JP6012626B2 - 光輝性顔料、それを含有する化粧料、塗料組成物および樹脂組成物、並びに光輝性顔料の製造方法 - Google Patents
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Description
薄片状粒子と、前記薄片状粒子の表面を被覆する金属酸化物層と、を含む光輝性顔料の製造方法であり、
前記薄片状粒子と酸とを含む金属酸化物層形成用スラリーに、金属化合物の水溶液を添加して、前記薄片状粒子の表面に前記金属化合物に由来する金属の酸化物の水和物を析出させ、前記薄片状粒子を前記金属の酸化物の水和物を含む金属酸化物水和物層によって被覆する工程(工程1)と、
前記金属酸化物水和物層で被覆された前記薄片状粒子を洗浄し、乾燥させた後、焼成して、前記金属酸化物水和物層を金属酸化物層とする工程(工程2)と、を含み、
前記金属酸化物層形成用スラリーの調整に使用される前記薄片状粒子のpH2の塩酸水中におけるゼータ電位が、−25mV〜−10mVである。
金属酸化物層の厚み変動係数=(金属酸化物層の厚みの標準偏差/金属酸化物層の平均厚み)
薄片状粒子の平均厚みは、高輝度および高彩度の光輝性顔料を得る観点から、0.1〜6.0μm、好ましくは0.2〜2.0μm、さらに好ましくは0.3〜1.5μmである。薄片状粒子の平均厚みは、任意の100個の薄片状粒子についてその厚さd(図1参照)を電子顕微鏡にて測定した結果から得られる平均値である。
本発明では、例えばふるい分け分級によって薄片状粒子の粒度を調整できる。ふるい分け分級には、例えば乾式振動ふるいを利用できる。用いるふるいの目開きの大きさは、ふるう前の粒子の粒度や、得たい薄片状粒子の粒径等に応じて適宜選択するとよい。
金属酸化物層の具体例について、以下に説明する。
薄片状粒子を被覆する金属酸化物層の一例として、二酸化チタン層が挙げられる。薄片状粒子を被覆する二酸化チタン層は、実質的に、ルチル型二酸化チタンからなっているとよい。ルチル型二酸化チタンを金属酸化物として用いると、比表面積が小さく緻密な結晶を含み、密度が高く、すなわち金属酸化物層の屈折率が高いことから、高輝度及び高彩度の光輝性顔料が得られる。ここで、「実質的に」とは、金属酸化物層における二酸化チタン以外の成分が、質量%にして0.1%以下であり、好ましくは0.01%以下であることを意味する。二酸化チタン以外の成分としては、SnO2、Na2O等が挙げられる。
薄片状粒子を被覆する金属酸化物層の別の例として還元酸化チタン層が挙げられる。二酸化チタン層で被覆された薄片状粒子を、400〜600℃の水素を含む雰囲気下で還元することにより、薄片状粒子が還元酸化チタン層によって被覆された光輝性顔料が得られる。
薄片状粒子を被覆する金属酸化物層のさらに別の例として、酸化鉄層が挙げられる。酸化鉄は、ルチル型二酸化チタンと同様に、アナターゼ型二酸化チタンと比較すると光触媒活性が10分の1程度と低く、酸化鉄で被覆された薄片状粒子は、塗料組成物や樹脂組成物用の顔料として適している。酸化鉄を用いると、酸化鉄の光の吸収による有彩色の発色と光の干渉による発色(赤銅色、オレンジ色、赤色)とが重なった色彩が実現できる。薄片状粒子を被覆する酸化鉄として、3価の酸化鉄、もしくは2価の酸化鉄と3価の酸化鉄との混合物を用いることができる。薄片状粒子を被覆する酸化鉄層は、実質的に、上記の酸化鉄からなっているとよい。ここで、実質的にとは、金属酸化物層における酸化鉄以外の成分が、質量%にして0.1%以下であり、好ましくは0.01%以下であることを意味する。酸化鉄以外の成分としては、SnO2、Na2Oが挙げられる。
薄片状粒子を被覆する金属酸化物層の別の例として還元酸化鉄層が挙げられる。酸化鉄層で被覆された薄片状粒子を、400〜600℃の水素を含む雰囲気下で還元することにより、薄片状粒子が還元酸化鉄層によって被覆された光輝性顔料が得られる。
次に、本発明の光輝性顔料の一例を含む化粧料の一例について説明する。化粧料には、フェーシャル化粧料、メーキャップ化粧料、ヘア化粧料等幅広い範囲の化粧料が含まれる。これらの中でも、特にファンデーション、粉白粉、アイシャドー、ブラッシャー、化粧下地、ネイルエナメル、アイライナー、マスカラ、口紅、ファンシーパウダー等のメーキャップ化粧料において、本実施形態の光輝性顔料は好適に使用される。
(2)アニオン活性剤、カチオン活性剤等の界面活性剤による処理方法
(3)ナイロン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、各種フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレンエチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)等)、ポリアミノ酸等の高分子化合物による処理方法
(4)パーフルオロ基含有化合物、レシチン、コラーゲン、金属石鹸、親油性ワックス、多価アルコール部分エステル・完全エステル等による処理方法
(5)これらを複合した処理方法
ただし、一般に粉末の疎水化処理に適用できる方法であれば、前述の方法以外でも利用できる。
・無機白色顔料:酸化チタン、酸化亜鉛等
・無機赤色系顔料:酸化鉄(ベンガラ)、チタン酸鉄等
・無機褐色系顔料:γ酸化鉄等
・無機黄色系顔料:黄酸化鉄、黄土等
・無機高彩度系顔料:黒酸化鉄、カーボンブラック等
・無機紫色系顔料:マンゴバイオレット、コバルトバイオレット等
