JP2016519172A - 紫外線反射性顔料、並びにその製造方法及び使用方法 - Google Patents

紫外線反射性顔料、並びにその製造方法及び使用方法 Download PDF

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Abstract

顔料であって、前記顔料は、高屈折率材料又は低屈折率材料が交互に重なった層の奇数の層でコーティングされた板状基材又は均一な板状基材を含み、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率を有する顔料が開示される。前記顔料を製造方法、及び使用方法もまた開示される。これらの顔料は、塗料、プラスチック、化粧品、ガラス、印刷インク、及び釉薬における用途を見出し得る。

Description

本出願は、それぞれ２０１３年３月１５日、及び２０１３年１１月１２日に出願された、米国仮特許出願番号６１／７９３，５１８号及び６１／９０２，９９２号の利益を取得し、両方とも参照により本明細書に完全に組み込まれる。
本開示は、紫外線（ＵＶ）光を選択的に反射する顔料、並びにその製造方法及び使用方法に関する。
干渉顔料は、典型的には金属酸化物の多層によってコーティングされているフレーク状（flake-form）の基材（substrate）である。干渉顔料は、異なる屈折率の層の界面での光の反射に基づく角干渉色（angle interference color）を示すことができる。干渉顔料のヒトの目で観察される色（すなわち、可視スペクトル）は、異なる屈折率を有する層の組み合わせ、異なる屈折率を有する各層の厚さ、並びに顔料に照射する光の角度及び波長に基づく。干渉顔料は、塗料、コーティング、プラスチック、印刷インク、及び化粧品処方に使用される。
日焼けローションのような、例えば有機分子、又は無機ナノ粒子等を使用し、可視光を製品に通過させるが、ＵＶを吸収するか、又は散乱させる製品が開発されている。しかしながら、有機分子は長期間の保護を要求する用途には適切ではない。無機ナノ粒子は、コーティングに好ましくない曇り（haziness）を生成する可能性がある。
したがって、外装用木材コーティング又は塗装の保護等の用途に、長続きする透明コーティングが要求される場合、ＵＶ光を選択的に反射又は吸収する別の方法が必要とされている。
本開示は、ＵＶ光を選択的に反射することができる顔料を提供することによって、この必要性に対処する。本開示の顔料は、例えば、長期間のコーティングに適切である。
以下の実施形態は、広範囲に及ぶ概要ではない。以下の実施形態は、種々の実施形態の重要な要素を特定する意図でもなく、それらの範囲を限定する意図でもない。付加的な変形は、当業者に明らかであろう。
一実施形態において、板状基材（platy substrate）を含む顔料であって、前記板状基材が、透明であり、低屈折率を有し、且つ高屈折率材料又は低屈折率材料が交互に重なった３〜２３層の奇数の層でコーティングされ、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、各層は、各層が前記板状基材の両側に均等に塗布されるように、前記板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入し、低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する顔料が開示される。前記顔料の一実施形態において、前記板状基材は、ガラス、酸化アルミニウム、天然マイカ、合成マイカ、タルク、オキシ塩化ビスマス、シリカ、天然真珠、窒化ホウ素、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、天然ケイ酸塩、合成ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含む。前記顔料の一実施形態において、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、又は酸化亜鉛の少なくとも１種を含み、且つ前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含む。前記顔料の一実施形態において、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２を含み、各高屈折率層は、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２を含み、各低屈折率層は、２０〜６０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有する。一実施形態において、前記顔料は、前記板状基材と直接接触する高屈折率層、及び高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する。一実施形態において、前記顔料は、前記板状基材上にコーティングされた高屈折率材料又は低屈折率材料が交互に重なった３、５、７，９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、又は２３層の層を有する。
一実施形態において、均一な板状基材（uniform platy substrate）を含む顔料であって、前記均一な板状基材は、低屈折率を有し、且つ高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった１〜１１層の奇数の層でコーティングされ、各光学層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、各層は、各層が前記板状基材の両側に均等に塗布されるように、前記均一な板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入し、前記均一な板状基材の厚さは、前記均一な板状基材が前記顔料の中心の光学層として機能するように、約３０〜９０ｎｍの平均値を有し、前記顔料は、合計２ｎ＋１の光学層を有し、ｎは、均一な板状基材上にコーティングされた高屈折率材料及び低屈折率材料の光学層の合計数であり、高屈折率材料の各光学層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、低屈折率材料の各光学層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する顔料が開示される。前記顔料の一実施形態において、均一な板状基材は、ケイ酸塩である。前記顔料の一実施形態において、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、又は酸化亜鉛の少なくとも１種を含み、且つ前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含む。前記顔料の一実施形態において、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２を含み、各高屈折率層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２を含み、各低屈折率層は、２０〜６０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有する。一実施形態において、前記顔料は、前記均一な板状基材と直接接触する高屈折率層、及び高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する。一実施形態において、前記顔料は、前記均一な板状基材上にコーティングされた高屈折率材料又は低屈折率材料が交互に重なった１、３、５、７，９、又は１１層の層を有し、且つ前記均一な板状基材の厚さが、約５０〜約７０ｎｍの平均値を有する。
一実施形態において、顔料を製造する方法であって、
板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、コーティングされた基材を形成する第一の被覆工程であり、前記板状基材は、透明であり、低屈折率を有する工程、
前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、前記顔料を形成する第二の被覆工程、を含み、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する方法が開示される。前記方法の一実施形態において、第一又は第二の被覆工程の少なくとも１工程は、化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は湿式化学プロセス（wet-chemical process）を含み、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含み、低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有する。前記方法の一実施形態において、各被覆工程は、湿式化学被覆（wet-chemical deposition）であり、前記板状基材が、各高屈折率層を被覆する前に、ＳｎＣｌ４で処理される。前記方法の一実施形態において、前記顔料は、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有し、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層は、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２を含み、低屈折率材料の各層は、２０〜６０ｎｍの厚さを有する。
