JP2006526041A - 高い隠蔽力を有する干渉顔料 - Google Patents
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Abstract
本発明は、薄片状無機基材上に、その厚さおよび吸収性能を正確に設定し得る少なくとも一つのFeTiO3含有層を有する、高い隠蔽力を有する干渉顔料、その調製方法、およびその使用に関する。
Description
本発明は、薄片状無機基材上に、その厚さおよび吸収性能を正確に設定することができる少なくとも一つのFeTiO3含有層を有する、高い隠蔽力を有する干渉顔料に関する。
干渉現象を有する光沢または効果顔料が、種々の領域で用いられる。このタイプの顔料が、自動車塗料、全てのタイプの装飾被覆、およびプラスチックの着色、塗料および印刷インク、および化粧剤の用途において欠くことができないものになってきている。
理想的には、顔料が、特定の適用媒体中で表面に平行に配列され、入射光の干渉、反射、透過および吸収の複合的相互作用により、それらの光学的効果を奏する(G.Pfaff、P.Reynders著、Chem.Rev.第99巻(1999年版)1963〜1981頁;G.Pfaffら著、「工業無機顔料」、第2版、G.Buxbaum,Wiley−VCH、1988年)。しかしながら、所望の光学的効果の焦点は、適用の固有範囲に依存し、しばしば、明るい色合い、種々の輝度印象、金属効果、視角による種々の色の変化、等に依存する。実質的に全ての場合に、高い光沢が望ましい。しかしながら、単一顔料において種々の効果を互いに問題無く組み合わせ得ることは殆ど無く、したがって、特別の顔料混合物または他の複合手段によってしか所望の効果を達成することはできない。
効果顔料の、特に銀白色質感が評判が良く、特に、自動車分野においてその領域を広げている。これらは、金属顔料または金属層を有する顔料を用いる場合に、高い隠蔽力を有する。したがって、アルミニウム顔料が頻繁に用いられるが、これらは、従来の適用系、特に、屋外領域において安定性の問題を有し得る。さらに、それらを用いて達成することができる光沢は非常に硬く「金属的」であり、どの適用領域においても有利であるとはみなされない。対照的に、好ましくは、薄片状無機基材上の金属酸化物層における干渉現象だけによって色相が生じる透明干渉顔料は、高いが柔らかい光沢を有するが、充分な隠蔽力は有さない。
例えば、DE 100 61 178号は、透明基材上に高および低屈折率の層を含む干渉系からなる透明銀色顔料を記載している。多層系の定められた相互に適合した層の厚さにより銀色相が生じる。このようにして、淡い色相および柔らかい光沢を得ることができる。そのような顔料は、隠蔽力が大きくないが、そのことは、非常に薄い層において用いることを意図した顔料の場合には非常に望ましい。
単一の顔料を用いて、高いが柔らかい光沢効果および高い隠蔽力を発生させ得るために、金属基材が干渉系で被覆されているか、あるいは透明基材が反射性層で被覆され、その少なくとも一層は、選択的または非選択的吸収性材料からなる解決手段が既に提案されている。
高い隠蔽力を有する着色顔料の調製のために、ここで、個々の層の厚さおよび吸収性能を互いに正確に適合させる必要がある。これは、特に、吸収性層が金属からなる場合には、複雑なプロセスである。
しかしながら、吸収性層を、着色された金属酸化物または混合酸化物により製造することもできる。
すなわち、DE 36 17 430号は、その層厚に依存して干渉現象を発現することができる酸化鉄(II)含有被覆を透明基材上に有する顔料を開示すると共に、非常に暗い質感(mass tone)を有する顔料を提供している。
雲母基材上にTiO2層および次にFe2O3層を析出させ、続いて、高温で還元して製造する顔料が記載されている。この顔料用のデバイ−シェラー図において、白雲母、TiO2およびイルメナイト(FeTiO3)を検出することができる。この顔料は、介在雲母/TiO2顔料の青色干渉色を増強し暗くする暗青色色相を示す。
DE 198 17 286号は、屈折率の差が少なくとも0.1である低屈折率の材料と高屈折率の材料または金属との交互層で被覆された不透明基材に基づく多層真珠光沢顔料を記載している。ここで、好ましくは金属酸化物からなる少なくとも3つのさらなる層が、不透明基材に適用されている。用いられる不透明基材は、イルメナイト被覆雲母顔料でもよい。これは、雲母をTiO2層で被覆し、次にFe2O3層で被覆することにより調製される。生成物は、続いて、還元性雰囲気で800℃を越える温度で焼成され、その間に、イルメナイト層が形成される。
DE 196 18 563号は、チタン酸鉄および任意に二酸化チタンおよび/または酸化鉄からなる単層または多層チタン酸塩含有真珠光沢顔料を記載している。チタン酸鉄は、イルメナイトでもよい。この場合、熱的加水分解性チタン化合物を薄いフィルムとして連続ベルトに適用し、固化し、化学反応により二酸化チタンを形成し、得られた層をベルトから脱着し、得られる二酸化チタン薄片を酸化鉄で被覆し、続いて、還元性雰囲気で少なくとも500℃の温度で焼成する方法により顔料が調製される。
