JP2005516105A - コレステリック混合物の貯蔵安定性水性ミニエマルション - Google Patents

コレステリック混合物の貯蔵安定性水性ミニエマルション Download PDF

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Abstract

本発明は、その分散相がコレステリック混合物を含有する貯蔵安定性ミニエマルション、その製造方法ならびに適切な支持体の被覆および印刷のためのその使用に関する。

Description

本発明は、その分散相がコレステリック混合物を含有する貯蔵安定性の水性ミニエマルション、その製造方法ならびにその使用に関する。
形状異方性の物質を加熱する際に液晶相、いわゆるメソ相が現れる場合がある。個々の相は一方では分子重心の空間的な配置によって、ならびに他方では長軸に関する分子の配置によって異なっている(G. W. Gray, P. A. Winsor, Liquid Crystals and Plastic Crystals, Ellis Horwood Limited, Chichester、1974)。
ネマチック液晶相は分子の長軸の平行配向を特徴とする(一次元配向状態)。ネマチック相を構成する分子がキラルであるという前提条件の下で、分子の長軸がその垂直ならせん状の超構造を形成するいわゆるキラルなネマチック(コレステリック)相が生じる(H. Baessler, Festkoerperproblem XI, 1971)。キラルな分子部分は液晶分子自体の中に存在していてもよく、またドーパントとしてネマチック相に添加することもでき、このことによりキラルなネマチック相が誘発される。この現象は最初にコレステロール誘導体において研究された(たとえばH. Baessler, M. M. Labes, J. Chem. Phys. 52, 631(1970))。
キラルなネマチック相は特別な光学的特性を有している:高い旋光性ならびにキラルなネマチック相中に円偏光の選択的反射により生じる顕著な円二色性。らせん状の超構造のピッチが可視光の波長に相応する場合、いわゆるグランジーン構造(Grandjean-Texture)が形成される。観察角度によって異なって現れる色はらせん状超構造のピッチに依存しており、これ自体はキラルな成分のねじり力に依存する。その際、特にキラルなドーパントの濃度の変更によりキラルなネマチック相のピッチひいては選択的反射光の波長範囲を変えることができる。このようなキラルなネマチック系は実地での適用のために興味深い可能性を提供している。
コレステリックなエフェクト顔料は公知である。たとえばDE−A−19738469はコレステリックな配置で固定された分子からなる干渉顔料を記載している。これらの顔料を製造するために液晶材料を支持体上に施与し、配向させ、かつ場合により架橋させる。次いでコレステリックな層を支持体から剥離し、かつ粉砕する。こうして得られた顔料は通常、塗料または印刷インキの形で被覆または印刷のために使用される。この場合、一方では液晶材料を支持体上に施与する前に、および塗料または印刷インキ中で使用する場合には顔料を希釈するための有機溶剤の使用の必要性、および他方では顔料を製造するための多段階の方法工程が欠点である。
EP−A−0793693はコレステリック混合物の水性分散液を記載しており、これは分散助剤の存在が必ず必要である。しかし出願人等の試みにより、分散助剤の存在は被覆の色彩効果に否定的な影響を与えることが判明した。さらにEP−A−0796693は数週間の貯蔵安定性を有するコレステリック混合物の水性エマルションに言及しているが、しかしこのための製造例は示していない。しかしエマルジョンに対する今日の要求は数ヶ月の貯蔵安定性が要求される。
従って本発明の課題は従来技術の上記の欠点を克服することである。
上記課題は分散相が次の成分を含有する貯蔵安定性の水性ミニエマルションにより解決することができた:
a)多官能価重合性モノマー、一官能価重合性モノマーまたはこれらの混合物から選択されるアキラルなネマチック重合性モノマー少なくとも1種、
b)アキラルなネマチック非重合性化合物少なくとも1種および
c)キラルな二官能価または一官能価重合性モノマー少なくとも1種。
本発明の範囲では「ミニエマルション」とは、その分散相が100nm〜1μmの範囲の体積平均液滴径を有するエマルションである(Roempp, Lexikon der Chemie、第10版、Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York、第4巻、第2502頁を参照のこと)。有利には分散相は100〜600nm、特に有利には200〜500nmおよび特に300〜400nmの範囲の体積平均液滴径を有する。
アキラルなネマチックの多官能価重合性モノマーは有利には二官能性に重合性であり、かつ有利には一般式I
−(Y−A−Y−M−Y−(A−Y−Z (I)
[式中、
、Zは、この基を介して重合を行うことができる同じか、または異なった反応基を表すか、またはこのような反応基を有する基を表し、その際、反応基はC=C−二重結合、C≡C−三重結合、オキシラン基、チイラン基、アジラン基、シアネート基、チオシアネート基、イソシアネート基、カルボン酸基、ヒドロキシ基またはアミノ基であり、その際、C=C−二重結合は特に有利であり、
、Y、Y、Yは相互に無関係に化学結合、O、S、−CO−O−、−O−CO−、−O−CO−O−、−CO−S−、−S−CO−、−CO−N(R)−、−N(R)−CO−、−N(R)−CO−O−、−O−CO−N(R)−、−N(R)−CO−N(R)−、−CH−O−、−O−CH−、有利には−CO−O−、−O−CO−または−O−CO−O−を表し、その際、Rは水素またはC〜C−アルキルを表し、
、Aは同じか、または異なったスペーサ、たとえば線状C〜C30−アルキレン基、有利にはC〜C12−アルキレン基を表し、該基は酸素、硫黄、場合によりモノ置換された窒素により中断されていてもよく、その際、これらの中断基は隣接していてはならず、その際、適切なアミン置換基はC〜C−アルキル基を有しており、その際、アルキレン鎖はフッ素、塩素、臭素、シアン、メチルまたはエチルにより置換されていてもよく、かつその際、特に有利にはAおよびAは−(CH)−nを表し、nは2〜6を表し、
