KR19980701444A - 착색 알루미늄 안료와 이의 제조 방법 및 용도(coloured aluminium pigments, process for the production thereof and use thereof) - Google Patents

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좀머 귄터
에크카르트-베르케 스탄다르트 브론쩨펄버 베르케 칼 에크카르트 게엠베하 운트 꼼빠니
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Abstract

본 발명은 산화 금속 층으로 도포된 착색 알루미늄 안료, 이의 제조 방법 및 특수-효과 안료로서의 이의 용도에 관한 것으로, 상기 산화 금속층은 색 안료를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

착색 알루미늄 안료와 이의 제조 방법 및 용도
알루미늄 안료는 특수-효과 안료(special-effect pigments)로 코팅 가공시 널리 사용된다. 특수-효과 안료라 함은, 일정하게 배향된 입자, 고도의 광굴절 입자 또는 금속 입자가 주로 편평하게 배열되어 반사 작용이 유도된 안료라는 의미로 사용된다(German Standard DIN 55944). 이들은 언제나 판-유사 또는 플래이크-유사 배열이며, 염색 안료와 비교시 매우 큰 입경을 갖는다. 이들의 광학적 성질은 반사 또는 간섭에 의해 결정된다. 특수-효과의 안료는 투명도, 흡광도, 두께, 단일층 또는 다층 구조에 따라 금속 광택, 진주 광택, 간섭 또는 간섭 반사를 나타낸다. 이들이 주로 사용되는 분야는 화장품 및 자동차 섹터이고, 추가로 착색 플라스틱 재료, 페인트, 피혁 가공, 인쇄 산업 및 세라믹 산업이다(기술적인 배경은 W. Ostertag, Nachr. Chem. Techn. Lab. 1994, 9, 849. 참고).
가장 일반적으로 사용되는 특수-효과 안료는 알루미늄 플래이크 및 도포된 운모 플래이크이며, 상기 알루미늄 안료는 전형적인 금속 광택이고, 상기 도포된 운모 플래이크는 전형적인 진주 광택이다.
최근 몇 년간, 착색 특수-효과 안료의 필요성이 크게 증대되었다. 따라서, 예를 들면 산화물-도포 구리 및 브래스 플래이크, 백운모, 금운모와 같은 전이 금속 산화물 또는 유리로 도포된 지지층, 구아닌 단일-결정(피시 실버, fish silver), BiOCl-단일 결정, 플래이크-형 적철광 단일-결정, 플래이크-형 프탈로시아닌 또는 패브리-페로-구조의 분쇄된 다층 박막이 특수-효과 안료로 사용된다.
착색 효과를 얻기 위하여, 특히 알루미늄 안료를 투명한 염료와 혼합하기도 한다. 그러나, 간섭 효과를 얻을 수 없어 안료가 진주 광택을 나타내지 못하는 한 이러한 방법에서의 색 선택 범위는 제한된다. 그러나, 도포된 운모 플래이크계의 대부분의 진주 광택 간섭 안료는, 그 투명성으로 인하여 알루미늄 안료보다 도포능이 크게 떨어진다. 따라서, 알루미늄 안료를 착색하여 알루미늄 플래이크의 우수한 도포능과 간섭 안료의 색 선택 범위를 갖는 안료를 제조하려는 노력이 계속되었다.
미합중국 특허 4 328 042호 및 EP-A-0 033 457에는 산화철을 침착시켜 금색 알루미늄 안료를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 때, 철 펜타카르보닐이 알루미늄 플래이크의 유동층에서 산소로 산화되며, 상기 베드는 비활성 기체로 유동화하여 만든다. 이 방법의 단점은 기술에 따른 비용이 매우 높은 수준이라는 것이다.
미합중국 특허 5 037 475호에는 금속 표면에 색 안료를 고착시켜 착색되는 알루미늄 안료의 제조 방법이 개시되어 있다. 상기 색 안료는 카르보닐 그룹을 갖는 중합체를 통해 고착된다. 부착을 향상시키고자 보호층을 중합하여 적용할 수 있다. 그러나, 이와 같이 제조된 안료는 색의 선명도가 열등한 수준이다.
WO 91/04293(PCT/US 90/05236)에는 중합체-도포된 색 안료를 수용성 용매로부터 정전기력으로 금속 표면에 고착시킴으로써 알루미늄 안료를 착색하는 방법이 개시되어 있다. 이러한 경우에 도포 결과는 알루미늄 안료의 종류, 중합체 도포의 색 안료 상에서의 성질, 용매 조성 및 pH-값에 따른 복합 방식에 좌우된다.
