KR20160096711A - 인산칼슘을 함유하는 이산화티탄 복합 안료 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인산칼슘을 함유하는 복합 안료, 이의 제조, 및 코팅, 플라스틱 및 라미네이트에서의 이의 용도에 관한 것이다. 상기 복합 안료 입자들은 이산화티탄 안료 입자들 및 침강된 인산칼슘을 함유한다. 하나의 양태에서, 상기 복합 안료 입자들은 Ca, Ca-Mg 및 Mg-탄산염, 천연 및 합성 이산화규소 및 산화규소의 그룹으로부터 바람직하게 선택되는 무기 및/또는 유기 충전재를 증량제로서 추가로 함유한다. 상기 복합 안료 입자들은 분산 및 침강의 조합된 공정에서 제조된다. 본 발명에 따르는 이산화티탄계 복합 안료 입자들은, 선택된 배합에 따라, 시각 특성들의 손실 없이 또는 최소한의 손실로 안료 절약을 가능하게 한다. 또는, 동일한 안료 함량으로 예를 들면 착색력에 있어서 더 우수한 값들이 달성될 수 있다. 특히, 사용자 시스템 내의 이산화티탄의 일부 또는 전부는 본 발명에 따르는 복합 안료 입자들에 의해 대체될 수 있다.
Description
본 발명은 인산칼슘을 함유하고 높은 내후성 및 내약품성을 갖는 복합 안료, 이의 제조, 및 코팅, 플라스틱에서, 및 특히 종이 및 라미네이트에서의 이의 용도에 관한 것이다.
무기 안료, 특히 이산화티탄 안료는 각종 매트릭스 내에 표백제(whitener), 착색제(tinting agent) 또는 불투명제(opacifier)로서 종종 혼입된다. 이산화티탄은, 이의 높은 굴절률로 인해, 광을 특히 효율적으로 산란시키며, 따라서 이는 도료 및 코팅, 플라스틱, 종이 및 섬유에서의 적용을 위한 가장 중요한 백색 안료이다. 이산화티탄 입자들이 서로로부터 광 파장의 대략 절반 미만의 거리, 즉 대략 0.20 내지 0.25㎛로 매트릭스 내에 분포하는 경우, 광산란 효율이 감소한다. 광산란 효율은, 통상적으로, 상기 매트릭스 내의 이산화티탄 안료의 은폐력 또는 착색력의 도움으로 측정된다.
한편, 이산화티탄은 중요한 원가 인자이며, 은폐력의 중요한 손실을 용인하지 않으면서, 사용되는 이산화티탄의 양을 감소시키기 위한 가능성을 찾기 위한 연구가 예전부터 진행되어 오고 있다.
이산화티탄 입자들을 적합한 충전재와 배합함으로써 절약하는 것이 가능하며, 소위 "증량제(extender) 입자들"이 TiO2 입자들을 위한 스페이서(spacer)로서 작용하는 것으로 의도된다. 공지된 방법들은, 상기 성분들의 단순 블렌딩, 및 침강된 결합제에 의한, 또는 이산화티탄 입자의 표면에서의 증량제의 동일반응계 침강(in-situ precipitation)에 의한 TiO2 입자들의 증량제 입자들로의 결합 둘 다를 포함한다. 게다가, 미세 이산화티탄 입자들을 더 거친(courser) 증량제 입자들 위에 분포시키기 위한 방법들이 알려져 있다.
광범위한 가능한 선행 기술들로부터 선택된 공보들만을 아래에 인용한다.
WO 1999/035193 A1에는, 예를 들면, 종이의 제조에 사용하기 위한, 이산화티탄 및 SiO2 또는 CaCO3과 같은 무기 증량제("스페이서")로 이루어진 안료 블렌드의 제조가 기재되어 있다.
DE 10 057 294 C5에는 기본 장식 종이(base decor paper)에서 사용하기 위한 이산화티탄과 활석으로 이루어진 안료 블렌드의 제조가 기재되어 있다.
