KR20080032219A

KR20080032219A - 간섭 안료 시스템

Info

Publication number: KR20080032219A
Application number: KR1020087004253A
Authority: KR
Inventors: 마이클 로에슬러; 아달버트 후버
Original assignee: 메르크 파텐트 게엠베하
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2008-04-14
Also published as: CN101360798B; ES2361048T3; DE502006008883D1; US20080210133A1; ZA200801943B; DE102005037095A1; ATE497998T1; WO2007054144A1; EP1910478B1; JP2009503205A; EP1910478A1; US20130118380A1; CN101360798A; BRPI0614494A2; KR101323924B1

Abstract

본 발명은 CIELUV 시스템에서 최적 안료 색조 각 H_u'v' ⁱ(i는 1 내지 N임)의 명세를 통해 최대 색상 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 N이 3이상인 N개의 간섭 안료를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

Description

간섭 안료 시스템{SYSTEM OF INTERFERENCE PIGMENTS}

본 발명은 임의 주어진 수 N에서 색조 각 H_u'v' ⁱ(i는 1 내지 N이며, N은 3이상임)이 시스템의 색상 범위를 최대로 하는 것을 특징으로 하는 N개의 간섭 안료를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 높은 착색 강도를 갖는 여러 간섭 안료 및 이것의 혼합물을 포함한다.

광택 안료 또는 효과 안료는 많은 산업 분야, 특히 산업용 및 자동차용 페인트 및 코팅, 장식용 코팅 분야에, 플라스틱, 잉크, 인쇄 잉크, 및 화장품 제제에 사용된다.

은폐력, 광택 및 색상은 일반적으로 제제 중의 단일 안료에 의해 달성될 수 없기 때문에 안료들을 종종 서로 혼합한다. 간섭 안료에 의해 달성되는 각각의 독립적인 색상의 수는 일반적으로 제제 중에서 불충분하며, 이것은 가능한 가장 많은 수의 상이한 색상에 대한 설계자의 필요를 만족시키기 위해서 상업적으로 입수할 수 있는 안료로부터 혼합물을 제조해야 한다는 것을 의미한다. 그러나, 경제적인 이유 때문에, 가능한 적은 수의 안료를 사용할 필요가 있다. 따라서, 가능한 많은 색상이 혼합될 수 있는 특성을 갖지만 상기 목적에 필요한 상이한 안료 유형의 수는 적어야 하는 효과 안료에 대한 요구가 있어 왔다.

표면-코팅 제제의 전형적인 다른 성분과 혼합될 때의 색채 효과 가능성을 측정하기 위해 또는 품질 보증을 위해 효과 안료의 색상 특성을, 효과 안료로부터 제조된 샘플에 대해 관절각도분광기를 사용하여 종래 기술에 따라 계량화한다. 이렇게 수득된 스펙트럼을 표준으로 주어진 기준 조건(광원의 특성, 관측자의 특성 등)에 따라 색상 좌표 X, Y, Z 또는 x, y, Y 또는 L^*, a^* 및 b^*로 전환시키고, 이것을 효과 안료의 각-의존성 색상 거동의 평가를 위해, 그리고 두 개 이상의 효과 안료 사이의 차이의 평가를 위해 이용할 수 있다. 표면 코팅 및 잉크 산업 분야에서, CIE L^*a^*b^* 색상 시스템이 바람직하며, x, y, Y의 L^*a^*b^*로의 전환은 DIN 표준 DIN 5033에 규정되어 있다. 이러한 비선형 전환 때문에 x, y, Y 시스템에 여전히 존재하는 광 색상의 가산성이 더 이상 L^*a^*b^* 시스템에 적용되지 않는다. 그러나, 본원의 투명 효과 안료는 "광 색상처럼 서로 혼합되기"(가산성 혼합물) 때문에, L^*a^*b^* 시스템은 본 최적화 작업에서는 적합하지 않다. 그러나, a) x, y, Y 시스템으로부터의 가산성 색상 혼합물의 선형을 유지하며, b) x, y, Y에 비해 색상 차이의 감지 등거리(equidistance)를 개선시킨, 색상 좌표 u', v' 및 Y를 갖는 상기 목적에 적합한 색상 좌표 시스템이 존재한다.

따라서, u'v' 색조 각은 x, y시스템과 유사하게 하기 수학식 1로서 정의될 수 있다:

상기 식에서,

u'_n 및 v'_n은 무색점의 색상 좌표이다.

포화도 S_u'v'는 CIEL^*a^*b^* 색상 공간과 유사하게 데카르트 거리에 비례한다:

발명의 개요

그러므로, 본 발명의 목적은 혼합물이 CIELUV 시스템에서 u', v', Y 색상 공간의 u', v' 평면 중 가능한 가장 큰 색상 범위를 갖는 간섭 안료를 찾는 것이다. 정확하게 한정된 색상을 갖는 착색된 간섭 안료를 선택하고 제조함으로써, N개의 간섭 안료를 포함하는 소정의 시스템에 대한 최대 색상 범위를 달성하는 것이 그 목표이다. 적절한 색채감을 달성하기 위해, 각 안료의 δ = S_u'v'/13 값이 적어도 0.05이며, 바람직하게는 0.15를 초과하는 것이 필요하다.