EP-A-0 328 906에는 이산화티타늄이 도포된 금속 안료, 특히 알루미늄 안료도 개시되어 있다. 이는, pH 4 내지 8에서, 유기 매질에 현탁된 금속 플래이크의 존재하에, 유기 티타네이트 에스테르 화합물, 예를 들면 테트라이소프로폭시티타늄을 가수분해하여 제조한다. 이러한 방법에서, 산화티타늄 층의 두께를 다양하게 함으로써 색조를 다양화할 수 있다. 도포된 안료를 제조하기 위해서는, 특정 조건을 유지하는 것이 중요하다. pH 값은 4 내지 8의 범위이어야 하며, 티타네이트 에스테르를 가할 때 적하 속도(dropping speed)는 금속 표면적 m2및 분당 1.0 x 10-7내지 1.0 x 10-4몰의 범위이어야 한다. 따라서, 이러한 방법은 대규모로 사용할 수 없다. 또한, 산화 금속층으로부터 물을 제거하여야만 적당한 층 구조를 얻을 수 있으므로, 착색 효과를 얻기 위하여 도포된 안료를 건조후 하소(calcination)하여야 한다. 그러나, 알루미늄은 융점이 낮아, 도포된 알루미늄 안료와 관련된 하소 조작은 실시하기가 대단히 어렵다.
미합중국 특허 4 978 349호에는 화학적으로 증착(CVD)하여 산화 티타늄-도포된 알루미늄 안료를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 때, 고온 알루미늄 입자의 존재하에, 유동층에서 저농도의 티타늄 테트타클로라이드를 수증기와 반응시킨다. 이 방법의 기술도 비용이 많이 드는 단점이 있다.
미합중국 특허 4 158 074호에는 수화된 산화 알루미늄 및 수화된 산화 금속을 포함하여 이루어진 막으로 도포하여 착색 알루미늄 안료를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이 막은, 승온하여 pH 값 8 내지 12에서 미세 알루미늄 플래이크 또는 판을 철, 니켈, 코발트, 아연 또는 구리 염의 알칼리 용액 중에 처리하여 제조한다. 즉, 금속 염을 전기화학적으로 반응시켜 제조한다. 이같은 방법으로는, 금색 안료의 제조 뿐 아니라 킬레이트화제를 첨가하여 흑갈색 및 회백색 안료를 제조할 수도 있다.
미합중국 특허 5 261 955호에는 착색 금속 안료를 제조하기 위한 졸-겔-방법이 기재되어 있다. 이 때, 금속 플래이크 또는 판을 무기 염의 졸, 예를 들면 수용성 알칼리 산화 지르코늄 졸 내에 분산시키며, 상기 졸로 도포된 플래이크 또는 판을 여과 후 무기 화합물 용액, 예를 들면 유기 용매 중의 질화 코발트 용액에 분산시키고 가열하여 플래이크 상에 졸-겔 층을 형성시킨다. 이 방법은 개별 단계가 많아, 장치에 따른 비용이 매우 높은 수준이다.
JP-A-61-130375에는 금색 알루미늄 안료가 개시되어 있으며, 이 안료는 알루미늄 분말을 산 용액 내에서 디크로메이트, 불화 나트륨 및 표면-활성제와 처리하고, 건조 후 지방산 유도체로 처리하여 제조한다. 이 방법으로는 금 색조 외에는 얻을 수 없다.
독일 출원 공개 (DE-OS) 제 41 40 295호에는 플래이크 또는 판 형의 캐리어 물질, 바람직하기는 운모로 구성되어 있는 안료가 개시되어 있다. 상기 플래이크 또는 판 형 물질은 초 미세 범위의 산화 금속 및/또는 염료 입자를 포함하는 무기 매트릭스로 도포한다. 상기 기질을 도포시, 산화 금속 및/또는 염료 입자의 존재하에, 수용성 산 현탁액에서 금속 염, 바람직하기는 티타늄 테트라클로라이드를 가수분해하는 것이 효과적이다. 그러나, 알루미늄 입자는 이러한 조건에서 쉽게 파쇄되므로 이 방법으로 알루미늄 플래이크를 착색하는 것은 불가능하다.
