JPH07207186A

JPH07207186A - 着色光輝性材料

Info

Publication number: JPH07207186A
Application number: JP3902094A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sakai; 和夫坂井; Tsutomu Ueda; 勉上田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-01-24
Filing date: 1994-01-24
Publication date: 1995-08-08

Abstract

(57)【要約】【目的】ゾル−ゲル法により、光輝性材料の表面に着
色ガラスゲル薄膜を固着させた着色板状光輝性材料を製
造すること。【構成】本発明は、例えば金属アルコキシドとしてテ
トラエトキシシラン、着色剤として顔料、染料、有機溶
媒としてアルコール、分散剤としてアクリル樹脂等を含
有してなるガラスゲル薄膜形成用コーティング液で基材
の表面を被覆し、着色された板状光輝性材料を提供する
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属アルコキシドおよ
び金属アルコキシドの縮合多量体のいずれかまたはその
両方と、色素と、有機溶媒、分散剤とからなるガラスゲ
ル薄膜形成用コーティング液を使い、いわゆるゾルーゲ
ル法で形成された着色金属酸化物ゲルでその表面を被覆
されたアルミフレーク、ガラスフレーク、ブロンズパウ
ダー、グラファイトカーボン、板状酸化鉄、金属酸化物
被覆板状酸化鉄に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光輝性材料は塗料、化粧品、プラ
スチック、インキ、絵具、装飾品、日用雑貨、繊維製
品、セラミックなどに光輝性光沢を与える材料として広
く使われている。その際、光輝性材料はそのままの状態
で使うことも可能であるが、一般的には、その表面を金
属酸化物で被覆した複合材料として使われることが多
い。金属酸化物の金属としてはチタン、ジルコニウム、
スズ、アルミニウム、鉄、コバルト、クロム、バナジウ
ムなどがあり、これらの金属酸化物で被覆された材料は
いわゆるパール光沢顔料として広く利用され光輝性と隠
蔽力とを同時に兼ね備えている事を特徴として利用され
ている。

【０００３】これらの板状光輝性基材は、基材そのもの
の色以外の色が求められた場合一般的には、大きく分け
ると次の二つの方法が用いられる。そのひとつは、板状
の表面に屈折率の異なった物質を被膜し干渉色を得る方
法で、もうひとつは、板状光輝性基材に有色顔料を複合
させて吸収色を得る方法である。

【０００４】パール光沢顔料の光学的効果としては、一
定の波長を強化し、他の波長を取り除く干渉現象の結
果、真珠色から緑色までのパール色が得られる。しか
し、こうした発色の原理により、別々の干渉色を持った
パール光沢顔料同士を混合して混色を出すことは出来
ず、下地の色によっても発色状態が異なり、特に反射率
の高い白い下地の場合、基材を透過した波長が下地で反
射され干渉色がかなり弱まってしまうといった欠点を持
っている。また、干渉色は強い輝きを示さないので、外
観色は常に白色に近く、干渉色と一致した鮮やかな外観
色を呈するものは得られていない。

【０００５】そのため多くの場合色の輝きを強化するた
めには有色顔料を加えることが必要である。もし使用さ
れる有色顔料の濃度が高すぎると、生成物の真珠の輝き
が失なわれる。有色顔料は細かく粉砕されているけれど
も、光を分散させ、その結果真珠光沢が減少する。従っ
て多くの場合、加えられる有色顔料の量は光沢減少の許
容程度によって制限される。

【０００６】様々な外観色を出すためには、パール顔料
に例えば酸化鉄、紺青、酸化クロム、カーボンブラッ
ク、カーミンなどの有色顔料を添加して対処する。こう
した着色材料の安全性、安定性、耐候性、耐熱性、耐酸
性、耐アルカリ性、耐溶剤性などは添加した有色顔料の
性質によるところが大である。例えば、紺青を添加した
場合は、その顔料はアルカリに弱くなり、カーミンを添
加した赤色パール顔料は、耐候性において劣る。

