KR102037105B1

KR102037105B1 - 얇은 알루미늄 플레이크

Info

Publication number: KR102037105B1
Application number: KR1020147026746A
Authority: KR
Inventors: 라이문트 슈미트; 아론 보실루스; 크리스토프 쿠야트; 한스 루돌프 메르스테터; 카스퍼 물레르츠
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2019-10-29
Also published as: EP2820089A1; US9388291B2; ES2601228T3; CN104136550A; US20150033987A1; EP2820089B1; CN104136550B; JP6138167B2; KR20140143157A; JP2015516502A; WO2013127874A1

Abstract

0.5 - 30 ㎚의 두께를 갖는 산화된 알루미늄의 내부 층을 포함하고 200 ㎚ 이하의 두께를 갖는 도 1에 도시된 얇은 평면-평행 알루미늄 플레이크, 그의 제조 방법, 및 예를 들어 페인트, 정전 코팅, 인쇄 잉크, 플라스틱 물질 및 화장품과 같은 제제에서의 그의 용도를 기술한다. 놀랍게도, 산화된 알루미늄의 내부 층으로 인해, 알루미늄 플레이크는 예를 들어 전단 응력 전 및 후의 명도 차에 의해 입증되는 바와 같이 개선된 전단 안정성을 갖는다.

Description

얇은 알루미늄 플레이크 {THIN ALUMINUM FLAKES}

본 발명은 산화된 알루미늄의 내부 층을 포함하며 개선된 전단 안정성을 갖는 얇은, 거의 평면-평행한 알루미늄 플레이크, 그의 제조 방법 및 예를 들어 페인트, 정전 코팅(electrostatic coating), 인쇄 잉크, 플라스틱 물질 및 화장품과 같은 제제에서의 그의 용도에 관한 것이다.

알루미늄 플레이크는 효과 안료의 가장 중요한 그룹이다. 독특한 색채적 및 기술적 프로파일 - 높은 광택도, 탁월한 은폐성 및 중성 은색 색조 -는 컬러 디자이너에게 모든 색조 영역에서의 사용을 허용한다.

기존 금속 효과 안료는 금속 과립을 스탬핑 기기로 처리함으로써 제조된다. 알루미늄 플레이크를 제조하는데 가장 통상적인 방법은 이른바 홀법(Hall process) - 볼 밀링 방법으로 알루미늄 과립을 납작하게 만드는 습식 밀링 방법이다. 표준 알루미늄 안료는 출발 과립의 품질 및 형상 및 밀링 조건에 따라 "콘플레이크" 및 "은화" 유형으로 제조된다.

기계적 충돌에 의해 제조된 알루미늄 플레이크의 두께는 일반적으로 50 ㎚ 내지 1000 ㎚이다. 가장 통상적인 유형은 200 - 500 ㎚의 중간 두께를 갖는다. 이른바 비-열화 플레이크는 500 ㎚ 초과의 플레이크 두께를 가져서 더 얇은 플레이크보다 높은 기계적 안정성을 갖는다. 그러나, 비-열화 유형과 같은 두꺼운 플레이크는 가장자리에서의 바람직하지 않은 산란 및 불량한 배향으로 인해 감소한 금속성 외관을 갖는다. 더 얇은 플레이크는 일반적으로 더 우수한 색채적 외관 (금속성 효과)을 갖는다. 그러나 전단 응력 하에서의 더 얇은 플레이크의 더 강한 열화로 인해 알루미늄 플레이크를 포함하는 페인트의 색채적 특성은 예를 들어 순환 라인에서 페인트를 펌핑하는 동안 변하게 된다.

최근 몇 년간 < 100 ㎚의 두께를 갖는 극히 얇은 은화를 제조해 왔다. 기계적 충돌에 대한 그의 민감성은 훨씬 더 크다.

특별한 유형의 알루미늄 플레이크는, 알루미늄이 웹 상에 침착되는 진공법에 의해 제조되는, VMP (진공 금속화 안료)로도 알려진, PVD (물리적 증착) 알루미늄이다. 침착된 알루미늄을 웹으로부터 이형시킨 후, 코팅 시스템으로 혼입했을 때 개선된 거울-같은 효과를 갖는, 매우 얇은 평면-평행 플레이크가 얻어진다.

