KR101380536B1 - 훈색 자기 효과 안료 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페라이트 층 및 제2의 금속 산화물 층을 기재상에서 연속으로 부착시켜 생성된 훈색 자기 안료에 관한 것이다. 기재는 판상일 수 있으며, 페라이트로 코팅된 후, 제2의 금속 산화물 층으로 코팅되어 간섭 색상 효과를 제공한다. 이러한 층 중 1 이상은 자기를 띤다. 자기 안료는 코팅, 예컨대 도료에 사용될 수 있다.
훈색 자기 안료, 페라이트, 금속 산화물, 간섭 색상

Description

훈색 자기 효과 안료{IRIDESCENT MAGNETIC EFFECT PIGMENTS}
본 발명은 본 명세서에서 참고로 인용하는 2006년 4월 6일자로 출원된 계류중인 미국 특허 출원 제60/744,401호, 2006년 6월 5일자로 출원된 미국 특허 출원 제60/803,918호 및 2006년 10월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/548,361호를 우선권 주장으로 한다.
본 특허 출원은 채색 효과 물질에 관한 것이다. 구체적으로, 본 특허 출원은 훈색 성질을 갖는 자기 효과 물질에 관한 것이다.
오늘날의 시장에서, 판매자들은 소비재의 디자인을 개선시켜 소비재 상품이 독특하면서 보기가 좋아 상품의 판매에 의한 수익이 증가되도록 하는 방법을 끊임없이 모색하고 있다. 소비재 시장은 경쟁적인 시장이다. 색상 및 화상에 영향을 미치는 안료는 상품을 차별화하고 및/또는 제품의 미적 매력을 개선시키는데 사용된다. 플라스틱 물품을 사용한 경우에서 흔한 바와 같이, 성형 또는 기타의 성형 공정중에 플라스틱에 착색제를 혼입하여 색상을 얻게 된다. 성형된 플라스틱 물품의 착색 또는 코팅에서의 착색제 혼입에서, 착색제는 종종 고형 무기 안료이다. 상품을 착색하는데 사용되는 안료는 막대한 산업을 이루고 있다.
적용예 또는 산업 분야에 관계없이, 판매자들은 상품 판매에서 색상 및 화상에 영향을 미치는 안료의 중요성을 인식하고 있다. 물품에서의 특수 채색 효과는 새로운 미적 트렌드를 몰고 가며, 더 많은 동적 시각적 충격을 생성하며, 브랜드 인지 및 상품 차별화를 개선시킨다. 채색 효과를 달성하기 위하여, 종종 채색 효과 안료를 사용한다. 효과 안료, 예컨대 훈색을 유도하는 안료는 자동차 또는 오토바이 피니쉬/코팅; 헬멧, 스케이트, 스노보드, 스케이트보드와 같은 스포츠 장비; 주방 조리대, 욕실 소품 또는, 타일을 비롯한 바닥재와 같은 고형 표면 적용예; 위생 용기, 예컨대 세면대, 샤워장 또는 욕조; 장식용 물품, 화병, 그릇, 용기, 필름, 장신구, 가정용 판자 및 건축용 코팅에 사용되는 성형 플라스틱과 같은 물품을 포함하는 다양한 산업에 사용된다.
종종 소비자는 물품 구매의 가장 큰 요인으로 색상을 들고 있다. 특히 자동차, 가정용품 및 가전 제품에 대한 소비자의 결정에서 색상의 중요성이 가장 부각되고 있다. 판매자들은 다양한 범위의 색상을 이용할 수 있게 하거나 또는, 특수한 상품에 대하여 특수한 색상을 선택하는 것이 소비자 호감을, 나아가서는 수익을 크게 증가시킬 수 있다는 것을 인지하고 있다. 이는 자동차; 자전거; 토스트기, 블렌더, 커피 메이커를 비롯한 가전용품; 바닥 타일 및 주방 조리대와 같은 고형 표면인 상품에 대하여 제공되는 무수한 색상 및, 매 시즌별 패션에 의한 색상 트렌드로 입증된다.
제품에 특정 성별이 끌리게 하거나 또는, 하나의 성별을 소외시키지 않으면서 전통적으로 반대의 성별에 맞추어 왔던 상품에 끌어들이는 도구로서 색상을 이 용하는 마케팅 전략이 개발되어 왔다. 예를 들면, 오늘날 여성이 전통적으로 구매하여 왔던 가정용품과 같은 상품을 남성이 구매하도록 하기 위하여 어둡거나 중성인 색상을 사용한다. 유사하게, 컴퓨터, 전화기, 휴대용 음악 장치, 전자 수첩 등을 위한 케이싱과 같은 전자제품의 케이싱은 밝은 색상으로 채색하여 여성들이 이러한 제품을 구매하도록 유인하고 있다.
시장에서 다양한 범위의 색상 및 채색 효과는 안료 기술에서의 진보와 상관 관계를 갖는다. 안료는 천연 및 합성 형태 모두로 존재한다. 상기에서 언급한 바와 같이, 채색 효과 안료는 현재 물품을 채색하는데 사용되는 안료의 한 유형이다. 통상적으로, 금속 산화물 및 이의 변형체가 이러한 채색 효과를 제공하기 위하여 사용된다. 채색 효과 안료는 광택 또는 훈색 부여에 가치가 인정된다. 예를 들면, 진주 광택 안료는 진주같은, 금속성 및 훈색 효과를 산출한다. 널리 사용되는 유형의 채색 효과 안료는 금속 산화물, 예컨대 이산화티탄으로 코팅된 백운모 소판을 포함한다. 이러한 유형의 안료는 우선 문헌[L. M. Greenstein, "Nacreous (Pearlescent) Pigments and Interference Pigments", Pigment Handbook, Volume 1 , John Wiley ＆ Sons, Inc., pages 829-858 (1988)]에 기재되어 있다. 효과 안료의 독특한 외관은 광의 복수의 반사 및 투광의 결과이다. 소판 기재는 일반적으로 굴절율이 코팅과는 상이하며 그리고 일반적으로 소정의 투명도를 갖는다. 코팅은 소판의 표면에 부착되어 있는 1 이상의 박막의 형태로 존재한다. 소판상의 코팅의 중요한 특징은 최적의 진주 광택을 달성하기 위하여 평활하고 균일하여만 한다는 점이다. 그 이유는 표면이 불규칙하게 형성될 경우, 광산란이 발생하며, 코 팅된 소판은 더 이상 효과 안료로서 작용하지 않기 때문이다. 또한, 코팅은 소판에 강하게 접착되어야만 하거나 또는 코팅은 가공중에 분리되어 상당한 파손 및 광택의 손실을 초래하기 때문이다.