このように、先に述べた3つの特許出願において得られる顔料のイルメナイト層は、各々、一つの同じ原理により製造される。すなわち、TiO2層を析出、所望により基材上に析出させ、続いて、酸化鉄(III)層を析出させ、続いて、高温で還元処理することにより製造される。還元処理により、TiO2層とFe2O3層との間の界面においてイルメナイト(FeTiO3)からなる混合酸化物が形成される。ここで、通常、互いに重ねられて適用された2つの層から所望の混合酸化物の単一層を得ることができるように反応条件を設定することはできない。その代わりに、TiO2層の少なくとも一部が変化しないで維持されることが予想されるはずである。少量の未反応Fe2O3が層系中に残り、その固有の色故に、顔料の所望の色印象およびその吸収挙動に悪影響を及ぼし得ることも、排除できない。被覆中のFeTiO3含量に関係する特定の勾配が形成される。これは、残っている残留TiO2層それ自体が、全体として系の干渉に寄与するので、一部の場合に望ましい。しかしながら、定められた厚さおよび屈折率を有する非常に平滑な別々の層が系中に存在する場合にのみ、特に効果的で良好に制御可能で計算可能である。前記プロセスにより調製された顔料は、特定の厚さおよび組成を有する明確に定められた層の構造を有さない。
従って、その厚さおよび吸収性能を容易に調節することができるFeTiO3含有層を有する顔料が求められていた。
このように、本発明は、高い隠蔽力、高い光沢および任意に種々の視角で色変化を示すと共に、個々の層の組成および層厚の両方を正確に設定することができる単純なプロセスにより調製することができるFeTiO3含有層を有する薄片状無機基材を含む干渉顔料、その調製方法、およびその使用を提供することを目的としていた。
本発明の目的は、薄片状無機基材およびその上の少なくとも一つのFeTiO3含有層を有してなる、高い隠蔽力を有する干渉顔料であって、FeTiO3が、その層の合計重量に基づいて8〜100重量%の割合で存在すると共にその層中に均質に分布していることを特徴とする干渉顔料により達成される。
本発明の目的は、さらに、適当な量の水溶性無機チタン化合物および水溶性無機鉄化合物を、基材表面上に酸化水和チタン(IV)および酸化水和鉄(III)の両方を同時に析出させるのに充分な温度およびpH範囲の下で、薄片状無機基材の水性懸濁液に同時に添加すること、および続いて、還元性条件下に熱処理して、FeTiO3の割合が8〜100重量%である被覆を与えることを含む、干渉顔料を調製する方法により達成される。
特に、本発明の目的は、薄片状無機基材およびその上の少なくとも一つのFeTiO3含有層を有してなる干渉顔料を調製する方法であって、基材を水中に懸濁させ、その懸濁液に、酸化物TiO2およびFe2O3に基づいて1:0.05〜1:1のモル比の水溶性無機チタン化合物と水溶性無機鉄化合物とを、50〜100℃の温度および1.4〜4.0の範囲で一定に維持されたpHの下で、同時に添加し、その間に、対応する酸化物水和物を基材表面上に混合物として析出させ、被覆された基材を分離し、所望により、洗浄および乾燥し、還元性条件下に500℃〜1200℃の範囲の温度で熱処理する方法により達成される。
さらに、本発明の目的は、薄片状無機基材およびその上の少なくとも一つのFeTiO3含有層を有してなる高い隠蔽力を有する前記干渉顔料の、塗料、被覆、印刷インク、プラスチック、化粧製剤、セラミック材料、ガラス、紙、レーザーマーキング、証券用途、および乾燥製剤および顔料組成物における使用により達成される。
用いることができる無機薄片状基材は、薄片状である全ての適当な透明材料、例えば、葉状珪酸塩、例えば、天然または合成雲母、タルクおよびカオリンであるが、ガラス薄片、二酸化珪素薄片、二酸化チタン薄片、薄片状酸化鉄または酸化アルミニウム、グラファイト薄片、BiOCl、ホログラフ顔料、液晶ポリマー(LCP)等である。天然または合成雲母、ガラス、二酸化珪素および酸化アルミニウムが好ましく、特に好ましいのは天然雲母である。
これらの基材の寸法はそれ自体重要でなく、適用の固有範囲に依存する。基材は、通常、厚さが0.05〜5μm、特に0.1〜4.5μmである。長さまたは幅の寸法は、通常、1〜250μm、好ましくは2〜200μm、特に2〜100μmである。
本発明において、FeTiO3含有層が、平滑な均質層の状態であり、その厚さおよび組成を、定められたように設定可能であることが必須である。これは、例えば基材上に直接配する、または基材上に既に配された、好ましくは高もしくは低屈折率の金属酸化物もしくは金属酸化物水和物、または金属フッ化物もしくはBiOClからなる層上に配することができる。ここで、FeTiO3含有層の直ぐ下に配された層が、従来技術から今まで知られているように、二酸化チタンからなることは必要でない。そうではなく、所望の光学的効果は、FeTiO3含有層に加えて存在する層の存在および組成に基づいて決まる。
FeTiO3含有層の組成は、被覆用に用いられる水溶性無機チタンおよび鉄化合物のモル比によりきめられ、ここで各々の場合にTiO2およびFe2O3として計算される。層中のFeTiO3の割合は、層の合計重量に基づいて8〜100重量%である。特に、FeTiO3の割合は、各々の場合に層の合計重量に基づいて15〜99重量%、好ましくは54〜99重量%である。
各々の場合にTiO2およびFe2O3として計算される、用いられるチタンおよび鉄化合物のモル比は、1:0.05〜1:1であるが、特に1:0.25〜1:0.5である。
用いられる水溶性無機化合物は、好ましくは、チタンまたは鉄の塩化物、硫酸塩または硝酸塩であるが、特に、塩化物および硫酸塩である。
FeTiO3含有層の製造の際に、各々の場合にTiO2およびFe2O3の析出量に基づいて計算される出発化合物の割合が1:0.5である場合、これは、純粋なイルメナイト(FeTiO3)からなる。そのような層は、灰色の固有の色および定められた屈折率(n=2.4)を有する。しかしながら、出発成分が、計算より過剰のTiO2と共に存在する場合、FeTiO3含有層中にも少量のTiO2が存在し、層厚全体に渡って均一に分布する。
