WO2018194284A1 - 복합 백색 안료 - Google Patents

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white
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high refractive
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이진형
강광중
최병기
임광수
장길완
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씨큐브 주식회사
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    • C09C2200/00—Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30—Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/302—Thickness of a layer with high refractive material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00—Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30—Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/308—Total thickness of the pigment particle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • C09C2210/00—Special effects or uses of interference pigments
    • C09C2210/60—Interference with laser-light, laser markable pigments
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    • C09C2220/00—Methods of preparing the interference pigments
    • C09C2220/10—Wet methods, e.g. co-precipitation
    • C09C2220/106—Wet methods, e.g. co-precipitation comprising only a drying or calcination step of the finally coated pigment

Definitions

  • the present invention relates to a pigment production technology, and more particularly to a composite white pigment that can exhibit high gloss and whiteness.
  • White pigments have been used for aesthetic effects in various fields. For example, it is used for wallpaper, flooring, plastic molding, leather coating, silk printing, offset printing, painting of home appliances, and ceramic applications.
  • cosmetics are used in various color cosmetics, such as lipstick, nail polish, hair gel, eye shadow, lip closed. Pearl pigments are also used in automotive interior and exterior painting, construction, and ship paints where high weatherability is required.
  • a typical white pigment has a structure in which a plate substrate such as mica having a thickness of about 350 to 700 nm is coated with a metal oxide such as TiO 2 having a thickness of 60 to 100 nm.
  • Patent Document 1 Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2012-0107013 (Published September 27, 2012)
  • Composite white pigment according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a first white pigment comprising a substrate and a white metal oxide layer formed on the substrate; And a second white pigment comprising a substrate and a white metal oxide layer formed on the substrate, the second white pigment having a color difference value different from that of the first white pigment.
  • the composite white pigment according to the first embodiment of the present invention is a mixture of a substrate and a first white pigment and a second white pigment each comprising a white metal oxide layer formed on the substrate,
  • the minimum thickness of the metal oxide is 50 nm or more larger than the maximum thickness of the metal oxide layer of the first white pigment.
  • a substrate and a first white pigment and a second white pigment each containing a white metal oxide layer formed on the substrate are mixed with each other.
  • the minimum thickness is 50 nm or more greater than the maximum thickness of the first white pigment.
  • the first white pigment may include a white metal oxide layer having a thickness of 30 to 80 nm
  • the second white pigment may include a white metal oxide layer having a thickness of 60 to 100 nm.
  • a substrate and a first white pigment and a second white pigment each including a white metal oxide layer formed on the substrate are mixed, and the white metal oxide layer is A first high refractive layer formed on the surface of the substrate and comprising TiO 2 ; A low refractive layer formed on the first high refractive layer and including a material having a lower refractive index than TiO 2 ; And a second high refractive layer formed on the low refractive layer and including TiO 2 , wherein the thickness of the first high refractive layer T1 and the thickness of the second high refractive layer are T2. It is characterized by 2T1> T2 ⁇ T1 and 3T1 ⁇ T2 ⁇ 2T1 in the second white pigment.
  • the composite white pigment may include at least two groups of substrates having a thickness difference of 50 nm or more.
  • first high refractive layer and the second high refractive layer may include TiO 2 having a rutile structure.
  • the low refractive layer may include one or more of SiO 2 and MgO ⁇ SiO 2.
  • the substrate may be selected from natural mica, synthetic mica, glass flakes and alumina flakes.
  • the composite white pigment according to the present invention may be included as an interference pigment in various articles such as cosmetics, paints and plastics.
  • a mixture having a specific thickness and a metal oxide layer having a specific thickness as a result of mixing white pigments having different color difference values, can realize a complex white pigment having excellent gloss and whiteness. have.
  • Figure 2 schematically shows a white pigment according to another embodiment 3 of the present invention.
  • Figure 3 shows an optical microscope (500x magnification) photograph of the white pigment according to Example 3.
  • Figure 1 schematically shows a white pigment that can be applied to the present invention.
  • the illustrated white pigment has a structure in which a white metal oxide layer 120, such as a TiO 2 layer, is formed on a substrate 110.
  • a white metal oxide layer 120 such as a TiO 2 layer
  • Figure 2 schematically shows another white pigment that can be applied to the present invention.
  • the illustrated white pigment has a multi-layer white oxide layer, ie, a first high refractive layer 220 such as a lower TiO 2 layer, formed on a substrate 210, and a low refractive layer such as a SiO 2 layer thereon. 230 and a second high refractive index layer 240 such as an upper TiO 2 layer is formed.
  • a first high refractive layer 220 such as a lower TiO 2 layer
  • a low refractive layer such as a SiO 2 layer thereon.
  • 230 and a second high refractive index layer 240 such as an upper TiO 2 layer is formed.
  • the gloss can be improved, which is more preferable.
  • a white pigment according to the present invention may include a substrate 110 and 210 and at least one white metal oxide layer 120 (220 to 240) formed on the substrate 110 and 210. Include.
  • the white metal oxide actually has a form covering the entire surface of the substrate, but for the sake of simplicity, in FIG. 1 and FIG. 2, the white metal oxide layer is illustrated as being formed on the substrate.
  • Substrates 110 and 210 may be selected from natural mica, synthetic mica, glass flakes and alumina flakes.
  • the substrate is preferably a plate-like substrate, but spherical substrates may also be used.
  • the longitudinal length of the substrate (110, 210) may be about 5 ⁇ 600 ⁇ m.
  • the second high refractive layer 240 from the first high refractive layer 220 may be formed only once in that order, and may be repeatedly formed two or more times in that order as necessary. Can be.
  • an additional coating layer may be further formed between the respective coating layers, and a protective coating layer may be further formed on the uppermost second high refractive layer 240 to improve weather resistance.
  • a pretreatment layer using tin chloride (SnCl 4 ) or the like may be further formed before forming the white metal oxide layer.
  • the first high refractive layer 220 is formed on the surface of the substrate 210 and includes TiO 2 .
  • the upper second high refractive layer 240 becomes the main layer of the white implementation, and the lower first high refractive layer 220 contributes to higher whiteness.
  • the thickness of the first high refractive layer 220 may be 30 to 90 nm, but is not limited thereto.
