ES2197234T3

ES2197234T3 - Polvo provisto de una pelicula de multiples capas en su superficie y procedimiento para su preparacion.

Info

Publication number: ES2197234T3
Application number: ES96906004T
Authority: ES
Inventors: Katsuto Nakatsuka; Takafumi Nittetsu Mining Co. Ltd. Atarashi
Original assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Current assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2004-01-01
Anticipated expiration: 2016-03-13
Also published as: CN1102084C; CN1183741A; CA2215402A1; WO1996028269A1; DE69628570T2; KR19980702986A; PT852977E; EA000098B1; EP0852977A4; AU4953596A; US5985466A; EA199700228A1; JP3330613B2; DE69628570D1; DK0852977T3; HK1010851A1; NO974203L; NO974203D0; ATE242072T1; KR100392134B1

Abstract

SE OBTIENE UN POLVO CON UNAS PELICULAS DE OXIDO METALICO SOBRE SU SUPERFICIE, EN EL QUE DICHAS PELICULAS TIENEN UN ELEVADO INDICE DE REFRACCION, LO QUE MOTIVA SU GRAN REFLECTANCIA Y QUE TENGAN UN COLOR BRILLANTE. SE OBTIENE UN POLVO QUE POSEE UN NUMERO REDUCIDO DE PELICULAS DE OXIDO METALICO SOBRE LA SUPERFICIE, Y POR TANTO, POSEE UN DIAMETRO DE PARTICULA PEQUEÑO. POLVO CON UNA PELICULA MULTICAPA COMPUESTA AL MENOS DE UNA PELICULA DE OXIDO METALICO FORMADA MEDIANTE LA HIDROLISIS DE UN ALCOXIDO METALICO, Y QUE HA SUFRIDO UN TRATAMIENTO TERMICO. PROCESO PARA PRODUCIR CUALQUIERA DE LOS POLVOS ANTERIORES, CONSISTENTE EN LA DISPERSION DE UNA PARTICULA BASE EN UNA SOLUCION DE ALCOXIDO METALICO, LA HIDROLISIS DEL ALCOXIDO METALICO PARA OBTENER UN OXIDO METALICO Y EL DEPOSITO DE UNA PELICULA DE OXIDO METALICO SOBRE LA SUPERFICIE DE LA PARTICULA BASE, REALIZANDO LOS PASOS ANTERIORES DOS O MAS VECES HASTA FORMAR UNA PELICULA MULTICAPA, Y REALIZACION DE UN TRATAMIENTO TERMICO AL MENOS EN LA FASE FINAL, DE FORMA QUE SE REGULA LA PELICULA MULTICAPA PARA QUE TENGA UNA COMBINACION APROPIADA DE MATERIALES CONSTITUYENTES Y UNOS GRUESOS DE PELICULA APROPIADOS PARA CAMBIAR LOS COLORES DE INTERFERENCIA DE LA PELICULA MULTICAPA, Y ASI IMPARTIR UN COLOR BRILLANTE AL POLVO.

Description

Polvo provisto de una película de múltiples capas en su superficie y procedimiento para su preparación.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un polvo que presenta por lo menos una película de óxido de metal de múltiples capas sobre la superficie del mismo, así como a un procedimiento para su preparación. Más particularmente, la presente invención se refiere a un polvo que presenta por lo menos una película de óxido de metal de múltiples capas sobre la superficie del mismo y es adecuado para ser utilizado como un material colorante magnético en pigmentos de color magnéticos, tintas de color magnéticas, etc., y un procedimiento para producir el polvo.

Antecedentes de la técnica

Se conoce la técnica de recubrir partículas de polvo con otra sustancia para utilizar el polvo en aplicaciones diversas. Con el progreso en diversos campos técnicos, existe un creciente deseo para un polvo que posea propiedades singulares, en particular, un polvo de metal o un polvo de un compuesto de metal. Específicamente, existe un deseo para un polvo que combine las propiedades características de un polvo, en particular un polvo de metal o de un compuesto de metal, y otras propiedades y por tanto posea funciones múltiples.

Por ejemplo, los polvos de metales magnéticos, como tales, no se pueden utilizar como materias primas para pigmentos de color magnéticos a causa del color de los mismos, aunque su color no plantea ningún problema en pigmentos magnéticos negros convencionales. Los polvos recubiertos obtenidos mediante la técnica convencional conocida en la que se forma una película delgada de óxido de metal sobre la superficie de partículas de polvo para modificar la superficie con el objetivo de, por ejemplo, proteger el polvo o facilitar la mezcla del polvo con resinas sintéticas u otras sustancias, no pueden satisfacer nuevos requisitos en tales campos. Desde este punto de vista, es necesario proporcionar un polvo que posea una constitución nueva no vista en ninguna técnica anterior de polvo.

Los presentes inventores inventaron previamente un polvo que posee sobre la superficie del mismo por lo menos una película de óxido de metal que posee un espesor uniforme de 0,01 a 20 \mum y en el que el metal contenido es diferente del metal que constituye las partículas de base, para proporcionar un polvo, en particular un polvo de metal o de un compuesto de metal, que posee propiedades múltiples y realiza funciones múltiples para satisfacer de este modo estos nuevos requisitos (documento JP-A-6-228604).

Si el polvo anterior posee dos o más capas de la película de óxido de metal, se puede impartir una función especial al mismo para regular los espesores de las capas individuales. Por ejemplo, cuando se forman películas de recubrimiento que difieren en el índice de refracción sobre la superficie de cada una de las partículas de polvo cada una en un espesor que corresponde a 1/4 de la longitud de onda de la luz, el polvo recubierto refleja toda la luz. Mediante la aplicación de esta técnica a un polvo que comprende partículas de núcleo magnético, p.ej., un polvo de un metal tal como hierro, cobalto o níquel o una aleación de tal metal o un polvo de nitruro de hierro, es posible producir un polvo magnético para pigmentos magnéticos que refleja toda la luz y que posee un color blanco brillante.

Se puede producir un pigmento de color magnético a partir del polvo anterior mediante la formación de una capa de color sobre las partículas de polvo y además formando una capa de resina sobre ellas.

Los presentes inventores mejoraron el polvo anterior e inventaron un polvo que posee un recubrimiento de capas múltiples que no comprende películas de óxido de metal solas sino películas de óxido de metal apiladas alternativamente con películas de metal (documento JP-A-7-90310). Este polvo posee propiedades excelentes que hacen el polvo adecuado para utilizar en pigmentos de color magnéticos, etc.

Para producir estos polvos, es necesario formar, sobre las partículas de polvo, películas de óxido de metal que sea cada una uniforme en el espesor. Aunque esto se puede conseguir mediante la precipitación de un óxido de metal o de un compuesto de metal como un precursor del mismo a partir de una solución acuosa de una sal de metal, es difícil esta técnica. Por tanto, los presentes inventores desarrollaron un procedimiento que comprende la dispersión de las partículas del polvo mencionado anteriormente en una solución de un alcóxido de metal y a continuación la hidrólisis del alcóxido de metal para formar una película de óxido de metal sobre las partículas de polvo. Mediante la utilización de este procedimiento, ha sido posible llegar a formar una película de óxido de metal que es delgada y uniforme en espesor, en particular formar una película de óxido de metal de capas múltiples.

Específicamente, el procedimiento anterior se lleva a cabo como sigue. Las partículas de polvo, en particular las partículas de un metal o de un compuesto de metal, se dispersan en una solución de un alcóxido de metal, y el alcóxido de metal se hidroliza para obtener un óxido de metal sobre la superficie de las partículas y depositar una película del óxido de metal sobre la superficie de las mismas. Posteriormente, se seca la película de óxido de metal. Estas etapas se llevan a cabo repetidamente para formar una película de óxido de metal de capas múltiples. Cambiando la clase del óxido de metal que constituye la película de óxido de metal de capas múltiples, se puede cambiar la reflectancia del polvo. Se ha encontrado que mediante la selección de una combinación de dos películas de óxido de metal adyacentes para que resulte una reflectancia máxima, se puede obtener un polvo que posee una gran blancura.

Los presentes inventores lograron de este modo obtener un polvo que poseía una blancura elevada mediante el procedimiento descrito anteriormente. En el campo de la electrofotografía y similares, ha llegado a ser necesario obtener imágenes que posean una mejor resolución y un contraste elevado. En consecuencia, se requieren pigmentos de color magnéticos para utilizar en las fotocopiadoras electrofotográficas y similares que posean no solo un diámetro de partícula reducido para aumentar la resolución sino también para dar color en un matiz brillante, a fin de formar imágenes claras.

Por consiguiente, se requiere que los polvos a utilizar como materias primas para pigmentos posean un tamaño de partícula más pequeño y una blancura más elevada.