含まれる酸化物は、イルメナイトと色および屈折率が異なり、したがって、さらなる所望の光学的効果を達成するのに特に適している。したがって、例えば銀白色質感を有する顔料中のFeTiO3含有層中に含まれるTiO2により、金色のきらめきを有する顔料をさらに提供するさらなる効果を得ることができる。したがって、純粋なイルメナイトの層に加えて、FeTiO3含有層中の過剰のTiO2が好ましい。
さらに、一以上の他の金属酸化物も、FeTiO3含有層中に含まれてよい。こられは、例えば、Al2O3、Ce2O3、B2O3、ZrO2および/またはSnO2から選択され、この層の着色力を増加させる。しかしながら、それらの重量割合は、層の合計重量に基づき20重量%を超えず、特に10重量%を超えない。しかしながら、このタイプの他の金属酸化物の使用を考慮する場合、重量割合は、効果の理由から1重量%以下とすべきでない。
FeTiO3含有層の厚さは、出発材料の合計重量により決められる。したがって、層の吸収性能を、正確に設定することができる。特に、有利な方式で比較的厚いFeTiO3含有層を析出させることができる。この層の厚さは、通常1〜300nm、好ましくは5〜100nmである。
本発明の顔料のFeTiO3含有層の均質性、平滑性および組成は、本質的にその製造方法により決められる。これに対して、定められた組成を有する均質かつ平滑なFeTiO3含有層、すなわち、本発明の顔料は、TiO2層およびFe2O3層を順次析出させ続いて還元させる従来技術から知られているプロセス原理を用いて調製することはできない。さらに、従来技術における界面還元は、通常、非常に薄いFeTiO3含有層しか提供しない。
均質かつ平滑な別々の層を有すると共に薄片状支持体上にFeTiO3含有層を有する本発明の顔料は、適当な量の水溶性無機チタン化合物および水溶性無機鉄化合物を、薄片状無機基材の水性懸濁液に同時に添加し、基材表面上に酸化水和チタン(IV)および酸化水和鉄(III)の両方を同時に析出させるのに充分な温度およびpH範囲の下で被覆を得、続いて、被覆を還元性条件下に熱処理に付し、FeTiO3の割合が8〜100重量%である被覆を与える方法により調製される。
本発明の顔料は、好ましくは、薄片状無機基材を水中に懸濁させ、その懸濁液に、酸化物TiO2およびFe2O3に基づいて1:0.05〜1:1のモル比の水溶性無機チタン化合物と水溶性無機鉄化合物とを、50〜100℃の温度および1.4〜4.0の範囲で一定に維持されたpHの下で、同時に添加し、その間に、対応する酸化物水和物を基材表面上に混合物として析出させ、被覆された基材を分離し、所望により、洗浄および乾燥し、還元性条件下に500℃〜1200℃の範囲の温度で熱処理する方法により調製される。
基材上に酸化水和チタンおよび酸化水和鉄を均一に析出させるために、懸濁液の温度は、50〜100℃、好ましくは70〜80℃に調節され維持される。
懸濁液のpHは、酸または塩基の水溶液の添加により、1.4〜4.0の値、特に1.5〜3.0の値、特に好ましくは1.7〜2.0の値に調節され、一定に維持される。ここで、酸化水和チタンおよび酸化水和鉄の両方および任意の他の金属酸化物水和物が、同時、均一かつ完全に基材表面上に析出されて均質組成物の高品質層が形成されるように、pHを調節することが必要である。
使用できる他の金属酸化物水和物は、アルミニウム、セリウム、ホウ素、ジルコニウムおよび/または錫の酸化物水和物である。これらは、チタン化合物および鉄化合物の出発溶液として、これらの元素の水溶性無機化合物を同時に懸濁的に添加することにより得られる。これらの重量割合は、それぞれの酸化物および層の合計重量に基づき、20重量%を超えない、特に10重量%を超えない。用いられる水溶性無機化合物は、好ましくは、塩化物、硫酸塩または硝酸塩であるが、特に、塩化物および硫酸塩である。ここで、チタン、鉄および他の金属の化合物が、同じクラスの化合物に属することが有利である。
チタン化合物および鉄化合物の溶液は、1:0.05〜1:1、特に1:0.25〜1:0.5のモル比で用いられる。ここで、これらは好ましくは混合されるが、別々に、しかし同時に、基材を含む懸濁液に添加することもできる。
チタン化合物の溶液および一以上の他の金属化合物の溶液は、TiO2並びに、Al2O3、Ce2O3、B2O3、ZrO2およびSnO2の群からの一以上の他の金属酸化物に基づくモル比が1:0〜1:0.5、特に1:0.1〜1:0.3であるように用いられる。ここでも、他の金属化合物は別々に、しかし同時に溶液中に添加されるか、あるいは予めチタン化合物の溶液および/または鉄化合物の溶液と混合される。
被覆された基材は、続いて、懸濁液から分離され、所望により、洗浄および乾燥される。
続いて、500〜1200℃、好ましくは600〜1000℃の範囲の温度で、還元性条件下に熱処理を行う。温度は、特に好ましくは、700〜900℃の範囲である。
還元は、有利には、形成ガス(N2/H2)中で行われる。
既に述べたように、FeTiO3含有層が基材上に直接配される必要はない。その代わりに、好ましくは金属酸化物、金属酸化物水和物もしくはそれらの混合物、MgF2またはBiOClからなる一以上の層を、基材上に配することもできる。このタイプの層を、基材上に直接、またはFeTiO3含有層上に直接配することができる。
層は、高い(1.8を超えるn)または低い(1.8以下のn)屈折率を有し得る。
