DE60017592T2

DE60017592T2 - Edelmetall farbeffekt materialien und deren herstellung

Info

Publication number: DE60017592T2
Application number: DE60017592T
Authority: DE
Inventors: Douglas James CHRISTIE; Stevenson Daniel FULLER; Joseph William SULLIVAN; James Curtis ZIMMERMANN
Original assignee: Engelhard Corp
Current assignee: BASF Catalysts LLC
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2020-11-23
Also published as: ATE287432T1; MX225629B; DE60017592D1; KR20020070450A; CA2392813A1; EP1235882B1; JP2003515651A; US6325847B1; MXPA02005304A; WO2001040383A1; JP3698361B2; ES2234702T3; AU1800001A; KR100663210B1; BR0016003A; EP1235882A1; AU779826B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Optisch variable Pigmente wurden in der Patentliteratur seit den 1960er Jahren beschrieben. Hanke beschreibt im US-Patent Nr. 3,438,796 das Pigment als "dünne, haftende, durchscheinende, lichtdurchlässige Filme oder Schichten aus metallischem Aluminium, jede von der anderen getrennt durch einen dünnen, durchscheinenden Film aus Siliciumoxid, die aufeinanderfolgend unter gesteuerten Bedingungen in gesteuerten, selektiven Dicken auf einem zentralen Aluminium-Film oder -Substrat abgeschieden werden". Es wurde erkannt, dass diese Materialien einzigartige Farblauf-Effekte und optische Farb-Effekte liefern.
Aus dem Stand der Technik bekannte Ansätze für optisch variable Pigmente haben allgemein eine von zwei unterschiedlichen Verfahrensweisen angenommen: In einem ersten Ansatz wird ein Schichten-Stapel auf einem temporären Substrat vorgesehen, das oft eine flexibles Gewebe ist. Die Schichten bestehen allgemein aus Aluminium und MgF₂. Der Schichten-Stapel wird von dem Substrat getrennt und durch Pulver-Verarbeitungsprozesse in passend dimensionierte Flocken unterteilt. Die Pigmente werden hergestellt durch physikalische Verfahrensweisen wie beispielsweise physikalische Abscheidung aus der Dampfphase auf das Substrat, Abtrennung von dem Substrat und anschließendes Zermahlen oder durch Plasma-Zerfall, anschließendes Zerflocken des Zerfallsprodukts, usw.. In den auf diesen Weg erhaltenen Pigmenten sind die zentrale Schicht und alle anderen Schichten des Stapels nicht vollständig von den anderen Schichten eingeschlossen. Die Schichtenstrucktur ist an den durch den Prozeß des Vermahlens gebildeten Frontflächen sichtbar.
In dem anderen Ansatz wird ein plättchenförmiges, opakes, metallisches Substrat mit aufeinanderfolgenden Schichten selektiv absorbierender Metalloxide und nicht-selektiv absorbierender Schichten von Kohlenstoff, Metall und/oder Metalloxid beschichtet oder verkapselt. Zum Erhalt zufriedenstellender Materialien bei Verwendung dieses Ansatzes werden die Schichten typischerweise durch Verfahrensweisen der chemischen Abschei dung aus der Dampfphase in einem Fließbett aufgebracht. Ein Haupt-Nachteil dieser Verfahrensweise ist, dass Fließbett-Verfahren mühsam sind und eine erhebliche technische Infrastruktur für die Produktion erfordern. Eine zusätzliche Beschränkung bezüglich der verwendeten Substrate ist, dass herkömmliche Metallflocken üblicherweise Probleme mit der strukturellen Integrität, Probleme mit der Wassestoff-Gas-Abgabe und Probleme hinsichtlich ihrer pyrophoren Eigenschaften haben.
Die Ansätze des Standes der Technik weisen darüber hinaus weitere Nachteile auf. Beispielsweise hat die Verwendung bestimmter Metalle oder Metall-Flocken, wie beispielsweise solcher aus Chrom, Aluminium und Messing, wegen Gesundheit- und Umwelt-Fragen, die mit ihrer Verwendung verbunden sind, Druck zu spüren bekommen. Die Minimierung ihrer Verwendung in Materialien mit Optik-Effekten sollte aufgrund des so gespürten Drucks vorteilhaft sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt ein Edelmetall-Farbeffekt-Material (colour effect material; CEM) bereit, das ein plättchenförmiges Substrat umfasst, das verkapselt ist mit

(a) einer darauf gerichtetes Licht hochgradig reflektierenden ersten Schicht, die gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Silber, Gold, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium, Iridium und deren Legierungen; und
(b) einer zweiten Schicht, die die erste Schicht einkapselt und eine veränderliche Weglänge für Licht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des darauf fallenden Lichts in Übereinstimmung mit dem Schnell'schen Gesetz liefert; und
(c) einer selektiv für darauf gerichtetes Licht transparenten dritten Schicht.

Beschreibung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue Edelmetall-Farbeffekt-Materialien (CEMs) bereitzustellen, die auch in einer zuverlässigen, reproduzierbaren und technisch effizienten Weise hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Farbeffekt-Material (CEM) das ein plättchenförmiges Substrat umfasst, das beschichtet ist mit

(a) einer darauf gerichtetes Licht hochgradig reflektierenden ersten Schicht; und
(b) einer zweiten Schicht, die die erste Schicht einkapselt, worin die zweite Schicht aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex besteht, typischerweise mit einem Brechungsindex von 1,3 bis 2,5 und noch spezieller zwischen 1,4 und 2,0, die eine veränderliche Weglänge für Licht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des darauf einfallenden Lichts liefert; und
(c) einer selektiv für darauf gerichtetes Licht transparenten dritten Schicht. Der Grad des Reflexionsvermögens für die erste verkapselnde Schicht sollte im Bereich von 100% bis 5% Reflexionsvermögen liegen, während die selektive Transparenz der dritten verkapselnden Schicht im Bereich von 5% bis 95% Durchlässigkeit liegen sollte. Noch spezieller würde man bevorzugen, ein Reflexionsvermögen von 50% bis 100% und eine Durchlässigkeit von 50% bis 95% für die erste bzw. dritte verkapselnde Schicht zu haben. Der Grad des Reflexionsvermögens bzw. der Durchlässigkeit bei verschiedenen Schichten kann bestimmt werden durch Messen mit einer Vielzahl von Verfahrensweisen wie beispielsweise den ASTM-Verfahrensweisen E1347-97, E1348-90 (1996) oder F1252-89 (1996). Das Substrat kann sein: Glimmer, Aluminiumoxid, Bismuthoxychlorid, Bornitrid, Glasflocken, mit Eisenoxid beschichteter Glimmer (iron oxide-coated mica (ICM)) Siliciumdioxid, mit Titandioxid beschichteter Glimmer (titanium dioxide-coated mica (TCM)) oder irgendein verkapselbares glattes Plättchen. Die erste und die dritte Schicht können Schichten aus gleichen oder unterschiedlichen Edelmetallen sein, d.h. Silber, Gold, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium und/oder Iridium oder Legierungen davon.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht dann, dass man nicht auszugehen hat von irgendeinem herkömmlichen Metall-Flocken-Material, das Probleme der strukturellen Integrität aufweisen kann, Probleme mit der Gasabgabe von Wasserstoff haben kann oder ein Anziehungspunkt anderer wahrgenommener Probleme sein kann (Probleme mit pyrophorem Verhalten oder mit die Umwelt beeinträchtigenden Eigenschaften) wie sie typischerweise mit Metallflocken verbunden werden. Die Edelmetalle, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind chemisch sehr viel stabiler als Aluminium und ziehen es allgemein vor, in ihrem nicht-oxidierten metallischen Grundzu stand vorzuliegen. Weiter ist Silber bevorzugt, wenn es als eine der reflektierenden Schichten verwendet wird, da es die Farbsättigung bzw. Chromatizität der reflektierten Farbe(n) des Farbeffekt-Materials (CEM) maximieren kann. Darüber hinaus verleiht Silber dann, wenn es als letzte (äußere) Schicht des Teilchens verwendet wird, dem CEM elektrische Leitfähigkeit, was in einigen Anwendungen wie beispielsweise bei Pulverbeschichtungen erwünscht sein kann.
