JP2014524955A - 赤外線を反射する色に使用される、低負荷チタン酸塩無機顔料 - Google Patents

赤外線を反射する色に使用される、低負荷チタン酸塩無機顔料 Download PDF

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Abstract

ドーパント値が低い（すなわち約５％未満）の複合無機チタン酸塩顔料は、色彩的特徴および赤外（ＩＲ）反射率が高い特徴（coloristic and enhanced infrared (IR) reflectance characteristics）を示し、これらの特徴により、高いＩＲ反射率を示す色を調合するのにこれらの顔料が有用となる。この特徴は、直射日光にさらされる間、物品の外表面を、より冷たく保つ方法として、ますます有用になってきている。これを達成することにより、エネルギー（例えば冷却／空調）消費およびコストを減らすことができる。低負荷のチタン酸塩は、選択された視覚的色空間において、ＩＲ反射率を１〜１０％高めることができる。それらの低負荷のチタン酸塩顔料を含有する塗料組成物、およびそれらの顔料を使用して高い赤外反射率を表面に与える方法も開示される。

Description

開示の内容
〔技術分野〕
この出願は、参照により本明細書に組み込まれる、２０１１年７月７日に出願された、WhiteおよびMontgomeryの米国仮特許出願第６１／５０５，３４７号に基づき、その優先権を主張するものである。
本発明は、着色顔料、特に、高レベルの赤外線（ＩＲ）反射率を示す着色顔料、の分野に関する。具体的には、本発明は、低いドーパント値（低負荷）のチタン酸塩系複合無機着色顔料（titanate-based complex inorganic color pigments）（ＣＩＣＰ）、ならびに、プラスチック、塗料、コーティング、セラミック、およびガラスエナメルなどの物質を着色するのに使用され得る、ＩＲ反射率が高い材料の調合における、それらの顔料の使用に関する。
〔背景〕
複合無機着色顔料は、結晶質の混合金属酸化物材料に基づく。この材料分類は、当技術分野では周知であり、例えば、Hugh MacDonald Smithによる「High Performance Pigments」（Wiley-VCH, ２００２年）、および発行済みの冊子「Classification and Chemical Description of the Complex Inorganic Color Pigments」第３版（１９９１年、Colored Pigment Manufacturer's Association（以前はDry Color Manufacturer's Association））に記載されており、これらの資料はいずれも、参照により本明細書に組み込まれる。ＣＩＣＰを説明している別の参考文献は、参照により本明細書に組み込まれる、Pigment Handbook, Vol.1 Properties and Economics, 2nd Ed.（Peter A. Lewis（編集）、John Wiley & Sons、１９８８年）である（特に章Ｃ．ｅ．２、Ｃ．ｅ．３、Ｃ．ｅ．６、Ｃ．ｅ．７を参照）。
「複合無機着色顔料」という用語の使用は、比較的最近のものである。これらの顔料は、セラミック顔料、合成無機複合体、および混合金属酸化物と呼ばれていた。複合無機着色顔料は、実際には、これらすべてである。複合無機着色顔料は、８００℃〜１，３００℃の温度でか焼された、青紫色、青色、緑色、黄色、茶色および黒色の人工材料である。過去には、これらの顔料は、主に、セラミックの着色に使用された。今日では、それらは、プラスチックおよびコーティングを着色するのに使用される、最も重要な顔料分類の１つである。複合無機着色顔料は、耐熱性であり、耐光性であり、化学的耐性があり、かつ耐候性である（weatherable）ことが知られている。
染色剤（Colors）または着色料は、顔料および染料から作られる。着色顔料製造者協会（Color Pigment Manufacturer's Association）は、顔料を「有色、黒色、白色または蛍光の微粒子の有機または無機個体であり、それらが中に組み込まれるビヒクルまたは基剤に通常不溶性であり、かつそのビヒクルまたは基剤により本質的には物理的および化学的に影響を受けない。これらは、光の選択的吸着および／または散乱により外観を変える。顔料は、例えばインク、塗料、プラスチックまたは他のポリマー材料の製造における適用のため、通常、ビヒクルまたは基剤中に分散される。顔料は終始、水晶質または微粒子構造を保持する」ものとして定義している。
本発明は、従来のＣＩＣＰと比較して低い金属負荷（ドーピング）レベルを有するチタン酸塩系ＣＩＣＰの製造および使用に関する。本発明の基盤として使用され得るチタン酸塩系顔料の例としては、以下が含まれる：
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン３７
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン４０
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン４５
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６１
