiert und dadurch die Brechzahl des ZnS von 2,2 auf 2,37 erhöht wird. Die TiO₂-MgF_a-TiO₂-Schuppen von Beispiel 7 können bei 800⁰C calciniert werden, wodurch TiO₂ in Rutil mit einer höher als 2,6 liegenden Brechzahl umgewandelt wird. Reflexionsvermögen und Farbintensität werden durch die Erhöhung der Brechzahl erhöht.

Weiter ist es klar, daß zahlreiche Zusammenstellungen von Substanzen mit hoher und mit niedriger Brechzahl verwendet werden können. Dabei ist es nur erforderlich, daß die Zusammenstellungen von Dicke und Brechzahl so sein müssen, daß einer bestimmten Farbe in Übereinstimmung mit den Gleichungen für Lichtinterferenz das stärkste Übergewicht erteilt wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Perlmuttpigment zur Erzeugung eines künstlichen Perhnutteffekts, bestehend aus lichtdurchlässigen plättchenförmigen Teilchen, die bei Einlagerung in einen lichtdurchlässigen Träger, vorzugsweise einen Lack oder einen Kunststoff, den gewünschten künstlichen Perlmutteffekt ergeben, wobei die plättchenförmigen Pigmentteilchen aus mehreren dünnen, mit optischem Kontakt aneinanderliegenden Schichten anorganischer Substanzen mit verschiedener Brechzahl bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der aneinanderhaftenden Schichten der einzelnen Pigmentteilchengegenüber der benachbarten Schicht einen Brechzahlunterschied von mindestens 0,4 aufweist, wobei für die Schichten mit höherer Brechzahl Substanzen aus der Gruppe Zinksulfid, Zinkoxyd, Titandioxyd, Guanin und Bleichlorid und für die Schichten mit niedriger Brechzahl Substanzen aus der Gruppe Magnesiumfluorid, Kryolith und Calciumfluorid verwendet sind, und daß das Multiplikationsprodukt (Nd) aus der Dicke (d) (in Millimikron) und dem Brechungsindex (iV) jeder Schicht einen Wert im Bereich zwischen etwa 10 und etwa 200, vorzugsweise zwischen etwa 100 und etwa 200, besitzt.

2. Perlmuttpigment nadi Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenartigen Pigmentteilchen jeweils aus mehreren, miteinander abwechselnden Schichten von Zinksulfid und Magnesiumfluorid bzw. Zinkoxyd und Kryolith bzw. ■Guanin und Calciumfluorid bzw. Guanin und Magnesiumfluorid bzw. Titandioxyd und Magnesiumfluorid bestehen.

3. Perlmuttpigment nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die plättchenförmigen Pigmentteilchen aus drei Schichten bestehen.

4. Perlmuttpigment nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Schichten aus einem Stoff höherer Brechzahl als die mittlere Schicht bestehen.

5. Perlmuttpigment nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die plättchenförmigen Pigmentteilchen aus äußeren Schichten aus Zinksulfid und einer mittleren Schicht aus Magnesiumfluorid bestehen.

6. Verwendung des Pigments nach Anspruch 1 bis 5 in einem lichtdurchlässigen Trägerkunststoff, dessen Brechzahl einen zwischen den Brechzahlen der Pigmentteilchenschichten liegenden Wertbesitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Britische Patentschrift Nr. 850 449;
USA.-Patentschrift Nr. 2278 970.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1136 042.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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