JP2016534215A - 非磁性化可能な効果顔料 - Google Patents

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Abstract

本発明は、1つ以上の不動態化層で任意に被覆されている、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成された基材、およびアルミニウムドープされた酸化鉄層を含む、着色効果顔料に関する。

Description

光沢顔料または効果顔料は、多くの分野において、例えば自動車のコーティング、装飾コーティング、プラスチックの顔料着色、ペイント、印刷用インキおよび化粧品において使用されている。
光学的効果は、主にシート状の、平行に配向された、メタリック顔料粒子または強屈折性顔料粒子での光の指向性反射に基づくものである。顔料小板の組成に依存して、角度依存性の色および明るさ効果を与える、干渉、反射および吸収現象が存在する。
メタリック効果顔料は、当業者に公知の全ての小板状基材であり、この場合、例は、アルミニウム板または金属酸化物被覆アルミニウム板である。
酸化鉄のコーティングを有する小板状アルミニウム顔料は、よく知られており、かつ例えば欧州特許第0033457号明細書中に記載されている。前記小板状アルミニウム顔料は、効果顔料の等級に属し、この効果顔料は、その特殊な色特性のために、コーティング、ペイント、印刷用インキ、プラスチック、セラミック組成物および釉薬ならびに装飾用化粧品の着色に広く使用された。
酸化鉄で被覆されたアルミニウム顔料は、アルミニウム小板の表面での特殊な反射と酸化鉄層における選択的な光吸収と酸化鉄層のフィルム状表面での光干渉との組合せから、当該アルミニウム顔料の特別なオプティカルプロファイルを引き出す。光干渉は、酸化鉄層の厚さによって主に決定される色をもたらす。それゆえに、乾燥顔料粉末は、酸化鉄層厚が増大すると空気中での次に続く色合いを示し、この色合いは、一次元干渉または二次元干渉に基づいて分級される:
一次元干渉色:淡黄色、グリーンゴールド、金、赤みがかった金色、赤、バイオレット、灰色がかったバイオレット;
二次元干渉色:黄、金、赤みがかった金、レッドゴールド、赤。
酸化鉄で被覆された顔料は、極めて鮮やかで不透明であるので、前記顔料は、自動車のコーティングに広く使用されている。この分野で通常使用される顔料は、アルミニウム小板をベースとするものであり、かつメタリックミラー効果を示す。
効果顔料の金属酸化物層は、揮発性金属化合物を酸素および/または水蒸気の存在下で気相分解することによって金属基材粒子上に備えられていてよいかまたは湿式化学的塗装法(例えば、ゾルゲル法)によって金属基材粒子上に備えられていてよい。
欧州特許出願公開第0033457号明細書A2には、その表面が少なくとも部分的に、酸化鉄で被覆されている金属基材を含む着色効果顔料の製造法が記載されており、ここで、鉄ペンタカルボニルは、金属基材の流動化層中で100℃を超えて酸素を用いて酸化されて酸化鉄となる。
湿式化学的製造法において、金属酸化物含有層は、適当な金属塩、例えば鉄(III)塩、例えば塩化鉄(III)および硫酸鉄(III)、硝酸鉄(III)、または加水分解可能な有機金属化合物の加水分解反応によって、塗布されうる。
効果顔料の金属ベースの基材上の金属酸化物コーティング層の製造についての詳細は、例えば欧州特許出願公開第0708154号明細書A2中に記載されている。
ドイツ連邦共和国特許第19836810号明細書には、不動態化され酸化鉄で被覆されたアルミニウムフレークを、一工程法で水性コーティング媒体を用いて製造することが記載されている。
典型的には、湿式化学的製造法から得られた着色顔料物質は、最終的な着色効果顔料を提供するために、熱処理に供される。湿式化学的製造法により製造された金属酸化物層は、加水分解された前駆体種または結合水の不完全な縮合反応に基づいてヒドロキシル基を含んでいてよい。色の理由のために、製造処理中での酸化物層への水酸化物含有層の変換は、塗布された顔料含有生成物中への任意の望ましくない顔料の色の移行を避けるために、好ましい。最終的な酸化物層への水酸化物含有層の変換は、典型的には、乾燥炉内での乾燥によって達成される。
しかし、効果顔料の金属基材がアルミニウムを含む場合には、当該乾燥工程は、アルミノサーミック反応を誘発しうる。
アルミノサーミック反応は、還元剤として作用するアルミニウムと金属酸化物、例えば酸化鉄または酸化チタンとの高度な発熱性の化学反応である。最も顕著な例は、アルミニウムと酸化鉄とのテルミット反応である。しかし、アルミニウムは、酸化チタンまたは他の酸化物、例えばSiO2と反応してもよい。
アルミノサーミック反応を誘発させる危険を減少させるために、最終的な熱処理は、低温で実施されうる。それとは別に、高沸点有機溶剤中での熱処理が適用されてよい。しかし、磁性酸化鉄成分または磁性化可能な酸化鉄成分の形成は、当該条件下で促進され、それによって、磁性顔料または磁性化可能な顔料を生じることが判明した。数多くの用途のために、非磁性の効果顔料を有することは、好ましいか、またはまさに必要である。
WO 2005/049739には、アルミニウムベースの基材と、多孔質の酸化アルミニウム層および/または水酸化アルミニウム層と、Al23/AlOOH層の細孔を部分的に貫通し、それによって純粋なAl23/AlOOHおよび純粋な酸化鉄の交互の領域を有する中間層を発生させる酸化鉄層とを含む効果顔料が記載されている。WO 2005/049739中に記載された効果顔料は、ソフトなフロップ特性(soft flop characteristics)をもたらす。
本発明の目的は、温和な温度条件下で最終的な熱処理工程で得られたとしても、非磁性である酸化鉄含有効果顔料を提供することである。好ましくは、非磁性の酸化鉄を含有する効果顔料の光学的性質は、顕著なフロップ特性(明暗のコントラスト)および極彩色を含む。本発明のさらなる目的は、非磁性酸化鉄を含有する効果顔料を製造する方法を提供することである。
前記目的は、
− 1つ以上の不動態化層で任意に被覆されている、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成された基材、および
− アルミニウムドープされた酸化鉄層
を含む着色効果顔料によって達成される。
本発明により、アルミニウムベースの基材上の酸化鉄層(これは、任意に不動態化されていてよい)をアルミニウムでドーピングすることにより、非磁性であるかまたは非磁性化されうるが、しかし、なお顕著なフロップ特性(明暗のコントラスト)および極彩色を示す効果顔料を生じることが実現された。
本発明が顔料物質を取り扱う場合には、用語“基材”は、例えば、下記にさらに詳細に討論されたようなフレークまたは小板の形の粒状基材に関する。
前記基材は、有利にフレークまたは小板の形のアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。例示的なアルミニウム合金として、アルミニウム青銅を挙げることができる。アルミニウムまたはアルミニウム合金の小板またはフレークは、簡単な方法で、箔を破砕することによって製造されうるか、または通常のアトマイジングおよび粉砕の技術によって製造されうる。適当なアルミニウムまたはアルミニウム合金の小板は、例えば揮発油中での湿式粉砕によるホール法(the Hall process)によって製造される。出発物質は、アトマイジングされた不規則なアルミニウム粗粒であり、このアルミニウム粗粒は、揮発油中で潤滑剤の存在下にボールミル粉砕されて小板状粒子となり、かつその後に分級される。
アルミニウムまたはアルミニウム合金の小板またはフレークの平均厚さおよび平均直径は、広い範囲に亘って変動されうる。典型的には、小板またはフレークの平均厚さは、10nm〜1000nmの範囲内にあることができ、および平均直径は、8μm〜50μmの範囲内にあることができる。典型的には、平均厚さに対する平均直径の比率は、30〜5000の範囲内にあることができる。