一実施形態において、顔料を製造する方法であって、
均一な板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、第一の顔料を形成する第一の被覆工程であり、前記均一な板状基材は、低屈折率を有する工程、及び任意に、
前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、第二の顔料を形成する第二の被覆工程、を含み、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、前記均一な板状基材の厚さは、均一な板状基材が光学システムの中心の光学層として機能するように、約３０〜９０ｎｍの平均値を有し、前記光学システムは、合計２ｎ＋１の光学層を有し、ｎは、高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の数であり、高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する方法が開示される。前記方法の一実施形態において、第一又は第二の被覆工程の少なくとも１工程は、化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は湿式化学プロセスを含み、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含み、低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有する。前記方法の一実施形態において、各被覆工程は、湿式化学被覆であり、前記均一な板状基材は、各高屈折率層を被覆する前に、ＳｎＣｌ４で処理される。前記方法の一実施形態において、前記顔料は、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有し、前記高屈折率材料は、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層は、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料は、ＳｉＯ２を含み、低屈折率材料の各層は、２０〜６０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、上記の顔料を含む製品が開示される。
したがって、本出願は、少なくとも以下の特許請求の範囲を具体化する。
１．板状基材を含む顔料であって、
前記板状基材は、透明であり、低屈折率を有し、且つ高屈折率材料又は低屈折率材料が交互に重なった３〜２３層の奇数の層でコーティングされ、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、
高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、
各層は、各層が前記板状基材の両側に均等に塗布されるように、前記板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入し、
低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する顔料。
２．前記板状基材が、ガラス、酸化アルミニウム、天然マイカ、合成マイカ、タルク、オキシ塩化ビスマス、シリカ、天然真珠、窒化ホウ素、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、天然ケイ酸塩、合成ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含む請求項１に記載の顔料。
３．前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、又は酸化亜鉛の少なくとも１種を含み、且つ前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含む請求項１又は２に記載の顔料。
４．前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、各高屈折率層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、各低屈折率層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の顔料。
５．前記顔料が、前記板状基材と直接接触する高屈折率層、並びに高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の顔料。
６．前記顔料が、前記板状基材上にコーティングされた高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった３、５、７，９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、又は２３層の層を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の顔料。
７．均一な板状基材を含む顔料であって、
前記均一な板状基材は、低屈折率を有し、且つ高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった１〜１１層の奇数の層でコーティングされ、
各光学層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、
各層は、各層が前記板状基材の両側に均等に塗布されるように、前記均一な板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入し、
前記均一な板状基材の厚さは、前記均一な板状基材が前記顔料の中心の光学層として機能するように、約３０〜９０ｎｍの平均値を有し、
前記顔料は、合計２ｎ＋１の光学層を有し、
ｎは、均一な板状基材上にコーティングされた高屈折率材料及び低屈折率材料の光学層の合計数であり、高屈折率材料の各光学層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、
低屈折率材料の各光学層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する顔料。
８．前記均一な板状基材が、ケイ酸塩である請求項７に記載の顔料。
９．前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、又は酸化亜鉛の少なくとも１種を含み、且つ前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含む請求項７又は８に記載の顔料。
１０．前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、各高屈折率層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、各低屈折率層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有する請求項７〜９のいずれか１項に記載の顔料。
１１．前記顔料が、前記均一な板状基材と直接接触する高屈折率層、及び高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する請求項７〜１０のいずれか１項に記載の顔料。
１２．前記顔料が、前記均一な板状基材上にコーティングされた高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった１、３、５、７，９、又は１１層の層を有し、且つ
前記均一な板状基材の厚さが、約５０〜約７０ｎｍの平均値を有する請求項７〜１１のいずれか１項に記載の顔料。
１３．顔料を製造する方法であって、
板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、コーティングされた基材を形成する第一の被覆工程であり、前記板状基材は、透明であり、低屈折率を有する工程、前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、前記顔料を形成する第二の被覆工程、を含み、
各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する方法。
１４．第一又は第二の被覆工程の少なくとも１工程が、化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は湿式化学プロセスを含み、
前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜８０ｎｍの厚さを有する請求項１３に記載の方法。
１５．各被覆工程が、湿式化学被覆であり、前記板状基材が、各高屈折率層を被覆する前に、ＳｎＣｌ４で処理される請求項１３又は１４に記載の方法。
１６．前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有し、
