MXPA01009694A

MXPA01009694A - Pigmentos perlados que exhiben recorrido de color.

Info

Publication number: MXPA01009694A
Application number: MXPA01009694A
Authority: MX
Inventors: Jeannine M Gale
Original assignee: Engelhard Corp
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2002-07-02
Also published as: BR0009414A; EP1163295A1; CN1141340C; WO2000058408A1; US6165260A; AU4051000A; JP2002540282A; CN1346389A; KR100623539B1; KR20020021782A; CA2368500A1

Abstract

Se describe un substrato de metal que tiene un recubrimiento de pigmento perlado sobre el mismo, en el cual el pigmento perlado es una placa o laminilla de dioxido de titaniode espesor de interferencia, recubierta con oxido de hierro y en el cual el contenido de hierro de los recubrimientos combinados de oxido es por lo menos 1%, que exhibe recorrido de color.

Description

PIGMENTOS PERLADOS QUE EXHIBEN RECORRIDO DE COLOR ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los pigmentos nacarados exhiben efectos perlados y/o iridiscentes en la transmisión y reflexión de luz a través de los mismos. Como es bien conocido en el arte, las características de tales pigmentos dependen de los fenómenos de interferencia ópticos como es descrito más completamente, por ejemplo, en "The Properties of Nacreous Pigments" , Greenstein y Miller, Technical Papers, Vol. XIII, Annual Technical Conference, Society of Plástic Engineers, Mayo 1967. De manera convencional, los pigmentos nacarados son formulados para uso en suspensiones de medios resinosos de transmisión de luz, los cuales pueden ser aplicados mediante operaciones de inmersión o rociado para formar recubrimientos de plástico o mediante técnicas de extrusión, moldeo, vaciado o similares para proporcionar artículos de plástico sólidos que incorporan tales pigmentos. Los pigmentos nacarados así utilizados deben tener índices de refracción que difieren de los medios de suspensión, debido a que el efecto perlado o nacarado exhibido por tales pigmentos depende de la diferencia entre el índice de refracción de las partículas de pigmento semejantes a placas o laminillas, orientadas y el índice de refracción del medio en el cual están dispersas.

La mica sola no es un pigmento nacarado satisfactorio, puesto que su índice de refracción promedio es íj^ de aproximadamente 1.58, el cual está muy cercano al índice de los medios resinosos transparentes convencionales de 5 aproximadamente 1.5-1.59. Sin embargo, pigmentos nacarados excelentes pueden ser proporcionados mediante la deposición de recubrimientos de dióxido de titanio u óxido de hierro sobre hojuelas o escamillas de mica. f La patente norteamericana No. 3,087,828 expedida a 10 Linto?, describe la preparación de pigmentos nacarados de mica recubiertos con 20-250 µ de dióxido de titanio que opcionalmente pueden ser cubiertos con una capa de óxido de hierro, esta última capa que contiene de 0.5 a 20 por ciento en peso del dióxido de titanio. Así, la cantidad de Fe203 es 15 4.9-16.7% (o calculado como Fe es 3.4-11.7%) del peso total de los dos óxidos. La patente indica que la capa de dióxido de titanio es por lo menos 10 por ciento en peso del pigmento e indica que 10 por ciento en peso es equivalente a aproximadamente 50 mg de Ti02/?rt2 de mica o un espesor 20 geométrico de Ti02 de aproximadamente 30 mµ. La patente norteamericana No. 3,087,829 expedida a Linton, describe un pigmento elaborado al depositar óxido de hierro hidratado sobre mica y el recubrimiento luego es deshidratado y cristalizado por medio de calor, lo que da por 25 resultado un pigmento de mica recubierto con óxido de hierro.