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６２
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６３
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８９
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１２
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック２４。
今日、商業目的の通常のさまざまなチタン酸塩系ＣＩＣＰ材料は、比較的高い金属ドーピングレベル（すなわち約１０重量％超）を有する。本明細書で使用される「ドーピングレベル」または「負荷レベル」は、チタン酸塩格子構造におけるＴｉＯ２の、重量での置換量を指す。例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４は、酸化クロム（ＩＩＩ）（着色酸化物）および酸化アンチモン（Ｖ）（無色の電荷均衡化酸化物（colorless charge balancing oxide））でドープされた、ルチル形二酸化チタン系結晶（rutile titanium dioxide-based crystal）で作られる。セラミックの命名法における、その均一な顔料の典型的な組成は、Pigment Handbookの３８３ページに、Ｃｒ２Ｏ３．Ｓｂ２Ｏ５．３１ＴｉＯ２のように記載されている。この化合物において、成分要素の重量パーセントは以下のとおりである：
Ｃｒ＝３．５２％
Ｓｂ＝８．２５％
Ｔｉ＝５０．２９％
Ｏ＝３７．９４％
合計のドーピング金属含量（Ｃｒ(ＩＩＩ）およびＳｂ（Ｖ））＝３．５２＋８．２５＝１１．７７％。
このような調合物、およびさらに高い金属負荷の、典型的には全ＴｉＯ２の約１０〜約２０重量％がＣｒおよびＳｂ酸化物で置換された、他の調合物は、一般的な商業的Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４顔料を説明している。今日の市場において最も従来的なＣＩＣＰは、約２０％の置換レベルに近いドーピングレベルを有する傾向がある。従来のＣＩＣＰにおけるドーピングが高レベルである理由は、２つの部分からなる：第一に、より明るい色を顔料に与えること、そして第二に、結果として得られる顔料に、良好な着色力（tinting strength）を与えるのに役立つこと、である。
ドープされたルチル形顔料は、以下の米国特許に記載されており、それらのうちのいずれも、５％未満のドーピングレベルの例を記載しておらず、含んでもいない：
米国特許第１，９４５，８０９号、Herbert、１９３４年２月６日発行
米国特許第２，２５７，２７８号、Schaumann、１９４１年９月３０日発行
米国特許第３，０２２，１８６号、Hund、１９６２年２月２０日発行
米国特許第３，８３２，２０５号、Lowery、１９７４年８月２７日発行
米国特許第３，９５６，００７号、Modly、１９７６年５月１１日発行。
以下の特許のそれぞれが、定められた顔料の何らかの性質を改善するために調節剤（modifier）の使用を記載している。’１７５号特許では、赤外反射率の改善について論じている。これらの特許のいずれも、５％を下回るドーピングレベルを示唆していない：
米国特許第４，８４４，７４１号、Knittel他、１９８９年７月４日発行
米国特許第４，９１９，７２３号、Wilhelm他、１９９０年４月２４日発行
米国特許第５，００６，１７５号、Modly、１９９１年４月９日発行
米国特許第５，１９２，３６５号、Modly、１９９３年３月９日発行
ＥＰＯ公開特許出願 １ ０７８ ９５６号、Reisacher他、２００１年２月２８日公開。
最後に、ＰＣＴ公開済み特許出願ＷＯ２０１１／１０１６５７号（Edwards他、２０１１年８月２５日公開）では、ＩＲ反射率の改善をもたらすために、着色された有機顔料と共に、通常より大きなサイズでルチル形ＴｉＯ２を使用することを示唆している。着色されたチタン酸塩顔料も、この開示された組成物において、有機顔料と組み合わせられ得る。
地表に到達する太陽放射は、約３００ナノメートル（ｎｍ）から始まり、約２，５００ｎｍにおいて赤外領域で次第に小さくなる、スペクトル領域を覆っている。太陽放射は、可視スペクトル領域でピークに達する。それでも、地表に到達する放射のおよそ５０％が、ＩＲスペクトル領域内にある。このＩＲ放射は、露出された物体の発熱（heat buildup）に貢献する。この大部分が、基剤により吸収され熱に変換されて、これにより物体全体を加熱する、放射に起因する。この一例は、金属シートまたはシンダーブロックで建設され、温暖な地域（または熱帯地域でも）に位置する、保存設備などのビルである。晩春および夏の間にこのビルに照りつける太陽は、赤外吸収の結果として、ビルの内部空間を加熱し、これにより、ビル内に保存される物質に影響を及ぼす。
露出表面を、より冷たく保つために、表面の赤外（ＩＲ）反射率を増大させる努力が継続されている。表面から反射される太陽のＩＲ放射が多いほど、吸収が少なく、直接露出された際に表面が冷たく保たれる。より高いＩＲ反射率、およびより冷たい表面を達成することは、エネルギー消費の減少およびエネルギーコストの低下をもたらし得る。
