JPH09188831A - 着色微粒子及びその製造方法 - Google Patents

着色微粒子及びその製造方法

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JPH09188831A
JPH09188831A JP7354989A JP35498995A JPH09188831A JP H09188831 A JPH09188831 A JP H09188831A JP 7354989 A JP7354989 A JP 7354989A JP 35498995 A JP35498995 A JP 35498995A JP H09188831 A JPH09188831 A JP H09188831A
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colored
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pigment
particles
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JP7354989A
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Mamoru Aizawa
守 會澤
Motoyuki Toki
元幸 土岐
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KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
KANSAI SHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06Treatment with inorganic compounds
    • C09C3/063Coating

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒径が1ミクロン程度以下であっても、粒子
間での凝集が起こりにくく溶媒への濡れ性も良好で、溶
媒に容易に均一に分散し、耐熱性や耐薬品性にも優れた
着色微粒子を提供する。 【解決手段】 無機質材料で形成され粒径がミクロン〜
サブミクロンオーダーで粒径の揃った球状をなすマイク
ロカプセル壁3によって着色成分微粒子2を被覆して着
色微粒子1を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、塗料、インキ、
記録材料、化粧品、絵の具などに用いられる顔料、染
料、色素などの着色微粒子の改良並びに着色微粒子の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】着色を目的として、顔料などの着色微粒
子が広く用いられているが、例えば顔料は、染料とは異
なって多くの分子が集合した集合体の形で着色する。従
って、顔料による着色の際には、顔料粒子を微細かつ均
一な粒径とし安定してビヒクルに分散させることが必要
となる。ところが、顔料粒子は、一般に凝集し易く、特
に粒径が1ミクロン程度以下になると粒子間での凝集が
起こり易くなる。また、顔料は、その表面性状によりビ
ヒクルとの親和性が異なり、ビヒクルへの濡れ性が種類
によって大きく相違することから、顔料の種類によって
はビヒクルに均一に分散させることがさらに困難とな
る。このため、従来は、予め顔料粒子に表面処理を施
し、さらに機械的に微細化した上で、ビヒクルに安定的
に分散させるようにしていた。
【0003】また、顔料粒子には、耐熱性や耐薬品性に
乏しいものがあり、高温での使用が不可能であったり耐
久性に問題があったりした。この場合には、従来、分散
媒であるビヒクルの種類やプロセス条件などを適宜選択
していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、顔料の
種類に応じて、顔料がビヒクルに均一に分散するように
予め顔料粒子に表面処理を施し機械的に微細化したりし
て逐一分散条件を設定するのは、極めて煩雑である。ま
た、顔料粒子が耐熱性や耐薬品性に乏しい場合に分散媒
であるビヒクルの種類を適宜選択する、ということは、
結局、使用できるビヒクルの種類が限定され、幅広い材
料選択が困難になる、ということであり、また、顔料粒
子の種類によってプロセス条件を適宜選択するのは、極
めて煩雑である。