これらの層は、有利には、非吸収性材料からなる。高い屈折率を有する非吸収性材料はTiO2、ZrO2、ZnO、SnO2、これらの混合物またはBiOClであり、TiO2が特に好ましい。低い屈折率を有する非吸収性材料はSiO2、SiO(OH)2、Al2O3、AlO(OH)、B2O3、これらの混合物またはMgF2である。SiO2が特に好ましい。
一つの態様において、本発明の干渉顔料は、屈折率nが1.8以下である非吸収性材料の層と屈折率nが1.8を超える非吸収性材料の層とからなる少なくとも一つの層パッケージを有する。ここで、個々の層は、先に列挙した材料からなる。
この層パッケージは、基材とFeTiO3含有層との間に、またはFeTiO3含有層の上に直接配することができる。これは、一回または二回以上、適用することができる。
これは、好ましくは一回存在し、FeTiO3含有層の上に配される。
好ましい態様において、本発明の顔料は、前記材料からなる少なくとも一つの層により第1のFeTiO3含有層から離れている、少なくとも一つの他のFeTiO3含有層も有している。特に好ましいのは、二つのFeTiO3含有層を有すると共に、屈折率nが1.8以下である非吸収性材料の層と屈折率nが1.8を超える非吸収性材料の層とを含む少なくとも一つの層パッケージが、第1および第2のFeTiO3含有層の間に配されている態様である。全てのFeTiO3含有層が、同じプロセスにより形成されると共に、均質組成物からなり、定められた厚さおよび吸収性能を有することが特に有利である。もちろん、ここで、第2のおよび各々のさらなるFeTiO3含有層は、前述したように、20重量%より少ない、好ましくは10重量%より少ない少量の他の金属酸化物も含むことができる。
このタイプの層構造を有する顔料は、高い光沢と同時に特に高い隠蔽力を有する。
薄片状基材上に配された全ての層の層厚および材料を正確に適合させることにより、高い隠蔽力および明るい干渉色を有する顔料を得ることが可能になる。特に、非常に淡く純粋な質感を有するとともに高い隠蔽力および同時に高い光沢を有する銀色顔料を得ることも可能である。これらの顔料は、従来の方法により調製された従来技術から知られているイルメナイト層を有する顔料よりも、かなり審美的な魅力を有する。
屈折率nが1.8以下である低屈折率材料の層は、層厚が20〜300nm、好ましくは20〜200nmである。低屈折率層の層厚故に、得られた干渉顔料が、視角の関数としてその色を変えるかどうか、すなわち、所謂カラーフロップを有するかどうか決めることもできる。これが望まれる場合、約100nm以上の比較的大きな層厚を好ましく設定すべきである。
屈折率nが1.8を超える高屈折率材料の層の層厚は、10〜300nm、特に30〜200nmの間の値に設定される。
高および低屈折率層は、好ましくは、例えば以下の公報に記載されている従来技術から知られている湿潤化学的法により適用される:DE 14 67 468号、DE 19 59 988号、DE 20 09 566号、DE 22 14 545号、DE 22 15 191号、DE 22 44 298号、DE 23 13 331号、DE 25 22 572号、DE 31 37 808号、DE 1 37 809号、DE 31 51 343号、DE 31 51 354号、DE 31 51 355号、DE 32 11 602号、DE 32 35 017号。
金属酸化物、金属酸化物水和物、MgF2またはBiOCl層を有する本発明の干渉顔料は、薄片状無機基材を水中に懸濁させ、水溶性無機金属化合物を添加し、対応する金属酸化物水和物、MgF2またはBiOClが基材表面上に析出するpHを設定すると共に一定に維持し、その懸濁液に、酸化物TiO2およびFe2O3に基づいて1:0.05〜1:1のモル比の水溶性無機チタン化合物と水溶性無機鉄化合物とを、50〜100℃の温度および1.4〜4.0の範囲で一定に維持されたpHの下で、同時に添加し、その間に、対応する酸化物水和物を基材表面上に混合物として析出させ、被覆された基材を分離し、所望により、洗浄および乾燥し、還元性条件下に500℃〜1200℃の範囲の温度で熱処理する方法により調製することができる。
本発明の干渉顔料が、屈折率nが1.8以下である非吸収性材料の層と屈折率nが1.8を超える非吸収性材料の層を含む層パッケージを含む場合、これは、以下の方法において調製することができる。
金属酸化物、金属酸化物水和物、MgF2またはBiOClの一以上の層で被覆されていてよい薄片状無機基材を水中に懸濁させ、その懸濁液に、酸化物TiO2およびFe2O3に基づいて1:0.05〜1:1のモル比の水溶性無機チタン化合物と水溶性無機鉄化合物とを、50〜100℃の温度および1.4〜4.0の範囲で一定に維持されたpHの下で、同時に添加する。その間に、対応する酸化物水和物を基材表面上に混合物として析出させ、被覆された基材を分離し、所望により、洗浄、乾燥し、還元性条件下に500℃〜1200℃の範囲の温度で熱処理する。得られた顔料を水中に再懸濁させ、各々の場合に、対応する無機金属化合物の添加により、屈折率nが1.8以下である少なくとも一つの非吸収性金属酸化物水和物または金属フッ化物と屈折率nが1.8を超える少なくとも一つの非吸収性金属酸化物水和物またはBiOClとで交互に被覆する。その間に、対応する金属酸化物水和物、BiOClまたは金属フッ化物が析出するpHを設定すると共に一定に維持し、このように被覆された顔料を、続いて、分離し、乾燥し、所望により、焼成する。
