JPH11314961A - 焼成して赤褐色になる顔料、その製造方法、及びその使用 - Google Patents
焼成して赤褐色になる顔料、その製造方法、及びその使用Info
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- JPH11314961A JPH11314961A JP2530799A JP2530799A JPH11314961A JP H11314961 A JPH11314961 A JP H11314961A JP 2530799 A JP2530799 A JP 2530799A JP 2530799 A JP2530799 A JP 2530799A JP H11314961 A JPH11314961 A JP H11314961A
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- C01P2002/02—Amorphous compounds
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 容易にかつ経済的に得ることができ、確実に
色調の強い赤褐色のセラミック製品を製造することがで
きるセラミック材料用着色体 【解決手段】 着色成分としてFe2O3及び/又は焼成
の際にFe2O3を形成する1種以上の鉄化合物が酸化物
及び/又はケイ酸塩の材料をベースとする粉末状マトリ
ックス中に均質に分散して含有されている焼成して赤褐
色になる着色体において、マトリックスの酸化物及び/
又はケイ酸塩の材料が40m2/g以上のBET比表面
積を有し、少なくとも50%までX線に対して非晶質で
あり、前記着色体は着色成分をFe2O3として計算して
1〜25重量%の量で含有し、前記着色体は着色成分を
酸化物及びケイ酸塩の材料と集中的に相互に接触させる
ことにより得られることを特徴とする焼成して赤褐色に
なる着色体。
色調の強い赤褐色のセラミック製品を製造することがで
きるセラミック材料用着色体 【解決手段】 着色成分としてFe2O3及び/又は焼成
の際にFe2O3を形成する1種以上の鉄化合物が酸化物
及び/又はケイ酸塩の材料をベースとする粉末状マトリ
ックス中に均質に分散して含有されている焼成して赤褐
色になる着色体において、マトリックスの酸化物及び/
又はケイ酸塩の材料が40m2/g以上のBET比表面
積を有し、少なくとも50%までX線に対して非晶質で
あり、前記着色体は着色成分をFe2O3として計算して
1〜25重量%の量で含有し、前記着色体は着色成分を
酸化物及びケイ酸塩の材料と集中的に相互に接触させる
ことにより得られることを特徴とする焼成して赤褐色に
なる着色体。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物及び/又は
ケイ酸塩の材料をベースとする粉末状のマトリックス中
に均質に分散した形の酸化鉄(III)(Fe2O3)及
び/又は焼成時にFe2O3を形成する1種以上の鉄化合
物を着色成分として含有する、焼成して赤褐色になる着
色体に関する。本発明はさらに前記着色体の製造方法な
らびにセラミック材料の着色のための前記着色体の使用
に関する。
ケイ酸塩の材料をベースとする粉末状のマトリックス中
に均質に分散した形の酸化鉄(III)(Fe2O3)及
び/又は焼成時にFe2O3を形成する1種以上の鉄化合
物を着色成分として含有する、焼成して赤褐色になる着
色体に関する。本発明はさらに前記着色体の製造方法な
らびにセラミック材料の着色のための前記着色体の使用
に関する。
【0002】
【従来の技術】近代的タイル製造において次第に重要と
なってきている迅速焼成用の精せっ器材料の、いわゆる
Gres Porcellanatoの製造の際に、焼成後に魅力のある
赤褐色の色調を前記の材料に付与するために大量に鉄を
含有する着色体が使用される。
なってきている迅速焼成用の精せっ器材料の、いわゆる
Gres Porcellanatoの製造の際に、焼成後に魅力のある
赤褐色の色調を前記の材料に付与するために大量に鉄を
含有する着色体が使用される。
【0003】石英約90%及びゲータイト(FeOO
H)約10%からなる天然産の着色体であるGres de Th
iviersが、赤褐色の色調を作り出すために使用される。
この天産物中で、酸化鉄水化物は石英からなる外皮によ
って、約1100〜1250℃での焼成の際に材料成分
との化学的反応から保護されている。この着色体の欠点
は、色調の変動、魅力のある色調を達成するために必要
な着色材料の比較的高い濃度、ならびにこの顔料の天産
資源の枯渇である。従って、この天産物の特性と同様の
又は改善された特性を有する合成製品の探求が重要とな
ってきている。
H)約10%からなる天然産の着色体であるGres de Th
iviersが、赤褐色の色調を作り出すために使用される。
この天産物中で、酸化鉄水化物は石英からなる外皮によ
って、約1100〜1250℃での焼成の際に材料成分
との化学的反応から保護されている。この着色体の欠点
は、色調の変動、魅力のある色調を達成するために必要
な着色材料の比較的高い濃度、ならびにこの顔料の天産
資源の枯渇である。従って、この天産物の特性と同様の
又は改善された特性を有する合成製品の探求が重要とな
ってきている。
【0004】特開平(JP−A)02−263870号
公報によると、FeOOH、SiO 2及びK2CO3を混
合し、粉砕し、か焼して紫色の着色顔料を得ている。所
望の赤褐色の色調は得られていない。
公報によると、FeOOH、SiO 2及びK2CO3を混
合し、粉砕し、か焼して紫色の着色顔料を得ている。所
望の赤褐色の色調は得られていない。
【0005】欧州特許出願公開(EP−A)第0563
688号明細書によると、粘土を常用の添加剤及び酸化
鉄顔料と混合し、成形し、焼成した場合に、迅速焼成に
おける赤色のセラミックキャスティング材料を製造する
ことができる。この使用すべき顔料は、Siを0.6%
より少なく及びMnを0.06%より少なく含有し、α
−FeOOH、γ−FeOOH、α−Fe2O3及び/又
はFe3O4からなっている。
688号明細書によると、粘土を常用の添加剤及び酸化