Para que un polvo posea una mayor blancura, el polvo en sí mismo debería mostrar una mayor reflectancia. Además, la utilización de un polvo que posea un diámetro de partícula reducido es elevadamente ventajosa porque el polvo muestra un reflexión de dispersión incrementada en su totalidad, es eficaz en conseguir una reducción en el diámetro de partícula de pigmento debido al diámetro pequeño de partícula del polvo, y es útil por tanto para obtener imágenes claras que posean una resolución incrementada.

Formar una película de óxido de metal de capas múltiples sobre las partículas de polvo de manera tal como se ha descrito anteriormente sirve para incrementar el diámetro de las partículas y es por tanto desventajoso desde el punto de vista de la obtención de un polvo que posea una blancura elevada. Aunque es más ventajosa una película de óxido de metal de capas múltiples en la que cada capa posee un espesor más pequeño, el procedimiento en el que se utiliza un alcóxido de metal tiene un problema que es la dificultad para obtener una película delgada de óxido de metal que posea una densidad elevada. Además, la técnica anterior para obtener pigmentos de varios colores que comprende la formación de una película que consiste principalmente en un colorante o pigmento sobre las partículas de pigmento blancas tiene un problema que es que los pigmentos poseen desventajosamente un diámetro de partícula grande debido a la película y poseen un brillo de color pobre.

El documento DE-A-4104310 describe un polvo recubierto por una pluralidad de capas de óxido formadas por deposición química y termotratamiento.

Un objetivo de la presente invención es obtener un polvo que posea una película de óxido de metal de capas múltiples sobre la superficie del mismo, en particular un polvo de metal o de un compuesto de metal que posea cualquier color brillante.

Además, es un objetivo de la presente invención obtener un polvo que posea una película de óxido de metal de múltiples capas sobre la superficie del mismo, en particular un polvo de metal o de un compuesto de metal que posea un diámetro de partícula reducido y cualquier color brillante.

Además, es un objetivo de la presente invención proporcionar un polvo magnético adecuado para utilizar como una materia prima para un pigmento de color magnético utilizado particularmente en las fotocopiadoras electrofotográficas y similares, o proporcionar un polvo térmicamente conductor que posee propiedades de aislante eléctrico.

También, es un objetivo de la presente invención proporcionar un nuevo procedimiento para producir un polvo, en particular un polvo de metal o de un compuesto de metal, que posea cualquier color brillante y una película de óxido de metal de capas múltiples y que posea propiedades múltiples y realice funciones múltiples.

Descripción de la invención

Para lograr los objetivos anteriores, los presentes inventores han descubierto lo siguiente. En la técnica de la formación de una película de capas múltiples que posee por lo menos una película de óxido de metal sobre la superficie de las partículas de base mediante la dispersión de las partículas en una solución de un alcóxido de metal y a continuación la hidrolización del alcóxido de metal, se puede aumentar la reflectancia de la luz incidente sobre la película de capas múltiples mediante el termotratamiento de la película de capas múltiples. El termotratamiento es asimismo eficaz en la reducción del espesor de la película de capas múltiples para obtener un polvo que posea un diámetro reducido. Además, mediante la regulación de la combinación de los materiales de la película de capas múltiples y mediante la regulación del espesor de las capas constituyentes, se puede regular la forma de onda de interferencia de la luz reflejada por la película de capas múltiples. La presente invención se ha conseguido basándose en estos descubrimientos.

La presente invención se define en las reivindicaciones independientes, estando las formas de realización preferidas definidas en las reivindicaciones dependientes.

En la presente invención, las partículas de base se recubren con una película de óxido de metal, y la película de óxido de metal formada se termotrata para aumentar la densidad del óxido de metal que constituye la película y aumentar el índice de refracción de la película. De este modo, la diferencia en el índice de refracción entre una película de óxido de metal que posea un índice de refracción alto y una película de óxido de metal que posea un índice de refracción bajo se incrementa, y se consigue una reducción adicional en el diámetro de partícula. El termotratamiento se lleva a cabo a una temperatura no inferior a las utilizadas generalmente para secar. La temperatura para el termotratamiento es de 300ºC a 650ºC, preferentemente de 400ºC a 650ºC.

La atmósfera para el termotratamiento es una atmósfera de nitrógeno o una atmósfera de otro gas inerte porque se desea que el estado oxidado de la película permanezca sin cambiar.

El termotratamiento se puede llevar a cabo después de cada operación de recubrimiento con una película de óxido de metal, o después de que se hayan formado sucesivamente dos o más películas de óxido de metal.

La segunda o cualquier operación posterior se puede llevar a cabo después de la hidrólisis sin realizar el secado, o se puede llevar a cabo después del secado.

Se explicará a continuación un procedimiento para formar una película de capas múltiples que consiste en capas de una sustancia de índice de refracción alto que están apiladas alternativamente con capas de una sustancia de índice de refracción bajo, según la presente invención.

Una película de óxido de metal que posee un índice de refracción alto se forma como sigue. Las partículas descritas anteriormente se dispersan en una solución alcohólica de un alcóxido de titanio, zirconio o similar. Se añade gota a gota a la dispersión con agitación una solución que se prepara mezclando agua con un alcohol y un catalizador para hidrolizar el alcóxido y formar sobre la superficie de la partícula una película de óxido de titanio o una película de óxido de zirconio como una película de índice de refracción alto. Las partículas recubiertas se obtienen mediante separación sólido-líquido, secado al vacío, y a continuación se someten a termotratamiento. Cuando las partículas no son susceptibles a la oxidación, se calientan en aire. Cuando las partículas son susceptibles a la oxidación, se calientan en una atmósfera inerte. El termotratamiento se lleva a cabo desde 300 a 650ºC durante 1 minuto a 3 horas.

Posteriormente, las partículas recubiertas con una película de índice de refracción alto se dispersan en una solución alcohólica de un alcóxido de metal que proporciona un óxido de índice de refracción bajo, tal como un alcóxido de silicio o un alcóxido de aluminio. Se añade gota a gota a la dispersión una solución preparada mezclando agua con un alcohol y un catalizador con agitación para hidrolizar el alcóxido y formar sobre la superficie de la partícula una película de óxido de silicio o una película de óxido de aluminio como una película de índice de refracción bajo. De este modo las partículas recubiertas se extraen mediante la separación sólido-líquido, se secan al vacío y a continuación se someten a termotratamiento de la misma manera que anteriormente.

A través de las operaciones descritas anteriormente, se obtiene un polvo en el que cada partícula posee sobre la superficie del mismo dos capas que consisten en una película de un óxido de metal que posee un índice de refracción alto y una película de óxido de metal que posee un índice de refracción bajo.

Mediante la repetición de las operaciones descritas anteriormente para formar películas de óxido de metal, se obtiene un polvo que posee una película de óxido de metal de capas múltiples sobre la superficie del mismo. Cuando una película de capas múltiples se forma de tal manera que las películas de óxido de metal que poseen un índice de refracción alto se apilan alternativamente con películas de óxido de metal que poseen un índice de refracción bajo como se ha mencionado anteriormente, el polvo obtenido posee una reflectancia elevada.

El secado en las operaciones descritas anteriormente puede ser cualquiera de los de secado al vacío con calentamiento, secado al vacío y secado al aire. Es asimismo posible llevar a cabo el secado con un secador de pulverización en una atmósfera inerte regulada.

Las condiciones para el termotratamiento incluyen una temperatura de 300ºC a 650ºC y un periodo de tratamiento de 1 minuto a 3 horas. Los polvos se tratan en una atmósfera inerte. Estas condiciones que incluyen el tiempo de termotratamiento se deciden de forma que se puedan incrementar la densidad y el índice de refracción del óxido.

En las operaciones para formar películas de óxido de metal, se prefiere emplear un procedimiento en el que la separación sólido-líquido, secado y termotratamiento se lleven a cabo después de la formación de cada película de óxido de metal. Esto es debido a que las películas de óxido de metal resultantes poseen una densidad elevada y muestran una adhesión tenaz a las partículas de base o una a otra, proporcionando de este modo un polvo de calidad elevada.

Es posible utilizar un procedimiento en el que se obtienen las partículas recubiertas con una película de óxido de metal mediante la hidrólisis en una operación de recubrimiento mediante la separación sólido-líquido y a continuación, sin secarse, se colocan en una solución alcohólica de un alcóxido de metal para la operación de recubrimiento posterior. En este caso, el secado y el termotratamiento se pueden llevar a cabo en una etapa final.

Alternativamente, se puede utilizar un procedimiento en el que cada operación de recubrimiento se lleve a cabo hasta el secado, y el termotratamiento se lleve a cabo como una etapa final. Este procedimiento es ventajoso porque el procedimiento es simple y se puede conseguir una reducción en el coste.