第2のFeTiO3含有層を適用する場合、これは、第1のFeTiO3含有層の適用と同じ方法および同じ条件下に有利に行うことができる。この層の適用は、前記乾燥の直後または焼成後に行われる。従来の焼成工程を用いずに第2のFeTiO3含有層を適用することが好ましい。
有機または無機着色顔料、例えば着色金属酸化物、例えば針鉄鉱、磁鉄鉱、赤鉄鉱、酸化クロム、亜酸化チタンおよびクロム/鉄混合酸化物、または着色顔料、例えば、ベルリンブルー、ターンブルブルー、バナジウム酸ビスマス、水酸化クロム、アルミン酸コバルト、群青、テナルドブルー、硫化カドミウムまたはセレニド、クロム酸塩顔料またはカーボンブラック、あるいは有機着色顔料、例えばインジゴ、チオインジゴおよびそれらの誘導体、アゾ顔料、フタロシアニン、ベンズイミダゾール、アントラキノン、インダンスレン染料、ペリノン、キナクリドン、金属カルコゲニド、金属カルコゲニド水和物またはカーミンレッドのさらなる層を、本発明の顔料の上側層上に適用すると、顔料の粉末色が著しく改良され、さらなる興味深い色効果を達成できるようになる。
これらの層は、例えばEP 0 141 173号、EP 0 332 071号、DE 19 51 696号、DE 19 51 697号、DE 23 13 332号およびDE 40 09 567号に記載の公知の方法により適用される。
仕上げられた顔料を、後処理または後被覆に付して、その光、耐候または化学的安定性を向上させたり、あるいは特に種々の媒体中への添加に関して顔料の取り扱いを単純化することもできる。後被覆または後処理法は、例えばDE 22 15 191号、DE 31 51 354号、DE 32 35 017号、DE 33 34 598号、DE 40 30 727号、EP 0 649 886号、WO 97/29059号、WO 99/57204号またはUS 5,759,255号から知られている。
ここで適用される物質は、合計で0.1〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%の割合の顔料しか含まない。
本発明の顔料は、塗料、被覆、印刷インク、プラスチック、化粧製剤、セラミック材料、紙およびガラスの着色のための従来法、および種々の証券用途において用いることができる。本発明の顔料は、さらに、紙およびプラスチックのレーザーマーキング、農業分野の用途、および、印刷インクおよび表面被覆において好ましく用いられる、例えば真珠製剤、ペーストおよび懸濁液のような顔料組成物および、例えばペレット、顆粒、チップ等のような乾燥製剤の調製にも適している。本発明の顔料は、自動車用および産業用被覆において用いるのに特に適している。これらは、同様に、カラーシステムにおいて用いられる種々の既知のバインダーにおいて用いることができ、水性システムと溶媒系システムとの両方において用いることができる。
本発明による顔料は、もちろん有機染料、有機顔料および全てのタイプの他の無機単層または多層顔料、例えば葉状珪酸塩、ガラス、SiO2または金属基材に基づく従来の真珠光沢顔料、および、ホログラフィー顔料またはLCP(液晶ポリマー)とも有利に混和性であり、それらと組み合わせて用いることができる。任意の割合で従来のバインダーおよび充填剤とブレンドすることもできる。
本発明の顔料は、個々の層の厚さおよび組成を制御かつ正確に設定することができる層構造を含む。個々の層は、干渉現象を予測することができ、個々の層の組成および厚さが特異的に適合し得るように、均一かつ平滑に適用される。従って、本発明の顔料は、高い隠蔽力、高い光沢、明瞭かつ強度の干渉色、および所望により、視角により変化する色(カラーフロップ)を有する。これらの有利な特性は、銀白色質感を有する本発明の顔料の場合に特に著しい。
本発明の顔料の調製のための特別の方法により、特に、FeTiO3含有層の特性が有利に作用され得るようになる。チタンおよび鉄化合物が同時に析出することにより、層全体が高品質の均質組成を得、続いて、相境界のみならず層全体に還元反応が生じる。
このように、FeTiO3含有層の厚さを大きくすることができ、その吸収性能および色、また同時に顔料全体としての色も、容易に決めることができる。FeTiO3含有層の組成を、出発物質のモル比により制御することができる。従来技術と対照的に、未反応Fe2O3から生じる層の干渉性変色の可能性を認める必要がない。しかしながら、好ましくない混合比故に層の適用時に複数の相が形成される場合、これらは、非常に均質な混合物の状態であり、勾配状態ではなく、このように光学的により良好に制御することができる。
以下の実施例は本発明をより詳細に説明することを意図しており、限定するものではない。
実施例1
雲母/TiO2/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
実施例1
雲母/TiO2/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、30%四塩化チタン溶液(脱塩水161gに溶解された60重量%TiCl4溶液161g)を計量添加し、その間に、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを一定に維持する。
添加完了後、混合物をさらに15分間攪拌する。
続いて、FeCl3、AlCl3およびTiCl4の水溶液(脱塩水34gに溶解した60重量%TiCl4溶液34gを、Feが12重量%のFeCl3溶液50gと攪拌し、4gのAlCl3・6H2Oをそこに溶解する)を計量添加する。この添加中、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを1.8で一定に維持する。