任意に、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、不動態化層で被覆されている。適当な不動態化層は、一般に当業者に公知である。不動態化層は、有利に無機層、例えば金属リン酸塩層、または無機酸化物層である。無機不動態化層が金属リン酸塩層である場合には、金属は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Zr、Nb、Mo、TaまたはWから選択されうる。無機不動態化層が無機酸化物層である場合には、酸化物は、Ti酸化物、V酸化物、Cr酸化物、Mn酸化物、Fe酸化物、Co酸化物、Ni酸化物、Cu酸化物、Zn酸化物、Al酸化物、Zr酸化物、Nb酸化物、Mo酸化物、Ta酸化物、W酸化物、Ge酸化物、Si酸化物、Sn酸化物およびBi酸化物またはこれらの任意の組合せから選択されうる。1つ以上の不動態化層が存在する場合には、最も外側の不動態化層は、酸化アルミニウム層、水酸化アルミニウム層、酸化水酸化アルミニウム層、またはこれらの任意の組合せではないことが好ましい。好ましい実施態様において、最も外側の層は、SiO2もしくはTiO2またはこれらの組合せもしくは混合物である。
原則的に、不動態化層は、湿式化学的方法(例えば、加水分解されかつ不動態化層を形成する前駆体化合物を用いる)によって製造されうる。効果顔料基材上、例えばアルミニウム小板上の不動態化層の製造法は、当業者に公知である。湿式化学的方法において、有機基が酸素原子を介して金属に結合されている、適当な前駆体化合物、例えば有機ケイ素化合物および/またはアルミニウム化合物は、基材粒子(例えば、アルミニウムのフレークまたは小板)の存在下および金属化合物が可溶である有機溶剤の存在下で加水分解される。好ましくは、金属アルコキシド(殊に、テトラエトキシシランおよびアルミニウムトリイソプロポキシド)は、アルコール(例えば、エタノールまたはイソプロパノール)および塩基性触媒または酸性触媒(例えば、アンモニア水および/または水性アミン)の存在下で加水分解される。このことは、最初に基材粒子、イソプロパノール、水およびアンモニアを装入し、この混合物を攪拌しながら40℃〜80℃へ加熱し、かつ連続的にイソプロパノール中の金属アルコキシドの溶液を添加することによって有利に行われる。通常、1〜15時間のその後の攪拌時間の後に、混合物を室温へ冷却し、被覆された顔料をろ別によって単離し、洗浄し、かつ任意に乾燥させる。アルミニウム上の不動態化層の製造法についてのさらなる詳細は、例えば欧州特許出願公開第0708154号明細書A2およびドイツ連邦共和国特許出願公開第4405492号明細書A中に記載されている。
下記にさらに詳細に討論されているように、アルミニウムベースの顔料基材上の不動態化層の製造は、1つ以上の高沸点有機液体を含有する液体媒体中での熱処理工程を含んでいてもよい。
好ましくは、基材のアルミニウムまたはアルミニウム合金(好ましくは、フレークまたは小板の形で)は、顕著なフロップ特性を低下させる可能性があり、また、製造プロセスにおいて望ましくない水素ガスを発生させるような湿式化学的酸化には全く供されない。
Alドープされた酸化鉄層は、基材上に(すなわち、アルミニウム上または存在する場合には、基材の最も外側の層上に)直接、塗布されうる。しかし、原則的に、着色効果顔料は、1つ以上の中間コーティング層を、基材とAlドープされた酸化鉄層との間にさらに含んでいてよい。
好ましくは、前記Alドープされた酸化鉄層は、酸化アルミニウム層、水酸化アルミニウム層、酸化水酸化アルミニウム層またはこれらの組合せ上に塗布されず、殊に多孔質酸化アルミニウム層、多孔質水酸化アルミニウム層、多孔質酸化水酸化アルミニウム層またはこれらの組合せ上に塗布されない。
好ましくは、Alドーパントの量は、別々のAl23相、Al(OH)3相および/またはAlO(OH)相がAlドープされた酸化鉄層中に形成されない程度である。Alドープされた酸化鉄層中でのAl23相、Al(OH)3相および/またはAlO(OH)相の形成は、当業者に公知の分析手段、例えばエネルギー分散型X線分析(EDXS)と組み合わせて、透過電子顕微鏡法(TEM)によって検出されうる。
好ましくは、アルミニウムドープされた酸化鉄層は、アルミニウムドープされた酸化鉄層中のFe原子およびAl原子の全体量に対して、Alを10質量%まで含有する。
前記酸化鉄層中のアルミニウム濃度は、EDXS(エネルギー分散型X線分析)と組み合わせて、透過電子顕微鏡法(TEM)によって測定された。
透過電子顕微鏡法(TEM)の試料は、超薄切片法によって調製され、かつ200keVで作動された、Tecnai G2−F20ST機(FEI Company,Hillsboro,USA)で研究された。エネルギー分散型X線分析(EDXS)を適用して、Mn−Kαで131eVのエネルギー分解能を有するEDXi検出システム(EDAX,Mahwah,USA)を用いて試料の別々の箇所での化学組成を測定した。画像および分光分析データを、Olympus(東京、日本)iTEM 5.2(画像 3554)およびFEI TIA 4.1.202ソフトウェアパッケージを用いて評価した。好ましくは、局所的な化学組成(殊に、質量%での局所的なアルミニウム濃度)は、アルミニウムドープされた酸化鉄層上に分布された等間隔の箇所(この場合、それぞれの箇所は、例えば40nmまたは20nmの間隔でそれぞれの隣接箇所を有する)で測定され、およびさらに、アルミニウムドープされた酸化鉄層の(平均)アルミニウム濃度は、これらの局所的なアルミニウム濃度の値から定められる。
好ましくは、Alドープされた酸化鉄層は、Alドープされた酸化鉄層中のFe原子およびAl原子の全体量に対して、Alを0.05質量%〜10質量%またはAlを0.1質量%〜10質量%、より有利にAlを0.5質量%〜10質量%、いっそう有利にAlを0.5質量%〜8質量%、またはAlを0.5質量%〜6質量%含有する。
任意の層と同様に、本発明の効果顔料のAlドープされた酸化鉄層は、下面および上面を有する。前記下面は、基材と接触しており、および前記上面は、下面の反対側にある。さらに、アルミニウムドープされた酸化鉄層は、下面を含む、基材近くの部分および上面を含む、基材から離れた部分を有する。
本発明において、Alドープされた酸化鉄層の基材近くの部分中のAl濃度は、Alドープされた酸化鉄層の基材から離れた部分中のAl濃度よりも高い。好ましい実施態様において、前記の基材近くの部分は、Al濃度C1(基材近くの部分中のFe原子およびAl原子の量に対して、質量%で表した)を有し、および前記の基材から離れた部分は、Al濃度C2(基材から離れた部分中のFe原子およびAl原子の量に対して、質量%で表した)を有し、およびC1は、1.25×C2以上であり;より好ましくは、C1は、1.5×C2以上である。前記の基材近くの部分および前記の基材から離れた部分は、それぞれ、例えば120nmの厚さ(すなわち、下面(基材近くの部分)または上面(基材から離れた部分)から120nm延在するAlドープされた酸化鉄層の部分を被覆する)または80nmもしくは40nmの厚さを有する。
前記の基材近くの部分中および前記の基材から離れた部分中のアルミニウム濃度は、上記したように、EDXSと組み合わせて、TEMにより測定される。
好ましくは、アルミニウムドープされた酸化鉄層は、アルミニウムベースの基材の表面の少なくとも50%、より有利に少なくとも75%または少なくとも90%を被覆するか、またはアルミニウムベースの基材の表面を平らに全体的に被覆してよい。アルミニウムドープされた酸化鉄層による基材の表面被覆率は、透過電子顕微鏡法によって測定されうる。
用語“酸化鉄”は、完全に縮合された酸化鉄に言及されるが、しかし、なおヒドロキシル基を含む酸化鉄(すなわち、“ヒドロキシル基を含む酸化鉄”)に言及されてもよい。
用語“ヒドロキシル基を含む酸化鉄”は、酸化鉄が酸化鉄の形成中に不完全な縮合に基づいてヒドロキシル基をなお含むこと、および/または酸化鉄が水をなお含むことを示す。ヒドロキシル基は、酸化鉄全体に亘って分布されうるか、または他の領域が完全な縮合に基づいてヒドロキシル基をもはや含まないとはいえ、酸化鉄の幾つかの領域内だけには存在しうる。詳述しない場合には、用語“酸化鉄”は、通常公知の酸化鉄中に存在していてよい、鉄と酸素との任意の化学量論的割合を含む。
前記酸化鉄は、有利に次の一般式:
Fe23、FeO(OH)、Fe23・H2O、Fe23・nH2O、ただし、nは2以上であるものとし、Fe(OH)3、Fe(OH)2
の1つによって表されうるか、または
前記のヒドロキシル基を含む酸化鉄の2つ以上の混合物であることができる。
前記のアルミニウムドープされた酸化鉄層は、一次元干渉系列または二次元干渉系列による色を生じる厚さを有することができる。
Alドープされた酸化鉄層の層厚が一次元干渉色を生じる範囲内にある場合には、前記色は、淡黄色、グリーンゴールド、金、赤みがかった金色、赤、バイオレット、または灰色がかったバイオレットであることができる。ヒドロキシル基を含む酸化鉄の層厚が二次元干渉色を生じる範囲内にある場合には、前記色は、黄、金、赤みがかった金、レッドゴールド、または赤であることができる。