【0005】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、顔料等の着色成分微粒子の種類に関
係無く、また、粒径が1ミクロン程度以下であっても、
粒子間での凝集が起こりにくく、また溶媒への濡れ性も
良好で、溶媒に容易に均一に分散し、また耐熱性や耐薬
品性にも優れた着色微粒子を提供すること、並びに、そ
のような性状を有する着色微粒子を得ることができる着
色微粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
無機質材料で形成され粒径がミクロン〜サブミクロンオ
ーダーで粒径の揃った球状をなすマイクロカプセル壁に
よって着色成分微粒子を被覆して着色微粒子を構成し
た。
【0007】着色成分微粒子、例えば顔料微粒子は、流
動性に劣り凝集し易いが、請求項1に係る発明の着色成
分微粒子では、顔料微粒子が粒径の揃った球状をなすマ
イクロカプセル壁の中に閉じ込められることにより、マ
イクロカプセル壁で被覆された顔料微粒子は、ビヒクル
との混合の際の流動性が良くなり凝集しにくくなる。ま
た、着色成分微粒子の親溶媒性は、マイクロカプセル壁
の材質を適宜選択することにより調整することができ
る。例えば、シリカでマイクロカプセル壁を形成するこ
とにより、着色微粒子に親水性が付与されることにな
り、着色微粒子は水系の溶媒に容易に分散する。さら
に、着色成分微粒子がマイクロカプセル壁によって被覆
されることにより、耐熱性及び耐薬品性が向上すること
となる。例えば、着色成分の熱分解には大気中の酸素な
どの雰囲気の影響が大きいが、有機顔料のように耐熱性
に劣る着色成分でも、マイクロカプセル壁を緻密化する
ことにより雰囲気の影響を最小限に抑えることが可能に
なる。
【0008】請求項2に係る発明は、請求項1記載の着
色微粒子において、上記着色成分微粒子が顔料の超微粉
末であることを特徴とする。
【0009】請求項3に係る発明は、請求項1又は請求
項2記載の着色微粒子において、上記マイクロカプセル
壁を形成する無機質材料が酸化物又はその前駆体である
ことを特徴とする。
【0010】請求項4に係る発明は、請求項3記載の着
色微粒子において、上記マイクロカプセル壁を形成する
無機質材料が、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、M
g、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、
Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、
Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、B、Al、G
a、In、Tl、C、Si、Ge、Sn、Pb、P、A
s、Sb、Bi、S、Se、Te、Ce、Pr、Nd、
Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
m、Yb及びLuからなる群より選ばれた1種又は2種
以上の元素を含む酸化物又はその前駆体であることを特
徴とする。
【0011】請求項5に係る発明は、請求項1ないし請
求項4のいずれかに記載の着色微粒子において、マイク
ロカプセルが粒径0.1μm以下の超微粒子であること
を特徴とする。
【0012】請求項6に係る発明は、金属アルコキシド
溶液に着色成分微粒子が混合された混合溶液を調製し、
その混合溶液と塩基性水溶液を含む溶液とを混合して、
着色微粒子を製造することを特徴とする。
【0013】請求項7に係る発明は、請求項6記載の着
色微粒子の製造方法において、上記着色成分微粒子が顔
料の超微粉末であることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、この発明の最良の実施形態
について説明する。
【0015】図1に拡大断面図を示すように、この発明
に係る着色微粒子1は、着色成分微粒子2をマイクロカ
プセル壁3によって被覆した構造を有する。着色成分微
粒子2は、顔料、染料、色素などの超微粉末である。マ
イクロカプセル壁3は、無機質材料で形成されており、
粒径がミクロン〜サブミクロンオーダー、例えば粒径
0.1μm以下の超微粒子からなり、球状をなし、粒径
が揃っている。マイクロカプセル壁3を形成する無機質
材料としては、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、M
g、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、
Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、
Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、B、Al、G
a、In、Tl、C、Si、Ge、Sn、Pb、P、A
s、Sb、Bi、S、Se、Te、Ce、Pr、Nd、
Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、T
m、Yb及びLuからなる群より選ばれた1種又は2種
以上の元素を含む酸化物又はその前駆体、例えばシリカ
(SiO2)が使用される。
【0016】着色成分微粒子2をマイクロカプセル壁3
によって被覆した構造の着色微粒子1は、金属アルコキ
シドを原料とし、ゾル−ゲル法の1種であるステーバー
(Stoeber)法を応用することにより得られる。
【0017】ここで、ステーバー法は、金属アルコキシ
ドを適当な溶媒で希釈した後、その溶液を、塩基性水溶
液と適当な溶媒とからなる溶液と混合することにより、
単分散の無機質微粒子を得る方法である。図1に示した
ような着色微粒子1を得るには、ステーバー法を応用
し、予め、金属アルコキシド溶液に着色成分微粒子が混
合された混合溶液を調製しておき、その混合溶液と塩基
性水溶液を含む溶液とを混合するようにする。これによ
り、着色成分微粒子を核としてその周囲が無機質材料か
らなる壁材によって覆われ、マイクロカプセル壁3によ
って着色成分微粒子2を被覆した着色微粒子1が得られ
ることとなる。
【0018】着色微粒子の製造方法をもう少し具体的に
説明すると、着色成分微粒子、例えば顔料の超微粉末を
アルコール等に分散させた懸濁溶液を調整するととも
に、金属アルコキシドを適当な溶媒、例えばアルコール
に溶解させた溶液を調製し、前記懸濁溶液と金属アルコ
キシド溶液とを混合させ、この混合溶液と、塩基性水溶
液と適当な溶媒とからなる溶液、例えばアンモニア水溶
液を含むアルコール溶液とを徐々に混合させる。これに
より、顔料の超微粉末をシリカ等の金属酸化物で被覆し
た着色微粒子が得られる。このときの塩基性条件下にお
ける金属アルコキシドの加水分解の反応速度は非常に大
きく、瞬時に着色微粒子が形成される。そして、着色微
粒子の粒径は、時間が経過しても殆んど大きくならな
い。この着色微粒子の粒径は、原料となる金属アルコキ
シドの混合比や溶媒の種類、反応温度などを変化させる
ことにより、所定限度内において調整することができ
る。
【0019】また、原料となる金属アルコキシドは、一
般式Mn(OR)mで表わされる。ここで、Mは金属元
素、nはその金属元素の価数を示し、ORは、炭素数1
〜18のアルコキシ基を示し、mはnに等しい。また、
ORは、その一部がアルキル基、ヒドロキシル基、水
素、カルボキシル基、β−ジカルボニル基などの配位子
で置換されていてもよい。金属元素Mは、単独で用いら
れる場合には、Mg、Ca、Sr、Ba、Ti、Zr、
Hf、V、Ta、Fe、Zn、Al、In、Si、G
e、Sn、Pbなどであるが、これらの金属のアルコキ
シドと上記したような金属のアルコキシドとを組み合わ
せて使用することもできる。また、アルコキシ基として
は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ
基などである。原料としての金属アルコキシドは、単独
で用いるようにしても良いし、複数種類を組み合わせて
用いるようにしてもよい。
【0020】例えば、マイクロカプセル壁3の形成材と
なるシリカは、テトラエトキシシラン(TEOS)Si
(OC254を原料とするが、TEOS以外にも、以
下のような金属アルコキシドを用いることができる。す
なわち、Mg(OCH32、Mg(OC252、Mg
(OC372、Mg(OC492、Ca(OC
32、Ca(OC252、Ca(OC372、Ca
(OC492、Sr(OCH32、Sr(OC
252、Sr(OC372、Sr(OC492、B
a(OCH32、Ba(OC252、Ba(OC
372、Ba(OC492、Zn(OCH32、Zn
(OC252、Zn(OC372、Zn(OC49
2、Al(OCH33、Al(OC253、Al(OC
373、Al(OC493、In(OCH33、In
(OC253、In(OC373、In(OC49
3、Fe(OCH33、Fe(OC253、Fe(OC
373、Fe(OC493、Ti(OCH33、Ti
(OC253、Ti(OC373、Ti(OC49
