JPH11315219A - ゴニオクロマティック光沢顔料、その製造方法およびその使用 - Google Patents
ゴニオクロマティック光沢顔料、その製造方法およびその使用Info
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Abstract
光沢顔料の提供。 【解決手段】 屈折率n≦1.8を有する無色被覆およ
び屈折率n≧2.0を有する無色被覆から成る少なくと
も一層のパケットから成る多層被覆酸化鉄小板に基づく
顔料。
Description
化鉄小板に基づく新規のゴニオクロマティック光沢顔料
(goniochromatic luster pigment)に関する。
造および塗料、印刷インクを含むインク、プラスチッ
ク、ガラス、セラミック製品および装飾化粧用調製品の
着色のためのこれらの利用にも関する。
えば自動車用塗料、装飾塗料、プラスチックの顔料着
色、塗料、印刷インク、殊にはセキュリティー印刷イン
ク、および化粧品に使用される。
で、互いに並行に配向した金属性または強い屈折性の顔
料粒子における光の方向性反射に基づく。顔料小板の組
成に応じて、干渉、反射および吸光現象は、角度により
変化する色および明度効果を与える。
これらの顔料は、偽造防止のセキュリティー文書、例え
ば銀行紙幣、小切手、チェックカード、クレジットカー
ド、納税印紙、郵便切手、鉄道券および航空券、テレホ
ンカード、抽選券、商品券、パスおよび身分証明カード
の製造において重要性がますます高くなっている。
これらの標識がないことおよびこれらの変造、例えばカ
ラー複写(色フロップ(flop)および光沢効果の消失)
は、補助器具を用いない裸眼でも間違いなく区別でき、
従って複写と本物との識別を容易にする。
で角度により異なる色変化、従って魅力的な色のゆらぎ
を示すゴニオクロマティック光沢顔料が殊に重要であ
る。
オクロマティック光沢顔料が開示されており、これら
は、物理的な蒸着技術〔米国特許(US−A)第343
8796号および同第5135812号の各明細書〕ま
たは揮発性前駆体の気相分解を用いる金属小板の被覆
(CVD=化学蒸着)または金属小板の湿式化学被覆
〔欧州特許出願公開(EP−A)第668329号、欧
州特許出願公開(EP−A)第708154号およびW
O−A−96/39417の各明細書〕により製造され
る。
鉄(III)小板に基づくゴニオクロマティック光沢顔
料は、それぞれドイツ特許出願公開(DE−A)第19
618569号および欧州特許出願公開(EP−A)第
753545号の各明細書に記載されている。
は、基体材料および/または適用する被覆の形式が異な
る。
な塗布性を有する別のゴニオクロマティック光沢顔料の
提供である。
したゴニオクロマティック光沢顔料により解決されるこ
とが見出された。
び(B)を上記の酸化鉄小板に対して互いに独立して、
有機または無機の金属化合物の加水分解による湿式化学
法か、または揮発性の有機または無機の金属化合物の気
相分解により適用することから成るこれらの光沢顔料の
製造のための方法を提供する。
よび(B)を用いて被覆し、かつ引き続いて被覆した小
板を水素を用いて150〜600℃において処理する
か、または b)最初に上記の酸化鉄(III)小板を還元性気体を
用いて150〜600℃において処理し、かつ引き続い
て得られたマグネタイト小板を上記の被覆(A)および
(B)を用いて被覆することから成るマグネタイト小板
に基づく発明性を有する光沢顔料を製造するための方法
も提供する。
含むインク、プラスチック、ガラス、セラミック製品お
よび装飾化粧用調製品の着色のための本発明の光沢顔料
の利用を提供する。
は、多層被覆酸化鉄小板を基とするものである。
出願公開(EP−A)第14382号明細書〕、アルミ