前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有する請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
１７．顔料を製造する方法であって、
均一な板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、第一の顔料を形成する第一の被覆工程であり、前記均一な板状基材は、低屈折率を有する工程、及び任意に、前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、第二の顔料を形成する第二の被覆工程、を含み、
各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、
前記均一な板状基材の厚さは、均一な板状基材が光学システムの中心の光学層として機能するように、約３０〜９０ｎｍの平均値を有し、
前記光学システムは、合計２ｎ＋１の光学層を有し、
ｎは、高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の数であり、高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、
低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する方法。
１８．第一又は第二の被覆工程の少なくとも１工程が、化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は湿式化学プロセスを含み、
前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜８０ｎｍの厚さを有する請求項１７に記載の方法。
１９．各被覆工程が、湿式化学被覆であり、前記均一な板状基材が、各高屈折率層を被覆する前に、ＳｎＣｌ４で処理される請求項１７又は１８に記載の方法。
２０．前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有し、
前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、且つ前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有する請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
２１．請求項１又は請求項７の顔料を含む製品。
２２．前記製品が、塗料、プラスチック、化粧品、ガラス、印刷インク、及び釉薬からなる群から選択される請求項２１に記載の製品。
前述の概要、及び以下の詳細な説明の双方は、例示的、且つ説明的であり、開示された化合物、組成物、及び方法のさらなる説明を提供することを意図しているものと理解すべきである。
本明細書中に開示された実施形態を説明する目的のため、ある顔料の実施形態、又は顔料の実施形態のコンピューター生成スペクトルが、図面に描かれている。しかしながら、製品及び関連する方法は、図面に描かれた実施形態の正確な配置及び手段に制限されない。
本開示の顔料の実施形態の表面の概略図である。 本開示の顔料の実施形態の断面の概略図である。 本開示の代表的な顔料のスペクトルのコンピューター生成モデルである。 本開示の代表的な顔料のスペクトルのコンピューター生成モデルである。 本開示の代表的な顔料のスペクトルのコンピューター生成モデルである。 本開示の代表的な顔料のスペクトルのコンピューター生成モデルである。 実施例５からの顔料のスペクトルである。 実施例６からの顔料のスペクトルである。 実施例７からの顔料のスペクトルである。 実施例８からの顔料のスペクトルである。 実施例９からの顔料のスペクトルである。 実施例１０からの顔料のスペクトルである。 実施例１１からの顔料のスペクトルである。 実施例１２からの顔料のスペクトルである。
本明細書で説明される実施形態は、顔料、それらの製造、及びそれらの使用に関する。本開示の顔料は、可視光を透過するが、選択的にＵＶ光を反射する。本顔料は、塗料、プラスチック、化粧品、ガラス、印刷インク、及び釉薬等の製品に使用され得る。さらに、本顔料は、木材コーティングに使用され、可視光をコーティングに通過させるが、ＵＶ光を反射するコーティングを提供し得る。この使用は、通常の外観を維持しつつ、ＵＶ光の悪影響を防止する点で有利である。例えば、本開示の顔料を含む木材コーティングは、可視光を透過させるが、ＵＶの悪影響を阻止することができるので、これにより太陽光からのＵＶ損傷を受けることなしに、下層の木材の美しさを見ることを可能にする。したがって、これらの顔料は、例えば、屋外用家具等のコーティング分野における用途を見出し得る。
［定義］
以下の各用語は、別段の明確な記載がない限り、本明細書では、本節における用語と関連した意味を有する。
冠詞「ａ」及び「ａｎ」は、本明細書において、１個又は２個以上の本冠詞の対象に関連して使用される。例として、「ａｎ ｅｌｅｍｅｎｔ」は、１個又は２個以上の要素を意味する。
用語「約（about）」は、当業者に、それが使用される文脈によって決まることが理解されるだろう。数の文脈において使用される場合、用語「約」は、その数の±５％の変動を包含する。範囲の文脈において使用される場合、用語「約」は下限の−５％から、上限の＋５％までの変動を包含する。
用語「透明な」は、可視光の８５〜１００％を透過し得る物質又は対象に言及する。
用語「低屈折率」は、別段の記載がない限り、１．８より低い、又は小さい屈折率を有する材料に言及する。
用語「高屈折率」は、別段の記載がない限り、２．０〜３．０を含む、２．０〜４．０の屈折率を有する材料に言及する。
用語「ＵＶ光」は、紫外線光を意味し、別段の記載のない限り、２８０〜４００ｎｍの波長の電磁放射を意味する。
「可視光」は、別段の記載のない限り、約４５０〜７８０ｎｍの任意の波長の電磁放射に言及する。
温度、圧力、及び厚さ等の容易に調節できる測定のために、本明細書に説明される任意の範囲の間の、任意の及び全ての、全体の又は部分的な整数が含まれることが理解される。
物及び方法の開示された構成に関して、本発明において想定されるように、一態様において、本発明の実施形態は、そこに開示された成分、及び／又は工程を含む。別の態様において、本発明の実施形態は、基本的にそこに開示された成分、及び／又は工程から成る。さらに別の態様において、本発明の実施形態は、そこに開示された成分、及び／又は工程から成る。
［顔料の第一の実施形態］
顔料の実施形態において、顔料は、板状基材を含み、その板状基材は低屈折率を有し、且つ高屈折率材料又は低屈折率材料が交互に重なった３〜２３層の奇数の層でコーティングされ、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有する。一実施形態において、顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する。一実施形態において、顔料は、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有する。
「板状基材」は、一般に、可視光を反射するのに十分に滑らかで、且つ平らであるが、必ずしも互いに平行でなくてもよい２面の表面を有するように、薄片（flake）又は小片（chip）の形状を有する粒子に言及する。別段の記載のない限り、板状基板は透明である。板状基材の寸法は、一般に制限されない。板状基材の「厚さ」は基材粒子の最小寸法に言及する。板状基材の「長さ」は、粒子の最長寸法に言及し、且つ粒子の「直径」とも称されてもよい。粒子の「幅」は、粒子の厚さ及び長さに対する角度にかかわらず、粒子の二番目に長い寸法に言及する。２面の実質的に平行な表面は、粒子の長さ及び幅によって定義される。基材の薄片形状のため、板状基材の厚さは、板状基材の長さ及び幅と直角であり得る。また、基材の薄片形状のため、厚さは、板状基材の長さ及び幅より小さい。
板状基材の長さ及び幅は、一般に制限されない。顔料のいくつかの実施形態において、板状基材の長さは、平均約５〜約５００μｍ、約６０〜約２００μｍ、又は約８０〜１５０μｍの範囲であり得る。板状基材の長さが、約５００μｍを超える場合、コーティングにおける顔料の効果的な範囲が、縮小する場合がある。板状基材の長さが、約５μｍを下回る場合、顔料の光学的効果が、減少する場合がある。
板状基材の平均厚さは、約５０ｎｍ〜約５μｍ、約５０ｎｍ〜５００ｎｍ、又は約５０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であり得る。板状基材の厚さが、約５μｍを超える場合、コーティングにおける顔料の有効性が、低下する場合がある。この種の板状基材は、一般に、板状基材の光学的な寄与が「平均化され」、且つ板状基材上にコーティングされる光学層のみがＵＶ反射を提供するようなプレートレット（platelet）の厚さに、プレートレットの広い分布を有する。
基材の材料は、材料が約６０％〜１００％の透過率を有し、金属酸化物層のための安定な支持体として機能するのに十分頑丈である限り、特に制限されない。一実施形態において、板状基材のための適切な材料は、ガラス、酸化アルミニウム、天然マイカ、合成マイカ、タルク、オキシ塩化ビスマス、シリカ、天然真珠、窒化ホウ素、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、天然ケイ酸塩、合成ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含む。板状基材としてのマイカの利点は、マイカが、天然に薄片状で、安価であり、且つ平らで、滑らかな表面を有することである。板状基材の材料としてのガラスの利点は、ガラスが、透明で、安価であり、且つコーティングのために滑らかな表面を形成することである。