용어 "평면-평행 플레이크"는 본원에서 사용된 바와 같이 실질적으로 서로 평행한 2개의 평평한 면을 갖는 플레이크에 관한 것이다. 상기 플레이크는, 편평하거나, 또는 특히 매우 얇은 플레이크의 경우에, 구부러질 수 있는 소판(platelet)의 형태로 존재할 수 있다.

일반적으로, 상업적으로 입수가능한 진공 금속화 안료는 10 - 50 ㎚의 두께를 갖는다. 그러한 안료는 이들이 완전히 편평한 표면에 적용된 경우 거울 같은 코팅을 허용한다. 그러나 극히 얇은 진공 금속화 안료 (VMP) 플레이크는 기계적 충돌에 매우 민감하다. 이는 예를 들어 EP1438360B1, 칼럼 2, 단락 [0008] 및 [0009]에 기재되어 있다. 그러한 이유로, 예를 들어 자동차 산업에서 VMP의 사용은 주로 쇼카 또는 고가의 스페셜 에디션으로 한정되었다.

EP0848735 B1에는 물, 하나 이상의 수-혼화성 용매 및 가능하게는 염기의 혼합물 중 pH 7 내지 12에서의 소판-형상 알루미늄 또는 알루미늄-합금 안료의 산화, 및 비점까지의 가열에 의해 수득될 수 있는 총 중량에 대해 90 중량% 이하의 금속 알루미늄의 함량을 갖는 산화된 알루미늄 또는 알루미늄-합금 안료가 기재되어 있다. 생성된 안료는 산화된 알루미늄이 두꺼운 층에 의해 둘러싸인 알루미늄의 코어를 갖는다. 이러한 안료는 금속성 은색 효과가 부족하고 황색빛 내지 갈색빛 색조를 나타낸다. 기계적 안정성을 개선시키기 위해 두꺼운 산화된 알루미늄 층이 언급된다 (섹션 [0036-0038] 참조).

WO 02/10290 A1에서는, 10 내지 150 ㎚, 바람직하게는 80 내지 150 ㎚의 두께를 갖는 금속성 알루미늄 층으로 바람직하게 이루어진 반사체 층으로 코팅된, 50 내지 1000 ㎚, 바람직하게는 50 내지 150 ㎚의 두께를 갖는 알루미나 지지체 층 기재의 안료 플레이크를 개시한다. 플레이크의 구조는 제조 및 적용 공정 동안 강성 및 취성 파괴를 제공한다.

이런 이유로, 바람직하게는 <100 ㎚의 두께, 보다 바람직하게는 <50 ㎚의 두께를 갖고, 얇은 은화 또는 진공 금속화 안료의 우수한 금속 효과 및 선행 기술에 비해 높아진 기계적 안정성 및/또는 전단 안정성을 가지면서 순수 은처럼 보이는 효과 안료에 대한 요구가 있다. 놀랍게도 이러한 효과 안료의 기계적 안정성 및/또는 전단 안정성이 산화된 알루미늄의 내부 코어에 의해 개선될 수 있음이 본 특허 출원의 발명자들에 의해 발견되었다.