混合物を、再び、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、還元条件(N2/H2形成ガス)下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
顔料は、質感として光沢のある暗い銀白色色調と、銀干渉色を示し、高い隠蔽力を有する。
実施例2
雲母/TiO2/FeTiO3/SiO2/TiO2/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
実施例2
雲母/TiO2/FeTiO3/SiO2/TiO2/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、30%四塩化チタン溶液(脱塩水161gに溶解された60重量%TiCl4溶液161g)を計量添加し、その間に、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを一定に維持する。
添加完了後、混合物をさらに15分間攪拌する。
続いて、FeCl3、AlCl3およびTiCl4の水溶液(脱塩水34gに溶解した60重量%TiCl4溶液34gを、Feの12重量%FeCl3溶液50gと攪拌し、4gのAlCl3・6H2Oをそこに溶解する)を計量添加する。この添加中、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを1.8で一定に維持する。
混合物を、再び、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、還元条件(N2/H2形成ガス)下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
次に、顔料を、再び、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
続いて、32%水酸化ナトリウム溶液を用いてpHを7.5に調節する。次に、ナトリウム水ガラス溶液(SiO2を27%を含むナトリウム水ガラス溶液187gを、脱塩水187gに溶解)を計量添加し、その間に、18%塩酸を同時に滴下することによりpHを7.5で一定に維持する。添加完了後、混合物をさらに0.5時間攪拌する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、30%四塩化チタン溶液(脱塩水161gに溶解された60重量%TiCl4溶液161g)を計量添加し、その間に、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを一定に維持する。
添加完了後、混合物をさらに15分間攪拌する。
続いて、FeCl3、AlCl3およびTiCl4の水溶液(脱塩水34gに溶解した60重量%TiCl4溶液34gを、Feの12重量%FeCl3溶液50gと攪拌し、4gのAlCl3・6H2Oをそこに溶解する)を計量添加する。この添加中、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを1.8で一定に維持する。
混合物を、再び、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、還元条件(N2/H2形成ガス)下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
顔料は、非常に高い光沢および隠蔽力を有する銀干渉色、および淡い銀白色質感を示す。
実施例3
雲母/FeTiO3/SiO2/TiO2の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
実施例3
雲母/FeTiO3/SiO2/TiO2の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、FeCl3、AlCl3およびTiCl4の水溶液(脱塩水34gに溶解した60重量%TiCl4溶液34gを、Feの12重量%FeCl3溶液50gと攪拌し、AlCl3・6H2O4gをそこに溶解する)を計量添加する。この添加中、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを1.8で一定に維持する。
混合物を、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、還元条件(N2/H2形成ガス)下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
次に、顔料を、再び、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
続いて、32%水酸化ナトリウム溶液を用いてpHを7.5に調節する。次に、ナトリウム水ガラス溶液(SiO2を27%を含むナトリウム水ガラス溶液187gを、脱塩水187gに溶解)を計量添加し、その間に、18%塩酸を同時に滴下することによりpHを7.5で一定に維持する。添加完了後、混合物をさらに0.5時間攪拌する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、30%四塩化チタン溶液(脱塩水161gに溶解された60重量%TiCl4溶液161g)を計量添加し、その間に、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを一定に維持する。
