KR20230001594A - 개선된 스파클링 효과를 갖는 다중 색상 진주 광택 안료 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 글라스 플레이크 기재 상의 고굴절률 물질층들 사이에 저굴절률 물질층을 포함하는 다층 구조를 가짐에 따라 높은 색강도 및 보는 각도에 따라 다양한 색상을 갖고 더불어 개선된 스파클링 효과를 갖는 진주 광택 안료 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 진주 광택 안료는 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 글라스 플레이크 기재; 상기 기재 상에 제1금속산화물층/MgOㆍSiO2를 포함하는 중간 산화물층/제2금속산화물층 구조의 금속산화물층이 피복된다.
본 발명에 따른 진주 광택 안료는 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 글라스 플레이크 기재; 상기 기재 상에 제1금속산화물층/MgOㆍSiO2를 포함하는 중간 산화물층/제2금속산화물층 구조의 금속산화물층이 피복된다.
Description
본 발명은 진주 광택 안료에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소판형 기재에 피복된 다층 금속산화물층의 굴절률 차를 이용하여 높은 색강도 및 보는 각도에 따라 다양한 색상을 갖고 기재의 물성에 의해 개선된 스파클링 효과를 갖는 진주 광택 안료 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
진주 광택 안료는 산업의 여러 분야, 특히 자동차, 장식용 코팅, 플라스틱, 페인트, 인쇄 잉크의 분야 및 화장용 배합물에서 사용된다.
'명암 대조가 확실한' 금속성 광택을 갖지 않는 투명한 소판형 기재에 기초한 광택 안료는 운모 소판 상의 고굴절률 산화금속층(예를 들어, TiO2) 및 선택적인 흡수층으로 코팅된다. 이들 안료는, 평평한 상태로 관찰 시 TiO2 층의 두께에 좌우되는 특정한 간섭 색상을 나타내는데, 상기 간섭 색상은 시야각이 더욱 기울어짐에 따라 점점 희미해져서 결국 회색 또는 흑색으로 변한다. 이때, 간섭 색상은 변하지 않지만, 색상 포화도가 떨어지는 것이 관측된다. 다시 말해, 관측 시야각의 변화에 따른 색상의 변경 범위가 좁다.
최근, 불투명한 금속층과 교대로 SiO2 및 TiO2층으로 코팅되는 유리 소판 또는 운모 입자에 기초한 진주 광택 안료가 개발되었다.
그러나, 기존의 공지된 다층 안료는, 몇몇의 경우에 광을 거의 투과하지 못하거나 소량 투과하는 층 물질로부터 제조되고, 따라서 도포 시에는 매우 제한된 범위에서만 흡수 안료와 조합될 수 있다. 또한, 이들 안료의 간섭 색상은 시야각에 매우 크게 의존하며, 따라서 대부분의 용도에서 바람직하지 못하다. 또한, 몇몇의 경우에는 이들 안료를 제조하거나 재생하는 것이 매우 어렵다.
뿐만 아니라, 현재 시장에서 널리 사용되고 있는 소판형 기재를 이용한 안료는 광학적 특성 가운데 특히 스파클링과 같은 효과가 부족한 문제가 있고, 상술한 것처럼, 관측 시야각의 변화에 따른 색상의 변경 범위가 좁아 다양한 색상을 구현할 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 스파클링과 같은 광학적 특성이 뛰어나고 관측 시야각의 변화에 따른 색상의 변경 범위가 넓은 신규의 진주 광택 안료 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 진주 광택 안료는 글라스 플레이크 기재;
상기 기재의 상부에 피복된 제1금속산화물층;
상기 제1금속산화물층 상부에 피복된 MgOㆍSiO2를 포함하는 중간 산화물층; 및
상기 산화물층 상부에 피복된 제2금속산화물층;을 포함하며,
상기 글라스 플레이크 기재는
40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 것을 구성상 특징으로 한다.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 진주 광택 안료의 제조 방법은, (a) 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 글라스 플레이크를 포함하는 기재를 정수(DIwater)에 혼합한 후 교반 및 분산시켜 현탁액을 형성하는 단계; (b) 상기 (a) 단계의 현탁액에 제1가용성 무기 금속염 용액을 적정한 후, 상기 제1가용성 무기 금속염 용액을 가수분해시켜서 상기 플레이크의 표면에 제1금속산화물층이 피복되도록 하는 단계; (c) 상기 (b) 단계의 현탁액에 MgOㆍSiO2를 포함하는 가용성 무기염 용액을 적정한 후, 상기 가용성 무기염 용액을 가수분해시켜서 상기 제1금속산화물층 표면에 중간 산화물층이 피복되도록 하는 단계; 및 (d) 상기 (c) 단계의 현탁액에 제2가용성 무기 금속염 용액을 적정한 후, 상기 제2가용성 무기 금속염 용액을 가수분해시켜서 상기 중간 산화물층의 표면에 제2금속산화물층이 피복되도록 하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따른 진주 광택 안료는 사이즈 분포가 제한된 글라스 플레이크를 기재로 이용하고, 상기 기재 상에 고굴절률 물질층들 사이에 저굴절률 물질층을 포함하는 다층 구조의 금속산화물층이 피복되어 형성됨으로써, 고휘도, 고광택, 고채도와 같은 특성과 더불어 개선된 스파클링 효과를 구현할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 진주 광택 안료는 사이즈 분포가 제한된 글라스 플레이크를 기재로 이용함에 따라 관측 시야각의 변화에 따른 색상의 변경 범위가 넓은 효과를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진주 광택 안료의 단면을 도시한 SEM 사진이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 진주 광택 안료의 색차값 범위를 나타낸 그래프이다.