도 1은 산화된 알루미늄의 내부 층 및 2개의 최외부 층을 갖는 알루미늄 플레이크를 가로 자른 단면을 나타낸다.
도 2는 산화된 알루미늄의 최외부 층을 갖는 알루미늄 플레이크를 가로 자른 단면이다.
도 3은 상업적으로 입수가능한 알루미늄 플레이크 (실버샤인(Silvershine)® S 2100)와 비교한 본 발명에 따른 알루미늄 플레이크 (EH 1440)의 순환 안정성을 나타낸다.
도 1 및 2의 얇은 Al 플레이크의 구조를 다음과 같이 조사했다.
0.5 % Al-플레이크 (중량 기준)를 포함하는 페인트 필름을 투명한 포일에 분무했다. 결합제 시스템의 경화 후 플레이크를 표면과 평행하게 고정 및 배열시켰다. 마이크로톰의 사용으로 절단함으로써 플레이크의 얇은 슬라이스를 생성하고 우선 수면 위로 부유시켰다. 그리고 나서 얇은 슬라이스를 투과 전자 현미경검사 (TEM) 및 에너지 분산 X-선 분광분석법 (EDXS)을 통해 조사했다.
<발명의 개요>
본 발명은 산화된 알루미늄의 내부 층 (코어 층)을 포함하는, 200 ㎚ 이하의 두께를 갖는 얇은 평면-평행 알루미늄 플레이크 (효과 안료로서 유용함)에 관한 것이다 (도 1 참조). 상기 플레이크는 상기 내부 층이 없는 유사한 두께의 알루미늄 플레이크에 비해 개선된 전단 안정성 및 순수한 은색을 갖는다.
용어 "포함하는"은 특정 특징과 관련하여 본 본문 전반에 사용된 바와 같이 이러한 특징이 존재함을 의미하나, 다른 특징의 존재를 배제하지 않는데, 즉 용어 "포함하는"은 본 본문 전반에 사용된 바와 같이 제한을 두지 않는다. 예를 들어, 앞선 단락에서 명시된 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 플레이크는 산화된 알루미늄의 내부 층 (코어 층)을 포함한다. 이 표현은 산화된 알루미늄의 추가 내부 층 (코어 층)의 존재 또는 산화된 알루미늄의 외부 층의 존재, 또는 표면 처리 등을 수행한 추가 층의 존재를 배제하지 않는다.
바람직하게 상기 알루미늄 플레이크 중 하나의 두께는 투과 전자 현미경검사 (TEM)에 의해 측정시 < 100 ㎚, 보다 바람직하게는 < 50 ㎚이다.
상기 알루미늄 플레이크의 직경은 약 5 내지 50 ㎛이다.
산화된 알루미늄의 내부 층은 투과 전자 현미경검사 (TEM)에 의해 측정시 0.5 - 50 nm, 바람직하게는 0.5 - 30 ㎚, 보다 바람직하게는 2 - 30 ㎚, 가장 바람직하게는 3 - 10 ㎚의 두께를 갖는다.
투과 전자 현미경검사 (TEM)에 의해 측정된 바에 따르면, 각각의 알루미늄 층의 두께는 5 - 100 ㎚, 바람직하게는 5 - 50 ㎚, 가장 바람직하게는 5 - 40 ㎚이고, 여기서 2개의 알루미늄 층이 동일 또는 상이한 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 플레이크는 산화된 알루미늄의 2개의 얇은 외부 층을 추가로 포함하고, 예를 들어 크로뮴산염 처리, 인산 또는 그의 에스테르를 사용한 인산염 처리, 아크릴레이트를 사용한 중합체 캡슐화, 실리카 처리, 및 하나 이상의 부분적으로 가수분해되고 축합된 실란을 함유하는 실란 층의 적용으로부터 선택된 추가적 표면 처리를 수행할 수 있었다. 부분적으로 가수분해되고 축합된 실란의 관능기는 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 폴리에테르 또는 기타 공지된 중합체로 중합될 수 있다. 통상적으로 이러한 "중합된 실란"은 실리카 처리와의 조합으로 적용되는데 - 첫 번째로 실리카 처리하고 두 번째로 실란 처리하거나 동시에 실리카 처리와 실란 처리를 수행한다.
이러한 표면 처리는 수많은 공개공보 및 특허에 기재되어 있다. 개요는 문헌 [Peter Wissling, Metalleffekt-Pigmente, ISBN 3-87870-747-9, page 92 - 110] 및 110 페이지에 목록으로 기재된 특허에서 주어진다. 추가 가능한 표면 처리는 EP 1084198 B2, WO2008095697 및 EP 1812519 및 그 안에 인용된 문헌에 기재되어 있다.
최외 계면 상의 추가적 표면 처리는 내습성, 부착성 및 저장 안정성과 같은 적용 특성을 최적화하도록 수행된다.
본 발명은 또한 이러한 안료의 제조 방법, 및 페인트, 코팅, 인쇄 잉크, 플라스틱, 및 화장품 용도 등에서의 중합체의 착색과 같은 이러한 안료의 용도에 관한 것이다.