本発明において、Alドープされた酸化鉄層が効果顔料の最も外側のコーティング層を表すことは、可能である。それとは別に、1つ以上のさらなるコーティング層は、アルミニウムドープされた酸化鉄層上に塗布される。
存在する場合には、1つ以上のさらなるコーティング層は、無機酸化物層、例えばSiO2、TiO2、ポリマー層、オルガノシランコーティング層、またはこれらの任意の組合せから選択されうる。
好ましい実施態様において、前記効果顔料は、最終コーティング層を含み、この最終コーティング層は、ポリマー層、オルガノシランコーティング層、またはこれらの組合せから選択されている。用語“最終コーティング層”は、“最も外側のコーティング層”と同義である。当該の最終コーティング層を用いると、効果顔料の表面極性を調整することができ、このことは、さらに、効果顔料が添加されるべき特別な媒体中で分散性を改善することができるか、またはバインダー系への効果顔料のボンディングを改善することができる。
さらなる視点によれば、本発明は、上記の着色効果顔料を含む組成物を提供する。
好ましくは、前記組成物は、高分子量有機物質(例えば、ポリマー)を含有し、この高分子量有機物質中には、着色効果顔料が有利に分散されている。
前記高分子量有機物質は、天然由来または合成由来であることができる。高分子量有機物質は、通常、少なくとも103g/molの分子量を有する。前記高分子量有機物質は、例えば、天然樹脂、乾性油、ゴムもしくはカゼイン、またはこれらに由来した天然物質、例えば塩素化ゴム、油変性アルキド樹脂、ビスコース、セルロースエーテルもしくはセルロースエステル、例えばエチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセトブチレートまたはニトロセルロースであることができるが、しかし、重合、重縮合または重付加によって得られる、殊に全体的に合成の有機ポリマー(熱硬化性プラスチックおよび熱可塑性プラスチック)であることができる。重合樹脂の種類から、殊に、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリイソブチレン、ならびに置換ポリオレフィン、例えば塩化ビニル、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルもしくはブタジエンの重合生成物、ならびに前記モノマーの共重合生成物、例えば殊にABSもしくはEVAを挙げることができる。一連の重付加樹脂および重縮合樹脂から、例えば、ホルムアルデヒドとフェノールとの縮合生成物、いわゆるフェノプラスト、およびホルムアルデヒドと尿素、チオ尿素もしくはメラミンとの縮合生成物、いわゆるアミノプラスト、および表面コーティング樹脂として使用されるポリエステル、飽和の、例えばアルキド樹脂、または不飽和の、例えばマレエート樹脂;また、線状ポリエステルおよび線状ポリアミド、ポリウレタンまたはシリコーンを挙げることができる。前記高分子量化合物は、可塑性団塊または溶融液の形で単独で存在していてもよいし、混合物で存在していてもよい。前記高分子量化合物は、そのモノマーの形で存在していてもよいし、重合された状態で存在していてもよいし、コーティングもしくは印刷用インキのための皮膜形成剤またはバインダー、例えば煮アマニ油、ニトロセルロース、アルキド樹脂、メラミン樹脂および尿素−ホルムアルデヒド樹脂もしくはアクリル樹脂としての溶解された形で存在していてもよい。
意図した使用に依存して、前記組成物中での着色効果顔料の量は、広い範囲に亘り、例えば高分子量有機物質に対して、例えば0.01〜80質量%、より有利に0.1〜30質量%で変動してよい。
前記着色効果顔料を含む組成物は、例えば塗料組成物、例えばラッカー塗料またはペインティング塗料であることができる。前記組成物は、化粧品組成物であってもよい。
さらなる視点によれば、本発明は、着色効果顔料の製造法であって、
(a)任意に1つ以上の不動態化層で被覆されている、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成された基材を準備し、
(b)前記基材を液体コーティング媒体中でアルミニウムドープされた酸化鉄層で被覆することを含み、ここで、前記液体コーティング媒体が、酸化鉄前駆体化合物およびアルミニウム化合物を含む、前記方法を提供する。
基材およびその製造に関連して、着色効果顔料を記載する場合には、上記の記載を参照することができる。
好ましくは、本発明の方法によって得られた着色効果顔料または本発明の方法によって得ることができる着色効果顔料は、既に上記された着色効果顔料に相当する。
上記に指摘したように、前記基材は、酸化鉄前駆体化合物およびアルミニウム化合物を含む液体コーティング媒体中で、アルミニウムドープされた酸化鉄層で被覆される。
好ましくは、前記液体コーティング媒体は、水性コーティング媒体である。典型的には、前記水性コーティング媒体は、水を、水性コーティング媒体中の液体の全体量に対して、10質量%〜100質量%、または30質量%〜100質量%、または50質量%〜100質量%、または60質量%〜100質量%の量で含有する。
塗装法において、液体中、有利に水性コーティング媒体中に使用されうるアルミニウム化合物は、当業者に公知である。例示的なアルミニウム化合物は、例えばアルミニウム塩、例えば硫酸アルミニウム、ハロゲン化アルミニウム、硝酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、加水分解可能なアルミニウム化合物、例えばアルミニウムアルコキシド(例えば、アルミニウムイソプロポキシド)、アルミニウム錯化合物、例えばアルミニウムアセチルアセトン、またはこれらの組合せもしくは混合物である。
湿式化学的方法により酸化鉄コーティングを提供するために使用されうる酸化鉄前駆体化合物は、一般に当業者に公知である。例示的な酸化鉄前駆体化合物は、例えば鉄塩、例えばハロゲン化鉄(III)(例えば、塩化鉄(III))、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(III)、加水分解可能な鉄化合物、例えば鉄アルコキシド、鉄錯体化合物、例えば鉄アセチルアセトン、またはこれらの任意の組合せもしくは混合物である。
アルミニウム化合物および酸化鉄前駆体化合物は、任意の順序で液体コーティング媒体に添加されうる。まさに、1つの例として、アルミニウム化合物は、液体コーティング媒体中に少なくとも一部が溶解されてよく、続いて酸化鉄前駆体化合物が添加されてよい。それとは別に、アルミニウム化合物と酸化鉄前駆体化合物とを同時に添加することが可能であるか、または最初に酸化鉄前駆体化合物を添加し、次にアルミニウム化合物を添加することが可能である。
上記に指摘したように、アルミニウムドープされた酸化鉄層は、基材上に塗布される。このことは、液体コーティング媒体を酸化鉄形成条件にもたらすことによって、達成されうる。湿式化学的方法において酸化鉄の形成を開始させるのに適した条件は、一般に当業者に公知であり、かつ例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第19836810号明細書A1、欧州特許第0708154号明細書、欧州特許第0668329号明細書および欧州特許第1553144号明細書中に記載されている。
原則的に、アルミニウムドープされた酸化鉄層は、酸性pHまたはアルカリ性pHで基材上に塗布されうる。好ましくは、アルミニウムドープされた酸化鉄層を基材上に塗布する場合には、液体コーティング媒体は、5以下、より有利に4〜2のpHを有する。好ましくは、アルミニウムドープされた酸化鉄層を基材上に塗布する一方で、水性コーティング媒体のpHは、一定に維持される。
アルミニウムドープされた酸化鉄層を基材上に塗布する一方で、液体コーティング媒体の温度は、広い範囲に亘り、例えば少なくとも20℃、例えば20℃〜100℃または30〜100℃で変動されうる。
したがって、好ましい酸化鉄形成条件は、5以下の液体コーティング媒体のpHおよび/または少なくとも20℃の液体コーティング媒体の温度を含む。
好ましい実施態様において、前記アルミニウム化合物は、液体コーティング媒体中に少なくとも一部が溶解され、続いて前記液体コーティング媒体のpHおよび/または温度が、酸化鉄形成条件に調整され、次に酸化鉄前駆体化合物が添加される。それとは別に、他の好ましい実施態様において、前記液体コーティング媒体のpHおよび/または温度は、酸化鉄形成条件に調整され、続いてアルミニウム化合物および酸化鉄前駆体化合物が添加され、同時にアルミニウム化合物と酸化鉄前駆体化合物とが添加されるかまたは最初にアルミニウム化合物が添加されかつその後に酸化鉄前駆体化合物が添加される。前記酸化鉄前駆体化合物は、液体コーティング媒体に連続的に添加されてよいし、液体コーティング媒体に段階的に添加されてよいし、または液体コーティング媒体に一度に添加されてよい。好ましくは、酸化鉄前駆体化合物は、連続的に添加される。