  • TiO 2 included in the first high refractive layer 220 and the second high refractive layer 240 may have a rutile or anatase structure, and more preferably, a rutile structure. In the case of TiO 2 having a rutile structure, gloss and stability are superior to TiO 2 having an anatase structure.
  • the first high refractive index layer and the second high refractive index layer including TiO 2 having a rutile structure may be formed by pretreating the surface of the substrate with a tin compound such as SnCl 4 and then coating TiO 2 with TiCl 4 or the like.
  • the low refractive layer 230 is formed on the first high refractive layer 220.
  • the low refractive layer 230 is positioned between the first high refractive layer 220 and the second high refractive layer 240 to form an optical interference structure, thereby contributing to the improvement of white intensity.
  • the low refractive layer may include at least one of SiO 2 and MgO.SiO 2 .
  • the second high refractive layer 240 is formed on the low refractive layer 230.
  • the second high refractive layer 240 is preferably equal to or larger than the thickness of the first high refractive layer 220 below. That is, when the thickness of the first high refractive layer is T1 and the thickness of the second high refractive layer is T2, it is preferable that T2? The reason is that the thicker the first high refractive index layer, the lower the whiteness is, so that it is difficult to realize white color.
  • the first high refractive layer and the second high refractive layer may be formed from TiCl 4 under strongly acidic conditions of pH 3 or less.
  • the low refractive layer may be formed from SiO 2 or MgO.SiO 2 . More specifically, SiO 2 or MgO ⁇ SiO 2:00 The addition maintaining the neutral condition of pH 6 ⁇ 8 and, SiO 2 or MgO ⁇ SiO 2 after the input may be formed in a manner to maintain the strongly acidic conditions of pH 3 or less have.
  • the composite white pigment according to the present invention is a mixture of a first white pigment and a second white pigment.
  • the first white pigment comprises a substrate and a white metal oxide layer formed on the substrate.
  • the second white pigment comprises a substrate and a white metal oxide layer formed on the substrate, and has a color difference value different from that of the first white pigment.
  • the minimum thickness of the white metal oxide layer of the second white pigment is 60 nm or more thicker than the maximum thickness of the white metal oxide layer of the first white pigment.
  • the thickness of the white metal oxide layer may vary, for example, about 80 nm, 120 nm, 140 nm, 160 nm, and the tone is slightly different depending on the thickness of these white metal oxide layers.
  • the white metal oxide layer included in the first white pigment has a thickness of 60 to 100 nm
  • the white metal oxide layer included in the second white pigment is a white metal oxide of the first white pigment, such as 120 to 260 nm thick. 60 nm thicker than the maximum thickness of the layer. Those with different white tones can be mixed to achieve higher whiteness.
  • the composite white pigment according to the second embodiment of the present invention is, for example, in the first white pigment, when the thickness of the substrate is 200 ⁇ 250nm, when the thickness of the white metal oxide layer is 60 ⁇ 100nm, the green tone of It becomes white.
  • the second white pigment when the thickness of the substrate is 300 ⁇ 350nm, when the thickness of the white metal oxide layer is 60 ⁇ 100nm, it exhibits a red tone.
  • the white pigment of the green tone and the white pigment of the red tone are mixed, the mixed color effect may be exerted to improve the whiteness as compared with the green tone white pigment or the red tone white pigment.
  • a white pigment having a thickness of about 60 nm and a white pigment having a thickness of about 100 nm may be mixed.
  • the minimum thickness of the substrate of the second white pigment is 50 nm or more larger than the maximum thickness of the metal oxide layer of the first white pigment.
  • the substrate included in the first white pigment has a thickness of 200 to 250 nm
  • the substrate included in the second white pigment is 50 nm or more larger than the maximum thickness of the substrate of the first white pigment, such as 300 to 350 nm thick.
  • the white tones are different, and by mixing them, higher whiteness can be realized.
  • the green tone becomes white.
  • the second white pigment when the thickness of the white metal oxide layer is about 80nm, when the thickness of the substrate is 300 ⁇ 350nm, the red tone is white.
  • the white pigment of the green tone and the white pigment of the red tone are mixed, the mixed color effect may be exerted to improve the whiteness as compared with the green tone white pigment or the red tone white pigment.
  • the composite white pigment according to the third embodiment of the present invention is a preferred example of the composite white pigment according to the second embodiment, wherein the first white pigment and the second white pigment are mixed, each of which is shown in FIG. 2. Has a structure.
  • the thickness of the second high refractive layer 240 is the thickness of the first high refractive layer 220. It may be 1 to 2 times larger than (1 ⁇ T2 ⁇ 2). In this case, green tones of white can be achieved at a specific substrate thickness. Alternatively, the thickness of the second high refractive layer 350 may be two to three times greater than the thickness of the first high refractive layer 320 ((2 ⁇ T2 ⁇ 3). White color can be realized If the thickness of the substrate is different, the tone may be slightly changed, and thus, white pigments of various tones can be realized by adjusting the thickness ratio of the second high refractive layer to the thickness of the first high refractive layer.
  • the thickness of the second high refractive layer 350 and the white pigment having a thickness of 1 to 2 times larger than that of the first high refractive layer 320 and the second high refractive layer 350 are first White pigments 2 to 3 times larger than the thickness of the high refractive layer 320 may be mixed at about 80:20 to 20:80 by weight ratio. In this case, while having high glossiness, excellent whiteness can be exhibited.
  • the composite white pigment may include at least two groups of substrates having a thickness difference of 50 nm or more.
  • the white tone is changed according to the thickness of the substrate, and the white metal oxide layer of the same substrate thickness and the same material
  • the inventors of the present invention have applied a combination of these white pigments having different white tones, resulting in a mixed white color.
  • This mixed white could exhibit high gloss and high whiteness.
  • the first white pigment and the second white pigment may each contain 20% by weight or more. That is, since all of the white pigments of different tones are included in a predetermined amount or more, the reliability of the high glossiness and the high whiteness can be improved.
  • the method for preparing a white pigment according to the present invention may include preparing a slurry in which a substrate is dispersed, and forming a high refractive layer on the surface of the substrate dispersed in the slurry. And, in the structure shown in Figure 2, preparing a slurry in which the substrate is dispersed, forming a first high refractive layer on the surface of the substrate dispersed in the slurry, and a low refractive layer on the first high refractive layer And forming a second high refractive layer on the low refractive layer.
  • a method using a substrate of various thicknesses in the slurry preparation step may be used.