<발명의 상세한 설명>

새로운 은색 안료의 내부 층 영역 (코어 층), 즉 본 발명에 따른 평면-평행 알루미늄 플레이크는, 산화된 알루미늄으로 이루어지고 약 0.5 - 50 ㎚, 바람직하게는 0.5 - 30 ㎚, 보다 바람직하게는 2 - 30 ㎚, 가장 바람직하게는 3 - 10 ㎚의 두께를 갖는다 (도 1 참조).

산화된 알루미늄의 코어 층은 알루미늄 층에 의해 둘러싸여 있다. 코어의 중심에서 산소의 더 높은 농도로부터 인접한 알루미늄 층을 향해 더 낮은 농도로 감소하는 산소의 구배가 있을 수 있다.

바람직하게 각각의 알루미늄 층의 두께는 5 - 100 ㎚이다. 바람직한 범위는 5 - 50 ㎚이고, 5 - 40 ㎚가 가장 바람직하다. 2개의 알루미늄 층이 동일한 두께 (= 대칭 구조) 또는 상이한 두께 (= 비대칭 구조)를 가질 수 있다.

바람직하게 새로운 은색 안료는 산화된 알루미늄의 1개의 내부 층 (코어 층) 및 2개의 인접한 금속 알루미늄 층 및 2개의 최외 산화된 알루미늄 층으로 이루어진다. 최외 산화물 층의 두께는 내부 산화물 층의 약 절반, 즉 약 0.25 내지 25 ㎚, 바람직하게는 1 내지 15 ㎚, 보다 바람직하게는 1 내지 10 ㎚, 가장 바람직하게는 1.5 내지 5 ㎚이다. 산화된 알루미늄의 2개 이상의 내부 층을 포함하는 은색 안료가 또한 청구되고 기술적으로 가능하다. 경제적인 이유로 적은 수의 내부 층, 예를 들어 2개의 내부 층이 바람직하다.

플레이크의 직경은 5 - 50 ㎛의 범위에 있다. 가장 바람직한 중간 입자 크기는 8 내지 20 ㎛이다. 약 20 ㎛의 중간 직경을 갖는 플레이크는 약 10 ㎛의 중간 직경을 갖는 플레이크에 비해 약간 더 높은 스파클 효과를 갖는다.

산화된 알루미늄의 내부 코어(들), 산화된 알루미늄의 최외부 층 및 최외부 층 상의 추가적 표면 처리를 갖는 상기 언급된 알루미늄 플레이크 기재의 안료 또한 본 발명의 범위 내이다.

가장 통상적인 표면 처리는 크로뮴산염 처리, 인산 또는 그의 에스테르를 사용한 인산염 처리, 중합체 캡슐화 (아크릴레이트), 또는 실리카 처리에 이은 실란 개질 또는 혼입 (이로써 혼입된, 부분적으로 가수분해된 실란의 관능기 (아민, 아크릴레이트, 에폭시, 이소시아네이트 등)는 그들 자체 또는 관능기 (아민, 이소시아네이트, 폴리올, 아크릴레이트)를 갖는 추가 유기 분자와 중합함)이다.

산화된 알루미늄의 내부 코어 층을 갖는 알루미늄 플레이크 (도 1 참조)는 진공 금속화 안료의 색채적 외관 및 훨썬 더 큰 플레이크 두께를 갖는 은화 (예를 들어 실버샤인® S2100; 독일 에카르트 게엠베하(Eckart GmbH); 현 기술 수준의 가장 얇은 은화를 대표함)보다 높은 전단 안정성을 갖는다. 산화된 알루미늄의 내부 코어는 색채화에 영향을 미치지 않으면서 알루미늄 플레이크를 강화한다. 이는 본 발명의 알루미늄 플레이크가 알록살(Aloxal)® (에카르트)과 같은, 공지된 안료의 (훨씬) 더 두꺼운, 기계적 그리고 화학적 안정화 최외 알루미늄 산화물 층의 임의의 회색 또는 황-갈색빛 외관 없이 순수 은색 색조를 나타냄을 의미한다.

