JP7214607B2 - 被覆金属顔料、それを製造および使用するための方法、被覆剤、ならびに物品 - Google Patents
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Description
少なくとも1種の金属酸化物を含有する金属顔料を包囲する少なくとも1つの第1の被覆層および
少なくとも1種のヘテロポリシロキサンを含有する少なくとも1つの第2の被覆層を含み、ここで、金属酸化物という用語には、酸化物水和物および水酸化物も包含され、
少なくとも1種のヘテロポリシロキサンが、少なくとも1種のアミノシラン構成要素と、アルキルシラン、ビニルシラン、およびアリールシランからなる群から選択される少なくとも1種のシラン構成要素とを有し、
ヘテロポリシロキサンが、事前縮合形態で、少なくとも1つの第1の包囲被覆層に施与されている金属顔料を提供することによって達成される。
-任意選択により事前被覆されている金属顔料を得るステップと、
-任意選択により事前被覆されている金属顔料上に、少なくとも1種の金属酸化物を含む、金属顔料を包囲する少なくとも1つの第1の被覆層を生成するステップと、
-少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンを含む少なくとも1つの第2の被覆層を、少なくとも1種の金属酸化物を有する少なくとも1つの第1の被覆層に施与するステップとを含み、ここで、金属酸化物という用語には、酸化物水和物および水酸化物も含まれ、
少なくとも1種のヘテロポリシロキサンが、少なくとも1種のアミノシラン構成要素と、アルキルシラン、ビニルシラン、およびアリールシランの群から選択される少なくとも1種のシラン構成要素とを有する。任意選択により事前被覆されている金属顔料は好ましくは、フレーク状である。
本発明によって使用される事前縮合ヘテロポリシロキサンは、例えば、一般式(RI)のアミノアルキルアルコキシシランと、一般式(RII)および(RIII)のアルキルトリアルコキシシランおよび/またはジアルキルジアルコキシシランとを混合し、この混合物を水と混合し、反応混合物のpHを1~8の値に調節し、反応中に存在および/または生成したアルコールを除去することによって製造することができる。事前縮合ヘテロポリシロキサンは、有機溶媒を本質的に含有しない。この手法で製造した事前縮合ヘテロポリシロキサンは、80℃よりもずっと高い引火点を有し、また、水で希釈してもアルコールを本質的に放出しない透明で安定な溶液である。
HO-[[Si(R)(OH)1-y(R1)y-O]q[-Si(A)(A’)-O]a[-Si(R2)(OH)-O]m]-H (SI)
および/または式(SII)の環状共縮合物:
HO[-Si(R)(OH)1-y(R1)y-O]x’’-H (SIII)
および/または式(SIV)の直鎖状縮合物:
HO[-Si(R2)(OH)-O]x’’-H (SIV)
および/または式(SV)の直鎖状縮合物:
HO[-Si(A)(A’)-O]x’’-H (SV)
および/または式(SVI)の環状縮合物:
Si(R)(R1)y(OH)3-y (SIX)
および/または式(SX)のシラノール:
Si(R2)(OH)3 (SX)
および/または式(SXI)のシラノール:
Si(A)(A’)(OH)2 (SXI)
を含み得る。
ここで、上記の式は、個々のポリシロキサン内での個別のシラン構成要素の何らかの順序を指定するものではなく、
Rは互いに独立に、式(SXII)のアミノ官能性有機基:
[Z(f+g+h)](f+g+h)-[NH2+f-(CH2)b-(NHg+1)c-(CH2)d-(NHh+1)e-(CH2)i](f+g+h)+- (SXII)
から選択され、ここで、0≦b≦3、0≦d≦3、0≦i≦3、0≦f≦1、0≦g≦1、0≦h≦1、0≦c≦1、0≦e≦1、b+d+i≠0、b=0であれば、c=0、d=0であれば、e=0、i=0であれば、e=0、d=i=0であれば、c=0であり、Zは、例えば、塩化物、硝酸塩、ギ酸塩、および酢酸塩からなる群から選択される一価の無機または有機酸ラジカルであり、
R1は互いに独立に、メチルおよびエチルからなる群から選択され、
R2は互いに独立に、1~8個のC原子を有する直鎖状、環状、および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
Aは互いに独立に、1~3個のC原子を有する非分枝鎖状および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
A’は互いに独立に、1~3個のC原子を有する非分枝鎖状および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
それぞれの場合に、互いに独立に、0≦y≦1であり、
q+a+m、q’+a’+m’、x’’およびx’’’は、それぞれの場合に、少なくとも4の平均値を有する。この場合、式(SIII)、(SIV)、(SV)、(SVI)、(SVII)、および(SVIII)のx’’およびx’’’は、それぞれの場合に別々に考慮される。M/Qの比は好ましくは、0~2、より好ましくは0.1~2であり、ここで、Qは、式(SIX)によるアミノ含有シランおよび縮合物に含まれる対応するシラン構成要素の合計モル数であり、
Mは、M1およびM2の合計モル数であり、
M1は、式(SX)によるシランおよび縮合物に含まれる対応するシラン構成要素の合計モル数であり、
M2は、式(SXI)によるシランおよび縮合物に含まれる対応するシラン構成要素の合計モル数である。上述のとおり、上述の構造式は、そこに含まれるシラン構成要素の順序を指定するものではない。特に、本発明によって上記で使用されるポリシロキサンは、対応するブロックポリマーのみに限定されない。q+a+m、q’+a’+m’、x’’およびx’’’の平均値は、対応する化合物の算術平均から誘導される。
-一般式(RI)の水溶性アミノアルキルアルコキシシラン:
Si(R)(R1)y(OR1*)3-y (RI)
を、一般式(RII)の非水溶性アルキルトリアルコキシシラン:
Si(R2)(OR1**)3 (RII)
もしくは一般式(RIII)の非水溶性ジアルキルジアルコキシシラン:
Si(A)(A’)(OR1***)2 (RIII)
または一般式(RII)および(RIII)の非水溶性アルキルトリアルコキシシランおよびジアルキルジアルコキシシランの混合物と、0<M/Q≦2のモル比で混合し(ここで、Qは、一般式(RI)のアミノアルキルアルコキシシランの合計モル数であり、Mは、一般式(RII)のアルキルトリアルコキシシランおよび一般式(RIII)のジアルキルジアルコキシシランの合計モル数である)、
ここで、Rは互いに独立に、式(RIV)によるアミノ官能性有機基:
[Z(f+g+h)](f+g+h)-[NH2+f-(CH2)b-(NHg+1)c-(CH2)d-(NHh+1)e-(CH2)i](f+g+h)+- (RIV)
から選択され、ここで、0≦b≦3、0≦d≦3、0≦i≦3、0≦f≦1、0≦g≦1、0≦h≦1、0≦c≦1、0≦e≦1であり、
b+d+i≠0、b=0であれば、c=0、d=0であれば、e=0、i=0であれば、e=0、d=i=0であれば、c=0であり、Zは、一価の無機または有機酸ラジカルであり、
R1、R1*、R1**、およびR1***は、それぞれの場合に相互に独立に、メチルおよびエチルからなる群から選択され、
R2は互いに独立に、1~8個のC原子を有する直鎖状、環状、および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
Aは互いに独立に、1~3個のC原子を有する非分枝鎖状および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
A’は互いに独立に、1~3個のC原子を有する非分枝鎖状および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
それぞれの場合に、互いに独立に、0≦y≦1であり、
-混合物を水とブレンドし、
-反応混合物のpHを1~8の値に調節し、
-既に存在していた、かつ/または反応中に生成したアルコールを除去することによって得ることができる。「水溶性」という用語は、本発明の意味の範囲内では、好ましくは、20℃および7のpHで、問題の化合物が少なくとも1g/lで、水に溶解し得ることを意味する。「非水溶性」という用語は、本発明の意味の範囲内では、好ましくは、20℃および7のpHで、問題の化合物が0.1g/l以下で、水に溶解し得ることを意味する。
Si(R2)(Cl)3 (RV)
Si(A)(A’)(Cl)2 (RVI)
(ここで、R2は互いに独立に、1~8個のC原子を有する直鎖状、環状、および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
Aは互いに独立に、1~3個のC原子を有する非分枝鎖状および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択され、
A’は互いに独立に、1~3個のC原子を有する非分枝鎖状および分枝鎖状アルキル基からなる群から選択される)を、
メタノールまたはエタノールで同時にエステル化することによって得る。しかしながら、上記混合物自体を、純粋な個別の構成要素、一般式(RII)および(RIII)のアルキルトリアルコキシ-およびジアルキルジアルコキシシランから、混合によって得ることもできる。
本発明によって使用される水系の事前縮合ヘテロポリシロキサンはまた、一般式(TII)の非水溶性オルガノシランと一般式(TI)の水溶性オルガノシランとを、0<M/Q≦2のM、すなわち、非水溶性オルガノトリアルコキシシランと、Q、すなわち、水溶性アミノアルキルアルコキシシランとのモル比で混合し、その混合物を水とブレンドし、反応混合物のpHを1~8の値に調節し、既に存在していたか、または反応中に生成したアルコールを蒸留によって除去する場合に得ることもできる。蒸留によって除去する間、水を好ましくは、反応媒体から除去されたアルコールまたはアルコール/水の量と同量で添加する。一塩基酸が、pH調節に特に適している。この手法で製造した事前縮合ヘテロポリシロキサンは、水で希釈しても、加水分解によるアルコールをさらに放出することはなく、70℃よりもずっと高い引火点を有する。
-Qモルの一般式(TI)の水溶性アミノアルキルアルコキシシラン:
Si(R)(R1)y(OR1*)3-y (TI)
を、Mモルの一般式(TII)の非水溶性アルキルアルコキシシラン:
Si(R2)(OR1**)3 (TII)
と、0<M/Q≦2のモル比で混合し、
ここで、Rは互いに独立に、一般式(TIII)のアミノ官能性有機基:
AおよびA1は、それぞれの場合に互いに独立に、ベンジル基およびビニル基からなる群から選択され、Nは、窒素原子を示し、Zは、一価の無機または有機酸ラジカルであり、
R1、R1*、R1**は、それぞれの場合に相互に独立に、メチルおよびエチルからなる群から選択され、
R2は互いに独立に、1~6個のC原子を有する直鎖状、環状、および分枝鎖状アルキル基、ならびに式(TIV)のウレイドアルキル基:
NH2-CO-NH-(CH2)b- (TIV)
からなる群から選択され、ここで、1≦b≦6であり、
それぞれの場合に、互いに独立に、0≦y≦1であり、
-混合物を水とブレンドし、
-反応混合物のpHを1~8の値に調節し、
-既に存在していた、かつ/または反応中に生成したアルコールを除去することによって得ることができる。
HO[[-Si(R)(OH)1-y(R1)y-O]q[-Si(R2)(OH)-O]m]-H (UI)
および/または式(UII)の環状共縮合物:
HO[-Si(R)(OH)1-y(R1)y-O]x”-H (UIII)
および/または式(UIV)の直鎖状縮合物:
HO[-Si(R2)(OH)-O]x”-H (UIV)
および/または一般式(UV)の環状縮合物:
Si(R)(R1)y(OH)3-y (UVII)
および/または式(UVIII)のシラノール:
Si(R2)(OH)3 (UVIII)
を含み得る。
ここで、上記の式は、個々のポリシロキサン内での個別のシラン構成要素の何らかの順序を指定するものではなく、
Rは互いに独立に、式(UIX)のアミノ官能性有機基:
AおよびA1は互いに独立に、ベンジル基およびビニルベンジル基からなる群から選択され、Nは、窒素原子であり、Zは、例えば、Cl-、NO3 -、HCOO-、およびCH3COO-からなる群から選択される一価の無機または有機酸ラジカルであり、
R1は互いに独立に、メチルおよびエチルからなる群から選択され、
R2は互いに独立に、1~6個のC原子を有する直鎖状、環状、および分枝鎖状アルキル基、ならびに式(UX)のウレイドアルキル基
NH2-CO-NH-(CH2)b- (UX)
からなる群から選択され、ここで、1≦b≦6であり、
それぞれの場合に、相互に独立に、0≦y≦1であり、
q+m、q’+m’、x’’およびx’’’は、それぞれの場合に、2~20の範囲の平均値を有する。この場合、式(UIII)、(UIV)、(UV)、および(UVI)のx’’およびx’’’は、それぞれの場合に別々に考慮される。好ましくは、M/Qの比は、0~2であり、Qは、式(UVII)によるアミノ含有シランおよび縮合物に含まれる対応するシラン構成要素の合計モル数であり、Mは、式(UVIII)によるシランおよび縮合物に含まれる対応するシラン構成要素の合計モル数である。上述のとおり、上述の構造式は、そこに含まれるシラン構成要素の順序を指定するものではない。特に、本発明によって上記で使用されるポリシロキサンは、対応するブロックポリマーのみに限定されない。q+m、q’+m’、x’’およびx’’’の平均値は、対応する化合物の算術平均から誘導される。
-Qモルの式(TI)の水溶性アミノアルキルアルコキシシラン:
Si(R)(R1)y(OR1*)3-y (TI)
を、Mモルの式(TII)の非水溶性アルキルアルコキシシラン:
Si(R2)(OR1***)3 (TII)
と、0<M/Q≦2のモル比で混合し、
ここで、Rは互いに独立に、式(TIII)のアミノ官能性有機基:
AおよびA1は、ベンジルまたはビニルベンジルラジカルを表し、
Nは、窒素原子を示し、
Zは、例えば、Cl-、NO3 -、HCOO-、およびCH3COO-からなる群から選択される一価の無機または有機酸ラジカルであり、
R1、R1*、R1**は、それぞれの場合に相互に独立に、メチルおよびエチルからなる群から選択され、
R2は互いに独立に、1~6個のC原子を有する直鎖状、環状、および分枝鎖状アルキル基、ならびに式(TIV)のウレイドアルキル基:
NH2-CO-NH-(CH2)b- (TIV)
からなる群から選択され、ここで、1≦b≦6であり、
それぞれの場合に、相互に独立に、0≦y≦1であり、
-この混合物を水とブレンドし、
-反応混合物のpHを1~8の値に調節し、
-既に存在していた、かつ/または反応中に生成したアルコールを除去することによって得ることができる。
ΔD=(D90-D10)/D50
のとおり定義される。好ましくは、本発明による金属顔料、特に金属効果顔料は、0.6~2.1の範囲、好ましくは0.7~1.9の範囲、なおより好ましくは0.75~1.7の範囲のスパンを有する。
アスペクト比=D50/h50
によって決定される。したがって、好ましい実施形態では、本発明による被覆金属効果顔料は、1500:1~10:1の範囲、好ましくは1200:1~15:1の範囲、より好ましくは950:1~25:1の範囲のアスペクト比によって特徴づけられる。
Δh=(h90-h10)/h50 (VII)
によって計算される。そのような金属顔料の製造は、EP 1 613 702 B1、EP 2 102 294 B1、およびEP 2 128 203 A1において記載されている。
a)真空チャンバー内で、物理蒸着(PVD)によって、少なくとも1種の金属M(A)と共に、好ましい移動型担体材料を気化させて、担体材料上に層Aを形成させるステップと、
b)任意選択により、真空チャンバー内で、物理蒸着(PVD)によって、少なくとも1種の金属M(B)と共に、層Aを気化させて、層Bを形成させるステップと、
d)担体材料から、金属層を剥離するステップと、
e)金属層を金属効果顔料に粉砕するステップと、
f)任意選択により、金属効果顔料を分散液またはペーストに変換するステップとを含む。
Ran1 xn1Rbn1 yn1SiX(4-xn1-yn1) (NI)
(Ran1O)xn2(Rbn1O)yn2MX(zn2-xn2-yn2) (NII)
によって少なくとも部分的に誘導される、無機酸化物構成要素と、有機オリゴマーおよび/またはポリマーとの共有結合によって少なくとも部分的に形成されていることが好ましい。
ここで、Xは互いに独立に、それらの加水分解後に、有機ネットワーク形成剤と無機ネットワークとの共有結合を形成し得る加水分解性基から選択され、
Ran1は互いに独立に、有機オリゴマーおよび/またはポリマーと共有結合によって結合可能な反応性有機基から選択され、
Rbn1は互いに独立に、有機オリゴマーおよび/またはポリマーと結合可能であり得る有機基から選択され、
Mは、Al、Zr、およびTiからなる群から選択され、
xn1は、1~3の整数であり、yn1は、0~(3-xn1)の整数であり、
zn2は、Mの形式酸化数であり、xn2は、1~(zn2-1)の整数であり、
yn2は、0~(zn2-2)の整数であり、
xn2+yn2≦zn2-1である。
Ran3 xn3SiX(4-xn3) (NIII)
(Ran3O)xn4MX(yn4-xn4) (NIV)
による少なくとも1種の有機ネットワーク改質剤によって改質する。
ここで、Xは互いに独立に、それらの加水分解後に、有機ネットワーク形成剤と無機ネットワークとの共有結合を形成し得る加水分解性基から選択され、Ran3は互いに独立に、非反応性有機基の群から選択され、Mは、Al、Zr、およびTiからなる群から選択され、xn3は、1、2、または3であり、yn4は、Mの形式酸化数であり、xn4は、1~(yn4-1)の整数である。
Ra1 x1Rb1 y1Rc1 (4-x1-y1)Si (I)
によるアミノシランの群から選択されることが好ましい。
ここで、Ra1は互いに独立に、少なくとも1個の窒素基で置換されている官能基から選択され、その官能基は、C1~C16アルキル基、C2~C8アルケニル基、C2~C8アルキニル基、およびフェニル基、C7~C12アルキルアリール基、およびC7~C12アリールアルキル基、ならびにそれらの混合からなる群から選択され、