v、wは0または1を表し、
Mは、メソゲン基を表し、該基は有利には一般式II:
(T−Y−T (II)
(上記式中、
Tは、同じか、または異なった2価の同素環式脂肪族、複素環式脂肪族、同素芳香族もしくは複素芳香族基を表し、有利には1,4−結合した非置換の、もしくは1〜ポリ、たとえば1〜4置換されたベンゼン環
Figure 2005516105
(式中、Rは、フッ素、塩素、臭素、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−アルキルカルボニル、C〜C20−アルキルカルボニルオキシ、ヒドロキシ、ニトロ、CHOまたはCN、有利には塩素、臭素またはC〜C−アルキルおよび特にメチルを表し、かつ
nは、0〜4の整数、有利には0〜2および特に0または1を表す)を表し、
は、同じか、または異なった架橋成分−CO−O−、−O−CO−、−CH−O−、−O−CH−、−CO−S−、−S−CO−、−CH−S−、−S−CH、−CH=N−または−N=CH−または直接結合、有利には−CO−O−または−O−CO−を表し、かつ
mは、0〜3の整数、有利には0、1または2を表す)を有する]に相応する。
有利にはメソゲン基は置換された1,4−ジオキシベンゼン成分、特にメチル置換された1,4−ジオキシベンゼン成分または非置換のベンゼン成分を有する。
特に有利なメソゲン基は次の構造VIまたはVIIを有する:
Figure 2005516105
[式中、
はフッ素、塩素、臭素、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−アルキルカルボニル、C〜C20−アルキルカルボニルオキシ、ヒドロキシ、ニトロ、CHOまたはCNを表し、かつ
nは0〜4の整数を表す]。
特に有利にはメソゲン基VI中でRは塩素、臭素またはC〜C−アルキル、および特にメチルを表し、かつnは0〜2、特に0または1を表す。
アキラルなネマチックの一官能価重合性モノマーは有利には一般式IIIaまたはIIIb:
−Y−M−Y(A−Y (IIIa)
または
−(Y−A−Y−M−Y−A (IIIa)
[式中、Z、A、Y、Y、Y、Y、M、vおよびwは上記のものを表し、かつAは線状C〜C30−アルキル基、有利にはC〜C12−アルキル基を表し、該基は酸素、硫黄、場合によりモノ置換された窒素により中断されていてもよく、その際、これらの中断基は隣接していてはならず、この場合、適切なアミン置換基はC〜C−アルキル基を有しており、その際、アルキル基はフッ素、塩素、臭素、シアン、メチルまたはエチルにより置換されていてもよく、かつその際、Aは特に有利にはCH−(CH基を表し、l=1〜7を表す]に相応する。
アキラルなネマチックの非重合性化合物は有利には一般式IV
−Y−M−Y−A (IV)
[式中、
、Y、YおよびMは上記のものを表し、かつAはAと同様に定義される]に相応する。
キラルな二官能価もしくは一官能価の重合性モノマーは、有利には式V
[(Z−Y−A−Y−M−YX[Y−M−Y−A−(Y−Z (V)
[式中、
、Y、Y、YおよびMは上記のとおりに定義され、
o、pは、0または1を表し、その際、oおよびpが同時に0を表すことはできず、
およびAは同じか、または異なっており、かつ
はo=1である場合にはAと同様に定義され、または
o=0である場合にはAと同様に定義され、
はp=1である場合にはAと同様に定義され、または
p=0である場合にはAと同様に定義され、
n、mは、0、1または2を表し、その際、n+mの合計は1または2であり、かつ
Xは、キラルな基を表す]に相応する。
一般式Vの化合物のキラルな基Xから特に、より容易な入手性に基づいて特に、糖類、ジナフチル誘導体またはジフェニル誘導体ならびに光学活性グリコール、アルコールまたはアミノ酸から誘導されるものが有利である。糖類の場合、特にペントースおよびヘキソースおよびこれらの糖類から誘導される誘導体が挙げられる。
基Xのための例は次の構造であり、その際、末端のハイフンはそのつど遊離の原子価を意味する。
Figure 2005516105
Figure 2005516105
Figure 2005516105
[式中、
は、C〜C−アルキル、C〜C−アルコキシ、ハロゲン、COOR、OCOR、NHCORであり、かつRはC〜C−アルキルまたは水素を表す]。
特に有利であるのは
Figure 2005516105
である。
さらに次の構造を有するキラルな基もまた適切である:
Figure 2005516105
基A、A、A、A、A、A、R、RおよびLのための上記の定義において、C〜C20−アルキルは特にメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、s−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシルおよびエイコシルを表し、
〜C−アルキルは特にメチル、エチル、n−プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、s−ブチル、イソブチルまたはt−ブチルを表し、
〜C20−アルコキシは特にそのアルキル基が上記のC〜C20−アルキル基に相応するアルコキシ基を表し、かつ
〜C30−アルキレンは特に、上記のC〜C20−アルキル基から誘導されるアルキレン基ならびに線状C21〜C30−類似体を表す。
アキラルなネマチック二官能価重合性モノマーの式I中でnが0である場合、ミニエマルションは有利には式中でnが0でないアキラルなネマチック二官能価重合性モノマーを少なくともさらに1種含有する。
有利な実施態様ではミニエマルションの分散相は次の成分:
a1)アキラルなネマチック二官能価重合性モノマー少なくとも1種、
a2)アキラルなネマチック一官能価重合性モノマー少なくとも2種、
b)アキラルなネマチック非重合性化合物少なくとも1種および
c)キラルな二官能価または一官能価重合性モノマー少なくとも1種
を含有し、その際、ネマチックおよびキラルな化合物は上記のとおりに定義されている。有利にはネマチック成分は同一のメソゲン基を有する。