  • the first white pigment and the second white pigment are prepared by varying the concentration of the TiO 2 precursor solution (eg, TiCl 4 solution) introduced into the slurry or by changing the titration time. , A method of mixing them may be used.
  • TiO 2 precursor solution eg, TiCl 4 solution
  • the composite white pigment according to the present invention has excellent white aesthetics, and thus can be applied to products such as paints, plastics, and cosmetics.
  • TiCl 4 solution TiCl 4 content 33% by weight
  • TiCl 4 content 33% by weight
  • the obtained intermediate product was calcined at 800 ° C. for 12 minutes to obtain a white pigment powder.
  • TiCl 4 solution TiCl 4 content 33% by weight
  • TiCl 4 content 33% by weight
  • the obtained intermediate product was calcined at 800 ° C. for 12 minutes to obtain a white pigment powder.
  • TiCl 4 solution TiCl 4 content 33% by weight
  • TiCl 4 content 33% by weight
  • the intermediate product obtained was then calcined at 800 ° C. for 12 minutes to give a green pigmented white pigment powder.
  • TiCl 4 solution TiCl 4 content 33% by weight
  • TiCl 4 content 33% by weight
  • the obtained intermediate product was calcined at 800 ° C. for 12 minutes to obtain a red pigmented white pigment powder.
  • Example 2 White powders obtained by the methods according to Production Examples 2-1 and 2-2 were mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a white pigment powder. This is referred to as Example 2.
  • TiCl 4 solution TiCl 4 content 33% by weight
  • TiCl 4 content 33% by weight
  • the intermediate product obtained was then calcined at 800 ° C. for 12 minutes to give a white pigment powder with some Green tone.
  • TiCl 4 solution TiCl 4 content 33% by weight
  • TiCl 4 content 33% by weight
  • the intermediate product obtained was then calcined at 800 ° C. for 12 minutes to give a white pigment powder with some Red tone.
  • White powder obtained by the method according to Production Examples 3-1 and 3-2 was mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a white pigment powder. This is called example 3.
  • White powders were obtained by the same method as Preparation Example 3-1 and Preparation Example 3-2, except that the plate-shaped alumina flakes having a thickness of 200 nm to 250 nm were used instead of the synthetic mica flakes (Manufacture Example 4-1, Preparation Example 4-2). , By mixing in a weight ratio 1: 1 to obtain a white pigment powder.
  • Table 1 shows the color difference values (a *, b *) of the white pigments according to Preparation Examples 3-1, 3-2 and 3-3, and Preparation Examples 4-1, 4-2 and 4-3.
  • Table 2 shows the color difference values (a *, b *) of the white pigments according to Comparative Example 1 and Examples 1 to 4. Color difference value was measured by Konika Minolta Chroma meter CR-400 D65, a * is the degree of red, b * is the degree of yellow, ⁇ a *, ⁇ b * is Comparative Example Reference Example 1 The color difference change value of ⁇ 4 and the color difference change value of Example 2 reference example 4 are shown.
  • Preparation Examples 3-1 and 3-2 can be seen that when the substrate is only a substrate of a certain thickness, a high saturation and low incidence of color mixing to obtain a white powder having a certain specific tone. Mixing powders of different substrate thickness can control the appearance of specific tones of white powder.
  • Preparation Example 3-1 is a white powder with some green tones
  • Preparation Example 3-2 is measured as a white powder with some red tones. It can be seen that by mixing the two powders, the mixture becomes colored, thereby obtaining a whiter powder having a * and b * values closer to zero.
  • Example 4 it can be seen that the powder having a slight green tone and the powder having a red tone are mixed to obtain a whiter powder having a * and b * values close to zero.
  • Comparative Example 1 is a general white pearl pigment structure using a substrate of a certain thickness.
  • Example 1 powders having different thicknesses of the metal oxide layer were mixed with the same substrate as Comparative Example 1, thereby producing a white powder using a mixed color.
  • Example 2 when compared with Comparative Example 1, it can be seen that the change in ⁇ b * value is relatively small, and thus the whiteness is better as the blue tone decreases.
  • Example 3 the gloss is slightly increased compared to Comparative Example 1, and the change in the ⁇ a *, ⁇ b * values is relatively small, indicating that the whiteness is better.
  • Example 4 compared with Comparative Example 1, the gloss slightly increased, and the change in ⁇ a *, ⁇ b * values was relatively small, and thus the whiteness was improved. In addition, in the case of Example 4, the gloss is slightly increased compared to Example 2, and the change in ⁇ a *, ⁇ b * values is relatively small, indicating that the whiteness is better.
  • Example 3 The following is a description of an application example in which the white pigment obtained in Example 3 is used in paints, plastics, inks and cosmetics.
  • the paint was exposed to air at 40 ° C. for 30 minutes and heated for curing at 130 ° C. for 30 minutes.
  • Polyethylene resin (pellet) 70 parts by weight
  • Zinc Stearate 0.2 parts by weight
  • Liquid paraffin 0.1 part by weight
  • the pellets containing the composition were dry blended and extruded.
  • the following is a lip-tin cosmetic composition.
  • Lipstick was formed from the composition.

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Abstract

다양한 사이즈의 기질 및/또는 다양한 두께의 TiO2를 포함하여, 색차계값이 서로 상이한 백색안료들이 혼합된 복합 백색 안료에 대하여 개시한다. 본 발명에 따른 복합 백색 안료는 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함하는 제1 백색 안료; 및 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함하며, 상기 제1 백색 안료와는 상이한 색차계 값을 갖는 제2 백색 안료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 백색 안료
본 발명은 안료 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높은 광택도 및 백색도를 나타낼 수 있는 복합 백색 안료에 관한 것이다.
백색(White) 안료는 다양한 분야에서 미적인 효과 발휘를 위해 사용되고 있다. 예를 들어, 산업용으로 벽지, 장판, 플라스틱 성형, 가죽코팅, 실크인쇄, 오프셋인쇄, 가전제품의 도색 및 도자기 응용 등에 사용되고 있다. 또한, 화장품용으로는 립스틱, 매니큐어, 헤어젤, 아이섀도우, 립클로즈 등의 다양한 색조화장품에 사용되고 있다. 또한, 진주안료는 고내후성이 요구되는 자동차용 내외장 도색 및 건축, 선박의 도료에 사용되고 있다.