本発明は、着色材料を提供し、これらは、より一般的な従来の顔料の代わりにそれらの着色顔料が顔料として使用される物品において、太陽のＩＲ反射率を上昇させるのに有用なものである。
〔概要〕
本発明は、約５重量％未満（例えば、約２重量％未満）の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷と、約０．３〜約５μｍ（例えば、約１〜約３μｍ）の平均粒径と、を有する、複合無機チタン酸塩顔料に関する。
本発明は、耐久性の高い色（high durability color）を必要とする、赤外反射の高い塗料（および他のコーティング）組成物、ならびにプラスチック、セラミック、ガラスエナメル、コンクリートおよび他の系にも関し、これらは、有効量の、前記に定めた顔料を含む。最後に、本発明は、視覚的な色および高い赤外反射率の双方を有する表面を提供する方法に関し、この方法は、この表面を、前記に定めた塗料組成物でコーティングする工程を含む。
本明細書で使用される、すべてのパーセンテージおよび割合は、特別の定めがない限り、「重量による」ものである。さらに、本明細書に列挙される参考文献はすべて、参照により本明細書に組み込まれる。
〔詳細な説明〕
本明細書で使用される語句「有効量」は、望ましくない調合上の困難をもたらさずに、所望の色およびＩＲ反射率を提供するように塗料または他の製品に組み込まれ得る顔料の量を意味する。
さらに、本明細書で使用される語句、特定の構成要素を「実質的に含まない（substantially free）」とは、定められた製品が、約５重量％以下の特定の構成要素（ここから、「実質的に含まない」と考えられる）、例えば、約２％以下のその構成要素、または約１％以下のその構成要素を含有することを意味する。
本出願は、通常低レベル（すなわち低負荷）の着色および電荷均衡化酸化物金属ドーピング材料を含有する、さまざまな範囲のチタン酸塩系ＣＩＰＣの調製および使用に関連する。低負荷の着色および均衡化金属酸化物は、著しく高い赤外反射率のＣＩＣＰを結果としてもたらす。これらの低負荷のＣＩＣＰは、単独または組み合わせて使用されて、それらが利用される顔料材料中のＩＲ反射率を高めることができる。
本発明の低負荷チタン酸塩系ＣＩＰＣは、約５重量％未満の着色および電荷均衡化金属酸化物成分を含む。これらの材料の例示的な実施形態は、約４％以下のこのようなドーピング要素；約２％未満のこのようなドーピング要素；または、約１％以下のこのようなドーピング要素を含む。これらのレベルは、市販のＣＩＣＰ材料と比べて低いと考えられる。
本発明のＣＩＣＰを調製する際、純粋な構成酸化物（pure constituent oxides）が、共に乾式混合され、未加工の材料ブレンドを形成する。このブレンドは、約８００℃〜約１，３００℃の温度で、約４〜約１２時間にわたり、か焼される。か焼された製品は、冷却され、か焼後の顔料粒径（pigmentary particle size post-calcining）まで粉砕される。例えば、ジェットミル（jet milling）、粉砕（pulverizing）および当技術分野で既知の他の粒径減少技術を使用することができる。産生された粒子は、直径が約０．３〜約５μｍ（約０．３〜約５ミクロン）、例えば、直径が約０．５〜約５μｍ（約０．５〜約５ミクロン）、約１〜約５μｍ（約１〜約５ミクロン）、または約１〜約３μｍ（約１〜約３ミクロン）の平均サイズを有し得る。
いったん調製されたら、顔料は、視覚的な色を与え、また、その与えられた視覚的な色について最大のＩＲ反射率を提供するために、基剤を着色するのに使用される。高いＩＲ反射率は、周囲の太陽光に曝露されることによる過剰な発熱性を回避することが望ましい場合に、必要である。ＣＩＣＰは、一般的には、化学物質、天候、光、および熱への耐性が必要となる厳しい適用（demanding applications）において使用される。本発明は、これらのタイプの適用に特に有用であるが、これらに限定されるものではない。
本発明の顔料は、組成物中の唯一の着色料として使用されてよく、または、他の染料および／もしくは顔料と組み合わせて使用されてもよい。一実施形態では、組成物は、本発明の顔料を含有し、有機顔料を実質的に含まない。
本明細書に記載されるＣＩＣＰは、例えば、塗料組成物中の着色要素として、または、着色を必要とするプラスチック、セラミック、コンクリート、もしくはガラスエナメルの物体といった物体中の着色要素として使用され得る。このような物体を作る方法は、当業者には周知である。塗料組成物中、顔料は、塗料ビヒクルおよび当業者には周知である他の従来の塗料成分と混合される。このような従来の塗料成分の例としては、結合剤；ビヒクル；溶媒；表面張力、流動特性、発泡、ウェットエッジ（wet edge）、スキニング（skinning）、凍結防止特性、および顔料安定性の調整剤；触媒；増粘剤；安定剤；乳化剤；品質改良剤（texturizers）；接着促進剤；ＵＶ安定剤；平坦化剤（flatteners）（つや消し剤）；ならびに殺生物剤が含まれる。
本発明の一実施形態では、塗料組成物は、顔料材料として、本発明の低負荷顔料のみを含有するように調合され、任意の他の顔料材料を実質的に含まない。さらに、本発明の実施形態では、塗料組成物は、顔料材料として、本発明の低負荷顔料を含有するように調合され、他のすべてのチタン酸塩由来顔料材料を実質的に含まない。
