JP2021505722A - 保護封入を有する板状pvdアルミニウム顔料及び保護封入を有する板状pvdアルミニウム顔料の製造方法 - Google Patents

保護封入を有する板状pvdアルミニウム顔料及び保護封入を有する板状pvdアルミニウム顔料の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】硬質化コーティング系における湿気に対して改善された安定性を有するPVD顔料を提供する。さらに、容易に製造することが可能な単純な構造を有するPVD顔料を提供する。【解決手段】本発明は、保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料に関し、前記保護封入は、a)連続封入ケイ素酸化物含有被膜(a)であって、前記ケイ素酸化物含有被膜がその総重量基準で少なくとも60重量%のケイ素酸化物を含む、連続封入ケイ素酸化物含有被膜(a)と、b)金属酸化物の層(b)であって、前記金属酸化物は、酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される、金属酸化物の層(b)と、c)任意で有機化学修飾外層と、を含む。本発明はさらに、前記板状金属顔料の製造方法並びにその使用に関する。

Description

本発明は保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料に関する。さらに、本発明は保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料の製造方法に関する。
PVD顔料は、金属、例えばアルミニウムを高真空で蒸発させ、基剤、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)箔上に金属箔として沈着させる、物理蒸着(PVD)により得られる顔料である。基剤には通常、金属フィルムの基剤からの脱離を容易にするための剥離コートが設けられる。得られた金属フィルムを脱離させて金属箔の粗い粒子を得るために、沈着された金属箔は次いで溶媒浴に通される。金属粒子は次いで濃縮されて洗浄され、所望の粒子径分布の板状PVD顔料を得るために、さらに、例えば高速撹拌機又は超音波を用いて、細かく砕かれる。
PVD顔料は、極めて平坦な表面を有し入射光の鏡のような反射を示す。それらは輝き及びフロップに関して最高級の光学的外観を表す金属エフェクト顔料である。PVD顔料は、アルミニウム顔料として、Eckart GmbHのMetalure(登録商標)、BASF SEのMetasheen(登録商標)、若しくはCarl Schlenk AGのDecomet(登録商標)の商標で市販されている。
PVD顔料のこの高い反射性を保持するために、例えば塗料、ラッカー、コーティング等において、周囲の水、湿気、化学薬品等によって誘発されるおそれのある腐食に対してPVD顔料を保護することが必要である。PVD顔料は、球形又は不規則形態の金属粒子をボールミル中で物理的に平板化して板状形状を得る粉砕プロセスから得られる板状金属顔料と比較して、はるかに腐食の影響を受けやすい。こうしたPVD顔料の影響の受けやすさの理由の1つとして、それらの比表面積が極めて大きいことがある。さらにPVD顔料は最良の光学特性を示す金属エフェクト顔料であり、そのことがそれらを小規模な腐食プロセスにも敏感にしている。影響の受けやすさのもう1つの理由は、市販のPVDアルミニウム顔料の分散液が常に、通常はポリマーである残存剥離コート材を一定量含有するという事実であり得る。これらの残存物は、例えばシリカ等の腐食保護層による被覆プロセスに負の影響を及ぼす可能性がある。
特許文献1は、アルミニウム粒子と、各前記アルミニウム粒子の表面を覆っている酸化モリブデン及び/若しくはモリブデン水和物を含むモリブデン被膜と、前記モリブデン被膜をさらに覆っている非晶質シリカ及び/若しくはシランカップリング剤から調製された被膜を含むシリカ被膜と、を含むアルミニウム顔料を開示している。このアルミニウム顔料は、アルミニウム粒子を粉砕することによって得られる。特許文献1は、PVDアルミニウム顔料を対象としていない。
特許文献2は、金属基剤とエンベロープ被膜とを含む金属顔料に関する。このエンベロープ被膜は、少なくとも1つの金属酸化物を含むエンベロープ第1層を含む。このエンベロープ被膜はさらに、少なくとも1つのアミノシラン成分とアルキルシラン、ビニルシラン、及びアリールシランから成る群から選択される少なくとも1つのシラン成分とを含む、少なくとも1つのヘテロポリシロキサンを含有する第2層を含む。特許文献2の教示による顔料は、腐食及び化学薬品に対して改善された安定性を示す。しかしながら、これらのヘテロポリシロキサンで処理されたPVD金属顔料は、ある用途では腐食安定性を付与しないことが分かっている。
特許文献3は、ゾルゲルプロセスを用いてケイ素酸化物で被覆された金属エフェクト顔料に関する。特許文献3の教示に従う顔料は、ツーステッププロセスにおいて製造され、第1工程において酸の存在下、及び第2工程において塩基の存在下でゾルゲル反応が行われ、又はその逆である。これらの顔料は、一方のカバー力と他方の腐食に対する安定性との間で適切なバランスを示すことができる。
特許文献4は、金属酸化物層で被覆されたPVD金属エフェクト顔料に関し、前記金属酸化物層は被覆された金属エフェクト顔料の総重量に対し5〜45重量%となる。前記金属酸化物は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、酸化鉄、酸化スズ、酸化亜鉛、若しくはそれらの混合物から成る群から選択される。前記PVD金属エフェクト顔料は濃縮分散物中において提供されることができ、被覆されたPVD金属エフェクト顔料の含有量は該分散物の総重量基準で70重量%以上である。
欧州特許出願公開第1619222号 独国特許出願公開第102013113885号 独国特許出願公開第102010007147号 国際公開第2016/059033号
本発明の目的は、特に硬質化コーティング系における湿気に対して改善された安定性を有するPVD顔料を提供することである。さらに、本発明の目的は、容易に製造することが可能な単純な構造を有するPVD顔料を提供することである。
本発明の前記目的は、保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料であって、前記保護封入が、
(a)連続封入ケイ素酸化物含有被膜であって、非被覆のPVD顔料の総重量基準で少なくとも60重量%のケイ素酸化物を含む、連続封入ケイ素酸化物含有被膜と、
(b)金属酸化物の層であって、前記金属酸化物が酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される、金属酸化物の層と、
(c)任意で有機化学修飾外層と、
を含む板状PVDアルミニウム顔料を提供することによって解決される。
前記ケイ素酸化物含有被膜は、被膜(a)若しくは層(a)とも呼ばれる。
金属酸化物の非連続層若しくは金属酸化物の連続層はまた、層(b)とも呼ばれる。好ましくは、非連続層は金属酸化物を含むかそれから成り、又は連続層は金属酸化物を含むかそれから成り、前記金属酸化物は酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される。
「ケイ素酸化物」含有被膜(a)との用語は、二酸化ケイ素、ケイ素水酸化物、及び含水ケイ素酸化物、及びそれらの混合物のいずれかが包含されることを意味する。さらにゾルゲル合成によって製造される二酸化ケイ素が含まれる。このゾルゲル二酸化ケイ素は、例えばメトキシ若しくはエトキシのようなアルコキシドの未反応基を含有してもよい。前記未反応基は、理論上、被膜(a)を形成するために使用される全ケイ素アルコキシドの100%加水分解に関与する全てのSi−OH官能性に対して、1%〜50%、好ましくは10%〜30%の範囲で発生し得る。
層(b)と組み合わせて使用される「金属酸化物」との用語は、その組成に関して、金属酸化物若しくは金属水酸化物若しくは金属酸化物水和物若しくは金属過酸化物又はそれらのこうした種のいずれかの任意の組み合わせの混合物のいずれかを意味する。それは、金属酸化物(b)を形成する金属の合計含有量基準で、0〜30原子%、好ましくは0〜25原子%の量で元素状金属を含有してもよい。
金属酸化物と組み合わせて使用される「層(b)」との用語は、そのモルホロジーに関して、PVDアルミニウム基剤上若しくは被膜(a)上のいずれかの層(b)、又は金属酸化物(b)が少なくとも部分的に被膜(a)の亀裂若しくはシンクホール中に位置する状況を意味する。
「PVDアルミニウム顔料」との用語は、単一のPVDアルミニウム顔料若しくは複数のPVDアルミニウム顔料を意味する。
特許請求の範囲に記載の保護封入は、腐食に対して未だ保護若しくは安定化されていない前記PVDアルミニウム顔料、即ち非安定化PVDアルミニウム顔料を封入する働きをする。故に、保護封入はPVDアルミニウム顔料を腐食に対して保護することができる。好ましくは、保護封入はまた、硬化コーティング等の塗布媒体に組み込まれた場合に、前記硬化コーティングに浸透する湿気から生ずる加水分解に対しても前記PVDアルミニウム顔料を保護できる。
例えば粉砕法によって得られた従来の金属顔料は通常、一旦硬化コーティング系に組み込まれると極めて安定である。それに対して、シリカ保護層のみで被覆されたPVD顔料であっても、この種の酸化プロセスを起こしやすい。
例えば、PVD金属顔料を含有する例えば自動車内装コーティングの様な塗布媒体が温度及び湿度の上昇に長期間さらされた場合に、加水分解が起こり得る。PVDアルミニウム顔料を含有するベースコート及びクリアコートから成る(consisting in)ツーコート系中であっても、湿気はクリアコートを貫通してアルミニウム顔料を分解するおそれがある。これらの種類のコーティングの状態は、例えばVW試験TL226において模擬される。特に非常に薄いPVD金属薄片は、この種のコーティングに対する湿気の影響に対し敏感である。
本発明者らは、意外なことに、極めて腐食の影響を受けやすいPVDアルミニウム顔料は、被膜(a)であって、非被覆の前記ケイ素酸化物含有被膜の総重量基準で少なくとも60重量%のケイ素酸化物を含む封入ケイ素酸化物含有被膜である被膜(a)、及び金属酸化物の層(b)であって、前記金属酸化物が酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される層(b)、及び任意で、有機化学修飾外層(c)を適用した場合に、意外なほど単純に腐食に対して安定化されることを見いだした。
PVDアルミニウム顔料:
前記PVDアルミニウム顔料は、好ましくはアルミニウム含有量が、それぞれ非被覆のPVDアルミニウム顔料の総重量基準で少なくとも98重量%、好ましくは少なくとも99重量%、さらに好ましくは少なくとも99.9重量%、さらに好ましくは少なくとも99.99重量%である。