<합성>

본 발명에 따른 알루미늄 플레이크의 제조 방법은

a) 폴리에스테르 필름을 아크릴레이트 기재의 이형 층으로 코팅하고,

b) 예비코팅된 폴리에스테르 필름을 진공에서 물리적 증착을 통해 알루미늄 층으로 금속화하고,

c) 진공을 제거하고,

d) 알루미늄 표면을 공기와 접촉시킴으로써 산화시키고,

e) 산화된 알루미늄 표면을 진공에서 물리적 증착을 통해 또 다른 알루미늄 층으로 금속화하고,

f) 이형 층을 용해시키고,

g) 수득된 조대 알루미늄 플레이크를 원하는 크기로 소형화하고,

h) 이형 층에서 유래된 용해된 폴리아크릴레이트를 제거하고,

i) 알루미늄 플레이크를 분리하는 것을 포함한다.

처음에 폴리에스테르 필름을 아크릴레이트 기재의 이형 층으로 코팅한다. 이는 예를 들어 적합한 용매, 바람직하게는 에틸아세테이트 중의, 적합한 고 분자량 중합체, 바람직하게는 메타크릴레이트 중합체의 용액, 예를 들어 8 중량% 내지 15 중량%, 특히 9.5 중량% 용액을 폴리에스테르 필름에 적용하고 용매를 증발시킴으로써 수행될 수 있다. 고 분자량 중합체는 바람직하게는 200,000 내지 340,000 달톤, 바람직하게는 약 290,000 달톤의 분자량을 갖는다.

다음 단계에서 예비코팅된 폴리에스테르 필름을 당업계에 널리 공지된 방식으로 물리적 증착을 통해 알루미늄 층으로 진공 금속화한다.

다음 단계 동안 진공을 제거하고 공기와 접촉시켜 표면의 산화를 수행한다. 산화 단계 후 같은 또는 다른 조건 하에 또 다른 진공 금속화 단계를 수행한다.

경제적인 이유로 단계 a) 내지 e)는 단계 f)를 시작하기 전에 여러 번 수행할 수 있다. 다시 말해서, 먼저 또 다른 이형 층, 즉 아크릴레이트로 코팅된 또 다른 폴리에스테르 필름을 다시 적용한 후에 상기 언급된 단계 a) 내지 e)를 반복할 수 있다.

상기 언급된 단계는 또한 폴리에스테르 포일의 양면에서 이루어질 수도 있다.

진공 금속화를 마무리처리한 후 아크릴레이트 기재의 이형 층을 용해시키기 위해 금속화 포일을 용매로 채워진 스트리핑 탱크를 통해서 이동시킴으로써 이형 층(들)을 용해시킨다. 그리고 나서 조대 플레이크를 기계적으로 (블레이드를 사용한 강한 교반, 예를 들어 울트라투락스(Ultraturrax)) 및/또는 초음파의 사용에 의해 소형화한다. 일단 원하는 입자 크기 분포가 조정되었으면 소형화를 중단한다.

용해된 폴리아크릴레이트를 세척하기 위해 1회 이상의 세척 단계를 수행한다 (용매를 첨가하고 이어서 교반하고 플레이크를 분리함).

소형화 동안, 인산의 에스테르 또는 다른 표면 개질제와 같은 부동태화제는 이미 첨가될 수 있다. 이는 소형화 동안 안료가 "절단"됨으로써 부동태화될 수 있거나 부동태화되어야 하는 가장자리에서 새 표면이 생성되기 때문이다.

대안적으로, 표면 개질은 또한 개별 공정 단계에서 수행할 수 있다. 크로뮴 처리가 바람직한 부동태화인 경우, 알루미늄 플레이크는 크로뮴산으로 처리된다.