鉄顔料と混合し、成形し、焼成した場合に、迅速焼成に
おける赤色のセラミックキャスティング材料を製造する
ことができる。この使用すべき顔料は、Siを0.6%
より少なく及びMnを0.06%より少なく含有し、α
−FeOOH、γ−FeOOH、α−Fe2O3及び/又
はFe3O4からなっている。
【0006】実際に示されているように、市場で常用の
酸化鉄顔料は、Si含有量及びMn含有量に関して前記
の基準を有するようなものも同様に、低い濃度において
単独で又は石英と混合した形で着色するためにあまり適
していない、それというのもこの酸化鉄は材料中に十分
に溶解してしまうためである。酸化鉄のより高い濃度の
場合、魅力に欠ける褐色の色調に限定された着色効果が
生じる。このような挙動の原因は、酸化鉄が高温で結晶
成長する傾向があり、生じた粗い粒子の酸化鉄はセラミ
ック材料中であまり好ましい色にはならないことにあ
る。
酸化鉄顔料は、Si含有量及びMn含有量に関して前記
の基準を有するようなものも同様に、低い濃度において
単独で又は石英と混合した形で着色するためにあまり適
していない、それというのもこの酸化鉄は材料中に十分
に溶解してしまうためである。酸化鉄のより高い濃度の
場合、魅力に欠ける褐色の色調に限定された着色効果が
生じる。このような挙動の原因は、酸化鉄が高温で結晶
成長する傾向があり、生じた粗い粒子の酸化鉄はセラミ
ック材料中であまり好ましい色にはならないことにあ
る。
【0007】Europa Chemie 31-32/91, page 4から、バ
イヤー社の顔料のBayferrox(R)の濡れ特性が酸化アルミ
ニウムを用いた後処理で改善され、この種の超微粉Fe
2O3赤色顔料は臨界結合剤系にとって適している。後処
理の種類、Al2O3の量及びこの構造は、上記の文献に
は記載されていない。本願明細書の発明者の試験による
と、前記の超微粉赤色顔料はセラミック材料中の着色体
としての使用には適していない。焼成の際に明らかにF
e2O3の焼結が生じ、それにより赤色から褐色への色彩
の変化が生じる。
イヤー社の顔料のBayferrox(R)の濡れ特性が酸化アルミ
ニウムを用いた後処理で改善され、この種の超微粉Fe
2O3赤色顔料は臨界結合剤系にとって適している。後処
理の種類、Al2O3の量及びこの構造は、上記の文献に
は記載されていない。本願明細書の発明者の試験による
と、前記の超微粉赤色顔料はセラミック材料中の着色体
としての使用には適していない。焼成の際に明らかにF
e2O3の焼結が生じ、それにより赤色から褐色への色彩
の変化が生じる。
【0008】Ullmann's Enzyklopaedie der technische
n Chemie,第4版、10巻、437〜438頁にエナメ
ルの組成物ならびにそれに適したガラスフラックスが記
載されている。438頁に記載された無機着色体につい
ての定義、その中に含まれる無機着色顔料は焼成の際に
変化しないということに従うと、ガラスフリットとFe
2O3とからの混合物は着色体ではない、それというのも
酸化鉄は焼成の間にフラックス中に溶解するためであ
る。有色エナメルの製造方法はエナメルに粉砕の際に着
色体を添加する。この刊行物は着色体の製造方法に関し
てはなにも言及していない。エナメル中に使用されるガ
ラスフリットは確かに非晶質であり、BET比表面積は
通常ほぼ1m2/gであるかそれ以下であり、そのd50
値は約1μmである。
n Chemie,第4版、10巻、437〜438頁にエナメ
ルの組成物ならびにそれに適したガラスフラックスが記
載されている。438頁に記載された無機着色体につい
ての定義、その中に含まれる無機着色顔料は焼成の際に
変化しないということに従うと、ガラスフリットとFe
2O3とからの混合物は着色体ではない、それというのも
酸化鉄は焼成の間にフラックス中に溶解するためであ
る。有色エナメルの製造方法はエナメルに粉砕の際に着
色体を添加する。この刊行物は着色体の製造方法に関し
てはなにも言及していない。エナメル中に使用されるガ
ラスフリットは確かに非晶質であり、BET比表面積は
通常ほぼ1m2/gであるかそれ以下であり、そのd50
値は約1μmである。
【0009】ドイツ国特許出願公開(DE−A1)第3
211327号明細書は、酸化鉄(II)を有する酸化
鉄顔料に関している(10頁11行)。常用のFeO含
有顔料は黒色であり、12〜18m2/gのBET表面
積を有する。磁性の目的の場合に限って40m2/gを
上回ることができる製品が使用される。それに対して、
本発明は焼成により黒色ではなく赤褐色になる着色体に
関している。
211327号明細書は、酸化鉄(II)を有する酸化
鉄顔料に関している(10頁11行)。常用のFeO含
有顔料は黒色であり、12〜18m2/gのBET表面
積を有する。磁性の目的の場合に限って40m2/gを
上回ることができる製品が使用される。それに対して、
本発明は焼成により黒色ではなく赤褐色になる着色体に
関している。
【0010】本願明細書の発明者は、Gres de Thiviers
に類似した良好な着色体特性を有する製品を得るため
に、沈降法により酸化鉄顔料をケイ酸で被覆することを
試みた。それ自体適切な被覆方法を行ったにもかかわら
ず、セラミック材料成分の攻撃に対抗するために十分な
層厚の被覆を有する製品は得られなかった。それに加え
て高温の場合に粒子成長が生じ、それにより色彩の鮮や
かさは減少してしまった。
に類似した良好な着色体特性を有する製品を得るため
に、沈降法により酸化鉄顔料をケイ酸で被覆することを
試みた。それ自体適切な被覆方法を行ったにもかかわら
ず、セラミック材料成分の攻撃に対抗するために十分な
層厚の被覆を有する製品は得られなかった。それに加え
て高温の場合に粒子成長が生じ、それにより色彩の鮮や
かさは減少してしまった。
【0011】他の試みは、ケイ酸と水酸化鉄とを一緒に
水ガラス及び鉄塩−溶液から沈降させることに関してい
た。この沈降生成物は生じる水酸化鉄の微細分散性及び
高温での高い反応性のために、著しい結晶成長にさらさ
れ、魅力的な色調はあまり得られなかった。
水ガラス及び鉄塩−溶液から沈降させることに関してい
た。この沈降生成物は生じる水酸化鉄の微細分散性及び
高温での高い反応性のために、著しい結晶成長にさらさ