典型的には、酸化鉄前駆体化合物は、効果顔料の所定の色が得られるまで、液体コーティング媒体に連続的に供給される。
前記アルミニウム化合物は、連続的に添加されてよいし、段階的に添加されてよいし、一度に添加されてよい。
好ましくは、工程(b)で得られた着色効果顔料は、例えば顔料を乾燥させるため、および/またはAlドープされた酸化鉄層中で後縮合を行うために、その後に熱処理工程に供される。酸化鉄中のAlの存在に基づいて、非磁性の効果顔料の形成がなお可能であるとしても、熱処理工程は、全く温和な条件下で、例えば450℃未満、または400℃未満の温度で実施されうる。
好ましくは、前記基材のアルミニウムまたはアルミニウム合金は、不動態化層で被覆される。適当な不動態化層は、一般に、当業者に公知である。前記不動態化層は、有利に無機層、例えば金属リン酸塩層、または無機酸化物層である。無機不動態化層が金属リン酸塩層である場合には、金属は、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Zr、Nb、Mo、TaまたはWから選択されうる。無機不動態化層が無機酸化物層である場合には、酸化物は、Ti酸化物、V酸化物、Cr酸化物、Mn酸化物、Fe酸化物、Co酸化物、Ni酸化物、Cu酸化物、Zn酸化物、Al酸化物、Zr酸化物、Nb酸化物、Mo酸化物、Ta酸化物、W酸化物、Ge酸化物、Si酸化物、Sn酸化物およびBi酸化物またはこれらの任意の組合せから選択されうる。1つ以上の不動態化層が存在する場合には、最も外側の不動態化層は、酸化アルミニウム層、水酸化アルミニウム層、酸化水酸化アルミニウム層、またはこれらの任意の組合せではないことが好ましい。好ましい実施態様において、最も外側の層は、SiO2もしくはTiO2またはこれらの組合せもしくは混合物である。
原則的に、不動態化層は、湿式化学的方法または化学蒸着法(CVD)によって製造されうる。不動態化層を効果顔料基材、例えばアルミニウム小板上に製造する方法は、一般に、当業者に公知である。湿式化学的方法において、有機基が酸素原子を介して金属に結合されている、適当な前駆体化合物、例えば有機ケイ素化合物および/またはアルミニウム化合物は、基材粒子(例えば、アルミニウムのフレークまたは小板)の存在下および金属化合物が可溶である有機溶剤の存在下で加水分解される。好ましくは、金属アルコキシド(殊に、テトラエトキシシランおよびアルミニウムトリイソプロポキシド)は、アルコール(例えば、エタノールまたはイソプロパノール)および塩基性触媒または酸性触媒(例えば、アンモニア水および/または水性アミン)の存在下で加水分解される。このことは、最初に基材粒子、イソプロパノール、水およびアンモニアを装入し、この混合物を攪拌しながら40℃〜80℃へ加熱し、かつ連続的にイソプロパノール中の金属アルコキシドの溶液を添加することによって有利に行われる。通常、1〜15時間のその後の攪拌時間の後に、混合物を室温へ冷却し、被覆された顔料をろ別によって単離し、洗浄し、かつ任意に乾燥させる。アルミニウム上の不動態化層の製造法についてのさらなる詳細は、例えば欧州特許出願公開第0708154号明細書A2およびドイツ連邦共和国特許出願公開第4405492号明細書A中に記載されている。
下記にさらに詳細に討論されるように、アルミニウムベースの顔料基材上の不動態化層の製造は、1つ以上の高沸点有機液体を含有する液体媒体中での熱処理工程を含んでいてもよい。
好ましくは、基材のアルミニウムまたはアルミニウム合金(好ましくは、フレークまたは小板の形で)は、顕著なフロップ特性を低下させる可能性があり、また、望ましくない水素ガスを発生させるような湿式化学的酸化には全く供されない。
好ましくは、前記方法は、表面変性工程を含んでいてもよく、ここで、表面変性剤は、着色効果顔料上に塗布される。効果顔料の表面特性を変性するのに適当な化合物は、当業者に公知である。好ましくは、表面変性剤は、効果顔料、例えばアルコキシシランの表面に対して反応性である官能基を有する、ポリマーまたは化合物である。効果顔料を表面変性するための方法および適当な表面変性剤、例えば表面反応性官能基を有するシラン(例えば、アルコキシシラン等)は、当業者に公知であり、かつ効果顔料物質とワニスまたはラッカーとの相容性を改善することができる。表面変性法および表面変性剤は、例えば欧州特許第1682622号明細書、欧州特許第1904587号明細書および欧州特許第0688833号明細書中に記載されている。
湿式化学的プロセス工程により基材上に備えられた金属酸化物層(例えば、酸化鉄酸化物層)は、加水分解された前駆体種および/または存在する水との不完全な縮合に基づいて、かなりの数のヒドロキシル基を依然として含む。ヒドロキシル基を含む金属酸化物のさらなる縮合を高沸点溶剤中での熱処理によって実施する場合には、アルミノサーミック反応を誘発させる危険を減少させることができる。
本発明の好ましい実施態様において、工程(b)で基材上に被覆された、アルミニウムドープされた酸化鉄層は、第1の着色効果顔料CEP1のヒドロキシル基を含む、アルミニウムドープされた酸化鉄層であり;ここで、前記方法は、さらに、
(c)第1の着色効果顔料CEP1を、1つ以上の高沸点有機液体を含む液体後処理媒体に供給すること、および
(d)前記の後処理媒体を少なくとも90℃の温度へ加熱して、第1の着色効果顔料CEP1を第2の着色効果顔料CEP2に変換すること
を含む。
無機の非金属固体が液体コーティング媒体に添加される場合には、効果顔料を最終的な熱処理に供すると同時にアルミノサーミック反応を誘発させる危険は、減少させることもでき、この場合この無機の非金属固体は、有利に、シート状もしくは層状のケイ酸塩またはフィロケイ酸塩、酸化アルミニウム、アルミノケイ酸塩、ガラス、またはこれらの任意の組合せから選択される。前記水性コーティング媒体に添加されている無機の非金属固体は、被覆されていなくともよいか、または例えば金属酸化物層、例えば酸化鉄層または酸化チタン層で被覆されていてもよい。
好ましいフィロケイ酸塩またはシート状もしくは層状のケイ酸塩は、マイカである。マイカは、当業者に通常公知であり、かつ商業的に入手可能である。本発明においては、合成マイカならびに天然に発生するマイカを使用することができる。挙げることができる例示的なマイカ物質は、例えばフロゴパイトおよびフルオロフロゴパイトを含む。
前記の無機の非金属固体の平均粒径は、広い範囲に亘って変動されうる。前記の無機の非金属固体の好ましい平均粒径は、前記着色効果顔料の平均粒径と同様に選択される。好ましい実施態様において、前記の無機の非金属固体の平均粒径と前記着色効果顔料の平均粒径とは、30%を上回っては異ならず、好ましくは15%を上回っては異ならない。好ましい実施態様において、無機の非金属固体は、板状の形態を有し、かつ顔料基材のアスペクト比と30%未満異なる、より有利に15%未満異なるアスペクト比を有する。
好ましくは、前記の無機の非金属固体は、前記着色効果顔料の量に対して、1質量%〜50質量%、より有利に5質量%〜30質量%の量で液体コーティング媒体に添加される。
前記の無機の非金属固体を添加すると同時に、前記液体コーティング媒体は、有利に攪拌されて、無機の非金属固体と着色効果顔料とが効果的に混合される。
既に上述したように、殊に顔料含有物質が後の段階で乾燥工程に供される場合には、無機の非金属固体の存在は、アルミノサーミック反応の抑制を補助する。
上記に指摘したように、本発明の方法は、任意に、第1の着色効果顔料CEP1(すなわち、その上に塗布された、ヒドロキシル基を含む、Alドープされた酸化鉄コーティングを有する基材)を、1つ以上の高沸点有機液体を含む液体後処理媒体に供給する工程(c)、および前記の液体後処理媒体を少なくとも90℃の温度へ加熱して、第1の着色効果顔料を第2の着色効果顔料CEP2に変換する工程(d)を含んでいてよい。
用語“後処理”で、当該処理は、ヒドロキシル基を含む金属酸化物で既に被覆された顔料基材上で実施されることが指摘される。
第1の着色効果顔料CEP1は、液体コーティング媒体が部分的に除去され、それによって第1の着色効果顔料CEP1が湿潤物質として得られ、かつ湿潤CEP1が液体後処理媒体中に懸濁されることによって、液体の後処理媒体に供給されうる。