El óxido de hierro constituye de 10 a 40 por ciento en peso del pigmento. La patente norteamericana No. 3,711,308 expedida a • Brand y colaboradores, enseña un pigmento de mica recubierto, 5 en el cual un primer recubrimiento contiene óxido de titanio o zirconio mezclado con óxido de hierro y una segunda capa de solamente el óxido de titanio o de zirconio, la cual es aproximadamente dos veces tan gruesa como el primer f recubrimiento. La patente norteamericana No. 3,874,890 10 expedida a Bernhard y colaboradores, enseña un pigmento de mica recubierto con Ti02 que es recubierto encima con óxido de hierro en una cantidad de hasta 20 por ciento del pigmento final. El recubrimiento de Ti02 es de aproximadamente 100-300 mg de Ti02/m2 de superficie de mica que, basándose en las 15 enseñanzas de Linton, quiere decir que el espesor geométrico de la capa de titanio es de aproximadamente 60 mµ. La patente norteamericana No. 3,926,659 expedida a Bernhard y colaboradores, enseña que en un pigmento de mica/Ti02 o Zr02/Fe203, la entrecapa de Ti02 o Zr02 puede ser 20 reducida tan pequeña como 5 mg/m2 si el hierro es inicialmente depositado como una única forma de hidróxido de óxido de hierro (III), esto es, solamente uno de a, ß o ?-FeOOH o magnetita. La patente norteamericana No. 4,146,403 expedida a 25 Armanini y colaboradores, describe pigmentos nacarados de mica recubiertos con óxido de hierro que son mejorados al interponer una capa delgada de dióxido de titanio u óxido de aluminio entre el óxido de hierro y la mica. Colores obscuros • y una muy buena adhesión de la capa de óxido de hierro son 5 obtenidos. Los pigmentos perlados o nacarados frecuentemente son evaluados al examinar o medir la reflectancia por medio de formulaciones de extendimiento convencionales sobre una fP carta de potencia de ocultación. Por ejemplo, las 10 formulaciones de extendimiento son preparadas de una suspensión que contiene 3% de pigmento en una laca de nitrocelulosa como es descrito, entre otras, en la patente de Armanini y colaboradores, mencionada anteriormente en la presente. 15 Los pigmentos perlados convencionalmente son utilizados para colorear varios materiales. Estos pueden ser incorporados, por ejemplo, en plásticos o recubiertos sobre m un substrato utilizando técnicas convencionales. En tales aplicaciones, los plásticos perlados exhiben un efecto 20 perlado constante. Ahora se ha descubierto sorprendentemente que ciertos pigmentos perlados exhiben un efecto único cuando se recubren sobre una carta de colores, un substrato metálico o se incorporan a una microplaquita o chip de plástico. Más en particular, estos pigmentos exhiben "recorrido de color" 25 único, es decir, el color aparente cambia a medida que cambia el ángulo de visualización.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a nuevos artículos que f exhiben recorrido de color y a su preparación. Más en particular, la invención se refiere a un substrato metálico 5 que tiene un recubrimiento de pigmento perlado sobre el mismo, en el cual el pigmento perlado es un pigmento nacarado de placa o laminilla de dióxido de titanio recubierto con óxido de hierro, en el cual el recubrimiento de dióxido de f titanio tiene un espesor de interferencia y el contenido de 10 hierro es de por lo menos aproximadamente 1% basándose en el peso total de ambos recubrimientos de óxido. Aquellos pigmentos perlados en los cuales el hierro es por lo menos 12% de los recubrimientos combinados de óxido de hierro y titanio, son nuevos y también son una parte de esta 15 invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los pigmentos perlados utilizados en la presente invención son pigmentos nacarados de placa o laminilla de dióxido de titanio recubiertos con óxido de hierro. El 20 pigmento nacarado de placa o laminilla de dióxido de titanio puede ser mica recubierta con dióxido de titanio o borosilicatos recubiertos con dióxido de titanio o aun mica recubierta con óxido de titanio del cual se ha retirado la mica. En el sentido general, tales pigmentos son conocidos. 25 Estos se describen, entre otras, en las referencias descritas anteriormente en la presente. El Ti02 "no soportado" (es decir, autosoportado) es descrito, por ejemplo, en las patentes norteamericanas Nos. 3,861,946 y 5,611,851.