Rb1は互いに独立に、非置換の分枝鎖状または非分枝鎖状C1~C18アルキル基、好ましくは、C1~C16アルキル基、C2~C8アルケニル基、C2~C8アルキニル基、フェニル基、C7~C12アリールアルキル基、C7~C12アルキルアリール基、およびそれらの混合からなる群から選択され、
Rc1は互いに独立に、アルコキシ基から選択され、
x1=は、1、2、または3であり、
y1は、0~(3-x1)の整数の群から選択される。
Ra2 x2Rb2 (4-x2)Si (II)
による構造を有することが好ましい。
ここで、Ra2は互いに独立に、非置換C1~C18アルキル基、好ましくはC1~C16アルキル基の群から選択され、Rb2は互いに独立に、アルコキシ基から選択され、x2は、1および2から選択される。好ましくは、ヘテロポリシロキサン中に含まれるアルキルシラン構成要素の合計重量に対して、アルキルシランの少なくとも95重量%、より好ましくは、アルキルシランのすべてが、上述のシランから選択される。
Ra3 x3Rb3 y3Rc3 (4-x3-y3)Si (III)
による構造を有することが好ましい。
ここで、Ra3は互いに独立に、非置換C2~C16ビニル基の群から選択され、
Rb3は互いに独立に、非置換C1~C18アルキル基、好ましくはC1~C16アルキル基の群から選択され、
Rc3は互いに独立に、アルコキシ基から選択され、
x3は、1および2から選択され、
y3は、0~(2-x3)の整数の群から選択される。
Ra4 x4Rb4 y4Rc4 (4-x4-y4)Si (IV)
による構造を有することが好ましい。
ここで、Ra4は互いに独立に、フェニル基、非置換C7~C12アルキルアリール基、および非置換C7~C12アリールアルキル基からなる群から選択され、
Rb4は互いに独立に、非置換C1~C18アルキル基、好ましくはC1~C16アルキル基の群から選択され、
Rc4は互いに独立に、アルコキシ基から選択され、
x4は、1および2から選択され、
y4は、0~(2-x4)の整数の群から選択される。
Ra5 x5Rb5 y5Rc5 (4-x5-y5)Si (V)
による構造を有することが好ましい。
ここで、Ra5は、非置換C3~C10アクリル基および非置換((C3~C7-アクリルオキシ)C1~C5-アルキル)トリアルコキシからなる群から選択され、
Rb5は、非置換C1~C18アルキル基、好ましくはC1~C16アルキル基の群から選択され、
Rc5は、アルコキシ基から選択され、
x5は、1および2から選択され、
y5は、0~(2-x5)の整数の群から選択される。
Ra6 4Si (VI)
による少なくとも1種のシランを含む。
ここで、Ra6は互いに独立に、アルコキシ基から選択される。好ましくは、Raは互いに独立に、C1~C4アルコキシ基の群から選択される。
Ra2 x2Rb2 (4-x2)Si (II)
による構造を有する場合に当てはまる。
ここで、Ra2は互いに独立に、非置換C1~C18アルキル基、好ましくはC1~C16アルキル基の群から選択され、
Rb2は互いに独立に、アルコキシ基から選択され、
x2は、1および2から選択される。好ましくは、ヘテロポリシロキサン中に含まれるアルキルシラン構成要素の合計重量に対して、アルキルシランの少なくとも95重量%、より好ましくはアルキルシランのすべてが、上述のシランから選択される。
-任意選択により事前被覆されている金属顔料を得るステップと、
-任意選択により事前被覆されている金属顔料上に、少なくとも1種の金属酸化物を含む、金属顔料を包囲する少なくとも1つの第1の被覆層を生成するステップと、
-少なくとも1種の金属酸化物を有する少なくとも1つの第1の被覆層上に、少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンを含む少なくとも1つの第2の被覆層を施与するステップとを含み、
ここで、金属酸化物という用語には、酸化物水和物および水酸化物も含まれ、
少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンを含む被覆層が、金属顔料の最外側の被覆層を構成し、
少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンが、少なくとも1種のアミノシラン構成要素と、アルキルシラン、ビニルシラン、およびアリールシランからなる群から選択される少なくとも1種のシラン構成要素とを有する。
-少なくとも1種の無機ネットワーク形成剤、少なくとも1種の有機ネットワーク形成剤、および少なくとも1種の反応性有機構成要素を液相に変換して、被覆組成物を形成するステップと、
-その被覆組成物を金属顔料に混合層として施与するステップとを含み、
ここで、金属顔料を、少なくとも1種の無機ネットワーク形成剤、少なくとも1種の有機ネットワーク形成剤、および少なくとも1種の反応性有機構成要素を液相に添加するか、変換する前、その間、またはその後に添加し、
混合層は少なくとも部分的に、1種または複数種の無機酸化物構成要素を有する無機ネットワークおよび少なくとも1種の有機構成要素を含有し、有機構成要素は少なくとも部分的に、少なくとも部分的に無機ネットワークに共有結合により結合する有機オリゴマーおよび/またはポリマーである。
(a)金属顔料の反応混合物を液相中で得るステップと、
(b1)少なくとも1種の無機ネットワーク形成剤を、ステップ(a)の反応混合物に添加するステップと、
(c1)ステップ(b1)において添加された無機ネットワーク形成剤を加水分解または縮合させるステップと、
(d1)少なくとも1種の反応性有機ネットワーク形成剤および少なくとも1種の反応性有機構成要素を、ステップ(c1)の加水分解および/または縮合の前、またはその間に添加を開始し、その間またはその後に添加を終了するステップか、
または、
(b2)少なくとも1種の反応性有機ネットワーク形成剤および少なくとも1種の反応性有機構成要素を、ステップ(a)の反応混合物に添加するステップと、
(c2)少なくとも1種の無機ネットワーク形成剤を、ステップ(b2)の反応混合物に添加するステップと、
(d2)ステップ(c2)において添加された無機ネットワーク形成剤を加水分解または縮合させるステップと、