市販の（先行技術の）ＣＩＣＰでは、色および着色力を最大化するために使用される高い金属負荷は、より大きなスペクトルスケールにわたって拡大され、かつより強力となるように所望の視覚的な色を与える吸収帯を、結果としてもたらす。この効果により、商業的顔料は、視覚的にあまり反射しなくなるが、より重要なことには、ＩＲスペクトル領域で反射率が低下する。この効果は、顔料に固有のものであり、色整合においてより多くの二酸化チタン白を加えることで完全に克服されるものではない。これをより具体的に述べると、本出願で定められる低負荷ＣＩＣＰは、一般的（先行技術の）商業グレードのＣＩＣＰとＴｉＯ２白との同等な組み合わせに比べて反射率が高い。この重要な相違は、本発明の有用性が認められるところである。本明細書で定められるような低負荷ＣＩＣＰは、より赤外反射率の高い色の組み合わせを作るのに使用され得る。これは、図１〜図６に示す、本発明の低負荷ＣＩＣＰと比較した、一般的な商業的ＣＩＣＰの反射曲線の実施例により、最もよく示されている。
大部分の不透明な色は、顔料の組み合わせを使用して作られる。淡い色のような単純な色は、着色顔料に白色顔料、最も典型的にはＴｉＯ２白を加えた組み合わせ物である。より複雑な色は、より多数の顔料を使用する。複数の調合物が実質的に同じ視覚的な色を与えることができる。しかしながら、顔料は、多岐にわたる赤外反射率を有し、特定の色整合において顔料を選択することは、結果として得られる色の全体的なＩＲ反射率に大きな影響を与え得る。
以下に、本発明の特定の実施例をいくつか記載する。これらの実施例は、本発明を利用して作製され得る、単に例示的な組成物である。本発明の範囲をこのような実施例で限定することは決して意図していない。
実施例１ 一般的な商業的無機顔料色整合と低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントブラウン４５
この実施例では、低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントブラウン４５が、ＴｉＯ２、Ｍｎ３Ｏ４、ＷＯ３の顔料グレードの酸化物粉末を、４２５ ＴｉＯ２：２ Ｗ０３：１ Ｍｎ３Ｏ４の割合で乾式混合することにより調製される。この乾式ブレンドは、空気中で、１，１００℃で５時間、か焼され、均一な淡褐色粉末を生じた。か焼された粉末は、平均粒径を１〜３μｍ（１〜３ミクロン）の範囲に減少させるために、仕上げ粉砕される（finish milled）。この合成により、９８％のＴｉＯ２を含有する、顔料グレードの材料が調製される。
調製された低負荷のピグメントブラウン４５は、評価のため、市販のアクリル性自動車塗料またはコーティングにされる。例としては、ＰＰＧ ＤＭＲ ４９９樹脂である。試験塗料は、液体塗料中、２８．５％の顔料を有するようにされた。評価のため、この塗料は、例えば、０．２５４ｍｍ（１０ミル）のバードゲージを使用して、均一なフィルムにおいて引き延ばされ（drawn down）、膜厚が０．０５０８〜０．０７６２ｍｍ（２〜３ミル）である、５５％の顔料を含有する視覚的に不透明な乾燥フィルムを生じる。
同様の視覚的に着色された塗料またはコーティングが、一般的な従来顔料；ＴｉＯ２白と、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１７と、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１０１と、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４とのブレンドから調製される。色整合と呼ばれる、この顔料のブレンドは、総顔料（pigment total pigment）２８．５％の、アクリル性塗料またはコーティングにされる。この塗料は、０．２５４ｍｍ（１０ミル）のバードゲージを使用して、均一なフィルムにおいて引き延ばされ、膜厚が０．０５０８〜０．０７６２ｍｍ（２〜３ミル）である、５５％の顔料を含有する視覚的に不透明な乾燥フィルムを生じる。
これら２つのフィルムを比べると、それぞれの反射スペクトルは、３００〜２，５００ｎｍのスペクトル領域で測定される。スペクトルは、図１に示されている。図１には、（相対的な大きさ（relative scale）を使用した）波長の関数としての、地表における太陽放射の強度のマッピングも含まれている。
このスペクトルプロットから、本発明の低負荷のピグメントブラウン４５は、従来顔料で調合された塗料と比べた場合に、ＩＲ波長においてより反射率が高い色を作ることが、分かる。この差の重要性の尺度は、参考のために含まれる地表における太陽光の相対強度のプロットを見ることによって、分かり得る。太陽光の強度は、７００〜９００ｎｍの、より短いＩＲ波長で最も高いことが分かる。この領域では、低負荷のピグメントブラウン４５は、従来の顔料整合と比べた場合に、ＩＲ反射率において、最も大きな相違と利点を示している。
１つの色と別の色とを太陽反射率において数字として比較する１つの方法は、総太陽反射率を測定する装置を使用することである。ＳＳＲ−ＥＲと呼ばれるこのような装置（例えば、Devices & Servicesが販売する、太陽スペクトル反射率計、モデルＳＳＲ−ＥＲ）は、（パーセントとして測定される）総太陽反射率として定義される比較上の数字（comparative number）を提供することができる。％ＴＳＲは、合計の太陽反射率を意味し、波長範囲２００〜２，５００ｎｍ（太陽エネルギー）の反射率の値をとり、各波長について加重された、太陽入射放射線を適用する。この値は、どれほど熱い色が太陽光中にあるかを判断し、熱吸収および高いＩＲ反射率の点で色を互いに対してランク付けするために、使用される。％ＴＳＲの値が高いほど、より多くのサンプルが太陽光を反射する。実施例１では、低負荷のブラウン４５は、５２％の％ＴＳＲ値を有し、視覚的色整合は、４６％の％ＴＳＲを有する。