Las partículas de base sobre las que se forman las películas de óxido de metal en la presente invención no están particularmente limitadas. Si las partículas de base están compuestas de un metal, el metal puede ser cualquiera de entre hierro, níquel, cromo, titanio, aluminio y otros. Si se van a utilizar las propiedades magnéticas de las partículas de base, se prefieren las partículas magnéticas compuestas de p.ej., hierro. Se puede utilizar una aleación de cualquiera de estos metales. Preferidas entre las partículas magnéticas están las partículas compuestas de una aleación ferromagnética.

Si las partículas de base están compuestas de un compuesto de metal, ejemplos típicos del compuesto incluyen óxidos de los metales mencionados anteriormente. Ejemplos específicos de los mismos incluyen óxidos de metales tales como hierro, níquel, cromo, titanio, aluminio y silicio y óxidos de otros metales que incluyen calcio, magnesio y bario. Se puede asimismo utilizar un óxido mixto que comprende dos o más de éstos. Ejemplos del compuesto de metal diferentes de los óxidos de metal incluyen nitruros de metal y carburos de metal. Específicamente, se prefiere el nitruro de hierro o similar.

Ejemplos del material de partículas de base diferentes de los metales incluyen adicionalmente metaloides y compuestos de metaloides, en particular, óxidos, carburos y nitruros. Se pueden utilizar específicamente sílice, perlas de vidrio y similares.

Las partículas no están limitadas particularmente en la forma. Ejemplos de las mismas incluyen esferas, partículas aproximadamente esféricas, y poliedros tales como cuerpos isotrópicos, p.ej., poliedros regulares, paralelepípedos rectangulares, esferoides, romboedros, cuerpos laminados y cuerpos aciculares (cilindros y prismas). Se pueden utilizar las partículas de formas irregulares tales como partículas pulverizadas.

En la formación de películas de óxido de metal sobre la superficie de tales partículas, cada película de óxido de metal se forma de manera que el metal que contiene difiera del metal que constituye las partículas o está contenido como un componente del compuesto de metal que constituye las partículas. Esto es debido a que si las partículas compuestas de, por ejemplo, un óxido de metal se recubren con una película del mismo óxido de metal, la película formada no posee diferentes propiedades y es por tanto técnicamente menos ventajosa.

Las partículas de base no se limitan particularmente en el diámetro de partícula. Sin embargo, poseen preferentemente un diámetro de partícula en el intervalo de 0,01 \mum a varios milímetros.

Ejemplos de los óxidos de metal que constituyen las películas de óxido de metal incluyen óxidos de hierro, níquel, cromo, titanio, zinc, aluminio, cadmio, zirconio y silicio. Se pueden asimismo utilizar óxidos de calcio, magnesio, bario y similares. Se selecciona una clase de óxido de metal adecuada según las propiedades que se van a impartir a la superficie de las partículas de base.

Se forman dos o más películas de óxidos de metal. Cada película de óxido de metal se regula para tener un espesor de 0,03 a 20 \mum. Se pueden formar dos o más capas mediante el recubrimiento de la superficie de las partículas del núcleo con una película de un óxido de metal diferente del material de los núcleos y a continuación sucesivamente formar sobre ello películas de óxido de metal en cada una de las cuales el óxido de metal es el mismo o diferente del óxido de metal que constituye la primera película. Si se desea y es necesario, se puede formar una capa de resina u otra capa sobre las películas de óxido de metal.

En la formación de una película de óxido de metal, las partículas de base se dispersan en una solución de un alcóxido del metal que se utiliza como un componente del óxido de metal y el alcóxido de metal se hidroliza para proporcionar un óxido del metal sobre la superficie de las partículas de base. Esta técnica para proporcionar un óxido de metal mediante hidrólisis, que se llama procedimiento sol-gel, es eficaz proporcionando un óxido que es fino y homogéneo en la composición. Mediante la aplicación de este procedimiento a un polvo, se obtiene una película que posee un espesor uniforme y grande.

Se selecciona un alcóxido de metal que corresponde al óxido de metal deseado. Ejemplos del mismo incluyen alcóxidos de zinc, aluminio, cadmio, titanio, zirconio y silicio. En la producción de un polvo magnético para un pigmento magnético, se forma frecuentemente un óxido de titanio o de silicio como un óxido de metal de superficie. En este caso, se utiliza un alcóxido de silicio o de titanio.

Ya que los alcóxidos de metal descomponen por la acción del agua, se utilizan como una solución en un disolvente orgánico. Ejemplos de disolvente orgánico incluyen alcoholes tales como etanol, metanol e isopropanol y cetonas. Se prefiere utilizar un disolvente orgánico deshidratado. Aunque la concentración de la solución del alcóxido de metal varía dependiendo de la clase del alcóxido de metal disuelto y de la clase del disolvente orgánico, se deberían seleccionar las condiciones óptimas. El espesor de una película de óxido de metal depositada sobre las partículas se gobierna por la concentración de la solución del alcóxido de metal y por la utilización de la cantidad de la solución del alcóxido de metal basada en las partículas.

Después del metal o compuesto de metal las partículas se dispersan en la solución de alcóxido de metal, se añade agua sobre esto para hidrolizar el alcóxido de metal y para obtener un óxido de metal y depositar el mismo sobre las partículas. De este modo, se forma una película de óxido de metal. Las partículas que poseen la película del óxido de metal formada sobre ellas se sacan de la solución y se secan para obtener una película de óxido de metal dura.

Específicamente, la formación de una película de óxido de metal se puede llevar a cabo como sigue. Las partículas descritas anteriormente se dispersan en un alcohol deshidratado, y se añade sobre esto una solución de alcóxido de metal mientras se agita suficientemente la dispersión. Se añaden gradualmente una mezcla de un alcohol y agua o una mezcla de un alcohol, agua y un catalizador a la mezcla homogénea para hidrolizar el alcóxido de metal y depositar un óxido de metal sobre la superficie de las partículas. En el caso de emplear un alcóxido de silicio o un alcóxido de zirconio, que cada uno se hidroliza relativamente de forma lenta comparados con otros alcóxidos de metal, se puede utilizar otro procedimiento, en el que el alcóxido de metal se añade simultáneamente con un catalizador y agua o se añade después de que se hayan añadido una mezcla de agua y un catalizador.

En la hidrólisis de un alcóxido de metal, se genera primero un sol de un óxido de metal. El sol se convierte en un gel a continuación. Después de la reacción de hidrólisis, la gelación continúa después de un rato. En algunos casos, la gelación se completa por el secado. Se piensa que la reacción proporciona el sol sobre la superficie de las partículas para formar una película continua, por medio de la que se forma fácilmente una película dura de óxido de metal uniforme en espesor y composición. Una película de óxido de metal que posee tales propiedades no se puede obtener con cualquier precipitación convencional o procedimiento similar.

Cuando un alcóxido de titanio o de aluminio, que se hidroliza rápidamente, se utiliza en la reacción de hidrólisis, las partículas de óxido de metal generadas a partir del alcóxido pueden entrar dentro de la película para inhibir la formación de la película. En este caso, se puede formar una película que posee uniformidad incrementada mediante la adición de una alcanolamina para retardar la reacción. En el caso de utilizar un alcóxido de zirconio o de silicio, que se hidrolizan muy lentamente, es posible añadir un ácido tal como ácido clorhídrico o ácido acético, un álcali tal como amoníaco, urea o hidróxido sódico, o una amina como un catalizador para acelerar la reacción. Es deseable utilizar adecuadamente los catalizadores de tal manera según las velocidades de reacción.

Si la agregación ocurre durante la hidrólisis, se puede añadir un tensioactivo para mejorar la dispersibilidad de las partículas.

En el procedimiento de producción del polvo descrito anteriormente, se obtiene una película de óxido de metal que posee excelentes propiedades que es diferente de la película de óxido de metal obtenida mediante simplemente la oxidación de la superficie de las partículas de base compuestas de un metal. Este procedimiento es por tanto asimismo útil para el recubrimiento de partículas de un metal o de un compuesto de metal con una película de un óxido de metal en el que el metal es el mismo que el que constituye o está contenido en las partículas de base. Por tanto, el procedimiento descrito anteriormente se aplica a la producción de un polvo de metal o de un compuesto de metal que posee tal película de óxido de metal. Esta aplicación se incluye en la presente invención.

Los polvos así producidos que poseen una película de óxido de metal de capas múltiples sobre la superficie de los mismos cada una de estas combina diversas propiedades dependiendo de los materiales seleccionados de las partículas de base y de los materiales seleccionados de las películas de óxido de metal de superficie. Los polvos por tanto se pueden utilizar en las respectivas aplicaciones adecuadas. Por ejemplo, se obtiene un polvo magnético que posee una elevada blancura mediante el recubrimiento de partículas compuestas de un material magnético tal como metal de hierro o tetróxido de trihierro con óxido de silicio, que posee un índice de refracción bajo, como una película interna de óxido de metal y a continuación con óxido de titanio, que posee un elevado índice de refracción, como una película externa.