ニウム〔欧州特許出願公開(EP−A)第68311号
明細書〕またはアルミニウムおよびマンガン〔欧州特許
出願公開(EP−A)第265820号明細書〕を用い
てドープされていてもよい小板状のα−酸化鉄(II
I)(α−Fe2O3、ヘマタイト)であり、かつ同様
に上記の金属を用いてドープされていてもよい小板状酸
化鉄(II/III)(Fe3O4、マグネタイト)で
ある。
る。これらの屈折率nは、一般に2.0以上、有利には
2.4以上である。ドープされたかまたはドープされて
いない酸化鉄(III)小板は、対象とする波長に応じ
て可視光に対して実質的に透明から実際的に不透明であ
り、ただし、マグネタイト小板は実質的に不透明であ
る。
はなく、意図する特定の用途に適応できる。一般に、小
板は、平均最大直径約1〜50μm、有利には5〜20
μmを有する。小板の厚さは、一般に0.1〜1μmの
範囲内、有利には約0.3μmである。これらの比自由
表面積(BET)は、通例0.5〜15m2/g、殊に
は1〜12m2/gの範囲内である。
被覆(A)を無色の高屈折性被覆(B)とを組み合わせ
ている。これらは(A)+(B)の複数の同一または異
なる組合せ(層パケット)から成っていてもよいが、し
かし、一つの層パケット(A)+(B)のみから成る被
覆が有利である。
1.8、有利には≦1.6および吸光定数k=0を可視
波長範囲内で有する。
形で酸化鉄小板に適用できるあらゆる低屈折性無色物質
であり、無機材料が有利である。
よび金属酸化物水和物、例えば酸化ケイ素、酸化ケイ素
水和物、酸化アルミニウム、酸化アルミニウム水和物お
よびこれらの混合物が含まれ、有利には酸化ケイ素(水
和物)である。
0〜800nmの範囲内、有利には100〜600nm
の範囲内である。層(A)は、実質的に本発明の顔料の
干渉色を決定するので、層Aは一つの層パケット(A)
+(B)のみを有し、殊に深い色のゆらぎを示し、従っ
て有利である光沢顔料に対して約200nmの最小層厚
さを有する。複数(例えば2、3または4)の層パケッ
ト(A)+(B)が存在する場合には、(A)の層厚さ
は、有利には50〜200nmの範囲内にある。
は連続して、青−緑−金−赤−紫の干渉色に連続的に反
復して通過することが上面で観察され、その際、色相の
角度依存性は、二次の青から始まって増加する。しか
し、干渉色は、乾燥状態においてのみ見ることができ、
湿潤状態またはワニス中では完全に消失する。(B)を
用いる追加の被覆は、ワニス内でも見ることができる光
学的可変層を与える。
2.0、有利には≧2.4および吸光定数k=0を可視
波長範囲内で有する。
形で(A)を被覆した酸化鉄小板に適用できるあらゆる
高屈折性無色物質である。
例えば硫化亜鉛だけでなく、殊には金属酸化物および金
属酸化物水和物、例えば二酸化チタン、酸化チタン水和
物、二酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウム水和物、二
酸化スズ、酸化スズ水和物、酸化亜鉛、酸化亜鉛水和物
および硫化亜鉛およびこれらの混合物であり、有利には
二酸化チタンおよび酸化チタン水和物および他の金属酸
化物、殊には二酸化スズを約5%以下含有するこれらの
混合物である。二酸化チタンは、また低屈折性無色の金
属酸化物と一緒に、これらの混合物の屈折率が≧2.0
である場合には使用できる。
小さい層厚さを有する。有利な被覆(B)の幾何学的層
厚さは、約5〜50nm、殊には10〜40nmの範囲
である。
に二酸化チタンから成り、有利には光学的層厚さ100
nm以下を有し、すなわち、それ自体が銀白色であり、
いかなる干渉効果も示さない。
て高い隠ぺい力、高い明度値、強くかつ極端な角度によ
り異なる干渉色および「絹のような柔らかい美観」が、
さらにそれらの干渉可能な被覆の均一、均質かつ皮膜状