および、
(e)加水分解および/または縮合させた無機ネットワーク形成剤を、反応性有機ネットワーク形成剤と、さらに、反応性有機構成要素と反応させ、無機/有機混合層を同時に、かつ/または続けて堆積させるステップと、
(f)任意選択によって、ステップ(e)の被覆金属顔料を反応混合物から分離するステップとを含む。
ここで、金属酸化物という用語には、酸化物水和物および水酸化物も含まれ、少なくとも1種のヘテロポリシロキサンが、少なくとも1種のアミノシラン構成要素と、アルキルシラン、ビニルシラン、およびフェニルシランからなる群から選択される少なくとも1種のシラン構成要素とを有し、事前縮合形態のヘテロポリシロキサンが、少なくとも1種の金属酸化物を含む少なくとも1つの第1の包囲被覆層に施与されていて、ヘテロポリシロキサンが、金属顔料の最外側の被覆層を構成している。金属顔料は好ましくは、フレーク状金属顔料である。
Ra1 x1Rb1 y1Rc1 (4-x1-y1)Si (I)
によるアミノシランの群から選択され、
ここで、Ra1は互いに独立に、少なくとも1個の窒素基で置換されている官能基から選択され、官能基は、C1~C16アルキル基、C2~C8アルケニル基、C2~C8アルキニル基、フェニル基、C7~C12アルキルアリール基、およびC7~C12アリールアルキル基からなる群から選択され、
Rb1は互いに独立に、非置換の分枝鎖状または非分枝鎖状C1~C18アルキル基、好ましくは、C1~C16アルキル基、C2~C8アルケニル基、C2~C8アルキニル基、フェニル基、C7~C12アリールアルキル基、C7~C12アルキルアリール基、およびそれらの混合からなる群から選択され、
Rc1は互いに独立に、アルコキシ基から選択され、
x1は、1、2、または3であり、
y1は、0~(3-x1)の整数の群から選択される。
Ra2 x2Rb2 (4-x2)Si (II)
による構造を有し、
ここで、Ra2は互いに独立に、非置換C1~C18アルキル基、好ましくはC1~C16アルキル基の群から選択され、Rb2は互いに独立に、アルコキシ基から選択され、x2は、1および2から選択される。好ましくは、ヘテロポリシロキサン中に含まれるアルキルシラン構成要素の合計重量に対して、アルキルシラン構成要素の少なくとも95重量%、より好ましくはアルキルシランのすべてが、上述のシランから選択される。
ΔD=(D90-D10)/D50
のとおり定義される、0.6~2.1、好ましくは0.7~1.9、より好ましくは0.75~1.7の範囲のスパンΔDを有する。
-金属顔料を得るステップと、
-金属顔料に、少なくとも1種の金属酸化物を含む第1の包囲被覆層を生成するステップと、
-少なくとも1種の金属酸化物を含む第1の被覆層に、少なくとも1種のヘテロポリシロキサンを含む少なくとも1つの第2の被覆層を施与するステップとを含み、
ここで、金属酸化物という用語には、酸化物水和物および水酸化物も含まれ、少なくとも1種のヘテロポリシロキサンを含む被覆層が、金属顔料の最外側の被覆層を構成しており、少なくとも1種のヘテロポリシロキサンが、少なくとも1種のアミノシラン構成要素と、アルキルシラン、ビニルシラン、およびアリールシランの群から選択される少なくとも1種のシラン構成要素とを有し、ヘテロポリシロキサンが事前縮合形態で使用される。金属顔料は好ましくは、フレーク状である。
D10=9μm、D50=15μm、D90=26μmのサイズ分布、およびペーストの合計重量に対して25重量%の固体含量を有するアルミニウム効果顔料ペースト(Silvershine S1500,Eckart GmbH:アルミニウムグリットの摩砕によって製造されたアルミニウム顔料)300gを室温で10分間にわたって、エタノール500gに分散させた。この後、テトラエトキシシラン40gを添加し、撹拌しながら懸濁液を80℃に加熱し、水120g中のトリエチルアミン13gを添加した。6時間後に、水20gに溶解した下記の表に示す構成要素を添加し、混合物をさらに2時間にわたって撹拌した。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、顔料を濾過によって単離した。実施例1-5~1-8および1-20~1-22のバッチを、事前縮合ヘテロポリシロキサンのための合成手順に従って、下記の実施例Mによって製造した。比較例1-19によるモノマーのシランを同様に、ただし、水を添加せずに調製した。実施例1-23によるモノマーのシランを、事前縮合ヘテロポリシロキサンと同様に、金属顔料にそのまま添加し、事前縮合させなかった。
D10=9μm、D50=17μm、D90=28μmのサイズ分布、およびペーストの合計重量に対して60重量%の固体含量を有するアルミニウム効果顔料ペースト(Metallux 2156,Eckart GmbH:アルミニウムグリットの摩砕によって製造されたアルミニウム顔料)4000gを室温で10分間にわたって、エタノール7500gに分散させた。この後、テトラエトキシシラン800gを添加し、撹拌しながら懸濁液を80℃に加熱し、水500g中のトリエチルアミン260gを添加した。6時間後に、水200gに溶解した下記の表に示す構成要素を添加し、混合物をさらに2時間にわたって撹拌した。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、顔料を濾過によって単離した。
D50=10μmのサイズ分布、およびペーストの合計重量に対して15重量%の固体含量を有するPVDアルミニウム効果顔料ペースト(Metalure A 31510,Eckart GmbH)250gを室温で10分間にわたって、エタノール600gに分散させた。この後、テトラエトキシシラン18gを添加し、撹拌しながら懸濁液を80℃に加熱し、水500g中のトリエチルアミン110gを添加した。6時間後に、水200gに溶解した下記の表に示す構成要素を添加し、混合物をさらに2時間にわたって撹拌した。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、顔料を濾過によって単離した。