La Fig. 1 es una vista de la sección que ilustra esquemáticamente la estructura de una partícula de un polvo según la presente invención. Esta partícula comprende una partícula de base 1 como un núcleo y, formado sobre la superficie de la misma, un recubrimiento de capas múltiples que consiste en películas de óxido de metal A2 y películas de óxido de metal B3.

Las partículas de polvo según la presente invención no se limitan a las que consisten en una partícula de base que posee solo una película de óxido de metal de capas múltiples sobre la superficie de las mismas. Las partículas de polvo pueden tener una capa de metal entre dos de las películas de óxido de metal o sobre o bajo las películas de óxido de metal. La presencia de una capa de metal sirve para aumentar el índice de refracción e impartir un color brillante.

El metal que constituye la película de metal no se limita a metales elementales y puede ser una aleación de metal. Ejemplos de los metales elementales incluyen metal de plata, metal de cobalto, metal de níquel y metal de hierro. Ejemplos de aleación de metal incluyen aleaciones de hierro tales como aleaciones de hierro-níquel y aleaciones de hierro-cobalto y nitruros de aleación de hierro tal como nitruros de aleación hierro-níquel y nitruros de aleación hierro-níquel-cobalto.

Las técnicas adecuadas que se pueden utilizar en la presente invención para formar una película de metal sobre la superficie de las partículas de base o sobre la superficie de películas de óxido de metal incluyen revestimiento anelectrolítico, revestimiento galvánico de contacto y deposición electrónica. Sin embargo, el revestimiento galvánico de contacto es desventajoso porque las partículas que no están en contacto con un electrodo no se electrodepositan, mientras la deposición electrónica es desventajosa porque las partículas no se exponen de manera uniforme al vapor de metal. Por consiguiente, en el polvo recubierto de metal obtenido mediante cualquiera de estas dos técnicas, las partículas individuales poseen diferentes espesores de recubrimiento. En contraste, se prefiere la formación de película mediante revestimiento anelectrolítico porque se puede formar una película densa y uniforme y es fácil la regulación del espesor de la película. Aunque los procedimientos para la formación de película principalmente mediante revestimiento anelectrolítico se describirán más adelante, esto no se debería interpretar como limitador de la utilización de otras técnicas de formación de película. La película de metal se termotrata preferentemente después de la formación de la misma, como las películas de óxido de metal.

Si se va a formar un recubrimiento de capas múltiples que comprende películas de óxido de metal y una o más películas de metal sobre la superficie de las partículas de base, se puede impartir una función especial mediante la regulación del espesor de cada capa constituyente. Por ejemplo, se obtiene un polvo que refleja o absorbe luz que posee una longitud de onda específica \lambda (basada en la reflexión de interferencia de Fresnel) mediante la formación, sobre la superficie de las partículas de base, de un número apropiado de películas de recubrimiento alternadas que poseen diferentes índices de refracción y poseen espesores apropiados de forma que cada película satisface la ecuación siguiente (1), esto es, para tener un espesor d que corresponde al índice de refracción n del material que constituye la película de recubrimiento y a m (entero) veces un cuarto de la longitud de onda de la luz visible.

nd = m \lambda/4\eqnum{(1)}

La técnica anterior se puede utilizar como sigue. Se forma sobre la superficie de las partículas de base magnéticas, tales como, p.ej., un polvo de un metal tal como hierro, cobalto o níquel, un polvo de una aleación de tal metal, o un polvo de nitruro de hierro, una película de óxido que posee tal espesor y un índice de refracción para satisfacer la ecuación (1) para la longitud de onda de la luz objetivo visible. Se forma a continuación sobre ella una película de óxido que posee un índice de refracción diferente. Estas dos películas se forman cada una de una vez, o se forman repetidamente de forma alternada. De este modo, se forma una película de capas múltiples que posee una reflexión característica o una anchura de longitud de onda de absorción en la región de luz visible.

La secuencia de la deposición de la película se decide como sigue. Si los núcleos se componen de una sustancia que posee un índice de refracción alto, se forma preferentemente como la primera capa una película que posee un índice de refracción bajo. Si los núcleos se componen de una sustancia de índice de refracción bajo, se forma preferentemente como primera película una película que posee un índice de refracción alto.

El espesor de una película se regula siguiendo los cambios de espesor de película óptica, que es el producto del índice de refracción de la película y el espesor de la misma, por medio de un espectrofotómetro o similar para determinar los cambios en la forma de onda de reflexión, etc.

El espesor de cada película se diseña de forma que se obtenga finalmente una forma de onda de reflexión necesaria.

Si las películas unitarias individuales que constituyen una película de capas múltiples poseen formas de onda de reflexión respectivas que difieren una de la otra en la posición de pico como se muestra en la Fig. 2, el polvo es blanco y no es parte de la invención reivindicada. Por otro lado, cuando se forma una película de capas múltiples de manera que las películas unitarias individuales poseen formas de onda de reflexión respectivas que poseen un pico precisamente en la misma posición como se muestra en la Fig. 3, se puede obtener un polvo de color monocromático, p.ej., un polvo azul, verde o amarillo, sin utilizar ningún colorante o pigmento.

Sin embargo, realmente en el diseño de un polvo, es necesario tener en cuenta el diámetro de la partícula, la forma de la partícula, el cambio de fase que ocurre en la interfase de la película/núcleo, el cambio de pico atribuible a la dependencia de la longitud de onda del índice de refracción, etc.

Por ejemplo, en el caso de utilizar las partículas de base en forma de electrodos paralelos planos tales como mica u óxido férrico en escamas, la interferencia de Fresnel atribuible a la película paralela formada sobre la superficie de partícula plana se diseña utilizando la ecuación (1) en la que n se ha sustituido por Ñ, que se define por la ecuación siguiente (2).

En particular, si se utilizan escamas delgadas de metal, partículas de metal de hierro obtenidas mediante la reducción del óxido férrico electrodepositado mencionado anteriormente, o partículas semiconductoras entre electrodos paralelos planos, el índice de refracción del metal ñ en la ecuación (2) incluye el coeficiente de atenuación \kappa. (En el caso de óxidos transparentes (dieléctricos), los valores de \kappa fueron muy pequeños y negligibles). Lo anterior se aplica en el caso de películas de capas múltiples que contienen una o más películas de metal.

ñ= n + i \kappa\eqnum{(2)}

(en la que i representa un número complejo)

Si el valor del coeficiente de atenuación \kappa es grande, el cambio de fase que sucede en la interfase película/núcleo aumenta, y esto influencia el espesor óptimo para la interferencia de cada capa constituyente de la película de capas múltiples.

En consecuencia, incluso cuando el espesor de la película de capas múltiples se regula solo geométricamente, las posiciones de pico permanecen diferentes y esto resulta en un color más claro especialmente en la coloración monocromática. Para evitar esto, se realiza un diseño de antemano basado en la simulación por ordenador para que resulte la combinación óptima de los espesores de película, mientras se tenga en cuenta la influencia del cambio de fase en todas las películas.

Existen asimismo cambios de fase atribuibles a una película de óxido presente sobre una superficie de metal y cambios de pico atribuibles a la dependencia de la longitud de onda del índice de refracción.

Para corregir éstos, se utiliza un espectrofotómetro o similar para encontrar las condiciones óptimas de forma que un pico de reflexión o una absorción baja aparezca en la longitud de onda objetivo en una película de capas múltiples compuesta del número final pretendido de capas.

La interferencia formada por las películas sobre la superficie curva tal como la superficie de partículas esféricas sucede de la misma manera que sobre los electrodos planos, básicamente según el principio de interferencia de Fresnel. Por consiguiente, se puede diseñar dar color en blanco y dar color en un matiz monocromático mediante los procedimientos explicados por referencia a las Figs. 2 y 3.

En el caso de partículas que poseen una superficie curva, sin embargo, la luz que ha incidido sobre las partículas y que se ha reflejado por la misma interfiere de manera complicada. Las formas de onda de interferencia resultantes son casi las mismas que las de los electrodos planos cuando el número de las capas constituyentes de la película es pequeño. Sin embargo, como el número total de las capas constituyentes incrementa, la interferencia dentro de la película de capas múltiples llega a ser más complicada. En el caso asimismo de tal película de capas múltiples, se pueden diseñar de antemano las curvas de reflexión espectrales por medio de la simulación por ordenador basada en la interferencia de Fresnel para que resulte la combinación óptima de los espesores de película.

En particular, en el caso de la formación de película sobre la superficie de partículas de base, se tienen en cuenta las influencias del cambio de fase sobre la superficie de la partícula y sobre todas las películas cuando se hace un diseño de antemano por medio de la simulación por ordenador para que resulte la combinación óptima de los espesores de película.