실리카/실란 처리의 경우 플레이크는 유기 매질에 현탁된다. 그리고 나서 실란 전구체를 가수분해하고 얇은 실리카/실란 층을 형성하기 위해 실란, 소량의 물 및 염기를 첨가한다.

산화된 알루미늄의 내부 층 (코어 층)을 포함하는 알루미늄 플레이크는 진공 금속화 안료의 전형적인 거울-같은 외관을 갖는다. 본 발명의 알루미늄 플레이크의 이점은 그의 기계적 안정성 (전단 안정성)이 현 기술 수준에 기재된 비교할 만한 알루미늄 플레이크 (알루미늄 기재의 효과 안료)의 것보다 훨씬 더 높다는 점이다.

페인트의 전단 안정성은 단기 (10 - 30 분) 동안 회전 블레이드를 갖춘 고속 혼합기 또는 회전자 고정자 원칙에 따라 작동하는 혼합기 (울트라투락스)를 사용하여 시험할 수 있다. 그러나 알루미늄 기재의 효과 페인트가 피스톤 펌프의 사용에 의해 몇 시간 동안 펌핑되고 순환되는 시험 조건 하에서가 더 현실적이다.

더 우수한 비교를 위해, 시험 페인트를 유사한 은폐성 및 유사한 점성으로 조정한다. 예를 들어, 매우 얇은 플레이크를 훨씬 더 두꺼운 플레이크와 비교해야 하는 경우, 매우 얇은 플레이크의 알루미늄 함량과 관련하여 더 낮은 중량을 사용해야 한다. 개략적 암시로서 하기 실시예는 전단 안정성을 어떻게 비교하는지를 설명할 수 있다: 예를 들어 50 ㎚ 두께의 플레이크를 동일 직경의 150 ㎚ 두께의 플레이크와 비교해야 하는 경우 두꺼운 플레이크와 같은 동일한 은폐성을 위해 (즉 동일한 은폐성을 달성하기 위해) 얇은 플레이크의 중량의 대략 1/3을 페인트에서 사용해야 한다. 이는 페인트 부피 당 대략 동일한 수의 플레이크에 상응한다.

페인트의 전단 안정성은 예를 들어 전단 응력 전 및 후의 명도 값 L^* (CIELab 시스템에 따름)의 차를 기준으로 평가할 수 있다. 본 발명에 따른 알루미늄 플레이크를 포함하는 페인트는 명도에서 거의 무변화를 나타내고, 한편 현 기술 수준에 속하는 산화된 알루미늄의 내부 층이 없는 비교할 만한 플레이크는 강한 열화 및 면각에서 예를 들어 30 유닛 초과의 명도의 손실 (dL)을 나타낸다 (도 3 참조).

하기 실시예는 본 발명을 예시한다.

실시예 1

산화된 알루미늄의 내부 층 ( 코어 층 )을 포함하고 ∼ 20 ㎛의 직경을 갖는 60 ㎚ 두께의 알루미늄 플레이크 ( EH 1440; 도 1 참조)의 합성

상업적 그라비어 인쇄법을 이용하여, 에틸아세테이트 중 고 분자량 (약 200,000 내지 340,000 달톤) 메타크릴레이트 중합체의 9.5 중량% 용액을 폴리에스테르 필름 캐리어에 적용했다. 용매를 증발시켜 0.1 - 0.7 g/㎡의 중량을 갖는 균일한 고 분자량 중합체 필름 (이형 층)을 형성했다.

이어서 메타크릴레이트 코팅된 폴리에스테르 필름 (이형 층)을 0.02 내지 0.0001 mbar에서 알루미늄으로 진공 금속화하여, 약 30 ㎚ 두께의 알루미늄 층을 생성했다.

이어서 30 ㎚ 알루미늄 층을 적어도 1 시간 동안 공기에 노출시켜 상부 측에서 산화시켰다. 이 상부 측을 이어서 다시 동일한 조건 하에 진공 금속화하여, 약 30 ㎚ 두께의 알루미늄의 제2 층을 형성했다.