れ、魅力的な色調はあまり得られなかった。
【0012】結晶性SiO2からなるマトリックス中の
Fe2O3をベースとする着色体は、Ferro社のCK32
055として市販されている。この着色体はセラミック
材料の着色の際に、DIN5033によるCIELAB
−系で測定して、高い青色成分(高いb*−値)を有
し、かつ不十分な色の深さ(高いL*−値)を有する色
調を生じる。
Fe2O3をベースとする着色体は、Ferro社のCK32
055として市販されている。この着色体はセラミック
材料の着色の際に、DIN5033によるCIELAB
−系で測定して、高い青色成分(高いb*−値)を有
し、かつ不十分な色の深さ(高いL*−値)を有する色
調を生じる。
【0013】色彩的に改善された製品はIthaka社(J
P)のCP RE−18の市販品である。この着色体
は、約15重量%が結晶質で、約85重量%が非晶質で
あるケイ酸(SiO2)からなるマトリックス中のFe2
O3約10重量%を含有する。この非晶質SiO2は透過
型電子顕微鏡(TEM)により約40nmの粒子直径を
有するほぼ球形の粒子である。着色体の比表面積は、D
IN66131によるBET(N2)により測定して3
6m2/gであった。
P)のCP RE−18の市販品である。この着色体
は、約15重量%が結晶質で、約85重量%が非晶質で
あるケイ酸(SiO2)からなるマトリックス中のFe2
O3約10重量%を含有する。この非晶質SiO2は透過
型電子顕微鏡(TEM)により約40nmの粒子直径を
有するほぼ球形の粒子である。着色体の比表面積は、D
IN66131によるBET(N2)により測定して3
6m2/gであった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、容易
にかつ経済的に得ることができ、確実により鮮やかで色
調の強い赤褐色のセラミックタイルを製造することがで
きる、セラミック材料の着色用の別の着色体を提供する
ことであった。
にかつ経済的に得ることができ、確実により鮮やかで色
調の強い赤褐色のセラミックタイルを製造することがで
きる、セラミック材料の着色用の別の着色体を提供する
ことであった。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題は、着色成分と
してFe2O3及び/又は焼成時にFe2O3を形成する鉄
化合物を、酸化物及び/又はケイ酸塩の材料をベースと
する粉末状のマトリックス中に均質に分散した形で含有
する、焼成して赤褐色になる着色体において、マトリッ
クスの酸化物及び/又はケイ酸塩の材料が40m2/g
以上のBET比表面積(DIN66131)を有し、か
つ少なくとも50%までがX線に対して非晶質であり、
前記着色体は着色成分をFe2O3として計算して1〜2
5重量%の量で含有し、前記着色体は着色成分を酸化物
及び/又はケイ酸塩の材料と集中的に相互に接触させる
ことにより得られることを特徴とする、焼成して赤褐色
になる着色体により解決される。
してFe2O3及び/又は焼成時にFe2O3を形成する鉄
化合物を、酸化物及び/又はケイ酸塩の材料をベースと
する粉末状のマトリックス中に均質に分散した形で含有
する、焼成して赤褐色になる着色体において、マトリッ
クスの酸化物及び/又はケイ酸塩の材料が40m2/g
以上のBET比表面積(DIN66131)を有し、か
つ少なくとも50%までがX線に対して非晶質であり、
前記着色体は着色成分をFe2O3として計算して1〜2
5重量%の量で含有し、前記着色体は着色成分を酸化物
及び/又はケイ酸塩の材料と集中的に相互に接触させる
ことにより得られることを特徴とする、焼成して赤褐色
になる着色体により解決される。
【0016】本発明による着色体は、酸化物及び/又は
ケイ酸塩の材料をベースとする粉末状のマトリックス中
での着色成分の均質な分散により得られ、その際、1種
以上の着色する鉄化合物及び酸化物及び/又はケイ酸塩
のマトリックス材料は、場合により存在する助剤を含め
て、混合及び/又は粉砕のための装置中で、集中的に、
つまり有効な量の機械的エネルギーを供給しながら一緒
に混合及び/又は粉砕される。
ケイ酸塩の材料をベースとする粉末状のマトリックス中
での着色成分の均質な分散により得られ、その際、1種
以上の着色する鉄化合物及び酸化物及び/又はケイ酸塩
のマトリックス材料は、場合により存在する助剤を含め
て、混合及び/又は粉砕のための装置中で、集中的に、
つまり有効な量の機械的エネルギーを供給しながら一緒
に混合及び/又は粉砕される。
【0017】マトリックスの基本材料と着色成分とを集
中的に相互に接触させることは、赤色成分が高く、彩度
及び強度が高い、焼成時に赤褐色の色調を形成するため
に重要である。通常の金属酸化物からなる着色体の製造
の際には十分であるような衝撃ミル中での2分間の処理
のように、成分の簡単な乾式での混合は、本発明による
着色体の製造の場合に不十分である。それというのも赤
色値a*及びクロマ値C*が低すぎ、L*値が高すぎるた
めである(DIN5033,第3部によるCIELAB
−系)。赤色値a*の上昇、青色値b*ならびにL*値の
低下は、成分を集中的に接触させること、例えばインテ
ンシブ−混合/粉砕装置中で約0.1〜10時間の粉砕
により生じる。この接触は湿式又は乾式で行うことがで
き、その際乾式で接触させるのが有利である、それとい
うのもそれにより短時間で所望の三刺激値が達成できる
ためである。インテンシブ−混合/粉砕装置、例えばア
トリションミル、振動ミル又はボールミルを使用しなが
ら、所望の三刺激値は一般に約30分〜5時間の間に乾
式の混合/粉砕処理で得られる。当業者は使用すべき混
合/粉砕装置を成分間の有効な摩擦をできる限り短時間
で達成するように運転する。粉末混合物中へ機械的エネ
ルギーを供給することにより、通常の酸化鉄顔料又はそ
の供給源を使用した場合、これらは効果的にマトリック
ス中へ分散する。有利な着色体の良好な三刺激値を達成
するために、Fe供給源、特に一連のFe2O3、FeO
OH及びFe3O4からなる酸化鉄を有利に完全に非晶質
のケイ酸又はSiO2濃度の高いケイ酸塩中での十分な
埋め込み又は包み込みが必要である。粉末混合物中へ供