特に有利には分散相は次の成分:
a1)アキラルなネマチック二官能価重合性モノマー1種、
a2)アキラルなネマチック一官能価重合性モノマー2種、
b)アキラルなネマチック非重合性化合物1種および
c)キラルな二官能価または一官能価重合性モノマー1種
を含有し、その際、ネマチック成分は同一のメソゲン基を有する。
ネマチックおよびキラルな化合物は上記のとおりに定義されている。有利にはネマチック成分a1)、a2)およびb)のメソゲン相は1〜4置換されたベンゼン成分であり、特に有利には1〜4置換された1,4−ジオキシベンゼン成分であり、その際、置換基はフッ素、塩素、臭素、C〜C20−アルキル、C〜C20−アルコキシ、C〜C20−アルキルカルボニル、C〜C20−アルキルカルボニルオキシ、CHOまたはCN、有利にはC〜C−アルキル、塩素および臭素、特に有利には塩素およびメチルおよびとりわけメチルから選択されている。特に有利にはベンゼン成分はモノ置換されている。特にこれはメチル置換された1,4−ジオキシベンゼン成分である。特に有利にはメソゲン基は次の構造を有する:
Figure 2005516105
特に有利には分散相は次の成分:
a1)アキラルなネマチック二官能価重合性モノマー1種、
a2)アキラルなネマチック一官能価重合性モノマー2種、
a3)アキラルなネマチック二官能価重合性モノマー1種
b)アキラルなネマチック非重合性化合物1種および
c)キラルな二官能価または一官能価重合性モノマー1種
を含有し、その際、ネマチック成分a1)、a2)およびb)は同一のメソゲン基を有し、かつa3)はこれらとは異なるメソゲン基を有する。
ネマチックおよびキラルな化合物は上記のとおりに定義されている。ネマチック成分a1)、a2)およびb)のメソゲン基に関して上記の記載が該当する。ネマチック成分a3)のメソゲン相は有利には非置換のベンゼン成分を含有する。
ミニエマルションの分散相は成分a1)、a2)およびb)を有利には60〜99モル%、特に有利には65〜99.7モル%、成分a3)を0〜39モル%、特に有利には0〜34モル%および成分c)を0.3〜10モル%、特に有利には0.3〜5モル%、特に0.5〜3モル%含有する。
成分a1):a2):b)のモル比は有利には1:1.5〜3.0:0.5〜1.5、特に有利には1:1.8〜2.3:0.8〜1.4である。
成分a1):a2):b):a3)のモル比は有利には1:1.5〜3.0:0.5〜1.5:1.5〜3.5であり、特に有利には1:1.8〜2.3:0.8〜1.4:1.8〜3.0である。
特別な実施態様では分散相は次の成分:
Figure 2005516105
を含有する。
さらにミニエマルションの分散相は助剤を分散相の全質量に対して5質量%まで含有していてもよい。助剤には特にUV安定剤、乳化剤、レオロジー調節剤および支持体湿潤剤が挙げられる。
乳化剤として非イオン性のものも有利にイオン性のものも使用することができる。有利なイオン性乳化剤にはC10〜C22−アルキルスルホン酸または−カルボン酸の塩、特に有利にはアルカリ塩およびとりわけナトリウム塩、ならびにスルホスクシネート、たとえばジ(2−エチルヘキシル)スルホスクシネートが挙げられる。
場合により重合性もしくは架橋性混合物は紫外線および天候の影響に対する安定剤を含有している。このためにたとえば2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンの誘導体、2−シアン−3,3−ジフェニルアクリレートの誘導体、2,2′,4,4′−テトラヒドロベンゾフェノンの誘導体、オルトヒドロキシフェニルベンズトリアゾールの誘導体、サリチル酸エステル、オルトヒドロキシフェニル−s−トリアジンまたは立体障害アミンが適切である。これらの物質は単独で、または有利には混合物の形で使用することができる。
レオロジー調節剤は粘度を高め、かつレベリング特性および塗布特性を改善する。特に適切なレオロジー調節剤はいわゆる会合性ポリウレタン増粘剤である。これは疎水性の変性ポリアルキレンオキシド−ウレタン、特にポリエチレンオキシド−もしくはポリエチレンオキシド/ポリプロピレンオキシド−ウレタン、およびこれらのブロックポリマーである。有利な市販のウレタン増粘剤にはKronos Titan社のRheolate(R)、Langen & Co.社のRheox, Inc.、Bermodol(R)、BASF AG社のCollacral(R) LR 8990、Collacral(R) PU 75およびCollacral(R) PU 85ならびにRohm & Haas社のAcrysole(R)が挙げられる。特に有利にはAcrysol RM−8を使用する。特に粘度を上昇させるべき場合にはAllied Colloids/Ciba社の膨潤増粘剤Alcoprint(R)およびBASF AG社のLutexal HEFもしくはHITが適切である。
支持体湿潤剤は支持体上でのエマルションの湿潤挙動および拡散挙動を改善する。適切な支持体湿潤剤には非イオン性界面活性剤、ポリエーテル変性ポリシロキサンならびにこれらの混合物が挙げられる。特に適切な、市販の支持体湿潤剤にはTego Chemie社のTego(R)Wet 260ならびにByk Chemie社のByk3xxシリーズのByk(R)シリコーン添加剤および種々のByk 3xx添加剤の混合物が属する。
乳化剤は有利には分散相の全質量に対して3質量%まで、有利には2質量%までの量で使用する。レオロジー調節剤は有利には分散相の全質量に対して1.5質量%まで、有利には1質量%までの量で使用する。支持体湿潤剤は分散相の全質量に対して0.5質量%まで、有利には0.1質量%までの量で使用する。
色の印象をさらに改善するために、本発明による組成物は場合により少量の、たとえば20質量%までの顔料または着色剤を添加することができる。非限定的な例として次のものが挙げられる:無機化合物、たとえば微粒子状の透明フレーク状顔料、たとえばMerck社からMicaの名称で市販されているもの、酸化鉄、酸化チタンおよびカーボンブラック、または有機化合物、たとえばモノアゾ顔料、モノアゾ染料ならびにこれらの金属塩、ジスアゾ顔料、縮合ジスアゾ顔料、イソインドール誘導体、ナフタリン−またはペリレンテトラカルボン酸の誘導体、アントラキノン顔料、チオインジゴ誘導体、アゾメチン誘導体、キナクリドン、ジオキサジン、ピラゾロキナゾロン、フタロシアニン顔料または塩基性着色剤、たとえばトリアリールメタン染料およびこれらの塩のクラスからの有機化合物。