비교적 얇은 이산화티탄 코팅은 진주같은 또는 은색 광택을 생성한다. 더 두꺼운 코팅을 갖는 운모 소판은 부품이 무색일지라도 광 간섭 현상에 의하여 색상을 띠게 된다. 이러한 유형의 코팅된 소판은 간섭 안료로서 공지되어 있다. 반사 색상으로 지칭되는 색상은 반사각이 입사각과 같은 검경 또는 거울형 반사에 의하여 가장 효과적으로 나타난다. 반사 색상은 코팅의 광학 두께의 함수, 즉 기하학적 두께와 굴절율의 곱이다. 광학 두께가 약 80 ㎚ 내지 약 140 ㎚인 것은 백색, 은색 또는 진주색으로 지칭될 수 있는 반사를 생성하며, 약 150 ㎚ 이상의 광학 두께는 색상 반사를 생성한다.
상업적인 기준에서 가장 흔하게 접하게 되는 안료는 이산화티탄-코팅된 운모 및 산화철-코팅된 운모 안료이다. 또한, 금속 산화물 층은 다양한 소정의 효과를 달성하기 위하여 오버코팅될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제3,087,828호(Linton)에는 필요할 경우 하소된 이산화티탄층이 배치될 수 있는 티탄, 철, 코발트 및 크롬의 층을 비롯한 다양한 산화물로 코팅된 운모가 기재되어 있다. 미국 특허 제3,711,308호(Brand)에는 예를 들면 철, 크롬 및/또는 코발트의 산화물일 수 있는 1 이상의 금속 산화물 및, 티탄의 산화물의 혼합물인 제1의 층 및, 이산화티탄의 제2의 층으로 코팅된 운모가 기재되어 있다. 미국 특허 제4,744,832호(Franz)에는 운모를 이산화티탄 층으로 코팅하고, 하소시켜 이산화티탄 내층 및 슈도브루카이트 외층인 2층을 형성하는 것이 기재되어 있다. 산화철의 제2의 층을 부착시키고, 안료를 다시 하소시킨다.
효과 안료는 운모계이어야만 할 뿐 아니라, 유리계일 수 있거나 또는 기타 유형의 소판을 포함할 수 있다. 공동 양도된 미국 특허 제6,794,037호, 제6,800,125호 및 제6,821,333호에는 채색 효과 물질이 개시되어 있다. 효과 물질은 각각의 소판이 표면에서 표면을 향한 광에 대한 반사체로서 작용하는 반사성이 큰 층으로 캡슐화되어 있는 복수의 캡슐화된 기재 소판, 표면으로의 광에 대하여 선택적으로 투명한 스페이서 층 및, 임의로 존재할 경우 스페이서 층 또는 반사성이 큰 층에 존재할 수 있는 산화철 층으로 이루어진다. 광 반사성이 큰 적절한 층은 예를 들면 은, 금, 백금, 팔라듐, 로듐, 루테늄, 오스뮴, 이리듐 또는 이의 합금을 포함할 수 있다. 적절한 스페이서 안료 층은 금속 산화물, 질화물, 불소화물 또는 탄화물 또는 중합체를 포함할 수 있다.
문헌[Tamio Noguchi, "Black Iron Oxide Coated Thin Filler Pigment", IFSCC, Yokohama, pages 618-639 (October 13-16, 1992)] 및 미국 특허 제4,867,793호에는 Fe3O4 코팅된 운모가 개시되어 있다.
페라이트를 포함하는 진주 광택 안료가 당업계에 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제5,344,488호 및 독일 특허 제4,120,747호에는 산화철로 코팅된 운모 소판상의 산화아연의 부착이 기재되어 있다. 또한, 금속 산화물 층은 오버코팅될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 예를 들면, 상기 미국 특허 제3,087,828호에는 TiO2 층에서의 Fe2O3의 부착이 기재되어 있으며, 미국 특허 제3,711,308호에는 이산화티탄 및/또는 이산화지르코늄이 오버코팅된 운모상의 티탄 및 철 산화물의 혼합 층이 존재하는 안료가 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 4,435,220호를 참조한다.
엥겔하드 코포레이션은 안료 분야에 활발하게 관여하여 왔다. 예를 들면, 엥겔하드의 흑색 올리브 안료에 관한, 공동 양도된 미국 특허 제6,139,615호에는 페라이트를 포함하는 진주 광택 안료가 개시되어 있다. 미국 특허 제6,139,615호의 안료는 함수 철 화합물 및 판상 입자의 슬러리에 금속 이온을 첨가한 후, 금속 및 함수 산화철을 동시하소시켜 얻는다. 또한, 공동 양도된 미국 특허 제6,361,593호에는 흑색 흡수 색상을 갖는 광택 간섭 안료가 개시되어 있다. 미국 특허 제6,361,593호의 안료는 함수 티탄, 철 및 코발트 또는 크롬 산화물 또는 모두의 조합을 갖는 제1의 층으로 코팅하고, 제1의 층을 함수 티탄 및/또는 철 산화물로 코팅시킨 운모를 포함한다.