好ましい実施形態によると、前記PVDアルミニウム顔料は、メディアン径d50が2〜30μm、好ましくは4〜25μm、好ましくは5〜20μm、及びさらに好ましくは6〜18μmの範囲である。
メディアン径d50は、当該金属顔料の50%がその指定されたサイズ以下の直径を有することを意味する。前記PVDアルミニウム顔料のメディアン径d50(体積平均)は、レーザー粒度分析法によって、例えばCILAS 1064(Quantachrome GmbH、ドイツ)を用いて測定することが可能である。
本発明の別の実施形態によると、前記PVDアルミニウム顔料は、メディアン厚h50が15〜75nm、好ましくは16〜50nm、さらに好ましくは19〜40nmの範囲である。メディアン厚h50は、当該金属顔料の50%がその指定されたサイズ以下の厚さを有することを意味する。
15nmのh50値未満では、前記アルミニウムPVD顔料は暗すぎてそれらの膨大な隠蔽力を失う。75nmを超えると、前記PVD顔料は塗布媒体におけるそれらの良好な配向性を失い、故に厚さの増大とともに光沢及びフロップのような光学特性が減少し及びさらに隠蔽力が減少する。
本発明の別の実施形態によると、前記PVDアルミニウム顔料は、メディアン径d50が6〜18μmの範囲であり、及びメディアン厚h50が16〜50nm、好ましくは19〜40nm、及び最も好ましくは20〜38nmの範囲である。
この種のPVD顔料は高い隠蔽力及び液体金属効果を発揮する。
前記PVDアルミニウム顔料のメディアン厚は、物理蒸着を行う際に調節することができる。さらに、前記PVDアルミニウム顔料のメディアン厚h50は、国際公開第2004087816号(ここでは特に9頁12〜17行及び24頁12行〜25頁15行参照)に詳細に記載された方法に従い、SEMにおいて単一顔料粒子をカウントすることによって測定することができる。
別の実施形態によると、前記PVDアルミニウム顔料は、好ましくは5,000〜20,000本/cmの範囲、より好ましくは10,000〜16,000本/cmの範囲の周期を有する回折格子として若しくは回折格子とともに形成される。回折格子として若しくは回折格子とともに形成される場合、前記PVDアルミニウム顔料は玉虫色の特性を有する。回折格子を有するPVDアルミニウム顔料の製造は、米国特許第5,624,076号に記載された通りに行うことができる。これらのPVD顔料はまた、エンボス顔料としても記述される。エンボス顔料若しくは回折格子を有する顔料を製造するためのプロセスは、米国特許第5,624,076号に記載されている。
これらのエンボスPVD顔料は、約25〜80nm及び好ましくは30〜70nmの範囲の一次層厚を有する非常に薄いアルミニウム小板のみで構成される。前記エンボスPVD顔料は、ポリマーフィルムを格子構造でエンボス加工した後、高真空中での蒸着によってアルミニウムを適用することによって製造できる。次いでこのアルミニウムフィルムをポリマーフィルムから除去し、得られたフィルム片をその後、PVD法による金属エフェクト顔料の製造における標準的作業に従って、細かく砕いてエンボスPVD顔料を得る。このプロセスによって1cm当たり20,000もの回折要素を含む回折構造を製造することもできる。この回折構造は好ましくは、実質的に互いに平行に配列された、即ち隆起若しくはピークによって互いに分離された谷によって形成された、溝である。このような構造のピークから谷までの高さは好ましくは、150nm〜400nm、より好ましくは175nm〜350nmの範囲である。当然、他の回折構造を使用することもできる。例えば、前記回折構造は、別の溝内に配列された同心の群構造若しくは螺旋状に配列された溝構造の形態であってもよい。肝心なのは前記回折構造が、観察者に対する多色玉虫色若しくは虹色効果の所望の光学効果を引き起こすということだけである。前記回折構造は好ましくは反射性の格子として形成される。
鏡様顔料のように見える非被覆PVDアルミニウム顔料は、高度に金属性の外観及び高い反射性を有する。本発明のPVD顔料は非被覆PVDアルミニウム顔料の光学特性とほぼ同一若しくは少なくとも非常に近い光学特性を有する。本発明の好ましい実施形態によると、当該PVDアルミニウム顔料は、追加の染料若しくは色顔料により着色されていない。故に、好ましくは被膜(a)も層(b)若しくはいずれかの追加の層も、追加の染料及び/若しくは色顔料を含まない。
PVDアルミニウム顔料が上述されたように回折格子でエンボス加工されている場合のみ、色効果が誘発される。
連続封入ケイ素酸化物含有被膜(a):
前記ケイ素酸化物含有被膜は、前記ケイ素酸化物含有被膜の総重量基準で少なくとも60重量%のケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素を含む。好ましい実施形態によると、ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素は、ケイ素酸化物含有被膜の総重量基準で70重量%〜99重量%、さらに好ましくは75重量%〜95重量%、例えば88重量%〜92重量%となる。
別の実施形態によると、ケイ素酸化物含有被膜(a)は、ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素から成る。
「連続層(a)」との用語は、層(a)が実質的に完全に、特には完全に、対応するPVDアルミニウム基剤若しくは層(b)でプレコートされたPVDアルミニウム基剤を封入することを意味する。このような実質的に完全な封入は、しかしながら、被膜中になおいくつかの亀裂を含む場合があり、それらは化学被膜が完成した後で発達する場合もある。亀裂は例えば、層(a)で被覆されたPVDアルミニウム顔料の乾燥工程によって発達する可能性もある。
前記ケイ素酸化物含有被膜はさらに金属酸化物、金属酸化水酸化物、及び/若しくは金属酸化物水和物を含んでよく、前記金属は好ましくはアルミニウム、亜鉛、スズ、ジルコニウム、セリウム、及びそれらの混合物から成る群から、さらに好ましくはアルミニウム、亜鉛、スズ、ジルコニウム、及びそれらの混合物から成る群から、及びさらに好ましくはアルミニウムから選択される。さらなる金属酸化物、金属酸化水酸化物、及び/若しくは金属酸化物水和物の量は、ケイ素酸化物含有被膜の総重量基準で、最大30重量%の範囲、さらに好ましくは1重量%〜25重量%、さらに好ましくは5〜20重量%の範囲、さらに好ましくは8重量%〜12重量%の範囲とすることができる。
前記連続ケイ素酸化物含有被膜、好ましくは二酸化ケイ素被膜は好ましくは、平均厚さが15nm〜60nm、さらに好ましくは18nm〜55nm、さらに好ましくは20nm〜50nm、さらに好ましくは25nm〜45nm、及び最も好ましくは30nm〜40nmである。
ケイ素酸化物含有被膜等の透明被膜の厚みが60nmよりも大きい場合には、カバー力が著しく低くなりPVDアルミニウム顔料の光学特性も損なわれる。カバー力とは、下地が塗料、ラッカー、若しくはコーティング等の塗布された塗布媒体を通して輝かないように下地を覆う能力である。被膜(a)の厚みが15nm未満である場合、前記PVDアルミニウム顔料の腐食安定性が低下し且つ前記顔料は良好なカバー力を得るためには薄すぎとなる。さらに、このような薄い金属顔料はそれらの外観において暗すぎとなる。
本発明の別の実施形態によると、前記ケイ素酸化物含有被膜は、それぞれ非被覆のPVDアルミニウム顔料の重量基準で、8重量%〜25重量%、好ましくは10重量%〜22重量%、さらに好ましくは12重量%〜20重量%、及び最も好ましくは14重量%〜18重量%となる。最適な量は、当業者により、PVDアルミニウム顔料のサイズ及び比表面積に応じて調節されることができる。
8重量%未満の場合、腐食安定性が低すぎとなる。25重量%を超えると、PVDアルミニウム顔料の高級な光学特性が付与され得る。
さらなる実施形態では、ケイ素酸化物含有被膜(a)は、それぞれケイ素酸化物含有被膜(a)の総重量基準で、少なくとも60重量%、さらに好ましくは少なくとも70重量%、さらに好ましくは少なくとも80重量%、さらに好ましくは少なくとも95重量%の量でケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素を含有する。
他の実施形態では、ケイ素酸化物含有被膜(a)における100重量%までの残りの化合物は、有機基を含む若しくはそれらから成り、故にハイブリッドケイ素酸化物/有機被膜を形成する。
特定の実施形態では、この有機材料は有機オリゴマー及び/若しくはポリマーを含むかそれらから成る。すなわち、前記ケイ素酸化物含有被膜は、好ましくは互いに浸透する、ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素と有機オリゴマー及び/若しくは有機ポリマーとのハイブリッド層として形成することができる。この種のハイブリッド被膜は、ケイ素酸化物の(好ましくはゾルゲル合成による)及びポリマー若しくはオリゴマーの形成の同時形成によって作製されることができる。こうして、前記ハイブリッド層は好ましくは、被膜(a)中にケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素と有機オリゴマー及び/若しくは有機ポリマーとが本質的に均質に分散された、本質的に均質な層である。こうしたハイブリッド層で被覆された金属エフェクト顔料は欧州特許第1812519号若しくは国際公開第2016/120015号に開示されている。こうしたハイブリッド層は被膜(a)の機械的特性を向上させる。
本発明の別の実施形態によると、ケイ素酸化物含有被膜(a)は、それぞれケイ素酸化物含有層の総重量基準で、70〜95重量%、好ましくは80〜90重量%のケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素、及び5〜30重量%、好ましくは10〜20重量%の有機オリゴマー及び/若しくは有機ポリマーを含有する。
本発明の別の実施形態によると、前記ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素と前記有機オリゴマー及び/若しくは有機ポリマーとは、互いに共有結合していない。
本発明の別の実施形態によると、前記ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素と前記有機オリゴマー及び/若しくは有機ポリマーとは、互いに少なくとも部分的に共有結合することもできる。
前記ケイ素酸化物ネットワークの前記有機オリゴマー及び/若しくはポリマーに対する前記少なくとも部分的な共有結合は、少なくとも1つの有機ネットワーク形成剤を介して行われることができる。ネットワーク形成剤は、前記ケイ素酸化物ネットワーク及び前記有機オリゴマー及び/若しくはポリマーの両方に対して結合可能な試薬である。