70%の固体含量を有するFerricon 200ペースト(Eckart GmbH、D50=18μm:カルボニル鉄グリットの摩砕によって製造された鉄顔料)286gをエタノール285gに分散させ、80℃に加熱した。この後、テトラエトキシシラン140g、ならびに水70gおよびトリエチルアミン100gから構成される混合物を添加した。6時間後に、施与可能であれば、表を参照して、さらに反応物質を添加し、混合物をさらに6時間にわたって撹拌した。次いで、反応混合物を室温まで冷却し、顔料を濾過によって単離した。
乾燥動力学を決定するために、金属顔料ペーストを初めに秤量し、それらの乾燥経過中の重量の変化を観察した。Denver Instrument Inc.によって製造されたIR-35 Moisture Analyzerを使用して、測定を行った。30分後に、金属顔料ペースト中の不揮発性物質含量(NVC)の外挿重量を決定した。NVCについて修正された対応する測定値および重量損失率を表1において示す。
凝集挙動を決定するために、対応するペーストを乾燥させた。この後、アルミニウム粉末100gを、71μmのメッシュ幅を有する分析用ふるいに移した。この場合、例えば、ブラシを用いて、粉末をふるいに無理に通すことはしなかった。0.1gの精度を有する秤を使用して、ふるいの上に残った材料を決定する。
得られたペーストを、僅かな不活性ガス流下、100℃で真空乾燥させ、次いで、71μmのメッシュ幅でふるいにかけた。ThermoMixをレベル4で使用して、4分間にわたって、個々の金属効果顔料を、Tiger塗料(Tiger Coatings GmbH & Co.KG)およびAeroxide Alu C(Evonik)0.2重量%と一緒に混和した。顔料着色レベルは、紛体塗料の合計重量に対して、5.0重量%であった。ミキサー中の紛体塗料の合計量は、300g+Aeroxide Alu C0.6gであった。
標準ガス発生試験のために、25重量%の固体含量を有する金属顔料ペースト15gを、5分間の撹拌時間で、ブチルグリコール13.0gに懸濁させた。無色のバインダー(ZK26-6826-402,BASF Coatings)14.4gおよび10%ジメチルエタノールアミン溶液(溶媒として水を含有)0.6gをこの懸濁液に添加し、混合物を5分間にわたって撹拌した。
強化ガス発生試験のために、55重量%の固体含量を有する金属顔料ペースト15gを、5分間の撹拌時間でブチルグリコール11.0gに懸濁させた。無色のバインダー(ZK26-6826-402,BASF Coatigs)14.4gおよび10%ジメチルエタノールアミン溶液(溶媒:水)0.6gをこの懸濁液に添加し、混合物を5分間にわたって撹拌した。
40週間の貯蔵の後に、金属顔料を、ニトロセルロース塗料に組み込んだ。次いで、その顔料着色塗料を、スパイラルアプリケーターを使用して試験カードに施与した。
顔料試料を、市販の水系の塗料システムに組み込み(金属含量0.35重量%)、プライマー処理された鋼シートへの噴霧塗装によって、試験施与を生じさせた。層厚は6μmであった。ベースコートを市販の1Kクリア塗料で被覆し、次いで、焼き付けた。測定を、BYK Macデバイス(Byk-Gardner)で行った。
フロップ指数=2.69・(LE1-LE3)1.11/LE2 0.86
で、Almanによる該当する文献において定義されており、
ここで、LE1は、近正反射測定角(正反射角に対してE1=15°)の明度を示し、LE2は、近正反射角と遠正反射角との間の測定角(正反射角に対してE2=45°)の明度を示し、LE3は、遠正反射測定角(正反射角に対してE3=110°)の明度を示す。
顔料試料を、市販の水系の塗料システムに組み込み(金属含量0.35重量%)、プライマー処理された鋼シートへの噴霧塗装によって、試験施与を生じさせた。層厚は6μmであった。ベースコートを市販の1Kクリア塗料で被覆し、次いで、焼き付けた。次いで、DIN 50 017(凝縮水、一定の気候)によって、施与物を試験した。DIN EN ISO 2409によるクロスカット法によって、試験終了直後に、非負荷試料と比較して付着強度を試験した。この場合、0は変化なしを意味し、5は非常に強い変化を意味する。最後に、DOI(写像性)を視覚的に評価した。これは、個々の基材などの因子によって影響を受け得、膨潤プロセスによる保水性に本質的に基づいて変化し得る。
実施例A~Gのための装置:温度制御可能な内部温度測定器を備えた2l容量の実験室用撹拌タンク反応器、液体投与デバイス、頭部温度測定器を備えた蒸留ブリッジ、生成物冷却器、蒸留物貯蔵タンク、実験室用圧力フィルター(2l容量)。
上記の装置内で、AMEO221gおよびMTES178gを混合し、水54gを添加した。30分後に、投与デバイスによって、撹拌しながら追加の水126gを15分以内に添加した。この時間の間に、温度が20℃から約50℃に上昇した。さらなる15分以内に、投与デバイスによって、撹拌しながらHCl(水中32重量%)114gを添加した。約4時間以内に、頭部温度が約50℃になり、かつ頭部生成物が水のみを含有するまで、エタノール/水混合物を約60℃の排出温度および約135mbarの圧力で留去した。蒸留中に、投与デバイスによって、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で生成物に添加した。
実施例Aと同様であるが、ただし、pH調節のために、HCl水溶液の代わりに、酢酸60gを添加した。
上記の装置内で、AMEO221gおよびPTMO164gを混合し、水54gを添加した。30分後に、投与デバイスによって、撹拌しながら追加の水126gを15分以内に添加した。この時間の間に、温度が20℃から約57℃に上昇した。さらなる15分以内に、投与デバイスによって、撹拌しながらHCl(水中32重量%)114gを添加した。約4時間以内に、頭部温度が約100℃になり、かつ頭部生成物が水のみを含有するまで、エタノール/メタノール/水混合物を102℃までの排出温度および標準圧力で留去した。蒸留中に、投与デバイスによって、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で生成物に添加した。