2002년 이후에 발행된 미국 특허 제6,361,593호의 안료는 옅은 샴페인색의 흑색 운모계 효과 안료인 엥겔하드의 다양한 어레이 안료의 일례이다. 안료는, 일단 운모계 안료를 사용하여 달성하기 곤란하였던 흑갈색의 색조를 띠며, 그리하여 흑색, 광택, 진주 광택 피니쉬를 생성한다. 미국 특허 제6,361,593호의 안료는 전자 장치, 전기 기구, 스포츠 상품 및 포장재를 위한 몰드-인 플라스틱 또는 코팅, 특수 장식 코팅 및 잉크, 가죽 제품용 코팅 및 잉크, 고형 표면 적용예(즉, 조리대 및 바닥재), 자동차 코팅 및 건축용 코팅을 비롯한 다양한 적용예에 사용되어 왔 다.
그러나, 소비자를 유혹하기 위한 색상 및 채색 효과의 중요성이 항상 증가하는 것에 발맞추어, 안료 기술의 완전 잠재성을 충족시키기 위한 지속적인 수요가 존재한다. 안료 기술은 소비자 요구에 비추어 지속적으로 발전되어야만 한다. 예를 들면, 소비자 및 판매자는, 흑갈색을 제외한 색조를 나타내며 그리고 간섭 색상을 나타내는 자기 안료를 포함하는 제품을 요구하고 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 안료 기술에서의 진보는 더 우수한 매력을 갖는 상품이 매력이 덜한/덜 매력적인 상품에 비하여 소비자가 상품을 구매하도록 할 수 있다. 소비자 요구의 뚜렷한 실례는 가정용품 시장에서 나타난다. 주택 소유자 및 주택 건설업자는 주택을 건축 또는 리모델링할 때 고급 상품의 품질 또는 외관을 원한다. 훈색 자기 안료를 사용한 건축 디자인은 소비자의 자금을 위하여 경쟁할 경우 꽤 상당히 작용할 수 있다.
그래서, 신규한 안료 조성물을 창안하여 흑갈색 성질보다는 훈색 성질을 갖는 자기 안료를 생성하는 것이 바람직하다. 또한, 물품의 매력을 증가시키기 위하여 상기와 같은 성질을 갖는 제품 및, 자기 및 훈색 성질을 갖는 디자인 또는 색상 패턴/효과를 산출하는 것이 바람직하다. 신규한 색상 변경, 효과 및/또는 색상 디자인 및 패턴을 창안하기 위하여 물품을 안료로 채색시키는 방법도 또한 바람직하다.
개요
본 특허 출원은 훈색 자기 효과 안료를 제공하여 당업계에서의 수요에 대처 한다. 본 발명의 안료는 페라이트를 판상 기재에 부착시키고, 제2의 금속 산화물 층을 페라이트에 부착시켜 생성된다. 그래서, 본 특허 출원은 (a) 기재; (b) 기재에 부착된 1 이상의 페라이트 층; 및 (c) 상기 페라이트 층에 부착되고, 간섭 색상 부여 층이며 그리고 약 600℃ 내지 800℃에서의 하소에 의하여 형성되는 1 이상의 비-페라이트 금속 산화물 층을 포함하는 자기 효과 안료를 제공한다.
이러한 안료는 독특한 채색 성질을 갖는 제품, 예컨대 입체 화상 필름을 생성하는데 사용될 수 있다. 신규한 훈색 자기 안료는 흑갈색 효과를 부여하는 종래의 자기 안료와는 상이하다. 필요할 경우, 자기 안료는 다양한 채색 효과 및 채색 패턴을 산출하기 위하여 자기장을 사용한 이의 형성중에 생성물내에서 또는 생성물상에서 배향될 수 있다.
도 1은 실시예 1의 자기 안료의 XRD를 도시한다.
도 2는 실시예 2의 자기 안료의 XRD를 도시한다.
도 3은 실시예 5의 자기 안료의 XRD를 도시한다.
도 4는 비교예 A의 비-자기 안료의 XRD를 도시한다.
도 5는 실시예 6의 자기 안료의 XRD를 도시한다.
도 6은 실시예 7의 자기 안료의 XRD를 도시한다.
본 발명은 신규한 훈색 자기 효과 안료 및 이러한 안료의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 안료는 신규한 채색 패턴 또는 화상 효과 및, 이러한 신규한 채색 패턴 또는 화상 효과를 갖는 제품, 예를 들면 입체 화상 필름을 생성하는데 사용될 수 있다. 자기 안료는 채색 패턴 또는 화상 효과를 생성하기 위하여 자기장을 사용하여 조작할 수 있다.
본 발명의 자기 안료는 통상적으로 소판 기재, 페라이트 층 및 제2의 금속 산화물 층을 연속하여 포함한다. 기재상에 부착된 층 중 1 이상은 자기 성질을 갖는다. 안료는 자기 산화물 층의 사용에 기인하는 자기 성질을 지닐 뿐 아니라, 1 이상의 색상 부여 층으로부터의 간섭에 기인하는 훈색 성질을 갖는다. 예를 들면, 본 발명에 유용한 안료는 자기 성질을 갖는 페라이트 층으로 코팅된 소판 및, 간섭 색상 부여 층이 되는 제2의 금속 산화물 층에 기초하여 훈색 성질을 갖는 안료를 제공할 수 있다. 제2의 금속 산화물 층(또는 제2의 간섭 색상 부여 층)은 기재상에 배치된 페라이트 층을 코팅하는 최외층이다.