給される機械的エネルギーにより、酸化鉄は解凝集さ
れ、分散され、一方で集合を解かれた担体材料(=マト
リックス)の大きな表面上に分配され、大部分この担体
材料により包み込まれる。通常は高い温度で、つまり焼
成の際に結晶成長が生じ、色調が青色へ変化し赤色が少
なくなることは、酸化鉄粒子同士を空間的に分離するこ
とにより有効に抑制することができる。この顔料の品質
のために、担体材料の十分に大きな表面積が重要であ
り、それにより酸化鉄結晶の十分な空間的分離が可能で
ある。
中的に相互に接触させることは、赤色成分が高く、彩度
及び強度が高い、焼成時に赤褐色の色調を形成するため
に重要である。通常の金属酸化物からなる着色体の製造
の際には十分であるような衝撃ミル中での2分間の処理
のように、成分の簡単な乾式での混合は、本発明による
着色体の製造の場合に不十分である。それというのも赤
色値a*及びクロマ値C*が低すぎ、L*値が高すぎるた
めである(DIN5033,第3部によるCIELAB
−系)。赤色値a*の上昇、青色値b*ならびにL*値の
低下は、成分を集中的に接触させること、例えばインテ
ンシブ−混合/粉砕装置中で約0.1〜10時間の粉砕
により生じる。この接触は湿式又は乾式で行うことがで
き、その際乾式で接触させるのが有利である、それとい
うのもそれにより短時間で所望の三刺激値が達成できる
ためである。インテンシブ−混合/粉砕装置、例えばア
トリションミル、振動ミル又はボールミルを使用しなが
ら、所望の三刺激値は一般に約30分〜5時間の間に乾
式の混合/粉砕処理で得られる。当業者は使用すべき混
合/粉砕装置を成分間の有効な摩擦をできる限り短時間
で達成するように運転する。粉末混合物中へ機械的エネ
ルギーを供給することにより、通常の酸化鉄顔料又はそ
の供給源を使用した場合、これらは効果的にマトリック
ス中へ分散する。有利な着色体の良好な三刺激値を達成
するために、Fe供給源、特に一連のFe2O3、FeO
OH及びFe3O4からなる酸化鉄を有利に完全に非晶質
のケイ酸又はSiO2濃度の高いケイ酸塩中での十分な
埋め込み又は包み込みが必要である。粉末混合物中へ供
給される機械的エネルギーにより、酸化鉄は解凝集さ
れ、分散され、一方で集合を解かれた担体材料(=マト
リックス)の大きな表面上に分配され、大部分この担体
材料により包み込まれる。通常は高い温度で、つまり焼
成の際に結晶成長が生じ、色調が青色へ変化し赤色が少
なくなることは、酸化鉄粒子同士を空間的に分離するこ
とにより有効に抑制することができる。この顔料の品質
のために、担体材料の十分に大きな表面積が重要であ
り、それにより酸化鉄結晶の十分な空間的分離が可能で
ある。
【0018】一連の、シリコーン油、例えば特にポリ
(ジメチルシロキサン)、ならびに一般式:(RO)
4-nSiR′nのアルコキシシラン又は低級の縮合生成物
からなる助剤を併用することにより、より改善された三
刺激値を有する着色体が得られることが確認された。前
記の一般式において、R′は1個のC原子を介してSi
原子と結合する有機基、例えばC1〜C8アルキル基、ω
−アミノアルキル基、メタクリロイルオキシアルキル基
又は硫化物の基、例えば−(CH2)3−S4−(CH2)
3−Si(OR)3を表し、Rは低級アルキル、例えばメ
チル、エチル、n−プロピル及びイソプロピルを表し;
nは式中で整数0、1、2又は3を表す。通常このよう
な助剤はマトリックスに対してそれぞれ0.1〜10重
量%、特に0.5〜3重量%の量で使用され;この使用
量はマトリックスに対して約20重量%にまで高めるこ
とができるが、それによりさらに改善されることはな
い。前記の助剤の併用により、同じ粉砕/混合条件下で
も、a*値は数単位だけ高めることができるか、又は目
標の三刺激値を達成するための混合/粉砕時間を短縮で
きる。
(ジメチルシロキサン)、ならびに一般式:(RO)
4-nSiR′nのアルコキシシラン又は低級の縮合生成物
からなる助剤を併用することにより、より改善された三
刺激値を有する着色体が得られることが確認された。前
記の一般式において、R′は1個のC原子を介してSi
原子と結合する有機基、例えばC1〜C8アルキル基、ω
−アミノアルキル基、メタクリロイルオキシアルキル基
又は硫化物の基、例えば−(CH2)3−S4−(CH2)
3−Si(OR)3を表し、Rは低級アルキル、例えばメ
チル、エチル、n−プロピル及びイソプロピルを表し;
nは式中で整数0、1、2又は3を表す。通常このよう
な助剤はマトリックスに対してそれぞれ0.1〜10重
量%、特に0.5〜3重量%の量で使用され;この使用
量はマトリックスに対して約20重量%にまで高めるこ
とができるが、それによりさらに改善されることはな
い。前記の助剤の併用により、同じ粉砕/混合条件下で
も、a*値は数単位だけ高めることができるか、又は目
標の三刺激値を達成するための混合/粉砕時間を短縮で
きる。
【0019】焼成して赤褐色になる有利な着色体は、1
0重量%のFe2O3含有量の着色体4重量%を用いて精
せっ器(Gres Porcellanato)を着色した場合に、焼成
後に、CIELAB系(DIN5033)で測定して次
の三刺激値を示した: L* 60より小、特に50〜57 a* 10より大、特に12〜18 b* 10〜18、特に12〜15。
0重量%のFe2O3含有量の着色体4重量%を用いて精
せっ器(Gres Porcellanato)を着色した場合に、焼成
後に、CIELAB系(DIN5033)で測定して次
の三刺激値を示した: L* 60より小、特に50〜57 a* 10より大、特に12〜18 b* 10〜18、特に12〜15。
【0020】本発明の本質的な特徴は、マトリックス基
本材料の選択及び物質データに関する。この基本材料は
酸化物及びケイ酸塩の種類であることができる。この酸
化物には特にケイ酸(SiO2)、B2O3、Al2O3、
SnO2、Bi2O3及び3〜5副族の元素の酸化物、特
にTiO2及びZrO2が挙げられる。前記の酸化物以外
にアルカリ土類金属酸化物及び/又はアルカリ金属酸化
物を含有する混合酸化物、例えばスピネル及びペロブス
カイトも基本材料として挙げられる。基本材料はSiO
2からなるか又はSiO2が少なくともその主成分である