Ein überraschender Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass kosteneffektive Verbundmaterialien mit wünschenswerten Farbgang-Optikeffekt-Eigenschaften geschaffen werden.
Metallschichten werden vorzugsweise durch stromlose Abscheidung abgeschieden, und die Nicht-Metall-Schichten werden vorzugsweise durch Sol-Gel-Abscheidung abgeschieden. Überraschenderweise besteht dann, wenn Gold oder Platin als erste Schicht des CEM verwendet wird, eine weitere Option für die Abscheidung des verkapselnden Metalloxid-Films oder der Außenschichten darin, dass dies aus einem wässerigen Sol-Gel-System geschehen kann. Ein Vorteil der stromlosen Abscheidung (Egypt. J. Anal. Chem., Bd. 3, 118–123 (1994)) besteht darin, dass es eine weltweit etablierte chemische Verfahrensweise ist, die keine mühsame und teure Infrastruktur erfordert, verglichen mit anderen Verfahrensweisen. Die Verfahrensweise der stromlosen Abscheidung erlaubt es auch, den Grad des Reflexionsvermögens des Lichts recht akkurat und leicht dadurch zu steuern, dass man die Dicke des Metall-Films variiert. Darüber hinaus sind die bekannten Verfahrensweisen verallgemeinerte Verfahrensweisen, die man zur Aufbringung von Beschichtungen auf eine Vielzahl von Oberflächen einsetzen kann. Weiter kann eine Schicht aus einem Metall oder Metalloxid auch auf beliebige der Substrate durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase aus einem geeigneten Vorstufen-Material abgeschieden werden (The Chemistry of Metal CVD, herausgegeben von Toivo T. Kodas und Mark J. Hampden-Smith; VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1994, ISBN 3-527-29071-0).
Ein weiterer überraschender Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Festigkeit, mit der das Material mit niedrigem Brechungsindex an der Edelmetall-Oberfläche haftet.
Die Produkte der vorliegenden Erfindung sind nützlich für Anwendungen im Bereich der Automobilindustrie, der kosmetischen Industrie oder für beliebige andere Anwendungen, bei denen Metallflocken-Pigmente oder Perglanz-Pigmente traditionellerweise verwendet werden. Die Größe des plättchenförmigen Substrats ist als solche nicht kritisch und kann auf die spezielle Verwendung angepasst werden. Allgemein haben die Teilchen mittlere größte Hauptdimensionen von etwa 2 bis 250 μm, insbesondere von 5 bis 100 μm. Ihre spezifische freie Oberfläche (BET) liegt allgemein im Bereich von 0,2 bis 25 m²/g.
Die CEMs gemäß der Erfindung sind bemerkenswert für eine Mehrfach-Verkapselung des plättchenförmigen Substrats.
Die erste Verkapselungsschicht, die aus Silber, Gold, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium, Iridium oder deren Legierungen besteht, ist hochgradig reflektierend für darauf gerichtetes Licht. Die Dicke der ersten Schicht ist nicht kritisch, solange sie ausreichend ist um die Schicht hochgradig reflektierend zu machen. Sofern erwünscht, kann die Dicke der ersten Schicht variiert werden, um einen selektiven Durchlass von Licht zu ermöglichen. In Abhängigkeit von dem Metall oder der Legierung, die für die erste Verkapselungsschicht verwendet wird, kann die Dicke 2 nm bis 100 nm und vorzugsweise 10 nm bis 75 nm sein. Wenn beispielsweise Silber als Komponente der ersten Schicht gewählt wird, kann die Dicke wenigstens etwa 5 nm sein, vorzugsweise von etwa 10 bis 75 nm. Wenn jedoch Gold verwendet wird, kann die Dicke wenigstens etwa 4 nm sein, vorzugsweise etwa 10 bis 70 nm. Die Dicke von Platin als der ersten Schicht kann wenigstens etwa 3 nm sein, vorzugsweise etwa 5 bis etwa 65 nm. Die Dicke einer Metall-Schicht oder Metall-Legierungs-Schicht außerhalb der oben erwähnten Bereiche ist typischerweise entweder vollständig opak oder ermöglicht einen wesentlichen Durchlass von Licht. Natürlich kann man verschiedene Schichten der oben genannten Materialien verwenden, um den wünschenswerten Effekt zu erhalten. Beispielsweise kann man eine dünne, halb-transparente Schicht aus Gold auf eine reflektierende Silber-Schicht abscheiden. Zusätzlich zu ihren reflektierenden Eigenschaften können die Metalle einzigartige Masse-Farbeffekte in Abhängigkeit von der Filmdicke zeigen. Bei spielsweise können dünne, halb-transparente Filme aus Gold mit einer violetten Farbe erscheinen, ähnlich Cassius'schem Purpur bzw. Goldpurpur. Gold-Blätter einer Dicke von weniger als 100 nm, was weniger ist als die 350 bis 700 nm umfassenden Wellenlängen von weißem Licht, erscheint bläulich-grün, wenn es mittels des durchgelassenen Lichts betrachtet wird. Im Fall von Legierungen ist es offensichtlich, dass eine nahezu unbegrenzte Zahl von Legierungen in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Ein paar Legierungs-Beispiele mit den elementaren Bestandteilen, aus denen sie bestehen, in Klammern sind: Sterling-Silber (Silber und Kupfer), Münzlegierung (Gold und Kupfer), Rhodit (Gold und Rhodium), Weißgold (Gold und Palladium), Gelbgold (Gold, Silber, Kupfer, Zink und Nickel) und Gold-Doublé (Gold, Silber und Kupfer). Der Wert der Massen-Prozente der Beschichtung steht in direkter Beziehung zur Oberfläche des speziellen verwendeten Substrats.
Die zweite verkapselnde Schicht muss eine variable bzw. veränderliche Weglänge für Licht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des darauf einfallenden Lichts liefern, und daher kann jedes beliebige Material mit niedrigem Brechungsindex verwendet werden, das bei Sicht transparent ist. Vorzugsweise ist die zweite Schicht gewählt aus Materialien der Gruppe, die besteht aus Siliciumdioxid (SiO₂), Suboxiden von Siliciumdioxid (SiO_0,25 bis SiO_1,95) oder Magnesiumfluorid.
Die Dicke der zweiten Schicht schwankt in Abhängigkeit vom Grad des gewünschten Farbwegs. Darüber hinaus hat die zweite Schicht eine variable Dicke in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren, insbesondere vom Brechungsindex. Materialien, die einen Brechungsindex um 1,5 aufweisen, neigen dazu, eine Filmdicke von einigen 100 Nanometern zur Erzeugung eines einzigartigen Farbwegs zu benötigen. Beispielsweise weist eine zweite Schicht eine bevorzugte Dicke von etwa 75 bis 500 nm für Siliciumdioxid und für Magnesiumfluorid auf.