有機官能性シランは、有機ネットワーク形成剤として使用するために好ましい。前記有機官能性シランは、加水分解可能な基の加水分解に続いてケイ素酸化物ネットワークに結合することができる。加水分解によって、加水分解可能な基は通常OH基により置換され、これが次いで無機シリカネットワーク中のOH基と縮合により共有結合を形成する。前記加水分解可能な基は好ましくは、ハロゲン、ヒドロキシル、若しくは炭素鎖において直鎖状若しくは分枝状であってよい炭素数1〜10、好ましくは炭素数1〜2のアルコキシ、及びそれらの混合物である。
好適な有機官能性シランとしては、例えば、Evonik(Untere Kanalstrasse3、D−79618、Rheinfelden)により製造される多くの代表物及び商標名「Dynasylan」で販売される製品が挙げられる。例えば、3−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan MEMO)を用いて(メタ)アクリレート若しくはポリエステルを形成し、ビニルトリ(メ)エトキシシラン(Dynasylan VTMO若しくはVTEO)を用いてビニルポリマーを形成し、ゴムポリマーにおける共重合のための3−メルカプトプロピルトリ(メ)エトキシシラン(Dynasylan MTMO若しくは3201)、アミノプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan AMMO)、若しくはN2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan DAMO)を用いてβ−ヒドロキシルアミンを形成し、又は3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan GLYMO)を用いてウレタンネットワーク若しくはポリエーテルネットワークを形成する。
ビニル若しくは(メタ)アクリレート官能性を有するシランの他の例としては:イソシアネートトリエトキシシラン、3−イソシアナトプロポキシルトリエトキシシラン、ビニルエチルジクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルメチルジアセトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、フェニルビニルジエトキシシラン、フェニルアリルジエトキシシラン、フェニルアリルジクロロシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、2−メタクリルオキシエチルトリ(メ)エトキシシラン、2−アクリルオキシエチルトリ(メ)エトキシシラン、3−メタクリルオキシプロピルトリス(メトキシ−エトキシ)シラン、3−メタクリルオキシプロピルトリス(ブトキシエトキシ)シラン、3−メタクリルオキシプロピルトリス(プロポキシ)シラン、若しくは3−メタクリルオキシプロピルトリス(ブトキシ)シランが挙げられる。
本発明の好ましい開発において、ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素とオリゴマー及び/若しくはポリマーの有機ネットワークとの両方が存在し、好ましくは相互浸透を示す。
本発明の目的のためには、混合層における「有機オリゴマー」は、ポリマー化学において通常採用される用語、即ち2〜20個のモノマー単位の連結を意味する(Hans−GeorgのElias、「Makromolekule」第4版、1981年、Huethig&Wepf Verlag Basel)ものとして採用される。ポリマーは20を超えるモノマー単位の連結である。
有機セグメントの平均鎖長は、モノマー濃度と有機ネットワーク形成剤の濃度との比を変更することによって変更することができる。有機セグメントの平均鎖長は2〜10,000モノマー単位、好ましくは3〜5,000モノマー単位、より好ましくは4〜500モノマー単位、及びさらにより好ましくは5〜30モノマー単位である。
さらに、他の実施形態では、前記有機ポリマーは、有機成分として使用するために21〜15,000モノマー単位、より好ましくは50〜5,000モノマー単位、及び最も好ましくは100〜1,000モノマー単位の平均鎖長を有する。
本発明の他の実施形態では、ケイ素酸化物含有層(a)は、ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素と、ポリマー化若しくはオリゴマー化されていない官能基を有する有機官能性シランとの混合層から成る(consists in)。この種の有機官能性シランはネットワーク修飾剤と呼ばれ、この種のハイブリッド層で被覆された金属顔料については、国際公開第2015/013762号に記載されている。
好ましくは、前記ネットワーク修飾剤は、下記式を有する有機官能性シランである。
(4−z)Si(X) (I)
式中、zは1〜3の整数であり、Rは炭素数1〜24の非置換の非分枝状若しくは分枝状アルキル鎖又は炭素数6〜18のアリール基又は炭素数7〜25のアリールアルキル基又はそれらの混合物であり、Xはハロゲン基及び/若しくは好ましくはアルコキシ基である。炭素数1〜18のアルキル鎖を有するアルキルシラン若しくはフェニル基を有するアリールシランが好ましい。RはまたSiに環状に結合されてもよく、この場合zは典型的に2である。Xは最も好ましくはエトキシ若しくはメトキシである。
こうしたネットワーク修飾有機官能性シランの好ましい例はアルキル若しくはアリールシランである。これらのシランの例としては、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、及びそれらの混合物が挙げられる。
金属酸化物の層(b):
層(b)は、金属酸化物の非連続層若しくは連続層のいずれかとすることができる。
「連続層(b)」との用語は、層(b)が実質的に完全に、特には完全に、各対応するPVDアルミニウム基剤、例えば、次には板状PVDアルミニウム顔料を封入する連続ケイ素酸化物含有被膜(a)、を封入するということを意味する。
「非連続層」若しくは「非連続層(b)」との用語は、層(b)が各対応する基剤、例えば、連続ケイ素酸化物含有被膜(a)若しくは板状PVDアルミニウム顔料を部分的にのみ封入することを意味する。部分的封入とは、各対応する基剤が完全には被覆されていないことを意味する。部分的封入若しくは非連続は、例えば、各対応する基剤上の層(b)の島の形態で実現することができる。
本発明の一実施形態によると、層(b)は金属酸化物を含むかそれから成り、前記金属酸化物は酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、モリブデン過酸化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される。前記酸化モリブデンは通常異なる種の混合物であり、及び配位型の種を伴ってもよい。それは、下記組成式で表されてよく:
MoO3mH22.nH2O若しくはMoO3-m(O2m.nH2O (II)
式中、Moはモリブデンであり、Oは酸素であり、0≦m≦1及び1≦n<2である。
また、水、O、O、及びそれらの混合物の群から選択される異なる配位子を伴うモリブデン錯体が含まれていてもよい。
さらに層(b)はまた、元素状モリブデンを、それぞれ金属酸化物(b)を形成するモリブデンの合計含有量基準で、0〜30原子%、好ましくは0〜25原子%、及び最も好ましくは3〜20原子%の量で含有してもよい。
元素状モリブデンの量はXPSにより決定されてよい。
好ましくは、前記酸化モリブデン被膜は、酸化モリブデン又は元素状モリブデンを酸化水素溶液に溶解することにより、最初にポリモリブデン酸過酸化物の溶液を調製することによって調製される(例えばSolid States Ionics、pp.507−512、1992参照)。
別の実施形態によると、層(b)は金属酸化物を含むかそれから成り、前記金属酸化物は酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、タングステン過酸化物、及びそれらの混合物から成る群から選択される。また、水、O、O、及びそれらの混合物の群から選択される異なる配位子を伴うタングステン錯体が含まれてもよい。さらに、この実施形態の層(b)はまた、それぞれ金属酸化物(b)を形成するタングステンの合計含有量基準で、0〜30原子%、好ましくは0〜25原子%、及び最も好ましくは3〜20原子%の量で元素状タングステンを含有してもよい。元素状タングステンの量はXPSを用いて決定されてよい。
好ましくは、この酸化タングステン被膜は、酸化タングステン若しくは元素状タングステンを酸化水素溶液に溶解することにより、最初にポリタングステン酸過酸化物の溶液を調製することによって調製される。
被膜(a)及び層(b)で被覆されたPVDアルミニウム顔料の腐食安定性、特に加水分解安定性が向上するという本発明者らの発見は驚くべきことである。特に意外なのは、層(b)が非連続であり得る場合における安定性の向上である。特に板状PVDアルミニウム顔料の保護封入の改善に関する非連続層の有効性は、その効果が、第1の完全封入層及び第2の完全封入層の単純な添加に起因するものではないということを示している。むしろ、PVDアルミニウム顔料に腐食安定性を付与するためのそれらの有効性において、これら2つの層が相乗効果を有するように思われる。
この相乗効果は未だ理解されていないものの、質量において優勢に保護封入を形成するケイ素酸化物含有被膜と、層(b)として沈着される少量の金属酸化物、金属水酸化物、及び/若しくは金属酸化物水和物との特定の組み合わせが、改善された保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料の提供を可能とする。
本発明の他の好ましい実施形態によると、金属酸化物の層(b)は、それぞれ非被覆のPVDアルミニウム顔料の重量基準で、元素状モリブデンとして計算した場合は0.01〜0.4重量%となり、又は元素状タングステンについては0.01〜0.8重量%となる。他の好ましい実施形態によると、金属酸化物の層(b)は、それぞれ元素状モリブデンとして非被覆のPVDアルミニウム顔料の重量基準で計算した場合に、0.015〜0.35重量%、さらに好ましくは0.02〜0.3重量%となる。他の好ましい実施形態によると、金属酸化物の層(b)は、それぞれ元素状タングステンとして非被覆のPVDアルミニウム顔料の重量基準で計算した場合に、0.02〜0.6重量%、さらに好ましくは0.05〜0.5重量%となる。
意外にも、被覆されたPVD金属顔料の抗腐食効果は非常に少ない量の金属酸化物でも得られ得る。
モリブデン若しくはタングステンの量、並びにSiOの量は、発光分析法(ICP−OES)によって決定される。