のが有利である。ケイ酸塩の基本成分は、有利にアルカ
リ金属、アルカリ土類金属及び土類金属の混合物及びこ
れらの混合物であり、この場合前記の金属は有利に化学
量論的量を下回る量で存在する。SiO2の濃度が高い
ケイ酸塩、例えば80〜95重量%のSiO2含有量の
生成物も有利であり;この例は、Degussa社の市販製
品、例えばExtrusil(SiO2 91%、CaO 6
%、Na2O 2%)及びPasilex(SiO2 82%、
Al2O3 9.5%、CaO 8%)である。基本材料
は親水性又は疎水性であることができ、通常親水性であ
る。
本材料の選択及び物質データに関する。この基本材料は
酸化物及びケイ酸塩の種類であることができる。この酸
化物には特にケイ酸(SiO2)、B2O3、Al2O3、
SnO2、Bi2O3及び3〜5副族の元素の酸化物、特
にTiO2及びZrO2が挙げられる。前記の酸化物以外
にアルカリ土類金属酸化物及び/又はアルカリ金属酸化
物を含有する混合酸化物、例えばスピネル及びペロブス
カイトも基本材料として挙げられる。基本材料はSiO
2からなるか又はSiO2が少なくともその主成分である
のが有利である。ケイ酸塩の基本成分は、有利にアルカ
リ金属、アルカリ土類金属及び土類金属の混合物及びこ
れらの混合物であり、この場合前記の金属は有利に化学
量論的量を下回る量で存在する。SiO2の濃度が高い
ケイ酸塩、例えば80〜95重量%のSiO2含有量の
生成物も有利であり;この例は、Degussa社の市販製
品、例えばExtrusil(SiO2 91%、CaO 6
%、Na2O 2%)及びPasilex(SiO2 82%、
Al2O3 9.5%、CaO 8%)である。基本材料
は親水性又は疎水性であることができ、通常親水性であ
る。
【0021】着色体の製造のために使用すべきマトリッ
クスの基本材料は、唯一の材料又は材料混合物であり、
少なくとも50%まで、有利に90%より多く、特に9
9%より多くがX線に対して非晶質であり、40m2/
g以上、有利に90〜300m2/g、特に100〜2
00m2/gのBET比表面積(測定ガスとしてN2を用
いて、DIN66131)を有する。特に有利な実施態
様により、この基本材料は主に、つまり90〜100%
が、それぞれ90〜300m2/gの範囲内のBET表
面積を有するX線に対して非晶質のSiO2及び/又は
X線に対して非晶質のSiO2濃度の高いケイ酸塩から
なる。非晶質構造であるのが重要であるのは明らかであ
る、それというのも非晶質ケイ酸の代わりに微細に粉砕
された石英粉末を使用することによって使用可能な着色
体は得られないためである。有利に酸化物及びケイ酸塩
の材料の一次粒子の粒度は、有利に30nmより小さ
く、特に20nmより小さい;一次粒子の形状は不規則
である。
クスの基本材料は、唯一の材料又は材料混合物であり、
少なくとも50%まで、有利に90%より多く、特に9
9%より多くがX線に対して非晶質であり、40m2/
g以上、有利に90〜300m2/g、特に100〜2
00m2/gのBET比表面積(測定ガスとしてN2を用
いて、DIN66131)を有する。特に有利な実施態
様により、この基本材料は主に、つまり90〜100%
が、それぞれ90〜300m2/gの範囲内のBET表
面積を有するX線に対して非晶質のSiO2及び/又は
X線に対して非晶質のSiO2濃度の高いケイ酸塩から
なる。非晶質構造であるのが重要であるのは明らかであ
る、それというのも非晶質ケイ酸の代わりに微細に粉砕
された石英粉末を使用することによって使用可能な着色
体は得られないためである。有利に酸化物及びケイ酸塩
の材料の一次粒子の粒度は、有利に30nmより小さ
く、特に20nmより小さい;一次粒子の形状は不規則
である。
【0022】基本材料として着色体中に含まれる、完全
に又は大部分X線非晶質の構造を有し、かつ必要なBE
T表面積を有する酸化物及び/又はケイ酸塩の材料は、
公知の沈降法又は水熱合成により得ることができる。熱
分解法、例えば公知のエーロジル法又はアーク法によっ
ても非晶質酸化物を得ることができる。低いタップ密度
のためにエーロジル法により熱分解により製造された酸
化物はあまり有利ではない。沈降法により製造されたケ
イ酸及びケイ酸塩が特に有利であり、このような材料の
例はDegussa社の企業パンフレット「precipitated sili
cas and silicates」(3/88)に記載されている。
に又は大部分X線非晶質の構造を有し、かつ必要なBE
T表面積を有する酸化物及び/又はケイ酸塩の材料は、
公知の沈降法又は水熱合成により得ることができる。熱
分解法、例えば公知のエーロジル法又はアーク法によっ
ても非晶質酸化物を得ることができる。低いタップ密度
のためにエーロジル法により熱分解により製造された酸
化物はあまり有利ではない。沈降法により製造されたケ
イ酸及びケイ酸塩が特に有利であり、このような材料の
例はDegussa社の企業パンフレット「precipitated sili
cas and silicates」(3/88)に記載されている。
【0023】着色成分として、常用の酸化鉄又は酸化鉄
水和物、例えば特にFe2O3、α−及びγ−FeOOH
及びFe3O4を着色体中に含むことができる。その代わ
りに又はそれに対して付加的に焼成の際にFe2O3を形
成する1種以上の2価及び/又は3価の鉄化合物、硫酸
塩、ハロゲン化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩、硝酸塩又は
酢酸塩が存在してもよい。この着色体は前記した酸化物
又は酸化物水和物の一つを直接含有するのが有利であ
り、これらはすでに顔料品質で市販されている。Fe2
O3についての供給源の平均粒子直径は、有利に2μm
より小さく、特に1μmより小さく、特に有利に0.2
μmより小さい;粒度分布は狭いのが有利である。有利
に、着色成分のFe供給源は、Fe2O3として計算し
て、着色体に対して合計で1〜25重量%、特に5〜1
5重量%の量で着色体中に含まれる。
水和物、例えば特にFe2O3、α−及びγ−FeOOH
及びFe3O4を着色体中に含むことができる。その代わ
りに又はそれに対して付加的に焼成の際にFe2O3を形