진공 금속화 후 코팅된 폴리에스테르 포일을 에틸아세테이트의 조(bath)에 부었다. 이형 층은 용해되고 조대 알루미늄 플레이크는 조각으로 떨어져 나갔다. 약 10 - 15 %의 고체 함량으로 조정한 후 빠르게 회전하는 블레이드의 사용에 의해 소형화를 시작했다. 소형화 동안 50℃의 온도를 초과하지 않았다.

일단 20 ㎛의 중간 입자 크기 (직경)에 도달하면 소형화를 중단했다. 아크릴 수지를 완전히 제거하기 위해 몇 차례의 여과 및 세척 단계가 이루어졌다. 마지막으로 에틸 아세테이트 중 10 %의 알루미늄의 고체 함량으로 조정했다.

투과형 전자 현미경사진에서 모든 플레이크가 산화된 알루미늄의 강화 내부 층 (코어 층)을 함유하고 있음을 확인했다. 수득된 알루미늄 플레이크 (EH 1440)는 약 5 - 10 ㎚ 두께의 산화된 알루미늄의 내부 코어, 약 5 ㎚ 두께의 산화된 알루미늄의 2개의 최외부 층, 및 약 20 ㎛의 중간 플레이크 직경을 갖는 약 60 ㎚의 전체 두께를 가졌다. 산화된 알루미늄의 최외부 층이 자동으로 형성되었다.

플레이크를 절단하는 기계적 충돌 하에서도, 플레이크는 그 산소 함유 코어 층을 따라 손상되거나 쪼개지지 않았다.

실시예 2

산화된 알루미늄의 내부 코어를 포함하고 ∼ 13 ㎛의 직경을 갖는 60 ㎚ 두께의 알루미늄 플레이크 ( EH 1461)의 합성

일단 20 ㎛의 중간 입자 크기 (직경)에 도달했을 때가 아니라, 13 ㎛의 중간 입자 크기에 도달했을 때 소형화를 중단한 점을 제외하고, 실시예 1에 기재된 절차를 반복했다. 아크릴 수지를 완전히 제거하기 위해 몇 차례의 여과 및 세척 단계가 이루어졌다. 마지막으로 에틸아세테이트 중 10 %의 알루미늄의 고체 함량으로 조정했다.

실시예 3

상업적으로 입수가능한 알루미늄 플레이크 ( 실버샤인 ® S 2100; 현 기술 수준의 가장 얇은 은화를 대표함)와 비교한 본 발명에 따른 알루미늄 플레이크 ( EH 1440)의 순환 안정성

EH 1440, 약 5 - 10 ㎚ 두께의 산화된 알루미늄의 내부 코어, 약 5 ㎚ 두께의 산화된 알루미늄의 최외부 층 및 약 20 ㎛의 중간 플레이크 직경을 갖는 약 60 ㎚ 전체 두께의 알루미늄 플레이크 (실시예 1에 기재된 바와 같이 합성됨; 도 1 참조)를 피스톤 펌프 (바그너 콜로라(Wagner Colora), 이탈리아, Mod. T018000, 8 바)에 의해 구동되는 순환 라인에서 7 시간 동안 시험했다.

비교로서 약 80 ㎚의 평균 두께 및 약 20 ㎛의 중간 직경을 갖는 얇은 은화 (실버샤인® S 2100; 독일 에카르트 게엠베하)를 사용했다 (도 2 참조).

두 시험 제제를 15 - 20 ㎛의 건조 필름 두께에서 은폐성이 되도록 조정했다. 그러한 이유로 실버샤인 기재의 페인트를 2 % 알루미늄 함량으로 조정했다. 더 얇은 플레이크가 이와 같이 은폐성이 더 우수하기 때문에 EH 1440 기재의 페인트는 0.5 % 알루미늄 함량으로 제조되었다.

7 시간 순환 시험 후 실버샤인 기재의 페인트는 강한 열화 및 면각에서 30 유닛 초과의 명도의 손실 (dL)을 보였고, 한편 EH 1440 기재의 페인트는 명도에서 거의 무변화를 보였다 (도 3 참조).

또한 2 %의 더 높은 알루미늄 함량에서, EH 1440은 7 시간 전단 응력 후 거의 무변화를 보였다.