本発明の別の実施形態によると、金属酸化物を含み若しくはそれらから成る層(b)は、少なくとも部分的にケイ素酸化物含有被膜中まで延在している。
ケイ素酸化物含有被膜(a)中まで延在することによって、亀裂、例えばマイクロ亀裂、シンクホール、ピンホール、細孔等の等の欠陥が、被膜(a)中で少なくとも部分的に埋められ、及び/若しくは被膜(a)上で少なくとも部分的に覆われ、このことが保護封入を改善するために重要であると思われる。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記金属酸化物が非連続層(b)を形成する。好ましくは、非連続層(b)は前記金属酸化物の島を含むかそれらから成る。
島とは、金属酸化物の他の領域とは接続していない金属酸化物の分離した領域である。
有機化学修飾外層:
他の好ましい実施形態によれば、前記板状PVDアルミニウム顔料は有機化学修飾外層を含む。
好ましい実施形態では、この有機化学修飾外層は少なくとも1つの有機官能性シランを含む。
好ましくは、有機化学修飾外層は少なくとも、カップリング基を有する第1のシランを含む。
前記シランはあるいは、プラスチック、塗料のバインダー、若しくはインクのバインダー等への化学的付着を可能にする有機官能性シランであってもよい。
表面修飾剤として好ましく使用され及び好適な官能基を有する有機官能性シランは、市販されており、例えば、Evonikにより製造され、商標名「Dynasylan(登録商標)」で販売されている。さらに他の製品を、Momentive Performance Materials(Silquest(登録商標)Silanes)より、若しくはWacker(Geniosil(登録商標)product group)より購入してもよい。
これらの製品の例としては、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan MEMO、Silquest A−174NT)、ビニルトリ(メ)エトキシシラン(Dynasylan VTMO若しくはVTEO、Silquest A−151若しくはA−171)、メチルトリ(メ)エトキシシラン(Dynasylan MTMS若しくはMTES)、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan MTMO;Silquest A−189)、3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan GLYMO、Silquest A−187)、トリス[3−(トリメトキシシリル)プロピル]イソシアヌレート(Silquest Y−11597)、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピル)]テトラスルフィド(Silquest A−1289)、ビス[3−(トリエトキシシリル)プロピルジスルフィド(Silquest A−1589、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(Silquest A−186)、ビス(トリエトキシシリル)エタン(Silquest Y−9805)、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン(Silquest A−Link35、GENIOSIL GF40)、メタクリロイルオキシメチルトリ(メ)エトキシシラン(GENIOSIL XL33、XL36)、(メタクリロイルオキシメチル(メ)エチルジメトキシシラン(GENIOSIL XL32、XL34)、(イソシアナトメチル)メチルジメトキシシラン、(イソシアナトメチル)トリメトキシシラン、3−(トリエトキシシリル)プロピルコハク酸無水物(GENIOSIL GF20)、(メタクリロイルオキシメチル)メチルジエトキシシラン、2−アクリロイルオキシエチルメチルジメトキシシラン、2−メタクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、2−メタクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリプロポキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリアセトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン(GENIOSIL XL10)、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン(GENIOSIL GF58)、及びビニルトリアセトキシシランが挙げられる。
有機官能性シランとしては、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan MEMO、Silquset A−174NT)、ビニルトリ(メ)エトキシシラン(Dynasylan VTMO若しくはVTEO、Silquest A−151若しくはA−171)、メチルトリ(メ)エトキシシラン(Dynasylan MTMS若しくはMTES)、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(Silquest A−186)、ビス(トリエトキシシリル)エタン(Silquest Y−9805)、γ−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン(Silquest A−Link35、GENIOSIL GF40)、メタクリロイルオキシメチルトリ(メ)エトキシシラン(GENIOSIL XL33、XL36)、(メタクリロイルオキシメチル)(メ)エチルジメトキシシラン(GENIOSIL XL32、XL34)、3−(トリエトキシシリル)プロピルコハク酸無水物(GENIOSIL GF20)、ビニルトリメトキシシラン(GENIOSIL XL10)及び/若しくはビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン(GENIOSIL GF58)を使用することが好ましい。
しかしながら、他の及び/若しくは追加の有機官能性シランを本発明の被覆されたPVDアルミニウム顔料に適用することも可能である。
さらに、例えばEvonikから商業的に、入手可能である水性の前加水分解物を使用することも可能である。これらの例としてとりわけ、水性のアミノシロキサン(Dynasylan Hydrosil 1151)、水性のアミノ/アルキル官能性シロキサン(Dynasylan Hydrosil2627若しくは2909)、水性のジアミノ官能性シロキサン(Dynasylan Hydrosil2776)、水性のエポキシ官能性シロキサン(Dynasylan Hydrosil2926)、アミノ/アルキル官能性オリゴシロキサン(Dynasylan1146)、ビニル/アルキル官能性オリゴシロキサン(Dynasylan6598)、オリゴマー性ビニルシラン(Dynasylan6490)若しくはオリゴマー性短鎖アルキル官能性シラン(Dynasylan9896)が挙げられる。
本発明の別の実施形態によると、前記有機化学修飾外層はカップリング基を有さない第2のシランを含む。
さらに好ましい実施形態では、カップリング基を有さない前記シランはアルキルシランである。このアルキルシランは好ましくは、ネットワーク修飾剤として上述した式(I)に従う式を有する。
(4−z)Si(X) (I)
前記有機修飾外層の一部としてのアルキルシランについては、Rは1〜24個の範囲、好ましくは6〜18個の範囲の炭素原子を有する非置換の非分枝状若しくは分枝状アルキル鎖であり、Xは好ましくはアルコキシ基、最も好ましくはメトキシ若しくはエトキシである。
本発明による層a)及びb)で被覆されたPVDアルミニウム顔料の表面に若しくは表面上に、上述したシラン及びシラン混合物に加えて、例えば置換若しくは非置換のアルキルラジカル、ポリエーテル、チオエーテル、シロキサン等、及びそれらの混合物などのさらなる有機化学修飾剤も配置されてよい。
好ましい実施形態では、前記有機官能性シラン混合物は、少なくとも1つのアミノ官能性シラン並びに官能性結合基を有さない少なくとも1つのシランを含む。このアミノ官能基は、バインダー中に存在する大部分の基との1以上の化学相互作用に携わることのできる官能基である。これは、例えばバインダーのイソシアネート官能基若しくはカルボキシレート官能基などとの共有結合、又はOH官能基若しくはCOOR官能基などとの水素結合、又は他のイオン性相互作用に関わり得る。アミノ官能基はしたがって、被覆されたPVDアルミニウム顔料の、様々な種類のバインダーに対する化学的付着の目的には極めて好適である。
この目的のために、以下の化合物を採用することが好ましい:3−アミノプロピルトリメトキシシラン(Dynasylan AMMO;Silquest A−1110)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(Dynasylan AMEO)、[3−(2−アミノエチル)アミノプロピル]トリメトキシシラン(Dynasylan DAMO、Silquest A−1120)、[3−(2−アミノエチル)アミノプロピル]トリエトキシシラン、トリアミノ官能性トリメトキシシラン(Silquest A−1130)、ビス(γ−トリメトキシシリルプロピル)アミン(Silquest A−1170)、N−エチル−γ−アミノイソブチルトリメトキシシラン(Silquest A−Link15)、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン(Silquest Y−9669)、4−アミノ−3,3−ジメチルブチルトリメトキシシラン(Silquest A−1637)、N−シクロヘキシルアミノメチルメチルジエトキシシラン(GENIOSIL XL924)、N−シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン(GENIOSIL XL926)、N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン(GENIOSIL XL973)、及びそれらの混合物。
表面修飾によって、例えば、顔料表面の親水性若しくは疎水性を改変及び/若しくは設定することが可能である。例えば、表面修飾によって、本発明のPVDアルミニウム顔料のリーフィング若しくは非リーフィング特性を改変及び/若しくは設定することが可能である。リーフィングとは、例えばコーティング若しくは印刷物等の塗布媒体中で、本発明のPVDアルミニウム顔料が該塗布媒体の上部界面若しくは表面における又は近接する位置を取ることを意味する。