도 2 내지 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 진주 광택 안료의 색차값 범위를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 개선된 스파클링 효과를 갖는 진주 광택 안료 및 그 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
진주 광택 안료
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진주 광택 안료의 단면이 도시된 SEM 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 진주 광택 안료(100)는 글라스 플레이크 기재(110), 상기 기재(110) 상에 제1금속산화물층(120), 상기 제1금속산화물층(120) 상에 MgOㆍSiO2로 형성된 중간 산화물층(130) 및 상기 중간 산화물층(130) 상에 제2금속산화물층(140)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진주 광택 안료는 글라스 플레이크 기재를 사용하며, 특히 상기 글라스 플레이크 기재는 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는다.
여기서 D10, D50, D90은 각각, 10% 영역의 평균 입자 직경, 50% 영역의 평균 입자 직경(즉, 전체 평균 입자 직경), 90% 영역에서의 평균 입자 직경을 의미한다.
종래 진주 광택 안료는 글라스 플레이크와 더불어 합성 마이카와 같은 여러 소판형 기재들을 사용하였다. 다만, 종래 소판형 기재들은 일정 색강도의 구현은 가능하였지만, 기재의 특성, 사이즈 및 두께에 관한 사용자의 연구 및 이해도가 부족하여 종래 소판형 기재를 이용한 안료는 스파클링 효과가 발현되지 않았고, 관측 시야각의 변화에 따른 색상의 변경 범위가 좁은 문제가 있었다.
본 발명은 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 글라스 플레이크 기재를 사용하는 것에 의해 진주 광택 안료가 개선된 스파클링 효과를 가질 수 있음을 확인하였다.
본 발명의 글라스 플레이크 기재는 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖는다. 이에 따라, 본 발명의 안료는 높은 색강도와 스파클링 효과를 가지며, 보는 각도에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있다.
아울러, 본 발명의 글라스 플레이크 기재는 상술한 사이즈 분포와 더불어 500nm 이상의 두께를 갖는다. 이에 따라, 본 발명 의 안료는 높은 색강도와 스파클링 효과를 가지며, 보는 각도에 따라 다양한 색상을 구현할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 글라스 플레이크 기재는 1~6㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 글라스 플레이크 기재는 글라스 성분의 플레이크 기재를 모두 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 글라스 플레이크 기재는 보로실리케이트 또는 Ti, Zn 및 Ca 가운데 1종 이상이 도핑된 보로실리케이트를 포함할 수 있다.
상기 진주 광택 안료(100)는 상기 기재(110) 상에 제1금속산화물층(120)/중간 산화물층(130)/제2금속산화물층(140)이 피복되어 형성된다.
여기서, 제1 및 제2 금속산화물층(120, 140)은 MgOㆍSiO2로 형성되는 중간 산화물층(130)에 비해 높은 굴절률을 갖는 고굴절율을 갖는 금속산화물층을 의미하며, 바람직하게는 TiO2, Fe2O3를 주성분으로 하는 산화물층으로 형성될 수 있다.
중간 산화물층 (130)은 굴절률(n)이 1.8 이하인 금속 산화물로 형성되며, 본 발명에서는 MgOㆍSiO2를 포함하는 금속산화물을 이용하여 형성될 수 있다.