미합중국 특허 3 067 052호에는 착색 알루미늄 입자가 개시되어 있으며, 알루미늄 분말을 KMnO4-용액, 가능하면 환원제를 첨가하여 산화함으로써 제조한다. 이러한 안료의 색조는 사용되는 각 환원제에 따라, 금색, 녹색 또는 적색 색조이다.
DE 25 57 796에는 착색 알루미늄 안료가 개시되어 있으며, 이 안료는 카본 블랙을 색 안료로 포함하는 산화 금속 층이 도포되어 있다. 색 안료의 비율은 최대 10 중량%이다. 이 명세서에 따르면, 착색 안료가 더 많은 경우 광택 및 색에 유해 작용을 나타낸다.
DE 36 17 430에는 기본 안료로 운모를 포함하는 도포된 착색 안료가 개시되어 있다. 이 명세서에서, 색 안료를 포함하는 도포물은 제시되어 있지 않다. 상기 안료의 색 효과는 간섭에 의하여 생겨난다.
DE 42 23 383에는 황화 금속-도포된 기질이 개시되어 있으며, 상기 황화 금속 층은 착색 안료를 전혀 포함하지 않는다.
DE 42 23 384에는 색 안료 성분이 없는 산화 금속-도포된 알루미늄 기질이 개시되어 있다. 이에 따르면, 가능한한 최저 함량의 탄소, 즉 윤활제 및 유기 불순물을 갖는 것이 우수한 광택 효과를 갖는데 결정적이다. 따라서, 상기 기질은 산소를 포함하는 대기에서 가열함으로써 선-처리되어야 한다.
JP-1-110 568[Patent Abstracts of Japan, Section C. Volume 13(1989) No 331(C-622)]에는 색 안료 성분이 없이 산화물 박막으로 도포된 알루미늄 기질이 개시되어 있으며, 이의 색 효과는 간섭에 의해 생겨난다.
상기한 이유로, 알루미늄 안료를 제조하기 위하여, 운모를 기초한 착색 안료 제조 방법을 사용할 수 없으나, 알루미늄 안료는 우수한 도포능 및 금속 광택을 가지므로 높은 관심의 대상이다. 그러나, 알루미늄 안료를 착색하기 위한 공지된 방법으로는, 주로 금색 범위인 몇가지 색조만을 제공하며, 장치가 대부분 매우 비싸다. 따라서, 다른 색조로 착색된 알루미늄 안료의 필요성 및 장치가 단순한 상기 착색 알루미늄 안료의 제조 방법의 필요성은 여전하다.
본 발명은 착색 알루미늄 안료와 이의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 이러한 안료 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
이 목적을 달성하고자, 본 발명에서는 착색 안료를 갖는 산화 금속 층이 도포되어 있는 플래이크 또는 박막(lamellar) 형의 알루미늄 기질로 구성되어 있는 알루미늄 안료가 제공된다. 본 발명에 따른 안료는, 플래이크-형 알루미늄 기질에, 금속 염을 수용액으로부터 침전시키는 방법에 의하지 않고, 착색 안료의 존재하에 유기 용매 내에서 금속 산 에스테르를 조절하여 가수분해시킴으로써 산화 금속 층을 생성시키는, 단일 단계로 실시되는 졸-겔 방법으로 제조한다. 본 발명에 따른 알루미늄 안료는 매우 광범위한 다양한 색조, 예를 들면 청색, 적색, 보라색 및 금색을 가지며, 금속성 광택을 갖는다.
본 발명에 따른 안료는, 알루미늄 기질에 대하여 각각, 착색 안료의 양은 15 내지 40 중량%, 바람직하기는 20 중량% 이상이고, 산화 금속의 양은 3 내지 95 중량%이 바람직하다.
본 발명의 실시형태는 다음 방법으로 얻을 수 있는 착색된 알루미늄 안료에 관한 것이다.
a) 한 종 이상의 착색 안료를 통상적인 방법으로 그라인딩한다.
b) 상기 그라인딩된 재료를 알루미늄 안료 및 하나 이상의 유기 용매와 혼합한다.
c) 하나 이상의 금속 산 에스테르를 가한다.
d) 상기 금속 산 에스테르를 완전히 가수분해하기 위하여 화학량론적으로 필요한 량의 1 내지 5배량의 물을 가한다.
e) 반응 종료 후, 혼합물에서 휘발성 성분을 통상적인 방법으로 제거한다.
f) 얻어진 안료를 건조한다.