・無機緑色系顔料:チタン酸コバルト等・無機青色系顔料:群青、紺青等
(1)日本の厚生労働省が認めた医薬品に使用できるタール色素として、法定色素に規定された、赤色201号、赤色202号、赤色204号、赤色205号、赤色220号、赤色226号、赤色228号、赤色405号、橙色203号、橙色204号、黄色205号、黄色401号、青色404号等。
(2)タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化ジルコニウム又はアルミニウムホワイト等の体質顔料に、以下に挙げる染料をレーキ化した有機顔料。
次に、本発明の光輝性顔料の一例を含む樹脂組成物の一例について説明する。本実施形態の樹脂組成物を用いて成形される成形体としては、化粧料用容器、食品容器、壁装材、床材、家電製品の筐体、アクセサリー、文房具、玩具、浴槽、バス用品、履き物、スポーツ用品、トイレ用品等が挙げられる。本実施形態の樹脂組成物は、本発明の光輝性顔料の一例と、母材樹脂とを含む。
次に、本発明の光輝性顔料の一例を含む塗料組成物の一例について説明する。本実施形態の塗料組成物は、上記に説明した本実施の形態の光輝性顔料をビヒクルに混合させることによって作製できる。ビヒクルは、下記の、水性エマルション樹脂と架橋硬化剤とを含む水性樹脂組成物と、その他添加剤とから構成される。
(水性エマルション樹脂)
水性エマルション樹脂は、下記のカルボニル基を有する重合性不飽和単量体を乳化剤の存在下で乳化重合させることにより得られるものである。乳化剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤などが挙げられ、水性エマルション樹脂は、該乳化剤の1種又は2種以上の存在下で過硫酸塩や過酸化物等の重合開始剤を使用して乳化重合して得られる。
前記カルボニル基を有する重合性不飽和単量体は、次の(a)〜(d)から選ばれる。
架橋硬化剤としては、例えば、1分子当たり少なくとも2個以上のヒドラジド基を有するヒドラジド化合物が挙げられる。より具体的には、例えば、蓚酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド等が挙げられる。
塗料組成物には、その用途に応じて、下記のその他の添加剤が含まれていてもよい。その他の添加剤としては、熱可塑性樹脂(例えば、カルボニル基を含まない塩化ビニル樹脂、カルボニル基を含まないポリエチレン樹脂等)、熱硬化性樹脂(例えば、ウレタン樹脂、アミノ樹脂等)や、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の安定剤、可塑剤、帯電防止剤、分散剤、皮張り防止剤、増粘剤等の粘度調整剤、平坦化剤、たれ防止剤、防黴剤、防腐剤、充填剤、染顔料(フタロシアニン系顔料、ぺリレン系顔料、キクナドリン系顔料、インジゴ系顔料、イソインドリノン系顔料、ベンガラ、黄色酸化鉄、カーボンブラック等)等が挙げられる。
実施例1の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.53、平均厚み1.3μm、粒径D50約85μm)に、ルチル型二酸化チタン(TiO2)を被覆したものである。
実施例2の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成が異なること以外は実施例1と同様にして作製した。実施例2の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的にルチル型二酸化チタン(TiO2)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例3の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成が異なること以外は実施例1と同様にして作製した。実施例3の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的にルチル型二酸化チタン(TiO2)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例4の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の平均厚みを5.0μm、粒径D50を約105μmとしたこと以外は実施例1と同様にして作製した。実施例4の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的にルチル型二酸化チタン(TiO2)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例5の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を実施例2と同様とし、薄片状ガラス粒子の平均厚みを5.0μm、粒径D50を約105μmとしたこと以外は実施例1と同様にして作製した。実施例5の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的にルチル型二酸化チタン(TiO2)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例6の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の平均厚みを1.3μm、粒径D50を約85μmとし、金属酸化物層を還元酸化チタンとしたこと以外は実施例1と同様にして作製した。実施例6の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化チタンからなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。実質的に還元酸化チタン(TiO1.7)からなる層(金属酸化物層)は下記のようにして作製した。