이로써, 진주 광택 안료(100)는 소판형 기재(110)의 표면에 고굴절률/저굴절률/고굴절률의 금속산화물층이 형성된다. 바람직하게는 상기 기재 상에 (TiO2 또는 Fe2O3)/(MgOㆍSiO2)/(TiO2 또는 Fe2O3)이 피복될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 금속산화물층(120, 140) 및 중간 산화물층(130) 각각은 20nm ~ 500nm의 두께로 피복되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로, 제1 및 제2 금속산화물층(120, 140)의 두께는 30 nm ~ 130nm인 것이 바람직하고, 중간 산화물층(130)의 두께는 120 ~ 300 nm인 것이 바람직하다.
진주 광택 안료(100)는 제1 및 제2 금속산화물층(120, 140) 및 중간 산화물층(130) 각각의 두께의 합이나 이들 각각의 두께 비율에 따라서 육안으로 확인되는 색상이 다르다. 그러나, 상기한 두께 범위를 벗어날 경우 색상을 구현하기 어렵다.
본 발명의 실시예에 따른 진주 광택 안료(100)는 진주 광택 안료가 사용되는 용도, 일례로 각종 도료, 인쇄용 잉크, 장판, 벽지, 특수지, 플라스틱, 피혁제, 악세서리, 화장품, 세라믹, 인조대리석 등의 여러 산업 분야에 착색과 같은 다양한 목적에 유리하게 사용되어 고채도의 색상과 더불어 개선된 스파클링 효과를 갖는다.
진주 광택 안료의 제조 방법
본 발명에 따른 진주 광택 안료의 제조 방법은,
(a) 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 글라스 플레이크를 포함하는 기재를 정수(DIwater)에 혼합한 후 교반 및 분산시켜 현탁액을 형성하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 현탁액에 제1가용성 무기 금속염 용액을 적정한 후, 상기 제1가용성 무기 금속염 용액을 가수분해시켜서 상기 플레이크의 표면에 제1금속산화물층이 피복되도록 하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 현탁액에 MgOㆍSiO2를 포함하는 가용성 무기염 용액을 적정한 후, 상기 가용성 무기염 용액을 가수분해시켜서 상기 제1금속산화물층 표면에 중간 산화물층이 피복되도록 하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계의 현탁액에 제2가용성 무기 금속염 용액을 적정한 후, 상기 제2가용성 무기 금속염 용액을 가수분해시켜서 상기 중간 산화물층의 표면에 제2금속산화물층이 피복되도록 하는 단계;를 포함한다.
현탁액 형성
현탁액 형성 단계에서는 기질로 사용되는 일정한 크기의 글라스 플레이크 기재를 정수(DIwater)에 혼합한 후 교반 및 분산시켜 현탁액을 형성한다.
상기 글라스 플레이크 기재의 특성은 상술한 바와 같다.
그리고, 현탁액 내에는 상기 기질 고체의 함유량이 5 ~ 20 중량%가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
고체의 함유량이 5 중량% 미만일 경우 되면 후속 산화층 형성 반응이 일어나지 않거나 미흡하게 이루어질 수 있다. 또한, 고체의 함유량이 20 중량%를 초과할 경우에는 반응 효율이 떨어질 수 있다.
이상에서와 같이 안료 제조를 위한 현탁액이 형성되면, 먼저 현탁액의 온도를 60 ~ 90℃로 승온시킨다. 이와 같이 현탁액을 가열하는 이유는 현탁액의 온도가 60℃미만일 경우 코팅 상태가 균일하지 못하고, 코팅되는 물질의 크기 및 형태가 매우 불규칙하게 된다. 그리고, 현탁액의 온도가 90℃를 초과하면 코팅을 위한 반응이 격렬하게 일어나서 거친 코팅층이 형성될 수 있다.
여기서 상기와 같이, 코팅층의 상태가 불완정할 경우 안료는 높은 채도를 갖지 못하므로, 상기와 같은 온도 범위를 유지하는 것이 바람직하다. 아울러, 이와 같은 온도 범위는 이하 제1, 2금속산화물층 및 중간 산화물층을 형성하는 모든 반응에 동일하게 적용될 수 있도록 한다.
제1금속산화물층 형성
이상에서와 같이 현탁액 제조 및 승온 단계를 마치면 그 다음으로, 현탁액에 제1가용성 무기 금속염 용액을 적정한 후, 제1가용성 무기 금속염 용액을 가수분해시켜서 상기 플레이크의 표면에 제1금속산화물층이 피복되도록 하는 단계를 수행한다.