In einer Ausführungsform ist die zweite Schicht durch eine selektiv transparente dritte Schicht eingekapselt, die eine partielle Reflexion des darauf gerichteten Lichts ermöglicht. Vorzugsweise ist die dritte verkapselnde Schicht gewählt aus der Gruppe, die besteht aus Schichten aus Silicium, Eisenoxid, Chromoxid, einem Mischmetall-Oxid, Ti tandioxid, Titannitrid und Aluminium. Mehr bevorzugt ist die dritte Schicht eine Schicht aus einem oder mehreren der Edelmetalle oder Edelmetall-Legierungen der ersten Schicht. Natürlich kann die dritte Schicht auch zu der Interferenz-Farbe des Pigments beitragen. Ihre Dicke kann schwanken, muss jedoch immer eine partielle Transparenz erlauben. Beispielsweise hat eine dritte Schicht eine bevorzugte Dicke von etwa 5 bis 20 nm bei Silicium, von etwa 2 bis 15 nm bei Aluminium, von etwa 1 bis 15 nm bei Titannitrid, von etwa 10 bis 60 nm bei Eisenoxid, von etwa 10 bis 60 nm bei Chromoxid, von etwa 10 bis 100 nm bei Titandioxid, von etwa 5 bis 60 nm für ein Mischmetall-Oxid, von etwa 5 bis 20 nm bei Silber, von etwa 3 bis 20 nm bei Gold, von etwa 3 bis 20 nm bei Platin und von etwa 5 bis 20 nm bei Palladium. Die Edelmetall-Legierungen haben allgemein eine ähnliche Filmdicke wie das entsprechende Metall oder die Legierung. Es wird erkannt, dass eine Filmdicke außerhalb des oben angegebenen Bereichs anwendbar sein kann, abhängig von dem gewünschten Effekt.
Alle verkapselnden Schichten der Farbeffekt-Materialien (CEMs) gemäß der Erfindung sind – zusammengenommen – bemerkenswert für eine einheitliche, homogene, filmartige Struktur, die von der Art und Weise der Herstellung der Erfindung stammt.
In dem neuen Prozess zur Herstellung der beschichteten plättchenartigen Substrate werden die einzelnen Beschichtungsschritte jeweils bewirkt durch stromlose Abscheidung oder Hydrolyse/Kondensation geeigneter Ausgangsverbindungen in Gegenwart der zu beschichtenden Substrat-Teilchen. Beispielsweise können Metalle abgeschieden werden aus der Reduktion wässriger Salze der Metalle wie beispielsweise HAuCl₄, AgNO₃, H₂PtCl₆, PdCl₂. Siliciumdioxid kann abgeschieden werden aus einer Verbindung, die gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Siliciumtetraalkoxiden wie beispielsweise, Basen wie beispielsweise Natriumsilicat und Halogenid-Silanen wie beispielsweise Siliciumtetrachlorid. Titandioxid kann abgeschieden werden aus Tetraalkoxiden wie beispielsweise Titantetraethoxid, Halogenid-Verbindungen wie beispielsweise Titantetrachlorid und Sulfat-Verbindungen wie beispielsweise Titansulfat, Titannitrid kann abgeschieden werden aus Titantetrachlorid, Tetrakis(diethylamido)titan (TDEAT) und Tetrakis(dimethylamido)titan (TDMAT); Eisenoxid kann abgeschieden werden aus Ei sencarbonyl, Eisensulfat und Eisenchlorid, und Chromoxid kann abgeschieden werden aus Chromcarbonyl und Chromchlorid.
Allgemein kann die Synthese eines Farbeffekt-Materials wie folgt erfolgen: Ein Plättchen-Material wie beispielsweise Glimmer wird unter Rühren in einem wässrigen Medium suspendiert. Der Suspension wird eine Edelmetall-Vorstufe zugesetzt, die in der Lage ist, ein Metall auf dem Substrat durch stromlose Abscheidung abzuscheiden, zusammen mit einem geeigneten Reduktionsmittel. Das mit einem hochgradig reflektierenden Metall beschichtete Substrat wird filtriert, gewaschen und in einem alkoholischen Lösungsmittel wie beispielsweise Butanol resuspendiert. Ein Stöber-Prozess kann zur Abscheidung des Siliciumdioxids auf dem metallbeschichteten Glimmer oder einem entsprechenden anderen metallbeschichteten Substrat angewendet werden (C. Jeffery Brinker und George W. Schera, Sol-Gel Science, The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing, Academic Press, Inc. (1990)). Eine alkoholische azeotrope Mischung wie beispielsweise Ethanol und Wasser kann anstelle von reinem Alkohol für den Stöber-Prozess verwendet werden. Das mit Siliciumoxid eingekapselte, mit metallbeschichtete Plättchen-Material wird filtriert, gewaschen und in einem gerührten wässrigen Medium resuspendiert. Dem wässrigen Medium wird eine Metall-Lösung für eine stromlose Abscheidung wie oben beschrieben zugesetzt, die die Abscheidung eines selektiv transparenten Metall-Überzugs erlaubt. Das fertige teilchenförmige Produkt wird gewaschen, getrocknet und zeigt optische Farbeffekte als Funktion des Blickwinkels.
Abhängig von der Dicke der zweiten Einkapselungsschicht aus einem Material mit niedrigem Brechungsindex zeigt das fertige Farbeffekt-Material (CEM) mehrere verschiedene Farbeffekte als Funktion des Blickwinkels (rot, orange, grün, violett). Das plättchenförmige Substrat dient als Trägersubstrat. Es kann (oder kann auch nicht) einen Beitrag oder eine Wirkung auf die am Ende erhaltenen optischen Eigenschaften des Teilchen-Materials leisten.
Die Farbeffekt-Materialien (CEMs) gemäß der Erfindung sind vorteilhaft für viele Zwecke wie beispielsweise das Färben von Farben, Druckfarben, Kunststoffen, Gläsern, Keramik-Produkten und Zubereitungen der dekorativen Kosmetik. Ihre speziellen funk tionellen Eigenschaften machen sie geeignet für viele andere Zwecke. Die CEMs könnten beispielsweise verwendet werden in elektrisch leitenden oder elektromagnetisch abschirmenden Kunststoffen, Farben oder Beschichtungen oder in leitfähigen Polymeren. Die Leitfähigkeits-Funktionalität der CEMs macht sie zu Materialien mit großem Nutzen für Pulverbeschichtungs-Anwendungen.
Die oben genannten Zusammensetzungen, in denen die Zusammensetzungen dieser Erfindung nützlich sind, sind Fachleuten mit üblichen Sachverstand in diesem technischen Bereich wohlbekannt. Beispiele schließen ein: Druckfarben, Nagellacke, Lacke, thermoplastische und wärmehärtende Materialien, natürliche Harze und synthetische Harze, Polystyrol und mit diesem abgemischte Polymere, Polyolefine, insbesondere Polyethylen und Polypropylen, Polyacryl-Verbindungen, Polyvinyl-Verbindungen, beispielsweise Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, Polyester und Kautschuk sowie auch aus Viskose und Celluloseethern hergestellte Filamente, Celluloseester, Polyamide, Polyurethane, Polyester, wie beispielsweise Polyglycolterephthalat, und Polyacrylnitril. Aufgrund seiner guten Hitzebeständigkeit ist das Pigment besonders geeignet zum Pigmentieren von Kunststoffen in der Masse wie beispielsweise von Polystyrol und mit diesem abgemischten Polymeren, Polyolefinen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen und den entsprechenden Mischpolymeren, Polyvinylchlorid und Polyestern, insbesondere Polyethylenglycolterephthalat und Polybutylenterephthalat und den entsprechenden gemischten Kondensationsprodukten auf der Basis von Polyestern.