바람직한 실시형태에서, 알루미늄 안료를 단계 b)의 실시 전에 디그리징(degreasing) 처리한다.
더욱 바람직한 실시 형태에서, 단계 a)에서 그라인딩 조작동안 색 안료 또는 안료에 금속 산 에스테르의 일부를 가한다. 이에 따라, 단계 c)의 금속 산 에스테르의 양은 감소한다.
또 다른 실시형태에서, 안료 분산을 향상시키는 일반적인 첨가제의 첨가를 단계 a)에 포함시킨다.
본 발명은 안료 자체 외에도, 상기 단계 a) 내지 f)를 포함하는 안료의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시형태에서, 단계 d)에서 얻어진 반응 혼합물을 40℃ 내지 단계 b)에서 가한 용매의 비등점까지 가열하거나 및/또는 염기성 촉매를 가한다.
단계 f)의 건조 조작은 진공 상태에서, 바람직하기는 200℃ 미만, 더욱 바람직하기는 150℃미만, 훨씬 바람직하기는 100℃ 미만에서 실시하며, 예를 들면 진공 건조 캐비넷에서 90℃가 효과적이다.
사용가능한 착색 안료는 통상적인 유기 및 무기 착색 안료이다. 높은 수준의 투명도 및 색-견뢰도를 갖는 착색 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 기술분야에 숙련된 사람은 문헌(예를 들면, Buxbaum, Industrial Inorganic Pigments, VCH-Verlag, Weinheim, 1993 및 W. Herbst, K. Hunger, Industrielle Organische Pigmente, VCH-Verlag, Weinheim, 1987) 및 제조업자 추천서(manufacturer recommendation)을 참조할 수 있다. 바람직한 색 안료는 예를 들면 C.I.피그먼트 블루 15:3, C.I. 피그먼트 레드 179, C.I. 피그먼트 레드 101 및 C.I. 피그먼트 레드 202가 있다. 본 발명에 따른 알루미늄 안료 각각의 바람직한 색조에 따라, 일종의 안료 또는 여러 종류의 안료 혼합물을 사용하는 것이 가능하다.
착색 안료를 그라인딩하는 조작은 통상적인 방법에 따라, 예를 들면 산화 지르코늄 볼(zirconium oxide balls) 등을 갖는 비드 밀(bead mill) 또는 그라인딩체 밀(grinding-body mill)로 행한다. 그라인딩 조작은 금속 산 에스테르 일부나 통상적인 용매, 예를 들면 백색 스피릿(white spirit)을 사용하여 행할 수 있다. 그라인딩 조작에서 백색 스피릿 또는 다른 용매를 금속 산 에스테르와 동시에 사용하는 것도 가능하다. 안료 분산능을 향상시키기 위하여 안티테라 U 80(Antiterra U 80 : Byk-Chemie)와 같은 첨가제를 첨가하는 것도 가능하다.
단계 c)에 적당한 알루미늄 안료는 장식적 도포에 사용할 수 있는 모든 통상적인 알루미늄 안료이다. 라운드 알루미늄 플래이크 또는 판[소위, 실버 달러(silver dollars)]를 사용하는 것도 바람직하다. 2000 타입 계열의 스타파 메탈럭스(Stapa Metallux, Eckart제)가 특히 바람직하다. 이들은 산란 성분이 적으므로, 실버 달러가 특히 밝은 착색 효과를 나타낸다.
단계 b)에 관련되는 용매는 유기 용매, 물과 혼화되기 쉬운 용매가 바람직하다. 메탄올, 에탄올, n-프로판올, i-프로판올, n-부탄올, i-부탄올 및 t-부탄올과 같은 알콜이 가장 바람직하고, i-프로판올이 특히 바람직하다.
각각의 필요에 따라, 상기 방법의 단계 d) 후, 반응 종료 이전에, 단계 b)에서 사용되는 용매의 추가량을 다시 가한다. 첨가되는 용매의 총량은 알루미늄 기질 100g에 대하여 150 내지 300ml가 바람직하다.