成する1種以上の2価及び/又は3価の鉄化合物、硫酸
塩、ハロゲン化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩、硝酸塩又は
酢酸塩が存在してもよい。この着色体は前記した酸化物
又は酸化物水和物の一つを直接含有するのが有利であ
り、これらはすでに顔料品質で市販されている。Fe2
O3についての供給源の平均粒子直径は、有利に2μm
より小さく、特に1μmより小さく、特に有利に0.2
μmより小さい;粒度分布は狭いのが有利である。有利
に、着色成分のFe供給源は、Fe2O3として計算し
て、着色体に対して合計で1〜25重量%、特に5〜1
5重量%の量で着色体中に含まれる。
【0024】すでに前記したように、マトリックスは酸
化物及び/又はケイ酸塩の材料の他に助剤を含有しても
よく、この助剤は色彩の改質及び/又は加工性の改善の
ために利用される。前記のシリコーン油及びアルコキシ
シランの他に、助剤は例えば常用の粉砕助剤、他の顔
料、脂肪酸塩及びワックスであることができる。マトリ
ックス中に助剤が含まれる場合に限って、その量は0〜
20重量%の範囲内、特に0.1〜10重量%の範囲内
にある。このマトリックスは酸化物及び/又はケイ酸塩
の材料80〜100重量%及び助剤0〜20重量%から
なるのが有利である。
化物及び/又はケイ酸塩の材料の他に助剤を含有しても
よく、この助剤は色彩の改質及び/又は加工性の改善の
ために利用される。前記のシリコーン油及びアルコキシ
シランの他に、助剤は例えば常用の粉砕助剤、他の顔
料、脂肪酸塩及びワックスであることができる。マトリ
ックス中に助剤が含まれる場合に限って、その量は0〜
20重量%の範囲内、特に0.1〜10重量%の範囲内
にある。このマトリックスは酸化物及び/又はケイ酸塩
の材料80〜100重量%及び助剤0〜20重量%から
なるのが有利である。
【0025】本発明による着色体は、前記したように、
簡単な方法で成分を集中的に一緒に接触させることによ
り得ることができる。この方法は簡単であり、従って経
済的に実施可能である。所望の場合に、接触の間に生じ
た酸化鉄中の格子障害を直すために、この接触の後に5
00〜800℃の熱処理を行ってもよい。このような処
理は、一般にあまり三刺激値に影響しないため、たいて
いは行われない。
簡単な方法で成分を集中的に一緒に接触させることによ
り得ることができる。この方法は簡単であり、従って経
済的に実施可能である。所望の場合に、接触の間に生じ
た酸化鉄中の格子障害を直すために、この接触の後に5
00〜800℃の熱処理を行ってもよい。このような処
理は、一般にあまり三刺激値に影響しないため、たいて
いは行われない。
【0026】焼成して赤褐色になる着色体はセラミック
材料、例えば特に粘土40〜60%、長石20〜40
%、粗石5〜15%及び石灰0〜5%を含有するせっ器
材料及び精せっ器材料の着色のために使用される。さら
に、この着色体は装飾用着色剤の製造のために適してお
り、この着色剤はセラミック支持体、例えばガラス、磁
器及び陶器の直接装飾及び間接装飾のために、つまり、
転写法により使用することができる。
材料、例えば特に粘土40〜60%、長石20〜40
%、粗石5〜15%及び石灰0〜5%を含有するせっ器
材料及び精せっ器材料の着色のために使用される。さら
に、この着色体は装飾用着色剤の製造のために適してお
り、この着色剤はセラミック支持体、例えばガラス、磁
器及び陶器の直接装飾及び間接装飾のために、つまり、
転写法により使用することができる。
【0027】本発明による着色体は良好な三刺激値及び
簡単な入手性によりにより優れている。着色体での同じ
Fe含有量で、同じ量の着色体を精せっ器材料に使用し
た場合、今までたいてい常用された天産物のGres de Th
iviersを用いた場合よりもより鮮やかでかつより色の強
い着色が得られる。マトリックス中で主に結晶性のSi
O2を有する合成着色体と比較して、本発明の着色体は
僅かな青色値(b*)及び低いL*値により優れている。
簡単な入手性によりにより優れている。着色体での同じ
Fe含有量で、同じ量の着色体を精せっ器材料に使用し
た場合、今までたいてい常用された天産物のGres de Th
iviersを用いた場合よりもより鮮やかでかつより色の強
い着色が得られる。マトリックス中で主に結晶性のSi
O2を有する合成着色体と比較して、本発明の着色体は
僅かな青色値(b*)及び低いL*値により優れている。
【0028】
【実施例】本発明を実施例及び比較例をもとにさらに詳
説する。
説する。
【0029】着色体の一般的製造方法:Fe2O3につい
ての供給源及びマトリックス成分(他に記載のない限り
着色体に対してFe2O3として計算して10重量%及び
マトリックス90重量%である)を混合/粉砕装置中で
相互に接触させた。集中的に接触させることにより混合
物は暖まった。接触時間はブレンド試料について測定し
た。ボールミル中での接触の場合、接触時間は2時間で
あった。
ての供給源及びマトリックス成分(他に記載のない限り
着色体に対してFe2O3として計算して10重量%及び
マトリックス90重量%である)を混合/粉砕装置中で
相互に接触させた。集中的に接触させることにより混合
物は暖まった。接触時間はブレンド試料について測定し
た。ボールミル中での接触の場合、接触時間は2時間で
あった。
【0030】着色体の一般的試験方法:セラミック精せ
っ器材料(Gres Porcellanat, Firma Cerdisa社, Fiora
no (IT))を着色体と混合した(他に記載がない限り着
色体4重量%及びセラミック材料96重量%)。材料を
均質化し、水4%で湿らせ、実験室プレス基で試料成形
体に成形し、次いで前乾燥の後に60分間(コールド−
コールド)1225℃で焼成した。焼成したせっ器製品
の三刺激値を、市販の色彩測定装置(10゜観察、標準
光D65)を用いてCIELAB(DIN5033,第
3部)で測定した。
っ器材料(Gres Porcellanat, Firma Cerdisa社, Fiora
no (IT))を着色体と混合した(他に記載がない限り着
色体4重量%及びセラミック材料96重量%)。材料を
均質化し、水4%で湿らせ、実験室プレス基で試料成形