이때, 무기 금속염은 SnCl4, TiCl4, TiOCl2, TiOSO4, FeCl3, FeSO4, SiCl4, ZrOCl2, Na2OㆍSiO2ㆍ5H2O, MnCl2, MgCl2, AlCl3 및 CoCl2 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 포함한다.
그리고, 상기 무기 금속염이 용해되어 있는 제1가용성 무기 금속염 용액은 현탁액에 한 방울씩 떨어트리면서 가수분해가 이루어지도록 한다.
이때, 현탁액의 pH 값이 1 ~ 9가 되도록 한다. pH가 1 미만이 되면 제1금속산화물층의 코팅이 정상적으로 이루어지지 않으며, pH가 9를 초과할 경우에는 코팅 물질이 균일하지 않고 매우 불규칙한 크기와 형태를 갖게된다. 따라서, 코팅 상태가 매우 거칠어지므로 안료가 높은 채도를 갖지 못하게 된다.
아울러, 상기 pH값이 일정하게 유지된 상태에서 용액 주입을 완료 후, 현탁액을 10분에서 30분 동안 환류시키는 공정을 수행한다.
이때, pH값은 상기 기질의 표면에 형성되는 제1금속산화물층의 피복률이 1 ~ 50%가 되는 정도에서 일정하게 유지시키고, 환류 공정은 반응 pH에 의한 충격을 줄여주고 코팅되는 물질이 충분히 표면에 코팅이 될 수 있도록 한다.
따라서, 환류 시간이 10분 미만이 될 경우 충분한 피복률을 얻을 수 없으며 기질에 충격이 가해져 크랙을 유발시킬 수 있다. 또한, 환류 시간이 30분을 초과할 경우에는 교반에 의한 기질 자체의 깨짐이나 코팅층이 분리되는 현상이 나타날 수 있다.
중간 산화물층 : MgOㆍSiO
2
층 형성
상기와 같은 공정에 의해서 기질의 표면에 제1금속산화물층이 피복된 고체가 혼합되어 있는 현탁액 온도를 다시 60 ~ 90℃로 승온시킨다. 이때, 상기 온도 범위는 상술한 바와 같이 최적의 코팅층 형성을 위한 온도 범위이다.
그리고, 다음으로 승온된 현탁액에 MgOㆍSiO2를 포함하는 가용성 무기염 용액을 적정한 후, 가용성 무기염 용액을 가수분해시켜서 상기 제1금속산화물층 표면에 MgOㆍSiO2가 피복되도록 한다. 본 발명에서는 MgOㆍSiO2가 단독으로 혹은 MgOㆍSiO2와 다른 산화물이 함께 피복되어 형성된 층을 산화물층이라 한다.
이때, 상기 가용성 무기염 용액은 물유리, MgCl2, 규산염, AlCl3, KCl3 및 붕산 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 사용한다.
그리고, 현탁액의 pH 값이 4 ~ 14가 되도록 한다. pH가 4 미만이 되면 산화물층의 코팅이 정상적으로 이루어지지 않으며, 코팅 물질이 균일하지 않고 매우 불규칙한 크기와 형태를 갖게 되어, 안료가 높은 채도를 갖지 못하게 된다.
아울러, 상기 pH값이 일정하게 유지된 상태에서 용액 주입을 완료 후, 현탁액을 30분에서 60분 동안 환류시키는 공정을 수행한다.
이때, pH값은 상기 기질의 표면에 형성되는 산화물층의 피복률이 고채도 및 고광택 안료의 경우 1 ~ 30%가 되고, 다중색상 안료의 경우에는 산화물층의 피복률이 30 ~ 90%까지 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
다중색상 사용의 경우에는 광택 안료의 경우보다 최대 3배까지 산화물층 피복률이 증가될 수 있는데, 이에 따라서 고광택 및 고채도 특성을 갖는 안료의 경우와 다중색상을 갖는 안료의 경우에 대한 산화물층의 전체 중량 비율이 변화될 수 있다.
고광택 및 고채도 특성을 갖는 안료의 경우에는 전체 완성된 형태의 안료를 기준으로 총 중량 대비 5 ~ 10 중량% 비율일 경우 최적의 성능을 갖는다. 즉, 산화물층이 형성된 비율이 전체 안료 총 중량의 5 중량% 미만일 경우에는 고광택 특성이 떨어졌고, 산화물층 비율이 10 중량%를 초과할 경우에는 고채도 특성이 떨어졌다.