構造が傑出している。酸化鉄(III)小板の基づく本
発明の光沢顔料は、特に強い赤色および金色の色調を生
成し、殊に、マグネタイト小板を基にすると強い青およ
び緑の色調を得ることができる。
法において、被覆(A)および(B)は、互いに独立し
て、有機または無機の金属塩の加水分解による湿式化学
法または好適な揮発性金属化合物の気相分解(CVD)
により適用される。
任意に組み合わせることも認められている。両方の被覆
が湿式化学法により適用される場合には、(A)で被覆
した酸化鉄小板のために中間で乾燥する必要はなく;同
じ還元剤を用いる場合には、中間の単離を同様に用いな
くてもよい。従って、中間単離は、両方の被覆工程がC
VD法により行われる場合には、通例不要である。
は、ケイ素および/または酸化アルミニウム(水和物)
層(A)の製造のために同様に好適である。
公開(EP−A)第668329号明細書に記載された
方法に従って実施され、この方法は、酸化鉄小板の存在
下および金属化合物が可溶性でありかつ水を混合可能で
ある有機溶剤の存在下において、有機ラジカルが酸素原
子を介して金属に結合している有機ケイ素および/また
はアルミニウム化合物を加水分解することから成る。
にはテトラエトキシシランおよびアルミニウムトリイソ
プロポキシド)をアルコール(殊にはイソプロパノー
ル)および触媒としてのアンモニア水の存在下において
加水分解することから成る。
29号明細書に記載されている方法は、有利には酸化鉄
小板、イソプロパノール、水およびアンモニアを初期装
入物として供給し、この混合物を撹拌しながら40〜8
0℃、殊には60〜70℃に加熱し、かつ連続的にイソ
プロパノール中の金属アルコキシド溶液を計量して加え
て実施される。通常は約1〜15時間である添加後の撹
拌の後に、混合物を室温に冷却し、かつ被覆された顔料
を濾過および乾燥により単離する。
アルカリ金属ケイ酸塩、殊にはケイ酸ナトリウムから製
造してもよい。
し、懸濁液を約20〜100℃、有利には40〜80℃
に加熱し、塩基(殊にはアルカリ金属水酸化物溶液、例
えば水酸化カリウム溶液または水酸化ナトリウム溶液)
または酸(例えば硝酸)を用いてpHを一般には4〜
9、有利には6.5〜8.5、殊には約7.5に調整
し、かつアルカリ金属ケイ酸塩溶液中に計量して供給
し、同時に無機酸水溶液、例えば塩酸、殊には希塩酸を
加えてpHを一定に維持する。必要な場合には、バッチ
を引き続き数分から2時間の間、撹拌する。
−A)第708154号明細書に記載の方法に従って行
ってもよい。少なくとも一種のアルカノイルオキシラジ
カルを含むシランは、気相中で水蒸気および、シランが
アルキルまたはフェニルラジカルを含む場合には、酸素
を用いて、流動化した酸化鉄小板の存在下で分解され
る。
ノイルオキシラジカルを有し、かつ殊に有利にはジ−t
−ブトキシジアセトキシシランである。
にCVD法に通例のように)流動床反応器を使用するこ
とが望ましい。酸化鉄小板は、不活性気体、例えば窒素
を用いて反応器内で流動化され、同時に所望の反応温度
(一般的に100〜600℃、有利には150〜300
℃)に加熱され、次いでシランおよび水蒸気(かつ、該
当する場合には、酸素)を別個のノズルを通って、上流
側の蒸発槽から不活性キャリヤー気体流(有利には流動
化気体の分流)を用いて導入し、シラン濃度を反応器内
の全気体量に対して5容量%以下、有利には2容量%以
下に維持する。水蒸気の量は、シランを加水分解するた
めの理論量以下であってはならないが、しかし、その量
の10〜100倍が有利である。
湿式化学経路により沈着してもよい。
は、殊には金属アルコキシド、ハロゲン化金属および有
機金属が含まれる。有利には、十分に高い蒸気圧を温度
200℃以下で有し、理想的には分解せずに単純な蒸発