実施例２ 一般的な市販用無機顔料色整合と低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６２
この実施例では、低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６２が、顔料グレードの酸化物粉末のＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５を、３１２ ＴｉＯ２:１ Ｎｂ２Ｏ５：１ Ｃｒ２Ｏ３の割合で乾式混合することにより、調製される。乾式ブレンドは、空気中、１，１７０℃で５時間にわたりか焼され、均一な淡黄色粉末を生じた。か焼された粉末は、平均粒径を１〜３μｍ（１〜３ミクロン）の範囲に減少させるために、仕上げ粉砕される。この合成により、９８％のＴｉＯ２を含有する、顔料グレードの材料が調製される。
調製された低負荷のピグメントイエロー１６２は、評価のため、市販のアクリル性自動車塗料またはコーティングにされる。例としては、ＰＰＧ ＤＭＲ ４９９樹脂である。試験塗料は、液体塗料中、２８．５％の顔料を有するようにされた。評価のため、この塗料は、例えば、０．２５４ｍｍ（１０ミル）のバードゲージを使用して、均一なフィルムにおいて引き延ばされ、膜厚が０．０５０８〜０．０７６２ｍｍ（２〜３ミル）である、５５％の顔料を含有する視覚的に不透明な乾燥フィルムを生じる。
同様の視覚的に着色された塗料またはコーティングが、一般的な従来顔料；ＴｉＯ２白と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３と、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１０１と、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４とのブレンドから調製される。色整合と呼ばれる、この顔料のブレンドは、総顔料（pigment total pigment）２８．５％の、アクリル性塗料またはコーティングにされる。この塗料は、０．２５４ｍｍ（１０ミル）のバードゲージを使用して、均一なフィルムにおいて引き延ばされ、膜厚が０．０５０８〜０．０７６２ｍｍ（２〜３ミル）である、５５％の顔料を含有する視覚的に不透明な乾燥フィルムを生じる。
これらの塗料それぞれの反射スペクトルを測定する。スペクトルは、図２に示してある。
低負荷のピグメントイエロー１６２は、従来の顔料整合組成物と比べた場合に、ＩＲ反射率が高い色を生じる。低負荷のピグメントイエロー１６１は、６６％の％ＴＳＲ値を有し、従来の顔料整合は、６３％の％ＴＳＲを有する。
実施例３ 一般的な市販用無機顔料色整合と低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６３
この実施例では、低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６３が、顔料グレードの酸化物粉末のＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｗ０３を、５５４ ＴｉＯ２：１ Ｗ０３：１ Ｃｒ２Ｏ３の割合で乾式混合することにより、調製される。乾式ブレンドは、空気中、１，１００℃で５時間にわたりか焼され、均一な淡褐色粉末を生じた。か焼された粉末は、平均粒径を１〜３μｍ（１〜３ミクロン）の範囲に減少させるために、仕上げ粉砕される。この合成により、９９％のＴｉＯ２を含有する、顔料グレードの材料が調製される。
調製された低負荷のピグメントイエロー１６３は、評価のため、市販のアクリル性自動車塗料またはコーティングにされる。例としては、ＰＰＧ ＤＭＲ ４９９樹脂である。試験塗料は、液体塗料中、２８．５％の顔料を有するようにされた。評価のため、この塗料は、例えば、０．２５４ｍｍ（１０ミル）のバードゲージを使用して、均一なフィルムにおいて引き延ばされ、膜厚が０．０５０８〜０．０７６２ｍｍ（２〜３ミル）である、５５％の顔料を含有する視覚的に不透明な乾燥フィルムを生じる。
同様の視覚的に着色された塗料またはコーティングが、一般的な従来顔料；ＴｉＯ２白と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３と、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４とのブレンドから調製される。色整合と呼ばれる、この顔料のブレンドは、総顔料（pigment total pigment）２８．５％の、アクリル性塗料またはコーティングにされる。この塗料は、０．２５４ｍｍ（１０ミル）のバードゲージを使用して、均一なフィルムにおいて引き延ばされ、膜厚が０．０５０８〜０．０７６２ｍｍ（２〜３ミル）である、５５％の顔料を含有する視覚的に不透明な乾燥フィルムを生じる。
これらの塗料それぞれの反射スペクトルが測定され得る。それらは、図３に示してある。