ミニエマルションはさらに、光化学的に硬化させるべき場合、光重合開始剤を分散相の全質量に対して2〜5質量%の量で、不活性ガス下での硬化の場合、0.3〜2質量%の量で含有していてもよい。適切な光重合開始剤はたとえばイソブチル−ベンゾインエーテル、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−フラン−1−オン、ベンゾフェノンと1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトンとの混合物、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、ペルフルオロ化ジフェニルチタノセン、2−メチル−1−(4−[メチルチオ]−フェニル)−2−(4−モルホリニル)−1−プロパノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−2−ヒドロキシ−2−プロピルケトン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、4−ベンゾイル−4′−メチルジフェニル−スルフィド、エチル−4−(ジメチルアミノ)ベンゾエート、2−イソプロピルチオキサントンと4−イソプロピル−チオキサントンとの混合物、2−(ジメチルアミノ)エチルベンゾエート、d,1−カンファーキノン、エチル−d,1−カンファーキノン、ベンゾフェノンと4−メチルベンゾフェノンとの混合物、ベンゾフェノン、4,4′−ビスジメチルアミン−ベンゾフェノン、(η−シクロペンタジエニル)(η−イソプロピルフェニル)−鉄(II)−ヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウム−ヘキサフルオロホスフェートまたはトリフェニルスルホニウム塩の混合物、ならびにブタンジオールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、4−(1,1−ジメチルエチル)シクロヘキシルアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートおよびトリプロピレングリコールジアクリレートである。
有利には変色を生じない光重合開始剤、たとえばベンゾフェノン化合物またはモルホリン化合物を使用する。
本発明によるミニエマルションはエマルションの全質量に対して分散相を20〜95質量%、有利には50〜60質量%含有する。
分散相の組成の本発明による構成により、その液滴の形成ひいては水性ミニエマルションへの変換が特に容易になる。バインダー、分散剤および増粘剤ならびに乳化剤の割合が少ないことに基づいて従来技術の水性分散液と比較して意外にも有利なカラーフロップ、光沢および色の濃さを有する被覆を製造することができる。本発明によるミニエマルションのもう1つの利点は、有機溶剤または希釈剤を使用せず、かつこのことによって該エマルションは環境に優しいことである。さらに該エマルションは少なくとも6ヶ月の貯蔵安定性を有しており、全ての従来公知のコレステリック混合物の水性エマルションよりも貯蔵安定性である。
本発明のもう1つの対象は、上記のとおりの特徴を有する貯蔵安定性の水性ミニエマルションを製造するための方法である。
このために分散相の全ての成分を通例の方法で水中で乳化し、かつその際に得られる通例のエマルションを引き続き高圧ホモジナイザーにより処理する。エマルションの成分は全てを装入するか、またはわずかに加熱したコレステリック混合物を、場合により助剤を含有する水相に添加することができる。
エマルションの通例の製造はエネルギーを混合物に、特に振とう、衝撃、撹拌、乱流による混合、一方の液体の他方への射出、振動および混合物中の空洞化、たとえば超音波により行う。このためにダイナミックもしくはスタチックシステム、たとえば撹拌反応器、撹拌ボールミル、ロールミル、ローター・ステーターシステム、乳化遠心分離、コロイドミル、歯車式分散装置、超音波ホモジナイザー、ジェット分散装置、剪断ギャップミキサーおよび当業者に周知のその他の装置を使用する。特に有利にはウルトラツラックスを使用する。
その際に得られるエマルションはマクロエマルション、つまりその分散相がμm範囲の体積平均粒径を有するエマルションである。
これらのマクロエマルションを引き続き高圧ホモジナイザーにより処理する。適切な高圧ホモジナイザーは耐摩耗性剪断装置を有する。これにはたとえばAPV invensys社、Bran & Luebbe社(メガナイザータイプ)およびNiro Soavi社の高圧ホモジナイザーが属する。その原理はプレエマルションを高圧ポンプにより約400〜1000バールにし、環状のギャップにより加速し、かつ放圧することに基づいている。しかし特に有利にはMicrofluidics社の耐摩耗性YチャンバおよびZチャンバを有するミクロ流動化装置を使用する。その際、該混合物を50〜2000バール、有利には500〜1500バールおよび特に約1000バールで均質化する。
その際に得られるエマルションはミニエマルション、つまりその分散相が体積平均粒径約100nm〜1μmを有するエマルションである。有利には分散相は体積平均粒径100〜600nm、特に有利には200〜500およびとりわけ300〜400nmを有する。
本発明のその他の対象は、柔軟性および硬質の支持体を被覆および印刷するための上記のミニエマルションの使用ならびに柔軟性および硬質の支持体を本発明によるミニエマルションにより被覆および印刷する方法である。特に硬質および柔軟性の支持体を被覆するための適性は本発明による調製物のもう1つの顕著な利点であり、これは公知の混合物に対して脆化しないか、またはほとんど脆化しない。
適切な支持体には紙、段ボール、皮革、シート、再生セルロース、テキスタイル、プラスチック、ガラス、セラミックおよび金属が挙げられる。有利には支持体は不透明色を有する。