一実施形態において、板状基材は、ＴｉＯ２等の金属酸化物層によって直接コーティングされ得る。別の実施形態において、板状基材は、基材の表面に被覆させ、ＴｉＯ２をアナターゼの代わりにルチルとして形成させる、ＳｎＣｌ４等のルチル指向剤（rutile directing agent）で前処理され得る。本開示の目的のため、ルチル指向剤、又はその生成物は、ルチル指向化合物で前処理された板状基材と被覆される層との間で、直接接触を阻んでいるとは見なされない。例えば、板状基材は、ＴｉＯ２が基材に被覆される前に、ＳｎＣｌ４で処理され得る。その場合、ルチル指向剤、又はその生成物は、板状基材とＴｉＯ２層との間の完全な連続的な層とは見なされないので、ＴｉＯ２層は、板状基材と「直接接触して」いると定義される。また、前処理プロセスによって被覆されたスズ化合物は、それら自身の光学的効果を有さないと見なされる。
一実施形態において、板状基材は、高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった３〜２３層の奇数の層でコーティングされ、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有する。一実施形態において、各層は、各層が板状基材の両側に均等に塗布されるように、板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入する。
一実施形態において、高屈折率材料は、２．０〜４．０、２．０〜３．０、又は２．２〜２．５０の範囲の屈折率を有する。一実施形態において、高屈折率材料の層は、各々１０〜４０ｎｍ、又は１５〜３０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、高屈折率材料に適切な材料は、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、及び酸化亜鉛を含む。高屈折率材料としてＴｉＯ２を使用する利点は、ＴｉＯ２が、極めて高い屈折率（アナターゼ型で約２．４９）、高い透明性を有し、且つ安定な層に加工し易いことであり得る。ルチルＴｉＯ２を使用する利点は、アナターゼＴｉＯ２と比較した高い屈折率（約２．５５）であり得る。別段の指示がない限り、「ＴｉＯ２」の例の全ては、ＴｉＯ２のルチル型、又はアナターゼ型のいずれかに言及する。
一実施形態において、低屈折率材料の層は、その低屈折率材料が隣接した高屈折率材料よりも少なくとも０．２低い屈折率を有する。例えば、低屈折率材料は、１．３〜１．８、又は１．３〜１．６の屈折率を有し得る。一実施形態において、低屈折率材料の層は、各々２０〜８０ｎｍ、又は２０〜６０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、低屈折率材料に適切な材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２を含む。ＳｉＯ２を低屈折率材料として使用する利点は、ＳｉＯ２が低い屈折率（約１．４〜１．５）、高い透明性を有し、且つ安定な層に加工し易いことであり得る。
高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の厚さは、顔料の光学的特性に寄与する。高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の厚さが、上記の上限より大きい、又は上記の下限より小さい場合、顔料の干渉効果が、ＵＶ光を選択的にフィルタリングしない場合、及び／又は可視光の透過を妨げる場合がある。高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の各々が、選択的にＵＶ光を反射し、且つ可視高を透過し得る光学システムにおける光学層として機能することが理解される。一実施形態において、板状基材は、光学中心として機能せず、代わりに、光学層である高屈折率材料及び低屈折率材料の層のための支持体としての機能を果たす。
一実施形態において、顔料は、板状基材と直接接触する高屈折率層、並びに高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する。板状基材と接触する低屈折率層、及び／又は最も外側の層としての低屈折率層を有する顔料を形成することは可能であるが、外側の層が、低屈折率材料である場合よりも、高い反射率を可能にさせるので、板状基材と接触する高屈折率層、及び最も外側の層としての高屈折率を使用することが有利であり得る。
図１を参照すると、一実施形態において、顔料１００は、板状基材１０２を含み得る。第一の高屈折率材料層１０４は、板状基材１０２の両側に、直接接触してコーティングされ得る。低屈折材料層１０６は、第一の高屈折率材料層１０４の両側に、直接接触してコーティングされ得る。第二の高屈折率材料層１０８は、低屈折率材料層１０６の両側に、直接接触してコーティングされ得る。低屈折率材料層１０６は、第一の高屈折率材料層１０４及び第二の高屈折率材料層１０８の屈折率より少なくとも０．２低い屈折率を有する。この実施形態において、第一の高屈折率材料層１０４は、板状基材１０２と直接接触し、第二の高屈折率材料層１０８は、高屈折率材料（１０４、１０８）及び低屈折率材料（１０６）が交互に重なった層の最も外側の層である。
［顔料の第二の実施形態］
別の実施形態において、顔料は、均一な板状基材を含み、その均一な板状基材は、低屈折率を有し、且つ高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった１〜１１層の奇数の層でコーティングされ、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有する。本明細書では、「均一な板状基材」は、均一な厚さ分布を有する、本明細書の他の箇所で定義した板状基材に言及する。均一な板状基材の実質的に平行な平面の表面は、一般に、可視光を透過するのに十分に滑らかで、且つ平らである。別段の記載がない限り、均一な板状基材は透明である。
一実施形態において、均一な板状基材の厚さは、均一な板状基材が顔料における中心の光学層として機能するように、約３０〜９０ｎｍ、又は約５０〜約７０ｎｍである。この実施形態に従って、顔料は、合計２ｎ＋１の光学層を有し、「ｎ」は、高屈折率材料及び低屈折率材料の光学層の合計数である。このようにして、均一な板状基材は、追加の層のコーティングのための支持体としての、及び顔料（光学システム）の光学中心として機能する低屈折率の層としての両方の機能をする。
一実施形態において、板状基材の平均厚さは、約５０ｎｍ〜約５μｍ、約５０ｎｍ〜５００ｎｍ、又は約５０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲であり得る。
板状基材の寸法の本明細書の他の箇所での説明は、均一な板状基材にも適用できる。したがって、均一な板状基材の寸法は、一般に厚さを除いて制限はない。均一な板状基材の「厚さ」は、基材粒子の最小寸法に言及する。均一な板状基材の「長さ」は、粒子の最長寸法に言及し、且つ粒子の「直径」とも称されてもよい。粒子の「幅」は、粒子の厚さ及び長さに対する角度にかかわらず、粒子の二番目に長い寸法に言及する。均一な板状基材の薄片形状のため、厚さは、典型的には均一な板状基材の長さ及び幅と直角である。
均一な板状基材の長さ及び幅は、一般に制限されない。顔料のいくつかの実施形態において、均一な板状基材の長さは、平均約５〜約５００μｍ、約６０〜約２００μｍ、又は８０〜１５０μｍの範囲であり得る。均一な板状基材の長さが、約５００μｍを超える場合、コーティングの透明性が、低下する場合がある。均一な板状基材の長さが、約５μｍを下回る場合、顔料の光学的効果が、減少する場合がある。
光学コアの場合、均一な板状基材の厚さは、約３０ｎｍ〜約９０ｎｍ、又は約５０ｎｍ〜約７０ｎｍの平均を有する。均一分布と見なされるためには、透明な板状基材の厚さは、例えば、±５ｎｍを超えて異なり得ない。均一な板状基材の厚さが、約９０ｎｍを超える場合、顔料の透明性が低下する場合がある。均一な板状基材の厚さが、約３０ｎｍを下回る場合、顔料が、減少した光学的効果を有する場合がある。分布の均一性が、平均の±５ｎｍを超える場合、均一な板状基材は、顔料（光学システム）のための光学中心としての機能を発揮し得ない。
均一な板状基材の材料は、材料が約６０％〜１００％の透過率を有し、金属酸化物層のための安定な支持体として機能するのに十分頑丈である限り、特に制限されない。一実施形態において、均一な板状基材のための適切な材料は、シリカ、ガラス、フィロケイ酸塩等のケイ酸塩を含む。シリカの利点は、それが透明で、安価であり、コーティングのための滑らかな表面を形成し、且つ必要であれば、屈折率を上昇又は低下させるためにドープされ得ることである。