低負荷のピグメントイエロー１６３は、従来の色整合顔料で作られた顔料と比べた場合に、ＩＲ反射率が高い色を生じる。低負荷のピグメントイエロー１６３は、７０％の％ＴＳＲ値を有し、色整合顔料は、６６％の％ＴＳＲを有する。
実施例４ 一般的な市販用無機顔料色整合と低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４
この実施例では、低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４が、顔料グレードの酸化物粉末のＴｉＯ２、Ｍｎ３Ｏ４、Ｓｂ２Ｏ３を、１６４ ＴｉＯ２：２ Ｓｂ２Ｏ３：１ Ｍｎ３Ｏ４の割合で乾式混合することにより、調製される。乾式ブレンドは、空気中、１，０５０℃で５時間にわたりか焼され、均一な淡褐色粉末を生じた。か焼された粉末は、平均粒径を１〜３μｍ（１〜３ミクロン）の範囲に減少させるために、仕上げ粉砕される。この合成により、９８％のＴｉＯ２を含有する、顔料グレードの材料が調製される。
調製されたピグメントイエロー１６４は、評価のため、市販の硬質ＰＶＣプラークにされる。例としては、Georgia Gulf Type 3304-AT00である。試験プラークは、完成したプラーク中に、合計５％の顔料を有するようにされた。評価のため、この顔料およびＰＶＣ樹脂は、乾燥混合され、その後、溶解され、プレス成型されて、色および反射率測定のための平らなプラークを形成する。
同様の視覚的に着色されたＰＶＣプラークが、一般的な従来顔料；ＴｉＯ２白と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４と、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１０１と、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４とのブレンドから調製される。色整合と呼ばれる、この顔料のブレンドは、前述のように、総顔料５％のＰＶＣプラークにされる。このプラークは、評価のため、前述したのと同様の方法で、作られる。
前述のように調製されたサンプルの反射率曲線は、図４に示してある。低負荷のピグメントイエロー１６４は、従来の顔料整合と比べてＩＲ反射率が高い、等価な視覚的な色を生じる。反射率曲線の考察は、６００〜１，０００ｎｍのスペクトル領域で、低負荷のピグメントイエロー１６４のＩＲ反射率が高いことを示している。この差の結果として、低負荷のピグメントイエロー１６４は、５５％の％ＴＳＲ値を有し、従来の顔料整合は、５３％と低い。
実施例５ 一般的な市販用無機顔料色整合と低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントブラウン２４
この実施例では、低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントブラウン２４が、顔料グレードの酸化物粉末のＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を、１６４ ＴｉＯ２：２ Ｓｂ２Ｏ３：１ Ｃｒ２Ｏ３の割合で乾式混合することにより、調製される。乾式ブレンドは、空気中、１，０５０℃で５時間にわたりか焼され、均一な淡黄色粉末を生じた。か焼された粉末は、平均粒径を１〜３μｍ（１〜３ミクロン）の範囲に減少させるために、仕上げ粉砕される。この合成により、９８％のＴｉＯ２を含有する、顔料グレードの材料が調製される。
調製されたピグメントブラウン２４は、評価のため、市販の硬質ＰＶＣプラークにされる。例としては、Georgia Gulf Type 3304-AT00である。試験プラークは、完成したプラーク中に、合計５％の顔料を有するようにされた。評価のため、この顔料およびＰＶＣ樹脂は、乾燥混合され、その後、溶解され、プレス成型されて、色および反射率測定のための平らなプラークを形成する。
同様の視覚的に着色されたＰＶＣプラークが、一般的な従来顔料；ＴｉＯ２白と、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３と、Ｃ．Ｉ．グリーン１７と、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４とのブレンドから調製される。色整合と呼ばれる、この顔料のブレンドは、前述のように、総顔料５％のＰＶＣプラークにされる。このプラークは、評価のため、前述したのと同様の方法で作られる。
前述のように調製されたサンプルの反射率曲線は、図５に示してある。低負荷のピグメントブラウン２４は、従来の顔料整合と比べてＩＲ反射率が高い、等価の視覚的な色を生じる。反射率曲線の考察は、６５０〜８５０ｎｍのスペクトル領域で、低負荷のピグメントイエロー１６４のＩＲ反射率が高いことを示している。この差の結果として、低負荷のピグメントイエロー１６４は、７０％の％ＴＳＲ値を有し、従来の顔料整合は、６８％と低い。
実施例６ 一般的な市販用無機顔料色整合と低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４
この実施例では、低負荷のＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４が、顔料グレードの酸化物粉末のＴｉＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、Ｍｎ３Ｏ４、ＷＯ３を、１７３ ＴｉＯ２：１．１ Ｓｂ２Ｏ３：１ Ｍｎ３Ｏ４：０．２ ＷＯ３の割合で乾式混合することにより、調製される。乾式ブレンドは、空気中、１，０００℃で５時間にわたりか焼され、均一な淡褐色粉末を生じた。か焼された粉末は、平均粒径を１〜３μｍ（１〜３ミクロン）の範囲に減少させるために、仕上げ粉砕される。この合成により、９６％のＴｉＯ２を含有する、顔料グレードの材料が調製される。