1つ以上の高沸点有機液体に対する湿潤CEP1(例えば、湿潤フィルターケークの形で)の質量比は、有利に、1/1〜1/40、または1/2〜1/20の範囲内にある。
好ましくは、前記液体コーティング媒体は、ろ過によって部分的に除去される。したがって、第1の着色効果顔料CEP1は、湿潤フィルターケークの形で得られ、この湿潤フィルターケークは、その後に液体後処理媒体中に懸濁される。
前記湿潤CEP1(例えば、湿潤フィルターケークの形で)は、当業者に通常公知の手段によって、液体後処理媒体中に懸濁されうる。前記の湿潤CEP1は、液体後処理媒体を含む容器に移されてよく、かつさらにその中で懸濁されうる。それとは別に、前記液体後処理媒体は、前記湿潤CEP1に供給されてよく、および液体後処理媒体中のCEP1の懸濁液は、その後に他の容器に移されてよい。
前記液体コーティング媒体の部分的な除去は、任意にろ過工程と組み合わせて、熱処理によって達成されてもよい。
前記液体コーティング媒体の部分的な除去(例えば、ろ過および/または蒸発による)の後、湿潤CEP1(例えば、湿潤フィルターケークの形で)は、アルミノサーミック反応を誘発させる危険を最少化するのに十分である量でなお、前記液体コーティング媒体を含有する。典型的には、前記液体コーティング媒体の部分的な除去後の湿潤CEP1の固体含量は、10質量%〜90質量%、または20質量%〜80質量%、または30質量%〜70質量%の範囲内にあることができる。
前記の第1の着色効果顔料CEP1は、前記液体コーティング媒体を前記液体後処理媒体と連続的に交換することによって、液体後処理媒体に供給されてもよい。
前記の第1の着色効果顔料CEP1は、工程(b)で、既に1つ以上の高沸点有機液体を含有する液体(有利に、水性)コーティング媒体を使用するか、または1つ以上の高沸点有機液体を、第1の着色効果顔料CEP1の形成中または形成後に、液体塗料に添加し、およびその後に単数または複数の高沸点有機液体の相対的量を、有利に少なくとも90℃、より有利に少なくとも100℃、十分に有利に少なくとも120℃または少なくとも140℃の温度での熱処理により増加させること、有利には最大にすることによって、前記液体後処理媒体に供給されてもよい。この熱処理に基づいて、低沸点(1つ以上の高沸点液体の沸点と比較した場合)の有機液体および任意に水は、少なくとも一部が除去される。
上記に指摘したように、前記液体後処理媒体は、1つ以上の高沸点有機液体を含む。好ましくは、前記高沸点有機液体は、少なくとも90℃、より有利に少なくとも100℃、十分により有利に少なくとも120℃または少なくとも140℃の沸点を有する。好ましい実施態様において、前記高沸点有機液体の沸点は、90〜400℃、より有利に100〜350℃、または120〜300℃、または140〜300℃の範囲内にある。
上記したような範囲内の沸点を有する有機液体は、当業者に公知である。好ましくは、高沸点有機液体は、アルコール、例えばモノヒドロキシルアルコール、ジオール(例えば、グリコール)またはポリオール、グリコールエーテル(例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル)、ポリグリコールエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコール、アルデヒド、エステル、カルボン酸エステル、例えばプロピレンカーボネート、有機酸、有機酸アミド、ラクタム、例えばN−メチルピロリドン、ケトン、エーテル、アルカン、ハロゲン化置換されたアルカン、アルケン、アルキン、芳香族化合物、液体ポリマー、または鉱油、またはこれらの混合物から選択されている。
好ましくは、前記液体後処理媒体は、1つ以上の高沸点有機液体を、液体成分の全質量に対して、少なくとも70質量%、より有利に少なくとも80質量%または少なくとも90質量%の量で含有する。
上記に指摘したように、前記液体後処理媒体は、少なくとも90℃、より有利に少なくとも100℃、十分により有利に少なくとも120℃またはまさに少なくとも140℃の温度へ加熱されて、第1の着色効果顔料が第2の着色効果顔料CEP2に変換される。
好ましくは、前記液体後処理媒体は、90〜400℃、より有利に100〜300℃、または120〜300℃、または140〜300℃の温度へ加熱される。
前記温度で、なお存在しているかもしれない低沸点の有機液体、および水(少なくとも100℃の加熱温度が使用される場合)の除去が可能になり、それによって、高沸点有機液体の含量は、連続的に増加する。
前記液体後処理媒体が低沸点、例えば90℃未満または85℃未満の1つ以上の有機液体、および任意に水を含有する場合には、低沸点の有機液体および任意に水が液体後処理媒体から少なくとも部分的に除去されるまで、液体後処理媒体を連続的に加熱することは、好ましい。
好ましい実施態様において、前記液体後処理媒体は、少なくとも90℃、より有利に少なくとも100℃または少なくとも120℃またはまさに少なくとも140℃の温度で、液体成分の全体量に対して、少なくとも、単数または複数の高沸点有機液体の相対的量を最大にするのに十分である時間の間、加熱され、任意に続いて、少なくとも0.5時間、より有利に少なくとも3時間の時間の間、上記に指摘された温度で連続的に熱処理される。
上述した前記温度は、第1の着色効果顔料CEP1中のヒドロキシル基の数を減少させるのに十分な高さであり、それによって、CEP1と比べた場合にヒドロキシル基の低含量を有しかつ改善された色彩安定性を有する第2の着色効果顔料CEP2が得られる。典型的には、第2の着色効果顔料CEP2の色は、第1の着色効果顔料CEP1の色とは異なり、すなわち、CEP1とCEP2とは、異なる光吸収特性を有する。
本発明の範囲内で、液体(有利に、水性)コーティング媒体が、1つ以上の上記高沸点有機液体を既に含有し、かつそれゆえに、コーティング媒体として作用するだけでなく、液体後処理媒体としても作用することも可能である。この特別な実施態様において、前記液体コーティング媒体は、前記液体後処理媒体に相当する。この好ましい実施態様によれば、特別な処理、例えばろ過および液体後処理媒体中への湿潤フィルターケークのその後の移動は、不要である。
典型的には、前記液体後処理媒体中での第1の着色効果顔料CEP1の加熱時間は、少なくとも0.5時間、より有利に少なくとも3時間であることができ、かつ例えば0.5時間〜48時間、より有利に3時間〜48時間の範囲であってもよい。第1の着色効果顔料を備えている液体後処理媒体が低沸点、例えば90℃未満または85℃未満の1つ以上の有機液体、および任意に水を含有する場合には、上記に規定された加熱時間の間、加熱しかつさらに連続的に加熱することによって、有機液体および任意に水を除去することは、好ましい。
前記液体後処理媒体中での熱処理下での第2の着色効果顔料CEP2への第1の着色効果顔料CEP1の変換率は、光学的測定によって検出されてもよい。
色ずれは、前記液体後処理媒体中での熱処理の経過中に検出されることができ、結果として、例えば、FeO(OH)がFe23に変換される。
好ましくは、前記液体後処理媒体の加熱は、所望の最終的な色が得られるまで連続されるか、または着色効果顔料中での色ずれが検出されなくなるまで連続される。好ましい実施態様において、工程(d)で得られた、第2の着色効果顔料CEP2は、液体後処理媒体中でのさらなる熱処理の時に、もはや色ずれを示さない。
CEP1中のヒドロキシル基を含むAlドープされた酸化鉄の少なくとも95質量%、より有利に少なくとも98質量%または少なくとも99質量%が相応するAlドープされた酸化鉄、すなわち完全に縮合されている金属酸化物、例えばFe23に変換されるまで、工程(d)で液体後処理媒体を連続的に加熱することは、好ましい。他方、ヒドロキシル基が第2の着色効果顔料CEP2の表面上になお存在する程度に、工程(d)で液体後処理媒体を連続的に加熱することは、好ましい。前記の表面ヒドロキシル基により、表面変性工程は、さらに後に行われてもよい。
前記の第2の着色効果顔料CEP2を含有する液体後処理媒体は、ろ過工程に供されてよく、湿潤物質(例えば、湿潤フィルターケーク)の形のCEP2が得られる。CEP2湿潤フィルターケークは、任意に洗浄工程に供されてよい。適当な洗浄液は、例えば極性有機液体、例えばC1〜C4アルコール(例えば、エタノール、イソプロパノール)を含む。典型的には、最終的なろ過工程の後に得られたCEP2は、ペーストである。
最終的なろ過工程の後に得られた、湿った第2の着色効果顔料CEP2の固体含量(例えば、ペーストの形で)は、広い範囲に亘って変動しうる。典型的には、湿ったCEP2は、10質量%〜80質量%、または15質量%〜70質量%の固体含量を有する。
