JP6027439B2 - 狭いサイズ分布を有する高光沢多層効果顔料、およびそれを製造するための方法 - Google Patents
狭いサイズ分布を有する高光沢多層効果顔料、およびそれを製造するための方法 Download PDFInfo
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Description
a)n≧1.8の屈折率を有する非吸収性高屈折率層A
b)n<1.8の屈折率を有し、かつ>150nmの光学層厚みを有する低屈折率層B
c)n≧1.8の屈折率を有する吸収性高屈折率層C
ならびにさらに
d)任意の外側保護層D、
を含み
そして、その多層真珠光沢顔料が、スパンΔDを0.7〜1.4とする指数D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数の累積度数分布を有しているが、そのスパンΔDは、式ΔD=(D90−D10)/D50に従って計算される。
(i)コーティングされる微小板形状の透明な基材をサイズ分級して、コーティングされる微小板形状の透明な基材が、スパンΔD(スパンΔDは式ΔD=(D90−D10)/D50に従って定義される)を0.7〜1.4の範囲とする特性値D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数を有するようにする工程、
(ii)微小板形状の基材に対して、少なくとも層A〜C、さらには、場合によっては、少なくとも1層の層Dを適用する工程、
または
(iii)微小板形状の透明な基材に対して、少なくとも層A〜C、さらには、場合によっては、少なくとも1層の層Dを適用する工程、
(iv)コーティングされた微小板形状の透明な基材をサイズ分級して、コーティングされた微小板形状の透明な基材が、スパンΔD(スパンΔDは式ΔD=(D90−D10)/D50に従って定義される)を0.7〜1.4の範囲とする特性値D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数を有するようにする工程。
a)n≧1.8の屈折率を有する非吸収性高屈折率層A
b)n<1.8の屈折率を有し、かつ>150nmの光学層厚みを有する低屈折率層B
c)n≧1.8の屈折率を有する吸収性高屈折率層C
ならびにさらに
d)任意の外側保護層Dである。層AおよびB、ならびにBおよびCは、外側保護層Dの下に多重的に適用されてもよい。基材に対して高屈折率層と低屈折率層を、常に交互に適用するのが好ましい。微小板形状の透明な基材が、層A〜C、場合によってはDを用いて、一度だけコーティングされているのが特に好ましい。
・金属酸化物、たとえば、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、二酸化スズ、酸化アンチモン、およびそれらの混合物、
・上記の金属酸化物を構成する金属の水酸化物、
・上記の金属酸化物の水和物、
・金属硫化物、たとえば硫化亜鉛、
・金属オキシハロゲン化物、たとえばオキシ塩化ビスマス。
・金属酸化物、たとえば、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、
・金属酸化物水和物、たとえば、酸化ケイ素水和物、酸化アルミニウム水和物、
・金属フッ化物、たとえば、フッ化マグネシウム、
・MgSiO3。
・金属、たとえば、モリブデン、鉄、タングステン、クロム、コバルト、ニッケル、銀、パラジウム、白金、それらの混合物またはそれらの合金、
・金属酸化物、たとえば、マグネタイトFe3O4、酸化コバルト(CoOおよび/またはCo3O4)、酸化バナジウム(VO2および/またはV2O3)、およびこれらの酸化物と金属の混合物、より詳しくは、マグネタイトと(金属)鉄、
・チタン酸鉄、たとえばイルメナイト、
・金属硫化物、たとえば、硫化モリブデン、硫化鉄、硫化タングステン、硫化クロム、硫化コバルト、硫化ニッケル、硫化銀、硫化スズ、これらの硫化物の混合物、これらの硫化物とそれぞれの金属の混合物、たとえばMoS2とMo、ならびに、それぞれの金属の酸化物との混合物、たとえばMoS2と酸化モリブデン、
・その中に非選択的吸収性の物質(たとえば炭素)を組み込むか、またはそれを用いてコーティングした、非吸収性で無色の高屈折率層、たとえば、二酸化チタンまたは二酸化ジルコニウム。
・着色金属酸化物または金属酸化物水和物、たとえば、酸化鉄(III)(α−および/またはγ−Fe2O3、赤色)、FeO(OH)(黄色)、酸化クロム(III)(緑色)、酸化チタン(III)(Ti2O3、青色)、五酸化バナジウム(橙色)、
・着色窒化物、たとえば、チタンオキシナイトライドおよび窒化チタン(TiOxNy、TiN、青色)、通常、二酸化チタンとの混合物の形で存在している低級なチタンの酸化物および窒化物、
・金属硫化物、たとえば、硫化セリウム(赤色)、
・チタン酸鉄、たとえば、擬板チタン石(褐赤色)および/または擬ルチル(褐赤色)、
・スズ−アンチモン酸化物、Sn(Sb)O2、