본 발명에 사용되는 기재는 투명하거나 또는 불투명하며, 천연 또는 합성 물질로 생성된다. 유용한 기재는 판상 기재, 예컨대 천연 운모, 합성 운모, 유리 박편, 카올린, SiO2, Al2O3 등이 될 수 있다. 유용한 소판의 추가의 예로는 옥시염화비스무트, 질화붕소 등이 있다. 유용한 불투명 또는 금속성 기재의 예로는 알루미늄, 스테인레스 스틸, 티탄, 구리, 구리 합금, 황동, 주석, 철, 청동, 아연, 아연 합금, 은, 코발트 및 니켈 등이 있다. 기타의 유용한 기재로는 탈크, 진주, 소판 형상의 산화철, TiO2 소판, 예컨대 본 명세서에서 참고로 인용하는 공동 양도된 미국 특허 제4,192,691호 및 제5,611,851호에 개시된 것 또는, 기재의 혼합물, 예컨대 본 명세서에서 참고로 인용하는 공동 양도된 미국 특허 출원 공보 제2004/0123779 A1호에 개시된 것을 들 수 있다.
페라이트 층은 산화철 및 또다른 금속 산화물의 이중 산화물이다. 페라이트는 일반적으로 화학식 MFe2O4에 따르며, 여기서 M은 2가 상태로 존재할 수 있는 금속 또는 금속 혼합물, 예컨대 칼슘, 스트론튬, 바륨, 아연, 카드뮴, 망간, 마그네슘, 코발트, 니켈, 구리, 철 등이다. 금속 M은 자기를 띠며, 코발트, 니켈, 철 또는 망간 중 하나 또는 이의 혼합물인 것이 바람직하다. 페라이트 층은 금속 M의 공급원을 철 화합물과 혼합한 후 기재에 부착시킨 다음, 동시-하소처리하여 생성된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 어구 "기재에 부착된 1 이상의 페라이트 층"은 페라이트 층이 기재 또는 1 이상의 첨가제와 직접 접촉할 수 있거나 또는, 1 이상의 층이 기재와 페라이트 층 사이에 존재할 수 있다는 것을 의미한다.
또는, 기재는 함수 철 화합물로 초기에 코팅될 수 있다. 철-코팅된 기재의 하소 이전에 임의의 시점에서, 금속 M의 공급원을 반응물과 혼합한다. 산화철 또는 페라이트 코팅의 형성을 방해하지 않는 한, 금속의 임의의 공급원을 사용할 수 있다. 그래서, 금속 산화물, 금속 염, 예컨대 염화물 또는 황산염 등 또는 심지어 금속 착체를 사용할 수 있다. 기재가 수성 슬러리의 형태로 존재하는 경우에서, 금속 염은 일반적으로 물에 가용성인 염이다. 금속 황산염은 본 발명에서 사용된 금속 M의 바람직한 공급원이다.
함수 철 화합물이 이미 부착된 후, 금속 공급원을 일반적으로 첨가하고, 금속을 기재에 부착시킨다. 그러나, 필요할 경우, 함수 철 화합물이 기재상에서 부착을 야기하기 이전에 금속을 첨가할 수 있다. 철 및 금속이 부착된 후, 코팅된 기재를 세정 및/또는 하소시킨다. 페라이트 층은 약 700℃ 내지 925℃, 바람직하게는 약 825℃ 내지 900℃, 가장 바람직하게는 약 875℃에서의 하소에 의하여 형성된다.
간섭 색상 부여 층인 비-페라이트 금속 산화물 층은 페라이트 층 코팅된 기재상에 부착된다. 비-페라이트 금속 산화물 층은 굴절율이 약 2.00 내지 약 3.10인 고 굴절율 물질 또는, 굴절율이 약 1.30 내지 약 1.80인 저 굴절율 물질 또는 기타의 금속 산화물을 포함할 수 있다.
유용한 고 굴절율 물질에는 이산화티탄, 산화철, 이산화지르코늄, 산화아연, 황화아연 및 옥시염화비스무트 등이 있다. 문헌[The CRC Handbook of Chemistry and Physics, 63판]에는 하기와 같은 고 굴절율 물질의 굴절율이 보고되어 있다.
물질 굴절율
TiO2-아나타스 2.55
TiO2-루타일 2.90
Fe2O3-적철광 3.01
ZrO2 2.20
ZnO 2.03
ZnS 2.38
BiOCl 2.15
유용한 저 굴절율 물질에는 이산화규소, 불소화마그네슘, 산화알루미늄 등이 있다. 문헌[The CRC Handbook of Chemistry and Physics, 63판]에는 하기와 같은 저 굴절율 물질의 굴절율이 보고되어 있다.
물질 굴절율
SiO2-무정형 1.46
MgF2 1.39
Al2O3 1.76
또한, 제2의 금속 산화물 층은 페라이트를 포함한다. 각각의 층은 당업자에게 공지된 기법을 사용하여 코팅된 기재에 적용될 수 있다.
코팅 조건 및 절차, 하소 조건 및 절차는 당업자에게 모두 각각 공지되어 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 3,087,828호, 제3,087,829호, 제6,139,615호 및 제6,361,593호를 참고한다. 제2의 금속 산화물 층은 약 600℃ 내지 800℃, 바람직하게는 약 65O℃ 내지 75O℃, 가장 바람직하게는 약 700℃ 이하에서의 하소에 의하여 형성되어 간섭 색상을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 사용한 바와 같이 어구 "페라이트 층에 부착된 1 이상의 비-페라이트 금속 산화물 층"은 비-페라이트 금속 산화물 층이 페라이트 층과 직접 접촉할 수 있거나 또는, 1 이상의 첨가제 또는 기타의 층이 페라이트 층과 비-페라이트 금속 산화물 층 사이에 존재할 수 있다는 것을 의미한다. 비-페라이트 금속 산화물 층이 루타일 이산화티탄이 되는 경우, 이산화티탄에 대한 루타일 디렉터, 예컨대 주석인 첨가제는 페라이트 층 및 이산화티탄 사이에 존재할 수 있다. 첨가제는 이산화티탄에 대한 루타일 디렉터, 예컨대 주석을 포함한다. 유용한 루타일 디렉터는 본 명세서에서 참고로 인용하는 공동 양도된 미국 특허 제4,038,099호 및 제5,433,779호에 개시되어 있다.