일반적인 백색 안료는 약 350~700nm 두께의 마이카와 같은 판상 기질에 60~100nm 두께의 TiO2와 같은 금속산화물이 코팅된 구조를 가지고 있다.
그러나, 이러한 구조를 갖는 백색 안료의 경우, 광택이 부족하거나 또는 백색도가 낮아, 결국 백색 미감이 부족한 단점이 있다.
[선행기술문헌]
(특허문헌 1) 특허문헌 1 : 한국 공개특허공보 제10-2012-0107013호(2012.09.27. 공개)
본 발명의 목적은 특정 두께를 갖는 기질과 특정 두께의 금속 산화물 층 등을 포함하며, 이들의 비율을 조절하여, 광택도 및 백색도가 우수한 복합 백색 안료를 구현하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합 백색 안료는 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함하는 제1 백색 안료; 및 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함하며, 상기 제1 백색 안료와는 상이한 색차계 값을 갖는 제2 백색 안료를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 백색 안료는 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 각각 포함하는 제1 백색 안료 및 제2 백색 안료가 혼합되어 있되, 상기 제2 백색 안료의 금속 산화물의 최소 두께가 상기 제1 백색 안료의 금속 산화물층의 최대 두께보다 50nm 이상 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 백색 안료는 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 각각 포함하는 제1 백색 안료 및 제2 백색 안료가 혼합되어 있되, 상기 제2 백색 안료의 최소 두께가 상기 제1 백색 안료의 최대 두께보다 50nm 이상 큰 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 백색 안료는 두께가 30~80nm인 백색 금속 산화물 층을 포함하고, 상기 제2 백색 안료는 두께가 60~100nm인 백색 금속 산화물 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 백색 안료는 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 각각 포함하는 제1 백색 안료 및 제2 백색 안료가 혼합되어 있되, 상기 백색 금속 산화물층은 상기 기재 표면에 형성되며, TiO2를 포함하는 제1 고굴절층; 상기 제1 고굴절층 상에 형성되며, TiO2보다 굴절률이 낮은 물질을 포함하는 저굴절층; 및 상기 저굴절층 상에 형성되며, TiO2를 포함하는 제2 고굴절층;을 포함하되, 상기 제1 고굴절층의 두께 T1과 상기 제2 고굴절층의 두께를 T2라 할 때, 제1 백색 안료에 있어서 2T1 > T2 ≥ T1이고, 제2 백색 안료에 있어서 3T1 ≥ T2 ≥ 2T1인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 복합 백색 안료는 두께 차이가 50nm 이상인 적어도 2개 군의 기질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 고굴절층 및 상기 제2 고굴절층은 루틸(Rutile) 구조의 TiO2를 포함할 수 있다. 상기 저굴절층은 SiO2 및 MgO·SiO2 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 실시예 들에서, 상기 기질은 천연 마이카, 합성 마이카, 글래스 플레이크 및 알루미나 플레이크 중에서 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 백색 안료는 화장품, 도료, 플라스틱 등 다양한 물품에 간섭안료로서 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 백색 안료의 경우, 특정 두께를 갖는 기질과 특정 두께의 금속 산화물 층을 포함하여, 서로 색차계 값이 상이한 백색 안료들이 혼합된 결과, 광택도 및 백색도가 우수한 복합 백색 안료를 구현할 수 있다.
아울러, 고굴절층들의 상대적인 두께 조절, 즉 상부의 제2 고굴절층을 제1 고굴절층층보다 두껍게 형성하되, 하부의 제1 고굴절층의 두께에 대한 상부의 제2 고굴절층의 두께를 조절함으로써 기질의 특정 두께에서 Green 톤(Tone)에서 Red 톤의 다양한 톤의 백색 안료를 쉽게 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 비교예 1에 따른 백색 안료를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예 3에 따른 백색 안료를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 3에 따른 백색 안료의 광학 현미경(500배율) 사진을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예은 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.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 복합 백색 안료에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 백색 안료를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 백색 안료는 기질(110) 상에 TiO2층과 같은 백색 금속 산화물층(120)이 형성된 구조를 갖는다.
도 2는 본 발명에 적용될 수 있는 다른 백색 안료를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 백색 안료는 기질(210) 상에 다층 백색 산화물층, 즉 하부 TiO2층과 같은 제1 고굴절층(220)이 형성되고, 그 위에 SiO2층과 같은 저굴절층(230) 및 상부 TiO2층과 같은 제2 고굴절층(240)이 형성된 구조를 갖는다.
도 2에 도시된 구조를 갖는 백색 안료의 경우, 중간에 SiO2층(230)이 존재함으로써 광택이 개선될 수 있어, 보다 바람직하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 백색 안료는 기질(110, 210) 및 상기 기질(110, 210) 상에 형성되는 적어도 1층의 백색 금속 산화물층(120; 220~240)을 포함한다. 백색 금속 산화물은 실제로는 기질의 전체 표면을 감싸는 형태를 가지나, 구성의 단순화를 위해, 도 1 및 도 2에서는 백색 금속 산화물층이 기질 상부에 형성되어 있는 것으로 도시하였다.
기질(110, 210)은 천연 마이카, 합성 마이카, 글래스 플레이크 및 알루미나 플레이크 중에서 선택될 수 있다. 형태적으로 기질은 주로 판상형 기질이 바람직하나, 구상형 기질도 이용할 수 있다. 한편, 기질(110, 210)의 장방향 길이는 대략 5~600㎛ 정도일 수 있다.
도 2에 도시된 실시예에서, 상기의 제1 고굴절층(220)으로부터 제2 고굴절층(240)은 그 순서대로 1회만 형성될 수 있으며, 필요에 따라서는 그 순서대로 2회 이상 반복 형성될 수 있다. 아울러, 각각의 피복층 사이에는 추가의 피복층이 더 형성될 수 있으며, 최상부의 제2 고굴절층(240) 상에는 내후성 향상 등을 목적으로 보호 피복층이 더 형성될 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 백색 금속 산화물층 형성 이전에 염화주석(SnCl4) 등을 이용한 전처리 층을 더 형성할 수 있다.
이하, 도 2에 도시된 실시예에 따른 백색 안료의 구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.
제1 고굴절층(220)은 기재(210) 표면에 형성되며, TiO2를 포함한다.