적당한 금속 산 에스테르는, 티타늄, 지르코늄, 실리콘, 알루미늄 및 붕소의 알킬 및 아릴 알코올레이트, 카르복실레이트, 카르복실 잔기 또는 알킬 잔기 또는 아릴 잔기로 치환된 알킬 알코올레이트 또는 카르복실레이트를 포함하여 이루어진 그룹에서 선택된다. 상기 금속의 알킬 및 아릴 알코올레이트가 특히 바람직하고, 메탄올레이트, 에탄올레이트, n-프로판올레이트, i-프로판올레이트, n-부탄올레이트, i-부탄올레이트 및 t-부탄올레이트와 같은 C1-C6알킬 알코올레이트가 특히 바람직하다. 이러한 화합물은 일반식 M(OR)y이고, M은 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 실리콘, 알루미늄 또는 붕소, R은 C1-C6알킬, 페닐, 크실릴, 톨릴 또는 크레실 그룹, 그리고 y는 3 또는 4이다. 이러한 종류의 화합물을 금속 산, 예를 들면 오르도-규산, 붕산, 수산화 알루미늄, 티탄산 또는 지르콘산의 에스테르로 볼 수도 있다. 특히, 알루미늄트리이소프로필레이트(트리이소프로필알루미네이트), 티타늄 테라이소프로필레이트(테트라이소프로필티타네이트), 중합 n-부틸티타네이트, 티타늄 테라이소부틸레이트(테트라이소부틸티타네이트), 지르코늄 테라이소프로필레이트(테트라이소프로필지르코네이트), o-규산 테라에틸 에스테르(테트라에틸오르도실리케이트) 및 트리에틸보레이트(붕산 트리에틸에스테르)를 사용하는 것이 바람직하다. 혼합 알코올레이트도 가능하다. 즉, 모든 OR 잔기가 같지 않아도 된다.
또한, 상기 금 속의 알킬 또는 알케닐 잔기로 치환되는 것도 가능한 아세틸 아세토네이트, 아세토아시틸아세토네이트 또는 아세토 아세테이트를 사용하는 것도 바람직하다. 혼합된 알코올레이트/아세틸아세토네이트, 알코올레이트/아세토아세틸아세토네이트 또는 알코올레이트/아세토아세테이트, 말하자면 알코올레이트 잔기 및 아세틸아세토네이트 잔기, 아세토아세틸아세토네이트 또는 아세토아세테이트 잔기를 포함하는 금속 산 에스테르도 적당하다.
이러한 종류의 금속 산 에스테르의 예로는, 지르코늄, 알루미늄 또는 티타늄 아세틸아세토네이트[Zr(acac)4, Ti(acac)4또는 Al(acac)3] 및 디이소부틸올레일아세토아세틸알루미네이트 또는 디이소프로필올레일아세토아세틸아세토네이트를 들 수 있다. 또한, 부분적으로 축합된 상태일 수 있는 서로 다른 금속의 금속 산 에스테르 혼합물, 예를 들면 DynasilR(Huls), 혼합된 Al-Si-금속 산 에스테르를 사용할 수도 있다.
표면적 약 4 m2/g(BET)인 알루미늄 기질 100g에 대하여, 착색 안료 15 내지 40g, 바람직하기는 20 내지 40g, 및 금속 산 에스테르 0.1 내지 0.8몰, 바람직하기는 0.5몰을 사용한다. 금속 산 에스테르를 0.8몰을 초과하여 사용하면, 착색 알루미늄 안료의 광택이 나빠지고 바람직하지 못한 응집이 생기는 경향이 있다. 금속 산 에스테르를 0.1몰 미만 사용하면, 도포된 안료의 물과 산에 대한 안정성이 충분하지 못하고, 색 안료가 알루미늄 안료 상에 적당히 부착되지 못할 가능성이 있다. 색 안료가 15g 미만으로 사용되면 착색 효과가 충분치 봇하며, 40g을 초과하여 사용되면 알루미늄 안료의 금속 광택이 과도하게 가려진다.
본 발명에 따른 방법에서는, 단계 b)에 사용되는 물의 양이 중요하며, 금속 산 에스테르를 완전히 가수분해하기 위하여 필요한 양의 1 내지 5배이다. 이보다 과량의 물은 알루미늄 안료를 우중충하게 하므로 피해야 한다. 따라서, 물은 4가 금속 산 에스테르, 예를 들면 오르도-실리케이트, 티타네이트 또는 지르코네이트 1몰에 대하여 4 내지 20몰, 바람직하기는 4.5 내지 10 몰을 사용하는 것이 바람직하다. 3가 금속 산 에스테르, 예를 들면 보레이트 또는 알루미네이트 1몰에 대하여 물 3 내지 15몰, 바람직하기는 3.1 내지 8몰의 물을 사용한다. 염이 모두 제거된 물을 사용하는 것이 바람직하다.