添加完了後、混合物をさらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、還元条件下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
顔料は、高い光沢および隠蔽力を有する銀干渉色、および銀白色質感を示す。
実施例4
雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
実施例4
雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、FeCl3、AlCl3およびTiCl4の水溶液(脱塩水34gに溶解した60重量%TiCl4溶液34gを、Feの12重量%FeCl3溶液50gと攪拌し、AlCl3・6H2O4gをそこに溶解する)を計量添加する。この添加中、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを1.8で一定に維持する。
混合物を、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、実施例1と同様に還元条件下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
顔料は、銀干渉色および銀白色質感を示し、非常に高い隠蔽力を有する。
実施例5
雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
実施例5
雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、FeCl3、AlCl3およびTiCl4の水溶液(脱塩水168gに溶解した60重量%TiCl4溶液168gを、Feの12重量%FeCl3溶液245gと攪拌し、AlCl3・6H2O20gをそこに溶解する)を計量添加する。この添加中、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを1.8で一定に維持する。
混合物を、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、実施例1と同様に還元条件下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
顔料は、金干渉色および銀白色質感を示し、非常に高い隠蔽力を有する。
実施例6
TiO2過剰の雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
実施例6
TiO2過剰の雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、FeCl3、AlCl3およびTiCl4の水溶液(脱塩水172gに溶解した60重量%TiCl4溶液172gを、Feの12重量%FeCl3溶液49gと攪拌し、AlCl3・6H2O4gをそこに溶解する)を計量添加する。この添加中、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを1.8で一定に維持する。
混合物を、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、実施例1と同様に還元条件下に900℃で焼成し、100μm篩を通して篩う。
顔料は、光沢のある銀干渉色および淡い銀白色質感を示し、高い隠蔽力を有する。
実施例7(比較例)
濃度勾配を有する雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
実施例7(比較例)
濃度勾配を有する雲母/FeTiO3の組成を有する顔料の調製
粒径が10〜60μmである雲母100gを、脱塩水2L中で攪拌下に75℃に加熱する。
次に、懸濁液のpHを、18%塩酸を用いて1.8に調節する。次に、30%四塩化チタン溶液(脱塩水172gに溶解された60重量%TiCl4溶液172g)を計量添加し、その間に、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを一定に維持する。
添加完了後、混合物をさらに15分間攪拌する。
続いて、32%水酸化ナトリウム溶液を用いてpHを3.0に調節する。次に、Feが12重量%であるFeCl3溶液49gを計量添加し、その間に、32%水酸化ナトリウム溶液を同時に滴下することによりpHを一定に維持する。
添加完了後、混合物を、再び、さらに15分間攪拌する。
生成物を濾別し、洗い、乾燥し、還元条件(N2/H2形成ガス)下に900℃で焼成し、篩を通して篩う。
得られた顔料は、弱い銀干渉色および灰褐色質感を示し、高い隠蔽力を有する。
Claims (23)
- 薄片状無機基材およびその上の少なくとも一つのFeTiO3含有層を有してなる、高い隠蔽力を有する干渉顔料であって、FeTiO3が、その層の合計重量に基づいて8〜100重量%の割合で存在すると共にその層中に均質に分布していることを特徴とする干渉顔料。
- FeTiO3が15〜99重量%の割合で存在する請求項1に記載の干渉顔料。
- FeTiO3が54〜99重量%の割合で存在する請求項1または2に記載の干渉顔料。
- 薄片状無機基材が、天然または合成雲母、タルク、カオリン、ガラス薄片、SiO2もしくはTiO2薄片、薄片状酸化鉄もしくは酸化アルミニウム、グラファイト薄片、BiOCl、薄片状ホログラフィー顔料または液晶ポリマー(LCP)からなる請求項1〜3のいずれかに記載の干渉顔料。