제2의 금속 산화물 코팅은 페라이트 층에 부착된 박막의 형태를 띤다. 생성된 안료는 박막의 광학 성질을 가지며, 그래서 안료에 의하여 반사된 색상은 제2의 금속 산화물 코팅의 두께에 의존하는 광 간섭을 일으킨다.
수산화나트륨 또는 염산과 같은 적절한 제제로 pH를 변경시켜 각각의 중간체 생성물을 분리하지 않고, 페라이트 층 및 제2의 금속 산화물 층으로 차례로 기재를 코팅하는 것이 간편할 수 있다. 그래서, 본 발명의 안료는 기재를 함수 금속 혼합물로 먼저 코팅하여 pH 조절 및 하소에 의하여 페라이트 층을 형성함으로써 생성될 수 있다. 그후, 페라이트 층을 pH 조절에 의하여 제2의 금속 산화물의 함수 혼합물로 코팅하고, 하소시킨다. 소정의 온도에서 층을 하소시키고, 소정의 순서로 기재를 코팅하는 것이 중요하다. 역으로 코팅할 경우, 층 사이에서 원치 않는 반응이 발생할 수 있다. 보다 고온에서 층을 하소시키면 원치 않는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명의 안료를 생성하는데 있어서, 기재상의 각각의 페라이트 층 및 제2의 금속 산화물 층의 층수는 변경될 수 있다. 예를 들면, 1보다 많은 페라이트 층은 기재를 코팅시킬 수 있으며, 1 이상의 제2의 금속 산화물 층이 그위에 부착된다. 또는, 기재상에 부착된 하나의 페라이트 층 및, 이에 부착된 1보다 많은 제2의 금속 산화물 층이 존재할 수 있다. 또한, 안료가 기재를 코팅하는 1보다 많은 페라이트 층 및, 페라이츠 층에 부착된 1보다 많은 제2의 금속 산화물 층을 갖는 것이 가능하다.
본 발명의 안료의 제2의 금속 산화물 층은 임의의 순서로 그리고 임의의 수의 기타의 금속 산화물로 코팅될 수 있다. 예를 들면, 페라이트 층은 안료의 제2의 금속 산화물 층에 부착된 후, 추가의 제2의 금속 산화물 층에 의하여 코팅될 수 있다.
기타의 금속 산화물로 코팅되거나 또는 그렇지 아니하건 간에 본 발명의 안료는 개선된 내습성 및 내후성을 실현하기 위한 제제로 처리될 수 있다. 본 명세서에서 참고로 인용하는 공동 양도된 미국 특허 제5,759,255호에는 이들 코팅제가 기재되어 있다. 예를 들면, 유용한 코팅제로는 실란 커플링제, 예컨대 아미노실란, 알콕시실란 및 아미노알콕시실란뿐 아니라, 금속 산화물, 예컨대 산화알루미늄 또는 산화알루미늄-세륨과 혼합된 실란 커플링제를 포함한다.
본 발명의 생성물은 진주 광택 안료를 지금까지 사용하였던 임의의 적용예에 사용할 수 있다. 그래서, 본 발명의 생성물은 모든 유형의 자동차 및 공업용 도료 적용예에서, 특히 짙은 색상 강도가 요구되는 유기 채색 코팅 및 잉크 분야에서 무제한의 용도를 갖는다. 예를 들면, 이들 안료는 모든 유형의 자동차 및 비-자동차 운송 수단을 분무 도색하기 위한 스타일링 제제로서 또는 매스 톤(mass tone)으로 사용될 수 있다. 자동차 배합물의 경우, 미국 특허 제5,759,255호에 기재된 바와 같은 내후성 처리가 특히 유용하다. 유사하게, 이들은 모든 점토/포마이커/목재/유리/금속/에나멜/세라믹 및 비-다공성 또는 다공성 표면에 사용될 수 있다. 안료는 분말 코팅 조성물에 사용될 수 있다. 이들은 장난감 산업 또는 가정용에 대하여 조정된 플라스틱 물품에 혼입될 수 있다. 이들 안료는 섬유에 함침되어 새롭고 그리고 미적인 채색을 의복 및 카페트에 부여할 수 있다. 이들은 신발, 고무 및 비닐/대리석 바닥재, 비닐 판자 및 모든 기타의 비닐 제품의 외관을 개선시키기 위하여 사용할 수 있다. 또한, 이들 색상은 모든 유형의 모형 제작에 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물이 유용한 상기 언급한 조성물은 당업자에게 공지되어 있다. 이의 예로는 인쇄 잉크, 매니큐어, 래커, 열가소성 및 열경화성 물질, 천연 수지 및 합성 수지 등이 있다. 특정의 비제한적인 예로는 폴리스티렌 및 이의 혼합 중합체, 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리아크릴 화합물, 폴리비닐 화합물, 예를 들면 폴리염화비닐 및 폴리비닐 아세테이트, 폴리에스테르 및 고무 그리고 또한, 비스코스 및 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 예를 들면 폴리글리콜 테레프탈레이트 및 폴리아크릴로니트릴로 생성된 필라멘트 등이 있다.