【０００７】更に、上記の有色材料は有色顔料が固着し
ているわけではないので、溶媒中に分散したときに、そ
の比重や粒径、分散性等の相違から溶媒中で色分かれ、
色移り、色変わりを起こすなど、この種の着色材料には
種々の欠点があった。これらの欠点を改良する技術とし
て、材料表面に有色物質を固着させたパール顔料が提出
されている。しかし、この様に材料表面に有色顔料を形
成させる方法は、使用できる有色顔料の種類が限られる
ために得られる色が限られており色相の面で大きな制約
がある。

【０００８】光輝性基材の表面に有色顔料を固着させる
方法としてバインダーを用いる事も行われている。乾式
または湿式で微粉砕した有色顔料をバインダーを用いて
固着させる方法であるが、どんな種類の有色顔料も使用
できるうえ、混合による混色で微妙な色調まで表現でき
る特徴を持っている。しかし一般にバインダーとして用
いられる樹脂等の有機物を使用した場合その透明性、耐
光性、耐溶剤性、密着性、バインダー硬度等全ての性質
に満足の出来る材料は無かった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】既に述べたように、現
在使われている有色真珠光沢顔料のほとんどは、いわゆ
るパール顔料に有色顔料を添加したものである。雲母上
に色素を被覆したものも現れたがそれらの顔料はごく一
部の色彩しか得られていない。本発明の目的は多くの色
彩が自由に得られ、しかもその性質が優れている着色パ
ール顔料を得ることにある。また同様の手法を用いてア
ルミフレーク等のような不透明光輝性材料について処理
を行い、従来、基材色でしか光輝性を得られなかったも
のが、自由な色彩で光輝性が得られ、しかもその性質が
優れている着色不透明光輝性材料をも得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による光輝性材料
の着色方法は、光輝性材料の表面に色素を含有する金属
酸化物ゲルを形成させることを特徴とする。

【００１１】低温でガラスのような非晶質金属酸化物を
得る方法としては、ゾルーゲル法が良く知られている。
このゾルーゲル法は、金属の有機又は無機化合物の溶液
を加水分解、重縮合させゾルを形成し、さらに反応を進
めることによりゲルとし、このゲルを加熱することによ
り金属酸化物の固体を得るものである。出発物質となる
金属化合物として最もよく知られているものはアルコキ
シドである。シリカガラス膜のゾルーゲル法による一般
的な形成過程を以下に述べる。金属化合物として珪素の
アルコキシド、例えば、テトラエトキシシランを用いた
場合、このアルコキシドをアルコール等の溶媒に溶解
し、酸及び水を少量加えることにより溶液中で以下の反
応をおこしゾルを形成する。

【００１２】加水分解反応：Ｓｉ（ＯＲ）_４＋２Ｈ_２
Ｏ→Ｓｉ（ＯＨ）_４＋４ＲＯＨ脱水縮合反応：ｎＳｉ（ＯＨ）_４→［ＳｉＯ_２］_ｎ＋
２ｎＨ_２Ｏこのゾル溶液を基材に塗布、乾燥する過程において、基
材に塗布されたゾルはゲル体へと変化する。このとき、
ゾル粒子同士はシロキサン結合を行い、ゾル粒子同士が
結合することによってゲル体の骨格構造を形成する。更
に、この得られたガラスゲル膜を焼成することにより、
粒子同士のシロキサン結合の数を増やし、強度の強いガ
ラスゲル被膜を得ることができる。このようにして形成
されたガラスゲル被膜は、低温焼成では多孔質被膜とな
り、細孔のない完全なガラス被膜とするためには、例え
ばシリカの場合では、最低でも５００℃以上、通常１０
００℃以上の焼成を必要とする。

【００１３】本発明によるガラスゲル被膜は、上述のゾ
ル−ゲル法において含有させる色素の分解温度以下で焼
成することにより得られるガラスゲル被膜であり、この
場合のガラスとは非晶質金属酸化物のことをさす。

【００１４】この様にして形成される金属酸化物ゲルの
薄膜は、ガラスと同等の耐溶剤性を持ち、また含有する
色素を変化させることにより多くの色彩が自由に得られ
ることを特徴としている。