EP 0 861 299 B1에는 콜로이드 실리카와 같은 무기 나노입자들, 및 산화알루미늄, 산화규소 또는 산화지르코늄과 같은 무기 산화물로 이루어진 층으로 코팅된 이산화티탄 안료가 기재되어 있으며, 여기서, 상기 무기 산화물 층은 이산화티탄 표면과 나노입자들 사이에 위치하거나 또는 외부 코팅을 형성한다. 상기 무기 나노입자는 SiO2, Al2O3 또는 CaCO3이다.
DE 10 2006 012 564 A1에는, 표면에 중공 미소구체(hollow microsphere) 및 산화알루미늄/인산알루미늄 코팅이 위치하는 이산화티탄 안료 입자가 기재되어 있다.
EP 0 956 316 B1에 따르는 방법에서, 안료 입자들 및 침강된 탄산칼슘(PCC: precipitated calcium carbonate)은 수성 상(aqueous phase)에서 함께 혼합되어, 30 내지 100nm의 입자 크기를 갖는 탄산염 입자들이 안료 입자들의 표면에 부착되어 있는 복합 안료가 제조된다. 상기 복합 안료는 30 내지 90중량%의 침강된 탄산칼슘을 함유한다.
DE 1 792 118 A1에는 염화칼슘 용액 및 탄산나트륨 용액(이들 용액 중의 하나는 이산화티탄 안료를 함유한다)을 혼합함으로써 이산화티탄 안료 현탁액 중에 탄산칼슘을 동일반응계 침강시키는 것이 기재되어 있다. 그 결과 복합 탄산칼슘/이산화티탄 입자들이 생성된다.
WO 2000/001771 A1에는 대략 1 내지 10㎛의 입자 크기를 갖는 무기 입자들을 함유하는 복합 안료가 기재되어 있으며, 이의 표면에 이산화티탄 안료 입자들이 이의 대향하는 표면 전하의 결과로서 부착되어 있다. 제조는 수성 상 중에서 수행한다. 상기 무기 입자들은 고령토, 점토, 활석, 운모 또는 탄산염과 같은 통상의 증량제로부터 선택된다.
WO 2014/000874 A1에는 이산화티탄 및 증량제로서의 미립자 물질, 및 제조 공정에서 침강되는 탄산칼슘을 함유하는 복합 안료가 기재되어 있다. 상기 복합 입자들은 분산 및 침강의 조합된 공정에서 제조된다. 상기 복합 안료는 코팅, 플라스틱 및 라미네이트에서 사용하기에 적합하다.
본 발명의 목적은 높은 내후성 및 내약품성을 나타내고 특히 순수 이산화티탄과 비교하여 적어도 동일한 은폐력을 달성하는 대안적인 복합 안료를 생성시키는 것이다.
또한, 상기 목적은 제조 방법을 표시하는 것으로 이루어진다.
상기 목적은, 인산칼슘을 함유하는 복합 안료로서, 복합 안료에 대해 적어도 10중량%, 바람직하게는 적어도 30중량%, 특히 적어도 50중량%의 양의 침강된 미립자 결정질 인산칼슘 및 이산화티탄 안료 입자들을 포함하고, 여기서 상기 침강된 인산칼슘은 적어도 200nm의 입자 크기를 나타내는, 인산칼슘을 함유하는 복합 안료에 의해 해결되었다.
또한, 상기 목적은, 인산칼슘을 함유하는 복합 안료 입자의 제조 방법으로서,
a) 무기 안료 입자를 함유하는 수성 현탁액을 제공하고, 칼슘 공급원 및 인 공급원을 제공하는 단계,
b) 무기 안료 입자들의 현탁액, 칼슘 공급원 및 인 공급원인 성분들을 임의 순서로 배합하는 단계,
c) 미립자 인산칼슘을 침강시켜, 인산칼슘을 복합 안료에 대해 적어도 10중량%, 바람직하게는 적어도 30중량%, 특히 적어도 50중량%의 양으로 함유하는 복합 안료 입자들을 형성시키는 단계,
d) 상기 복합 안료 입자들을 상기 현탁액으로부터 분리하는 단계
를 포함하는, 인산칼슘을 함유하는 복합 안료 입자의 제조 방법에 의해 해결되었다.