・選択的吸収性着色料を用いて着色した、非吸収性で無色の高屈折率物質、たとえば、金属酸化物、たとえば、二酸化チタンおよび二酸化ジルコニウム。この着色は、選択的吸収性金属カチオンもしくは着色金属酸化物たとえば酸化鉄(III)を用いて金属酸化物層をドーピングするか、または着色料を含む膜を用いて金属酸化物層をコーティングすることによって、金属酸化物層の中に着色料を組み入れることにより達成してもよい。
a)n≧1.8の屈折率を有し、そして好ましくは30nm〜900nmの範囲の光学層厚みを有する非吸収性高屈折率層A
b)n<1.8の屈折率を有し、そして好ましくは>150nmから500nmまでの範囲の光学層厚みを有する低屈折率層B
c)n≧1.8の屈折率を有し、そして好ましくは30nm〜900nmの範囲の光学層厚みを有する選択的または非選択的吸収性高屈折率層C。
a)n≧1.8の屈折率を有し、そして好ましくは30nm〜900nmの範囲の光学層厚みを有する非吸収性高屈折率TiO2含有層A
b)n<1.8の屈折率を有し、そして好ましくは>150nmから500nmまでの範囲の光学層厚みを有する低屈折率SiO2含有層B
c)n≧1.8の屈折率を有し、そして好ましくは30nm〜900nmの範囲の光学層厚みを有する選択的または非選択的吸収性高屈折率酸化鉄含有層C
ならびにさらに
d)任意の外側保護層D。
R(4−z)Si(X)z (A)
(i)コーティングされる微小板形状の透明な基材をサイズ分級して、コーティングされる微小板形状の透明な基材が、スパンΔD(スパンΔDは式ΔD=(D90−D10)/D50に従って定義される)を0.7〜1.4の範囲とする特性値D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数を有するようにする工程、
(ii)微小板形状の基材に対して、少なくとも層A〜C、さらには、場合によっては、少なくとも1層の層Dを適用する工程、
または
(iii)微小板形状の基材に対して、少なくとも層A〜C、さらには、場合によっては、少なくとも1層の層Dを適用する工程、
(iv)コーティングされた微小板形状の透明な基材をサイズ分級して、コーティングされた微小板形状の透明な基材が、スパンΔD(スパンΔDは式ΔD=(D90−D10)/D50に従って定義される)を0.7〜1.4の範囲とする特性値D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数を有するようにする工程。
A.基材の分級
本発明実施例1:狭いスパンΔD=1.0を有するガラスフレークの分級
FD水中の200gのガラスフレーク(GF100M、Glassflake Ltd製)の懸濁液(FD=完全脱イオン化、ほぼ3重量%含量)を、100μmの篩で分級し、その篩下を、63μmの篩でもう一度篩別した。63μmの篩で得られた篩上について、この篩別プロセスを2回繰り返した。これによって、次の粒子サイズ分布(Malvern Mastersizer 2000)を有するガラスフレーク画分が得られた:D10=50μm、D50=82μm、D90=132μm、スパンΔD=1.0。
FD水中の200gのガラスフレーク(GF100M、Glassflake Ltd製)の懸濁液(ほぼ3重量%含量)を、150μmの篩で分級し、その篩下を、34μmの篩でもう一度篩別した。34μmの篩で得られた篩上について、この篩別プロセスを2回繰り返した。これによって、次の粒子サイズ分布(Malvern Mastersizer 2000)を有するガラスフレーク画分が得られた:D10=25μm、D50=88μm、D90=200μm、スパンΔD=1.99。
比較例2:本発明実施例2のための出発材料の調製
200gの本発明実施例1からのガラスフレークを、乱流撹拌しながら、2000mLのFD水の中に懸濁させ、加熱して80℃とした。希HClを使用してその懸濁液のpHを1.9に調節し、次いで「SnO2」の第一の層をそのガラスフレークの上に沈殿させた。この層は、pHを一定に保つために10%重量強度のNaOH溶液を同時に計量添加しながら、3gのSnCl4・5H2O(10mLの濃HCl+50mLのFD水の中)からなる溶液を1時間以上かけて添加することによって形成した。完全に沈殿させるために、その懸濁液をさらに15分間撹拌した。その後、希HClを使用してpHを1.6にまで下げ、次いで、75mLのTiCl4溶液(200gTiO2/L−FD水)をその懸濁液の中に計量添加した。その添加に際しては、10%重量強度のNaOH溶液を用いたカウンター調節によって、pHを1.6の一定に保った。これに続けて、さらに15分間撹拌し、濾過し、FD水を用いてフィルターケーキを洗浄した。そのフィルターケーキを、まず100℃で乾燥させ、次いで650℃で30分間かけて焼成した。これによって、銀色の干渉色を有する光輝効果顔料が得られた。