【００１５】本発明による光輝性材料の着色方法は、即
ち、金属アルコキシド中に色素を分散し、適当な分散剤
と溶媒とを使ってコーティング液を作成し、該コーティ
ング液で光輝性材料の表面を被覆し、しかる後に該光輝
性材料に対して熱処理を行い、ゾルをゲルに変化させ、
着色ゲル膜を該光輝性材料表面に固着させる。ゲル膜の
材料表面への固着度合いは非常に強固であるが、決して
材料表面を完全に覆い尽くす必要はなく、むしろ幾分覆
われていない表面があるほうが光輝性を得るのに有利な
ようである。

【００１６】金属アルコキシドは一般的にＭ（ＯＲ）_ｎ
で表される。ここで、Ｍは金属元素、ＯＲはアルコキシ
ル基、ｎは金属の酸化数である。この金属アルコキシド
としては、Ｓｉ（ＯＲ）_４が代表的であるがＳｉ以外に
もＺｎ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等のものをそれ
ぞれの目的によって単独または混合して用いることがで
きる。例えば、反射率を高くしたい場合にはＴｉやＺ
ｎ、強度、耐アルカリ性の向上が必要な場合にはＺｒ、
耐候性をより向上させたい場合にはＮｉ等を混合するこ
とが有効である。また、Ｍ（ＯＲ）_ｎのＲとしては、一
般に炭素数１〜５のアルキル基が好ましい。

【００１７】さらに、アルキル基を溶解させるためのア
ルコールは、上記炭素数の増加とともにＭ（ＯＲ）_ｎの
アルコール溶液の粘性が高くなるので、この点を考慮し
て適宜選択すればよい。一般的に使用可能なアルコール
としては、炭素数１〜５のアルコールが挙げられる。具
体例としては、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、ブタノール、ペンタノール、メトキシエタノール、
エトキシエタノール、プロポキシエタノール、ブトキシ
エタノール等ほとんど全てのアルコールを用いることが
できる。

【００１８】色素としては、ほとんどすべての顔料やレ
ーキ化した染料を用いて、本発明のコーティング液を作
ることが可能であり、例えば、ベンジジンエロー、カー
ミンＦＢ、ペリレン、ジオキサジン、チオインジゴ、キ
ナクリドン、フタロシアニン、カーボンブラック、コバ
ルトブルー、ベンガラ、黄鉛等が挙げられる。色素の添
加量は最低でも０．０１％以上あることが望ましい。

【００１９】本発明の方法においては、上記したような
色素を金属アルコキシド溶液に分散または溶解させるに
際して、分散剤を用いることが好ましい。かかる分散剤
について鋭意検討を進めた結果、アルコールに可溶性の
分散剤であっても、それが色素に吸着されず、いわゆる
分散力がない場合には、色素が凝集して均一な分散液が
得られず、形成されたゲル膜は不透明で不鮮明なものに
なってしまう。また、アルコールに可溶で色素の分散力
もある分散剤でもそれが金属アルコキシトを含むアルコ
ール溶液と相溶性がなければ、やはりゲル膜は不透明で
不鮮明になってしまう。

【００２０】すなわち、以下の条件を満足する分散剤を
用いることにより、色素の分散性を大幅に向上させるこ
とが出来る。つまり、色素に吸着作用があり、かつ金属
アルコキシドおよびその加水分解物と親和性の強い物質
についてさらに研究を進めた結果、これらの物質がアル
コール可溶性である場合、ガラスゲルコーティング液に
添加する色素の分散性が大幅に向上することがわかっ
た。このように、色素としての顔料分散の手段として、
アルコールに可溶でありしかも金属アルコキシドと相溶
性があり、かつ顔料に対して吸着作用（分散力）を有す
る物質を用いれば優れた分散液が得られることを見出し
た。

【００２１】このような分散剤としては次に掲げるもの
が有効である。

【００２２】１）ポリビニルブチラール樹脂。例えば、
エスレックＢＬ−１（商品名）２）ポリビニルアルコール樹脂。例えば、ゴーセランＬ
−０３０１（商品名）３）アクリル樹脂。例えば、ハイテック５３２（商品
名）４）エチルセルロース。例えば、エトセル（商品名）５）不飽和ポリカルボン酸。例えば、ビック１０４Ｓ
（商品名）６）リン酸エステル系活性剤。例えば、デスコールＡ−
２００（商品名）７）ポリエステル樹脂。例えば、ポリエスターＷＲ−９
０１（商品名）８）シランカップリング剤。例えば、ＫＢＭ−５０２
（商品名）９）チタンカップリング剤。例えば、Ｂ−１（ＴＢＴ）
（商品名）１０）アルミニウムカップリング剤。例えば、アルミキ
レートＭ（商品名）