안료의 적용예는 다양하다. 다양한 적용예로의 포괄적인 도입에 대하여서는 문헌[Temple C. Patton, editor, The Pigment Handbook, volume II, Applications and Markets, John Wiley and Sons, New York (1973)]을 참조한다. 또한, 예를 들면 잉크에 관하여서는 문헌[R. H. Leach, editor, The Printing Ink Manual, Fourth Edition, Van Nostrand Reinhold (International) Co. Ltd., London (1988), 특히 pages 282-591]을 참조한다. 도료에 관하여서는 문헌[C. H. Hare, Protective Coatings, Technology Publishing Co., Pittsburgh (1994), 특히 pages 63-288]을 참조한다. 상기의 문헌들은 소정량의 착색제를 포함하는 본 발명의 조성물이 사용될 수 있는 잉크, 도료 및 플라스틱 조성물, 배합물 및 비이클에 대하여 본 명세서에서 참고로 인용하고자 한다. 예를 들면, 안료는 오프셋 리토그래피 잉크에서 10 내지 15％의 레벨로 사용될 수 있으며, 나머지는 겔화 및 비-겔화 탄화수소 수지, 알키드 수지, 왁스 화합물 및 지방족 용매를 포함하는 비히클이다. 또한, 안료는 예를 들면 이산화티탄, 아크릴 래티스, 유착제, 물 또는 용매를 포함할 수 있는 기타의 안료와 함께 자동차 도색 배합물중에서 1 내지 10％의 레벨로 사용될 수 있다. 또한, 안료는 예를 들면 폴리에틸렌중의 플라스틱 채색 농축물중에서 20 내지 30％의 레벨로 사용될 수 있다.
화장품 및 개인 위생 분야에서, 이들 안료는 눈 부위 및 모든 외부 및 린스-오프 적용예에 사용될 수 있다. 그래서, 이들은 모든 유형(겔 또는 액체)의 헤어 스프레이, 페이스 파우더, 다리-메이크업, 해충 기피 로션, 마스카라 케이크/크림, 매니큐어, 매니큐어 제거제, 향수 로션 및 샴푸에 사용될 수 있다. 또한, 이들은 면도 크림(에어로졸용 농축액, 브러쉬가 필요 없는, 거품), 스킨 글로서 스틱, 스킨 메이크업, 헤어 그룸, 아이 샤도우(리퀴드, 포마드, 분말, 스틱, 프레스 또는 크림), 아이 라이너, 콜롱 스틱, 콜롱, 콜롱 에몰리언트, 거품욕제, 바디 로션(수분 공급, 클렌징, 진통, 아스트린젠트), 애프터 셰이브 로션, 애프터 바쓰 밀크 및 일광 차단 로션에 사용될 수 있다.
본 발명의 안료는 입체 화상 효과 또는, 입체 화상 효과를 갖는 제품뿐 아니라, 기타 무수한 상품을 생성하는데 유용할 수 있다. 본 발명의 안료는 제품내에 또는 제품상에 임의의 수의 독특한 디자인 또는 채색 패턴/효과를 생성하는데 사용될 수 있다. 이들 안료는 고형 표면을 포함하는 물품; 컴퓨터, 전화기, 텔레비젼, 라디오, 카메라에 대한 전자제품 케이싱; 제품 케이싱, 예컨대 화장품 용기, 식품 용기, 운송 수단 및 건축용 패널 등을 비롯한 물품의 내부에 직접 혼입하거나 또는 물품상에 코팅시킬 수 있다. 본 발명의 이와 같은 채색 효과를 사용하여 생성하고자 하는 물품의 유형을 제한하고자 하는 의도는 없다.
훈색 성질을 갖는 디자인 또는 채색 패턴/효과를 생성하는 수단으로서, 안료는 안료가 이동 또는 배향되도록 하는데 영향을 미치기 위하여 안료 부근에 배치된 자석을 사용하여 조작할 수 있다. 1 이상의 자석을 사용할 수 있으므로, 본 발명에 요구되는 자석의 수에 관하여서는 제한이 없다. 자기장은, 자기장을 생성하는 다양한 방법으로 적용되어 안료의 이동 및 배향에 영향을 미칠 수 있다. 그래서, 자석은 형성하고자 하는 디자인에 대하여 이동되거나 또는 영구 고정될 수 있다. 예를 들면, 하나의 고정된 자석을 사용할 수 있거나 또는 복수의 고정된 자석 또는, 고정 및 이동중인 자석의 조합을 사용할 수 있다.
본 발명의 안료로 코팅된 물품은 입체 효과를 부여할 수 있다. 물품은 당업계에서 공지된 기법을 사용하여 코팅한다. 예를 들면, 본 발명의 안료를 코팅 매체, 예컨대 도료에 혼합한다. 그후, 도료를 물품 또는 기재상에 분무한다. 자석을 기재의 이면에 배치하거나 또는 기재 부근에 배치하여 입체 화상을 부여하는 소정의 방식으로 안료를 이동 및 배향시킨다.
자석을 영구히 고정시키고, 소정의 위치로 안료를 유인하기 위하여 전략적으로 배치한 경우, 특정의 농축된 안료 패턴이 안료를 포함하는 매체중에서 생성될 수 있다. 훈색 성질을 갖는 독특한 흐름 채색 패턴/효과는 형성하고자 하는 물품, 코팅 또는 디자인에 대하여 자석을 이동시켜 생성될 수 있다. 이동중인 자석은 형성시키고자 하는 물품 또는 디자인에 대하여 선형 또는 비선형으로 이동될 수 있으며, 이는 출발점뿐 아니라, 도착점을 가질 수 있다. 자석이 이동된 경우, 점진적으로 또는 신속하게 그리고 일정한 시간에서 또는 시간 간격중에 실시될 수 있다. 예를 들면, 자석은 특정의 시간 동안 정지할 수 있으며, 그리고 기타의 시간 동안 이동될 수 있다. 또한, 이동 및 고정 자석 모두의 조합을 사용하여 훈색 성질을 갖는 다수의 채색 패턴/효과를 형성할 수 있다. 또는, 형성하고자 하는 본 발명의 안료를 처리하는 물품 또는 매체는 고정 또는 이동 자석에 대하여 이동될 수 있다.
자석 및 생성된 자기장 또는 자기장들의 이동은 채색 패턴의 구조를 지시한다. 임의의 수의 방법으로 안료를 끌어당김으로써 독특하며 매력적인 채색 패턴이 매체에 생성될 수 있다.