Für eine gut abgerundete Einführung in eine Vielzahl von Pigment-Anwendungen wird verwiesen auf "Temple C. Patton (Herausgeber), The Pigment Handbook, Bd. II, Applications and Markets, Hohn Wiley and Sons, New York (1973)". Darüber hinaus wird beispielsweise in Bezug auf Druckfarben verwiesen auf:". H. Leach, (Herausgeber), The Printing Ink Manual, Vierte Auflage, Van Nostrand Reinhold (International) Co. Ltd., London (1988), insbesondere Seiten 282–591"; In Bezug auf Farben: "C. H. Hare, Protective Coatings, Technology Publishing Co., Pittsburg (1994), insbesondere Seiten 63–288". Die vorgenannten Druckschriften werden durch die Inbezugnahme in die vorliegende Beschreibung übernommen wegen ihrer Lehren bezüglich Druckfarben-, Kosmetik-, Farben- und Kunststoff-Zusammensetzungen, -Formulierungen und -Vehikel, in denen die Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, einschließlich der Mengen von Färbemitteln. Beispielsweise kann das Pigment verwendet werden in einer Konzentration von 10 bis 15% in einer Offset-Lithographie-Druckfarbe, wobei der Rest ein Vehikel ist, das gelierte und ungelierte Kohlenwasserstoff-Harze, Alkyd-Harze, Wachsverbindungen und aliphatisches Lösungsmittel enthält. Das Pigment kann auch verwendet werden beispielsweise in einer Konzentration von 1 bis 10% in einer Autolack-Formulierung, zusammen mit anderen Pigmenten, die Titandioxid, Acryl-Latices, Koaleszier-Mittel, Wasser oder Lösungsmittel einschließen können. Das Pigment kann auch beispielsweise in eine Konzentration von 20 bis 30% in einem Kunststoff-Farbkonzentrat in Polyethylen verwendet werden.
Beispiel 1
Verfahren zur Bewertung der CEMs gemäß der vorliegenden Erfindung
Der Glanz und die Farbe wurden sowohl visuell als auch instrunentell unter Verwendung von Probelackierungen auf Deckvermögens-Karten bewertet (Form 2-6 Opacity Charts der Firma Leneta Company). Eine Probelackierung auf dem schwarzen Teil der Karte zeigt die Reflexionsfarbe, während eine Probelackierung auf dem weißen Teil die Transmissionsfarbe bei nicht-spiegelnden Winkeln zeigt. Die Probelackierungen wurden hergestellt durch Einarbeiten eines Farbeffekt-Materials (CEM) in einer Menge von 3 bis 12% in einen Nitrocellulose-Lack, wobei die Konzentration abhängig war von der Teilchengröße-Verteilung des CEM. Beispielsweise wurde eine 3%ige Probelackierung für ein CEM mit einer mittleren Teilchengröße von 20 μm verwendet, während eine 12%ige Probelackierung für ein CEM mit einer mittleren Teilchengröße von 100 μm verwendet wurde. Die CEM-Nitrocellulose-Suspension wurde auf die Probelackierungs-Karte unter Verwendung eines Bird-Fihn-Aufbringungs-Barrens mit einer Feucht-Film-Dicke von 3 mil aufgebracht.
Bei visuellem Beobachten dieser Probelackierungen kann eine Vielzahl von Farben in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel beobachtet werden, beispielsweise Aqua bis Blau bis Violett. Der Grad des beobachteten Farbweges wird gesteuert durch die Dicke der Schicht mit niedrigem Brechungsindex. Andere quantifizierbare Parameter, die all gemein zum Beschreiben von Farbeffekt-Pigmenten verwendet werden, wie beispielsweise Helligkeit (L*) und Farbsättigung (C*), können durch zwei Parameter gesteuert werden, nämlich (a) die Wahl der Materialien, die für die untere reflektierende Schicht und die obere, selektiv transmittierende Schicht verwendet werden; und (b) die Dicke der unteren und oberen Schicht.
Die Probelackierungen wurden weiter charakterisiert unter Verwendung eines Goniospektrophotometers (CMS-1500 der Firma Hunter). Die Kurven der Reflexion gegen die Wellenlänge wurden bei verschiedenen Blickwinkeln erhalten. Der Farbweg für das CEM wurde beschrieben unter Verwendung des CIELab L*a*b* Systems. Die Daten wurden sowohl numerisch als auch graphisch aufgezeichnet. Die numerische Aufzeichnung für ein CEM, die für dasjenige steht, das in Beispiel 2 erhalten wurde, ist wie folgt:
Die L*a*b*-Daten kennzeichnen das Erscheinungsbild der Probe. L* steht für die Helligkeit-Dunkelheit-Komponente; a* beschreibt die Rot-Grün-Farb-Komponente; b* steht für die Blau-Gelb-Farb-Komponente; C steht für die Farbsättigung und h ist der Farbton.
Beispiel 2
Silber wird gemäß gut etablierten Verfahrensweisen der stromlosen Abscheidung abgeschieden, wie in dem folgenden Beispiel demonstriert wird.
100 g von Glasflocken mit einer Größe von 100 μm (100 μm Haupt-Dimension), die nachfolgend bezeichnet werden als "Glasflocken 100 μm", wurden in einen 1 l-Becher gegeben, der mit einem Magnetrührstab ausgerüstet war und 393 g einer 2%igen Dextrose-Lösung enthielt. Die Aufschlämmung wurde bei Raumtemperatur gerührt.
Die Aufschlämmung wurde schnell einer Lösung zugesetzt, die wie folgt hergestellt worden war: 7,87 g Silbernitrat-Kristalle wurden in 375 ml destillierten Wassers unter Verwendung eines Magnetrührstabs gelöst, eine 29%ige Lösung von Ammoniumhydroxid wurde dem Becher tropfenweise zugesetzt, was zu einem braunen Niederschlag führte, der sich bei einer höheren Konzentration der Ammoniumhydroxid-Lösung wieder löste. An dem Punkt, an dem die Lösung wieder klar wurde, wurden 5 weitere Tropfen Ammoniumhydroxid-Lösung zugesetzt, um einen Überschuss sicherzustellen. Einige Änderungen des Farbtons der Aufschlämmung traten im Verlauf der Reaktion auf. Nach 15 min des Rührens wurde die überstehende Flüssigkeit auf Silberionen durch Zusatz von ein Paar Tropfen konzentrierter Chlorwasserstoff-Säure getestet. Der Test ist eine visuelle Abschätzung auf das Vorhandensein irgendeines Niederschlags und/oder einer Trübung; keines von beiden wurde gefunden. Die Aufschlämmung wurde filtriert und einige Male mit destilliertem Wasser gespült, und der abgepresste Kuchen wurde bei 100°C bis zu konstanter Masse getrocknet. Die getrocknete Probe war ein glänzendes, opakes und silbern gefärbtes Material.