본 발명의 추가의 유리한 양태들은 종속항들에 나타나 있다.
도 1 및 도 2: 실시예 1에 따르는 복합 안료 입자들의 주사 전자 현미경 이미지.
㎛ 등으로 나타낸 크기, 중량% 또는 용적%, pH 값 등으로 나타낸 농도에 관해 아래 기재된 모든 데이터들은 당해 기술분야의 숙련가에게 알려진 각각의 측정 정확도 내의 모든 값들을 포함하는 것으로서도 이해되어야 한다.
본 발명에 따르는 복합 안료 입자들은 이산화티탄 안료 입자들 및 동일반응계 침강된 인산칼슘 입자들을 함유한다. 본 발명의 범위 내에서 인산칼슘은 오르토인산칼슘 또는 무수 또는 함수의 인산일수소칼슘을 의미한다. 예를 들면 브루사이트, 모네타이트 및 아파타이트가 포함된다. 상기 침강된 인산칼슘 입자들은 별개의 입자들 및/또는 입자 응집체들을 형성하며 상기 안료 입자들을 위한 담체로서 또는 스페이서(증량제)로서 작용한다. 게다가 본 발명에 따르는 복합 입자들은, 담체 또는 증량제 입자 및 상기 안료 입자 사이에 강한 결합이 존재하며, 당해 결합은 추가의 통상의 가공 동안 사용자에 의해, 예를 들면 용해기 또는 인라인 분배기(inline disperser) 중에서의 분산 동안 파괴되기가 매우 어렵다는 사실을 특징으로 한다. 이는, 본 발명에 따르는 복합 안료를 공지된 안료/증량제 블렌드로부터 구별되게 한다.
본 발명의 체계에서 사용되는 이산화티탄 안료 입자들은 대략 100nm 내지 대략 1㎛, 바람직하게는 200nm 내지 400nm의 평균 입자 크기를 나타낸다. 이산화티탄계 물질로서 알려진, 표면 처리된 이산화티탄 안료 입자들 또는 미처리된 이산화티탄 안료 입자들이 일반적으로 사용될 수 있다. 미처리된 이산화티탄계 물질 입자들, 특히 염화물 공정으로부터의 이산화티탄계 물질 입자들이 바람직하게 사용된다. 상기 이산화티탄 안료 입자들은 바람직하게는 알루미늄으로 도핑될 수 있다. 염화물 공정에 의해 제조된 샌드밀링되지 않은(non-sand-milled), 탈염소되지 않은(non-dechlorinated) 이산화티탄계 물질 입자들을 사용하는 것이 경제적 측면에서 특히 유리하다. 또는, 염화물 공정으로부터의 샌드밀링된, 탈염소된 이산화티탄계 물질 입자들 또는 황산염 공정으로부터의 샌드밀링된 이산화티탄계 물질 입자들을 사용하는 것도 가능하다.
상기 인산칼슘 입자들은 대부분 결정질이다. 이들은 적어도 0.2㎛, 바람직하게는 적어도 0.5㎛, 특히 적어도 1.0㎛의 입자 크기를 나타낸다. 본 발명의 특별한 양태에서, 상기 인산칼슘 입자들은 상기 이산화티탄 안료 입자들보다 크다. 상기 인산칼슘 입자들은 일차 입자들 및 입자 응집체 둘 다이다.
본 발명에 따르는 복합 입자들은 바람직하게는 인산칼슘을 적어도 10중량%, 특히 적어도 30중량%, 특히 바람직하게는 50중량% 함유한다. 상기 복합 입자들의 안료 함량은 바람직하게는 10 내지 90중량%이다. 이는, 본 발명에 따르는 복합 안료를, 예를 들면 광촉매 특성을 개선시키기 위해(EP 1 354 628 A1) 또는 내식성 안료로서 사용하기 위해(WO 2011/081874 A1) 동일반응계 침강된 인산칼슘 코팅이 제공된 공지된 이산화티탄 입자들로부터 구별되게 한다.