CIELab 시스템에 따른 명도 값 L^*에 근거하여 이른바 플롭-지수(flop-index)를 산출할 수 있었다:

플롭-지수 Fi = 2.68 × (L^* _15° － L^* _110°)^1.11/L^* _45° ^0.86

플롭-지수는 상이한 시야각에 따른 명도의 변화를 설명하고 시야각의 범위에 걸쳐 회전하는 동안에 금속성 색의 반사율의 변화에 대해 측정함으로써 결정된다. 0의 플롭-지수는 솔리드 컬러 (즉 하나의 색, 단색 및/또는 단일-색인 컬러)를 나타내고, 한편 매우 높은 플롭의 금속성 또는 진주광택성 베이스코트/클리어코트 색은 15-17의 플롭-지수를 가질 수 있다.

하기 표 1은 다양한 샘플의 플롭-지수를 나타낸다.

표 1로부터 분명한 플롭-지수는 전단 응력의 전 및 후에 플롭-지수의 적은 변화로부터 자명한 바와 같이 모든 농도에서 EH 1440의 높은 전단 안정성을 나타내고, 또한 전단 응력의 전 및 후에 플롭-지수의 훨씬 더 큰 변화로부터 자명한 바와 같이 현 기술 수준의 가장 얇은 은화를 대표하는 실버샤인 S2100의 불량한 안정성을 명백히 보여준다.

Claims

0.5 - 30 ㎚의 두께를 갖는 산화된 알루미늄의 내부 층을 포함하는 200 ㎚ 이하의 두께를 갖는 평면-평행(plane-parallel) 알루미늄 플레이크.
제1항에 있어서, 100 ㎚ 미만의 두께, 또는 50 ㎚ 미만의 두께, 및 5 - 50 ㎛의 직경을 갖는 알루미늄 플레이크.
제2항에 있어서, 산화된 알루미늄의 내부 층이 2 - 30 ㎚, 또는 3 - 10 ㎚의 두께를 갖는 것인 알루미늄 플레이크.
제2항에 있어서, 각각의 알루미늄 층의 두께가 5 - 100 ㎚, 또는 5 - 50 ㎚, 또는 5 - 40 ㎚이며, 여기서 2개의 알루미늄 층이 동일 또는 상이한 두께를 가질 수 있는 것인 알루미늄 플레이크.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 0.25 - 25 ㎚의 두께를 갖는, 산화된 알루미늄의 외부 층을 추가로 포함하는 알루미늄 플레이크.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적 표면 처리가 수행된 알루미늄 플레이크.
제5항에 있어서, 크로뮴산염 처리, 인산 또는 그의 에스테르를 사용한 인산염 처리, 아크릴레이트를 사용한 중합체 캡슐화, 실리카 처리, 및 실리카 처리와 임의로 조합된, 하나 이상의 실란 또는 중합된 실란을 함유하는 실란 층의 적용으로부터 선택된 추가적 표면 처리가 수행된 알루미늄 플레이크.
a) 폴리에스테르 필름을 아크릴레이트 기재의 이형 층으로 코팅하고,
b) 예비코팅된 폴리에스테르 필름을 진공에서 물리적 증착을 통해 알루미늄 층으로 금속화하고,
c) 진공을 제거하고,
d) 알루미늄 표면을 공기와 접촉시킴으로써 산화시키고,
e) 산화된 알루미늄 표면을 진공에서 물리적 증착을 통해 또 다른 알루미늄 층으로 금속화하고,
f) 이형 층을 용해시키고,
g) 수득된 조대 알루미늄 플레이크를 원하는 크기로 소형화하고,
h) 이형 층에서 유래된 용해된 폴리아크릴레이트를 제거하고,
i) 알루미늄 플레이크를 분리하는 것
을 포함하는, 제5항에 따른 알루미늄 플레이크의 제조 방법.
제5항에 따른 알루미늄 플레이크를 포함하는, 페인트, 정전 코팅(electrostatic coating), 인쇄 잉크, 플라스틱 물질 및 화장품으로부터 선택된 제제.