前記表面修飾剤はまた、例えば、アクリレート、メタクリレート、ビニル、イソシアネート、シアノ、エポキシ、ヒドロキシ、若しくはアミノ基、又はそれらの混合物等の反応性化学基を有してもよい。これらの化学的に反応性の基は、塗布媒体への、又は例えばバインダー等の塗布媒体の構成成分への、化学的付着、特に共有結合の形成を可能にする。このことは、例えば、湿気、日光、紫外線等の環境影響への耐性又は例えばスクラッチ等の機械的影響に関する耐性といった、硬化ワニス、塗料、若しくは印刷インクの化学的及び/若しくは物理的特性における改善をもたらすことが可能であることを意味する。
化学的に反応性の基と塗布媒体若しくは塗布媒体の構成成分との化学反応は例えば、UV照射及び/若しくは熱の形でのエネルギー照射によって誘導されてよい。
さらなる実施形態では、層(a)及び(b)で被覆されたPVDアルミニウム顔料は、さらに強い腐食安定性を付与するためにその上を有機被膜層でさらに被覆することができる。こうした有機被膜は好ましくはアクリレート及び/若しくはメタクリレートからなる。
さらなる実施形態では、メタクリレートシラン、アクリレートシラン、若しくはビニルシラン等の、重合可能な不飽和炭素−炭素結合を含む官能基を有するシランを外部化学有機修飾として採用してもよく、及びその上にメタクリレート若しくはアクリレートモノマーから構築されるさらなるポリマーが形成されてもよい。この種の重合については、例えば独国特許出願公開第102011103882号若しくは欧州特許出願公開第1953195号に記載されている。
PVDアルミニウム顔料の好ましい被膜系:
本発明の好ましい実施形態によると、前記PVDアルミニウム顔料は、最初にケイ素酸化物含有被膜(a)によって封入され、次いで層(b)の金属酸化物が設けられる。
この実施形態の2つの被膜(a)及び(b)の順序は、スパッタリング技術と組み合わせたXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy:X線光電子分光法)によって決定することができる。
この実施形態のよると、好ましくは二酸化ケイ素被膜である連続ケイ素酸化物含有被膜が、非被覆若しくは非安定化PVDアルミニウム顔料に直接適用される。連続ケイ素酸化物含有被膜はPVDアルミニウム顔料を完全に封入する。PVDアルミニウム顔料の製造中に金属蒸気を基剤上に沈着させる際に、通常は脱離を容易にするために剥離層を基剤に適用する。したがって、PVDアルミニウム顔料は通常基剤からの脱離後に洗浄されるが、剥離コートの残存物がなおPVDアルミニウム顔料の表面に存在する場合もある。連続ケイ素酸化物含有被膜を非被覆若しくは非安定化PVDアルミニウム顔料に直接適用することを開始する際、このことはまた、いずれかの残存剥離コートも同様に連続ケイ素酸化物含有被膜(a)によって封入され得ることを含む。
本発明の好ましい実施形態によると、前記板状PVDアルミニウム顔料の表面は、未処理であるか、又は、例えば、Hや、リン酸のエステル、置換リン酸誘導体、有機リン酸等の有機リン化合物、リン酸、ホウ酸、耐腐食顔料、クロム酸等による処理等の耐腐食剤による別個の被覆はなされていない。
すなわち、出発板状PVDアルミニウム顔料は好ましくは、非被覆若しくは非安定化PVDアルミニウム顔料であり、前記非被覆若しくは非安定化PVDアルミニウム顔料を封入する連続ケイ素酸化物含有被膜で直接被覆される。
別の好ましい実施形態によると、層(b)は、被膜(a)に直接適用される、金属酸化物を含み若しくはそれらから成る非連続層又は金属酸化物の連続層であり、前記金属酸化物は、酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される。
したがって、本発明の好ましい実施形態によると、非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料、好ましくはPVDアルミニウム顔料は被膜(a)で直接被覆され、被膜(a)は、前記非被覆若しくは非安定化PVDアルミニウム顔料を直接封入する連続ケイ素酸化物含有被膜である。前記連続ケイ素酸化物含有酸化物は好ましくは二酸化ケイ素被膜である。さらに、層(b)が直接被膜(a)に適用され、即ち被膜(a)と層(b)との間にいずれの中間層も有さないことが好ましい。
好ましくは、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料である前記板状PVDアルミニウム顔料は、前記PVDアルミニウム顔料を直接封入する連続ケイ素酸化物含有被膜(a)で直接被覆され、金属酸化物層(b)は酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、若しくはそれらの混合物を含むかそれらから成る。
より好ましくは、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料である前記板状PVDアルミニウム顔料は、前記PVDアルミニウム顔料を直接封入する連続ケイ素酸化物含有被膜(a)で直接被覆され、金属酸化物層(b)は酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、若しくはそれらの混合物を含むかそれらから成る。
これらの特定の2つの被覆実施形態もまた腐食安定性の向上につながるという事実は、完全に予想外である。欧州特許出願公開第1619222号において、酸化モリブデンの第1の被膜とそれに続くシリカ被膜の場合のみが従来のアルミニウム顔料の気体(gassing)安定性を向上させたことが報告されている。
いずれの電気化学的相互作用のためにも層(b)の金属酸化物のアルミニウム基剤に対する直接接触が必要と思われるが、この直接接触がないため、この結果は特に驚くべきものである。
別の好ましい実施形態によると、層(b)は金属酸化物を含み若しくはそれらから成る非連続層であり、前記金属酸化物は酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される。
別の好ましい実施形態によると、層(b)は酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される金属酸化物を含み若しくはそれらから成る非連続層である。
意外にも、層(b)として金属酸化物の連続層を適用することは必要ではない。
金属酸化物の連続層(b)とは、この層が実質的に完全に、特には完全に、連続ケイ素酸化物含有被膜(a)を封入することを意味する。
金属酸化物の非連続層(b)は、各対応する金属酸化物を含み若しくはそれらから成る島を含むかそれらから成り、故に、層(b)は連続ケイ素酸化物含有被膜(a)を部分的にのみ封入する。
本発明の別の実施形態によると、前記連続ケイ素酸化物含有被膜は、前記板状PVDアルミニウム顔料、好ましくは、非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料に直接適用され及びそれと物理的に接触する。
本発明の別の実施形態によると、層(b)は被膜(a)に直接適用され及びそれと物理的に接触し、層(b)は好ましくは各対応する金属酸化物を含み若しくはそれらから成る島を含むかそれらから成る。
さらなる好ましい実施形態では、好ましくは非被覆若しくは非安定化PVDアルミニウム顔料であるPVDアルミニウム顔料は、前記PVDアルミニウム顔料を直接封入する連続ケイ素酸化物含有被膜(a)で直接被覆され、層(b)は、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、若しくはそれらの混合物、又は酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、若しくはそれらの混合物を含み若しくはそれらから成る非連続若しくは連続層である。連続ケイ素酸化物含有被膜(a)の厚みは25〜45nmの範囲である。
本発明の別の実施形態によると、前記連続ケイ素酸化物含有被膜は、前記板状PVDアルミニウム顔料、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料に、直接適用され及びそれと物理的に接触し、層(b)は、被膜(a)に直接適用され及びそれと物理的に接触し、及び層(b)は好ましくは、各対応する金属酸化物を含み若しくはそれらから成る島を含むかそれらから成り、及びこの実施形態の表面に、外部有機化学修飾が直接及び物理的に接触した状態で付着される。層(b)の非連続に起因して、前記外部有機化学修飾は、被膜(a)が層(b)で被覆されていない場合には直接被膜(a)にも、及び層(b)に、付着される。
特に、前記有機化学修飾外層がカップリング基を有する少なくとも第1のシランを含み及び任意でカップリング基を有さないシランも含む場合には、これらのシランのシラノール基は被膜(a)のシラノール基と直接縮合することができる。
カップリング基を有する若しくは有さないシランは、一方では酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物とも、又は他方では酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物とも反応することができるが、このシランのシラノール基と前記連続ケイ素酸化物含有被膜のシラノール基との間の化学反応が化学的に好ましい。そのため、カップリング基を有する及び有さないシランは、本発明のPVDアルミニウム顔料の被膜(a)の表面に容易に付着することができる。層b)が層a)に続く場合には、前記シランはおそらく少なくとも部分的に層b)を被覆することになる。
本発明の別の好ましい実施形態によると、PVDアルミニウム顔料は、最初に金属酸化物層(b)が設けられ、その後ケイ素酸化物含有被膜(a)によって連続的に封入される。
この実施形態の2つの被膜(a)及び(b)の順序は、スパッタリング技術と組み合わせたXPS(X−ray Photoelectron Spectroscopy:X線光電子分光法)によって決定することができる。
好ましい実施形態では、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料である前記板状PVDアルミニウム顔料は、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、若しくはそれらの混合物を含み若しくはそれらから成る層(b)で直接被覆され、連続ケイ素酸化物含有被膜(a)が第1の層(b)で被覆された前記PVDアルミニウム顔料を直接封入する。
さらに好ましい実施形態では、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料である板状PVDアルミニウム顔料は、酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、若しくはそれらの混合物を含み若しくはそれらから成る金属酸化物層(b)で直接被覆され、連続ケイ素酸化物含有被膜(a)は第1の層(b)で被覆された前記PVDアルミニウム顔料を直接封入する。