が保証される化合物である。
シド、例えばフェノキシドおよびベンジルアルコキシ
ド、ならびに脂肪族、殊にはC1〜C4−アルコキシ
ド、例えばn−ブトキシド、イソブトキシドおよびt−
ブトキシド、有利にはメトキシドおよびエトキシドおよ
び殊にはn−プロポキシドおよびイソプロポキシドおよ
びこれらの混合物が含まれる。
る。
アルキル鎖中に炭素原子4個以下を有するもの、金属ア
ルケニル、金属アリール、金属アリールアルキルおよび
金属アルキルアルケニルである。
る: −アルコキシド、例えばチタンテトラエトキシド、チタ
ンテトラ−n−プロポキシドおよびチタンテトライソプ
ロポキシドおよび殊にはチタンテトラエトキシドおよび
チタンテトライソプロポキシドの有利にはモル比約1:
1の混合物であり、これらは低い蒸発温度(約120
℃)および低い分解温度(水蒸気を用いる加水分解が約
200℃で可能)に傑出しており、ならびにジルコニウ
ム−n−プロポキシドおよびジルコニウム−イソプロポ
キシド; −ハロゲン化物、例えば、四塩化チタン、四塩化ジルコ
ニウムおよび四塩化スズ; −有機物、例えばテトラメチルスズ、テトラ−n−ブチ
ルスズおよびジエチル亜鉛。
形成する金属酸化物層を形成するためのこれらの金属化
合物の分解は、有利には同様に流動床反応器内で、アル
コキシドおよびハロゲン化物の場合には水蒸気、および
有機物の場合には追加の反応気体として酸素を用いて実
施される。好適な分解温度は、一般に100〜600
℃、有利には150〜300℃(アルコキシド)、15
0〜350℃(ハロゲン化物)および300〜500℃
(有機物)である。
化物(水和物)層(B)も同様に金属アルコキシド(例
えばチタンエトキシド)のアルコール媒体中における加
水分解により、または有利には無機金属塩、殊にはハロ
ゲン化物、有利には塩素化物の水性懸濁液中における加
水分解により湿式化学的に適用してもよい。
の有利な実施態様において、(A)−被覆酸化鉄小板の
水性懸濁液を通例は50〜100℃、有利には70〜8
0℃に加熱し、一般に0.5〜5の範囲内、有利には
1.5〜2.5の範囲内、殊には約2.2であるpH
に、塩基(殊にはアルカリ金属水酸化物溶液、例えば水
酸化カリウム溶液または水酸化ナトリウム溶液)または
酸を用いて調整し、かつ四塩化チタン溶液を計量供給
し、同時にpHを一定に保つために塩基を加える。
法または湿式化学法のいずれで沈着された場合でも、不
完全な結晶質でしかない。無定形部分は、単離(および
乾燥)された顔料をか焼して通例はアナターゼ形の結晶
質形に変換できる。このために、顔料は一般に400〜
1000℃に約1〜4時間加熱される。二酸化チタン被
覆(B)がか焼後にルチル形でなければならない場合に
は、酸化チタン(水和物)を酸化スズ(水和物)の共沈
により約0.5〜10重量%の二酸化スズを用いてドー
プしてリチル形の形成を助けると有利である。
料は、有利には(A)−被覆酸化鉄(III)小板およ
び(B)−被覆酸化鉄(III)小板を水素で引き続き
還元することにより製造してもよい(同様に本発明によ
る製造方法の変法a))。
0〜600℃、殊には200〜500℃の範囲である。
初に酸化鉄(III)小板を還元し、引き続き得られた
マグネタイト小板を(A)および(B)を用いて被覆し
て製造してもよい(本発明による製造方法の変法
b))。
還元性気体、例えば水素を用い、還元温度150〜60
0℃、殊には200〜500℃を用いて実施すると有利
である。温度600℃以上では、形成されたマグネタイ
ト小板は金属鉄の含有量が増加する。これらの顔料の増
強された磁化性は、別のセキュリティー的特徴として意
図的に利用してもよい。
中で基体粒子の完全な混合が可能な不活性化したオーブ
ン中で行われる。実験室規模の好適なオーブンの一例