반응은 주변 온도 내지 용매 또는 용매들의 비등점에서 실시한다. 온도는 금속 산 에스테르의 반응성에 좌우되며 필요에 따라 조절한다.
특히 규산 에스테르를 사용하는 경우, 염기성 촉매를 사용하는 것이 바람직하며 단계 d)에서 가할 수 있다. 통상적인 염기성 촉매를 사용할 수 있다. 적당한 염기로는, 예를 들면 트리에틸아민, 에틸렌 디아민 또는 트리부틸 아민과 같은 아민 또는 디메틸에탄올아민 또는 메톡시프로필아민과 같은 치환된 아민이다. 또한, 자가 촉매 효과가 있는 아미노실란, 예를 들면 3-아미노프로필-트리메톡시실란, N-아미노에틸-3-아미노프로필트리메톡시실란 또는 3,4,5-디히드로이미다졸-1-일-프로필트리에톡시실란을 가할 수도 있다. 일정 시간 경과후, 염기를 한 번 더 가할 수 있다.
반응의 종료 후, 즉 일반적으로 0.5 내지 10 시간 후, 휘발성 성분을 통상적인 방법, 예를 들면 증류 또는 압착(press out)으로 반응 혼합물에서 제거한다. 이어서, 안료를 예를 들면 진공 건조 캐비넷에서 건조한다.
착색 알루미늄 안료에 대하여는 통상적인 알루미늄 안료에서와 같은 추가 공정을 실시한다. 예를 들면, 탄화 수소, 에틸 아세테이트, 메톡시프로판올 또는 부틸글리콜과 같은 용매를 가하여 비산성이 없는 패이스트제를 제조하는 것이 많은 사용 분야에서 유리하다.
본 발명에 따른 착색 알루미늄 안료의 제조 방법에 의하면, 최종 산화 금속이 졸-겔 공정에서 생성되어 치밀하게 도포된 형태로 알루미늄 플래이크에 침착되며, 침착과 동시에 색 안료를 금속 표면에 고착시키는 동안 금속 산 에스테르가 가수분해 후 축합한다. 가수분해/축합 방법은 고도의 복합 방식으로 실시한다. 일련 반응의 시작은 알코올레이트-금속 산 에스테르에 대하여 다음 식으로 나타낼 수 있다.
(1) M(OR)y+ H20 → (RO)y-1-M-OH + ROH
(2) 2(RO)y-1-M-OH → (RO)y-1-M-O-M-(OR)y-1
산화 금속 층의 작용중 하나는 금속 안료와 색 안료 사이에서 강하게 접착 결합하는 접착제로 작용하는 것이다. 산화 금속 층의 또다른 작용은 습기와 화학제로부터 알루미늄 안료를 보호하는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 착색 알루미늄 안료는 예를 들면 통상적인 용매를 포함하는 페인트 및 락커와 내수성 패인트 및 락커에도 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 새로운 착색 알루미늄 안료는 광택(brilliance)이 특히 우수하고, 넓은 색조 범위를 가질 수 있다. 상기 안료는 매우 안정하다. 상기 방법은 기술적 규모가 큰 경우에도 간단하게 실시할 수 있으며, 비싼 장비를 사용하지 않는다. 본 발명에 따른 안료는 이미 우수한 광택, 색 선명도 및 건조 후 안정성을 지니므로 하소할 필요가 없다.
본 발명에 따른 안료는 패인트 및 락커, 도포제, 플라스틱 재료, 프린팅 잉크 및 화장료에 특수 효과가 나타나도록 사용하기에 유용하다.
본 발명은 하기 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
그라인딩체 밀(Red Devil, Union N.J.USA사제)중의 산화 지르코늄 구(직경 0.7mm) 300g을 사용하여, C. I. 피그먼트 블루 15:3 30g을 규산 테트라에틸에스테르(Waker사제) 85g에 현탁시키고, 그라인드하였다. 이 현탁액에 알루미늄 안료(Stapa Metallux 2154, BET 표면적 3.8m2/g, Ecart사제) 100 g 및 이소프로판올 208ml를 실온에서 가하고, 이 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 그리고 나서, 염이 모두 제거된 에틸렌 디아민 0.78g과 물 51.4g의 용액을 상기 현탁액에 가하고, 이 현탁액을 80℃에서 교반하면서 가열하였다. 또한, 1시간 간격으로 두 번, 에틸렌 디아민 0.78g 및 이소프로판올 51.4g을 가하였다. 이 혼합물을 총 6시간 동안 가열하였다. 그리고 나서, 생성물을 여과하고, 진공 캐비넷에서 90℃로 건조하였다. 이렇게 하여, 금속 광택이 있는, 진한 청색 알루미늄 안료를 얻었다.