一実施形態において、均一な板状基材は、ＴｉＯ２又はＳｉＯ２等の金属酸化物層によって直接コーティングされ得る。別の実施形態において、均一な板状基材は、基材の表面に被覆させ、ＴｉＯ２をアナターゼの代わりにルチルとして形成させる、ＳｎＣｌ４等のルチル指向剤で前処理され得る。本開示の目的のため、ルチル指向剤、又はその生成物は、ルチル指向化合物で前処理された均一な板状基材と被覆される層との間で、直接接触を阻んでいるとは見なされない。例えば、均一な板状基材は、ＴｉＯ２が基材に被覆される前に、ＳｎＣｌ４で処理され得る。その場合、ルチル指向化合物は、均一な板状基材とＴｉＯ２層との間の完全な連続的な層とは見なされないので、ＴｉＯ２層は、均一な板状基材と「直接接触して」いると定義される。また、前処理プロセスによって被覆されたスズ化合物は、光学的効果を有さないと見なされる。
一実施形態において、均一な板状基材は、高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった１〜１１層の層でコーティングされ、各光学層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有する。一実施形態において、
各層は、各層が均一な板状基材の両側に均等に塗布され、且つ均一な板状基材が、顔料（光学システム）の光学中心として機能するように、前記均一な板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入する。
一実施形態において、高屈折率材料の層は、２．０〜４．０、２．０〜３．０、又は２．２〜２．５の範囲の屈折率を有する。一実施形態において、高屈折率材料の層は、各々１０〜４０ｎｍ、又は１５〜３０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、高屈折率材料に適切な材料は、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、及び酸化亜鉛を含む。高屈折率材料としてＴｉＯ２を使用する利点は、ＴｉＯ２が、極めて高い屈折率（約２．４９）、高い透明性を有し、且つ安定な層に加工し易いことである。ルチルＴｉＯ２を使用する利点は、アナターゼＴｉＯ２と比較した高い屈折率（約２．５５）であり得る。別段の指示がない限り、「ＴｉＯ２」の例の全ては、ＴｉＯ２のルチル型、又はアナターゼ型のいずれかに言及する。
一実施形態において、低屈折率材料の層は、その低屈折率材料が隣接した高屈折率材料よりも少なくとも０．２低い屈折率を有する。例えば、低屈折率材料は、１．３〜１．８、又は１．３〜１．６の屈折率を有し得る。一実施形態において、低屈折率材料の層は、各々２０〜８０ｎｍ、又は２０〜６０ｎｍの厚さを有する。一実施形態において、低屈折率材料に適切な材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２を含む。ＳｉＯ２を低屈折率材料として使用する利点は、ＳｉＯ２が低い屈折率（約１．４〜１．５）、高い透明性を有し、且つ安定な層に加工し易いことである。
高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の厚さは、顔料の光学的特性に寄与する。高屈折率材料及び／又は低屈折率材料が交互に重なった層の厚さが、上記の上限より大きい、又は上記の下限より小さい場合、顔料の干渉効果が、ＵＶ光を選択的にフィルタリングしない場合、及び／又は可視光の透過を妨げる場合がある。高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の各々が、選択的にＵＶ光を反射し、且つ可視高を透過し得る光学システムにおける光学層として機能することが理解される。
一実施形態において、顔料は、透明な板状基材と直接接触する高屈折率層、並びに高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する。均一な板状基材と接触する低屈折率層、及び最も外側の層としての低屈折率層を有する顔料を形成することは可能であるが、外側の層が、低屈折率材料である場合よりも、高い反射率を可能にさせるので、高屈折率を使用することが有利であり得る。
図２を参照すると、一実施形態において、顔料２００は、中心の光学層として機能する均一な板状基材２０２を含み得る。高屈折率材料層２０４は、均一な板状基材の両側に、直接コーティングされ、顔料を形成し得る。別の実施形態において、低屈折率材料及び高屈折率材料が交互に重なった層が、高屈折率材料層２０４上に直接コーティングされ、合計２ｎ＋１の光学層のため、２〜１１のｎを有する実施形態を形成し得る。
一実施形態において、顔料は、顔料の気候及び光安定性を高めるため、表面処理を受け得る。有用な表面処理は、例えば、ＤＥ−Ａ−２２１５１９１、ＤＥ−Ａ−３１５１３５４、ＤＥ−Ａ−３２３５０１７、ＤＥ−Ａ−３３３４５９８、ＤＥ−Ａ−４０３０７２７、ＥＰ−Ａ−６４９８８６、ＷＯ９７／２９０５９、ＷＯ９９／５７２０４、及び米国特許第５，７５９，２５５に記載されている。
［顔料の製造］
一実施形態において、本開示に顔料を製造する方法は、板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、コーティングされた基材を形成する第一の被覆工程であり、前記板状基材は、透明であり、低屈折率を有する工程、前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、顔料を形成する第二の被覆工程、を含む。
一実施形態において、当業界で公知の化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、及び／又は湿式化学プロセスが、高屈折率材料の第一層、低屈折率材料の層、及び／又は高屈折率材料の第二層を被覆するために使用され得る。物理的又は化学的蒸着工程を使用する利点は、被覆される層の厚さ及び純度についての精密制御である。湿式化学の利点は、より低い製造コスト、及びより多い製造量である。
一実施形態において、板状基材は、ＴｉＯ２にアナターゼＴｉＯ２の代わりにルチルＴｉＯ２を形成させるため、ＴｉＯ２の添加の前にＳｎＣｌ４等のルチル指向剤で前処理される。本明細書の他の箇所で説明したように、ルチル指向剤を使用する一利益は、ルチルＴｉＯ２が、アナターゼＴｉＯ２よりも高い屈折率を有することであり得る。
一実施形態において、顔料を製造する方法は、均一な板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、第一の顔料を形成する第一の被覆工程であり、前記均一な板状基材は、低屈折率を有する工程、及び任意に、前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、第二の顔料を形成する第二の被覆工程、を含む。
一実施形態において、当業界で公知の化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、及び／又は湿式化学プロセスが、高屈折率材料の第一層、低屈折率材料の層、及び／又は高屈折率材料の第二層を被覆するために使用され得る。上述の通り、物理的又は化学的蒸着工程を使用する利点は、被覆される層の厚さ及び純度についての高度な制御である。湿式化学の利点は、より低い製造コスト、及びより多い製造量である。
一実施形態において、均一な板状基材は、ＴｉＯ２にアナターゼＴｉＯ２の代わりにルチルＴｉＯ２を形成させるため、ＴｉＯ２の添加の前にＳｎＣｌ４等のルチル指向剤で前処理される。ルチル指向剤を使用する一利益は、ルチルＴｉＯ２が、アナターゼＴｉＯ２よりも高い屈折率を有することであり得る。
［実験］
以下の実施例は、本発明をさらに説明するために明記されるが、本発明を限定することを目的とするものではない。別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲を通してずっと、全ての部（part）及びパーセンテージは、質量によるものであり、全ての温度及び度（degree）は、セ氏である。
［実施例１］
ＵＶ反射干渉効果材料を、薄膜光学モデル化プログラム（thin film optics modeling program）を使用して設計する。基材は、物理的な厚さの広い分布を有する光学的に活性なマイカ型基材であるように設計する。３層の光学コーティングは、基材を封入し、且つ基材から外側層へＴｉＯ２からＳｉＯ２、ＴｉＯ２に交互に行うように設計する。光学層の物理的な厚さは、ＵＶ領域における反射を最大化し、可視領域の反射を最小化するように設計する。最終の光学層は、基材から外側層へ、１６．５５ｎｍＴｉＯ２、５９．３４ｎｍＳｉＯ２、及び２２．５５ｎｍＴｉＯ２である。結果として得られた反射スペクトルの分布は、最終のモデル化されたＵＶ反射スペクトルを供給するよう平均化される。対応するモデル化されたスペクトルを、図３に示す。
［実施例２］
５層のＵＶ反射体を、５層の光学層を有する以外は、実施例１と同様に設計する。最終の光学層は、１５．８８ｎｍＴｉＯ２、５５．５６ｎｍＳｉＯ２、３６．２６ｎｍＴｉＯ２、５９．５６ｎｍＳｉＯ２、及び１６．８８ｎｍＴｉＯ２である。対応するモデル化されたスペクトルを、図４に示す。
［実施例３］
７層のＵＶ反射体を、７層の光学層を有する以外は、実施例１と同様に設計する。最終の光学層は、１２．６１ｎｍＴｉＯ２、６３．６９ｎｍＳｉＯ２、４０．５２ｎｍＴｉＯ２、２９．５９ｎｍＳｉＯ２、４０．５２ｎｍＴｉＯ２、７１．６２ｎｍＳｉＯ２、及び１６．８８ｎｍＴｉＯ２である。対応するモデル化されたスペクトルを、図５に示す。
［実施例４（光学基材）］