아울러, 다중색상을 갖는 안료의 경우에는 전체 완성된 형태의 안료를 기준으로 총 중량 대비 5 ~ 35 중량% 비율일 경우 최적의 성능을 갖는다. 즉, 산화물층이 형성된 비율이 전체 안료 총 중량의 5 중량% 미만일 경우에는 단일색으로 나타나는 문제가 있고, 산화물층 비율이 35 중량%를 초과할 경우에는 색변화 특성이 떨어졌다.
따라서, 본 발명에 따른 산화층의 바람직한 함량 비율은 5 ~ 35 중량%이나, 여기에 항상 제한되는 것은 아니며, 기질의 종류와 코팅되는 물질 및 코팅 두께 등에 의해서 변화될 수 있다.
이상에서와 같이 형성된 본 발명의 산화물층은 MgOㆍSiO2를 주요 구성으로 하며, SiO2, MgOㆍAl2O3, K2OㆍSiO2 및 Mg2SiO4 중 선택된 하나 또는 하나 이상의 혼합물로 이루어지는 것을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 산화물층은 안료에서 저굴절층의 역할을 하며, 기존의 저굴절률층으로서 SiO2 만 형성하는 경우에 발생하던 크랙 등의 문제를 해결할 수 있다. 또한, MgOㆍSiO2 산화물층을 사용하면 저굴절층의 두께 조절이 용이하고 고광택, 고채도 및 다중색상 특성을 용이하게 나타낼 수 있다.
제2금속산화물층 형성
여기에, 본 발명에서는 상기 중간 산화물층의 보호 및 고광택 등 특성 향상을 위해서 상기 산화물층 상부에 제2금속산화물층을 피복하며, 그 과정은 상기 제1금속산화물 피복 과정과 동일하게 진행 한다.
다음으로, 최종 제2금속산화물층 피복이 완료된 현탁액을 여과하고, 탈이온수로 세척 및 건조한 후, 잔여물을 하소하고 스크린처리하여 본 발명에 따른 진주 광택 안료 제조를 완료한다.
이상에서와 같이, 7층 구조의 다층으로 코팅되는 본 발명의 진주 광택 안료는 투명 기질층 상부에 형성되는 저굴절층 및 고굴절층을 포함하며, 고광택, 고채도 및 우수한 다중색상 특성을 갖는다.
아울러, 본 발명은 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 글라스 플레이크 기재를 사용하는 것에 의해 진주 광택 안료가 개선된 스파클링 효과를 가질 수 있다.
이하에서는 상기 글라스 플레이크 기재와 다층 구조의 사용에 따른 고광택, 고채도 및 다중색상 특성과 더불어 스프클링 효과를 살펴보는 것으로 한다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
<실시예 1>
D10 65.334㎛, D50 183.040㎛, D90 412.243㎛의 사이즈 분포를 갖고, 두께가 1.2 ㎛인 보로실리케이트 플레이크를 100g을 1.5L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 85℃까지 가열한 후, 85℃온도에 도달했을 때, HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 2.5 로 조정하였다.
상기 보로실리케이트 플레이크의 사이즈 분포는 입도 분석기(Malvern Instrument 의 Master Sizer 2000)를 이용하여 측정하였다. 또한, 보로실리케이트 플레이크의 평균 두께는 전자현미경의 관찰을 통해 측정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 10.0중량%) 100g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 30.0중량%) 120g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류 한 후 10~30% NaOH 희석액으로 pH 6.0로 조정한다.
다음으로, MgOㆍSiO2용액(MgOㆍSiO2 함량 15.0중량%) 2200g을 칭량하여 슬러리에 10시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 HCl 용액으로 pH 6.0을 일정하게 유지시켰다. HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 2.5로 조정한 후 추가로 15분 동안 교반하여 환류시켰다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 10.0중량%) 200g을 칭량하여 슬러리에 2시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 30.0중량%) 120g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
환류 후 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척하고, 120℃에서 10시간 동안 건조시켜 분말 형태의 잔류물인 중간생성물을 수득하였다.
최종적으로, 수득된 중간생성물 11g을 800℃에서 12분 동안 하소시켜 골드-그린 톤(Gold-Green Tone) 색상의 분말을 수득하였다.