実施例7の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を実施例2と同様としたこと以外は実施例6と同様にして作製した。実施例7の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化チタン(TiO1.7)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例8の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を実施例3と同様としたこと以外は実施例6と同様にして作製した。実施例8の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化チタン(TiO1.7)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例9の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に酸化鉄からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。実施例9の光輝性顔料の作製に用いた、薄片状ガラス粒子の平均厚みは1.3μm、粒径D50は約85μmとし、薄片状ガラス粒子の組成は実施例1と同様とした。実質的に酸化鉄(Fe2O3)からなる層(金属酸化物層)は下記のようにして作製した。
実施例10の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を実施例2と同様としたこと以外は実施例9と同様にして作製した。実施例10の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に酸化鉄(Fe2O3)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例11の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を実施例3と同様としたこと以外は実施例9と同様にして作製した。実施例11の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に酸化鉄(Fe2O3)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例12の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化鉄(Fe3O4)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。実施例12の光輝性顔料の作製に用いた薄片状ガラス粒子の平均厚みは1.3μm、粒径D50は約85μmとし、薄片状ガラス粒子の組成は実施例1と同様とした。実質的に還元酸化鉄(Fe3O4)からなる層(金属酸化物層)は下記のようにして作製した。
実施例13の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を実施例2と同様としたこと以外は実施例12と同様にして作製した。実施例13の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化鉄(Fe3O4)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例14の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を実施例3と同様としたこと以外は実施例12と同様にして作製した。実施例14の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化鉄(Fe3O4)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
実施例15の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.53、平均厚み0.45μm、粒径(D50)24.1μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例16の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.53、平均厚み0.35μm、粒径(D50)24.3μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例17の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.53、平均厚み0.55μm、粒径(D50)24.4μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例18の