본 발명의 특별한 양태에서, 상기 복합 안료는 하나 이상의 추가의 무기 증량제 및/또는 하나 이상의 유기 증량제를 추가로 함유한다. 상기 무기 증량제는 천연 및 합성 규산염(예를 들면 활석, 고령토, 운모, 멀라이트, 석영, 실리카 겔, 침강된 규산, 퓸드 실리카(fumed silica), 이산화규소, 표면 처리된 이산화규소), 탄산염(예를 들면 천연 또는 침강된 탄산칼슘 또는 탄산마그네슘, 돌로마이트), 황산염(예를 들면 천연 또는 침강된 황산칼슘 및 황산바륨), 산화물/수산화물(예를 들면 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화마그네슘), 현무암 및 부석 가루(pumice dust)와 같은 천연 미네랄, 펄라이트, 및 당해 기술분야의 숙련가에게 알려진 추가의 증량제(예를 들면 규회석, 장석, 운모, 섬유질 증량제, 유리 가루 등)를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 추가의 증량제는 바람직하게는 대략 0.1 내지 30㎛, 특히 대략 1 내지 10㎛의 입자 크기를 나타낸다. 상기 추가의 증량제는 10 내지 90중량%, 바람직하게는 20 내지 80중량%, 특히 30 내지 70중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명에 따르는 복합 안료 입자들은 안료를 이상적으로는 분산된 형태로 함유하며, 이에 따라 사용자의 시스템에서 이산화티탄 안료의 광산란 효율을 증가시킨다. 이는, 사용자의 시스템에서 일반적으로 이상적으로 분산되지 않고 "응집된" 형태로 존재하는 안료의 비율을 줄이는 것을 가능하게 한다. 안료의 양이 변하지 않고 남아있는 경우 상기 복합 안료 입자들은 사용자의 시스템에서 은폐력을 개선시키거나, 또는 상기 복합 안료 입자들은 변하지 않는 은폐력을 유지하는 한편 사용자의 시스템에서의 안료 함량의 감소를 허용한다.
본 발명에 따르는 복합 안료 입자들은 이산화티탄 안료 입자들의 수성 현탁액, 칼슘 공급원 및 인 공급원인 성분들을 배합하여 제조될 수 있다.
이산화티탄 안료 입자들의 수성 현탁액이 우선 제공된다. 상기 이산화티탄 안료 입자들은 대략 100nm 내지 대략 1㎛, 바람직하게는 200nm 내지 400nm의 평균 입자 크기를 나타낸다. 상기 이산화티탄 안료 입자들은 표면 처리되거나 처리되지 않은 소위 이산화티탄계 물질일 수 있다. 이는, 예를 들면, 황산염 공정 또는 염화물 공정으로부터의 이산화티탄계 물질일 수 있다. 염화물 공정에 의해 제조된, 밀링되거나 밀링되지 않은, 그리고 가능하게는 탈염소되지 않은 이산화티탄계 물질 입자들이 특히 적합하다. 황산염 공정으로부터의 샌드밀링된 이산화티탄계 물질 입자들이 마찬가지로 적합하다.
칼슘 공급원이 추가로 제공된다. 칼슘 공급원은 탄산칼슘, 인산칼슘(예를 들면 아파타이트) 또는 가용성 칼슘 염, 예를 들면 염화칼슘, 질산칼슘, 또는 생석회 또는 소석회일 수 있다. 탄산칼슘이 칼슘 공급원으로서 사용되는 경우, 이는 당해 기술분야의 숙련가에게 공지된 시판중인 통상의 각종 탄산칼슘일 수 있다. 사용되는 탄산칼슘은 유리하게는 높은 수준의 백색도(whiteness)를 갖는다. 상기 입자 크기는 수 mm 이하이다. 석회석, 백악 또는 대리석 가루 형태의 천연 탄산칼슘이 바람직하게 사용된다.