Además, se tienen asimismo en cuenta el cambio de pico atribuible a una capa de óxido presente sobre la superficie de base y el cambio de pico atribuible a la dependencia de longitud de onda del índice de refracción.

En la producción real de muestras, las películas reales se examinan con un espectrofotómetro o similar para corregir las curvas espectrales diseñadas mientras se cambian los espesores de la película. De este modo, se encuentran las condiciones óptimas para que un pico de reflexión o una absorción baja aparezca en la longitud de onda objetivo en una película de capas múltiples compuesta del número de capas final pretendido.

Asimismo en el caso de la regulación del color de las partículas de una forma irregular, ocurre la interferencia por una película de capas múltiples. En este caso, se hace un diseño de película básica con referencia a las condiciones para una interferencia de película de capas múltiples sobre partículas esféricas.

Las condiciones óptimas se deberían encontrar con un espectrofotómetro o similar de forma que aparezca un pico de reflexión o una absorción baja en la longitud de onda objetivo en una película de capas múltiples compuesta del número de capas final pretendido, mientras se varían las condiciones de formación de película.

Se puede regular la posición de pico para cada una de las películas unitarias que constituyen la película de capas múltiples anteriormente descrita mediante el cambio del espesor del mismo. El espesor de una película unidad se puede regular mediante el cambio de la composición de la solución, tiempo de reacción, y el número de adiciones de la cantidad almacenada de alimentación. De este modo, se puede impartir un color deseado.

Como se ha descrito anteriormente, se pueden obtener los polvos de color monocromáticos realizando la simulación por ordenador y encontrando las condiciones óptimas, mientras se varían las condiciones de formación de película incluyendo las de la solución de formación de película, de forma que aparezca un pico de reflexión o una absorción baja en la longitud de onda objetivo en una película de capas múltiples compuesta del número de capas final pretendido.

Se explica a continuación en líneas generales una aplicación del pigmento magnético obtenido por el procedimiento descrito anteriormente.

Se prepara un fotorreceptor que comprende un sustrato que consiste en p.ej., una película de poliéster, una capa electroconductora que consiste en una capa de metal depositado por vapor, y una capa fotoconductora formada sobre éste mediante la aplicación de una dispersión obtenida dispersando partículas finas de un semiconductor fotoconductor tal como, p.ej., óxido de zinc, un pigmento fotosensibilizante, un sensibilizante de color, un agente dispersante, etc., dentro de un ligante tal como una resina acrílica.

La superficie del fotorreceptor se carga uniformemente por corona. La luz que se refleja a partir de una imagen que se va a copiar se hace incidir sobre el fotorreceptor cargado, en cuya irradiación se forma una imagen de carga positiva sobre el fotorreceptor. Esta imagen de carga positiva se transfiere a un soporte tal como papel. Las partículas del pigmento magnético según la presente invención que poseen la carga opuesta a la de la imagen de carga positiva se adhieren al soporte utilizando un cepillo magnético compuesto de partículas de un pigmento magnético, etc., y se eliminan las partículas del pigmento magnético presentes en las áreas de no imagen para obtener una imagen de pigmento magnético correspondiente al original sobre el fotorreceptor. La cocción de la imagen del pigmento magnético proporciona una imagen copia sobre el papel. Si el papel es blanco y el pigmento magnético producido a partir de un polvo de la presente invención es un pigmento de color, se obtiene una nueva imagen copia.

Según la presente invención, se puede producir una película de óxido de metal de capas múltiples formada sobre la superficie de las partículas para que posea un índice de refracción incrementado por el termotratamiento de la película. Por consiguiente, se puede reducir el número de capas constituyentes necesarias para una película de óxido de metal de capas múltiples que se forma sobre la superficie de las partículas para dar un polvo que posea la misma reflectancia que el valor deseado. Esto es, el polvo puede poseer un diámetro de partícula reducido por un valor que corresponde a la reducción conseguida en el número de capas. Por ejemplo, cuando una partícula que posee un diámetro de 1 \mum se recubre con una película de óxido de metal de cinco capas, la partícula recubierta posee un diámetro de aproximadamente 2 \mum. En contraste, cuando la misma reflectancia se puede obtener con una película de óxido de metal de tres capas, esta partícula recubierta posee un diámetro tan pequeño como aproximadamente 1,6 \mum.

Además, el desarrollo de color basado en la interferencia de película de capas múltiples se puede regular mediante la regulación de la combinación de sustancias que constituyen la película de capas múltiples y la regulación de los espesores de las películas unitarias individuales. Por consiguiente, se puede dar color a un polvo en un matiz de brillo deseado sin utilizar ningún colorante o pigmento.

Breve explicación de los dibujos

La Fig. 1 es una vista de sección que ilustra esquemáticamente una partícula de un polvo según la presente invención; el número 1 indica una partícula de base, 2 una película de óxido de metal A, y 3 una película de óxido de metal B. La Fig. 2 es una presentación gráfica que ilustra las formas de onda espectrales de la intensidad de reflexión de las películas unitarias individuales que constituyen la película de capas múltiples de un polvo teñido en blanco. La Fig. 3 es una presentación gráfica que ilustra las formas de onda espectrales de intensidad de reflexión de las películas unitarias individuales que constituyen la película de capas múltiples de un polvo teñido monocromáticamente.

Mejor modo de poner en práctica la invención

La presente invención se explicará a continuación en más detalle mediante referencia a los Ejemplos, pero la invención no se debería interpretar como estando limitada a estos Ejemplos solo.

Ejemplo 1 (Recubrimiento con una película de dióxido de titanio)

En un recipiente, se mezclaron 3,5 g de etóxido de titanio con 200 ml de etanol deshidratado para preparar una solución. A esta solución se añadieron 5 g de perlas de vidrio (diámetro de partícula promedio, 35 \mum) fabricadas por Toshiba Valotini Co. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas.

Se añadió gota a gota una solución que se preparó de antemano mediante la mezcla de 2,0 g de agua con 60 ml de etanol a la solución que contenía las perlas de vidrio con una bureta durante un período de 15 minutos mientras se agitaba la solución que contenía las perlas con un agitador. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición, y la materia sólida se separó a continuación del líquido mediante filtración.

La materia sólida obtenida por filtración se secó a 100ºC durante 5 horas con una estufa de vacío. La materia sólida seca se colocó en un recipiente de cocción, se mantuvo durante 30 minutos en un horno eléctrico mantenido a 500ºC, y a continuación se sacó del horno y se enfrió.

De este modo, se obtuvieron las perlas de vidrio recubiertas con una película de dióxido de titanio (primera capa).

(Recubrimiento con una película de dióxido de silicio)

En un recipiente, se mezclaron 5,5 g de etóxido de silicio con 200 ml de etanol deshidratado para preparar una solución. A esta solución se añadieron 5 g de las perlas de vidrio recubiertas con una película de dióxido de titanio (diámetro de partícula promedio,

\hbox{35  \mu m)}

. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas.

Se añadió una solución preparada de antemano mediante la mezcla de 6,0 g de agua amoniacal con 11,5 ml de agua a la solución que contenía las perlas de vidrio agitando con un agitador. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición, y la materia sólida se separó a continuación del líquido mediante filtración.

De este modo, se obtuvieron las perlas de vidrio recubiertas con una película de dióxido de titanio (primera capa) y una película de dióxido de silicio (segunda capa).

(Recubrimiento con una película de capas múltiples)

La operación para recubrir con una película de dióxido de titanio (para formar la tercera y quinta capas) y la operación para recubrir con una película de dióxido de silicio (para formar una capa cuarta) se llevaron a cabo alternativamente dos veces y una vez, respectivamente, de la misma manera que anteriormente para obtener las perlas de vidrio recubiertas con cinco capas. Las perlas de vidrio recubiertas con cinco capas tuvieron un color blanco amarillento y un pico de reflectancia del 88%. Estas perlas fueron perlas absorbentes al ultravioleta que absorbieron casi todos los rayos ultravioletas que poseían longitudes de onda no superiores a 300 nm. Las películas de dióxido de titanio (primera, tercera y quinta capas) tuvieron un índice de refracción de 2,2 y un espesor de 76 nm, mientras las películas de dióxido de silicio (segunda y cuarta capas) tuvieron un índice de refracción de 1,4 y un espesor de 100 nm.

Ejemplo 2

En un recipiente, se mezclaron 3,5 g de isopropóxido de titanio con 200 ml de etanol deshidratado para preparar una solución. A esta solución se añadieron

\hbox{5
g}

de perlas de vidrio (diámetro de partícula promedio, 35 \mum) fabricadas por Toshiba Valotini Co. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas.