200gの比較例1からのガラスフレークを、乱流撹拌しながら、2000mLのFD水の中に懸濁させ、加熱して80℃とした。希HClを使用してその懸濁液のpHを1.9に調節し、次いで「SnO2」の第一の層をそのガラスフレークの上に沈殿させた。この層は、pHを一定に保つために10%重量強度のNaOH溶液を同時に計量添加しながら、3gのSnCl4・5H2O(10mLの濃HCl+50mLのFD水の中)からなる溶液を1時間以上かけて添加することによって形成した。完全に沈殿させるために、その懸濁液をさらに15分間撹拌した。その後、希HClを使用してpHを1.6にまで下げ、次いで、75mLのTiCl4溶液(200gTiO2/L−FD水)をその懸濁液の中に計量添加した。その添加に際しては、10%重量強度のNaOH溶液を用いたカウンター調節によって、pHを1.6の一定に保った。これに続けて、さらに15分間撹拌し、濾過し、FD水を用いてフィルターケーキを洗浄した。そのフィルターケーキを、まず100℃で乾燥させ、次いで650℃で30分間かけて焼成した。これによって、銀色の干渉色を有する光輝効果顔料が得られた。
本発明実施例2:ガラスフレーク/TiO2(ルチル)/SiO2/Fe2O3
200gの比較例2からのTiO2コーティングしたガラスフレークを、乱流撹拌しながら、1300mLのFD水の中に懸濁させ、加熱して80℃とした。5%重量強度のNaOH溶液を使用してpHを7.5にまで上げ、次いで15分間撹拌した。次いで、その懸濁液の中に水ガラス溶液(235gの水ガラス溶液、27重量%SiO2、235gのFD水と混合)を徐々に導入し、pHは7.5の一定に保った。この後、さらに20分間撹拌し、pHを3.0にまで下げ、次いで、85mLのFeCl3溶液(280gFe2O3/L−FD水)をその懸濁液の中に計量添加した。その添加に際しては、10%重量強度のNaOH溶液を用いたカウンター調節によって、pHを3.0の一定に保った。これに続けて、さらに15分間撹拌し、濾過し、FD水を用いてフィルターケーキを洗浄した。そのフィルターケーキを、まず100℃で乾燥させ、次いで650℃で30分間かけて焼成した。これによって、反射角では赤色がかった金色の干渉色を有する極めて高光輝な多層顔料が得られたが、このものは、フラットな角度では緑色がかった金色に変化する。その顔料はさらに、固有の赤色がかった色を有している。
200gの比較例3からのTiO2コーティングしたガラスフレークを、乱流撹拌しながら、1300mLのFD水の中に懸濁させ、加熱して80℃とした。5%重量強度のNaOH溶液を使用してpHを7.5にまで上げ、次いで15分間撹拌した。次いで、その懸濁液の中に水ガラス溶液(235gの水ガラス溶液、27重量%SiO2、235gのFD水と混合)を徐々に導入し、pHは7.5の一定に保った。この後、さらに20分間撹拌し、pHを3.0にまで下げ、次いで、85mLのFeCl3溶液(280gFe2O3/L−FD水)をその懸濁液の中に計量添加した。その添加に際しては、10%重量強度のNaOH溶液を用いたカウンター調節によって、pHを3.0の一定に保った。これに続けて、さらに15分間撹拌し、濾過し、FD水を用いてフィルターケーキを洗浄した。そのフィルターケーキを、まず100℃で乾燥させ、次いで650℃で30分間かけて焼成した。これによって、反射角では黒〜赤色がかった金色の干渉色を有する多層顔料が得られたが、このものは、フラットな角度では黒金色の色調にわずかに変化する。その顔料はさらに、固有の赤色がかった色を有している。
IIa.角度依存性の色彩の測定
彩度値を測定するために、慣用されるニトロセルロースワニス(Dr.Renger Erco Bronzemischlack 2615e;Morton製)の中に、顔料添加量が(湿ワニスの全重量を基準にして)6重量%のレベルとなるように、多層真珠光沢顔料を撹拌しながら組み入れた。多層真珠光沢顔料をまず導入し、次いでブラシを用いてワニスの中に分散させた。
光沢は指向性反射の尺度であり、Micro−Tri−Gloss機器を使用して特性解析することができる。したがって、散乱性の強いサンプルほど、低い光沢を示す。
サイズ分布曲線は、Malvern製の機器(機器名:Malvern Mastersizer 2000)を使用し、メーカーの取扱説明書に従って求めた。この目的のために、約0.1gの対象としている顔料を、分散助剤を添加せず連続的に撹拌して水性懸濁液の形態とし、パスツールピペットを用いて測定機器のサンプル調製セルの中に入れ、繰り返し測定した。個々の測定結果から、平均値を求めた。この場合、散乱光信号は、Mieの理論に従って評価したが、それには、粒子の屈折および吸収の挙動も含まれている(図1)。
以下の化粧料用途の実施例では、上述の実施例の一つによって製造した本発明の多層真珠光沢顔料を使用した。
Claims (14)
- 光学活性なコーティングを有する微小板形状の透明な基材をベースとする多層真珠光沢顔料であって、
光学活性なコーティングが、少なくとも、