인 공급원이 추가로 제공된다. 인 공급원으로서는, 예를 들면, 인산, 인산염, 인산수소, 인산이수소 및 폴리인산염이 적합하다.
이산화티탄 안료 입자들의 현탁액, 칼슘 공급원 및 인 공급원인 성분들은 임의의 바람직한 순서로 배합될 수 있다.
본 발명의 하나의 양태는 이산화티탄 안료 입자들의 수성 현탁액과 함께 출발한다. 상기 칼슘 공급원 및 상기 인 공급원은 상기 현탁액으로 첨가되며, 이때 상기 칼슘 공급원 및 상기 인 공급원이 첨가되는 순서는 임의적이다.
상기 칼슘 공급원 및 상기 인 공급원의 첨가 이후, 상기 현탁액은 바람직하게는 < 3, 특히 < 2의 pH 값을 나타낸다. 적절한 경우, pH 값은 산, 잿물(lye) 또는 상응하는 염과 같은 pH-제어 물질의 추가의 혼합에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 상기 칼슘 공급원 및 상기 인 공급원의 수성 혼합물이 우선 제조되고, 상기 이산화티탄 안료 입자들이 후속적으로 첨가된다. 상기 과정은 기타 모든 측면에서 상기 기재되어 있는 바와 같다.
또한 본 발명의 추가의 양태는 상기 칼슘 공급원의 수성 용액 또는 현탁액과 함께 출발하여, 여기에 상기 안료 입자들, 및 마지막으로 상기 인 공급원이 첨가된다. 상응하게, 상기 인 공급원의 수용액과 함께 출발하여, 여기에 상기 안료 입자들, 및 마지막으로 상기 칼슘 공급원이 첨가될 수도 있다.
인산칼슘의 침강이 후속적으로 개시되어, 인산칼슘을 함유하는 복합 안료 입자들이 형성된다. 인산칼슘의 침강은 pH 값이 > 2로 증가하고/하거나 온도가 > 50℃, 바람직하게는 > 60℃로 증가함으로써 유도된다. pH 값은 pH-제어 물질, 예를 들면 NaOH 또는 Ca(OH)2의 첨가에 의해 증가될 수 있다. 상기 침강된 인산칼슘은 대부분 결정질이고 미립자이다. 상기 입자들은 일차 입자들 및 입자 응집체들 둘 다이다. 당해 기술분야의 숙련가는, 상기 침강된 인산칼슘의 입자 크기는 온도, pH 프로파일 및 첨가 속도와 같은 침강 조건을 변화시킴으로써, 그리고 침강 촉진 물질, 예를 들면 결정핵, 마그네슘 이온 또는 유기 물질을 첨가함으로써 제어될 수 있다는 것을 알 것이다. 본 발명에 따라, 상기 입자들은 적어도 0.2㎛, 바람직하게는 적어도 0.5㎛, 특히 적어도 1.0㎛의 입자 크기를 나타낸다. 본 발명의 특별한 양태에서, 상기 인산칼슘 입자들은 상기 이산화티탄 안료 입자들보다 크다.
인산염 및 칼슘의 양은, 형성된 복합 안료 입자들이 바람직하게는 인산칼슘을 적어도 10중량%, 특히 적어도 30중량%, 특히 바람직하게는 적어도 50중량% 함유하는 방식으로 선택된다. 상기 복합 안료 입자들의 TiO2 함량은 바람직하게는 10 내지 90중량%이다.