• Cualquiera de los procedimientos conocidos se puede utilizar 5 para preparar tales pigmentos. Del mismo modo, se conoce la formulación de composiciones de recubrimiento que contienen tales pigmentos y el recubrimiento de substratos. Los pigmentos perlados de la presente invención (? difieren del estado general del arte en dos aspectos. 10 Primero, el recubrimiento de dióxido de titanio tiene un espesor de color de interferencia. Este generalmente varía de aproximadamente 60 a 150 nm. La provisión de pigmentos perlados de placa o laminilla de dióxido de titanio de grosor de interferencia, siendo única, es conocida en el arte. El 15 Ti02 puede estar en cualquiera de las formas cristalinas de anatasa o rutilo. La segunda diferencia es que la cantidad de hierro ? en los recubrimientos de óxido de hierro y de titanio es de por lo menos aproximadamente 1%. De preferencia, la cantidad 20 es de aproximadamente 1-20% y más de preferencia de 12-18%. Aquellos pigmentos en los cuales la cantidad de hierro es de por lo menos 12%, son nuevos. Por ejemplo, la cantidad de hierro en el pigmento nacarado de mica recubierto con dióxido de titanio recubierto con óxido de hierro de la patente 25 3,087,828 de Linton es hasta 11.7% de los recubrimientos de óxido combinados. No hay indicación en aquella patente que los pigmentos, en los cuales el recubrimiento de óxido de ^ titanio puede o no puede ser de espesor de interferencia y la cantidad de hierro es 11.7% o menor, exhiban recorrido de 5 color cuando se aplican a una carta de colores, un substrato metálico o se incorporan a una microplaquita o chip de plástico. Los siguientes ejemplos son expuestos con el fin fP de ilustrar adicionalmente la invención sin que se propongan 10 para limitarla. En toda la especificación y las reivindicaciones, todas las partes y porcentajes están en peso y todas las temperaturas y grados son centígrados, a menos que se indique de otra manera. 15 EJEMPLO 1 Una suspensión espesa de 300 gramos de una mica recubierta con dióxido de titanio de rutilo que tiene un color de interferencia violeta se suspendió en 3 litros de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión 20 espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color 25 desde un verde azul a verde amarillo a un color anaranjado.

Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS- 1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 1. • Tabla 1 F EJEMPLO 2 El Ejemplo 1 se repitió, excepto que la mica recubierta con Ti02 fue una estructura de dióxido de titanio 10 de anatasa y el color de interferencia fue azul. La muestra se filtró, se lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color desde un verde amarillo a un color anaranjado. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro 15 Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 2. • f EJEMPLO 3 Una suspensión espesa de 300 gramos de mica recubierta con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia oro o dorado se suspendió en 3 litros de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color desde un rojo intenso a anaranjado a un color anaranjado 15 amarillento. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 3.

Tabla 3 • F EJEMPLO 4 5 Una suspensión espesa de 300 gramos de mica recubierta con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia oro o dorado se suspendió en 3 litros de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se O 10 agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color desde un violeta intenso a un color amarillo rojizo. Este 15 recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 4. f EJEMPLO 5 5 Una suspensión espesa de 300 gramos de mica recubierta con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia violeta se suspendió en 3 litros de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se 10 agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color desde un morado azulado intenso a rojo a un color amarillo 15 rojizo. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 5. F Tabla 5 F 5 EJEMPLO 6 Una suspensión espesa de 300 gramos de mica recubierta con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia violeta se suspendió en 3 litros de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se O 10 acidifico con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color 15 desde un azul rojizo intenso a un color anaranjado rojizo. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de .-ufa-lHf- color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS- 1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 6.

• Tabla 6 F EJEMPLO 7 Una suspensión espesa de 300 gramos de mica recubierta con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia violeta se suspendió en 3 litros de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se 15 calcinó para producir un producto con recorrido de color desde un amarillo-verde intenso a amarillo a un color anaranjado. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la F Tabla 7. Tabla 7 F EJEMPLO 8 Una suspensión espesa de 300 gramos de mica recubierta con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia rojo se suspendió en 3 litros de agua O 10 desmineralizada y se calentó a 74 °C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se 15 calcinó para producir un producto con recorrido de color desde un azul rojizo a un color anaranjado amarillo. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 8.

• Tabla 8 F EJEMPLO 9 Una suspensión espesa de 300 gramos de mica recubierta con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia azul se suspendió en 3 litros de agua » 10 desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se 15 calcinó para producir un producto con recorrido de color desde un verde amarillo a un color anaranjado. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 9.