体に成形し、次いで前乾燥の後に60分間(コールド−
コールド)1225℃で焼成した。焼成したせっ器製品
の三刺激値を、市販の色彩測定装置(10゜観察、標準
光D65)を用いてCIELAB(DIN5033,第
3部)で測定した。
【0031】例B1及び比較例VB1〜VB5 本発明による着色体FK/B1を、一般的方法に従っ
て、Fe2O3顔料(L 2915, BASF社)10重量%と、非
晶質で、BET表面積170m2/gを有する沈降ケイ
酸(FK 320 DS, Degussa AG社)90重量%とから、ボ
ールミル中で2時間乾式粉砕することにより製造した。
て、Fe2O3顔料(L 2915, BASF社)10重量%と、非
晶質で、BET表面積170m2/gを有する沈降ケイ
酸(FK 320 DS, Degussa AG社)90重量%とから、ボ
ールミル中で2時間乾式粉砕することにより製造した。
【0032】本発明によらない着色体FK/VB5を、
同じ顔料及び石英粉末(d50 2μm)を用いて相応す
る方法で製造した。
同じ顔料及び石英粉末(d50 2μm)を用いて相応す
る方法で製造した。
【0033】次の表中に、異なる着色体を用いて着色
し、焼成した精せっ器の試料成形体の(CIELABに
よる)三刺激値を示す。
し、焼成した精せっ器の試料成形体の(CIELABに
よる)三刺激値を示す。
【0034】
【表1】
【0035】本発明による着色体FK/B1は、Ithaka
の市販品と比較してより高い赤色値a*及びより高い彩
度(=高いクロマ値C*)を有する。着色体が結晶性S
iO2からなるマトリックスを有する比較例VB3は、
不十分な色の深さを示し、青みが強い。比較例VB5の
着色体は顔料特性を示さなかった。
の市販品と比較してより高い赤色値a*及びより高い彩
度(=高いクロマ値C*)を有する。着色体が結晶性S
iO2からなるマトリックスを有する比較例VB3は、
不十分な色の深さを示し、青みが強い。比較例VB5の
着色体は顔料特性を示さなかった。
【0036】例B2〜B4 着色体中のFe2O3含有量の影響を調査した。マトリッ
クスは常に沈降ケイ酸FK 320 DSからなり、顔料品質の
Fe2O3を使用した。この着色体の製造をボールミル中
で2時間の乾式粉砕により行った。着色体4%を用いて
着色試験を行った。
クスは常に沈降ケイ酸FK 320 DSからなり、顔料品質の
Fe2O3を使用した。この着色体の製造をボールミル中
で2時間の乾式粉砕により行った。着色体4%を用いて
着色試験を行った。
【0037】
【表2】
【0038】Fe2O3含有量の調節により、色彩特性は
広範囲に影響される。着色体中でFe2O3含有量を10
から20重量%へ増大させることにより、L*値は低下
する、つまり、色調はより暗くなるが、同時にa*値
(赤)及びクロマ値(彩度)が減少する。
広範囲に影響される。着色体中でFe2O3含有量を10
から20重量%へ増大させることにより、L*値は低下
する、つまり、色調はより暗くなるが、同時にa*値
(赤)及びクロマ値(彩度)が減少する。
【0039】例B5〜B8 マトリックスとして使用される沈降ケイ酸の比表面積の
影響を測定した。この着色体を一般的方法に従って製造
し、その際、中国産のFe2O3顔料をそれぞれ10重量
%の量で使用した。次の表は、着色体4%を用いた材料
の着色の結果を示した。
影響を測定した。この着色体を一般的方法に従って製造
し、その際、中国産のFe2O3顔料をそれぞれ10重量
%の量で使用した。次の表は、着色体4%を用いた材料
の着色の結果を示した。
【0040】
【表3】
【0041】比較的少ないBET表面積(45m2/
g)を有するケイ酸は、約170m2/gを有するケイ
酸を使用したものよりも、赤色が明らかに少なく、着色
強度も弱い着色体になる。マトリックスの著しく高いB
ET表面積、例えば700m2/gも、色の特性を低下
させる。
g)を有するケイ酸は、約170m2/gを有するケイ
酸を使用したものよりも、赤色が明らかに少なく、着色
強度も弱い着色体になる。マトリックスの著しく高いB
ET表面積、例えば700m2/gも、色の特性を低下
させる。
【0042】例B9〜B14 使用した酸化鉄顔料もしくはその供給源の品質の影響を
調査した。このマトリックスは沈降ケイ酸FK320か
らなる。着色体中の酸化鉄顔料の量は、Fe2O3として
計算して10重量%である。材料中の着色は通常4%で
ある。この結果は次の表に示した。
調査した。このマトリックスは沈降ケイ酸FK320か
らなる。着色体中の酸化鉄顔料の量は、Fe2O3として
計算して10重量%である。材料中の着色は通常4%で
ある。この結果は次の表に示した。
【0043】
【表4】
【0044】着色体B9〜B12において、Fe供給源
はFe2O3として存在し、B13においてはFeOOH
として存在する。顔料が微細粒になればそれだけ、焼成
後の着色体の色調はより赤くなり、顔料の一次粒子の粒
度がほぼ100nmか又はそれ以下であるのが特に有利
である。他の例、B14において、Fe2O3を形成する
Fe化合物として硫酸鉄(II)を使用した;三刺激値
の改善はFe化合物の最適化により期待することができ
る。
はFe2O3として存在し、B13においてはFeOOH
として存在する。顔料が微細粒になればそれだけ、焼成
後の着色体の色調はより赤くなり、顔料の一次粒子の粒
度がほぼ100nmか又はそれ以下であるのが特に有利
である。他の例、B14において、Fe2O3を形成する
Fe化合物として硫酸鉄(II)を使用した;三刺激値
の改善はFe化合物の最適化により期待することができ
る。
【0045】比較例VB6及び例B16 非晶質ケイ酸FK320からなるマトリックス90重量
%及びFe2O3(中国産)10重量%の着色体の三刺激
値に関する接触の強度の影響を調査した。この表は着色
された前記のセラミック材料の三刺激値を示した。
%及びFe2O3(中国産)10重量%の着色体の三刺激
値に関する接触の強度の影響を調査した。この表は着色
された前記のセラミック材料の三刺激値を示した。
【0046】
【表5】
【0047】例B17及びB18 着色体をFe2O3顔料10重量%と、沈降ケイ酸FK3
20 97.5重量%及び助剤としてシリコーン油2.