본 발명의 특별한 양태에서, 하나 이상의 추가의 무기 증량제 및/또는 하나 이상의 유기 증량제가 상기 현탁액에 첨가된다. 상기 무기 증량제는 천연 및 합성 규산염(예를 들면 활석, 고령토, 운모, 멀라이트, 석영, 실리카 겔, 침강된 규산, 퓸드 실리카, 이산화규소, 표면 처리된 이산화규소), 탄산염(예를 들면 천연 또는 침강된 탄산칼슘 또는 탄산마그네슘, 돌로마이트), 황산염(예를 들면 천연 또는 침강된 황산칼슘 및 황산바륨), 산화물/수산화물(예를 들면 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 산화마그네슘), 천연 미네랄, 예를 들면 현무암 및 부석 가루, 펄라이트, 및 당해 기술분야의 숙련가에게 공지된 추가의 증량제(예를 들면 규회석, 장석, 운모, 섬유질 증량제, 유리 가루 등)를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 상기 추가의 증량제는 바람직하게는 대략 0.1 내지 30㎛, 특히 대략 1 내지 10㎛의 입자 크기를 나타낸다. 상기 추가의 증량제는, 복합 안료 입자들에 대해 10 내지 90중량%, 바람직하게는 20 내지 80중량%, 특히 30 내지 70중량%의 양으로 첨가될 수 있다.
마지막으로, 상기 복합 안료 입자들은 상기 현탁액으로부터 분리되어, 세척 및 건조된다.
상기 이산화티탄 안료의 유효성, 즉 광산란 효율은 상기 복합 안료 입자들로 제조된 제품(코팅, 플라스틱, 종이, 라미네이트 등)의 요구되는 품질에 따라 최적화될 수 있다. 상기 복합 안료 입자에서의 더욱 효과적인 사용으로 인해 달성되는 안료의 절약은, 증량제 및 안료의 별도 사용에 비해 경제적 이점을 초래한다. 본 발명에 따라 제조된 복합 안료 입자들을 사용자의 시스템에서 사용하면, 30% 이하, 바람직하게는 15 내지 30%의 안료 절약을 허용하며, 광학 특성은 변하지 않고 남아있다. 특히, 상기 복합 안료는 순수한 이산화티탄 안료를 부분적으로 또는 전체적으로 대체하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따르는 복합 안료 입자들의 추가의 이점은 상기 인산칼슘에 의한 내후성 및 내약품성에 있다. 이는, 라미네이트 및 종이에 사용하기에 특히 적합한 복합 안료 입자를 제조한다.
추가의 이점은 상기 복합 안료 입자들에 존재하는 이산화티탄이 이미 잘 분산되어 있다는 사실에 있으며, 이는 예를 들면 도료 시스템에서의 분산 동안 에너지가 절약될 수 있음을 의미한다. 상기 복합 안료 입자들은 순수 안료에 비해 더 거칠고, 분산 및 밀링에서 적은 에너지를 필요로 하고 더 적은 양의 분산제를 필요로 한다. 이는 도료 제조업자를 위한 추가의 이점을 달성한다.
본 발명에 따르는 방법의 추가의 양태에서, 본 발명에 따르는 복합 안료 입자들은 이산화티탄 안료의 제조에 통상적으로 사용되는 종류의 SiO2 또는 Al2O3과 같은 무기 화합물로 처리될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련가는 상응하는 화합물 및 과정을 잘 알고 있다.
본 발명에 따르는 방법의 특정 양태에서, 유기 첨가제들은 안료/증량제 블렌드에 대해 바람직하게는 0.05 내지 30중량%, 바람직하게는 0.5 내지 10중량%의 양으로 추가로 첨가될 수 있다. 상기 유기 첨가제들은 고체 및 액체 형태 둘 다로 첨가될 수 있다. 한편, 추가의 화학적 작용화가 있거나 없는 시판중인 왁스형 첨가제들이 유기 첨가제들로서 적합하다. 반면, 예를 들면 레올로지(rheology), 소포(defoaming), 습윤 등을 위한 도료 기술에서 통상적인 잘 알려진 분산제 또는 기타 보조제가 또한 적합하다
본 발명에 따르는 복합 안료 입자들은 이산화티탄 안료의 광산란 효율을 개선시키기 위해 코팅, 플라스틱, 종이 및 라미네이트에 사용하기에 적합하다.
실시예
본 발명은 아래의 실시예를 기반으로 하여 더욱 상세하게 기재되지만 이는 본 발명의 범주를 한정시키는 것으로 간주되지 않는다.