ミニエマルションは被覆または印刷のために、希釈しなくても、水で希釈しても使用することができる。有利にはエマルションの全質量に対して分散相30〜50質量%、特に有利には35〜45質量%、たとえば約40質量%の濃度で使用する。しかしこれよりも高いか、またはより低い分散相の濃度も適切である。
支持体を被覆または印刷するために、本発明によるミニエマルションを支持体上に施与し、場合により配向させ、場合により乾燥および重合させる。
支持体上へのコレステリック層の施与は、通例の方法により、たとえば空気−ナイフ塗布、ナイフコーティング、エアーナイフコーティング、スキージング、含浸、リバースロールコーティング、トランスファーロールコーティング、グラビアコーティング、「キスロール塗布」、流し塗り、スプレー被覆、スピンコーティングまたは印刷法、たとえば凸版印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷、凸版印刷、パッド印刷、ホットシール印刷もしくはスクリーン印刷法から選択される方法により行うことができる。しかし本発明の意味での印刷法は、被覆材料をたとえばボールペンまたは万年筆ホルダーの適用により支持体上に塗布する方法でもある。本発明によるミニエマルションは特に有利にはインクジェット印刷法において使用することができる。塗布したコレステリック層の乾燥膜厚は、約0.5〜15μm、特に約1〜10、有利には3〜6μmである。
コレステリック層の配向は通常、自発的に塗布工程の間に行われるが、あるいはまたその後に接続された工程で行うこともできる。この場合、配向は公知の方法で、たとえば液晶相と配向層との相互作用、電界もしくは磁界の印加、または液晶相の機械的なナイフ塗布によって行う。しかし有利には配向は自発的に塗布の際に作用する剪断力の作用下で行われる。
引き続き塗布したコレステリック層を通例の方法、たとえば熱風により乾燥させることができる。特に顕著なカラーフロップを達成するために、コレステリック層を短時間、完全に乾燥させる前に有利にはもう一度機械的に、たとえば平滑なローラまたはレリーフロール、ローラを用いて圧縮空気により、またはプラッシュパッドにより配向させる。
コレステリック層の重合は熱的に、電子線により、または有利には光化学的に行うことができる。
重合の後、コレステリック層は透明な保護層、いわゆるトップコートを備えることができる。適切なトップコートは、相応する支持体のために当業者に公知の全てのトップコートを含みトップコートについては以下に詳細に説明する。トップコートは有利にはポリウレタン、ポリエステルウレタン、ポリエステルアクリレートまたはニトロセルロースラッカーをべーすとするものの中から選択されている。有利には保護層は、コレステリック層の重合が光化学的に行われる場合には、光化学的に架橋することができる。この場合、特に有利にはコレステリック層は完全に重合するのではなく、引き続き保護層の架橋の際に、コレステリック層の一部が保護層と共に架橋する。有利にはトップコートは少なくとも5μm、特に少なくとも10μmの膜厚を有する。有利にはトップコートは光安定剤を含有する。有利にはトップコートは水性系をベースとする。
被覆の際に特定の支持体の場合、特に皮革およびプラスチック、あるいはまた前記のその他の全ての支持体の場合にも、転写法で行うことができる。このためにコレステリック層により被覆したシート(転写シート)を支持体上に施与し、かつコレステリック層を加圧下および/または高めた温度で支持体に転写する。場合により被覆した支持体を通例の方法によりエンボスする。シートは保護層として被覆した支持体上に残留するか、または該支持体から剥離する。後者の場合、コレステリック層上に有利にはさらにトップコートを塗布する。
転写シート、有利にはポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンまたはポリアセテートのシートは、有利にはコレステリック層の塗布の前にコロナ処理、つまり電子線、イオン線またはその他の粒子線によりスパッタリングする。コレステリックなミニエマルションによる被覆、乾燥および配向は前記のとおりに行うことができる。コレステリック層上に場合によりさらに、改善された付着を支持体と転写されるコレステリック層との間で媒介すべき定着剤を施与することができる。
支持体は被覆または印刷の前に場合により適切な方法で処理する。
その際、支持体はできる限り閉じた、吸収性が低く、かつ平滑な表面が生じるように前処理する。
セルロースを含有する支持体、たとえば紙、段ボールおよびまた木材の前処理は、有利には少なくとも1種の樹脂を含有する混合物による支持体の被覆(下塗り)を含む。有利には樹脂はアミノプラスト、たとえばメラミン樹脂および尿素樹脂、およびアクリレート樹脂から選択する。特に有利には樹脂はメラミン樹脂、特にメラミン−ホルムアルデヒド樹脂を含む。セルロース含有支持体を被覆するために特に有利な混合物はメラミン樹脂、尿素樹脂およびアクリレート樹脂を含み、かつEP−B384506に記載されており、これをここでは全ての範囲で取り入れる。基本的にアクリレート樹脂単独でも適切である。しかしその主成分がアミノプラスト、特にメラミン樹脂である被覆の使用は特に紙および厚紙の場合に有利である。
皮革の前処理は一般に公知の方法により含浸および/または下染めにより行う。皮革を転写法で被覆すべき場合には、下染め/含浸した皮革上に有利には定着剤を塗布する。定着剤として有利にはポリウレタンベースのもの、たとえばBASF AG社のLuphen(R)またはAstacin(R)ベース UHを使用する。
転写シートとして使用されるプラスチックの前処理は、有利にはすでに記載したようにコロナ処理により行う。
テキスタイルの前処理は、有利にはポリウレタンベースの微細被覆の形で行う。有利には表面はケイ素不含である。
コレステリック層の塗布後に、該層はさらに適切な保護層、いわゆるトップコートを備えていてもよい。有利には水性トップコートを使用する。
セルロース含有支持体のために適切な保護層は有利にはBASF AG社のLaromer(R)の群の製品を用いて、ならびに特にBASF Coatings社の製品HH 52−0104を用いて得られる。