は、回転球形オーブン、すなわち石英ガラス製の一口丸
底フラスコをモーターで回転し、気体供給路および排出
路を回転軸内に有し、かつクラムシェル・オーブンによ
り加熱されるものであり、また工業規模の連続法のため
の好適なオーブンの例は、顔料混合および気体供給路お
よび排出路のための内部構造物を有する回転管形オーブ
ンである。
再現性をもって簡単な方法で大量に製造することを可能
とする。得られる顔料粒子は、完全に被覆され、個々の
被覆は高品質(均質、フィルム状)である。
プラスチック、ガラス、セラミック製品、装飾化粧調剤
および殊には塗料およびセキュリティー印刷インクを含
む印刷インクを含むインクの着色に著しく有用である。
すべての工業的に通例の印刷方法、例えばスクリーン印
刷、凹版印刷、ブロンズ印刷、フレキソ印刷およびオフ
セット印刷に好適である。
透明かつ隠ぺい性の白色、着色および黒色顔料ならびに
金属被覆マイカおよび金属顔料に基づく通常の光沢顔料
および公知のゴニオクロマティック光沢顔料との混合物
でも有利に使用できる。
れた顔料の着色特性を評価するために、いずれの場合で
も顔料0.4gを、固体含有量21重量%を有するポリ
エステル混合ワニス3.6g中に攪拌混入し、かつレッ
ド・デヴィル(Red Devil)(R)中に2分間分散させ
た。次いで、ドロー・バー(湿潤皮膜厚さ200μm)
を用いて顔料添加ワニスの一行程のドローダウンを1枚
の黒白のボール紙上に調製した。皮膜が乾燥した後に、
オプトロニク(Optronik)社製のマルチフラッシュ(Multi
flash)ゴニオ分光光度計を用い、鏡面反射角(specular
angle)に対する角変位20〜115°において、黒色背
景に対してCIELAB値を測定した。報告された色座
標は、標準光源D65に関係するものである。Lは明
度、a*は赤/緑量、かつb*は青/黄量である。Hは
色相角(hue angle)、かつCは彩度である。この測定装
置は、色のゆらぎの一部、すなわち実質的に上面での被
覆の色を捕捉するに過ぎない。
ウムおよびマンガン−ドープした小板形の酸化鉄(II
I)顔料〔平均粒径18μm、パリオクロム(Paliocro
m)(R)銅L3000、BASF〕20kgを、イソプ
ロパノール305l、水80kgおよび25重量%濃度
のアンモニア水溶液8kgの混合物中で撹拌しながら6
0℃に加熱した。テトラエトキシシラン125kgおよ
びイソプロパノール125kgの混合物を一方で、かつ
同時に3重量%濃度のアンモニア水溶液28.1kgを
計量して装入した。被覆の進行は、定期的に試料採取し
て監視した。添加終了後に懸濁液を2時間撹拌し、冷却
した後に、製品を濾別し、水を用いて洗浄し、80℃
で、減圧下で乾燥した。
面で橙色の干渉色を示し、これは斜方面では金色にフロ
ップした。
を流動床反応器内で、窒素の全量1800l/時間を用
いて流動化している間に200℃に加熱した。次いで、
流動化気体の一部(400l/時間)を温度50℃に制
御された水槽中を通過させ、他方、流動化気体の別の部
分(400l/時間)を、チタンテトラエトキシドおよ
びチタンテトライソプロポキシドの混合物〔モル比1:
1、チタネート(Titanat) IPET、ヒュルス(Huels)
製〕を含み、120℃に温度調節された槽内を通過させ
た。この方法により、チタンアルコキシド混合物150
mlが流動床反応器内に少しずつ約8時間の間に移送さ
れ、TiO2に変換され、これは顔料小板上に沈着し
た。
量%、およびチタン含有量2.1重量%を有していた。
電子顕微鏡(TEMセクション)による検査から、幾何
学的SiO2層厚さ約400nm、および幾何学的Ti
O2層厚さ約35nmが明らかになった。ワニスに適用
すると、顔料は青色がかった赤色から金色までの角度に
より変化する高い明度で色のゆらぎを示した。