本発明の別の実施形態によると、層(b)は、前記板状PVDアルミニウム顔料、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料に直接適用され及びそれと物理的に接触し、層(b)は好ましくは、各対応する金属酸化物を含み若しくはそれらから成る島を含むかそれらから成る。
本発明の別の実施形態によると、連続ケイ素酸化物含有被膜(a)は、層(b)が前記PVDアルミニウム顔料、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料を封入する連続層である場合には、層(b)に直接適用され及びそれと物理的に接触する。
本発明の別の実施形態によると、連続ケイ素酸化物含有被膜(a)は、層(b)が前記板状PVDアルミニウム顔料、好ましくは非被覆若しくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料を部分的にのみ封入する非連続層である場合には、層(b)及び前記板状PVDアルミニウム顔料に直接適用され及びそれと物理的に接触する。
本発明の別の実施形態によると、層(b)は、前記板状PVDアルミニウム顔料、好ましくは、非安定化板状PVDアルミニウム顔料に直接適用され及びそれと物理的に接触し、被膜(a)は、層(b)に直接適用され及びそれと物理的に接触し、層(b)は好ましくは、各対応する金属酸化物を含み若しくはそれらから成る島を含むかそれらから成り、及びこの実施形態の表面に、直接及び物理的に接触して、外部有機化学修飾が付着されている。層(b)の非連続に起因して、被膜(a)もまた、前記板状PVDアルミニウム顔料が層(b)で直接被覆されていない場合には、前記板状PVDアルミニウム顔料、好ましくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料に直接物理接触している。
さらに好ましい実施形態では、好ましくは非被覆若しくは非安定化PVDアルミニウム顔料であるPVDアルミニウム顔料は、酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、若しくはそれらの混合物、又は酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、若しくはそれらの混合物を含み若しくはそれらから成る非連続若しくは連続層である層(b)で直接被覆され、連続ケイ素酸化物含有被膜(a)は、第1の層(b)で被覆された前記PVDアルミニウム顔料を直接封入し、及び連続ケイ素酸化物含有被膜(a)の厚さは25〜45nmの範囲である。
特に、前記有機化学修飾外層が、カップリング基を有する少なくとも第1のシランを含み、及び任意でカップリング基を有さないシランもまた含む場合には、前記シランのシラノール基は、水酸基若しくはシラノール基等の層(b)の反応性基と直接縮合することができる。
意外にも、前記板状PVDアルミニウム顔料の前記保護封入は、層(b)が最初に適用され、そして層(b)の後に被膜(a)が適用された場合にもまた改善され若しくは優れる。
層(b)が、板状PVDアルミニウム顔料、好ましくは非安定化板状PVDアルミニウム顔料上に直接、金属酸化物の非連続層として適用された場合でさえ、保護封入は同様に改善される。
さらなる実施形態では、層(b)は、前記PVDアルミニウム顔料のケイ素酸化物含有被膜(a)による封入の前及び後の両方で適用されることもできる。
製造方法:
本発明は、上述の項で述べたような保護被膜を有する板状PVDアルミニウム顔料の製造方法にも関する。
前記方法が以下の連続する工程を含む、保護封入:
(a1)溶媒中に溶解された可溶性シリコンアルコキシド化合物と板状PVDアルミニウム顔料とを接触させ、ゾルゲルプロセスにより、実質的に連続するケイ素酸化物含有被膜で封入された板状PVDアルミニウム顔料を形成する工程;
(b1)溶媒中に溶解された可溶性金属化合物と工程(a1)で得られた板状PVDアルミニウム顔料とを接触させて工程(a1)の顔料を少なくとも金属酸化物の層で包囲して、保護封入を有する板状PVD顔料を得る工程であって、前記可溶性金属化合物の前記金属は、モリブデン、タングステン、及びそれらの混合物から成る群から選択される、工程;及び
(c1)任意で、少なくとも1つの有機官能性シランを有する有機化学修飾外層を形成する工程;
又は
(a2)溶媒中に溶解された可溶性金属化合物と板状PVDアルミニウム顔料とを接触させて少なくとも金属酸化物の層を有する板状PVDアルミニウム顔料を得る工程であって、前記可溶性金属化合物の前記金属は、モリブデン、タングステン、及びそれらの混合物から成る群から選択される、工程;
(b2)溶媒中に溶解された可溶性シリコンアルコキシド化合物と工程(a2)で得られた板状PVDアルミニウム顔料とを接触させて、ゾルゲルプロセスにより、実質的に連続したケイ素酸化物含有被膜で封入された板状PVDアルミニウム顔料を得、保護封入を有する板状PVD顔料を得る工程;及び
(c2)任意で、少なくとも1つの有機官能性シランを有する有機化学修飾外層を形成する工程。
層(b)の適用は、層(b)の金属酸化物、金属水酸化物、及び/若しくは金属酸化物水和物の生成のために使用される可溶性金属化合物の量及び/若しくは希釈の追加によって制御することができる。
連続する2つの工程(a1)及び(b1)若しくは(a2)及び(b2)は、ワンポット合成経路において、又は、工程(a1)若しくは工程(a2)のいずれかにより得られた第1被覆で被覆されたPVDアルミニウム顔料を前記溶媒から分離し及び第2被覆工程の前に溶媒中に再分散させる工程が含まれるツーポット合成において、行うことができる。ツーステップ合成においては、連続する被覆工程のために使用される溶媒は同じであっても異なっていてもよい。
可溶性金属化合物を溶解するために使用される溶媒は、水若しくは有機溶媒又はこれらの混合物とすることができる。好ましくは溶媒として水が使用される。使用される水の量もまた被膜(a)を形成するためのゾルゲルプロセスに影響し得るため、使用する水の量を最小限にするために前記可溶性金属化合物の濃度は高くすべきである。
好ましい実施形態では、前記可溶性モリブデン化合物は、酸化モリブデン若しくは元素状モリブデンを酸化水素溶液中に溶解することにより最初にポリモリブデン酸過酸化物の溶液を調製することによって調製される(例えばSolid States Ionics、pp.507−512、1992参照)。同様に、好ましい可溶性タングステン化合物は、酸化タングステン若しくは元素状タングステンを酸化水素溶液に溶解することにより最初にポリタングステン酸過酸化物の溶液を調製することによって、調製される。
層(a)のケイ素酸化物は好ましくは、ゾルゲル法を用いて適用される。
かかるゾルゲルプロセスはアルコキシシランから出発し、これが少量の水による触媒作用下で反応して、シラノール基及びアルコールを形成する。前記PVDアルミニウム顔料を有機溶媒、例えばアルコール相中に分散し、次いで、熱の供給とともに前記アルコキシシラン、水、及び少なくとも1つの塩基性若しくは酸性触媒を添加する。前記アルコキシシランを有機溶媒中に分散された前記PVDアルミニウム顔料に添加することも可能である。
前記シラノール基は水の脱離とともに縮合されてSi−O−Siネットワークを形成する。このSi−O−Siネットワークは次いで、金属エフェクト顔料上にゲルの形態で沈殿し、その結果、それらはケイ素酸化物、好ましくはSiOで包囲若しくは封入されることとなる。
反応の過程で、前記顔料の表面上に二酸化ケイ素のコンパクトなネットワークが発達し及び完全に前記顔料粒子を封入する。さらに、前記顔料表面上に新たに沈殿した前記二酸化ケイ素被膜は、特異的にさらなる表面修飾に供されることができる。例えば、少なくとも1つの非加水分解性置換基を有するシラン、例えばアルキルシランを、SiO被膜の適用後に添加することができ、及びその場で加水分解することができ、少なくとも1つの非加水分解性置換基を有する前記シランはさらなる縮合反応を介して前記顔料表面上の前記二酸化ケイ素層に若しくはその上にしっかりと固定される。
本発明に従い使用されるアルコキシシランは好ましくは、ジ、トリ、及び/若しくはテトラアルコキシシランを含む。テトラアルコキシシランが特に好ましい。テトラアルコキシシランを使用する場合、加水分解の結果、4つのシラノール基が形成され、それらが縮合によって高度の架橋、即ち、良好なバリア効果を有するケイ素酸化物被膜、好ましくはSiO被膜を生成する。ジ若しくはトリアルコキシシランを使用する場合、加水分解はしたがって2つ若しくは3つのシラノール基の生成をもたらし、これらは縮合してSi−O−Siネットワークを形成することができる。ジ若しくはトリアルコキシシランの使用により、有機基、例えばアルキル基若しくはアリール基、又はポリマーをケイ素酸化物被膜に導入して無機−有機ハイブリッド層を形成することが可能となる。ジ若しくはトリアルコキシシランはまた、オルガノシロキサンと言うこともできる。
本発明に従うアルコキシシランは、少なくとも1つのアルコキシ基を有するいずれかのモノマー性若しくはポリマー性ケイ素化合物である。有利に使用されるテトラアルコキシシランは、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、及びそれらの縮合物、又はこれらの混合物を含む。
テトラアルコキシシランとして、テトラエトキシシラン及び/若しくはテトラエトキシシランのオリゴマーを使用することが特に有利である。
アルコキシシラン、好ましくはテトラアルコキシシランを使用する場合、大きな利点は塩類が生成されないということである。塩類は顔料粒子の静電安定性を妨害するため、このことは環境面及びゾルゲル反応中の可能性のある凝集プロセスの両方の面で有利である。
通常、ゾルゲル反応はアンモニア若しくは有機アミンのようなアミンによって触媒される。
前記アミンは一級、二級、若しくは三級アミンであり得る。
好ましい実施形態では、前記アミンは1〜8個の炭素原子、より好ましくは1〜6個、及び特に好ましくは1〜5個の炭素原子を含む。
8個よりも多い炭素原子を有するアミンは、効果的触媒として採用するには立体的に厳し過ぎる場合がある。
本発明の好ましい実施形態によると、前記アミンは、ジメチルエタノールアミン(DMEA)、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン(EDA)、t−ブチルアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン若しくはその誘導体、アニリン若しくはその誘導体、コリン若しくはその誘導体、尿素若しくはその誘導体、ヒドラジン若しくはその誘導体、又はこれらの混合物から選択される。