最終的な湿ったCEP2は、上記された1つ以上の高沸点有機液体をなお含有していてよい。最終的な湿ったCEP2中での単数または複数の高沸点有機液体の量は、洗浄工程が最終的なろ過工程の後に実施されたかどうかに依存する。
したがって、湿ったCEP2の液体成分は、高沸点有機液体を、100質量%(すなわち、この場合、他の液体は、湿ったCEP2中に存在しない)〜0.5質量%、または50〜0.5質量%、または10質量%〜0.5質量%の量で含有していてよい。
上述したように、前記液体後処理媒体が低沸点、例えば90℃未満または85℃未満の1つ以上の有機液体、および任意に水を含有する場合には、低沸点の有機液体および任意に水が液体後処理媒体から少なくとも部分的に除去されるまで、液体後処理媒体を連続的に加熱することは、好ましい。
したがって、極めて低い含水量を有するかまたはまさに水を含まない湿ったCEP2を最終的に得ることは、可能である。このことは、有機ベースのコーティング中での湿ったCEP2の分散を後に改善することができる。好ましくは、本発明の方法から得られた湿ったCEP2は、湿ったCEP2の全質量に対して、10質量%未満、より有利に5質量%未満またはまさに2質量%未満の含水量を有する。本発明の方法から得られた湿ったCEP2は、まさに水を含まなくともよい。含水量は、カールフィッシャー滴定法により測定される。
任意に、本発明の方法は、工程(e)を含んでいてもよく、ここで、第2の着色効果顔料CEP2は、例えばCEP2の表面に対して反応性である官能基を有する表面変性剤を用いて、表面変性工程に供される。
効果顔料および適当な表面変性剤、例えば表面反応性官能基を有するシラン(例えば、アルコキシシラン等)の表面変性法は、当業者に公知であり、かつ効果顔料物質とワニスまたはラッカーとの相容性を改善することができる。表面変性法および表面変性剤は、例えば欧州特許第1682622号明細書、欧州特許第1904587号明細書および欧州特許第0688833号明細書中に記載されている。
好ましい実施態様において、表面変性工程(e)は、液体後処理媒体中で、例えば熱処理工程(d)の間および/またはその後に実施される。
1つ以上の高沸点有機液体の存在に基づいて、表面変性工程は、より高い温度、有利に少なくとも100℃、より有利に少なくとも120℃または少なくとも140℃(例えば、100℃〜300℃または120℃〜300℃または140℃〜300℃)で実施されてよく、このことは、さらに、顔料表面に対する表面変性剤の共有結合的付着を改善する。
上述したように、アルミニウムドープされた酸化鉄層が塗布されている基材は、有利に、その表面上に少なくとも1つの不動態化層を含むフレークまたは小板の形で、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。
本発明の好ましい実施態様において、本方法は、工程(b)よりも先に実施される不動態化工程を含み、ここで、
− 少なくとも1つの不動態化層は、液体不動態化媒体中でアルミニウムまたはアルミニウム合金上に塗布され、それによって、不動態化基材が得られ、
− 前記の不動態化基材は、少なくとも1つの高沸点有機液体を含む液体前処理媒体に供給され、および
− 前記液体前処理媒体は、少なくとも90℃の温度へ加熱されて、前処理された不動態化基材が得られる。
用語“前処理”で、当該処理は、Alドープされた酸化鉄層で未だ被覆されていない顔料基材上で実施されることが指摘される。
好ましくは、不動態化された基材の熱処理は、少なくとも100℃、より有利に少なくとも120℃または少なくとも140℃の温度で実施される。
適当な高沸点有機液体に関連して、工程(c)および(d)での液体後処理媒体の使用を参照することができる。好ましくは、高沸点有機液体は、アルコール、例えばモノヒドロキシルアルコール、ジオール(例えば、グリコール)またはポリオール、グリコールエーテル(例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル)、ポリグリコールエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコール、アルデヒド、エステル、カルボン酸エステル、例えばプロピレンカーボネート、有機酸、有機酸アミド、ラクタム、例えばN−メチルピロリドン、ケトン、エーテル、アルカン、ハロゲン化置換されたアルカン、アルケン、アルキン、芳香族化合物、液体ポリマー、または鉱油、またはこれらの混合物から選択されている。好ましくは、前記高沸点有機液体は、少なくとも90℃、より有利に少なくとも100℃、十分により有利に少なくとも120℃または少なくとも140℃の沸点を有する。好ましい実施態様において、前記高沸点有機液体の沸点は、90〜400℃、より有利に90〜300℃、または100〜300℃、または120〜300℃、または140〜300℃の範囲内にある。
上述したように、不動態化層を、効果顔料基材、例えばアルミニウム小板の上に製造する方法は、一般に、当業者に公知である。
また、上記に討論したように、適当な不動態化層は、一般に、当業者に公知である。本発明において、前記不動態化層は、有利に、無機層、例えば金属リン酸塩層、および/または無機酸化物層である。
前記液体不動態化媒体は、有利に、適当な前駆体化合物の効果的な加水分解および加水分解された前駆体種のその後の縮合に十分である量で水を含有する。好ましくは、水に加えて、前記液体不動態化媒体は、前駆体化合物が加水分解される溶剤として作用しうる、無機液体、例えばエタノールおよび/またはイソプロパノールを含有する。典型的には、前記有機液体は、85℃未満またはまさに80℃の沸点を有する。
前記不動態化工程において、不動態化された基材は、液体不動態化媒体中で製造されかつさらに液体前処理媒体に供給される。好ましくは、前記不動態化工程は、何らの乾燥工程、殊に熱乾燥工程も含まず、結果として、乾燥基材または実質的に乾燥不動態化基材、または乾燥基材または実質的に乾燥前処理した不動態化基材を生じる。好ましくは、不動態化工程と工程(b)との間には当該乾燥工程も存在しない。“実質的に乾燥”は、有利に、液体含量が5質量%未満またはまさに2質量%未満であろうことを意味する。
前記の不動態化された基材は、液体不動態化媒体が部分的に除去され、それによって不動態化された基材が湿潤物質として得られ、およびこの湿った不動態化された基材物質が液体前処理媒体中に懸濁されることによって、液体前処理媒体に供給されうる。
好ましくは、前記液体前処理媒体は、1つ以上の高沸点有機液体を、少なくとも50質量%、より有利に少なくとも60質量%または少なくとも70質量%、または少なくとも80質量%の量で含有する。
1つ以上の高沸点有機液体に対する湿った不動態化された基材物質(例えば、湿潤フィルターケークの形で)の質量比は、有利に、1/1〜1/40、より有利に1/2〜1/20の範囲内にある。
好ましい実施態様において、前記液体不動態化媒体は、一部がろ過によって除去される。こうして、不動態化された基材は、湿潤フィルターケークの形で得られ、この湿潤フィルターケークは、その後に液体前処理媒体中に懸濁される。
前記の湿った不動態化された基材物質(例えば、湿潤フィルターケークの形で)は、当業者に通常公知の手段によって、液体前処理媒体中に懸濁されうる。前記の湿った基材物質は、液体前処理液体を含む容器に移されてよく、かつさらにこの容器中で懸濁される。それとは別に、前記液体前処理媒体は、湿った基材物質に供給されることができ、および液体前処理媒体中の不動態化された基材の懸濁液は、その後に他の容器に移されてよい。
前記液体不動態化媒体の部分的な除去は、任意にろ過工程と組み合わせて、熱処理によって達成されてもよい。
典型的には、前記液体不動態化媒体を一部除去した後の湿った不動態化された基材物質の固体含量は、10質量%〜90質量%、または20質量%〜80質量%、または30質量%〜70質量%の範囲内にあることができる。
前記の不動態化された基材は、液体不動態化媒体を液体前処理媒体と連続的に交換することによって、液体前処理媒体に供給されてもよい。
前記の不動態化された基材は、1つ以上の高沸点有機液体を、例えば50質量%以上の量で既に含有する液体不動態化媒体を使用し、および/または1つ以上の高沸点有機液体を液体不動態化媒体に、不動態化された基材の形成中または形成後に添加し、およびその後に、有利に少なくとも90℃、より有利に少なくとも100℃、まさにより有利に少なくとも120℃または少なくとも140℃の温度での熱処理により、単数または複数の高沸点有機液体の相対的量を増加させること、有利には最大にすることによって、液体前処理媒体に供給されてもよい。この熱処理に基づいて、低沸点(1つ以上の高沸点液体の沸点と比べた場合)の有機液体および任意に水は、少なくとも部分的に除去される。