본 발명에서는 상부의 제2 고굴절층(240)이 백색 구현의 주된 층이 되고, 하부의 제1 고굴절층(220)은 백색도를 보다 높게 하는데 기여한다. 제1 고굴절층(220)의 두께는 30~90nm일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 제1 고굴절층(220) 및 제2 고굴절층(240)에 포함되는 TiO2는 루틸(Rutile) 또는 아나타제(Anatase) 구조를 가질 수 있으며, 루틸 구조를 가지는 것이 보다 바람직하다. 루틸 구조의 TiO2의 경우, 아나타제 구조의 TiO2보다 광택 및 안정성이 더 우수한 장점이 있다. 이러한 루틸 구조의 TiO2를 포함하는 제1 고굴절층 및 제2 고굴절층은 SnCl4와 같은 주석화합물로 기재 표면을 전처리한 후, TiCl4 등을 이용하여 TiO2를 피복함으로써 형성될 수 있다.
저굴절층(230)은 제1 고굴절층(220) 상에 형성된다.
저굴절층(230)은 제1 고굴절층(220)과 제2 고굴절층(240) 사이에 위치하여 광학적 간섭 구조를 형성함으로써 백색강도 향상에 기여한다. 이러한 저굴절층은 SiO2 및 MgO·SiO2 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
제2 고굴절층(240)은 저굴절층(230) 상에 형성된다. 이때, 제2 고굴절층(240)은 하부의 제1 고굴절층(220) 의 두께보다 같거나 더 큰 것이 바람직하다. 즉, 제1 고굴절층의 두께를 T1이라 하고 상기 제2 고굴절층의 두께를 T2라 할 때, T2≥T1인 것이 바람직하다. 그 이유는 제1 고굴절층이 더 두꺼우면 백색도가 떨어져 백색을 구현하기 어려우며, 같은 두께일 경우 은폐력이 떨어져 안료로서의 가치가 약간 떨어진다.
한편, 제1 고굴절층 및 제2 고굴절층은 pH 3 이하의 강산성 조건 하에서 TiCl4로부터 형성될 수 있다.
한편, 저굴절층은 SiO2 또는 MgO·SiO2로부터 형성될 수 있다. 보다 구체적으로는, SiO2 또는 MgO·SiO2 투입시에는 pH 6~8의 중성 조건을 유지하고, SiO2 또는 MgO·SiO2 투입 후에는 pH 3 이하의 강산성 조건을 유지하는 방법으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 백색 안료는 제1 백색 안료 및 제2 백색 안료가 혼합되어 있다.
제1 백색 안료는 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함한다. 제2 백색 안료는 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함하며, 상기 제1 백색 안료와는 상이한 색차계 값을 갖는다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 백색 안료는 제2 백색 안료의 백색 금속 산화물층의 최소 두께가 상기 제1 백색 안료의 백색 금속 산화물층의 최대 두께보다 60nm 이상 두껍다. 백색 금속 산화물층의 두께는 예를 들어, 약 80nm, 120nm, 140nm, 160nm와 같이 다양할 수 있으며, 이들 백색 금속 산화물층 두께에 따라서 톤이 약간씩 상이하다.
예를 들어, 제1 백색 안료에 포함되는 백색 금속 산화물층이 60~100nm 두께를 갖는다면, 제2 백색 안료에 포함되는 백색 금속 산화물층은 120~260nm 두께와 같이 제1 백색 안료의 백색 금속 산화물층의 최대 두께보다 60nm 이상 두껍다. 상이한 백색 톤을 띄는 이들이 혼합하여 보다 높은 백색도를 구현할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 복합 백색 안료는 예를 들어, 제1 백색 안료에 있어서, 기질의 두께가 200~250nm일 때, 백색 금속 산화물층의 두께가 60~100nm인 경우, Green 톤의 백색을 띄게 된다. 반면, 제2 백색 안료에 있어서, 기질의 두께가 300~350nm일 때, 백색 금속 산화물층의 두께가 60~100nm인 경우, Red 톤을 띄게 된다. Green 톤의 백색 안료와 Red 톤의 백색 안료를 혼합하게 되면, 혼색 효과를 발휘하여 Green 톤 백색 안료 또는 Red 톤 백색 안료에 비하여 백색도가 향상될 수 있다.
다른 예로, 예를 들어, 본 발명에 따른 복합 백색 안료는 백색 금속 산화물층의 두께가 약 60nm인 백색 안료와 백색 금속 산화물의 두께가 약 100nm인 백색 안료가 혼합되어 있을 수 있다.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 복합 백색 안료는 제2 백색 안료의 기질의 최소 두께가 상기 제1 백색 안료의 금속 산화물층의 최대 두께보다 50nm 이상 크다. 예를 들어, 제1 백색 안료에 포함되는 기질이 200~250nm 두께를 갖는다면, 제2 백색 안료에 포함되는 기질은 300~350nm 두께와 같이 제1 백색 안료의 기질의 최대 두께보다 50nm 이상 크다. 기질 두께가 50nm 이상 차이 날 경우 백색 톤이 상이하고, 이들이 혼합되어 있음으로써 보다 높은 백색도를 구현할 수 있다.
예를 들어, 제1 백색 안료에 있어서, 백색 금속 산화물층의 두께가 약 80nm일 때, 기질의 두께가 200~250nm인 경우, Green 톤의 백색을 띄게 된다. 반면, 제2 백색 안료에 있어서, 백색 금속 산화물층의 두께가 약 80nm일 때, 기질의 두께가 300~350nm인 경우, Red 톤의 백색을 띄게 된다. Green 톤의 백색 안료와 Red 톤의 백색 안료를 혼합하게 되면, 혼색 효과를 발휘하여 Green 톤 백색 안료 또는 Red 톤 백색 안료에 비하여 백색도가 향상될 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 복합 백색 안료는 상기 제2 실시예에 따른 복합 백색 안료의 바람직한 예로서, 제1 백색 안료 및 제2 백색 안료가 혼합되어 있되, 이들 각각은 도 2에 도시된 구조를 갖는다.
이때, 제1 고굴절층의 두께 T1과 상기 제2 고굴절층의 두께를 T2라 할 때, 제1 백색 안료에 있어서 2T1 > T2 ≥ T1이고, 제2 백색 안료에 있어서 3T1 ≥ T2 ≥ 2T1이다.