a)二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、二酸化スズ、酸化アンチモン、これらの水和物、これらの金属の水酸化物、これらの混合物からなる群より選択される物質からなる、n≧1.8の屈折率を有する非吸収性高屈折率層A
b)二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、これらの水和物、酸化ホウ素、これらの混合物からなる群より選択される物質からなる、n<1.8の屈折率を有し、かつ>150nmの光学層厚みを有する低屈折率層B
c)酸化鉄(III)、FeO(OH)、酸化クロム(III)、酸化チタン(III)、五酸化バナジウム、これらの水和物、マグネタイト、酸化コバルト、VO 2 、V 2 O 3 、これらの混合物からなる群より選択される物質からなる、n≧1.8の屈折率を有する吸収性高屈折率層C
ならびにさらに
d)任意の外側保護層D、
を含み
そして、多層真珠光沢顔料が、スパンΔD(スパンΔDは式ΔD=(D90−D10)/D50に従って計算される)を0.7〜1.3とする、
・ D10:10〜30μm、D50:25〜45μm、D90:40〜70μmの組み合わせ
・ D10:20〜45μm、D50:30〜65μm、D90:70〜110μmの組み合わせ
・ D10:25〜65μm、D50:40〜140μm、D90:120〜180μmの組み合わせ
・ D10:75〜110μm、D50:135〜250μm、D90:400〜490μmの組み合わせ
のいずれかの組み合わせの範囲に含まれる指数D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数の累積度数分布を有し、かつ、その彩度値C* 15が>20であることを特徴とする、多層真珠光沢顔料。 - 多層真珠光沢顔料が、その彩度値C* 15が>20であることで銀色の干渉色を有していないことを特徴とする、請求項1の多層真珠光沢顔料。
- 層Aの光学層厚みが、30nm〜900nmの範囲にあることを特徴とする、請求項1または2の多層真珠光沢顔料。
- 層Bの光学層厚みが、150nmを超えて500nmまでの範囲にあることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかの多層真珠光沢顔料。
- 層Cが、金属酸化物または金属硫化物を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかの多層真珠光沢顔料。
- 層Cの光学層厚みが、30nm〜900nmの範囲にあることを特徴とする、請求項1〜5のいずれかの多層真珠光沢顔料。
- 層Aが、酸化チタンを含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれかの多層真珠光沢顔料。
- 層Bが、酸化ケイ素を含むことを特徴とする、請求項1〜7のいずれかの多層真珠光沢顔料。
- 層Cが、酸化鉄または異なる酸化鉄の混合物(その内の少なくとも一つの酸化鉄は吸収性の酸化鉄である)を含むことを特徴とする、請求項1〜8のいずれかの多層真珠光沢顔料。
- 多層真珠光沢顔料の微小板形状の透明な基材が、天然マイカ、合成マイカ、ガラスフレーク、SiO2微小板、Al2O3微小板、およびそれらの混合物からなる群より選択されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかの多層真珠光沢顔料。
- 請求項1〜10のいずれかの多層真珠光沢顔料を製造するための方法であって、
方法が、以下の
(i)コーティングされる微小板形状の透明な基材をサイズ分級して、コーティングされる微小板形状の透明な基材が、スパンΔD(スパンΔDは式ΔD=(D90−D10)/D50に従って定義される)を0.7〜1.3の範囲とする特性値D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数を有するようにする工程、
(ii)微小板形状の基材に対して、少なくとも層A〜C、さらには、場合によっては、少なくとも1層の層Dを適用する工程、
または
(iii)微小板形状の透明な基材に対して、少なくとも層A〜C、さらには、場合によっては、少なくとも1層の層Dを適用する工程、
(iv)コーティングされた微小板形状の透明な基材をサイズ分級して、コーティングされた微小板形状の透明な基材が、スパンΔD(スパンΔDは式ΔD=(D90−D10)/D50に従って定義される)を0.7〜1.3の範囲とする特性値D10、D50、D90を有する体積平均サイズ分布関数を有するようにする工程、
を含むことを特徴とする、方法。 - 化粧料配合物、プラスチック、フィルム、織物、セラミック材料、ガラス、およびコーティング組成物における、請求項1〜10のいずれかの多層真珠光沢顔料の使用。
- 請求項1〜10のいずれかの多層真珠光沢顔料を含む配合物。
- 請求項1〜10のいずれかの多層真珠光沢顔料を有するか、またはそれらを含むことを特徴とする、物品。
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