上記に指摘したように、前記液体前処理媒体は、少なくとも90℃、より有利に少なくとも100℃、まさにより有利に少なくとも120℃または少なくとも140℃の温度へ加熱される。
前記温度で、なお存在しているかもしれない低沸点の有機液体、および水(少なくとも100℃の加熱温度が使用される場合)の除去が可能になり、それによって、高沸点有機液体の含量は、連続的に増加する。
さらに、前記温度は、隣接ヒドロキシル基間のさらなる縮合反応を開始させる程度に十分な高さである。
本発明の範囲内で、前記液体不動態化媒体が上記の1つ以上の高沸点有機液体を既に含有し、かつそれゆえに、不動態化媒体として作用するだけでなく、液体前処理媒体としても作用することも可能である。この特別な実施態様において、前記液体不動態化媒体は、前記液体前処理媒体に相当する。この好ましい実施態様によれば、特別な処理、例えばろ過および液体後処理媒体中への湿潤フィルターケークのその後の移動は、不要である。
前記の前処理され不動態化された基材は、普通の公知手段によって、不動態化工程の液体前処理媒体から工程(b)の液体コーティング媒体へと移されてよい。
前記の前処理され不動態化された基材は、液体前処理媒体が部分的に除去され、それによって前処理され不動態化された基材が湿潤物質として得られ、およびこの湿った前処理され不動態化された基材物質が液体コーティング媒体中に懸濁されることによって、液体コーティング媒体に供給されうる。
好ましい実施態様において、液体前処理媒体は、ろ過によって一部が除去される。したがって、前処理され不動態化された基材は、湿潤フィルターケークの形で得られ、この湿潤フィルターケークは、その後に液体コーティング媒体中に懸濁される。
前記の湿った前処理され不動態化された基材物質(例えば、湿潤フィルターケークの形で)は、当業者に通常公知の手段によって、液体コーティング媒体中に懸濁されうる。前記の湿った基材物質は、液体コーティング媒体を含む容器に移されてよく、かつさらにその中で懸濁させることができる。それとは別に、前記液体コーティング媒体は、湿った基材物質に供給することができ、および前記液体コーティング媒体中の予め処理され不動態化された基材の懸濁液は、その後に他の容器に移されてよい。
前記液体前処理媒体の部分的な除去は、任意にろ過工程と組み合わせて、熱処理によって達成されてもよい。
典型的には、前記の湿った、予め処理され不動態化された基材物質の固体含量は、10質量%〜90質量%、または20質量%〜80質量%、または30質量%〜70質量%の範囲内にあることができる。
前記の予め処理され不動態化された基材は、液体前処理媒体を水性コーティング媒体と連続的に交換することによって、水性コーティング媒体に供給されてもよい。
図1a〜dは、凝固された塗料被膜の表面を示す。 図2は、Alドープされた酸化鉄層の異なる領域からの元素分析(EDXS)を含むTEM画像を示す。 図3は、Alドープされた酸化鉄層の異なる領域からの元素分析(EDXS)を含むTEM画像を示す。
ところで、本発明は、次の例によってさらに詳細に記載されるであろう。

例1:Al化合物が添加されていない液体コーティング媒体
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、かつ60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、かつ水で洗浄した。その後に、この生成物を空気中で300℃で20分間、処理した。
例1の効果顔料を含有する塗料皮膜(すなわち、Al化合物は、液体コーティング媒体中に存在していない)を製造し、前記塗料皮膜を凝固させる一方で、この塗料皮膜の表面と平行に磁石を置いた。
図1dは、凝固された塗料被膜の表面を示す。例1で製造された効果顔料が磁性である場合には、前記塗料皮膜の表面は、歪みパターンを示す。
例2:Al化合物が添加されている液体コーティング媒体(Al/SiO2に対して、AlOOH1質量%)
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、続いてAl2(SO43・12H2O4.95gを添加した。その後に、60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、かつ水で洗浄した。その後に、この生成物を空気中で300℃で20分間、処理した。
例2の効果顔料を含有する塗料皮膜(すなわち、Al化合物は、液体コーティング媒体中に存在している)を製造し、前記塗料皮膜を凝固させる一方で、この塗料皮膜の表面と平行に磁石を置いた。
図1aは、凝固された塗料被膜の表面を示す。例2で製造された効果顔料が非磁性であった場合には、塗料皮膜の表面は、平滑なままである。歪みパターンは、存在しない。
例2で製造された効果顔料の元素分析(TEM/EDXS)により、酸化鉄層は、10質量%未満の量のAlでドープされていることが確認された。基材近くの部分中のAl濃度(質量比Fe/Al=97/3、すなわち、(Fe+Al)の量に対して、Al3質量%)は、基材から離れた部分中のAl濃度(質量比Fe/Al=98/2、すなわち、(Fe+Al)の量に対してAl2質量%)よりも高かった。
例3:Al化合物が添加されている液体コーティング媒体(Al/SiO2に対して、AlOOH0.5質量%)
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、続いてAl2(SO43・12H2O2.48gを添加した。その後に、60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、かつ水で洗浄した。その後に、この生成物を空気中で300℃で20分間、処理した。
図1bは、凝固された塗料被膜の表面を示す。例2で製造された効果顔料が非磁性であった場合には、塗料皮膜の表面は、平滑なままである。歪みパターンは、存在しない。
図2は、Alドープされた酸化鉄層の異なる領域からの元素分析(EDXS)を含むTEM画像を示す。元素分析により、酸化鉄層は、10モル%未満の量のAlでドープされていることが確認された。基材近くの部分中のAl濃度(質量比Fe/Al=96/4、すなわち、(Fe+Al)の量に対して、Al4質量%)は、基材から離れた部分中のAl濃度(質量比Fe/Al=98/2、すなわち、(Fe+Al)の量に対してAl2質量%)よりも高かった。
例4:Al化合物が添加されている液体コーティング媒体(Al/SiO2に対して、AlOOH0.25質量%)
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、続いてAl2(SO43・12H2O1.24gを添加した。その後に、60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、かつ水で洗浄した。その後に、この生成物を空気中で300℃で20分間、処理した。
図1cは、凝固された塗料被膜の表面を示す。例2で製造された効果顔料が非磁性であった場合には、塗料皮膜の表面は、平滑なままである。歪みパターンは、存在しない。
図3は、Alドープされた酸化鉄層の異なる領域からの元素分析(EDXS)を含むTEM画像を示す。元素分析により、酸化鉄層は、10モル%未満の量のAlでドープされていることが確認された。基材近くの部分中のAl濃度(質量比Fe/Al=98:2、すなわち、(Fe+Al)の量に対して、Al2質量%)は、基材から離れた部分中のAl濃度(質量比Fe/Al=99:1、すなわち、(Fe+Al)の量に対して、Al1質量%)よりも高かった。
例5:Al化合物を含有する液体コーティング媒体(Al/SiO2に対して、AlOOH0.25質量%)、続いて高沸点有機溶剤中での熱処理
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、続いてAl2(SO43・12H2O1.24gを添加した。その後に、60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、および水で洗浄しかつその後にイソプロパノールで洗浄した。湿潤フィルターケーク100gを、高沸点溶剤としてのイソパラフィン系混合物900ml(沸点:270℃)中に懸濁させた。温度を約235℃に増加させ、かつ所望の色が達成されるまで維持した。懸濁液を室温へ冷却した。最終生成物は、何らの磁気作用もなしに高度な極彩色の移り変わり(high brilliant color travels)を示した。さらに、耐湿性が増大された。