Se añadió gota a gota una solución que se preparó de antemano mediante la mezcla de 2,4 g de agua con 60 ml de etanol a la solución que contenía perlas de vidrio con una bureta durante un período de 15 minutos mientras se agitaba la solución que contenía las perlas de vidrio con un agitador. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición, y la materia sólida se separó a continuación del líquido mediante filtración.

Se formó una película que consistía en tres capas alternadas llevando a cabo el procedimiento posterior de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que la concentración de etóxido de silicio se cambió a 4,3 g. Las perlas de vidrio recubiertas con tres capas obtenidas de esta manera tuvieron un color de interferencia azul claro, y la reflectancia de las mismas a 455 nm fue superior a la de las perlas originales en un 15%. Las películas de dióxido de titanio (primera, tercera y quinta capas) tuvieron un índice de refracción de 2,2 y un espesor de 50 nm, mientras las películas de dióxido de silicio (segunda y cuarta capas) tuvieron un índice de refracción de 1,4 y un espesor de 81 nm.

Ejemplo 3

En un recipiente, se mezclaron 10 g de un polvo de hierro carbonilo (diámetro de partícula promedio, 1,8 \mum) fabricado por BASF AG con 200 ml de etanol deshidratado. A esto se añadieron, mediante agitación, 10,0 g de agua amoniacal (29%) y 11 g de agua desionizada, seguidos por 10,4 g de etóxido de silicio. Después de que la agitación se continuara a continuación durante 3 horas, se llevó a cabo la decantación. La solución se diluyó 32 veces, y la cantidad del líquido se ajustó a continuación a 200 ml.

A esto se añadieron 4,0 g de etóxido de titanio con agitación. Se añadió gradualmente gota a gota una solución preparada de antemano mediante la mezcla de 2,0 g de agua desionizada con 23,4 g de etanol a la mezcla con agitación. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición. A continuación, se llevó a cabo la decantación y la solución se diluyó 32 veces.

Después de la dilución, la cantidad del líquido se ajustó a 200 ml. A este líquido se añadieron, con agitación, 16,0 g de agua amoniacal (29%) y 11 g de agua desionizada, seguidos por 10,4 g de etóxido de silicio. A continuación la agitación se continuó durante 3 horas. A continuación, se llevó a cabo la decantación, y la solución se diluyó 32 veces. Después de la dilución, se ajustó la cantidad del líquido a 200 ml.

Se añadieron además al líquido 6,0 g de etóxido de titanio con agitación. Se añadió gradualmente gota a gota una solución que se preparó de antemano mezclando 4,0 g de agua desionizada con 23,4 g de etanol a la mezcla que resultó con agitación. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición. A continuación, se paró la agitación y la materia sólida se separó del líquido mediante filtración. La materia sólida se secó a 80ºC durante 5 horas. Un examen con un espectrofotómetro reveló que el polvo seco que resultó tuvo una blancura de 47.

El polvo seco se sometió a termotratamiento. Utilizando un horno de atmósfera controlada, se calentó el polvo seco a 450ºC en una atmósfera de nitrógeno, se mantuvo a 450ºC durante 30 minutos, y a continuación se enfrió. El polvo enfriado se sacó del horno. De este modo, se obtuvo un polvo termotratado recubierto con cuatro capas alternadas que consistían en dióxido de titanio (segunda y cuarta capas) y óxido de silicio (primera y tercera capas).

El polvo termotratado obtenido de este modo recubierto con cuatro capas alternadas de óxido de titanio y óxido de silicio tuvo una blancura de 61, y tuvo una reflectancia superior en un 30% a la de antes del termotratamiento.

Las películas de óxido de silicio tuvieron un índice de refracción de 1,4, y los espesores de la primera y tercera capas fueron 89 nm y 125 nm, respectivamente. Las películas de óxido de titanio tuvieron un índice de refracción de 2,1, y los espesores de la segunda y cuarta capas fueron 52 nm y 85 nm, respectivamente.

Ejemplo 4 (Recubrimiento con una primera capa de titania)

En un recipiente, se mezclaron 3,5 g de etóxido de titanio con 200 ml de etanol para preparar una solución. A esta solución se añadieron 5 g de perlas de vidrio (diámetro de partícula promedio, 35 \mum) fabricadas por Toshiba Valotini Co. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas. Se añadió gota a gota una solución preparada de antemano mezclando 2,0 g de agua con 60 ml de etanol a la solución que contenía las perlas de vidrio con una bureta durante un período de 30 minutos mientras se agitaba la solución que contenía las perlas de vidrio con un agitador. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición, y la materia sólida se separó a continuación del líquido mediante filtración.

La materia sólida obtenida por filtración se secó a 100ºC durante 5 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató durante 30 minutos en un horno eléctrico mantenido a 550ºC. De este modo, se obtuvieron las perlas de vidrio recubiertas con titania.

(Recubrimiento con una segunda capa de sílice)

Se mezclaron cinco gramos de perlas de vidrio recubiertas con titania con 200 ml de etanol y 3,0 g de etóxido de silicio. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas. Se añadió una solución que se preparó de antemano mezclando 5,0 g de agua amoniacal con 5,0 g de agua a la mezcla que contenía las perlas de vidrio que se agitaba con un agitador.

La agitación se continuó durante 5 horas después de la adición, y la materia sólida se separó a continuación del líquido mediante filtración.

La materia sólida obtenida por filtración se secó a 100ºC durante 5 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató durante 30 minutos en un horno eléctrico mantenido a 550ºC para obtener perlas de vidrio recubiertas con titania y sílice.

(Recubrimiento con una tercera capa de titania)

Se mezclaron cinco gramos de las perlas de vidrio recubiertas con titania y sílice con 200 ml de etanol y una solución de 3,2 g de etóxido de titanio en 200 ml de etanol. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas. Se añadió gota a gota una solución que se preparó de antemano mezclando 1,8 g de agua con 60 ml de etanol a la mezcla que contenía las perlas de vidrio con una bureta durante un período de 30 minutos mientras se agitaba la solución que contenía las perlas de vidrio con un agitador. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición, y a continuación la materia sólida se separó del líquido mediante filtración. El polvo recubierto de este modo con tres capas tenía un blanco verdoso-azulado claro. Este polvo tuvo un pico de reflexión máximo a 500 nm, y tuvo una reflectancia del 85%, que fue superior en un 15% a la reflectancia de 70 para las perlas de vidrio originales.

(Recubrimiento con una cuarta capa de sílice)

Se mezclaron cinco gramos de perlas de vidrio recubiertas con titania con 200 ml de etanol y 3,3 g de etóxido de silicio. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas. Se añadió gota a gota una solución que se preparó de antemano mezclando 5,5 g de agua amoniacal con 5,0 g de agua a la solución que contenía las perlas de vidrio que se agitaba con un agitador.

La materia sólida obtenida por filtración se secó a 100ºC durante 5 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató durante 30 minutos en un horno eléctrico mantenido a 550ºC para obtener las perlas de vidrio recubiertas con titania y sílice.

(Recubrimiento con una quinta capa de titania)

Se mezclaron cinco gramos de las perlas de vidrio recubiertas con titania y sílice con 200 ml de etanol y una solución de 3,85 g de etóxido de titanio en 200 ml de etanol. La mezcla que resultó se trató en un recipiente de ultrasonidos para dispersar las perlas. Se añadió gota a gota una solución que se preparó de antemano mezclando 2,4 g de agua con 60 ml de etanol a la solución que contenía las perlas de vidrio con una bureta durante un período de 30 minutos mientras se agitaba la solución que contenía las perlas de vidrio con un agitador. La agitación se continuó durante 3 horas después de la adición, y la materia sólida se separó a continuación del líquido mediante filtración. El polvo recubierto de este modo con cinco capas dio, en la región de luz visible, una curva de reflexión espectral que poseía una forma de onda ancha con ningún pico de reflexión distinto. El polvo como un todo tuvo una reflectancia del 96%, que se había incrementado en un 11%. Este polvo fue blanco.

Las cinco capas se formaron para tener composiciones tales que la segunda y tercera capas tuvieran cada una un pico a 500 nm y la cuarta y quinta capas tuvieran cada una un pico a 650 nm. Se piensa que esta constitución ha hecho que el polvo recubierto proporcione una curva de reflexión espectral que posea una forma de onda ancha y de este modo haya hecho el polvo blanco.

Las películas de titania tuvieron un índice de refracción de 2,2, y los espesores de la primera, tercera, y quinta capas fueron 76 nm, 56 nm y 84 nm, respectivamente. Las películas de sílice tuvieron un índice de refracción de 1,4, y los espesores de la segunda y cuarta capas fueron 81 nm y 120 nm, respectivamente.