즉, 제1 고굴절층(220)의 두께를 T1이라 하고, 제2 고굴절층(240)의 두께를 T2라 할 때, 제2 고굴절층(240)의 두께는 제1 고굴절층(220)의 두께보다 1~2배 더 클 수 있다(1<T2≤2). 이 경우, 특정 기질 두께에서 Green 톤의 백색이 구현 가능하다. 이와는 다르게, 제2 고굴절층(350)의 두께가 제1 고굴절층(320)의 두께보다 2~3배 더 클 수 있다((2<T2≤3). 이 경우, 특정 기질 두께에서 Red 톤의 백색이 구현 가능하다. 기질의 두께가 상이하면 톤도 약간 변화될 수 있다. 이와 같이, 제1 고굴절층 두께 대비 제2 고굴절층의 두께 비율을 조절함으로써 다양한 톤의 백색 안료가 구현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 백색안료는 제2 고굴절층(350)의 두께가 제1 고굴절층(320)의 두께보다 1~2배 더 큰 백색 안료와 제2 고굴절층(350)의 두께가 제1 고굴절층(320)의 두께보다 2~3배 더 큰 백색 안료가 중량비로 약 80:20~20:80 정도로 혼합된 것일 수 있다. 이 경우, 높은 광택도를 가지면서도, 우수한 백색도를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 복합 백색 안료는 제1 실시예와 같이, 두께 차이가 50nm 이상인 적어도 2개 군의 기질을 포함할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 실시예에 따른 복합 백색 안료는 동일한 재질, 동일한 두께의 백색 금속 산화물층이 코팅되더라도 기질의 두께에 따라서 백색 톤이 달라지고, 동일한 기질 두께, 동일한 재질의 백색 금속 산화물층이 코팅되더라도 백색 금속 산화물층의 두께에 따라서 백색 톤이 달라진다는 현상을 이용하여, 본 발명의 발명자들은 이들 상이한 백색 톤을 갖는 백색 안료들을 복합적으로 적용한 결과, 혼합된 백색(mixed white color)이 구현될 수 있었는데, 이 혼합된 백색의 경우, 높은 광택도 및 높은 백색도를 나타낼 수 있었다.
바람직하게는, 상기 제1 백색 안료 및 제2 백색 안료가 각각 20중량% 이상 포함될 수 있다. 즉, 서로 다른 톤의 백색 안료들 모두가 일정량 이상 포함됨으로써 상기의 높은 광택도 및 높은 백색도 구현의 신뢰성이 높아질 수 있다.
본 발명에 따른 백색 안료 제조 방법은 도 1에 도시된 구조의 경우, 기질이 분산된 슬러리를 제조하는 단계와, 상기 슬러리에 분산된 기질 표면에 고굴절층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 구조의 경우, 기질이 분산된 슬러리를 제조하는 단계와, 상기 슬러리에 분산된 기질 표면에 제1 고굴절층을 형성하는 단계와, 제1 고굴절층 상에 저굴절층을 형성하는 단계와, 저굴절층 상에 제2 고굴절층을 형성하는 단계를 포함한다.
기질 두께를 다양하게 할 경우, 슬러리 제조 단계에서 다양한 두께의 기질을 이용하는 방법이 이용될 수 있다. 다른 방법으로, 특정 두께의 기질을 이용하여 제1 백색 안료를 제조하고, 다른 두께의 기질을 이용하여 제2 백색 안료를 제조한 후, 이들을 혼합하는 방법을 이용할 수 있다.
백색 금속 산화물층의 두께를 다양하게 할 경우, 슬러리에 투입되는 TiO2 전구체 용액(예를 들어 TiCl4 용액)의 농도를 달리하거나 적정 시간을 달리하여 제1 백색 안료 및 제2 백색 안료를 제조한 후, 이들을 혼합하는 방법이 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 백색 안료는 우수한 백색 미감을 가지며, 이에 따라 도료, 플라스틱, 화장품 등과 같은 제품에 적용 가능하다.
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.
1. 백색안료의 제조
비교예 1
두께가 350nm ~ 700 nm인 합성 운모 플레이크 100g을 2L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 75℃까지 가열한 후, HCl 용액을 첨가하여 슬러리의 pH를 1.7로 조정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 170g을 칭량하여 슬러리에 3시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. 적정 후 30분간 환류 하였다.
환류 후, 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척한 후, 120℃에서 10시간동안 건조하여 분말 형태의 중간생성물을 수득하였다.
이후, 수득된 중간 생성물을 800℃에서 12분 동안 하소하여 백색 안료 분말을 수득하였다.
실시예 1
두께가 350 nm ~ 700 nm인 합성 운모 플레이크 100g을 2L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 75℃까지 가열한 후, HCl 용액을 첨가하여 슬러리의 pH를 1.7로 조정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 170g을 칭량하여 슬러리에 3시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. 적정 후 30분간 환류 하였다.
환류 후, 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척한 후, 120℃에서 10시간동안 건조하여 분말 형태의 중간생성물을 수득하였다.
이후, 수득된 중간 생성물을 800℃에서 12분 동안 하소하여 백색 안료 분말을 수득하였다.
위와 같은 방법으로 TiCl4 용액의 사용량을 늘려서 Gold, Red, Blue 톤을 띄는 안료 분말을 수득 한다.
이와 같은 방법으로 얻은 백색 분말을 혼합하여 오색 빛의 백색 안료 분말을 얻을 수 있다.
실시예 2
(1) 제조예 2-1
두께가 200nm~250 nm인 판상 알루미나 플레이크 100g을 2L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 75℃까지 가열한 후, HCl 용액을 첨가하여 슬러리의 pH를 1.7로 조정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 120g을 칭량하여 슬러리에 3시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. 적정 후 30분간 환류 하였다.
환류 후, 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척한 후, 120℃에서 10시간동안 건조하여 분말 형태의 중간생성물을 수득하였다.
이후, 수득된 중간 생성물을 800℃에서 12분 동안 하소하여 Green 톤을 띄는 백색 안료 분말을 수득하였다.
(2) 제조예 2-2
두께가 300nm~ 350nm인 판상 알루미나 플레이크 100g을 2L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 75℃까지 가열한 후, HCl 용액을 첨가하여 슬러리의 pH를 1.7로 조정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 110g을 칭량하여 슬러리에 3시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. 적정 후 30분간 환류 하였다.