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.53、平均厚み0.45μm、粒径(D50)21.4μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例19の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.53、平均厚み0.45μm、粒径(D50)28.4μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例20の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.54、平均厚み0.45μm、粒径(D50)25.2μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例21の光輝性顔料は、アルミナ薄片状粒子(屈折率1.76、平均厚み0.35μm、粒径(D50)19.9μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例22の光輝性顔料は、合成マイカ粒子(市販のナトリウム四ケイ素雲母NaMg2.5(Si4O10)F2、屈折率1.58、平均厚み0.35μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
実施例23の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.52、平均厚み0.45μm、粒径(D50)24.5μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
比較例1の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成が異なること以外は実施例1と同様にして作製した。比較例1の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的にニ酸化チタン(TiO2)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
比較例2の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を比較例1と同様としたこと以外は実施例6と同様にして作製した。比較例2の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化チタン(TiO1.7)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
比較例3の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を比較例1と同様としたこと以外は実施例9と同様にして作製した。比較例3の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に酸化鉄(Fe2O3)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
比較例4の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子の組成を比較例1と同様としたこと以外は実施例12と同様にして作製した。比較例4の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子が実質的に還元酸化鉄(Fe3O4)からなる層(金属酸化物層)で覆われたものである。
比較例5の光輝性顔料は、薄片状ガラス粒子(屈折率1.57、平均厚み0.45μm、粒径(D50)24.2μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
比較例6の光輝性顔料は、アルミナ薄片状粒子(屈折率1.76、平均厚み0.30μm、粒径(D50)19.7μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
比較例7の光輝性顔料は、合成マイカ粒子(市販のフッ素金雲母KMg3(AlSi3O10)F2、屈折率1.58、平均厚み0.25μm)に、ルチル型二酸化チタンを被覆したものである。
薄片状粒子および光輝性顔料の、粒度分布の測定にレーザー回折粒度分布測定装置(「製品名マイクロトラックHRA」(日機装株式会社製))を用いた。その測定結果から、粒径が小さい側から体積累積が50%までの粒径(D50)を求めた。
任意の100個の薄片状粒子についてその厚さd(図1参照)を電子顕微鏡にて測定し、平均厚みを得た。
光輝性顔料から金属酸化物層を取り除いて得られる薄片状粒子0.1gを正確に秤量し、過塩素酸(HClO4)4mlと弗化水素酸7.5mlで溶かした後、乾固し、塩酸(1+1)2mlで溶解後、炎光光度計でナトリウムの波長589nmの吸光光度を測定した。金属酸化物層が形成される前の薄片状粒子中に含まれるNa2Oの含有量についても同様にして求めた(表4〜6参照)。
試料中の酸化ナトリウム量a(g)を下記の式より算出した。
a(g)=測定値(ppm)×10−3×(100/1000)
Na2O(%)=(a/W) × 100
W:光輝性顔料の採取量(g)
光輝性顔料1gを正確に秤量し測定用セルに入れ、ユアサアイオニクス株式会社製 NOVA1000を用いて、光輝性顔料の比表面積を測定した。