안료의 이동과 동시에, 안료가 혼입된 매체는 점진적으로 경화되며, 그리하여 층을 이룬 채색 패턴은 본 발명의 실시중에 생성될 수 있다는 것을 반드시 유념하여야 한다. 매체의 동시적인 경화와 함께 안료의 이동 및 배향은 기하급수적인 채색 패턴 및 다수의 극적 채색 효과가 잠재적으로 생성될 수 있다는 것을 예견할 수 있게 한다.
훈색 자기 안료를 사용한 채색 패턴/효과를 갖는 제품을 생성하는 방법은 자기 안료를 생성한 후, 유체 매체 및 자기 안료를 함께 혼합하여 조합물 또는 혼합물을 형성한다. 혼합물을 교반하여 매체중에 안료를 분산시킨다. 그후, 혼합물을 물품으로 성형, 예를 들면 몰딩 처리할 수 있다. 상기에 기재한 바와 같이 자기장은 안료의 이동 및 배향에 영향을 미치기 위하여 혼합물의 부근에 가한다. 유체 매체 및 안료 혼합물이 성형된 물품으로 경화 또는 세팅되도록 한다. 혼합물이 물품으로 세팅 또는 경화된 후, 적용되는 자기장으로 인한 안료 이동의 결과로서 독특한 채색 패턴이 인지된다.
그래서, 독특한 채색 패턴을 갖는 성형 물품이 생성될 경우, 매체가 분산되기 이전에 또는 도중에 또는, 매체가 몰드에 완전 삽입된 후조차 몰드의 주위에 선택적으로 배치될 수 있다. 유사하게, 물품이 압출에 의하여 성형되는 경우, 자석은 성형 다이에 이웃하게 배치할 수 있다. 자석은 압출 다이의 상류 및/또는 하류에 배치될 수 있다. 임의의 경우에서, 자기장은 물품의 형성중에 유체 매체내에서 자기 입자의 흐름을 야기하여 독특한 채색 패턴을 갖는 물품을 생성한다.
본 발명의 안료를 매체중에 사용할 경우, 매체는 압축 성형, 사출 성형, 취입 성형, 회전, 진공 성형 및 캘린더링, 열성형 및 회전 성형뿐 아니라, 압출을 비롯한 당업계에 공지된 기법을 사용하여 시이트, 필름, 섬유, 봉, 튜브 및, 기타 다양한 길이를 갖는 단면 프로파일로 성형될 수 있다. 본 발명의 안료는 물체의 내부 또는 표면에서, 예컨대 성형된 플라스틱 부품, 필름, 막으로부터 생성된 반짝임, 전자제품용 케이싱 또는 자동차 부품뿐 아니라 포장 및 용기를 형성하는데 있어서 입체 효과를 생성하는데 사용될 수 있다. 다시, 매체를 형성하거나 또는, 색상 패턴이 본 발명에 의하여 형성되는 방법을 제한하고자 하는 의도는 없다.
본 발명을 추가로 예시하기 위하여, 각종 실시예를 하기에 설명한다. 이들 실시예에서, 본 명세서 및 청구의 범위를 통하여 모든 온도는 섭씨 온도로 하며, 부 및 ％는, 특정하여 기재하지 않는 한, 중량을 기준으로 한다.
실시예 1
적색 간섭 색상을 갖는 20％ 코발트 페라이트
666 ㎖ 증류수중의 10O g의 천연 운모(평균 입자 크기 20 마이크로미터)의 슬러리를 78℃로 가열하고, pH는 HCl 용액을 사용하여 3.2로 조절하였다. 70.9 g의 39％ FeCl3의 용액을 0.6 ㎖/분으로 슬러리에 첨가하고, pH를 수성 NaOH로 유지하였다. 첨가가 완료된 후, NaOH 용액을 사용하여 pH를 9.2로 올렸다. 그후, pH를 NaOH로 유지하면서 0.5 ㎖/분으로 62.8 g의 CoSO4 용액(Co로서 8％)을 첨가하였다. 그후, 슬러리를 여과하고, 세정하고, 875℃에서 하소시켰다. 제1의 단계로부터의 생성물은 색상이 은색을 띤 흑색이며, 자기를 띤다.
666 ㎖의 증류수중의 제1의 단계로부터의 100 g의 생성물과의 슬러리는 HCl 용액으로 pH를 2.5로 낮추었다. 그후, 1.1 g의 78.1％ SnCl4 용액을 첨가한 후, 83℃로 가열하였다. 그후, 슬러리가 자주색이 될 때까지 TiCl4 용액을 0.89 ㎖/분으로 첨가하였다. 여과, 세정 및, 700℃에서의 하소후, 적색 간섭 색상을 갖는 자기 안료를 생성하였다.
최종 간섭 색상은 사용한 TiCl4 용액의 양에 의존하여 변경될 수 있다.
도 1은 생성된 자기 안료의 XRD를 도시한다.
실시예 2
청색 간섭 색상을 갖는 10％ 코발트 페라이트
666 ㎖의 증류수중의 100 g의 천연 운모(평균 입자 크기 20 마이크로미터)의 슬러리를 78℃로 가열하고, HCl 용액을 사용하여 pH를 3.2로 조절하였다. 35.45 g의 39％ FeCl3의 용액을 0.6 ㎖/분으로 슬러리에 첨가하고, pH를 수성 NaOH로 유지하였다. 첨가를 완료한 후, NaOH 용액을 사용하여 pH를 9.2로 올렸다. 그후, NaOH로 pH를 유지하면서 31.4 g의 CoSO4 용액(Co로서 8％)을 0.5 ㎖/분으로 첨가하였다. 그후, 슬러리를 여과, 세정 및 875℃에서 하소하였다. 제1의 단계로부터의 생성물은 색상이 은색을 띤 흑색이며, 자기를 띤다.