50 g des wie vorstehend beschrieben hergestellten Materials wurden in 600 ml Isopropanol bei 25°C aufgeschlämmt. Der Aufschlämmung wurden 75 g destillierten Wassers, 3,5 g einer 29%igen NH₄OH-Lösung und 75 g Tetraethoxysilan zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 7 h bei Raumtemperatur gerührt und dann filtriert, und das Produkt wurde gewaschen und im Ofen getrocknet.
10 g dieses mit Siliciumoxid beschichteten Materials wurden in 50 g einer 1%igen Dextrose-Lösung aufgeschlämmt. Eine Lösung von 0,4 g AgNO₃, 40 g Wasser und ein geringfügiger Überschuss einer 29%igen Ammoniumhydroxid-Lösung wurden schnell der Aufschlämmung zugesetzt. Innerhalb 1 min des Rührens produzierte die Auf schlämmung eine intensive blaue Farbe. Ein Test der über der Aufschlämmung stehenden Flüssigkeit auf unreduziertes Silberion nach 15 min des Rührens war negativ auf der Basis der wie oben beschriebenen durchgeführten visuellen Schätzung. Die Aufschlämmung wurde filtriert, und das Produkt wurde gewaschen und bei einer Temperatur von 120°C getrocknet. Das Produkt zeigte einen sehr sauberen Farbwechsel von Blau nach Violett bei einer Änderung des Blickwinkels auf einen das Produkt enthaltenden Lack-Film.
Beispiel 3
100 g von 100 μm-Glasflocken, die mit einem 100 nm dicken Film aus Titandioxid verkapselt waren, der in der Lage war, eine optischen Interferenz zu erzeugen, wurden in einen 1 l-Becher gegeben, der mit einem Magnetrührstab ausgerüstet war und 250 g einer 1%igen Dextrose-Lösung enthielt. Die Aufschlämmung wurde bei Raumtemperatur gerührt.
Der Aufschlämmung wurde schnell eine Lösung zugesetzt, die wie folgt hergestellt worden war: 2,5 g Silbernitrat-Kristalle wurden in 250 ml destillierten Wassers unter Verwendung eines Magnetrührstabs gerührt. Eine 29%ige Lösung von Ammoniumhydroxid wurde tropfenweise dem Becher zugesetzt, was zu einem braunen Niederschlag führte, der sich bei einer höheren Konzentration der Ammoniumhydroxid-Lösung wieder löste. An dem Punkt, an dem die Lösung wieder klar wurde, wurden 5 extra Tropfen Ammoniumhydroxid-Lösung zugesetzt, um einen Überschuss sicherzustellen.
Einige Änderungen des Farbtons der Aufschlämmung traten auf, als die Reaktion fortschritt. Nach 30 min des Rührens wurde die überstehende Flüssigkeit auf Silberionen getestet, es wurden keine gefunden. Die Aufschlämmung wurde filtriert und einige Male mit destilliertem Wasser gewaschen, und der gepresste Kuchen wurde bei 100°C bis zu konstanter Masse getrocknet. Die getrocknete Probe ist ein glänzendes, hochgradig reflektierendes, silbern gefärbtes Material mit einem verstärkten weißen Perleffekt aufgrund des selektiven, jedoch beschränkten durchgelassenen Lichts durch die verkapselnde Silberschicht.
100 g des wie oben beschrieben hergestellten Materials wurden in 1.200 ml Isopropanol bei 25°C aufgeschlämmt. Der Aufschlämmung wurden 100 g destilliertes Wasser, 7,0 g einer 29%igen Ammoniumhydroxid-Lösung und 150 g Tetraethoxysilan zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 7 h bei Raumtemperatur gerührt und danach filtriert, und das Produkt wurde gewaschen und im Ofen getrocknet.
10 g dieses mit Siliciumoxid beschichteten Materials wurden in 50 g einer 1%igen Dextrose-Lösung aufgeschlämmt. Eine Lösung aus 0,40 g Silbernitrat, 40 g Wasser und einem leichten Überschuss einer 29%igen Ammoniumhydroxid-Lösung wurden der Aufschlämmung schnell zugesetzt. Innerhalb 1 min des Rührens produzierte die Aufschlämmung eine intensive grüne Farbe. Die überstehende Flüssigkeit der Aufschlämmung ergab einen negativen Test auf unreduziertes Silberion nach 15 min des Rührens, was genauso wie in dem Test bestimmt wurde, der in Beispiel 2 beschrieben ist. Die Aufschlämmung wurde fltriert, und das Produkt wurde gewaschen und bei 120°C getrocknet. Das Produkt zeigte einen sehr sauberen Farbwechsel von grün nach violett bei Änderung des Blickwinkels auf einen das Produkt enthaltenden Lack-Film.
Beispiel 4
2,28 g 100 μm Glasflocken (BET Fläche = 0,22 m²/g) wurden in einem 250 ml PYREX-Becher mit einem Magnetrührstabs gegeben. 200 g Chromsäure-Lösung der Zusammensetzung 1,2% Natriumdichromat-Dihydrat und 98,8% konzentrierte Schwefelsäure wurden in den Becher gegeben. Die Aufschlämmung wurde gerührt und auf 100°C erhitzt und bei dieser Temperatur 10 min lang gehalten. Die Aufschlämmung ließ man dann auf eine Temperatur nahe Raumtemperatur abkühlen, goß sie langsam in 500 ml destillierten Wassers, um die Säure zu verdünnen, filtrierte sie im Vakuum und spülte sie mit destilliertem Wasser säurefrei.
43,9 g (0,30 Mol) Adipinsäure und 100 ml destillierten Wassers wurden in einem 400-ml-PYREX-Becher mit einem Magnetrührstab gegeben. Unter Rühren der Aufschlämmung wurde eine Lösung von 2,0 g (0,60 Mol) Natriumhydroxid-Pellets, die in 100 ml destillierten Wassers gelöst waren, dem Becher zugesetzt. Am Ende wurde eine Lösung von 30,2 g (0,755 Mol) Natriumhydroxid-Pellets, die in 100 ml destillierten Wassers gelöst waren dem Becher zugesetzt. Die gebildete resultierende Lösung ist nahezu gesättigt. Am Schluss wurden 4,96 g einer mit HCl sabilisierten HAuCl₄ Lösung, die 39,7 Gew.-% Au enthielt, dem Becher zugesetzt und zu einer klaren, gelben Lösung homogenisiert.
Die gereinigten Glasflocken wurden quantitativ in einen 400 ml PFA-TEFLON^TM-Becher überführt. Die komplexierte HAuCl₄-Lösung wurde auch in den TEFLON^TM-Becher gegeben. 80 ml Methanol wurden dem Becher zugesetzt, und dieser wurde in ein siedendes Wasserbad gestellt. Ein mechanischer Kunststoff-Propeller-Rührer wurde zum kräftigen Rühren der Aufschlämung verwendet, während man sie in dem Bad erhitzte. Die Aufschlämung durchlief mehrere Änderungen der Farbe und des Erscheinungsbildes bis nach etwa 20 min die Reaktion abgeschlossen zu sein schien, da die überstehende Flüssigkeit nun klar und fablos war. Die Aufschlämmung wurde im Vakuum filtriert und der Presskuchen wurde mit destilliertem Wasser frei von gelösten Substanzen gewaschen und in einem bei 100°C gehaltenen Ofen bis zur Massenkonstanz getrocknet. Die Ausbeute an Produkt betrug 4,07 g, was anzeigte, dass 91% des reduzierten Goldes als Film auf den Glasflocken abgeschieden worden waren und die restlichen 9% als Goldfolie auf dem Kunststoffrührer abgeschieden waren. Die beschichteten Glasflocken hatten das gewünschte Erscheinungsbild von einer Gold-Masse. Die theoretische Dicke des Gold-Films wurde zu 212 nm berechnet. Die Plättchen wurden sowohl mittels optischer als auch mittels Elektonenmikroskopie untersucht, was ergab, dass die Goldschicht aus relativ großen Kristalliten aufgebaut war. 5 g der Goldbeschichteten Glasflocken wurden in 60 ml Isopropanol bei 25°C aufgeschlämmt. 7,5 g destillierten Wassers, 0,35 g einer 29%igen NH₄OH-Lösung und 7,5 g Tetraethoxysilan wurden der Aufschlämmung zugesetzt, und diese wurde 5 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Produkt wurde dann filtriert, gewaschen und im Ofen getrocknet.