流動床反応器内で実施例1b)と同様にしてチタンアル
コキシド混合物300mlを用いてTiO2で被覆し
た。
量%、およびチタン含有量5.7重量%を有していた。
電子顕微鏡(TEMセクション)による検査から、幾何
学的SiO2層厚さ約400nm、および幾何学的Ti
O2層厚さ約75nmが明らかになった。ワニスに適用
すると、顔料は淡青色から強い紫色を経て金色まで角度
により変化する高い明度で色のゆらぎを示した。
0l/時間を顔料上に30分間通させて不活性化し、同
時に350℃に加熱した。次いで、水素5l/時間を不
活性気体流中に混入した。10分後に温度を400℃に
上げた。次いで水素含有量を10l/時間に増加し、窒
素含有量を5l/時間に低下させた。1時間後に、水素
15l/時間(窒素流なし)を最終的に顔料上を通過さ
せた。約5時間後に、水素流を止め、窒素流15l/時
間下において顔料を室温まで冷却した。
重量%、チタン含有量5.9重量%および鉄(II)含
有量11.2重量%(全鉄分22.1重量%)を有して
いた。ワニスに適用すると、顔料は、青色から紫色まで
の強力な角度により変化する色のゆらぎを示した。
Claims (10)
- 【請求項1】 A)屈折率n≦1.8を有する無色被
覆、および B)屈折率n≧2.0を有する無色被覆から成る少なく
とも一層のパケットから成る多層被覆酸化鉄小板に基づ
くゴニオクロマティック光沢顔料。 - 【請求項2】 上記の酸化鉄小板が、それぞれケイ素、
アルミニウムおよび/またはマンガンでドープされてい
てもよい実質的にα−酸化鉄(III)またはマグネタ
イトから成る、請求項1記載の光沢顔料。 - 【請求項3】 上記の酸化鉄小板が、平均最大直径50
μm以下を有する、請求項1または2記載の光沢顔料。 - 【請求項4】 上記の被覆(B)が、光学的層厚さ10
0nm以下を有する、請求項1から3までのいずれか1
項に記載の光沢顔料。 - 【請求項5】 上記の被覆(A)が、実質的に酸化ケイ
素、酸化ケイ素水和物、酸化アルミニウムおよび/また
は酸化アルミニウム水和物から成る、請求項1から4ま
でのいずれか1項に記載の光沢顔料。 - 【請求項6】 上記の被覆(B)が、実質的に二酸化チ
タン、酸化チタン水和物、二酸化ジルコニウム、酸化ジ
ルコニウム水和物、二酸化スズ、酸化スズ水和物、酸化
亜鉛、酸化亜鉛水和物および/または硫化亜鉛から成
る、請求項1から5までのいずれか1項に記載の光沢顔
料。 - 【請求項7】 一つの層パケット(A)+(B)のみか
ら成る、請求項1から6までのいずれか1項に記載の光
沢顔料。 - 【請求項8】 上記の被覆(A)および(B)を、互い
に独立して、有機または無機の金属化合物の加水分解に
よる湿式化学的にか、または揮発性の有機または無機の
金属化合物の気相分解法により上記の酸化鉄小板に適用
することを特徴とする、請求項1から7までのいずれか
1項に記載の光沢顔料の製造方法。 - 【請求項9】a)酸化鉄(III)小板を最初に上記の
被覆(A)および(B)を用いて被覆し、かつ引き続い
て被覆した小板を水素を用いて150〜600℃におい
て処理するか、または b)最初に上記の酸化鉄(III)小板を還元性気体を
用いて150〜600℃において処理し、かつ引き続い
て得られたマグネタイト小板を上記の被覆(A)および
(B)を用いて被覆することを特徴とする、基体が実質
的にマグネタイト小板から成る請求項1記載の光沢顔料
の製造方法。 - 【請求項10】 塗料、印刷インクを含むインク、プラ
スチック、ガラス、セラミック製品および装飾化粧用調
製品の着色のための請求項1から7までのいずれか1項
に記載の光沢顔料の使用。
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