<실시예 2>
D10 71.758㎛, D50 193.732㎛, D90 429.438㎛의 사이즈 분포를 갖고, 두께가 1.3 ㎛인 보로실리케이트 플레이크 100g을 1.5L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 85℃까지 가열한 후, 85℃온도에 도달했을 때, HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 2.5 로 조정하였다.
상기 보로실리케이트 플레이크의 사이즈 분포는 입도 분석기(Malvern Instrument 의 Master Sizer 2000)를 이용하여 측정하였다. 또한, 보로실리케이트 플레이크의 평균 두께는 전자현미경의 관찰을 통해 측정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 10.0중량%) 100g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 30.0중량%) 120g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류 한 후 10~30% NaOH 희석액으로 pH 6.0로 조정한다.
다음으로, MgOㆍSiO2용액(MgOㆍSiO2 함량 15.0중량%) 1100g을 칭량하여 슬러리에 8시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 HCl 용액으로 pH 6.0을 일정하게 유지시켰다. HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 2.5로 조정한 후 추가로 15분 동안 교반하여 환류시켰다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 10.0중량%) 200g을 칭량하여 슬러리에 2시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 30.0중량%) 120g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
환류 후 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척하고, 120℃에서 10시간 동안 건조시켜 분말 형태의 잔류물인 중간생성물을 수득하였다.
최종적으로, 수득된 중간생성물 11g을 800℃에서 12분 동안 하소시켜 레드-골드 톤(Red-Gold Tone) 색상의 분말을 수득하였다.
<실시예 3>
D10 75.708㎛, D50 177.288㎛, D90 384.897㎛의 사이즈 분포를 갖고, 두께가 1.1 ㎛인 보로실리케이트 플레이크 100g을 1.5L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 85℃까지 가열한 후, 85℃온도에 도달했을 때, HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 2.5 로 조정하였다.
상기 보로실리케이트 플레이크의 사이즈 분포는 입도 분석기(Malvern Instrument 의 Master Sizer 2000)를 이용하여 측정하였다. 또한, 보로실리케이트 플레이크의 평균 두께는 전자현미경의 관찰을 통해 측정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 10.0중량%) 100g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 30.0중량%) 150g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류 한 후 10~30% NaOH 희석액으로 pH 6.0로 조정한다.
다음으로, MgOㆍSiO2용액(MgOㆍSiO2 함량 15.0중량%) 3000g을 칭량하여 슬러리에 15시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 HCl 용액으로 pH 6.0을 일정하게 유지시켰다. HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 2.5로 조정한 후 추가로 15분 동안 교반하여 환류시켰다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 10.0중량%) 200g을 칭량하여 슬러리에 2시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 30.0중량%) 150g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 10~50% NaOH 희석액으로 pH를 일정하게 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류시켰다.
환류 후 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척하고, 120℃에서 10시간 동안 건조시켜 분말 형태의 잔류물인 중간생성물을 수득하였다.
최종적으로, 수득된 중간생성물 11g을 800℃에서 12분 동안 하소시켜 바이올렛-오렌지 톤(Violoet-Orange Tone) 색상의 분말을 수득하였다.
비교예 1 내지 3
<비교예 1>
D10 7.259㎛, D50 18.366㎛, D90 36.876㎛의 사이즈 분포를 갖고, 두께가 0.35 ㎛인 합성 운모(Mica) 플레이크 100g을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 비교예 1에 따른 안료 분말을 수득하였다.
<비교예 2>
D10 7.4759㎛, D50 19.307㎛, D90 37.991㎛의 사이즈 분포를 갖고, 두께가 0.37 ㎛인 합성 운모(Mica) 플레이크 100g을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방식으로 비교예 2에 따른 안료 분말을 수득하였다.
<비교예 3>
D10 10.672㎛, D50 21.476㎛, D90 39.665㎛의 사이즈 분포를 갖고, 두께가 0.39 ㎛인 합성 운모(Mica) 플레이크 100g을 이용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일한 방식으로 비교예 3에 따른 안료 분말을 수득하였다.
실시예 및 비교예의 물성 평가
1. 광택도 평가
실시예 및 비교예의 광택도를 아래와 같이 평가하였고, 이의 결과를 하기 표 1 및 표 2에 기재하였다.
광택도는 아래와 같이 2가지 방식으로 측정하였다.