환류 후, 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척한 후, 120℃에서 10시간동안 건조하여 분말 형태의 중간생성물을 수득하였다.
이후, 수득된 중간 생성물을 800℃에서 12분 동안 하소하여 Red 톤을 띄는 백색 안료 분말을 수득하였다.
(3) 제조예 2-3
제조예 2-1 및 제조예 2-2에 따른 방법으로 얻은 백색 분말들을 중량비로 1:1로 혼합하여 백색 안료 분말을 얻었다. 이를 실시예 2라 한다.
실시예 3
(1) 제조예 3-1
두께 350~700nm인 합성 운모 플레이크 100g을 2L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 75℃까지 가열한 후, HCl 용액을 첨가하여 슬러리의 pH를 1.7로 조정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 130g을 칭량하여 슬러리에 3시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류한 후 20% NaOH 희석액으로 pH를 7.5으로 조정하였다. (제1 고굴절층 형성)
다음으로, MgO·SiO2 용액(MgO·SiO2 함량 3.5중량%) 1,200g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 적정하면서 HCl 용액으로 pH를 7.5로 일정하게 유지하였다. 이후, HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 1.7로 조정한 후, 추가로 15분동안 교반하여 환류하였다. (저굴절층 형성)
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 200g을 칭량하여 슬러리에 6시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. (제2 고굴절층 형성)
환류 후, 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척한 후, 120℃에서 10시간동안 건조하여 분말 형태의 중간생성물을 수득하였다.
이후, 수득된 중간 생성물을 800℃에서 12분동안 하소하여 약간의 Green 톤을 띄는 백색 안료 분말을 수득하였다.
(2) 제조예 3-2
두께 350~700nm인 합성 운모 플레이크 100g을 2L 탈미네랄수에 투입한 후 교반하여 슬러리를 형성하였다. 다음으로, 슬러리를 75℃까지 가열한 후, HCl 용액을 첨가하여 슬러리의 pH를 1.7로 조정하였다.
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 130g을 칭량하여 슬러리에 3시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. 적정 후 10분간 환류한 후 20% NaOH 희석액으로 pH를 7.5으로 조정하였다. (제1 고굴절층 형성)
다음으로, MgO·SiO2 용액(MgO·SiO2 함량 3.5중량%) 1,200g을 칭량하여 슬러리에 4시간에 걸쳐 적정하면서 HCl 용액으로 pH를 7.5로 일정하게 유지하였다. 이후, HCl 용액을 첨가하여, 슬러리의 pH를 1.7로 조정한 후, 추가로 15분동안 교반하여 환류하였다. (저굴절층 형성)
다음으로, SnCl4 용액(SnCl4 함량 11중량%) 27g을 칭량하여 슬러리에 1시간에 걸쳐 일정한 속도로 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지하였다.
다음으로, TiCl4 용액(TiCl4 함량 33중량%) 300g을 칭량하여 슬러리에 8시간에 걸쳐 적정하면서 30% NaOH 희석액으로 pH를 1.7로 일정하여 유지시켰다. (제2 고굴절층 형성)
환류 후, 최종 슬러리를 여과하여 탈수하고, 탈미네랄수로 2회에 걸쳐 세척한 후, 120℃에서 10시간동안 건조하여 분말 형태의 중간생성물을 수득하였다.
이후, 수득된 중간 생성물을 800℃에서 12분동안 하소하여 약간의 Red 톤을 띄는 백색 안료 분말을 수득하였다.
(3) 제조예 3-3
제조예 3-1 및 제조예 3-2에 따른 방법으로 얻은 백색 분말을 중량비로 1:1로 혼합하여 백색 안료 분말을 얻었다. 이를 실시예 3이라 한다.
실시예 4
합성 운모 플레이크 대신 두께가 200nm~ 250 nm인 판상 알루미나 플레이크를 이용한 것 이외에는 제조예 3-1 및 제조예 3-2와 동일한 방법으로 백색 분말들을 얻어(제조예 4-1, 제조예 4-2), 중량비로 1:1로 혼합하여 백색 안료 분말을 얻었다.
2. 물성 평가
비교예 1, 실시예 1~4에 따른 물성을 다음과 같이 평가하였다.
(1) 채도 평가
표 1은 제조예 3-1, 3-2 및 3-3, 제조예 4-1, 4-2 및 4-3에 따른 백색 안료의 색차계 값(a*, b*)을 나타낸 것이다.
표 2는 비교예 1 및 실시예 1~4에 따른 백색 안료의 색차계 값(a*, b*)을 나타낸 것이다. 색차계 값은 Konika Minolta Chroma meter CR-400 D65로 측정하였으며, a*는 적색(Red)의 정도, b*는 노란색(Yellow)의 정도, △a*, △b*는 비교예 기준 실시예 1~4의 색차 변화값 및 실시예 2 기준 실시예 4의 색차 변화값을 나타낸다.
[표 1]
Figure PCTKR2018003567-appb-I000001
표 1을 참조하면, 제조예 3-1 및 3-2는 기질이 특정 두께의 기질만 있을 경우 채도가 높아 혼색의 발생도가 낮아 약간의 특정 톤을 띄는 흰색 분말을 얻어지는 것을 알 수 있다. 각기 다른 기질 두께의 분말을 혼합하여 흰색 분말의 특정 톤을 띄는 것을 조절할 수 있다.
제조예 3-1은 약간의 Green 톤을 띄는 흰색 분말이며, 제조예 3-2는 약간의 Red 톤을 띄는 흰색 분말로 측정된다. 이 두 분말을 혼합하여 혼색이 되어 보다 a*, b* 값이 0에 가까운 보다 더 흰색의 분말을 얻어 지는 것을 알 수 있다.
실시예 4의 경우에도, 약간의 Green 톤을 띄는 분말과 Red 톤을 띄는 분말이 혼합되어 a*, b* 값이 0에 가까운 보다 더 흰색의 분말을 얻어 지는 것을 알 수 있다.
[표 2]
Figure PCTKR2018003567-appb-I000002
표 2를 참조하면, 비교예 1은 일정 두께의 기질을 이용한 일반적인 백색 진주 안료 구조이다.
실시예 1의 경우에 비교예 1과 같은 기질에 금속 산화물 층의 두께가 서로 다른 분말들이 혼합되어 혼색을 이용하여 흰색 분말을 제조한 것으로 백색도가 증가하는 것을 볼 수 있다.