【００２３】分散剤の量は、金属アルコキシド１００ｗ
ｔ％に対して０．０１ｗｔ％以下であると、色素によっ
て金属アルコキシドと反応し経時変化が起きてしまう可
能性がある。また、２００ｗｔ％以上であると膜強度が
弱くなってしまう。さらに好ましくは、分散剤の添加量
は色素に対して５〜１００ｗｔ％が好ましい。

【００２４】ところで、色素は種類によっては金属アル
コキシドと反応し、溶液中で経時変化を起こすものがあ
る。このような色素を前記分散剤により保護することに
より安定化させることができることも発明者らは見出し
た。このような効果をこれら分散剤が発現するために
は、金属アルコキシドに対する分散剤の量が約０．０１
ｗｔ％以上必要である。また、分散剤の量が多すぎると
強度を保持する効果が少なくなり、強度弱化を引き起こ
す。これは、分散剤自体の働きが色素と金属酸化物粒子
の結合を促進させるという補助的な役割てあり、これ自
体が膜構造を形成するものではないからである。このた
め、分散剤の量は、金属アルコキシドの量に対して２０
０ｗｔ％以下であることが好ましい。

【００２５】なお、分散液を作成するのに要する分散機
には、２本ロール、３本ロール、バンバリーミキサー、
ＳＧミル、アトライター等が挙げられる。

【００２６】以下、本発明について実施例を挙げて説明
する。（実施例１）ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ２５４（赤色顔料）１ｇＴＳＬ８３１１（シランカップリング剤）０．２ｇエトセル７ＣＰ（エチルセルロース）０．８ｇイソプロピルアルコール１７０ｇまず上記材料をＳＧミル（分散機）で０．５ｍｍジルコ
ンビーズを用いて５時間分散し、顔料分散液を作成す
る。次いで、以下の配合でプロペラ型撹拌機にて混合
し、本発明のコーティング液を得た。Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４１２ｇ塩酸０．１５ｇ水１２ｇ上記分散液全量エチルアルコール１４ｇ

【００２７】（実施例２）ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５（青色顔料）１ｇゴーセランＬ−０３０１（ポリビニルアルコール樹脂）１ｇイソプロピルアルコール１７０ｇ上記材料を実施例１と同様に混合し、顔料分散液を作成
した。次いで、以下の配合でコーティング液を作成し
た。Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４５ｇＳｉ（ＯＣ_３Ｈ_７）_４５ｇ硝酸０．１ｇ水１２ｇ上記分散液全量イソプロピルアルコール１０ｇ

【００２８】（実施例３〜８）実施例１や実施例２と同
様の方法で着色剤を種々変化させてコーティング液を作
成した。実施例３：使用顔料＝ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ
１９実施例４：使用顔料＝ＰｉｇｍｅｎｔＧｒｅｅｎ７実施例５：使用顔料＝ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｗ
８３実施例６：使用染料＝メチレンブルー（青色染料）実施例７：使用染料＝ローダミンＢ（ローズ色染料）実施例８：使用顔料＝ＰｉｇｍｅｎｔＢｌａｃｋ７

【００２９】（実施例９：着色アルミフレークの製造）
実施例１で得られたコーティング液の１００ｇを１５０
ｇのアルミペーストに注ぎ、良く撹拌し充分にアルミペ
ーストとコーティング液が混和したことを確認した後、
室温から徐々に温度を上げ６０℃に保ち全体を濃縮し着
色ゲル層を形成する。なお温度を上げて９０℃前後にし
溶剤が飛ばないように注意しながら３時間放置し着色ゲ
ル層をアルミ表面に固着させる。赤色の銀光沢を持った
着色アルミフレークペーストが得られた。

【００３０】（実施例１０〜１６：着色アルミフレーク
の製造）実施例９と同様の方法で実施例２〜８で得られ
たコーティング液を使ってそれぞれ青色、バイオレット
色、緑色、黄色、青色、ローズ色、黒色の干渉色を伴っ
た強い銀光沢のアルミフレークが得られた。