３層ＵＶ反射体効果材料を、典型的な不均一な板状基材なしで設計する。したがって、ＳｉＯ２基材は、ＳｉＯ２基材を封入するＴｉＯ２の層のための足場として、及び顔料の中心の光学層（例えば、光学中心）としての両方の役割を果たす。このＵＶ反射体を通過する光は、ＴｉＯ２及びＳｉＯ２（光学中心）及びＴｉＯ２が交互に重なった光学層に遭遇する。この実施例において、最終の光学層は、２０ｎｍＴｉＯ２、６０ｎｍＳｉＯ２、及び２０ｎｍＴｉＯ２である。対応するモデル化されたスペクトルを、図６に示す。
［実施例５］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇのマイカ（平均粒径２０μｍ）のスラリーを８２℃に加熱し、ＨＣｌでｐＨを１．５に調節した。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に維持しながら、１５ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、１．０ｇ／分の速度で添加する。１時間撹拌後、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に維持しながら、６０ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、２．０ｇ／分で添加した。添加が完了した後、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、その後、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、５５０ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、２．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌを添加することによって、ｐＨを１．５０に下げ、続いてＮａＯＨでｐＨを１．５０に制御しながら、２８ｇの２０％ＳｎＣｌ４を１．５ｇ／分の速度で添加する。スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に維持しながら、９０ｇの４０％ＴｉＣｌ４を２．０ｇ／分の速度で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３７２ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例５のためのスペクトルを図７に示す。
［実施例６］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇの合成マイカ（平均粒径２０μｍ）のスラリーのｐＨを、ＨＣｌで、１．４に調節する。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、７．３ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、１．０ｇ／分の速度で添加する。３０分間撹拌後、スラリーを７４℃に加熱し、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、６７ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、２．０ｇ／分で添加した。完了時に、スラリーを８２℃に加熱し、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節する。その後、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、６０５ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、２．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌを添加することによって、ｐＨを１．５０に下げ、続いてＮａＯＨでｐＨを１．５０に制御しながら、２８ｇの２０％ＳｎＣｌ４を１．５ｇ／分の速度で添加する。スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に維持しながら、９０ｇの４０％ＴｉＣｌ４を２．０ｇ／分の速度で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３３２ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例６のためのスペクトルを図８に示す。
［実施例７］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇのマイカ（平均粒径４５μｍ）のスラリーを８２℃に加熱し、ＨＣｌでｐＨを１．５に調節した。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、３０ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、０．６ｇ／分の速度で添加する。１時間撹拌後、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、２７ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、１．９ｇ／分で添加する。完了時に、温度を７３℃に下げ、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、その後、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、２４８ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、２．０ｇ／分で添加する。次に、スラリーを８２℃に加熱し、ＨＣｌでｐＨを１．８０に下げ、続いてｐＨの制御なしで１０ｇの２０％ＳｎＣｌ４を急速添加する。次に、スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、７５ｇの４０％ＴｉＣｌ４を０．７ｇ／分で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３５０ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例７のためのスペクトルを図９に示す。
［実施例８］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇの合成マイカ（平均粒径３０μｍ）のスラリーを４０℃に加熱し、ＨＣｌでｐＨを１．４に調節する。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、５．６ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、０．５ｇ／分の速度で添加する。１時間撹拌後、スラリーを７０℃に加熱し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、４２ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、１．０ｇ／分で添加する。完了時に、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、その後、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、４０５ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、２．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌでｐＨを１．５０に下げ、続いてＮａＯＨでｐＨを１．５０に制御しながら、２８ｇの２０％ＳｎＣｌ４を１．５ｇ／分で添加する。スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に維持しながら、６７ｇの４０％ＴｉＣｌ４水溶液を２．０ｇ／分で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３３２ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例８のためのスペクトルを図１０に示す。
［実施例９］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇのマイカ（平均粒径５μｍ）のスラリーを７４℃に加熱し、ＨＣｌでｐＨを１．６に調節する。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、１８．２ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、０．９ｇ／分の速度で添加した。３０分間撹拌後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、９４ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、１．１ｇ／分で添加する。その後、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、１０８１ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、１．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌでｐＨを１．６０に下げ、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に制御しながら、２０ｇの２０％ＳｎＣｌ４を０．９ｇ／分で添加する。スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、８０ｇの４０％ＴｉＣｌ４水溶液を１．１ｇ／分で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３３６ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例９のためのスペクトルを図１１に示す。