Tabla 9 F EJEMPLO 10 Una suspensión espesa de 300 gramos de borosilicato sódico de calcio recubierto con dióxido de titanio que tiene un color de interferencia oro o dorado se suspendió en 3 O litros de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se 15 lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color desde azul-verde a anaranjado a un color anaranjado rojizo. Este recorrido de color se confirmó al hacer mediciones de color utilizando un Gonioespectrofotómetro Hunter Lab CMS-1500. Las mediciones de color se resumen en la Tabla 10. • F EJEMPLO 11 Una suspensión espesa de 40 gramos de dióxido de titanio en placas que tiene un color de interferencia rojo se « suspendió en 1 litro de agua desmineralizada y se calentó a 74°C. La suspensión espesa se acidificó con ácido clorhídrico diluido a un pH de 3. Se agregó una solución de cloruro férrico para un color de interferencia rojo-violeta mientras que se estuvo agitando y el pH se mantuvo utilizando una 15 solución de hidróxido de sodio. La muestra se filtró, se lavó y se calcinó para producir un producto con recorrido de color desde rojo-violeta a oro o dorado, con intensa pureza de color y reflectividad.

EJEMPLOS 12-30 El procedimiento general del Ejemplo 1 se repitió variando la mica recubierta con dióxido de titanio de color • de interferencia empleada y la cantidad del recubrimiento de óxido de hierro establecida. El color de absorción, color de reflexión y contenido de hierro resultantes se resumen en la siguiente tabla. Tabla 12 F O • F Varios cambios y modificaciones se pueden realizar en el proceso y los productos de esta invención, sin apartarse del espíritu y alcance de la invención. Las diversas modalidades que se describieron en la presente, se propusieron para ilustrar adicionalmente la invención pero no para limitarla.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un substrato de metal que tiene un pigmento perlado, caracterizado porque el pigmento perlado es un • pigmento perlado de placa o laminilla de dióxido de titanio 5 recubierto con óxido de hierro, en el cual el dióxido de titanio tiene un espesor de interferencia y el contenido de hierro basándose en el peso total de los recubrimientos de óxido es de aproximadamente 1-20% en peso. 2 . El substrato de metal de conformidad con la 10 reivindicación 1, caracterizado en que el dióxido de titanio está en la forma cristalina de rutilo. 3. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado en que la placa o laminilla de dióxido de titanio es mica recubierta con dióxido de 15 titanio. 4. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado en que el contenido de hierro es de aproximadamente 1-18%. ií 5. El substrato de metal de conformidad con la 20 reivindicación 4, caracterizado en que el contenido de hierro es por lo menos 12%. 6. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado en que la placa o laminilla de dióxido de titanio es borosilicato sódico de calcio 25 recubierto con dióxido de titanio o dióxido de titanio de autosoporte. 7. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la placa o laminilla de dióxido de titanio es borosilicato sódico de calcio • recubierto con dióxido de titanio o dióxido de titanio de 5 autosoporte. 8. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que la placa o laminilla de dióxido de titanio es mica recubierta con dióxido de titanio. 10 9. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el contenido de hierro es de aproximadamente 1-18%. 10. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado en que el contenido de hierro 15 es por lo menos 12%. 11. El substrato de metal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el dióxido de titanio ií está en la forma cristalina de anatasa. 12. Un pigmento perlado de placa o laminilla de 20 dióxido de titanio recubierto con óxido de hierro, caracterizado en que el recubrimiento de dióxido de titanio es de espesor de interferencia y el contenido de hierro basándose en los recubrimientos combinados de óxido de hierro y de titanio es de 12-20%. 13. El pigmento perlado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado en que el dióxido de titanio está en la forma cristalina de rutilo. • 14. El pigmento perlado de conformidad con la 5 reivindicación 13, caracterizado en que el contenido de hierro es 12-18%. 15. El pigmento perlado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado en que el contenido de f hierro es 12-18%. 10 16. El pigmento perlado de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado en que la placa o laminilla es borosilicato sódico de calcio recubierto con dióxido de titanio o dióxido de titanio de autosoporte. 17. El pigmento perlado de conformidad con la 15 reivindicación 12, caracterizado en que la placa o laminilla es mica recubierta con dióxido de titanio. 18. El pigmento perlado de conformidad con la ií reivindicación 12, caracterizado en que el dióxido de titanio está en la forma cristalina de anatasa.