皮革のための適切な保護層は有利にはポリウレタン、特に脂肪族ポリウレタンおよびポリアクリレートを含む。光沢を向上するために保護層は通例の光沢改善剤、たとえばワックス、カゼインなどを含有していてもよい。有利にはコレステリック層により被覆した皮革の上にトップコートの塗布前に定着剤を塗布する。
プラスチックのために適切な保護層はセルロースを含有する支持体のために適切な保護層に相応する。
当然のことながら本発明によるコレステリックなミニエマルションをコレステリックなエフェクト顔料へと加工することもできる。この場合、その方法は従来技術から、たとえばDE−A19738369から公知の、コレステリック層を支持体上に施与し、場合により該層を配向させ、乾燥させ、重合し、硬化した層を支持体から剥離し、かつ粉砕して顔料とすることを含むコレステリックなエフェクト顔料を製造するための方法に相応する。
本発明によるミニエマルションを被覆または印刷のために使用する利点は、コレステリック相の自発的な配向の能力であり、このことにより比較的複雑な形状を有し、かつ異なった材料からなる支持体の被覆または印刷が可能になる。
本発明のもう1つの対象は、たとえばその他の組成は同じであるが、単に成分c)の濃度において異なっている本発明による貯蔵安定性の水性ミニエマルションを2種類含有する2成分系である。有利には成分c)の濃度をそのつど、第一のエマルションが300〜380nmの範囲の反射波長を有するLC−効果被覆であり、かつ第二のエマルションが700〜800nmの範囲の反射波長を有するLC−効果被覆であるように選択する。LCは液晶を意味する。これらの2種類のミニエマルションを混合すると、両方のエマルションの割合に依存して定義された反射波長を有するLC−被覆が得られ、その際、400〜630nmの反射を有する全ての色調を調整することができる。この場合、必要とされる成分c)の濃度はコレステリック層の膜厚、支持体の固有色およびその他の要因に依存する。
本発明のもう1つの対象は、柔軟性および硬質の支持体を被覆または印刷するための上記で定義した2成分系の使用ならびに上記で定義した2成分系による柔軟性または硬質の支持体の被覆または印刷の方法である。この場合、実質的に成分c)の濃度において異なるのみの本発明による2種類の成分を混合した後で、支持体を上記のとおりに被覆または印刷する。
2成分系は特に有利には印刷法において、特にジェット印刷法、たとえばインクジェット印刷法において使用される。ジェット印刷法とは、1つもしくは複数のノズルから定義された色の滴もしくは定義された色を生じる滴が排出される印刷法であると理解すべきである。この場合、同じか、または異なった色もしくは色を生じる2以上の滴が重なり、このことによって可視スペクトルの全てのカラースケールを生じることができる。本発明による2成分系を使用する場合、全てのカラースペクトルを生じるために2種類のミニエマルションを必要とするのみであることが利点である。有利には1つのエマルションが300〜400nmの範囲の反射波長を有する被覆を生じ、かつ第2のエマルションが600〜800nmの範囲の反射波長を有する被覆を生じるようにこれらを選択する。黒色の背景上に印刷しない場合、2成分系をさらに黒色の印刷インク、たとえば黒色のインクジェットインクと組み合わせることが有利である。背景および両方のミニエマルションの塗布量に応じて、異なったカラーフロップおよび明度を有する効果被覆が得られる。有利にはインク滴が排出された後に被覆を紫外線で照射し、かつ硬化させる。
次の例は本発明を詳細に説明するためのものであるが、しかしその際に本発明を制限するものではない。
1.製造例
1.1 ミニエマルションの製造
バッチ:コレステリック混合物842.0質量部
Figure 2005516105
乳化剤K30(Bayer;主として第二C10〜C18−アルキル−ナトリウムスルホネート;水中40質量%)42.1質量部、
Acrysol (R) RM−8(Rhom & Haas;ポリウレタン増粘剤、プロピレングリコール/水中35%)24.1質量部、
Tego (R) wet 260(Tego Chemie;支持体湿潤剤、水中10%で分散)8.4質量部、
水529.0質量部。
コレステリックな水性混合物をウルトラツラックスを用いて前乳化させた。15分の乳化時間の後で、粒径1〜2μmを有するプレエマルションが得られる。プレエマルションを引き続き、YチャンバとZチャンバを有するMicrofluidics社のマイクロ流動化装置により約1000バールで均質化した。200〜400nmの体積平均粒径を有する水性の無色のエマルションが得られた。貯蔵安定性は6ヶ月以上であった。
2.適用例
2.1 効果シート被覆の製造
a)黒色に印刷した紙をプライマーHH43−0171(BASF Coatings)により被覆した。コレステリック層の塗布はペーパーウェブまたはシート被覆装置上で行った。このために1.からのミニエマルション(ミニエマルション1)に2種類の光開始剤2−メチル−1[4−(メチル−チオ)フェニル]−2−モルホリンプロパン−1−オンおよび1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトンの1:1混合物を4質量%添加し、かつ水により濃度40質量%の分散相へと希釈した。このミニエマルション1中で成分a1)、a2)、a3)、b)およびc)の全質量に対してネマチック成分a1)、a2)、a3)およびb)の濃度は96.2質量%、キラルな成分c)の濃度は3.8質量%であった。ネマチック成分a1)、a2)、b)およびa3)は1.0:2.2:1.3:2.7のモル比で存在していた。希釈したエマルションをポンプによりわずかな過圧下で仕切られたグラビアロール上に案内し、ここから次いでゴムロールにより反転ロールを使用してペーパーウェブ上に、湿潤塗布量が7〜10g/mに相応するように転写した。これは2.8〜4μmの乾燥膜厚に相応する。ペーパーウェブは70℃の熱風で乾燥流路を通過した。引き続きコレステリック層を紫外線により架橋させた。鮮明なディープブルーの被覆が得られた。
b)成分a1)、a2)、a3)、b)およびc)の全質量に対して、モル比1.0:2.3:1.3:2.8でネマチック成分a1)、a2)、b)およびa3)を97.6質量%およびキラルな成分c)を2.4質量%含有するミニエマルション2を使用してa)と同様に実施した。鮮明な赤色の被覆が得られた。