［実施例１０］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇの合成マイカ（平均粒径１２μｍ）のスラリーを、ＨＣｌでｐＨを１．６に調節する。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、２６．４ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、１．１ｇ／分で添加する。１時間撹拌後、スラリーを７４℃に加熱し、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、９１．２ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、１．３５ｇ／分で添加する。その後、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、８２４ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、２．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌでｐＨを１．６０に下げ、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に制御しながら、５２ｇの２０％ＳｎＣｌ４を０．５ｇ／分の速度で添加する。スラリーを４５分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、９０ｇの４０％ＴｉＣｌ４水溶液を１．３５ｇ／分の速度で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３３０ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例１０のためのスペクトルを図１２に示す。
［実施例１１］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇの合成マイカ（平均粒径２０μｍ）のスラリーを、ＨＣｌでｐＨを１．４に調節する。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、７．３ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、１．０ｇ／分で添加する。３０分間撹拌後、スラリーを７４℃に加熱し、ＮａＯＨでｐＨを１．４０に維持しながら、６４ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、２．０ｇ／分で添加する。完了時に、スラリーを８２℃に加熱し、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、その後、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、５８８ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、２．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌを添加することによって、ｐＨを１．５０に下げ、続いてＮａＯＨでｐＨを１．５０に制御しながら、２８ｇの２０％ＳｎＣｌ４を１．５ｇ／分で添加する。スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に制御しながら、１３０ｇの４０％ＴｉＣｌ４水溶液を２．０ｇ／分で添加する。次に、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、６０５ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、２．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌでｐＨを１．５０に下げ、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に制御しながら、２８ｇの２０％ＳｎＣｌ４を１．５ｇ／分で添加する。スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．５０に維持しながら、４０ｇの４０％ＴｉＣｌ４水溶液を２．０ｇ／分で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３５０ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例１１のためのスペクトルを図１３に示す。
［実施例１２］
２０００ｍＬの蒸留Ｈ２Ｏ中の１３０ｇのマイカ（平均粒径５μｍ）のスラリーを７４℃に加熱し、ＨＣｌでｐＨを１．６に調節する。その後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、１８．２ｇの２０％ＳｎＣｌ４・５Ｈ２Ｏを、０．９ｇ／分の速度で添加する。３０分間撹拌後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、９４ｇの４０％ＴｉＣｌ４を、１．１ｇ／分の速度で添加する。その後、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、８６１．５ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、１．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌでｐＨを１．６０に下げ、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に制御しながら、２０ｇの２０％ＳｎＣｌ４を０．９ｇ／分の速度で添加する。３０分間撹拌後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に維持しながら、１９０ｇの４０％ＴｉＣｌ４水溶液を、１．１ｇ／分の速度で添加する。その後、ＮａＯＨでｐＨを７．８０に調節し、ＨＣｌでｐＨを７．８０に制御しながら、８８６．４ｇの２０％Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏを、１．０ｇ／分で添加する。次に、ＨＣｌでｐＨを１．６０に下げ、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に制御しながら、２０ｇの２０％ＳｎＣｌ４を０．９ｇ／分で添加する。スラリーを３０分間撹拌し、その後、ＮａＯＨでｐＨを１．６０に制御しながら、４０ｇの４０％ＴｉＣｌ４水溶液を１．１ｇ／分で添加する。５０ｍＬのスラリーのサンプルをろ過し、洗浄し、８５０℃で２０分間、か焼する。
結果として得られた顔料は、３６２ｎｍの反射におけるλｍａｘを有した。実施例１２のためのスペクトルを図１４に示す。
本明細書に引用された各々及び全ての特許、特許出願、及び刊行物の開示は、参照することにより、本明細書に全体として組み込まれる。
当業者は、本発明が、目的を実行するために、並びにそれらに内在するものだけでなく、言及した結果及び利益を得るために、よく構成されていることを容易に理解する。本発明は、特定の実施形態を参照して開示されているが、本発明の他の実施形態及び変形が、本発明の実施に使用される真の精神及び範囲から逸脱することなく、当業者によって考案され得ることは明らかである。添付の特許請求の範囲は、全てのそのような実施形態、及び同等の変形を含むものと解釈されることを意図されている。

Claims (22)

  1. 板状基材を含む顔料であって、
    前記板状基材は、透明であり、低屈折率を有し、且つ高屈折率材料又は低屈折率材料が交互に重なった３〜２３層の奇数の層でコーティングされ、各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、
    高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、
    各層は、各層が前記板状基材の両側に均等に塗布されるように、前記板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入し、
    低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する顔料。