本発明の最も好ましい実施形態によると、前記アミンは、エチレンジアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、若しくはそれらの混合物から選択される。
使用される有機溶媒は好ましくはアルコール、グリコール、エステル、ケトン、及びこれらの溶媒の混合物である。アルコール若しくはグリコール若しくはそれらの混合物の使用が特に好ましく、及びアルコールの使用が特に好ましい。
前記アルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール、tert−ブタノール、n−ブタノール、イソブチルアルコール、ペンタノール、ヘキサノール、若しくはそれらの混合物の使用が有利である。
エタノール及び/若しくはイソプロパノールの使用が特に好ましい。
グリコールとしては、ブチルグリコール、プロピルグリコール、エチレングリコール、若しくはそれらの混合物の使用が有利である。
存在する反応混合物は、好ましくは20℃から各対応する溶媒若しくは溶媒混合物の沸点までの範囲内の温度で反応される。特に好ましくは、反応温度は50℃から好ましくは各対応する溶媒若しくは溶媒混合物の沸点よりも5℃低い温度までの範囲内である。好ましい反応温度範囲は70℃〜82℃の温度範囲である。
反応時間は好ましくは、2〜20時間の範囲内、より好ましくは3〜8時間の範囲内である。
ケイ素酸化物被膜(a)、好ましくは二酸化ケイ素層は、独国特許出願公開第1020100071471号に開示されているような条件下で適用することができる。
被膜(a)は、ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素のハイブリッド被膜で構成され、少なくとも1つの有機オリゴマー及び/若しくは少なくとも1つの有機ポリマーを欧州特許第1812519号若しくは国際公開第2016/120015号に開示されているような条件下で適用することができる。
有機化学修飾層を独国出願公開特許第102013113885号に開示されているような条件下で適用することができる。
層(b)の形成は好ましくは、最初に酸化モリブデン若しくは酸化タングステンのいずれかを水溶液中、過酸化水素で処理して金属酸化物を溶解することによってなされる。本明細書では、過酸化物錯体を含む幾つかの金属化合物の混合物が製造される。
この溶液は、層(a)の形成のゾルゲルプロセスのために使用されたような有機溶媒中に分散されたPVDアルミニウム薄片に添加される。この添加は、前記PVDアルミニウム薄片を封入するケイ素酸化物含有層(a)が形成される前若しくはその後に行うことができる。顔料表面上の沈殿は、層(a)形成のゾルゲル反応のためにも使用されるような塩基若しくは酸の存在下で起こることができる。
層(a)及び(b)形成の全被覆プロセスは、ワンポット合成として行うことができる。他の実施形態では、最初に層(a)若しくは(b)を被覆し、その後被覆されたPVDアルミニウム薄片を溶媒から分離し、新しい溶媒中にそれらを分散し、及び第2の被膜(b)若しくは(a)で被覆することによるツーポット合成経路を使用してもよい。
使用及び製剤:
本発明はまた、請求項1〜13のいずれか1項に記載の板状PVDアルミニウム顔料の製剤、好ましくは水性製剤における使用にも関する。
本発明はさらに、請求項1〜13のいずれか1項に記載の板状PVDアルミニウム顔料を含有する製剤に関する。
前記製剤は、コーティング系、塗料、ラッカー、印刷インク、粉末塗料、建築用コーティング組成物、プラスチック、セキュリティ印刷インク、セラミック、及び化粧用調製剤から成る群から選択することができる。
自動車内装部品に使用されるラッカーが特に好ましい。さらに水性塗料若しくはラッカーが好ましい。
好ましい実施形態によると、前記板状PVDアルミニウム顔料、好ましくはPVDアルミニウム顔料は、水性コーティング系、水性塗料、水性印刷インク、水性セキュリティ印刷インク、若しくは水性化粧用調製剤等の水性製剤において使用される。
以下の実施例は本発明の例示のためにのみ記載される。これらの実施例は本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。本発明の範囲は、添付特許請求の範囲によってのみ定義される。
A.調製
以下の手順に従って実験を行った。どの実施例がどの手順に基づくかを表1に示す。モリブデン若しくはタングステン酸の量は表1から分かる。
1.1.パーオキソモリブデン酸溶液の調製:
5gの粉末化モリブデン酸(酸化モリブデン(VI)水和物、MoO O)を15gの30%H水溶液中に、室温で撹拌しながら、透明な黄色溶液が生ずるまで溶解した。
1.2.パーオキソタングステン酸溶液の調製(P.C.Murrau,Anal.Chem.1961、33(8)、1125−1126による):
0.5gの金属タングステンを4.5gの30%H水溶液中に、室温で撹拌しながら、透明な黄色溶液が生ずるまで溶解した。
実施例A1(本発明):
化学反応器中で、150gの市販のPVDアルミニウム顔料(Metalure W−52012IL;Eckart GmbH;30gのアルミニウム及び剥離コートとして使用されたポリビニルピロリドンビニルアセテートの残存物を含有)を450gのイソプロパノールに撹拌しながら溶解した。
1.1項に従って調製された規定量(表1参照)のパーオキソモリブデン酸溶液を加えて30分間撹拌した。この分散液を70℃に加熱しさらに25分間撹拌した。次いで18.8gのTEOS(テトラエトキシシラン)及び18.8gの水を加えて1時間撹拌した。次いで4.5gの25重量%のアンモニア水溶液を1時間以内にこの反応混合物に投入した。7時間反応させた後、1.2gのDynasylan Octeoを加え、次いで0.4gのDynasylan AMMOを加えた。この反応混合物をさらに120分間撹拌した。この分散液を室温に冷却し、ブフナーロートを用いてろ過して被覆済みPVD顔料を単離した。この顔料を最後にイソプロパノールと組み合わせて顔料の含有量が10重量%の顔料分散液を得た。
実施例A2(本発明):
ジャケット付き1Lガラス反応器中で、150gの市販のPVDアルミニウム顔料(Metalure W−52012IL;30gのアルミニウム及び剥離コート残存物を含有)を365gのイソプロパノール中に撹拌しながら分散させた。この分散液を70℃に加熱し、さらに25分間撹拌した。次いで18.8gのTEOS及び18.8gの水を加え、この分散液を1時間撹拌した。次いで4.5gの25重量%のアンモニア水溶液を1時間以内にこの反応混合物に投入した。7時間反応させた後、1.1項に従って調製された規定量(表1、第5列参照)のパーオキソモリブデン酸溶液を加えて30分間撹拌した。次いで1.2gのDynasylan Octeoを加え、その後0.4gのDynasylan AMMOを加えた。この反応混合物をさらに120分間撹拌した。この分散液を室温に冷却し、ブフナーロートを用いてろ過して被覆済みPVD顔料を単離した。この顔料を最後にイソプロパノールと組み合わせて、顔料の含有量が10重量%の顔料分散液を得た。
実施例A3(本発明):
前記パーオキソモリブデン酸溶液に代えて1.2項に従って調製されたパーオキソタングステン酸溶液を使用したこと以外は実施例A1と同様。量については表1に規定する。
実施例A4(本発明):
前記パーオキソモリブデン酸溶液に代えて1.2項に従って調製されたパーオキソタングステン酸溶液を使用したこと以外は実施例A2と同様。量については表1に規定する。
比較例2(パーオキソモリブデン若しくはパーオキソタングステン酸溶液の処理なし):
150gの市販のPVDアルミニウム顔料(Metalure W−52012IL;30gのアルミニウム及び剥離コートの残存物を含有)を365gのイソプロパノールに撹拌しながら分散させた。この分散液を70℃に加熱しさらに45分間撹拌した。次いで18.8gのTEOS及び18.8gの水を加えて1時間撹拌した。次いで4.5gの25重量%のアンモニア水溶液を1時間以内にこの反応混合物に投入した。5時間反応させた後、1.2gのDynasylan Octeoを加え、次いで0.4gのDynasylan AMMOを加えた。この反応混合物をさらに120分間撹拌した。この分散液を室温に冷却し、ブフナーロートを用いてろ過して被覆済みPVD顔料を単離した。この顔料を最後にイソプロパノールと組み合わせて顔料の含有量が10重量%の顔料分散液を得た。
実施例B1(本発明):
300gの市販のPVDアルミニウム顔料分散液(Metalure A−41010BG;Eckart GmbH;30gのアルミニウム及び剥離コートとして使用されたポリアクリレートの残存物を含有)を、300gのイソプロパノール中に撹拌しながら分散させた。
1.1項に従って調製された規定量(表1参照)のパーオキソモリブデン酸溶液を加えて30分間撹拌した。この分散液を70℃に加熱し、さらに45分間撹拌した。21.4gのTEOS及び21.4gの水を加えて、さらに1時間撹拌した。次いで6gの25重量%のアンモニア水溶液を1時間以内にこの反応混合物に投入した。7時間反応させた後5gのHydrosil2909を加えた。この反応混合物をさらに2時間撹拌した後、室温に冷却し、ブフナーロートを用いてろ過して被覆済みPVD顔料を単離した。この顔料を最後にイソプロパノールと組み合わせて顔料の含有量が10重量%の顔料分散液を得た。
実施例B2(本発明):
300gの市販のPVDアルミニウム顔料分散液(Metalure A−41010BG;30gのアルミニウム及び剥離コートとして使用されたポリアクリレートの残存物を含有)を、300gのイソプロパノール中に撹拌しながら分散させた。
21.4gのTEOS及び21.4gの水を加えてさらに1時間撹拌した。次いで4.5gの25重量%のアンモニア水溶液を1時間以内にこの反応混合物に投入した。5時間反応させた後、1.1項に従って調製された規定量(表1、第5列参照)のパーオキソモリブデン酸溶液を加えて30分間撹拌した。次いで5gのHydrosil2776を加えた。この反応混合物をさらに2時間撹拌した後、室温に冷却し、ブフナーロートを用いてろ過して被覆済みPVD顔料を単離した。この顔料を最後にイソプロパノールと組み合わせて顔料の含有量が10重量%の顔料分散液を得た。
実施例B3(本発明):
前記パーオキソモリブデン酸溶液に代えて1.2項に従って調製されたパーオキソタングステン酸溶液を使用したこと以外は実施例B1と同様。量については表1に規定する。
実施例B4(本発明):
前記パーオキソモリブデン酸溶液に代えて1.2項に従って調製されたパーオキソタングステン酸溶液を使用したこと以外は実施例B2と同様。量については表1に規定する。
比較例1(パーオキソモリブデン若しくはパーオキソタングステン酸溶液の処理なし):