Ejemplo 5 (Recubrimiento con una quinta capa de sílice)

Se dispersaron en 200 ml de etanol 20 g de polvo de hierro carbonilo (diámetro de partícula promedio, 1,8 \mum) fabricado por BASF AG. Se añadieron a esta dispersión 8 g de etóxido de silicio y agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas con agitación. Después de la reacción, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol, y a continuación se filtró. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 650ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo A recubierto de sílice.

Después del termotratamiento, se dispersaron 20 g de polvo A recubierto de sílice en 200 ml de etanol. A esta dispersión se añadieron 6 g de etóxido de silicio y 8 g de agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas. La materia sólida que resultó se sometió a secado al vacío y a termotratamiento de la misma manera que en el primer recubrimiento para obtener un polvo B recubierto de sílice. El polvo B recubierto de sílice obtenido tuvo una dispersibilidad satisfactoria y estuvo compuesto de partículas primarias.

(Recubrimiento con una segunda capa de titania)

Se dispersaron en 250 ml de etanol 8 g de polvo B recubierto de sílice. Se añadieron a esta dispersión 3 g de etóxido de titanio. Se añadió adicionalmente gota a gota sobre ésta, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua durante un periodo de 30 minutos. A continuación, la reacción se llevó a cabo durante 3 horas. Después de la reacción, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol, y a continuación se filtró. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 650ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo A recubierto de titania y sílice.

El polvo A recubierto de titania y sílice se recubrió adicionalmente de la misma manera que en el primer recubrimiento de titania, como sigue. Se dispersaron 8 g del polvo en 250 ml de etanol. A éste se añadieron 3 g de etóxido de titanio. Se añadió adicionalmente gota a gota sobre ésta durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. A continuación, se llevó a cabo la reacción durante 3 horas. La materia sólida que resultó se secó al vacío y a continuación se termotrató. De este modo, se obtuvo un polvo B recubierto de sílice y titania.

El polvo obtenido tuvo una dispersibilidad satisfactoria y estuvo compuesto de partículas primarias.

Este polvo dio una curva de reflexión espectral que poseía un pico a una longitud de onda de 552 nm, y tuvo una reflectancia a una longitud de onda de pico de 40%. Tuvo un color verde brillante.

Las películas de sílice tuvieron un índice de refracción de 1,5, y los espesores de la primera y tercera capas fueron 95 nm y 100 nm, respectivamente. Las películas de titania tuvieron un índice de refracción de 2,4, y los espesores de la segunda y cuarta capas fueron 79 nm y 85 nm, respectivamente.

Ejemplo 6 (Recubrimiento con una primera capa de sílice)

Se dispersaron en 200 ml de etanol 40 g de un polvo de hierro carbonilo (tamaño de partícula promedio, 1,8 \mum), fabricado por BASF AG. A esta dispersión se añadieron 6 g de etóxido de silicio y 8 g de agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas con agitación. Después de la reacción, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol, y a continuación se filtró. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 650ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo C recubierto de sílice.

Después del termotratamiento, se dispersaron 40 g de polvo C obtenido recubierto de sílice en 200 ml de etanol. Se añadieron a esta dispersión 6 g de etóxido de silicio y 8 g de agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas. La materia sólida que resultó se sometió al secado de vacío y se termotrató de la misma manera que en el primer recubrimiento para obtener un polvo D recubierto de sílice. El polvo B recubierto de sílice obtenido tuvo una dispersibilidad satisfactoria y estuvo compuesto de partículas primarias.

(Recubrimiento con una segunda capa de titania)

Se dispersaron 16 g de polvo B recubierto de sílice en 250 ml de etanol. A esta dispersión se añadieron 3 g de etóxido de titanio. Se añadieron a esta dispersión 3 g de etóxido de titanio. Se añadió adicionalmente gota a gota sobre ésta durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. A continuación, se llevó a cabo la reacción durante 3 horas. Después de la reacción, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol, y a continuación se filtró. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 650ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo C recubierto de sílice y titania.

Este polvo C recubierto de sílice y titania se recubrió adicionalmente de la misma manera que en el primer recubrimiento de titania, como sigue. Se dispersaron 16 g del polvo en 250 ml de etanol. Se añadieron a esto 3 g de etóxido de titanio. Se añadió adicionalmente gota a gota sobre ésta durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. A continuación, se llevó a cabo la reacción durante 3 horas. La materia sólida que resultó se secó al vacío y a continuación se termotrató. De este modo, se obtuvo un polvo D recubierto de sílice y titania.

Este polvo tuvo una curva de reflexión espectral que poseía un pico a una longitud de onda de 455 nm, y tuvo una reflectancia a una longitud de onda de pico de 43%. Tuvo un color azul brillante.

Las películas de sílice tuvieron un índice de refracción de 2,4, y los espesores de la primera y tercera capas fueron 56 nm y 66 nm, respectivamente. Las películas de titania tuvieron un índice de refracción de 1,5, y los espesores de la segunda y cuarta capas fueron 48 nm y 60 nm, respectivamente.

Ejemplo 7 (Recubrimiento con una primera capa de sílice)

Se dispersaron en 200 ml de etanol 20 g de un polvo de hierro carbonilo (diámetro de partícula promedio, 1,8 \mum) fabricado por BASF AG. A esta dispersión se añadieron 8 g de etóxido de silicio y agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas con agitación. Después de la reacción, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol, y a continuación se filtró. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 650ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo E recubierto de sílice.

Después del termotratamiento, se dispersaron 20 g de polvo E obtenido recubierto de sílice en 200 ml de etanol. A esta dispersión se añadieron 6 g de etóxido de silicio y 8 g de agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas. La materia sólida que resultó se sometió al secado al vacío y se termotrató de la misma manera que en el primer recubrimiento para obtener para obtener un polvo F recubierto de sílice. El polvo B obtenido recubierto de sílice tuvo una dispersibilidad satisfactoria y estuvo compuesto de partículas primarias.

(Recubrimiento con una segunda capa de titania)

Se dispersaron en 250 ml de etanol 16 g del polvo F recubierto con sílice. A esta dispersión se añadieron 3 g de etóxido de titanio. Se añadió adicionalmente gota a gota sobre ésta durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. A continuación, la reacción se llevó a cabo durante 2 horas, y se añadió adicionalmente gota a gota otra vez sobre la mezcla de reacción que resultó durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. Después de que la mezcla reaccionara durante 7 horas, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 650ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo E recubierto de sílice y titania.

El polvo C recubierto de sílice y titania se recubrió adicionalmente de la misma manera que en el primer recubrimiento de titania, como sigue. Se dispersaron 16 g del polvo en 250 ml de etanol. Se añadieron a esto 3 g de etóxido de titanio. Se añadió adicionalmente gota a gota sobre ésta durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. A continuación, se llevó a cabo la reacción durante 3 horas y durante 2 horas, y se añadió adicionalmente gota a gota otra vez sobre la mezcla de reacción que resultó durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. Después de que la mezcla reaccionara durante 7 horas, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol. La materia sólida que resultó se secó al vacío y a continuación se termotrató. De este modo, se obtuvo un polvo F recubierto de titania y de sílice.

El polvo obtenido tuvo una dispersibilidad satisfactoria y estuvo compuesto de partículas primarias. Este polvo tuvo una curva de reflexión espectral que poseía un pico a una longitud de onda de 780 nm, y tuvo una reflectancia a una longitud de onda de 40%. Tuvo un color rojo purpúreo.

Las películas de sílice tuvieron un índice de refracción de 1,5, y los espesores de la primera y tercera capas fueron 135 nm y 160 nm, respectivamente. Las películas de titania tuvieron un índice de refracción de 2,4, y los espesores de la segunda y cuarta capas fueron 79 nm y 100 nm, respectivamente.

Ejemplo 8 (Recubrimiento con una primera capa de sílice)

Se dispersaron en 200 ml de etanol 20 g de un polvo de hierro carbonilo (diámetro de partícula promedio, 1,8 \mum) fabricado por BASF AG. Se añadieron a esta dispersión 8 g de etóxido de silicio y agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas con agitación. Después de la reacción, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol, y a continuación se filtró. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 650ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo E recubierto de sílice.

Después del termotratamiento, se dispersaron 20 g de polvo E obtenido recubierto de sílice en 200 ml de etanol. Se añadieron a esta dispersión 6 g de etóxido de silicio y 8 g de agua amoniacal (29%). La reacción se llevó a cabo durante 5 horas. La materia sólida que resultó se sometió al secado al vacío y se termotrató de la misma manera que en el primer recubrimiento para obtener para obtener un polvo F recubierto de sílice. El polvo B recubierto de sílice obtenido tuvo una dispersibilidad satisfactoria y estuvo compuesto de partículas primarias.