착색 안료 : 약 19%, SiO2: 약 15%
알루미늄 함량 : 약 65%
실시예 2
실시예 1의 방법을 사용하여, C.I. 피그먼트 레드 179를 규산 테트라에틸에스테르 56.7g, 화이트 스피릿 23.3g 및 습윤 및 현탁용 첨가제(Antiterra U 80, Byk-Chemie사제)와 함께 그라인드하였다. 이 혼합물에 알루미늄 안료(Stapa Metallux 2154) 및 이소프로판올 208ml을 가하였다. 주위 온도에서 0.5시간 동안 교반한 후, 규산 테트라에틸에스테르 28.3g을 가하였다. 다시 0.5시간 후에, 염이 모두 제거된 에틸렌디아민 0.78g 및 물 51.4g의 용액을 가하고, 80℃로 가열하였다. 또한, 1시간 간격으로 두번, 에틸렌 디아민 0.78g 및 이소프로판올 51.4g을 가하였다. 6시간 가열한 후에, 상기 혼합물을 여과하고, 진공 캐비넷에서 90℃로 건조하였다. 그 결과, 금속 광택이 있는 어두운-적색 알루미늄 안료를 얻었다.
착색 안료 : 약 15%; SiO2: 약 17%;
알루미늄 함량 : 약 69%
실시예 3
실시예 1에 따라, C. I. 피그먼트 블루 15:3 30g을 화이트 스피릿 85g 중에 분쇄하였다. 여기에 알루미늄 안료 100g(Stapa Metallux 2154, Ecart사제) 100g 및 이소프로판올 208ml를 가하여 혼합하였다. 0.5시간 후에, 규산 테트라에틸에스테르 85g을 가하였다. 다시 0.5시간 후에, 염이 모두 제거된 물 51.4g 중의 에틸렌 디아민 0.78g 용액을 가한 후, 80℃로 가열하였다. 2시간 후에, 에틸렌 디아민 0.78g과 이소프로판올 51.4g을 가하였다. 6시간 가열한 후, 혼합물을 여과하고, 진공 캐비넷에서 90℃로 건조하였다. 그 결과, 청색의 금속 광택이 있는 알루미늄 안료를 얻었다.
착색 안료 : 약 19%; SiO2: 약 15%;
알루미늄 함량 : 약 65%
실시예 4
실시예 1과 동일한 방법으로, C. I. 피그먼트 레드 101 40g을 이소프로판올 90g 중에 그라인드하였다. 그리고 나서, 이후의 공정은 실시예 3과 동일하게 처리하였다. 사용된 알루미늄 안료는 본 출원인이 제조한 STAPA Metallux 8154이었다. 그 결과, 금속 광택이 있는 금색 알루미늄 안료를 얻었다.
착색 안료 : 약 24%; SiO2: 약 14%;
알루미늄 함량 : 약 61%
실시예 5 내지 8
실시예 5 내지 8에서는, 각각의 착색 안료의 현탁액을 실시예 3에서와 같이 처리하였다. 또한, 표 1에 기재된 금속 산 에스테르 및 표 1에 나열된 양의 물을 사용하여 실시예 3에서와 같이 착색하였다.
실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
착색 안료C. I. 피그먼트 레드 202 피그먼트 레드 179 피그먼트 레드 202 피그먼트 레드 202
금속 산에스테르(각각의경우85g)공급자 지르코늄 아세틸 아세토네이트ALDRICH 붕산트리에틸에스테르ALDRICH 디이소부틸올에틸아세토아세틸알루미네이트KENRICH 티탄(IV)이소프로필레이트ALDRICH
물의 양 (g) 48 32.4 34.3 26.7
착색된알루미늄안료 금속광택이 있는붉은 보라 금속광택이 있는적색 금속광택이 있는붉은 보라 금속 광택이 있는붉은 보라
조성:착색 안료 19.60% 16.20% 18.50% 18.10%
산화 금속 11.4% ZrO2 21.2% B2O3 9.3% Al2O3 13.5% TiO2
알루미늄 69% 62.30% 71.20% 67.40%

Claims (15)

  1. 산화 금속층으로 도포된 플레이크형 알루미늄 기질을 포함하여 이루어지는 착색 알루미늄 안료에 있어서,
    상기 산화 금속층은 착색 안료를 알루미늄 기질에 대하여 15 내지 40 중량%의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 착색 알루미늄 안료.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 산화 금속의 양이 알루미늄 기질에 대하여 3 내지 95 중량%임을 특징으로 하는 착색 알루미늄 안료.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 산화 금속층 중의 상기 착색 안료의 비율이 알루미늄 기질에 대하여 20 중량% 이상임을 특징으로 하는 착색 알루미늄 안료.