실시예 2의 경우 비교예 1과 비교 시, △b* 값의 변화가 상대적으로 적어 Blue 톤이 적어지면서 백색도가 더 좋음을 알 수 있다.
실시예 3의 경우 비교예 1과 비교시 광택이 약간 더 상승하고, △a*,△b* 값의 변화가 상대적으로 적어 백색도가 더 좋음을 알 수 있다.
실시예 4의 경우 비교예 1과 비교시 광택이 약간 더 상승하고, △a*,△b* 값의 변화가 상대적으로 적어 백색도가 더 좋아진 것을 볼 수 있다. 또한, 실시예 4의 경우, 실시예 2와 비교시 광택이 약간 더 상승하고, △a*,△b* 값의 변화가 상대적으로 적어 백색도가 더 좋음을 알 수 있다.
[적용예]
하기는 상기 실시예 3에서 수득된 백색 안료가 도료, 플라스틱, 잉크 및 화장품에 사용되는 적용예에 대한 설명이다.
(1) 도료에 사용하는 예
이 는 자동차 표면 코팅 도료에 사용하는 예이다.
{기초 도료 조성물 }
[폴리 에스테르 수지]
하이큐 베이스 조색용 투명(BC-1000) ㈜ 노루페인트
하이큐 LV신나 (DR-950WS) ㈜ 노루페인트
실시예 3에서 수득된 백색안료 4중량부와 상기 폴리 에스테르 수지 조성물 9 6중량부를 혼합하고, 폴리에스테르 수지용 희석제100중량부를 혼합물에 첨가하여 분무 코팅[포드 컵(Ford C up) #4를 사용하여 14 내지 16초 동안 적용함(25℃)]에 적합한 농도로 이의 점도를 저하시킴으로써 제조하고 , 이를 분무 코팅에 의해 도포하여 하도막층을 형성하였다. 하기 조성물의 미착색된 표면투명 도료를 하도막 층 위로 도포하였다.
{표면 투명 도료}
하이큐 울트라크리어 ㈜ 노루페인트
하이큐 울트라크리어 경화제(CCH-100) ㈜ 노루페인트
표 면 코팅한 후, 도료를 30분 동안 40℃에서 공기중에 노출시키고, 30분 동안 130℃에서 경화를 위해 가열 하였다.
(2) 플라스틱에 사용하는 예
하기는 플라스틱을 착색하는데 사용되는 안료 조성물의 예이다 .
폴리에틸렌 수지(펠릿): 70중량부
실시예 3에서 수득된 백색 안료: 1중량부
아연 스테아레이 트: 0.2중량부
액체 파라핀: 0.1중량부
상기 조성물을 함유하는 펠릿을 건조 블렌딩하고 압출 성형 하였다.
(3) 화장품에 사용하는 예
하기는 입술-색조 화장품용 조성물이다.
Hydrogenated Castor Oil - 37중량부
Octyldodecanol - 10 중량부
Diisostearyl Malate - 20 중량부
Ceresi n - 5 중량부
Euphorbia Cerifera (Candelilla) Wax - 5 중량부
Dipentaerythrityl Hexahydroxyste arate /Hexastearate/Hexarosinate - 18.5 중량부
Copernicia Cerifera (Carnauba) Wax - 3 중량부
Isopropyl Lanolate - 1 중량부
VP/Hexadecene Copolymer - 1 중량부
실시예 3에서 수득된 백색 안료: 적정량
산화방지제, 보존제 및 방향제: 소량
립스틱을 상기 조성물로부터 형성하였다.
이상에서는 본 발명의 일 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함하는 제1 백색 안료; 및
    기질과, 상기 기질 상에 형성되는 백색 금속 산화물층을 포함하며, 상기 제1 백색 안료와는 상이한 색차계 값을 갖는 제2 백색 안료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 백색 안료의 기질의 최소 두께가 상기 제1 백색 안료의 기질의 최대 두께보다 50nm 이상 큰 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 백색 안료는 두께가 200~250nm인 기질을 포함하고, 상기 제2 백색 안료는 두께가 300~350nm인 기질을 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 백색 금속 산화물층은
    상기 기재 표면에 형성되며, TiO2를 포함하는 제1 고굴절층;
    상기 제1 고굴절층 상에 형성되며, TiO2보다 굴절률이 낮은 물질을 포함하는 저굴절층; 및
    상기 저굴절층 상에 형성되며, TiO2를 포함하는 제2 고굴절층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 고굴절층의 두께를 T1이라 하고 상기 제2 고굴절층의 두께를 T2라 할 때, T2>T1인 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 백색 안료의 백색 금속 산화물층의 최소 두께가 상기 제1 백색 안료의 백색 금속 산화물층의 최대 두께보다 60nm 이상 큰 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 백색 안료는 두께가 30~80nm인 백색 금속 산화물층을 포함하고, 상기 제2 백색 안료는 두께가 100~160nm인 백색 금속 산화물층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 백색 금속 산화물층은
    상기 기재 표면에 형성되며, TiO2를 포함하는 제1 고굴절층;
    상기 제1 고굴절층 상에 형성되며, TiO2보다 굴절률이 낮은 물질을 포함하는 저굴절층; 및
    상기 저굴절층 상에 형성되며, TiO2를 포함하는 제2 고굴절층;을 포함하되,
    상기 제1 고굴절층의 두께 T1과 상기 제2 고굴절층의 두께를 T2라 할 때,
    제1 백색 안료에 있어서 2T1 > T2 ≥ T1이고, 제2 백색 안료에 있어서 3T1 ≥ T2 ≥ 2T1인 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  9. 제4항 또는 제8항에 있어서,
    상기 제1 고굴절층 및 상기 제2 고굴절층은 TiO2를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  10. 제4항 또는 제8항에 있어서,
    상기 저굴절층은 SiO2 및 MgO·SiO2 중에서 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기질은 천연 마이카, 합성 마이카, 글래스 플레이크 및 알루미나 플레이크 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 복합 백색 안료.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 복합 백색 안료는 도료, 인쇄용 잉크, 장판, 벽지, 특수지, 플라스틱, 피혁제, 악세서리, 화장품, 세라믹 및 인조대리석 중 적어도 어느 하나에 사용되는 것을 특징으로 하는 간섭안료.
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