3、Ti(OCH2CH(C25)C494、Ti(O
372[CO(CH3)CHCOCH32、Ti(O
492[OC24N(C24OH)22、Ti(O
H)2[OCH(CH3)COOH]2、Ti(OCH2
H(C25)CH(OH)C374、Ti(OC
492(OCOC17352、Zr(OCH34、Zr
(OC254、Zr(OC374、Zr(OC49
4、Hf(OCH34、Hf(OC254、Hf(OC
374、Hf(OC494、V(OCH34、V(O
254、V(OC374、V(OC494、Si
(OCH34、Si(OC374、Si(OC
494、Ge(OCH34、Ge(OC254、Ge
(OC374、Ge(OC494、Sn(OC
34、Sn(OC254、Sn(OC374、Sn
(OC494、Pb(OCH34、Pb(OC
254、Pb(OC374、Pb(OC494、T
a(OCH35、Ta(OC255、Ta(OC
375、Ta(OC495などの金属アルコキシドが
原料として用いられる。
【0021】
【実施例】次に、この発明の実施例について、着色微粒
子の具体的な製法例を示しながら説明する。
【0022】〔実施例1〕青色顔料微粒子として、平均
粒径が0.05μm以下であるカラー・インデックス
(C.I.)ピグメント・ブルー(Pigment B
lue)15:3を使用し、この顔料微粒子をイソプロ
ピルアルコールに固形分量として5%分散させた溶液を
調製し、この懸褐溶液5.0gを、TEOS10gを含
むメタノール溶液150ml中に混合させて分散させ
る。この混合溶液を、28%アンモニア水溶液15ml
を含むメタノール溶液120mlに徐々に適下して混合
させる。これにより、青色顔料微粒子を内包した直径
0.1μmの球状青色微粒子が得られた。
【0023】ここで使用した青色顔料微粒子及び得られ
た青色球状シリカ微粒子の嵩密度は、それぞれ0.44
g/cm3、0.72g/cm3であった。また、得られ
た球状青色微粒子の走査型電子顕微鏡写真を図2に、そ
の元素分析スペクトルを図3に示す。
【0024】図2より、得られた球状青色微粒子は、粒
径が0.1μm程度で粒径の非常に揃っていることが分
かる。また、図3に示した元素分析の結果を見ると、球
状青色微粒子からシリカに由来するSiが検出されてお
り、このことより、青色顔料微粒子がシリカによって完
全に閉じ込められていることが分かる。尚、スペクトル
に認められるTiのピークは、グリッドに由来するもの
である。
【0025】また、使用した青色顔料微粒子と得られた
球状青色微粒子とを、それぞれアルミナ製の坩堝に入れ
て20℃/分の昇温速度で500℃まで加熱し、その5
00℃の温度に10分間保持した後、坩堝から取り出し
た。この結果、青色顔料微粒子は褪色していたのに対
し、球状青色微粒子は青色を保持していた。
【0026】〔実施例2〕緑色顔料微粒子として、平均
粒径が0.05μm以下であるC.I.ピグメント・グ
リーン(Pigment Green)36を使用し、
この顔料微粒子をイソプロピルアルコールに固形分量と
して5%分散させた溶液を調製し、この懸褐溶液5.0
gを、TEOS10gを含むメタノール溶液150ml
中に混合させて分散させる。この混合溶液を、28%ア
ンモニア水溶液15mlを含むメタノール溶液120m
lに徐々に適下して混合させる。これにより、緑色顔料
微粒子を内包した直径0.1μmの球状緑色微粒子が得
られた。
【0027】ここで使用した緑色顔料微粒子及び得られ
た緑色球状シリカ微粒子の嵩密度は、それぞれ0.52
g/cm3、0.80g/cm3であった。また、得られ
た球状緑色微粒子の走査型電子顕微鏡写真を図4に示
す。
【0028】また、使用した緑色顔料微粒子と得られた
球状緑色微粒子とを、それぞれアルミナ製の坩堝に入れ
て20℃/分の昇温速度で450℃まで加熱し、その4
50℃の温度に10分間保持した後、坩堝から取り出し
た。この結果、緑色顔料微粒子は褪色していたのに対
し、球状緑色微粒子は緑色を保持していた。
【0029】〔実施例3〕赤色顔料微粒子として、平均
粒径が0.05μm以下であるC.I.ピグメント・レ
ッド(Pigment Red)170を使用し、この
顔料微粒子をイソプロピルアルコールに固形分量として
5%分散させた溶液を調製し、この懸褐溶液5.0g
を、TEOS10Gを含むメタノール溶液150ml中
に混合させて分散させる。この混合溶液を、28%アン
モニア水溶液15mlを含むメタノール溶液120ml
に徐々に適下して混合させる。これにより、赤色顔料微