  4. 제 2항 또는 3항에 있어서,
    상기 착색 안료가 유기 착색 안료임을 특징으로 하는 착색 알루미늄 안료.
  5. 제 1항 내지 4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    a) 1 종 이상의 착색 안료를 통상의 방법으로 그라인딩하는 단계,
    b) 상기 그라인딩된 물질을 알루미늄 안료 및 1종 이상의 유기 용매와 혼합하는 단계,
    c) 1종 이상의 금속산 에스테르를 첨가하는 단계,
    d) 화학량론적으로 상기 금속산 에스테르를 완전히 가수분해하는 데 필요한 량의 1 내지 5배량의 물을 가하는 단계,
    e) 상기 반응이 종료된 후에, 통상의 방법으로 상기 혼합물에서 휘발성 성분을 제거하는 단계, 및
    f) 얻어진 안료를 건조하는 단계
    에 의하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 단계 b)를 실시하기 전에 상기 알루미늄 안료를 디그리징(degreasing)처리하지 않는 것을 특징으로 하는 방법에 의하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  7. 제 5항 또는 6항에 있어서,
    상기 단계 a)의 착색 안료 그라인딩 조작에서, 금속산 에스테르의 총량 중의 일부를 첨가한 후, 상기 단계 b) 내지 f)를 실시하며, 상기 단계 c)에서는 상응하는 적은 양의 금속산 에스테르가 첨가되도록 하는 방법에 의하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  8. 제 5 내지 7항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 안료 분산성을 향상시키기 위하여, 첨가제를 가하는 방법에 의하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  9. 제 5 내지 8항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 b)의 알루미늄 기질 100g에 대하여 착색 안료 15 내지 40g 및 금속산 에스테르 총 0.1 내지 0.8몰을 사용하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  10. 제 5 내지 9항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속산 에스테르 또는 에스테르들이 티타늄, 지르코늄, 바나듐, 실리콘, 알루미늄 및 붕소의 알킬 알코올레이트, 아릴 알코올레이트, 카르복실레이트, 카르복실 잔기, 알킬잔기 또는 아릴잔기로 치환된 알코올레이트 또는 카르복실레이트, 또는 상기 금속의 금속산 에스테르 혼합 축합물을 포함하여 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 착색 알루미늄 안료.
  11. 제 5 내지 10항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속산 에스테르 또는 에스테르들이 트리이소프로필알루미네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라이소부틸티타네이트, 중합 n-부틸티타네이트, 테트라이소프로필지르코네이트, 테트라에틸오르도실리케이트, 트리에틸보레이트, 알루미늄 아세틸아세토네이트, 티탄 아세틸아세토네이트, 지르코늄 아세틸아세토네이트, 디디소부틸올레일아세토아세틸알루미네이트, 디이소프로필올레일아세토아세틸아세토네이트 또는 Si-Al 금속산 에스테르 혼합물을 포함하여 구성되는 그룹에서 선택하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  12. 제 5항 내지 11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 d)에서 얻은 반응 혼합물을 40℃ 내지 용매의 비등점까지 가열하거나 및/또는 염기성 촉매를 첨가한 후, 단계 e) 및 f)를 실시하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  13. 제 5 내지 12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 f)에서 200℃이하의 온도로 건조하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  14. 제 5 내지 12항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 g)에서 100℃이하의 온도로 건조하여 얻을 수 있는 착색 알루미늄 안료.
  15. 특수-효과 안료로서 페인트 또는 락카, 코팅물, 날염 잉크, 플라스틱 부재 및 화장료 제조에 사용되는 제 1항 내지 14항에 중의 어느 한 항 이상에 따른 알루미늄 안료.
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