調製されたピグメントイエロー１６４は、評価のため、市販の硬質ＰＶＣプラークにされる。例としては、Georgia Gulf Type 3303-AT00である。試験プラークは、完成したプラーク中に、合計５％の顔料を有するようにされた。評価のため、この顔料およびＰＶＣ樹脂は、乾燥混合され、その後、溶解され、プレス成型されて、色および反射率測定のための平らなプラークを形成する。
比較のために、２つの同様の視覚的に着色されたＰＶＣプラークが、ＰＶＣサイディング（PVC siding）にも使用される同様の色空間の一般的な従来顔料のブレンドから調製される。この比較のために、等しい明暗値（equal light/dark value）（等しいＬ＊値）を有する色を生じるため、従来顔料のサンプルが、ＴｉＯ２白でカットされる。
第１のサンプルは、６９％のＴｉＯ２白と３１％のＣ．Ｉ．ピグメントブラウン３３との混合物から作られる。この顔料ブレンドは、前述のように総顔料が７．２％のＰＶＣプラークにされる。このプラークは、評価のために、前述したのと同様の方法で作られる。
第２のプラークは、８０％のＴｉＯ２白と２０％のＣ．Ｉ．ピグメントブラック１２との混合物から調製される。この顔料ブレンドは、前述のように総顔料が６．２％のＰＶＣプラークにされる。このプラークは、評価のために、前述したのと同様の方法で作られる。
各ＰＶＣプラークの反射率スペクトルを測定した。それらは、図６に示してある。
本発明の顔料、特にそれらの顔料を使用して調合された塗料またはプラスチック組成物が、本発明の顔料の色と整合するように調合された従来顔料と比較した場合に、より高い赤外反射率を示すことを、これらの実施例６つすべてが証明している。
本発明の他の低負荷のチタン酸塩顔料を使用して、または、低負荷の顔料を、例えば、他のタイプの塗料、プラスチック、セラミック、ガラスエナメル、もしくはコンクリート調合物に使用した場合に、同様の結果が見られる。
〔実施の態様〕
（１） 複合無機チタン酸塩顔料において、
約５重量％未満の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷と、
約０．３〜約５μｍの平均粒径と、
を有する、複合無機チタン酸塩顔料。
（２） 実施態様１に記載の顔料において、
約１〜約５μｍの平均粒径を有する、顔料。
（３） 実施態様２に記載の顔料において、
約４％以下の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷を有する、顔料。
（４） 実施態様３に記載の顔料において、
約２％以下の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷を有する、顔料。
（５） 実施態様４に記載の顔料において、
約１％以下の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷を有する、顔料。
（６） 実施態様３に記載の顔料において、
約１〜約３μｍの平均粒径を有する、顔料。
（７） 実施態様６に記載の顔料において、
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン３７、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン４０、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン４５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８９、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック２４、およびこれらの組み合わせから選択される顔料に基づく、顔料。
（８） 赤外反射率が高い塗料組成物において、
塗料ビヒクル中に、有効量の実施態様１に記載の顔料を含む、塗料組成物。
（９） 赤外反射率が高い塗料組成物において、
塗料ビヒクル中に、有効量の実施態様４に記載の顔料を含む、塗料組成物。
（１０） 赤外反射率が高い塗料組成物において、
塗料ビヒクル中に、有効量の実施態様６に記載の顔料を含む、塗料組成物。
（１１） 実施態様８に記載の塗料組成物において、
他の顔料を実質的に含まない、塗料組成物。
（１２） 実施態様８に記載の塗料組成物において、
他のＴｉＯ２由来顔料を実質的に含まない、塗料組成物。
（１３） 表面に視覚的な色および高いＩＲ反射率を与える方法において、
前記表面を、実施態様８に記載の塗料組成物でコーティングするステップを含む、方法。
（１４） 表面に視覚的な色および高いＩＲ反射率を与える方法において、
前記表面を、実施態様９に記載の塗料組成物でコーティングするステップを含む、方法。
（１５） 表面に視覚的な色および高いＩＲ反射率を与える方法において、
前記表面を、実施態様１０に記載の塗料組成物でコーティングするステップを含む、方法。
（１６） プラスチック組成物において、
プラスチック基材と、
有効量の実施態様４に記載の顔料と、