粒子を内包した直径0.1μmの球状赤色微粒子が得ら
れた。
【0030】ここで使用した赤色顔料微粒子及び得られ
た赤色球状シリカ微粒子の嵩密度は、それぞれ0.25
g/cm3、0.68g/cm3であった。また、得られ
た球状赤色微粒子の走査型電子顕微鏡写真を図5に示
す。
【0031】また、使用した赤色顔料微粒子と得られた
球状赤色微粒子とを、それぞれアルミナ製の坩堝に入れ
て20℃/分の昇温速度で350℃まで加熱し、その3
50℃の温度に10分間保持した後、坩堝から取り出し
た。この結果、赤色顔料微粒子は褐色していたのに対
し、球状赤色微粒子は赤色を保持していた。
【0032】
【発明の効果】請求項1に係る発明の着色微粒子は、顔
料等の着色成分微粒子の種類に関係無く、粒径が1ミク
ロン程度以下であっても、溶媒との混合の際の流動性が
良好で粒子間での凝集が起こりにくく、また、マイクロ
カプセル壁の材質を適宜選択することにより親溶媒性を
調製することが可能であるため、ビヒクル等の溶媒に容
易に均一に分散する。また、この着色微粒子は、耐熱性
や耐薬品性にも優れている。
【0033】また、請求項6に係る発明の製造方法によ
れば、上記したような優れた性状を有する着色微粒子を
比較的容易に得ることができる。
【0034】以上のように、この発明は、顔料、染料、
色素などの着色成分微粒子の性状を改善して、塗料、イ
ンキ、記憶材料、化粧品、絵の具などの品質の向上に寄
与し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る着色微粒子の拡大断面図であ
る。
【図2】この発明の実施例1において得られた球状青色
微粒子の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図3】この発明の実施例1において得られた球状青色
微粒子の元素分析スペクトルである。
【図4】この発明の実施例2において得られた球状緑色
微粒子の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【図5】この発明の実施例3において得られた球状赤色
微粒子の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。
【符号の説明】
1 着色微粒子 2 着色成分微粒子 3 マイクロカプセル壁

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機質材料で形成され粒径がミクロン〜
    サブミクロンオーダーで粒径の揃った球状をなすマイク
    ロカプセル壁によって着色成分微粒子を被覆した着色微
    粒子。
  2. 【請求項2】 着色成分微粒子が顔料の超微粉末である
    請求項1記載の着色微粒子。
  3. 【請求項3】 マイクロカプセル壁を形成する無機質材
    料が酸化物又はその前駆体である請求項1又は請求項2
    記載の着色微粒子。
  4. 【請求項4】 マイクロカプセル壁を形成する無機質材
    料が、Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、C
    a、Sr、Ba、Sc、Y、La、Ti、Zr、Hf、
    V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、
    Ni、Cu、Zn、Cd、Hg、B、Al、Ga、I
    n、Tl、C、Si、Ge、Sn、Pb、P、As、S
    b、Bi、S、Se、Te、Ce、Pr、Nd、Pm、
    Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Y
    b及びLuからなる群より選ばれた1種又は2種以上の
    元素を含む酸化物又はその前駆体である請求項3記載の
    着色微粒子。
  5. 【請求項5】 マイクロカプセルが粒径0.1μm以下
    の超微粒子である請求項1ないし請求項4のいずれかに
    記載の着色微粒子。
  6. 【請求項6】 金属アルコキシド溶液に着色成分微粒子
    が混合された混合溶液を調製し、その混合溶液と塩基性
    水溶液を含む溶液とを混合するようにする着色微粒子の
    製造方法。
  7. 【請求項7】 着色成分微粒子が顔料の超微粉末である
    請求項6記載の着色微粒子の製造方法。
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