666 ㎖의 증류수중의 제1의 단계로부터의 100 g의 생성물과의 슬러리는 HCl 용액으로 pH를 2.5로 낮추었다. 그후, 0.97 g의 78.1％ SnCl4 용액을 첨가한 후, 83℃로 가열하였다. 그후, 슬러리가 녹색이 될 때까지 TiCl4 용액을 1.0 ㎖/분으로 첨가하였다. 여과, 세정 및, 700℃에서의 하소후, 청색 간섭 색상을 갖는 자기 안료를 생성하였다.
최종 간섭 색상은 사용한 TiCl4 용액의 양에 의존하여 변경될 수 있다.
도 2는 생성된 자기 안료의 XRD를 도시한다.
실시예 3
상기 실시예 1의 생성물에 옥외 용도를 위하여 하기와 같은 처리를 제공한 다. 666 ㎖의 증류수중의 실시예 1의 생성물 100 g의 슬러리를 78℃로 가열하고, HCl 용액을 사용하여 pH를 3.1로 조절하였다. 그후, 1 g의 20％ 질산세륨 용액 및 3.5 g의 4.3％ 질산알루미늄 용액을 첨가하였다. pH를 6.5로 올린 후, 1.5 g의 3-글리시독시프로필 트리메톡시실란 및 1.5 g의 3-아미노프로필트리에톡시실란을 펌프 처리하였다. 1 시간후, 슬러리를 여과 및 세정하고, 케이크를 120℃에서 2 시간 동안 건조시켰다. 생성물은 내후성 테스트에 합격하였다.
실시예 4
상기 실시예 2의 생성물에 실시예 3에 기재된 옥외용 처리를 제공한다. 생성물은 내후성 테스트에 합격하였다.
실시예 5
종반에 슬러리의 50 ㎖ 부분을 여과하고, 케이크를 각종 온도에서 하소시킨 것을 제외하고, 실시예 1을 반복하였다. 샘플을 725℃, 750℃, 775℃, 800℃, 825℃ 및 850℃에서 하소시켰다.
각각의 샘플은 자기를 띤다. 하소 온도가 증가함에 따라 샘플의 색상은 적색으로부터 오렌지색을 거쳐 금색으로 이동되었다.
XRD 분석은 티타니아 코팅상이 아나타스로서 750℃까지 지속된 후, 775℃에서 루타일로 전환을 개시하여 850℃까지 루타일로 완전 전환되었다는 것을 나타낸다. 또한, CoFe2O4는 이와 같은 동일 온도(775℃)에서 Fe2CoTi3O10으로의 전환을 개시하였다.
도 3은 생성된 자기 안료의 XRD를 도시한다.
비교예 A
이산화티탄 부착에 대한 pH가 2.5가 아닌 1.9이며, 이산화티탄 하소 온도가 700℃가 아닌 850℃인 것을 제외하고, 상기 실시예 1을 반복하였다.
XRD 분석은 티타니아 상이 주로 루타일이며, 소량의 아나타스를 포함하며, 또한 CoFe2O4는 산화철 코발트 티탄(Fe2CoTi3O10)으로 전환되었다는 것을 나타낸다. CoFe2O4가 상기 생성된 조성물중에 존재하지 않기 때문에, 생성물은 자기를 띠지 않으며, 실시예 1의 생성물과 비교하여 상이한 색상을 갖는다.
도 4는 생성된 비-자기 안료의 XRD를 도시한다.
실시예 6
천연 운모 대신에 합성 운모를 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1을 반복하였다.
생성물은 적색 간섭 색상을 갖는 자기 안료이다.
도 5는 생성된 자기 안료의 XRD를 도시한다.
실시예 7
666 ㎖의 증류수중의 100 g의 식물성 블랙 올리브와의 슬러리는 HCl 용액을 사용하여 pH를 2.5로 내렸다. 그후, 1.1 g의 78.1％ SnCl4 용액을 첨가한 후, 83℃로 가열하였다. 그후, 슬러리가 자주색이 될 때까지 TiCl4 용액을 0.89 ㎖/분으로 첨가하였다. 여과, 세정 및, 700℃에서의 하소후, 적색 간섭 색상을 갖는 자기 안 료를 생성하였다. 최종 간섭 색상은 사용한 TiCl4 용액의 양에 의존하여 변경될 수 있다.
도 6은 생성된 자기 안료의 XRD를 도시한다.

Claims (10)

  1. (a) 기재;
    (b) 상기 기재에 부착된 1 이상의 페라이트 층; 및
    (c) 상기 페라이트 층에 부착되고, 간섭 색상 부여 층이며 그리고 약 600℃ 내지 800℃에서의 하소에 의하여 형성되는 1 이상의 비-페라이트 금속 산화물 층을 포함하는 자기 효과 안료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 층이 산화철 및 또다른 금속 산화물의 2중 산화물인 자기 효과 안료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 층이 코발트 페라이트인 자기 효과 안료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 페라이트 층이 약 700℃ 내지 약 925℃에서의 하소에 의하여 형성되는 자기 효과 안료.
  5. 제1항에 있어서, 간섭 색상 부여 층이 이산화티탄, 산화철, 이산화지르코늄, 산화아연, 황화아연, 옥시염화비스무트, 이산화규소, 불소화마그네슘 또는 산화알루미늄인 자기 효과 안료.
  6. 제1항에 있어서, 비-페라이트 금속 산화물 층이 이산화티탄인 자기 효과 안료.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비-페라이트 금속 산화물 층이 약 700℃ 이하에서의 하소에 의하여 형성되는 자기 효과 안료.
  8. 제1항에 있어서, 페라이트 층이 코발트 페라이트이고, 비-페라이트 금속 산화물 층이 이산화티탄인 자기 효과 안료.
  9. 제1항에 있어서, 기재는 운모, 유리 박편, SiO2, Al2O3, 옥시염화비스무트 또는 질화붕소인 자기 효과 안료.
  10. 제1항의 안료를 포함하는 입체 효과 생성물.
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