を含む、組成物。
（１７） プラスチック組成物において、
プラスチック基材と、
有効量の実施態様６に記載の顔料と、
を含む、組成物。
（１８） 組成物において、
コンクリート、セラミック、およびガラスエナメルから選択された基材と、
有効量の実施態様４に記載の顔料と、
を含む、組成物。
実施例１に記載される、本発明の顔料を含有する塗料、および従来の顔料を含有する対照塗料の、反射スペクトルを示す。 実施例２に記載される、本発明の顔料を含有する塗料、および従来の顔料を含有する対照塗料の、反射スペクトルを示す。 実施例３に記載される、本発明の顔料を含有する塗料、および従来の顔料を含有する対照塗料の、反射スペクトルを示す。 実施例４に記載される、本発明の顔料を含有する着色ＰＶＣプラーク、および従来の顔料を含有する対照ＰＶＣプラークの、反射スペクトルを示す。 実施例５に記載される、本発明の顔料を含有する着色ＰＶＣプラーク、および従来の顔料を含有する対照ＰＶＣプラークの、反射スペクトルを示す。 実施例６に記載される、本発明の顔料を含有する着色ＰＶＣプラーク、および従来の顔料を含有する２つの対照ＰＶＣプラークの、反射スペクトルを示す。

Claims (18)

  1. 複合無機チタン酸塩顔料において、
    約５重量％未満の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷と、
    約０．３〜約５μｍの平均粒径と、
    を有する、複合無機チタン酸塩顔料。
  2. 請求項１に記載の顔料において、
    約１〜約５μｍの平均粒径を有する、顔料。
  3. 請求項２に記載の顔料において、
    約４％以下の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷を有する、顔料。
  4. 請求項３に記載の顔料において、
    約２％以下の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷を有する、顔料。
  5. 請求項４に記載の顔料において、
    約１％以下の着色金属イオンおよびそれらの電荷均衡化イオンの負荷を有する、顔料。
  6. 請求項３に記載の顔料において、
    約１〜約３μｍの平均粒径を有する、顔料。
  7. 請求項６に記載の顔料において、
    Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン２４、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン３７、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン４０、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン４５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー５３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６１、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１６４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１８９、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック２４、およびこれらの組み合わせから選択される顔料に基づく、顔料。
  8. 赤外反射率が高い塗料組成物において、
    塗料ビヒクル中に、有効量の請求項１に記載の顔料を含む、塗料組成物。
  9. 赤外反射率が高い塗料組成物において、
    塗料ビヒクル中に、有効量の請求項４に記載の顔料を含む、塗料組成物。
  10. 赤外反射率が高い塗料組成物において、
    塗料ビヒクル中に、有効量の請求項６に記載の顔料を含む、塗料組成物。
  11. 請求項８に記載の塗料組成物において、
    他の顔料を実質的に含まない、塗料組成物。
  12. 請求項８に記載の塗料組成物において、
    他のＴｉＯ２由来顔料を実質的に含まない、塗料組成物。
  13. 表面に視覚的な色および高いＩＲ反射率を与える方法において、
    前記表面を、請求項８に記載の塗料組成物でコーティングするステップを含む、方法。
  14. 表面に視覚的な色および高いＩＲ反射率を与える方法において、
    前記表面を、請求項９に記載の塗料組成物でコーティングするステップを含む、方法。
  15. 表面に視覚的な色および高いＩＲ反射率を与える方法において、
    前記表面を、請求項１０に記載の塗料組成物でコーティングするステップを含む、方法。
  16. プラスチック組成物において、
    プラスチック基材と、
    有効量の請求項４に記載の顔料と、
    を含む、組成物。
  17. プラスチック組成物において、
    プラスチック基材と、
    有効量の請求項６に記載の顔料と、
    を含む、組成物。
  18. 組成物において、
    コンクリート、セラミック、およびガラスエナメルから選択された基材と、
    有効量の請求項４に記載の顔料と、
    を含む、組成物。
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