【００３１】（実施例１７〜２３：着色ブロンズパウダ
ーの製造）実施例９と同様の方法で実施例２〜８で得ら
れたコーティング液を使って、基材をブロンズパウダー
として処理を行ったところ、それぞれ青色、バイオレッ
ト色、緑色、黄色、青色、ローズ色、黒色の干渉色を伴
った強いブロンズ光沢のブロンズパウダーが得られた。

【００３２】（実施例２４〜２９：着色グラファイトカ
ーボンの製造）実施例９と同様の方法で実施例２〜７で
得られたコーティング液を使って、基材をグラファイト
カーボンとして処理を行ったところ、それぞれ青色、バ
イオレット色、緑色、黄色、青色、ローズ色の干渉色を
伴った黒色光沢のグラファイトカーボンが得られた。

【００３３】（実施例３０：着色アルミフレークの利
用：塗料の製造）実施例１０〜１６で得られた着色アル
ミフレークを使って、それぞれ塗料を作成した。着色ア
ルミペースト４部、アミノアルキドクリヤー１６部、シ
ンナー１０部をペイントコンディショナーで混合し、ベ
ース塗料を製造する。得られたベース塗料をアミノアル
キドクリヤーの５０部で希釈し、アミノアルキド塗料を
得た。塗料中において、着色アルミフレークからの色素
の離脱および変色等は一切見られなかった。

【００３４】得られた塗料を金属に塗布し、１５０℃で
焼き付けを行い、塗膜の状態を観察した。いずれも鮮や
かな色彩のアルミフレーク光沢の塗膜であった。

【００３５】（実施例３１：着色ブロンズパウダーの利
用：塗料の製造）実施例１７〜２３で得られた着色ブロ
ンズパウダーを使って、それぞれ塗料を作成した。着色
ブロンズパウダー４部、アミノアルキドクリヤー１６
部、シンナー１０部をペイントコンディショナーで混合
し、ベース塗料を製造する。得られたベース塗料をアミ
ノアルキドクリヤーの５０部で希釈し、アミノアルキド
塗料を得た。塗料中において、着色ブロンズパウダーか
らの色素の離脱および変色等は一切見られなかった。

【００３６】得られた塗料を金属に塗布し、１５０℃で
焼き付けを行い、塗膜の状態を観察した。いずれも鮮や
かな色彩のブロンズ光沢の塗膜であった。

【００３７】（実施例３２：着色グラファイトカーボン
の利用：塗料の製造）実施例２４〜２９で得られた着色
グラファイトカーボンを使って、それぞれ塗料を作成し
た。着色グラファイトカーボン４部、アミノアルキドク
リヤー１６部、シンナー１０部をペイントコンディショ
ナーで混合し、ベース塗料を製造する。得られたベース
塗料をアミノアルキドクリヤーの５０部で希釈し、アミ
ノアルキド塗料を得た。塗料中において、着色グラファ
イトカーボンからの色素の離脱および変色等は一切見ら
れなかった。

【００３８】得られた塗料を金属に塗布し、１５０℃で
焼き付けを行い、塗膜の状態を観察した。いずれも鮮や
かな色彩の黒色光沢の塗膜であった。

【００３９】本発明は方法および製品について各種の変
化および手段を取ることが出来る。上述した各種の実施
例は本発明の内容を更に明確にする為のものであって、
本発明を制限する為のものではない。

【発明の効果】以上のように本発明によれば、色の自由
度が極めて大きく、かつ耐溶剤性に優れた着色光輝性材
料を得ることができる。該着色光輝性材料を利用すれば
非常に簡単に、希望する色の光沢を持った塗料、イン
キ、化粧品、プラスチック、絵具、繊維製品などを得る
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｃ 1/64 ＰＢＬ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミフレーク、ガラスフレーク、ブロ
ンズパウダー、グラファイトカーボン、板状酸化鉄、金
属酸化物被覆板状酸化鉄の表面に色素を含有する金属酸
化物ゲルで被覆したことを特徴とする着色不透明光輝性
材料