1) 실시예 및 비교예에 따른 안료를 포함한 클리어 코트를 준비하고 이를 스프레이한 후, 실시예 및 비교예에 따른 안료의 광택값을 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
2) 실시예 및 비교예에 따른 안료를 포함한 NA 클리어를 준비하고 은폐 용지에 이를 드로우 다운 방식으로 도포한 후, 실시예 및 비교예에 따른 안료의 광택값을 평가하였다. 평가 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
| 20° | 60° | 85° | |
| 실시예 1 | 120.67 | 113.96 | 100.42 |
| 실시예 2 | 117.97 | 118.93 | 97.24 |
| 실시예 3 | 114.52 | 112.52 | 105.72 |
| 비교예 1 | 109.77 | 108.77 | 97.60 |
| 비교예 2 | 111.68 | 109.05 | 94.10 |
| 비교예 3 | 112.88 | 109.60 | 101.18 |
| 20° | 60° | 85° | |
| 실시예 1 | 30.3 | 66.22 | 52.68 |
| 실시예 2 | 25.78 | 74.96 | 53.78 |
| 실시예 3 | 16.58 | 59.18 | 50.54 |
| 비교예 1 | 21.56 | 54.62 | 42.66 |
| 비교예 2 | 15.72 | 55.44 | 39.08 |
| 비교예 3 | 13.52 | 55.58 | 46.56 |
위 결과에서 볼 수 있는 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 안료는 비교예 대비 광택값이 크다. 이러한 결과는 기재(substrate)의 차이에서 발생된 것으로 파악할 수 있다.
2. 스파클링 효과 평가
실시예 및 비교예의 스파클링 효과를 확인하기 위해서, Dsparkle 값을 측정하였고, 이의 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
Dsparkle 값은 BYK-mac i 23mm을 이용하여 측정하였다.
실시예 1에 따른 안료의 Dsparkle 값은 비교예 1의 Dsparkle 값인 1을 기준으로 측정되고, 실시예 2에 따른 안료의 Dsparkle 값은 비교예 2의 Dsparkle 값인 1을 기준으로 측정되며, 실시예 3에 따른 안료의 Dsparkle 값은 비교예 3의 Dsparkle 값인 1을 기준으로 측정된다.
| 15 | 45 | 75 | |
| 실시예 1 | 27.61 | 19.54 | 4.48 |
| 실시예 2 | 26.9 | 12.68 | 6.82 |
| 실시예 3 | 20.14 | 19.65 | 7.22 |
위 결과에서 볼 수 있는 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 안료는 비교예 대비 Dsparkle 값이 매우 크다. 이러한 결과는 기재(substrate)의 차이에서 발생된 것으로 파악할 수 있고, Dsparkle 값이 크다는 것은 실시예가 비교예 대비 스파클링 효과가 우수하다고 볼 수 있다.
3. 색차값 범위 평가
실시예 및 비교예의 색차값 범위를 평가 하였고, 이의 결과를 하기 표 4에 기재하였다. 또한 실시예 및 비교예의 색차값 범위 결과를 그래프로 도시하였다.(도 1 내지 3 참조)
색차값은 BYK-mac i 23mm을 이용하여 측정하였다.
| h | ||||||
| -15 | 15 | 25 | 45 | 75 | 110 | |
| 실시예1 | 118.94 | 98.71 | 95.27 | 92.1 | 192.85 | 247.53 |
| 비교예1 | 130.76 | 106.35 | 101.11 | 97.87 | 118.52 | 180 |
| 실시예2 | 67.64 | 27.5 | 12.99 | 334.32 | 302.03 | 274.32 |
| 비교예2 | 75.27 | 49.55 | 38.33 | 24.6 | 26.7 | 46.65 |
| 실시예3 | 340.93 | 312.01 | 301.64 | 287.37 | 280 | 272.86 |
| 비교예3 | 339.57 | 311.54 | 302.42 | 287.53 | 283.57 | 283.73 |
색차값 범위 결과를 통해서, 해당 안료가 보는 각도에 따라 얼마나 다양한 색을 발현할 수 있는지를 알 수 있다.
표 4와 도 1 내지 3을 참조하면, 비교예에 따른 안료의 색차값 범위가 실시예에 따른 안료의 색차값 범위 내에 속하는 것을 확인할 수 있다. 다시 말해, 실시예에 따른 안료는 비교예에 따른 안료보다 넓은 범위의 색을 나타내는 것이고, 실시예에 따른 안료는 비교예에 따른 안료보다 보는 각도에 따라 다양한 색을 발현할 수 있음을 알 수 있다.