コレステリック層がa)またはb)中でさらにトップコートにより被覆された場合、架橋は完全に行うのではなく、約100mJ/cmのエネルギーを有するUVの照射を行った(比較:完全な硬化のためには約225mJ/cm)。引き続きトップコートを施与し、かつ被覆をUVにより照射する。トップコートとしてHHS2−0104、BASF Coatings社の市販品に光開始剤SRO−7641H(BASF Coatings社の市販品)を添加して使用した。
褐色または灰色に印刷した紙を支持体として使用する場合、金色または銀色の真珠光沢を有する被覆が得られた。
2.2 2成分系を使用した効果シート被覆の製造
2.1のa)およびb)に記載した、光開始剤を添加し、かつ希釈したミニエマルション1および2をそのつど、第1表に記載されている混合比で混合した。
被覆を2.1に記載したとおりに行った。両方のミニエマルションの混合比に依存して第1表に記載した、表中に示されているベースカラーの色相より約3トーン高いか、または低い範囲のカラーフロップを有する光沢のある被覆色が得られた。たとえば緑色の被覆の場合、青色からオレンジ色へのカラーフロップが見られた。
Figure 2005516105
2.3 2成分系を使用したホログラムの製造
2.1に記載したとおりにコレステリック層による紙の前処理および被覆を、2.2、第1表に記載した2成分系の混合物を使用して行った。被覆後にエンボスプレートを使用してホログラムを製造した。引き続き2.1に記載したように、UV光により架橋させ、かつ保護層を施与した。第1表に記載した鮮明な色を有し、かつ極めて多くの角度に依存した色反射を有するホログラムが得られた。
2.4 PVCシート上での効果被覆の製造
黒色に着色したPVCシート上に前処理を行わずにコレステリック層を2.1に記載した方法に相応して施与した。2.2に記載した、ミニエマルション1 33質量%およびミニエマルション2 67質量%からなる2成分混合物を使用した。青色から赤色への顕著なカラープロップを有する鮮明な緑色の被覆が得られた。
2.5 皮革上での効果被覆の製造
下染め用調製物:
− Lepton (R) ブラックN(BASF社、水性顔料調製物)150質量部、
− Lepton (R) フィラーCEN(BASF社、フィラーおよび付着防止剤;脂肪酸エステル、蛋白質および無機充填剤からなる混合物の水性分散液)150質量部、
− Eukesol(R)オイルベース(BASF社、カチオン性オイルエマルション)50質量部、
− 水50質量部、
− Corialgrund(R) BAN(軟質の隠蔽性アクリレートバインダー)200質量部、
− Corial(R)Mikrobinder AM(軟質の浸透性アクリレートバインダー)100質量部、
− Amollan(R)VC(BASF社、レベリング剤)20質量部、
− Amollan(R)E(BASF社、レベリング剤)10質量部、
− 必要に応じてLepton(R)ペーストVL(BASF社、粘度改善剤)。
上記の組成の下染め用調製物により牛革の表面を「クラスト」色に下染めした。乾燥後、該皮革表面上に定着剤Astacin(R)ベースUH(BASF社)を噴霧塗布した。
前処理した皮革上にコレステリック層を施与した。被覆のために、第1表(2.2を参照のこと)に記載した混合比でそのつど混合した、2.1のa)およびb)に記載した、光開始剤を添加し、かつ希釈したミニエマルション1および2を使用した。塗布は所望の効果に応じて噴霧により、グラビアロール、ロールコーターにより、またはスクリーン印刷法により行った。塗布は、7〜10g/cmの湿潤塗布量が得られるように行い、これは2.8〜4μmの乾燥膜厚に相応する。引き続き被覆した皮革を乾燥流路中、70℃の熱風により乾燥させた。
著しいカラーフロップを生じるために、被覆をレリーフロール、テフロンロールにより、圧縮空気またはプラッシュにより後配向した。引き続きコレステリック層を紫外線により架橋させた。両方のミニエマルションの混合比に依存して、第1表から明らかなベースカラーより色相が約3トーン高いか、または低い範囲のカラーフロップを有する第1表に記載した鮮明な色が得られた。従って緑色の被覆(ミニエマルション1 33質量%、ミニエマルション2 67質量%)はブルーグリーンから黄緑色ないし金色の顕著なカラーフロップを有していた。
コレステリック層上に次の組成のトップコートを噴霧により施与した:
− Lepton(R)Top(BASF社、アクリレートトップコート)250質量部、
− Astacin(R)Finish PUM(BASF社、水性の40%ポリエステル−ポリウレタン−分散液)250質量部、
− 水500質量部、
− Astacin硬化剤CN(BASF社、イソシアネート架橋剤)30質量部、
− 射出粘度までLepton(R)ペーストVL(BASF社、増粘剤)による混合物の調整。
2.6 転写法による皮革上でのエフェクト被覆の製造
2.6.1 転写シートの製造
PETシートを前処理のために電子線によりスパッタリングした。引き続きコレステリック層を2.1に記載した方法に相応して塗布し、該コレステリック層を乾燥させ、かつ紫外線により架橋させた。被覆のために2.1のa)およびb)に記載した、光開始剤を添加し、かつ希釈したミニエマルション1および2をミニエマルション1 33質量%対ミニエマルション2 67質量%の混合比で使用した。
2.6.2 転写法での皮革の被覆
そのつど2.5に記載したように含浸し、かつ下染めした3種類の異なった皮革タイプ(つや消し;光沢;特殊な靴用皮革)上にそのつど、Luphen(R)DDS3482X(BASF Schwarzheide社、熱活性化可能な接着剤)300質量部および水700質量部を含有する、いわゆる転写プライマー、定着剤を皮革表面と施与すべきコレステリック層との間に噴霧により施与した。