- 金属酸化物、金属酸化物水和物、MgF2またはBiOClからなる少なくとも一つの他の層を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の干渉顔料。
- 屈折率nが1.8以下である非吸収性材料の層と屈折率nが1.8を超える非吸収性材料の層とからなる少なくとも一つの層パッケージを有する、請求項1〜5のいずれかに記載の干渉顔料。
- 屈折率nが1.8以下である非吸収性材料が、SiO2、SiO(OH)2、Al2O3、AlO(OH)、B2O3またはそれらの混合物、あるいはMgF2からなる、請求項6に記載の干渉顔料。
- 屈折率nが1.8を超える非吸収性材料がTiO2、ZrO2、ZnO、SnO2またはそれらの混合物、あるいはBiOClからなる、請求項6または7に記載の干渉顔料。
- 第2のFeTiO3含有層を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の干渉顔料。
- FeTiO3含有層が、さらに、一以上の他の金属酸化物を、層の重量に基づいて20重量%以下の量で含む、請求項1〜9のいずれかに記載の干渉顔料。
- 他の金属酸化物が、Al2O3、Ce2O3、B2O3、ZrO2、SnO2およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項10に記載の干渉顔料。
- 請求項1に記載の干渉顔料を調製する方法であって、適当な量の水溶性無機チタン化合物および水溶性無機鉄化合物を、基材表面上に酸化水和チタン(IV)および酸化水和鉄(III)の両方を同時に析出させるのに充分な温度およびpH範囲の下で、薄片状無機基材の水性懸濁液に同時に添加すること、および続いて、還元性条件下に熱処理して、FeTiO3の割合が8〜100重量%である被覆を与えることを含む方法。
- 薄片状無機基材を水中に懸濁させ、その懸濁液に、酸化物TiO2およびFe2O3に基づいて1:0.05〜1:1のモル比の水溶性無機チタン化合物と水溶性無機鉄化合物とを、50〜100℃の温度および1.4〜4.0の範囲で一定に維持されたpHの下で、同時に添加し、その間に、対応する酸化物水和物を基材表面上に混合物として析出させ、被覆された基材を分離し、所望により洗浄および乾燥し、還元性条件下に500℃〜1200℃の範囲の温度で熱処理する請求項12に記載の方法。
- 薄片状無機基材を水中に懸濁させ、水溶性無機金属化合物を添加し、対応する金属酸化物水和物、MgF2またはBiOClが基材表面上に析出するpHに設定すると共に一定に維持し、その懸濁液に、酸化物TiO2およびFe2O3に基づいて1:0.05〜1:1のモル比の水溶性無機チタン化合物と水溶性無機鉄化合物とを、50〜100℃の温度および1.4〜4.0の範囲で一定に維持されたpHの下で、同時に添加し、その間に、対応する酸化物水和物を基材表面上に混合物として析出させ、被覆された基材を分離し、所望により洗浄および乾燥し、還元性条件下に500℃〜1200℃の範囲の温度で熱処理する請求項5に記載の干渉顔料を調製する方法。
- 金属酸化物層で被覆されていてもよい薄片状無機基材を水中に懸濁させ、その懸濁液に、酸化物TiO2およびFe2O3に基づいて1:0.05〜1:1のモル比の水溶性無機チタン化合物と水溶性無機鉄化合物とを、50〜100℃の温度および1.4〜4.0の範囲で一定に維持されたpHの下で、同時に添加し、その間に、対応する酸化物水和物を基材表面上に混合物として析出させ、被覆された基材を分離し、所望により、洗浄、乾燥し、還元性条件下に500℃〜1200℃の範囲の温度で熱処理し、得られた顔料を水中に再懸濁させ、各々の場合に、対応する無機金属化合物の添加により、屈折率nが1.8以下である少なくとも一つの金属酸化物水和物または金属フッ化物と屈折率nが1.8を超える少なくとも一つの金属酸化物水和物またはBiOClとで交互に被覆し、その間に、対応する金属酸化物水和物、BiOClまたは金属フッ化物が析出するpHを設定すると共に一定に維持し、得られた顔料を、続いて、分離し、乾燥し、所望により、焼成する請求項6に記載の干渉顔料を調製する方法。
- さらなるFeTiO3含有層を適用する請求項15に記載の方法。
- チタン化合物および鉄化合物が、塩化物、硫酸塩および硝酸塩の群から選択される請求項12〜16のいずれかに記載の方法。
- チタン化合物および鉄化合物を、1.5〜3.0のpHで添加する請求項12〜17のいずれかに記載の方法。
- チタン化合物および鉄化合物に加えて、一以上の他の水溶性無機金属化合物を添加して、それにより析出する金属酸化物水和物の量を、対応する金属酸化物および層の重量に基づいて20重量%以下とする、請求項12〜18のいずれかに記載の方法。
- 用いられる他の金属化合物が、Al、Ce、B、Zr、Snまたはそれらの混合物の水溶性無機化合物である請求項19に記載の方法。
- 二つのFeTiO3含有層を、同じプロセスにより適用する請求項16に記載の方法。
- 塗料、被覆、印刷インク、プラスチック、化粧製剤、セラミック材料、ガラス、紙、レーザーマーキング、証券用途および乾燥製剤用途並びに顔料組成物における、請求項1〜11のいずれかに記載の干渉顔料の使用。
- 請求項1〜11のいずれかに記載の顔料を含んでなる、塗料、被覆、印刷インク、プラスチック、化粧製剤、セラミック材料、ガラス、紙、乾燥製剤、顔料組成物および証券用途用の材料。
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