1 g dieses mit Siliciumoxid beschichteten Materials wurde in 5 g einer 1%igen Dextrose-Lösung aufgeschlämmt. Eine Lösung von 0,04 g AgNO₃, 4 g Wasser und einigen Tropfen (Überschuss) einer 29%igen Ammoniumhydroxid-Lösung wurden schnell der Aufschlämmung zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 15 min lang gerührt, filtriert und das Produkt wurde gewaschen und bei 120°C getrocknet.
Beispiel 5
8,83 g 100 μm Glasflocken (BET Oberfläche = 0,22 m²/g) wurden in einen 250-ml-PYREX-Becher mit einem Magnetrührstab gegeben. 200 g einer Chromsäure-Lösung der Zusammensetzung 1,2% Natriumdichromat-Dihydrat und 98,8% konzentrierte Schwefelsäure wurden in den Becher gegeben. Die Aufschlämmung wurde gerührt und auf 100°C erhitzt und bei dieser Temperatur 10 min lang gehalten. Man ließ die Aufschlämmung dann auf eine Temperatur nahe Raumtemperatur abkühlen, goß sie langsam in 500 ml destillierten Wassers, um die Säure zu verdünnen, filtrierte im Vakuum und spülte mit destilliertem Wasser säurefrei.
1,28 g (0,011 Mol) Maleinsäure wurden in 10 ml destillierten Wassers gelöst und in einen 100 ml-Titrier-Kolben überführt. 1,24 g (0,031 Mol) Natriumhydroxid-Pellets wurden in 10 ml destillierten Wassers gelöst und in den Titrier-Kolben überführt. 2,98 g (0,02 Mol) Triethanolamin wurden dem Kolben zugesetzt, und dieser wurde ge schwenkt, um die Lösung zu homogenisieren. Danach wurden 10,0 g 1,4-Dioxan dem Kolben zugesetzt, und dieser wurde geschwenkt, um die Lösung zu homogenisieren. 1,76 g einer mit HCl stabilisierten H₂PtCl₆-Lösung, die 33,3 Gew.-% Pt enthielt, wurden dem Kolben zugesetzt, und die Mischung wurde auf die 100-ml-Marke mit destilliertem Wasser unter Erhalt einer klaren roten Lösung verdünnt. Die gereinigten Glasflocken wurden quantitativ in einen 200 ml-PTFE-TEFLON^TM-Becher überführt. Die 100 ml der komplexierten H₂PtCl₆-Lösung wurden in den Becher gegeben. 10,0 ml einer 35%igen Hydrazin-Lösung wurden dem Becher zugesetzt, was zu einer leichten Farbänderung führte, begleitet von einer Abgabe einer geringen Menge Gas. Der Becher wurde in ein siedendes Wasserbad gestellt, und die Aufschlämmung wurde mit einem mechanischen Kunststoff-Propeller-Rührer unter Erhitzen gerührt. Die Aufschlämmung durchlief einige schrittweise Farbänderungen. Nach etwa 60 min des Erhitzens und Rührens war die Glasflocken-Suspension mit einer sehr hellen silbrigen Schicht überzogen, und die überstehende Flüssigkeit war klar und farblos, was anzeigte, dass die Reaktion abgeschlossen war. Die Aufschlämmung wurde vakuumfiltriert, und der Presskuchen wurde mit destilliertem Wasser frei von gelösten Substanzen gewaschen und in einem bei 100°C gehaltenen Ofen bis zur Massenkonstanz getrocknet. Im Rahmen dieser Vorgehensweise wurde eine quantitative Menge an reduziertem Platin auf den Glasflocken abgeschieden. Eine vernachlässigbare Masse Platin wurde auf den Kunststoff-Propeller paltiert.
Das Produkt zeigte die erwünschte Farbe und den erwünschten Glanz von Platin. Die Platin-Film-Dicke wurde auf 14 nm berechnet. Das Pulver wurde sowohl durch optische als auch durch Elektronenmikroskopie untersucht. Ein glatter, kontinuierlicher Film aus Platin war auf den Glasflocken zugegen und war aus sehr kleinen Kristalliten zusammengesetzt.
5 g des wie oben beschrieben hergestellten Produkts wurden mit einer Siliciumoxid-Schicht und mit einer äußeren Silberschicht am Ende in Übereinstimmung mit dem obigen Beispiel 4 verkapselt und so ein CEM hergestellt.
Beispiel 6
3,0 g Glimmer-Flocken mit einem mittleren Durchmesser (Haupt-Dimension) von 50 μm (BET Fläche = 2,0 m²/g) wurden ein einen 100 ml-PYREX-Becher mit einem Magnetrührstab gegeben. 100 g einer Chromsäure-Lösung einer Zusammensetzung von 1,2% Natriumdichromat-dihydrat und 98,8% konzentrierter Schwefelsäure wurden in den Becher gegeben. Die Aufschlämmung wurde gerührt und auf 100°C erhitzt und bei dieser Temperatur für die Zeit von 10 min gehalten. Man ließ die Aufschlämmung dann auf eine Temperatur nahe Raumtemperatur abkühlen, goß sie langsam in 500 ml destilliertes Wasser, um die Säure zu verdünnen, filtrierte im Vakuum und spülte sie mit destilliertem Wasser säurefrei.
3,8 g (0,033 Mol) Maleinsäure wurde in 20 ml destillierten Wassers gelöst und in einen 100-ml-Titrierkolben überführt. 3, 72 g (0,093 Mol) Natriumhydroxid (Pellets) wurden in 20 ml destillierten Wassers gelöst und in den Titrierkolben überführt. 8,95 g (0,06 Mol) Triethanolamin wurden in den Kolben gegeben, und dieser wurde geschwenkt, um die Lösung zu homogenisieren. 30,0 g 1,4-Dioxan wurden in den Kolben gegeben, und dieser wurde geschwenkt, um die Lösung zu homogenisieren. 5,27 g einer HCl stabilisierten H₂PtCl₆-Lösung, die 33,3 der Gew.-% Pt enthielt, wurden in den Kolben gegeben, und die Mischung wurde bis zur 100 ml Marke mit destilliertem Wasser verdünnt, wodurch eine klare rote Lösung erhalten wurde.