(Formación de la película de plata como segunda capa mediante revestimiento anelectrolítico)

Se disolvieron 17,5 g de nitrato de plata en

\hbox{600 ml}

de agua. Se añadieron a esto una solución acuosa preparada de antemano mediante la disolución de

\hbox{20
g}

de solución de hidróxido sódico en agua destilada en 600 ml de agua. El agua amoniacal se añadió a la mezcla hasta que el precipitado que resultó de óxido de plata desapareció. De este modo, se preparó una solución de plata.

En esta solución de plata se dispersaron 10 g de polvo de hierro carbonilo (diámetro de partícula promedio, 1,8 \mum) fabricado por BASF AG. A esta dispersión se añadieron, con agitación, 1.200 ml de una solución reductora preparada de antemano.

La solución reductora tuvo una composición que consistía en 1.000 ml de agua destilada, 45 g de glucosa, 4 g de ácido tartárico y 100 ml de etanol.

Después de que la mezcla que resultó se agitó durante 20 minutos, la materia sólida se lavó con una cantidad suficiente de etanol, se secó al vacío a temperatura ambiente durante 8 horas, y a continuación se termotrató a 400ºC durante 30 minutos. De este modo, se obtuvo un polvo A recubierto de plata.

(Recubrimiento con una tercera capa de titania)

Se dispersaron 8 g del polvo A recubierto de plata en 250 ml de etanol. Se añadieron a esta dispersión 3 g de etóxido de titanio. Se añadió adicionalmente gota a gota sobre ésta durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua. A continuación, se llevó a cabo la reacción durante 2 horas, y se añadió adicionalmente gota a gota otra vez sobre la mezcla de reacción que resultó durante un periodo de 30 minutos, una solución que se preparó mezclando 30 ml de etanol con 3,0 g de agua.

Después de que la mezcla reaccionara durante 7 horas, la mezcla de reacción se diluyó y se lavó con etanol. La materia sólida obtenida se secó a 110ºC durante 3 horas con una estufa de vacío, y a continuación se termotrató a 400ºC durante 30 minutos en un horno tubular rotatorio para obtener un polvo A recubierto de plata y titania.

El polvo A obtenido de este modo recubierto de plata y titania tuvo una reflectancia de 70% a una longitud de onda de pico de 650 nm. Tuvo un color amarillo brillante.

La película de sílice tuvo un índice de refracción de 1,5, y un espesor de 135 nm. La película de metal de plata tuvo un índice de refracción de 0,1+5,3i y un espesor de 32 nm. La película de titania tuvo un índice de refracción de 2,4 y un espesor de 66 nm.

Aplicabilidad industrial

Según la presente invención, debido a que las películas de óxido de metal que poseen índices de refracción incrementados se pueden formar sobre las partículas de base, el polvo recubierto posee una reflectancia incrementada y se puede esconder el color de las partículas de base. De ese modo, se puede obtener un material de color.

En particular, mediante la formación de una película de capas múltiples que comprende películas de índice de refracción altos apiladas alternativamente con películas de índice de refracción bajos sobre las superficies de partículas, se puede utilizar la interferencia mediante la película de capas múltiples para obtener una reflectancia de luz visible incrementada y una absorbancia ultravioleta incrementada. Además, se puede utilizar un color de interferencia para dar el color al polvo.

Gracias a que se obtiene una película de capas múltiples que posee una reflectancia incrementada, se puede obtener la misma reflectancia de luz visible con un número reducido de películas de recubrimiento. Como resultado, las partículas pueden tener un diámetro reducido según el volumen reducido de las películas de recubrimiento.

Las películas de óxido de metal formadas por hidrólisis experimentan sinterización en el termotratamiento después del secado para tener una resistencia de película incrementada. Por consiguiente, se puede evitar el craqueo o despegado en las películas de recubrimiento cuando las partículas de recubrimiento se amasan juntas con una resina, etc.

Además, llevando a cabo la hidrólisis de un alcóxido de metal mientras se varía la concentración del alcóxido de metal en una solución del mismo, se pueden formar las películas del óxido de metal que poseen espesores diversos para producir diversos colores de interferencia. De este modo, se pueden obtener diversos colores de polvo.

Claims

1. Polvo, que comprende:

(i): partículas de base provistas en su superficie

(ii): una película de múltiples capas que comprende

(a): por lo menos dos películas de un óxido de silicio o de un óxido de metal seleccionado de entre el grupo que consiste en óxidos de níquel, cromo, titanio, zinc, aluminio, cadmio, zirconio, calcio, magnesio y bario; siendo dichas películas de óxido diferentes una de otra en la composición o

(b): por lo menos una película de un óxido de silicio o de un óxido de metal seleccionado de entre el grupo que consiste en óxidos de níquel, cromo, titanio, zinc, aluminio, cadmio, zirconio, calcio, magnesio y bario, y por lo menos una película de metal,

en el que las películas de óxido se pueden obtener mediante hidrólisis de un alcóxido de metal o de un alcóxido de silicio.

en el que la película de múltiples capas se puede obtener mediante termotratamiento a una temperatura de 300 a 650ºC durante un periodo de 1 minuto a 3 horas en una atmósfera de nitrógeno o de otro gas inerte,

caracterizado porque el espesor de las capas de película unitarias individuales que constituyen la película de capas múltiples se selecciona de tal manera que cada capa posea un pico de reflexión de interferencia o una transmisión de interferencia baja a la misma longitud de onda específica, en la región de luz visible.

2. Polvo según la reivindicación 1, en el que las partículas de base son partículas de metal o partículas de un compuesto de metal.

3. Polvo según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que las partículas de base poseen propiedades magnéticas.

4. Procedimiento para la preparación de polvo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:

(i): dispersar las partículas de base en una solución de un alcóxido de metal o de un alcóxido de silicio.

(ii): hidrolizar el alcóxido de metal o el alcóxido de silicio para obtener un óxido de metal o un óxido de silicio y depositar una película del óxido de metal o del óxido de silicio sobre la superficie de las partículas de base, seleccionándose dicho óxido de metal de entre el grupo que consiste en óxidos de níquel, cromo, titanio, zinc, aluminio, cadmio, zirconio, calcio, magnesio y bario.

(iii): secar la película de óxido de metal o de óxido de silicio

(iv): a continuación, termotratar la película seca de óxido de metal o de óxido de silicio a una temperatura de 300 a 650ºC durante un periodo de 1 minuto a 3 horas en una atmósfera de nitrógeno o de otro gas inerte

(a): repetir la secuencia anterior de etapas (i) a (iv) por lo menos una vez para proporcionar por lo menos una película adicional de óxido de metal o de óxido de silicio y/o

(b): proporcionar por lo menos una película de metal antes de llevar a cabo la etapa (i) y/o después de llevar a cabo la etapa (iv) y /o después de llevar a cabo la etapa (a)

para formar una película de capas múltiples.

5. Procedimiento para la preparación de polvo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:

(i): dispersar las partículas de base en una solución de un alcóxido de metal o de un alcóxido de silicio

(ii): hidrolizar el alcóxido de metal o el alcóxido de silicio para obtener un óxido de metal o un óxido de silicio y depositar una película del óxido de metal o del óxido de silicio sobre la superficie de las partículas de base, seleccionándose dicho óxido de metal de entre el grupo que consiste en óxidos de níquel, cromo, titanio, zinc, aluminio, cadmio, zirconio, calcio, magnesio y bario

(iii): secar la película de óxido de metal o de óxido de silicio;

(a): repetir la secuencia anterior de etapas (i) a (iii) por lo menos una vez para proporcionar por lo menos una película adicional de óxido de metal o de óxido de silicio y/o

(b): proporcionar por lo menos una película de metal antes de llevar a cabo la etapa (i) y/o después de llevar a cabo la etapa (iii) y/o después de llevar a cabo la etapa (a)

para formar una película de capas múltiples y

(iv): a continuación, termotratar la película de capas múltiples a una temperatura de 300 a 650ºC durante un periodo de 1 minuto a 3 horas en una atmósfera de nitrógeno o de otro gas inerte.

6. Procedimiento para la preparación de polvo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:

(a): repetir la secuencia de etapas anteriores (i) e (ii) por lo menos una vez para proporcionar por lo menos una película adicional de óxido de metal o de óxido de silicio, y/o

(b): proporcionar por lo menos una película de metal antes de llevar a cabo la etapa (i) y/o después de llevar a cabo la etapa (ii) y/o después de llevar a cabo la etapa (a)

para formar una película de capas múltiples y

(iii): secar la película de capas múltiples; y

(iv): a continuación, termotratar la película de múltiples capas seca a una temperatura de 300 a 650ºC durante un período de 1 minuto a 3 horas en una atmósfera de nitrógeno o de otro gas inerte.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que el espesor de las capas de película unitarias individuales que constituyen la película de múltiples capas se diseña mediante simulación por ordenador.