2.6.1により製造した転写シートをコレステリック側でそれぞれの皮革の上に施与し、かつ皮革のエンボスプレスのために液圧による箔押し機を用いて80℃および圧力100バールでコレステリック層を皮革上に転写した。冷却後、該シートを剥離した。ブルーグリーンから黄緑色のカラーフロップを有する緑色の被覆が得られた。該コレステリック層上に噴霧によって次の組成を有するいわゆるトップコート−プライマー、定着剤をコレステリック層と施与すべきトップコートとの間に施与した:
− Astacin(R)ベースUH(BASF社、芳香族ポリウレタン)200質量部、
− Astacin(R)硬化剤CN(BASF社、イソシアネート架橋剤)20質量部、
− 水500質量部、
− エタノール300質量部。
引き続き皮革タイプに応じて次の組成の3種類の異なったトップコートを噴霧により施与した:
光沢のある被覆−光沢のあるトップコート:
− Astacin(R)トップLH(BASF社、脂肪族ポリエステルウレタン)700質量部、
− Corial(R)硬化剤AZ(BASF社、トリメチロールプロパントリス(β−アジリジノ)プロピオネート)5質量部、
− 水300質量部。
つや消し皮革−つや消しトップコート:
− Astacin(R)トップLH 400質量部、
− Astacin(R)マットMA(BASF社、脂肪族ポリエステルウレタンおよび無機つや消し剤)300質量部、
− 水300質量部、
− Corial(R)硬化剤AZ 6質量部。
靴用皮革−部分的に光沢のあるトップコート:
− Corial(R)硬化剤AZ 6質量部、
− Luron Lustre TE(BASF社、カゼイン−ワックスの調製物)75質量部、
− LuronトップTE(BASF社、水性のカゼイン調製物)25質量部、
− 水575質量部、
− Lepton(R)トップLD6626(BASF社、ポリアクリレート)200質量部、
− Lepton(R)トップLB(BASF社、水性ポリアクリレートワックスの調製物)100質量部、
− Lepton(R)ワックスCS(BASF社、シリコーン含有ポリマーのカチオン性エマルション)20質量部。

Claims (18)

  1. 分散相が次の成分:
    a)多官能価重合性モノマー、一官能価重合性モノマーまたはこれらの混合物から選択されるアキラルなネマチック重合性モノマー少なくとも1種、
    b)アキラルなネマチック非重合性化合物少なくとも1種および
    c)キラルな二官能価または一官能価重合性モノマー少なくとも1種
    を含む、貯蔵安定性水性ミニエマルション。
  2. 分散相が次の成分:
    a1)アキラルなネマチック二官能価重合性モノマー少なくとも1種、
    a2)アキラルなネマチック一官能価重合性モノマー少なくとも2種、
    b)アキラルなネマチック非重合性化合物少なくとも1種および
    c)キラルな二官能価または一官能価重合性モノマー少なくとも1種
    を含む、請求項1記載のミニエマルション。
  3. ネマチック成分が同一のメソゲン基を有する、請求項1または2記載のミニエマルション。
  4. 分散相が次の成分:
    a1)アキラルなネマチック二官能価重合性モノマー1種、
    a2)アキラルなネマチック一官能価重合性モノマー2種、
    a3)アキラルなネマチック二官能価重合性モノマー1種
    b)アキラルなネマチック非重合性化合物1種および
    c)キラルな二官能価または一官能価重合性モノマー1種
    を含み、その際、ネマチック成分a1)、a2)およびb)は同一のメソゲン基を有し、かつa3)はこれらとは異なるメソゲン基を有する、請求項2記載のミニエマルション。
  5. ネマチック成分a1)、a2)およびb)のメソゲン基が置換された1,4−ジオキシベンゼン構成単位を有する、請求項2から4までのいずれか1項記載のミニエマルション。
  6. 分散相が次の成分:
    Figure 2005516105
    を含む、請求項5記載のミニエマルション。
  7. 成分a1)、a2)およびb)を60〜99.7モル%、成分a3)を0〜39モル%および成分c)を0.3〜10モル%含有し、その際、成分a1):a2):b)のモル比が1:1.5〜3.0:0.5〜1.5の範囲である、請求項5または6記載のミニエマルション。
  8. 分散相の全質量に対して助剤を最大で5質量%含有する、請求項1から7までのいずれか1項記載のミニエマルション。
  9. 100〜600nmの分散相の体積平均滴径を有する、請求項1から8までのいずれか1項記載のミニエマルション。
  10. 請求項1から9までのいずれか1項記載の貯蔵安定性の水性ミニエマルションの製造方法において、分散相の全ての成分をまず通例の方法で乳化し、かつその際に得られる通例のエマルションを引き続き高圧ホモジナイザーで処理することを特徴とする、貯蔵安定性の水性ミニエマルションの製造方法。
  11. 混合物を50〜2000バールの圧力で乳化することを特徴とする、請求項10記載の方法。
  12. 柔軟な、および硬質の支持体を被覆または印刷するための請求項1から9までのいずれか1項記載の貯蔵安定性の水性ミニエマルションの使用。
  13. 柔軟な、および硬質の支持体を被覆または印刷する方法において、請求項1から9までのいずれか1項記載の貯蔵安定性の水性ミニエマルションを支持体上に施与し、場合により配向させ、場合により乾燥および重合することを特徴とする、柔軟な、および硬質の支持体を被覆または印刷する方法。
  14. 請求項1から9までのいずれか1項記載の貯蔵安定性の水性ミニエマルションによる被覆または印刷を備えた物品。
  15. その他は同一の組成において成分c)の濃度がそのつど異なっている、請求項1から9までのいずれか1項記載の貯蔵安定性の水性ミニエマルションを2種類含有する2成分系。
  16. 第一のエマルションが300〜400nmの範囲の反射波長を有するLC−効果被覆を生じ、かつ第二のエマルションが600〜800nmの範囲の反射波長を有するLC−効果被覆を生じるように、成分c)の濃度がそのつど選択されている、請求項15記載の2成分系。
  17. 定義された反射波長を有するLC−効果被覆を製造するための、請求項15または16記載の2成分系の使用。
  18. 印刷法における請求項17記載の使用。
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