Die gereinigten Glimmer-Flocken wurden quantitativ in einen 200-ml-PTFE-TEFLON^TM-Becher überführt. Die 100 ml der komplexierten H₂PtCl₆-Lösung wurden in den Becher gegeben. 30,0 ml einer 35%igen Hydrazinlösung wurden in den Becher gegeben, was zu einer geringfügigen Farbänderung führte, begleitet von der Abgabe einer geringen Menge von Gas. Der Becher wurde in ein siedendes Wasserbad gegeben, und die Aufschlämmung wurde mit einem mechanischen Kunststoffpropeller-Rührer unter Erhitzen gerührt. Die Aufschlämmung, durchlief einige aufeinanderfolgende Farbänderungen. Nach etwa 90 min des Erhitzens und Rührens war die Glimmer-Suspension mit einer sehr hellen silbrigen Schicht überzogen und die überstehende Flüssigkeit war klar und farblos, was anzeigte, dass die Reaktion abgeschlossen war. Die Aufschlämmung wurde im Vakuum filtriert, und der Presskuchen wurde mit destil liertem Wasser frei von gelösten Substanzen gewaschen und in einem bei 100°C gehaltenen Ofen bis zur Massenkonstanz getrocknet. Eine quantitative Ausbeute an reduziertem Platin wurde auf den Glimmer-Flocken abgeschieden. Eine vernachlässigbare Masse an Platin war auf dem Kunststoff-Propeller aufplatiert.
Das Produkt zeigte die gewünschte Farbe und den gewünschten Glanz von Platin. Die Dicke des beschichtungsmäßig aufgetragenen Platin-Films wurde zu 14 nm berechnet. Der mit Platin beschichtete Glimmer wurde sowohl durch optische als auch Elektonenmikroskopie untersucht. Ein glatter, kontinuierlicher Film war zugegen, und dieser bestand aus sehr kleinen Kristalliten. Das Produkt wurde in einen Cellulose-Lack in einer Menge von 3% eingearbeitet und zu einem 0,003 in dicken, feuchten Film beschichtungsmäßig aufgetragen. Dieser Farbfilm zeigte eine ausgezeichnete silbrige Farbe und Reflexionsvermögen.
50 g des wie oben beschrieben hergestellten Materials wurden in 600 ml Isopropanol bei 25°C aufgeschlämmt. 75 g destilierten Wassers, 3,5 g einer 29%igen NaOH-Lösung und 75 g Tetraethoxysilan wurden der Aufschlämmung zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 9 h bei Raumtemperatur gerührt, filtriert, und das Produkt wurde gewaschen und im Ofen bei 100°C getrocknet.
10 g des wie oben beschrieben hergestellten Produkts wurden in 50 g einer 1%igen Dextrose-Lösung aufgeschlämmt, 0,4 g AgNO₃ in 40 g destillierten Wassers und ein geringer Überschuss einer 29%igen Ammoniumhydroxid-Lösung wurden schnell der Aufschlämmung zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 15 min lang gerührt, filtriert, und das Produkt wurde gewaschen und bei 120°C getrocknet.
Beispiel 7
80 g eines Glimmers mit einem mittleren Durchmesser von 50 μm wurden in einen 4 l-Becher gegeben, der mit einem Magnetrührstab ausgerüstet war und 1.542 g einer 2%igen Dextrose-Lösung enthielt. Die Aufschlämmung wurde bei Raumtemperatur gerührt.
Die Aufschlämmung wurde schnell einer Lösung zugesetzt, die wie folgt hergestellt worden war: 31,5 g Silbernitrat-Kristalle wurden in ein 1.500 ml destillierten Wassers unter Verwendung eines Magnetrührers gelöst. Eine 29%ige Ammoniumhydroxid-Lösung wurde tropfenweise dem Becher zugesetzt, was zu einem braunen Niederschlag führte der sich bei einer höheren Konzentration der Ammoniumhydroxid-Lösung wieder löste. An dem Punkt, an dem die Lösung wieder klar wurde, wurden 20 weitere Tropfen Ammoniumhydroxid-Lösung zugesetzt, insgesamt 36,8 g.
Es traten einige Änderungen des Farbtons der Aufschlämmung auf, als die Reaktion fortschritt. Nach 30 min des Rührens wurde die überstehende Flüssigkeit auf Silberionen getestet, wie in Beispiel 2, und es wurden keine gefunden. Die Aufschlämmung wurde filtriert und einige Male mit destilliertem Wasser gewaschen, und der Presskuchen wurde bei 100°C bis zur konstanten Masse getrocknet. Die getrocknete Probe war ein glänzendes, hochgradig reflektierendes und eine silbrige Farbe aufweisendes Material.
50 g des wie oben beschrieben hergestellten Materials wurden in 600 ml Isopropanol bei 25°C aufgeschlämmt. 75 g destillierten Wassers, 3,5 g einer 25%igen NH₄OH-Lösung und 75 g Tetraethoxysilan wurden der Aufschlämmung zugesetzt. Die Aufschlämmung wurde 9 h bei Raumtemperatur gerührt, filtriert, und das Produkt wurde gewaschen und bei 100°C im Ofen getrocknet.
10 g des wie oben beschrieben hergestellten Produktes wurden in 50 g einer 1%igen Dextrose-Lösung aufgeschlämmt. 0,4 g AgNO₃, in 40 g destillierten Wassers und ein geringer Überschuss einer 29%igen Ammoniumhydroxid-Lösung wurden schnell der Aufschlämmung zugesetzt. Unter Rühren zeigte die Aufschlämmung schnell eine intensive blaue Farbe. Die Aufschlämmung wurde filtriert, und das Produkt wurde gewaschen und bei 120°C getrocknet. Das Produkt zeigte einen ähnlichen Farbweg wie das in Beispiel 2 erhaltene Produkt, jedoch auf viel kleineren plättchenförmigen Teilchen.
Beispiel 8
Eine gemäß Beispiel 2 hergestellte CEM-Probe wurde in Polypropylen-Stufen-Chips in einer Konzentration von 1% eingearbeitet. Die Stufen-Chips sind passend benannt, da sie eine sich stufenweise ändernde Dicke an jeder Stufe über die Oberfläche des Chips hinweg aufweisen. Chips, die das CEM enthalten, zeigen einen einzigartigen Farbweg als Funktion des Blickwinkels. Lichtmikroskopie ergab, dass die Plättchen über den gesamten Polymer-Chip verteilt sind, wobei viele Plättchen variable Farbeffekte zeigen, was ein CEM anzeigt.
Beispiel 9
Nagellacks wurden unter Verwendung eines CEM hergestellt, das gemäß Beispiel 2 hergestellt worden war. 10 g eines CEM-Produktes wurden mit 82 g eines suspendierenden Lacks mit der Bezeichnung SLF-2,4 g eines Lacks mit der Bezeichnung 127P und 4 g Ethylacetat gemischt. Der suspendierende Lack SLF-2 ist ein allgemein üblicher Nagellack, der aus Butylacetat, Toluol, Nitrocellulose, einem Tosylamid-Formaldehyd-Harz, Isopropylalkohol, Dibutyphthalat, Ethylacetat, Campher, N-Butylalcohol und Siliciumoxid bestand. Der fertige Nagellack zeigte einzigartige Farbweg-Effekte als Funktion des Blickwinkels nach Aufbringen auf einen Fingernagel.