실시예 1
50g 탄산칼슘(대리석 가루)을 교반하에 25℃의 온도에서 250ml 20% 인산에 첨가하였다. 추가의 100ml 20% 인산을 후속적으로 첨가하여, 1.3의 pH 값을 수득하였다. 상기 반응 동안 다량의 기체가 생성되었다. 인산칼슘의 얇은 퇴적물이 형성되었다.
600g/l의 TiO2 농도를 갖는 미처리된 이산화티탄 안료 입자들의 수성 현탁액 80ml를 교반하에 후속적으로 첨가하였다. 1.8의 pH 값을 수득하였다. 63.7g 수산화칼슘을 교반하에 후속적으로 첨가하였으며, 당해 함량에서 3.5의 pH 값을 수득하였으며 인산칼슘이 침강되었다. 상기 복합 안료 입자들을 여과에 의해 후속적으로 분리하고, 세척 및 건조하였다.
상기 복합 안료 입자들을 주사 전자 현미경하에 검사하였다(도 1, 도 2). 이는 큰 인산칼슘 결정(> 5㎛)으로 필수적으로 이루어지며, 이의 표면 위에 이산화티탄 입자들이 고정되고(도 1, 도 2), 또는 상기 이산화티탄 입자들 주변으로 성장한다(도 2).
실시예 2
복합 안료 입자들을, 미처리된 이산화티탄 안료 입자들 대신 시판중인 이산화티탄 안료 KRONOS 2310를 사용하는 것만을 제외하고는 실시예 1에 따라 제조하였다.
상기 제조된 복합 안료 입자들은 45중량%의 이산화티탄 안료 KRONOS 2310 및 55중량%의 인산칼슘을 함유하였다. 상기 인산칼슘은 인산일수소칼슘 및 브루사이트(인산일수소칼슘 이수화물)로 주로 이루어졌다.
상기 복합 안료 입자들은 표 1에 나타낸 제형을 갖는 인테리어 에멀젼 도료(시험용 도료)로 후속적으로 혼입되었으며, 여기서 상기 TiO2 안료 KRONOS 2310의 일부는 실시예 2에 따르는 복합 안료 입자들에 의해 대체되어, 실제 TiO2 안료 함량은, 각각 TiO2 안료에 대해 10중량%(실시예 2-1)까지, 각각 20중량%(실시예 2-2)까지, 각각 30중량%(실시예 2-3)까지 감소하였다. 상기 시험용 도료의 안료 용적 농도(PVC: pigment volume concentration)는 78%였다.
참조 실시예로서, 상기 인테리어 에멀젼 도료는 복합 안료 입자들 없이 시판용 TiO2 안료 KRONOS 2310만을 사용하여 제조하였다(참조 실시예).
상기 시험용 도료는 이의 콘트라스트 비(CR) 및 착색력(TS)에 대해 시험하였다. 상기 시험 결과는 표 2에 기재된다.
시험 방법
콘트라스트 비를 측정하기 위해, 명시된 제형에 따라 제조된 상기 백색 실내용 에멀젼 도료(시험용 도료)를, 12.5mm/s의 속도로 자동 필름 도포기에 의해, 그르부된(grooved) 닥터 블레이드(80 내지 125㎛)로 모레스트 차트(Morest chart)에 도포하였다. 이어서, 흑색 백그라운드 상의 Y(Y(흑색)) 및 백색 백그라운드 상의 Y(Y(백색)) 색 값을 각각 컬러 뷰(Color-view) 분광광도계로 3회 측정하였다. 콘트라스트 비는 다음의 식에 따라 계산하였다:
CR [%] = Y(흑색) / Y(백색) ×100
착색력(TS)을 측정하기 위해, 명시된 제형에 따라 제조된 시험용 도료 50g을 카본 블랙 페이스트 Colanyl Black PR 130 0.5g과 혼합하고 닥터 블레이드(그루브(groove) 100㎛)에 의해 모레스트 카드(Morest card)에 도포하였다. 상기 필름의 반사율 값을 Byk-가드너 컬러 뷰(Byk-Gardner Color View)로 측정한다. 이로부터 유도된 TS 값은, 표준으로서 참조 실시예라고 한다.