위 결과에서 볼 수 있는 것처럼, 본 발명의 실시예에 따른 안료는 비교예 대비 색차값 범위가 넓다. 이러한 결과는 기재(substrate)의 차이에서 발생된 것으로 파악할 수 있고, 색차값 범위가 넓다는 것은 실시예가 보는 각도에 따라 다양한 색을 발현할 수 있다고 볼 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명은 충청북도와 (재)충북과학기술혁신원의 2020 충북 소재ㆍ부품ㆍ장비분야 기술개발 지원사업에서 Flip Flop 효과를 갖는 금속 산화물 다층 코팅 기술 개발 및 제품화 연구로부터 도출된 발명이다.
Claims (14)
- 글라스 플레이크 기재;
상기 기재의 상부에 피복된 제1금속산화물층;
상기 제1금속산화물층 상부에 피복된 MgOㆍSiO2를 포함하는 중간 산화물층; 및
상기 산화물층 상부에 피복된 제2금속산화물층;을 포함하며,
상기 글라스 플레이크 기재는
40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는
진주 광택 안료.
- 제1항에 있어서,
상기 글라스 플레이크 기재는
보로실리케이트 또는 Ti, Zn 및 Ca 가운데 1종 이상이 도핑된 보로실리케이트를 포함하는
진주 광택 안료.
- 제1항에 있어서,
상기 글라스 플레이크 기재는
1~6 ㎛의 두께를 갖는
진주 광택 안료.
- 제1항에 있어서,
상기 중간 산화물층은
SiO2, MgOㆍAl2O3, K2OㆍSiO2 및 Mg2SiO4 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는
진주 광택 안료.
- 제1항에 있어서,
상기 안료는
도료, 인쇄용 잉크, 장판, 벽지, 특수지, 플라스틱, 피혁제, 악세서리, 화장품, 세라믹 및 인조대리석 중 적어도 어느 하나에 사용되는
진주 광택 안료.
- (a) 40~80㎛의 D10 값, 160~250㎛의 D50 값 및 350~600㎛의 D90 값을 갖고, 500nm 이상의 두께를 갖는 글라스 플레이크를 포함하는 기재를 정수(DIwater)에 혼합한 후 교반 및 분산시켜 현탁액을 형성하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계의 현탁액에 제1가용성 무기 금속염 용액을 적정한 후, 상기 제1가용성 무기 금속염 용액을 가수분해시켜서 상기 플레이크의 표면에 제1금속산화물층이 피복되도록 하는 단계;
(c) 상기 (b) 단계의 현탁액에 MgOㆍSiO2를 포함하는 가용성 무기염 용액을 적정한 후, 상기 가용성 무기염 용액을 가수분해시켜서 상기 제1금속산화물층 표면에 중간 산화물층이 피복되도록 하는 단계; 및
(d) 상기 (c) 단계의 현탁액에 제2가용성 무기 금속염 용액을 적정한 후, 상기 제2가용성 무기 금속염 용액을 가수분해시켜서 상기 중간 산화물층의 표면에 제2금속산화물층이 피복되도록 하는 단계;를 포함하는
진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 (a) 단계의 현탁액은
고체 함유량이 5 ~ 20 중량%인
진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 (b) 내지 (d) 단계의 현탁액은
60 ~ 90℃를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 제1가용성 무기 금속염 용액 및 제2가용성 무기 금속염 용액은
SnCl4, TiCl4, TiOCl2, TiOSO4, FeCl3, FeSO4, SiCl4, ZrOCl2, Na2OㆍSiO2ㆍ5H2O, MnCl2, MgCl2, AlCl3 및 CoCl2 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는
진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 가용성 무기염 용액은
물유리, MgCl2, 규산염, AlCl3, KCl3 및 붕산 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는
진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 중간 산화물층은
SiO2, MgOㆍAl2O3, K2OㆍSiO2 및 Mg2SiO4 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 더 포함하는
진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 중간 산화물층은
상기 광택 안료 조성물 전체 100 중량%에 대하여 5 ~ 35 중량%를 포함하는
진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 (b) 단계 또는 상기 (d) 단계의 현탁액은
pH값을 1 ~ 9로 조정하고, 용액의 적정 완료 후 10 ~ 30분 동안 환류시키는
진주 광택 안료 제조 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 (c) 단계의 현탁액은
pH 4 ~ 14로 조정하고, 용액의 적정 완료 후 30 ~ 60분 동안 환류시키는
진주 광택 안료 제조 방법.
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