5重量%からなるマトリックス90重量%とから製造し
た(ボールミル中で2時間乾式粉砕)。この表は、この
例と、同じ顔料及び同じケイ酸とからなり助剤を使用し
ないで製造した同様の着色体(B9)とを比較した着色
して焼成した試験成形体の三刺激値を示す。
20 97.5重量%及び助剤としてシリコーン油2.
5重量%からなるマトリックス90重量%とから製造し
た(ボールミル中で2時間乾式粉砕)。この表は、この
例と、同じ顔料及び同じケイ酸とからなり助剤を使用し
ないで製造した同様の着色体(B9)とを比較した着色
して焼成した試験成形体の三刺激値を示す。
【0048】
【表6】
【0049】例B19 着色体の後熱処理(700℃で2時間)の三刺激値に関
する影響を調査した。この表は、出発物質として使用す
る着色体FK/B1を用いて着色したか、又はそれから
製造した熱処理した製品FK/B19を用いて着色した
試験成形体の三刺激値を示す。
する影響を調査した。この表は、出発物質として使用す
る着色体FK/B1を用いて着色したか、又はそれから
製造した熱処理した製品FK/B19を用いて着色した
試験成形体の三刺激値を示す。
【0050】
【表7】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イェルク ヴァッカー ドイツ連邦共和国 フランクフルト フォ ーゲルヴァイトシュトラーセ 7 (72)発明者 ジアチント モナリ イタリア国 コルロ(エムオ) ラディチ イン ピアノ 120
Claims (13)
- 【請求項1】 着色成分としてFe2O3及び/又は焼成
の際にFe2O3を形成する1種以上の鉄化合物が酸化物
及び/又はケイ酸塩の材料をベースとする粉末状マトリ
ックス中に均質に分散して含有されている焼成して赤褐
色になる着色体において、マトリックスの酸化物及び/
又はケイ酸塩の材料が40m2/g以上のBET法(D
IN66131)による比表面積を有し、少なくとも5
0%までX線に対して非晶質であり、前記着色体は着色
成分をFe2O3として計算して1〜25重量%の量で含
有し、前記着色体は着色成分を酸化物及びケイ酸塩の材
料と集中的に相互に接触させることにより得られること
を特徴とする焼成して赤褐色になる着色体。 - 【請求項2】 マトリックスの酸化物及び/又はケイ酸
塩の材料が少なくと90%まで、特に99%より多くま
でX線に対して非晶質である、請求項1記載の着色体。 - 【請求項3】 マトリックスの酸化物及び/又はケイ酸
塩の材料がX線に対して非晶質のSiO2又はX線に対
して非晶質のSiO2濃度の高いケイ酸塩からなる、請
求項1又は2記載の着色体。 - 【請求項4】 マトリックスの酸化物及び/又はケイ酸
塩の材料が沈降法によって又は熱水法により製造され
た、請求項3記載の着色体。 - 【請求項5】 マトリックスの酸化物及び/又はケイ酸
塩の材料の比表面積(BET;DIN66131)が9
0〜300m2/g、特に100〜200m2/gであ
る、請求項1から4までのいずれか1項記載の着色体。 - 【請求項6】 Fe2O3及び/又は焼成の際にFe2O3
を形成する1種以上の鉄化合物を、Fe2O3として計算
して5〜15重量%の量で含有する、請求項1から5ま
でのいずれか1項記載の着色体。 - 【請求項7】 着色成分として、2μm未満の粒子直径
を有する、Fe2O3、FeOOH及びFe3O4の系列か
らなる1種以上のFe化合物を含有する、請求項1から
6までのいずれか1項記載の着色体。 - 【請求項8】 マトリックスが酸化物及び/又はケイ酸
塩の材料80〜100重量%及び色調を変更するための
及び/又は加工のための助剤、特にシリコーン油又はア
ルコキシシラン0〜20重量%からなる、請求項1から
7までのいずれか1項記載の着色体。 - 【請求項9】 マトリックスが非晶質ケイ酸及び/又は
非晶質のSiO2の濃度が高いケイ酸塩90〜99.9
重量%及びシリコーン油0.1〜10重量%からなる、
請求項8記載の着色体。 - 【請求項10】 請求項1記載のFe2O3 10重量%
を含有する着色体4重量%を用いて着色された精せっ器
材料(Gres Porcellanato)が焼成後にCIE−Lab
−系(DIN5033,第3部)において次の三刺激
値: L* 60より小、特に50〜57 a* 10より大、特に12〜18 b* 10〜18 を有する、請求項1記載の着色体。 - 【請求項11】 酸化物及び/又はケイ酸塩の材料をベ
ースとする粉末状のマトリックス中に、Fe2O3及び/
又は焼成時にFe2O3を形成する1種以上の鉄化合物を
均質に分散して含有している焼成して赤褐色になる着色
体の製造方法において、マトリックス用の酸化物及び/
又はケイ酸塩の材料として、40m2/g以上のBET
法(DIN66131)による比表面積を有し、かつ少
なくとも50%までX線に対して非晶質である材料を使
用し、着色成分を着色体に対して1〜25重量%の量で
使用し、着色する鉄化合物とマトリックスの材料とを、
場合により存在する助剤を含めて、混合及び/又は粉砕
する装置中で機械的エネルギーを供給しながら集中的に
相互に混合及び/又は粉砕することを特徴とする、焼成
して赤褐色になる着色体の製造方法。 - 【請求項12】 着色体の全成分を、特にアトリション
ミル、振動ミル又はボールミルを使用しながら乾式で混
合及び/又は粉砕する、請求項9記載の方法。 - 【請求項13】 セラミック材料、特に精せっ器の着色
のため、ならびにセラミック基材、特に陶器、磁器及び
ガラスの装飾用の装飾着色剤及び装飾用転写画像の製造
のための、請求項1から10までのいずれか1項記載の
焼成して赤褐色になる着色体の使用。
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