上記の装置内で、AMEO221gおよびVTMO164gを混合し、水54gを添加した。30分後に、投与デバイスによって、撹拌しながら追加の水126gを15分以内に添加した。この時間の間に、温度が20℃から約57℃に上昇した。さらなる15分以内に、投与デバイスによって、撹拌しながらHCl(水中32重量%)114gを添加した。約4時間以内に、頭部温度が約100℃になり、かつ頭部生成物が水のみを含有するまで、エタノール/メタノール/水混合物を102℃までの排出温度および標準圧力で留去した。蒸留中に、投与デバイスによって、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で生成物に添加した。
上記の装置内で、AMEO221gおよびIBTMO178gを混合し、水54gを添加した。30分後に、投与デバイスによって、撹拌しながら追加の水64gを15分以内に添加した。この時間の間に、温度が20℃から約60℃に上昇した。さらなる15分以内に、投与デバイスによって、撹拌しながらHCl(水中33重量%)110gを添加した。約4時間以内に、頭部温度が約50℃になり、かつ頭部生成物が水のみを含有するまで、エタノール/メタノール/水混合物を52℃までの排出温度および130mbarの圧力で留去した。蒸留中に、投与デバイスによって、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で生成物に添加した。
上記の装置内で、メチル-AMEO191gおよびMTES178gを混合し、水54gを添加した。30分後に、投与デバイスによって、撹拌しながら水64gおよびHCl(水中33重量%)110gの混合物を30分以内に添加した。この時間の間に、温度が20℃から約65℃に上昇した。約4時間以内に、頭部温度が約50℃になり、かつ頭部生成物が水のみを含有するまで、エタノール/水混合物を52℃までの排出温度および130mbarの圧力で留去した。蒸留中に、投与デバイスによって、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で生成物に添加した。
上記の装置内で、DYNASYLAN 1160(メタノール中50重量%シラン溶液、Huels AG)400gを調製し、水25gを添加した。使用したシランが、メタノール中の50重量%シラン溶液の形態であったので、初めに蒸留によって、メタノール100gを除去した(排出温度60℃、300mbarの圧力、<1mbarに低下)。この後、40~45℃で、酢酸49.5gを、メタノール非含有粘稠性シランに添加した。15分以内に、投与受器を介して、水375gを、50℃の排出温度で添加した。3時間以内に、55℃の最大排出温度および300から130mbarに低下する圧力で、メタノール/水混合物250gを留去した。蒸留中に、投与デバイスによって、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で生成物に添加した。
上記の装置内で、DYNASYLAN 2201(メタノール中50重量%ウレイドプロピルトリエトキシシラン溶液、Huels AG)400gおよびAMEO200gを初めに調製し、次いで、水50gを添加した。60℃の排出温度で、メタノール/エタノール混合物200gを、300mbarから<1mbarに低下する減圧下で留去した。10分以内に、投与受器を介して、水500gを、80℃に漸増する排出温度で添加した。頭部温度が100℃で一定になるまで、周囲圧力で、メタノール/エタノール/水混合物を留去した。蒸留中に、投与デバイスによって、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で生成物に添加した。
実施例I~Lのための装置:エステル化装置:温度制御可能(内部温度測定器)な0.5l実験室用撹拌反応器、液体投与デバイス、還流凝縮器(-40℃への下流フリーザーを備えた強力凝縮器)、窒素オーバーレイ、実験室用圧力フィルター、加水分解装置:温度制御可能な内部温度測定器を備えた2l容量の実験室用撹拌タンク反応器、液体投与デバイス、頭部温度測定器を備えた蒸留ブリッジ、生成物冷却器、蒸留物貯蔵タンク;実験室用圧力フィルター(2l容量)。
上記のエステル化装置内で、DMDCS38.7gおよびPTCS53.3gを調製した。2時間以内に、撹拌しながらメタノール50.4gを添加した。排出温度は約60℃であった。次いで、還流を2時間にわたって行って、HClを除去した。エステル化反応を完了するために、粗エステル生成物が7~8のpHを有するまで、クロロシランをなお含有する粗生成物を、30重量%ナトリウムメチラート溶液(約39g)と混合した。濾過の後に、混合物を加水分解装置に供給し、約20分以内に、AMEO132.6g、水64.8g、およびギ酸29.5gと連続して混合した。反応は発熱性で、温度が約60℃に上昇し、溶液は約4~5のpHを有した。次いで、4時間以内に、55℃の排出温度および292mbarから130mbarに低下する圧力で、生成した加水分解アルコールを留去し、蒸留中に、水を、除去された蒸留物の量に等しい量(重量)で添加した(約350g)。次いで、生成物を、水713gで、使用のための最終濃度に希釈した。
上記のエステル化装置内で、DMDCS38.7g、PTCS53.3g、IBTCS57.5g、およびOCTCS14.9gを調製した。2時間以内に、撹拌しながらメタノール86.7gを添加した。排出温度は約60℃であった。次いで、還流を2時間にわたって行って、HClを除去した。エステル化反応を完了するために、粗エステル生成物が7~8のpHを有するまで、クロロシランをなお含有する粗生成物を、30重量%ナトリウムメチラート溶液(約60g)と混合した。濾過の後に、混合物を加水分解装置に供給し、約20分以内に、AMEO132.6g、水84.2g、およびギ酸29.0gと連続して混合した。反応は発熱性で、温度が約60℃に上昇し、溶液は約4~5のpHを有した。次いで、4時間以内に、55℃の排出温度および292mbarから130mbarに低下する圧力で、生成した加水分解アルコールを留去し、蒸留中に、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で添加した(約350g)。次いで、生成物を、水1,032gで、使用のための最終濃度に希釈した。