결론
선택된 배합에 따라, 인산칼슘과 이산화티탄 안료로 이루어진 본 발명에 따르는 복합 안료 입자들의 사용은, 광학 특성의 손실이 적거나 없이 안료 절약을 허용한다. 또는, 상기 안료 함량이 변하지 않고 남아있는 경우, 특히 착색력에 있어서 더 우수한 값을 달성하는 것도 가능하다.
Claims (14)
- 인산칼슘을 함유하는 복합 안료로서,
복합 안료에 대해 적어도 10중량%, 바람직하게는 적어도 30중량%, 특히 적어도 50중량%의 양의 침강된 미립자 결정질 인산칼슘 및 이산화티탄 안료 입자들을 포함하고,
상기 침강된 인산칼슘이 적어도 0.2㎛의 입자 크기를 나타내는, 인산칼슘을 함유하는 복합 안료. - 제1항에 있어서, 상기 이산화티탄 입자들이 10 내지 90중량%의 양으로 함유됨을 특징으로 하는, 복합 안료.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 침강된 인산칼슘이 적어도 0.5㎛, 바람직하게는 적어도 1㎛의 입자 크기를 나타냄을 특징으로 하는, 복합 안료.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 인산칼슘 입자들이 상기 이산화티탄 입자들보다 큼을 특징으로 하는, 복합 안료.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 무기 또는 유기 증량제가 추가로 함유됨을 특징으로 하는, 복합 안료.
- 제5항에 있어서, 상기 무기 증량제가 칼슘, 칼슘-마그네슘 및 마그네슘 탄산염, 황산염, 천연 인산염, 산화물, 수산화물, 산화규소, 규산염, 알루미노규산염, 펄라이트 및 유리 가루를 포함하는 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는, 복합 안료.
- 제1항에 따르는 인산칼슘을 함유하는 복합 안료 입자의 제조 방법으로서,
a) 이산화티탄 안료 입자를 함유하는 수성 현탁액을 제공하고, 칼슘 공급원 및 인 공급원을 제공하는 단계,
b) 무기 안료 입자들의 현탁액, 칼슘 공급원 및 인 공급원인 성분들을 임의 순서로 배합하는 단계,
c) 미립자 결정질 인산칼슘을 침강시켜, 인산칼슘을 복합 안료에 대해 적어도 10중량%, 바람직하게는 적어도 30중량%, 특히 적어도 50중량%의 양으로 함유하는 복합 안료 입자들을 형성시키는 단계,
d) 상기 복합 안료 입자들을 상기 현탁액으로부터 분리하는 단계
를 포함하는, 제1항에 따르는 인산칼슘을 함유하는 복합 안료 입자의 제조 방법. - 제7항에 있어서, 탄산칼슘, 인산칼슘, 가용성 칼슘 염, 생석회 및 소석회를 포함하는 그룹으로부터 선택된 화합물이 상기 칼슘 공급원으로서 사용됨을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 석회석, 대리석 가루 또는 백악이 상기 탄산칼슘으로서 사용됨을 특징으로 하는, 방법.
- 제8항에 있어서, 염화칼슘 또는 질산칼슘이 가용성 상기 칼슘 염으로서 사용됨을 특징으로 하는, 방법.
- 제7항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 인산, 인산염, 인산수소, 인산이수소 및 폴리인산염을 포함하는 그룹으로부터 선택된 화합물이 상기 인 공급원으로서 사용됨을 특징으로 하는, 방법.
- 제7항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 인산칼슘 침강이 pH 값의 상승 및/또는 > 50℃로의 온도의 증가에 의해 유도됨을 특징으로 하는, 방법.
- 제7항 내지 제12항 중의 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 무기 증량제 또는 유기 증량제가 무기 안료 입자들의 상기 현탁액에 추가로 첨가됨을 특징으로 하는, 방법.
- 코팅, 플라스틱, 종이 및 라미네이트 중의 이산화티탄 안료의 광산란 효율을 개선시키기 위한, 제1항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 따르는 복합 안료의 용도.
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