Beispiel 10
Eine Trockenmischung aus CEMs in einer Menge von 10 Gew.-% in gleichen Teilen, hergestellt nach Beispiel 2, wurde hergestellt, jedoch hatte eine Probe eine geringfügig dickere Siliciumdioxid-Einkapselungsschicht und hatte daher einen Farbwechsel von rot nach grün. Die Pulvermischung wurde in Polyester-TGIC-Pulverbeschichtungen der Firma Tiger Drylac unter Verwendung einer Sprühpistole mit der Bezeichnung PGI Corona Gun Nr. 110347 versprüht. Die Pigmente wurden in zwei verschiedene Basen unter Hervorheben und Variieren des Effekts eingemischt:

1. Die Pigmente wurden in ein klares Polyester-System eingemischt und auf eine mit eine RAL 9005 Black-Pulver besprühte Basis gesprüht.
2. Die Pigmente wurden in ein mit RAL 9500 Black pigmentieries Polyester-Pulver eingemischt. Das Farbeffekt-Material wurde stark von der Grundmetall-Platte aufgrund seiner elektrischen Eigenschaften angezogen und zeigte beim Härten einzigartige Farbweg-Effekte. Darüber hinaus schien sich das CEM aufgrund seiner hohen Affinität für das geerdete Platten-Substrat nahe zur Oberfläche zu orientieren, was zu einem Finish führte, das eine hohe "distinctness of image" (DOI) aufwies und keine zusätzliche Klarbeschichtung erforderte, um die Zahl der Vorsprünge zu reduzieren, die oft durch herkömmliche Perlmutt-artig glänzende und Metallflocken-Pigmente hervorgerufen werden.

Beispiel 11
Eine 10%ige Dispersion des Farbeffekt-Materials, das gemäß Beispiel 2 hergestellt worden war, in dem Produkt Nazdar 2727 Aqueous Gloss P. O. P. Screen Ink (overprint clear) wurde hergestellt und im Siebdruck durch ein 60-mesh-Sieb auf ein Mylar-Substrat aufgedruckt. Der resultierende Mylar-Film zeigte einzigartige Farbweg-Effekte von blau nach violett.
Beispiel 12
10 g eines Farbeffekt-Materials wurden in ein klares Acryl-Urethan-Basecoart-Clearcoat-Paint-System (DBX-689, PPG) mit verschiedenen PPG-Farbstoffen zum Erzielen der gewünschten Farbe eingemischt. Die Farbstoff-Pasten bestanden aus organischen oder anorganischen Färbemitteln, die in verschiedenen Konzentrationen in einem System auf Lösungsmittel-Basis dispergiert sind, das für eine Verarbeitung auf der DMD Deltron Automotive Refinish Lackierstraße der Firma PPG geeignet ist. Die fertigen Formulierungen wurden unter Verwendung herkömmlicher Siphon-versorgter Sprühpistolen auf 4 × 12'' gebogene Automobiltyp-Bleche aufgesprüht, die von der Firma Graphic Metals geliefert worden waren. Die Platten wurden mit einem PPG 2001 Polyurethan-Klarlack mit hohem Feststoffgehalt überzogen. Die Platten wurden an der Luft getrocknet.
Verschiedene Änderungen und Modifikationen können an den Verfahren und den Produkten der Erfindung durchgeführt werden, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart sind, dienen nur Zwecken der Veranschaulichung, und es ist nicht beabsichtigt, dass diese die Erfindung beschränken.

Claims

Edelmetall-Farbeffekt-Material, umfassend ein Plättchen-förmiges Substrat, das verkapselt ist mit (a) einer darauf gerichtetes Licht hochgradig reflektierenden ersten Schicht, gewählt aus der Gruppe, die besteht aus Silber, Gold, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium, Iridium und deren Legierungen; und (b) einer zweiten Schicht, die die erste Schicht einkapselt und eine veränderliche Weglänge für Licht in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des darauf einfallenden Lichts liefert; und (c) einer selektiv für darauf gerichtetes Licht transparenten dritten Schicht.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 1, worin das Substrat gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Glimmer, Aluminiumoxid, Bismuthoxydchlorid, Bornitrid, Glasflocken, mit Eisenoxid beschichtetem Glimmer, Siliciumdioxid und mit Titandioxid beschichtetem Glimmer.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die erste Verkapselungsschicht Silber ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die erste Verkapselungsschicht Gold ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die erste Verkapselungsschicht Platin ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die erste Verkapselungsschicht Palladium ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die erste Verkapselungsschicht die Legierung ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 1, worin die zweite Verkapselungsschicht gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Siliciumdioxid und Magnesiumfluorid.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 8, worin die zweite Verkapselungsschicht Siliciumdioxid ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die dritte Verkapselungsschicht gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Silber, Gold, Platin, Palladium und deren Legierungen.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 10, worin die dritte Verkapselungsschicht Silber ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die drittte Schicht gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Silicium, Titandioxid, Eisenoxid, Chromoxid, einem gemischten Metalloxid und Aluminium.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 1, worin die erste Schicht eine im Wege der stromlosen Abscheidung hergestellte Schicht ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin die zweite Schicht eine Sol-Gel-Abscheidungsschicht ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin das Substrat Plättchen-förmiger Glimmer ist, die hochgradig reflektierende erste Verkapselungsschicht Silber ist, die zweite Verkapselungsschicht Siliciumdioxid ist und die dritte Verkapselungsschicht eine selektiv transparente Schicht aus Silber ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin das Substrat Plättchen-förmiger Glimmer ist, die hochgradig reflektierende erste Verkapselungsschicht Gold ist, die zweite Verkapselungsschicht Siliciumdioxid ist und die dritte Verkapselungsschicht eine selektiv transparente Schicht aus Silber ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin das Substrat Plättchen-förmiger Glimmer ist, die hochgradig reflektierende erste Verkapselungsschicht Platin ist, die zweite Verkapselungsschicht Siliciumdioxid ist und die dritte Verkapselungsschicht eine selektiv transparente Schicht aus Silber ist.
Farbeffekt-Material nach Anspruch 2, worin das Substrat Plättchen-förmiger Glimmer ist, die hochgradig reflektierende erste Verkapselungsschicht Palladium ist, die zweite Verkapselungsschicht Siliciumdioxid ist und die dritte Verkapselungsschicht eine selektiv transparente Schicht aus Silber ist.
Verfahren zur Herstellung eines Edelmetall-Farbefekt-Materials umfassend die Schritte, dass man (a) ein Plättchen-förmiges Substrat mit einer darauf gerichtete Licht hochgradig reflektierenden ersten Verkapselungsschicht beschichtungsmäßig versieht, die gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Silber, Gold, Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium, Iridium und Legierungen daraus; (b) die erste Schicht mit einer zweiten Schicht verkapselt, die eine veränderliche Weglänge für Licht in Abhängigkeit von dem Einfallswinkel von darauf auftreffendem Licht bereitstellt; und (c) die zweite Schicht mit einer selektiven, für darauf gerichtetes Licht transparenten dritten Schicht verkapselt.
Verfahren nach Anspruch 19, worin das Substrat gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Glimmer, Aluminiumoxid, Bismuthoxychlorid, Glasflocken, Siliciumdioxid, mit Eisenoxid beschichtetem Glimmer, mit Titandioxid beschichtetem Glas und mit Titandioxid beschichtetem Glimmer.
Verfahren nach Anspruch 20, worin die zweite Schicht gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Siliciumdioxid und Magnesiumfluorid, und worin die dritte Schicht gewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Silber, Gold, Platin, Palladium, Legierungen der genannten Metalle, Silicium, Eisenoxid, Chromoxid, einem gemischten Metalloxid und Aluminium.
Kosmetische Zubereitung, umfassend das Farbeffekt-Material nach Anspruch 1.