  2. 前記板状基材が、ガラス、酸化アルミニウム、天然マイカ、合成マイカ、タルク、オキシ塩化ビスマス、シリカ、天然真珠、窒化ホウ素、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、天然ケイ酸塩、合成ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、又はそれらの組み合わせを含む請求項１に記載の顔料。
  3. 前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、又は酸化亜鉛の少なくとも１種を含み、且つ
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含む請求項１又は２に記載の顔料。
  4. 前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、各高屈折率層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、各低屈折率層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の顔料。
  5. 前記顔料が、前記板状基材と直接接触する高屈折率層、並びに高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の顔料。
  6. 前記顔料が、前記板状基材上にコーティングされた高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった３、５、７，９、１１、１３、１５、１７、１９、２１、又は２３層の層を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の顔料。
  7. 均一な板状基材を含む顔料であって、
    前記均一な板状基材は、低屈折率を有し、且つ高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった１〜１１層の奇数の層でコーティングされ、
    各光学層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、
    各層は、各層が前記板状基材の両側に均等に塗布されるように、前記均一な板状基材及び全ての先の層を逐次的に封入し、
    前記均一な板状基材の厚さは、前記均一な板状基材が前記顔料の中心の光学層として機能するように、約３０〜９０ｎｍの平均値を有し、
    前記顔料は、合計２ｎ＋１の光学層を有し、
    ｎは、均一な板状基材上にコーティングされた高屈折率材料及び低屈折率材料の光学層の合計数であり、
    高屈折率材料の各光学層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、
    低屈折率材料の各光学層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する顔料。
  8. 前記均一な板状基材が、ケイ酸塩である請求項７に記載の顔料。
  9. 前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２、チタン酸ストロンチウム、キュービックジルコニア、又は酸化亜鉛の少なくとも１種を含み、且つ
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含む請求項７又は８に記載の顔料。
  10. 前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、各高屈折率層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、各低屈折率層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有する請求項７〜９のいずれか１項に記載の顔料。
  11. 前記顔料が、前記均一な板状基材と直接接触する高屈折率層、及び高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の最も外側の層としての高屈折率層を有する請求項７〜１０のいずれか１項に記載の顔料。
  12. 前記顔料が、前記均一な板状基材上にコーティングされた高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった１、３、５、７，９、又は１１層の層を有し、且つ
    前記均一な板状基材の厚さが、約５０〜約７０ｎｍの平均値を有する請求項７〜１１のいずれか１項に記載の顔料。
  13. 顔料を製造する方法であって、
    板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、コーティングされた基材を形成する第一の被覆工程であり、前記板状基材は、透明であり、低屈折率を有する工程、
    前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、前記顔料を形成する第二の被覆工程、を含み、
    各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、
    高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、
    低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する方法。
  14. 第一又は第二の被覆工程の少なくとも１工程が、化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は湿式化学プロセスを含み、
    前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜８０ｎｍの厚さを有する請求項１３に記載の方法。
  15. 各被覆工程が、湿式化学被覆であり、前記板状基材が、各高屈折率層を被覆する前に、ＳｎＣｌ４で処理される請求項１３又は１４に記載の方法。
  16. 前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有し、
    前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有する請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 顔料を製造する方法であって、
    均一な板状基材上に高屈折率材料の第一層を被覆し、第一の顔料を形成する第一の被覆工程であり、前記均一な板状基材は、低屈折率を有する工程、及び任意に、
    前記高屈折率材料の第一層上に、低屈折率材料の層を被覆し、その後、前記低屈折率材料の層上に、高屈折率材料の第二層を被覆し、第二の顔料を形成する第二の被覆工程、を含み、
    各層は、隣接した層から少なくとも０．２異なる屈折率を有し、
    前記均一な板状基材の厚さは、均一な板状基材が光学システムの中心の光学層として機能するように、約３０〜９０ｎｍの平均値を有し、
    前記光学システムは、合計２ｎ＋１の光学層を有し、
    ｎは、高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に重なった層の数であり、
    高屈折率材料の各層は、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、
    低屈折率材料の各層は、２０〜８０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記顔料は、２８０ｎｍ〜４００ｎｍの波長を有する光の約４０〜約１００％の反射率、及び４５０〜９００ｎｍの光の約０〜２０％の反射率を有する方法。
  18. 第一又は第二の被覆工程の少なくとも１工程が、化学的蒸着（ＣＶＤ）、物理的蒸着（ＰＶＤ）、又は湿式化学プロセスを含み、
    前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１０〜４０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、又はＭｇＦ２の少なくとも１種を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜８０ｎｍの厚さを有する請求項１７に記載の方法。
  19. 各被覆工程が、湿式化学被覆であり、前記均一な板状基材が、各高屈折率層を被覆する前に、ＳｎＣｌ４で処理される請求項１７又は１８に記載の方法。
  20. 前記顔料が、２８０ｎｍ〜３５０ｎｍの波長を有する光の約７０〜約１００％の反射率を有し、
    前記高屈折率材料が、ＴｉＯ２を含み、高屈折率材料の各層が、１５〜３０ｎｍの厚さを有し、且つ
    前記低屈折率材料が、ＳｉＯ２を含み、低屈折率材料の各層が、２０〜６０ｎｍの厚さを有する請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の方法。
  21. 請求項１又は請求項７の顔料を含む製品。
  22. 前記製品が、塗料、プラスチック、化粧品、ガラス、印刷インク、及び釉薬からなる群から選択される請求項２１に記載の製品。
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