予め、薄片状粒子と同一組成の平板試料と、pH2.0の塩酸水とを準備して、電気泳動光散乱法にて、大塚電子株式会社製 ELS−6000と平板試料セルとを用い、ゼータ電位を測定した。
金属酸化物層の厚みは、光輝性顔料を樹脂に抱埋させて固めたものを破断し、断面を導電処理のためPt-Pdコーティングを施した。その断面を電子顕微鏡で観察し、金属酸化物層の厚みを測定した。5個の粒子の観察を行い、1個当たり10箇所の厚みを測定した。このようにして得られた金属酸化物層の厚みから求めた、厚みの標準偏差及び平均厚みの値を用いて、金属酸化物層の厚み変動係数を算出した。
アクリル樹脂(製品名「アクリデックA−322」(大日本インキ化学工業株式会社製))78質量%、ブチル化メラミン樹脂(製品名「スーパーベッカミンL−117−60」(大日本インキ化学工業株式会社製))16質量%、実施例1〜23、比較例1〜7で得られた光輝性顔料6質量%に、シンナーを適量加えて、粘度13Pa・s(株式会社安田精機製作所製フォードカップNo.4/20℃)となるように攪拌機を用いて混合して、メタリックベース塗料(光輝性顔料組成物)を調整した。このメタリックベース塗料を、スプレーガン(アネスト岩田株式会社製W−100)を用いて塗装板(塗り色:マンセル表色系N=9.5(CIEL*a*b*表色系 L*=95))の上に塗布して、メタリックベース塗膜を形成した。
マルチアングルカラー&エフェクトコントロール測定器(製品名:BYK−mac、BYK−Gardner社製)を用いて、メタリックベース層中の光輝性顔料のハイライトにおける輝度を評価した。光輝性顔料を含むメタリックベース層では、ハイライトではよく光を反射して高輝度となる一方、シェードでは暗くなり、「フロップ」と呼ばれる明度および色彩の角度変化がある。
彩度の評価は、下記のようにして行った。まず、アクリル樹脂塗料(製品名「アクリルオートクリアスーパー」(日本ペイント株式会社製)、固形分約30質量%)に、光輝性顔料を添加し、よく混合撹拌した後、それを隠蔽率測定紙に9ミル(9/1000インチ)隙間のアプリケーターで塗布し、乾燥させた。得られた塗板について、色彩色差計(CR400、コニカミノルタ株式会社)を使用して色相a*とb*の値を測定し、下記の式からC*を求めた。尚、光輝性顔料は、光輝性顔料の含有量がアクリル樹脂塗料と光輝性顔料の混合物中で10質量%になるように添加した。b*はその値が小さいほど、黄色みがかることが抑制されており、よりアクリル樹脂本来の色が呈されていることを意味し、C*はその値が大きいほど、彩度が高いことを意味している。
C*={(a*)2+(b*)2}1/2
Claims (9)
- 薄片状粒子と、前記薄片状粒子の表面を被覆する金属酸化物層と、を含む光輝性顔料であって、
前記薄片状粒子は、粒度分布において、粒径が小さい側からの体積累積が50%に相当する粒径が50〜110μmであり、
前記薄片状粒子中のNa 2 Oの含有量が5質量%以上9質量%未満であり、
前記金属酸化物層の厚み変動係数(前記金属酸化物層の厚みの標準偏差/前記金属酸化物層の平均厚み)が、20%以下である光輝性顔料。
- 前記光輝性顔料の比表面積が、5.0m2/g以下である請求項1に記載の光輝性顔料。
- 前記薄片状粒子の材料が、ガラス、シリカ、アルミナ、およびマイカからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の光輝性顔料。
- 前記金属酸化物層が、二酸化チタン、還元酸化チタン、酸化鉄、還元酸化鉄から選ばれる少なくとも何れか1種によって形成されている、請求項1〜3のいずれかの項に記載の光輝性顔料。
- 請求項1〜4のいずれかの項に記載の光輝性顔料を含む化粧料。
- 請求項1〜4のいずれかの項に記載の光輝性顔料を含む塗料組成物。
- 請求項1〜4のいずれかの項に記載の光輝性顔料を含む樹脂組成物。
- 薄片状粒子と、前記薄片状粒子の表面を被覆する金属酸化物層と、を含む光輝性顔料の製造方法であり、
前記薄片状粒子と酸とを含む金属酸化物層形成用スラリーに、金属化合物の水溶液を添加して、前記薄片状粒子の表面に前記金属化合物に由来する金属の酸化物の水和物を析出させ、前記薄片状粒子を前記金属の酸化物の水和物を含む金属酸化物水和物層によって被覆する工程(工程1)と、
前記金属酸化物水和物層で被覆された前記薄片状粒子を洗浄し、乾燥させた後、焼成して、前記金属酸化物水和物層を金属酸化物層とする工程(工程2)と、を含み、
前記金属酸化物層形成用スラリーの調整に使用される前記薄片状粒子のpH2の塩酸水中におけるゼータ電位が、−25mV〜−10mVであり、前記薄片状粒子は、粒度分布において、粒径が小さい側からの体積累積が50%に相当する粒径が50〜110μmであり、前記金属酸化物層形成用スラリーの調整に使用される前記薄片状粒子中のNaの含有量が、酸化物(Na 2 O)換算で、5質量%以上9質量%未満である、光輝性顔料の製造方法。 - 前記金属化合物の水溶液が、チタン含有溶液であり、
前記チタン含有溶液が、四塩化チタン、三塩化チタン、二塩化チタン、硫酸チタン、硫酸チタニル、硝酸チタン、及び硝酸チタニルからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む水溶液である請求項8に記載の光輝性顔料の製造方法。
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