上記のエステル化装置内で、DMDCS38.7g、PTCS106.5g、およびPMDCS47.1gを調製した。2時間以内に、撹拌しながらメタノール101gを添加した。排出温度は約60℃であった。次いで、還流を2時間にわたって行って、HClを除去した。エステル化反応を完了するために、粗エステル生成物が7~8のpHを有するまで、クロロシランをなお含有する粗生成物を、30重量%ナトリウムメチラート溶液(約35g)と混合した。濾過の後に、混合物を加水分解装置に供給し、約20分以内に、AMEO265.2g、水130g、およびギ酸55gと連続して混合した。反応は発熱性で、温度が約60℃に上昇し、溶液は約4~5のpHを有した。次いで、4時間以内に、55℃の排出温度および292mbarから130mbarに低下する圧力で、生成した加水分解アルコールを留去し、蒸留中に、水を、除去された蒸留物の量に等しい量で添加した(約330g)。次いで、生成物を、水1,750gで、使用のための最終濃度に希釈した。
上記の、ただし蒸留ブリッジを備えていない装置内で、次の表に列挙するシランを混合し、水54gを添加した。30分後に、投与デバイスによって、撹拌しながら追加の水126gを15分以内に添加した。この時間の間に、温度が20℃から約50℃に上昇した。さらなる15分以内に、投与デバイスによって、撹拌しながらHCl(水中32重量%)114gを添加した。4時間後に、反応を完了させ、得られた生成物を再使用した。
Claims (13)
- 金属基材および被覆を有する金属顔料であって、金属基材が、金属コアであり、被覆が、少なくとも1種の金属酸化物を含有する、金属顔料を包囲する少なくとも1つの第1の被覆層と、少なくとも1種のヘテロポリシロキサンを有する少なくとも1つの第2の被覆層とを含み、ここで、金属酸化物という用語は、酸化物水和物および水酸化物も包含し、
少なくとも1種のヘテロポリシロキサンが、構成要素として、少なくとも1種のアミノシランと、アルキルシラン、ビニルシラン、およびアリールシランからなる群から選択される少なくとも1種のシランとを有し、
ヘテロポリシロキサンが、事前縮合形態で、少なくとも1つの第1の包囲被覆層に施与されており、ヘテロポリシロキサンが、金属顔料の最外側の被覆層であり、
被覆のパーセンテージが、被覆金属顔料の重量に対して、2~30重量%の範囲であり、
金属顔料がフレーク状金属顔料である金属顔料。 - ヘテロポリシロキサンが、金属顔料に施与される前に、未縮合基25%以下を有する、請求項1に記載の金属顔料。
- ヘテロポリシロキサンが、構成要素として、少なくとも1種のアミノシランと、少なくとも1種のアルキルシランとを含む、請求項1から2の一項に記載の金属顔料。
- 金属顔料が、熱応答性ポリマーを含有するか、またはそれから構成される被覆層を有しない、請求項1から3の一項に記載の金属顔料。
- 金属顔料の金属コアが、20~100nmの範囲のh50値、少なくとも200の形状係数、および30~140%の範囲の、式(VII):
ΔH=(h90-h10)/h50 (VII)
において求められるとおりのΔHの相対厚さ分布を有する、摩砕によって得られるフレーク状金属顔料、またはPVD金属顔料である、請求項1から4の一項に記載の金属顔料。 - 金属基材中の金属が、金属基材中の元素金属の合計重量に対して、少なくとも60重量%の強磁性金属から構成される、請求項1から5の一項に記載の金属顔料。
- 少なくとも1種の金属酸化物を有する少なくとも1つの第1の被覆層の金属酸化物が、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化バナジウム、およびそれらの混合物からなる群から本質的に選択され、この際、上述の金属酸化物には、それらの酸化物水和物および水酸化物も含まれる、請求項1から6の一項に記載の金属顔料。
- 少なくとも1種の金属酸化物を有する少なくとも1つの第1の被覆層の金属酸化物が、酸化ケイ素、水酸化ケイ素、酸化ケイ素水和物、およびそれらの混合物からなる群から本質的に選択される、請求項1から7の一項に記載の金属顔料。
- 少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンが、少なくとも1種の金属酸化物から本質的に構成される少なくとも1つの第1の被覆層に施与されている、請求項1から8の一項に記載の金属顔料。
- 金属基材中の金属が、アルミニウム、銅、鉄、亜鉛、スズ、チタン、クロム、コバルト、銀、ステンレス鋼、ニッケル、アンチモン、マグネシウム、ジルコニウム、ケイ素、およびホウ素、ならびにそれらの混合物、さらには合金からなる群から選択される金属から本質的に構成される、請求項1から9の一項に記載の金属顔料。
- 請求項1から10の一項に記載の、金属基材および被覆を有する金属顔料を製造するための方法であって、
-任意選択により事前被覆されている金属顔料を得るステップと、
-任意選択により事前被覆されている金属顔料上に、少なくとも1種の金属酸化物を含む、金属顔料を包囲する少なくとも1つの第1の被覆層を生成するステップと、
-少なくとも1種の金属酸化物を有する少なくとも1つの第1の被覆層に、少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンを含む少なくとも1つの第2の被覆層を施与するステップとを含み、ここで、金属酸化物という用語には、酸化物水和物および水酸化物も含まれる方法。 - 金属顔料の安定性の改善、液状塗料または紛体塗料における金属顔料の施与性および配向性の改善、金属顔料の凝集傾向の低減、塗料系における金属顔料の配向の改善、およびそれらの組合せからなる群から選択される、金属顔料の施与特性の改善を得るための、少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンの使用であって、少なくとも1種の事前縮合ヘテロポリシロキサンの使用が、請求項1から10の一項に記載の金属顔料における少なくとも1つの第2の被覆層としてである使用。
- 請求項1から10の一項に記載の金属顔料を含有する被覆剤。
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