例6:Al化合物を含有する液体コーティング媒体(Al/SiO2に対して、AlOOH0.25質量%)、続いて高沸点有機溶剤中での熱処理
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、続いてAl2(SO43・12H2O1.24gを添加した。その後に、60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、および水で洗浄しかつその後にイソプロパノールで洗浄した。湿潤フィルターケーク100gを、高沸点溶剤としてのメチルポリエチレングリコール900ml(約350g/molの分子量)中に懸濁させた。温度を約240℃に高め、かつ所望の色が達成されるまで維持した。懸濁液を室温へ冷却した。最終生成物は、何らの磁気作用もなしに高度な極彩色の移り変わり(high brilliant color travels)を示した。さらに、耐湿性が増大された。
例7:Al化合物を含有する液体コーティング媒体(Al/SiO2に対して、AlOOH0.25質量%)、続いて高沸点有機溶剤中での熱処理
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、続いてAl2(SO43・12H2O1.24gを添加した。その後に、60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、および水で洗浄しかつその後にイソプロパノールで洗浄した。湿潤フィルターケーク100gを、高沸点溶剤としてのミネラルスピリット中に懸濁させた。温度を約235℃に高め、かつ所望の色が達成されるまで維持した。懸濁液を室温へ冷却した。最終生成物は、何らの磁気作用もなしに高度な極彩色の移り変わり(high brilliant color travels)を示した。さらに、耐湿性が増大された。
例8:Al化合物を含有する液体コーティング媒体(Al/SiO2に対して、AlOOH0.25質量%)、続いて有機溶剤中での熱処理
欧州特許第0708154号明細書の実施例1(工程a))に記載された不動態化法に従って、SiO2不動態化層をアルミニウム基材上に塗布した。
約66:33のAl対SiO2質量比を有する不動態化されたアルミニウム100g(ペーストとして準備した)を、水800ml中に懸濁させた。この懸濁液を77℃へ加熱した。次に、pHをHNO3で約3に調整し、続いてAl2(SO43・12H2O1.24gを添加した。その後に、60ml/時でのFe(NO33溶液(50w/w)の計量供給を開始させた。同時に、pHを約3に維持するために、NaOHを添加した。所望の色が達成された時に、計量供給を停止した。生じる生成物を冷却し、ろ別し、および水で洗浄しかつその後にイソプロパノールで洗浄した。湿潤フィルターケーク100gを、高沸点溶剤としての芳香族化合物液体(沸点:242℃)中に懸濁させた。温度を約230℃に高め、かつ所望の色が達成されるまで維持した。懸濁液を室温へ冷却した。最終生成物は、何らの磁気作用もなしに高度な極彩色の移り変わり(high brilliant color travels)を示した。さらに、耐湿性が増大された。

Claims (16)

  1. 着色効果顔料であって、
    − 1つ以上の不動態化層で任意に被覆されている、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成された基材、および
    − アルミニウムドープされた酸化鉄層
    を含む、前記着色効果顔料。
  2. 前記基材のアルミニウムまたはアルミニウム合金が、金属リン酸塩層、無機酸化物層、またはこれらの任意の組合せもしくは混合物から選択された、1つ以上の不動態化層で被覆されている、請求項1記載の着色効果顔料。
  3. 前記アルミニウムドープされた酸化鉄層が、該アルミニウムドープされた酸化鉄層中のFe原子およびAl原子の全体量に対して、Alを10質量%まで含有する、請求項1または2記載の着色効果顔料。
  4. Alドープされた酸化鉄層の基材近くの部分中のAl濃度が、前記Alドープされた酸化鉄層の基材から離れた部分中のAl濃度よりも高い、請求項1から3までのいずれか1項に記載の着色効果顔料。
  5. 前記アルミニウムドープされた酸化鉄層上に1つ以上のさらなるコーティング層を含み、ここで、前記1つ以上のさらなるコーティング層が、無機酸化物層、オルガノシラン層、ポリマー層、またはこれらの任意の組合せもしくは混合物から有利に選択されている、請求項1から4までのいずれか1項に記載の着色効果顔料。
  6. 請求項1から5までのいずれか1項に記載の着色効果顔料を含む、組成物。
  7. 着色効果顔料の製造法であって、
    (a)任意に1つ以上の不動態化層で被覆されている、アルミニウムまたはアルミニウム合金から形成された基材を準備し、
    (b)前記基材を液体コーティング媒体中で、アルミニウムドープされた酸化鉄層で被覆することを含み、ここで、前記液体コーティング媒体が、酸化鉄前駆体化合物およびアルミニウム化合物を含む、前記方法。
  8. 前記アルミニウム化合物は、アルミニウム塩、加水分解可能なアルミニウム化合物、アルミニウム錯化合物、またはこれらの組合せもしくは混合物から選択され;および/または前記酸化鉄前駆体化合物は、鉄塩、加水分解可能な鉄化合物、鉄錯体化合物、またはこれらの任意の組合せもしくは混合物から選択される、請求項7記載の方法。
  9. 前記アルミニウム化合物は、前記液体コーティング媒体中に少なくとも一部が溶解され、続いて前記液体コーティング媒体のpHおよび/または温度が、酸化鉄形成条件に調整され、および次に前記酸化鉄前駆体化合物が添加されるか;または前記液体コーティング媒体のpHおよび/または温度が、酸化鉄形成条件に調整され、続いて同時に前記アルミニウム化合物と前記酸化鉄前駆体化合物とが添加されるかまたは最初に前記アルミニウム化合物が添加されかつその後に前記酸化鉄前駆体化合物が添加される、請求項7または8記載の方法。
  10. Alドープされた酸化鉄層は、5以下のpHで基材上に塗布される、請求項7から9までのいずれか1項に記載の方法。
  11. 工程(b)で前記基材上に塗布された、前記アルミニウムドープされた酸化鉄層は、第1の着色効果顔料CEP1のヒドロキシル基を含む、アルミニウムドープされた酸化鉄層であり;および、ここで、この方法は、さらに、
    (c)前記第1の着色効果顔料CEP1を、1つ以上の高沸点有機液体を含む液体後処理媒体に供給すること、および
    (d)前記液体後処理媒体を少なくとも90℃の温度へ加熱して、前記第1の着色効果顔料CEP1を第2の着色効果顔料CEP2に変換すること
    を含む、請求項7から10までのいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記第1の着色効果顔料CEP1は、液体コーティング媒体が一部除去され、それによって前記第1の着色効果顔料CEP1が湿潤物質として得られ、かつ湿潤CEP1が液体後処理媒体中に懸濁されることによって、前記液体後処理媒体に供給される、請求項11記載の方法。
  13. 前記第1の着色効果顔料CEP1は、前記1つ以上の高沸点有機液体を既に含有する前記液体コーティング媒体が工程(b)で使用されるか、または前記1つ以上の高沸点有機液体が液体コーティング組成物に、前記第1の着色効果顔料CEP1の形成中または形成後に添加され、およびその後に、熱処理によって、単数または複数の前記高沸点有機液体の相対的量が増加され、有利に最大にされることによって、前記液体後処理媒体に供給される、請求項11または12記載の方法。
  14. 前記高沸点有機液体は、少なくとも90℃の沸点を有し、かつアルコール、グリコールエーテル、ポリグリコールエーテル、アルデヒド、エステル、カルボン酸エステル、有機酸、有機酸アミド、ラクタム、ケトン、エーテル、アルカン、ハロゲン化置換されたアルカン、アルケン、アルキン、芳香族化合物、液体ポリマー、または鉱油、またはこれらの混合物から有利に選択されている、請求項11から13までのいずれか1項に記載の方法。
  15. 前記基材のアルミニウムまたはアルミニウム合金は、湿式化学的酸化処理に供されない、請求項7から14までのいずれか1項に記載の方法。
  16. 前記着色効果顔料は、請求項1から5までのいずれか1項に記載の着色効果顔料に相当する、請求項7から15までのいずれか1項に記載の方法。
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