300gの市販のPVDアルミニウム顔料分散液(Metalure A−41010BG;30gのアルミニウム及び剥離コートとして使用されたポリアクリレートの残存物を含有)を、300gのイソプロパノール中に撹拌しながら分散させた。
21.4gのTEOS及び21.4gの水を加えてさらに1時間撹拌した。次いで5gの25重量%のアンモニア水溶液を1時間以内にこの反応混合物に投入した。5時間反応させた後、5gのHydrosil2776を加えた。この反応混合物をさらに1時間撹拌した後室温に冷却し、ブフナーロートを用いてろ過して被覆済みPVD顔料を単離した。この顔料を最後にイソプロパノールと組み合わせて顔料の含有量が10重量%の顔料分散液を得た。
B.試験方法:
試料をそれらの加水分解安定性について、下記の自動車内装におけるコーティングのためのVolkswagen test TL226,§3.12.1に従う方法によって試験した:
被覆済みPVD顔料の各分散液10gを、0.5gの分散添加剤の補助により、2.5gのブチルグリコール中に分散させた。70gの水性のアクリレートバインダー系を加え、pHを7.6〜8.0の範囲に調節した。ベースコートは、ブルックフィールド粘度計を用い1000 1/sの剪断速度で測定された粘度が、80〜120mPasの範囲である必要がある。必要な場合には、さらに水を添加することにより粘度を調節することができる。Langguth(Erichsen GmbH、model480)を用い以下の噴霧条件下で、プラスチック基剤(ABS/PCブレンド)をこのベースコートで被覆した:
ピストル条件:1.1.0/4走査(runs)
乾燥時間:室温で10分、及び80℃で15分。
このベースコートの厚さは約2〜4μmであった。このベースコート上に、ピストルパラメータ:2走査(runs)中2.1.2及び80℃にて30分乾燥で、クリアコートを噴霧した。
この被覆済みの基剤を80℃で48時間保存した。
次いで前記被覆済み基剤を、デシケータ中で90℃及び湿度>96%に72時間置いた。処理された基剤を乾燥し、i=15°、25°、45°、75°、及び110°(シス配置)の5つの角度において、そのL*a*b*座標を未処理基剤(Byk−Mac、Byk Instruments、Geretsried、ドイツ)との比較において測定した。これらの角度についてΔEを得、以下の式に従って平均をとった:
式中、iは、測定の角度であり、ΔE、Δa、及びΔbは、特定角度iにおける処理基材と未処理基材との座標の差である。
試験は、2.0未満のΔEで良好合格とした。2〜5の範囲のΔEで、試験は合格とした。5〜15を超える範囲のΔEは、その顔料をあまりクリティカルではない用途における特定のツーコート系コーティングに組み込んでもよいという意味での部分的合格を意味する。
ΔEが15を超える場合、試験は不合格とする。
Mo若しくはWの含有量の決定方法:
被覆済み顔料200mgを、約10mlの水で希釈した硝酸(65%)10mlとフッ化水素酸(40%)2mlの混合物中に溶解し、それらの沸点未満に加熱した。モリブデン若しくはタングステンの濃度を、光学発光分光法(ICP−OES)を用いて測定した。各試料を2度ずつ調製し、5回の単一測定を行って平均をとった。全ての調製及び測定は、フッ化水素酸と適合性の収容材を用いて行った。
さらに、元素状ケイ素の濃度を、スカンジウム内部標準を用いて測定した。濃度はSiOとして計算した。
結論:
全ての本発明実施例は、加水分解試験において、試験に不合格であった各対応する比較例1及び2と比較して有意に向上された安定性を示した。一般に、Mo酸化物/SiO被覆系は高い安定性を有していた(実施例1〜9)。金属酸化物被膜の順序は有意な影響を有さないように思われた。
W酸化物/SiO被膜は、SEMによって決定された厚さh50が約40nmであるW−52012PVD−Al−顔料について、非常に良好な安定性を示した(実施例10〜13)。W酸化物/SiO被膜はSiO/W酸化物被膜よりもわずかに良好であった。より大きな比表面積を示すより薄いPVD−Al−顔料(A−41010;SEMにより決定された厚さh50:約32nm)については、許容可能な安定性を得るためにより多くのタングステン材料を選択する必要がある。より少ない量では、試験は部分的合格にとどまる。W酸化物の第1の層による被覆とそれに続くシリカ被膜を有する実施例についての加水分解試験結果は、逆順の被膜を有する実施例についての結果よりもわずかに良好であった。

Claims (16)

  1. 保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料であって、前記保護封入は:
    a)連続封入ケイ素酸化物含有被膜(a)であって、前記ケイ素酸化物含有被膜がその総重量に対して少なくとも60重量%のケイ素酸化物を含む、連続封入ケイ素酸化物含有被膜(a);
    b)金属酸化物の層(b)であって、前記金属酸化物は酸化モリブデン、水酸化モリブデン、酸化モリブデン水和物、酸化タングステン、水酸化タングステン、酸化タングステン水和物、及びそれらの混合物から成る群から選択される、金属酸化物の層(b);及び
    c)任意で有機化学修飾外層
    を含む、板状PVDアルミニウム顔料。
  2. 前記PVDアルミニウム顔料のメディアン径d50が2〜30μmの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  3. 前記PVDアルミニウム顔料のメディアン厚h50が15〜75nmの範囲であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  4. 前記金属酸化物は、それぞれ元素状モリブデン及び/若しくはタングステンとして非被覆のPVDアルミニウム顔料の重量基準で計算した場合、Moについては0.01〜0.4重量%及びWについては0.01〜0.8重量%となることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  5. 前記ケイ素酸化物含有被膜(a)は、非被覆のPVDアルミニウム顔料の重量基準で8重量%〜25重量%となることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  6. 前記ケイ素酸化物含有被膜(a)の平均厚さが15〜60nmの範囲であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  7. 前記ケイ素酸化物含有被膜(a)はケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素から成ることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  8. 前記ケイ素酸化物含有被膜(a)は、前記ケイ素酸化物含有被膜(a)における100重量%までの残りの化合物がハイブリッドケイ素酸化物/有機被膜を形成する有機基を含むかそれらから成る、被膜から成ることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  9. 前記有機基が有機オリゴマー及び/若しくはポリマーを含むことを特徴とする、請求項8に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  10. 前記ケイ素酸化物含有被膜(a)は、ケイ素酸化物、好ましくは二酸化ケイ素と、下記式を有するネットワーク修飾剤として作用する有機官能性シランとの混合物から成り(consists in):
    (4−z)Si(X) (I)
    式中、zは1〜3の整数であり、Rは炭素数1〜24の非置換の非分枝状若しくは分枝状アルキル鎖又は炭素数6〜18のアリール基又は炭素数7〜25のアリールアルキル基又はそれらの混合物であり、Xはハロゲン基及び/若しくは好ましくはアルコキシ基であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  11. 前記有機化学修飾外層は少なくとも1つの有機官能性シランを含むことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  12. 前記PVDアルミニウム顔料は、最初にケイ素酸化物含有被膜(a)によって封入され、次いで前記金属酸化物の層(b)が設けられることを特徴とする、
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の保護封入を有するPVDアルミニウム顔料。
  13. 前記PVDアルミニウム顔料は、最初に前記金属酸化物の層(b)が設けられ、その後ケイ素酸化物含有被膜(a)によって封入されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の保護封入を有する板状PVDアルミニウム顔料を製造するための方法であって、
    前記方法は、以下の一連の工程を含む、方法:
    (a1)溶媒中に溶解された可溶性シリコンアルコキシド化合物と板状PVDアルミニウム顔料とを接触させ、ゾルゲルプロセスにより、実質的に連続するケイ素酸化物含有被膜で封入された板状PVDアルミニウム顔料を形成する工程;
    (b1)溶媒中に溶解された可溶性金属化合物と工程(a1)で得られた板状PVDアルミニウム顔料とを接触させて工程(a1)の顔料を金属酸化物で包囲して、保護封入を有する板状PVD顔料を得る工程であって、前記可溶性金属化合物の前記金属は、モリブデン、タングステン、及びそれらの混合物から成る群から選択される、工程;及び
    (c1)任意で、少なくとも1つの有機官能性シランを有する有機化学修飾外層を形成する工程:
    又は
    (a2)溶媒中に溶解された可溶性金属化合物と板状PVDアルミニウム顔料とを接触させて金属酸化物を有する板状PVDアルミニウム顔料を得る工程であって、前記可溶性金属化合物の前記金属は、モリブデン、タングステン、及びそれらの混合物から成る群から選択される、工程;
    (b2)溶媒中に溶解された可溶性シリコンアルコキシド化合物と工程(a2)で得られた板状PVDアルミニウム顔料とを接触させて、ゾルゲルプロセスにより、実質的に連続したケイ素酸化物含有被膜で封入された板状PVDアルミニウム顔料を得、保護封入を有する板状PVD顔料を得る工程;及び
    (c2)任意で、少なくとも1つの有機官能性シランを有する有機化学修飾外層を形成する工程。
  15. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の板状PVDアルミニウム顔料の、製剤、好ましくは水性製剤における使用。
  16. 前記製剤が請求項1〜13のいずれか1項に記載の板状PVDアルミニウム顔料を含有することを特徴とする、製剤。
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