놀랍게도, 한정된 색조 각 h_u'v' ⁱ(i는 1 내지 N이고, 여기서 N은 3 이상임)를 갖는 N개의 간섭 안료로 구성되는 시스템이 N개의 간섭 안료로부터 형성될 수 있는 가능한 가장 큰 색상 범위를 형성한다는 것을 알게 되었다.

따라서, 간섭 안료의 조성을 변화시키면서 상호 혼합하여 "제작 키트(construction kit)"에 의해 한정된 색상 공간에서 가능한 모든 개별의 색상을 제조할 수 있는 간섭 안료의 "제작 키트"가 있다.

도 1은 표면 수선(가는 선) 및 관련된 포락선 곡선(두꺼운 선)에 대한 45˚ 이하로의 입사광을 갖는 광로 길이 10nm<nd<1000nm의 이론적 곡선 E(u',v')이다.

도 2는 본원의 실시예 4의 표 3으로부터의 안료 1 내지 8(실선 곡선) 및 종래 기술로부터의 간섭 안료(파선 범위 곡선)범위 및 색상 좌표 u',v'와 더불어 실시예 5에 기재된 시판 중인 안료의 색상 좌표를 나타내는 두 개의 개별 점을 도시한 것으로, 종래 기술의 안료 및 시판 중인 안료 모두는 이들의 색상 위치에 대해 본 발명에 따른 안료 1 내지 8을 혼합함으로써 모방될 수 있다.

따라서, 본 발명은 N이 3이상인 N개의 간섭 안료를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 이 시스템은 CIELUV 시스템에서 ±2°의 오차를 가지면서 개별 안료의 0.05 이상의 C_u'v'에서 상기 목적을 위한 최대 색상 범위 및 최적 색조 각 h_u'v' ⁱ(i는 1 내지 N임)을 가짐을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 N개의 간섭 안료를 포함하는 시스템의 구성 요소로서 한정된 색조 각 및 색도를 갖는 높은 착색 강도의 착색된 간섭 안료에 관한 것이다.

두 개 이상의 효과 안료의 한정된 선택의 범위는, 소정의 조명(각, 광원, 구경) 및 검출(각, 구경)을 위해 표면 코팅 층에서 상기 간섭 안료의 가산성 혼합에 의해 달성될 수 있는 색상 좌표의 범위이다. 상기 범위가 본원에서 u'v'Y 시스템의 u'v' 평면에서의 다각형 면적으로 사용되기 때문에, 효과 안료의 코팅층 두께(d) 및 안료 질량 농도(PMC)가 실시에 의해 규정된 범위(d<50㎛ 및 PMC<30질량%)에서 변화될 때 색상 범위에서는 변화가 일어나지 않으며 이는 a^*b^* 범위와 대조를 이룬다. 효과 안료로 착색된 모든 코팅 층의 색상 좌표는 종래의 측각 비색법에 의해 제공된 기하 구조 중 하나를 사용하여 측정한다.

반사광의 분광 조성의 측정을 위해 본원에서 사용된 45°/120°기하 구조가 바람직한데, 이는 이것이 ASTM E2194 및 DIN 6175-2에 따른 측정 기하 구조 세트(이 크기에는 금속 물질이 바람직함) 및 ASTM WK 1164(2006년 4월)에 따른 색상 측정 기하 구조 세트(이 크기에는 간섭 안료가 바람직함) 둘 다에 들어가기 때문이다. 이것은 평면 색상 샘플의 측정용으로 현재까지 이용할 수 있는 모든 다각 비색계에서 실시된다.

일반성을 한정하지 않으면서 간결성을 위해, 본원에서의 색상 샘플은 항상 16.3질량%의 안료 질량 농도, 15㎛의 베이스 도막 층 두께 및 베이스 도막 및 또한 투명 상부 도막 둘다의 공압 도포가 사용되는 것을 의미하는 것으로 간주된다.

하기 조건, 즉 고굴절율의 투명한 금속 산화물/투명한 기재/고굴절율 금속 산화물을 만족하는 효과 안료의 모든 색상 위치는 나선 상에 있지만, u'v' 시스템의 무색점 부근에서 곡선들과 교차한다. 이러한 곡선 세트 E(u',v')의 볼록 포락선은 각각의 존재하는 색조 각에 대해 잠재적으로 가능한 대부분의 채색 효과 안료의 양을 규정한다. 효과 안료들의 각각의 혼합물(E(u',v') 상에 있음)은 단지 이러한 두 개의 효과 안료를 연결하는 선 상에 있는 색상 위치만을 형성할 수 있으며, 따라서 E(u',v')는 다각형의 면적 크기 P(u'ⁱ,v'ⁱ)(여기서, N은 3 내지 i임)에 의해 대체된다.

곡선 E(u',v')는 스펙큘러로부터 동일한 각 분리를 갖는 측정 기하 구조를 위해 경사진 시인 각으로부터 평평한 시인 각으로 변화할 때 "시계 반대 방향으로 회전"한다. 이것은 조명 방향이 일정하다면, 스펙큘러에 가까운 시인 각으로부터 스펙큘러로부터 먼 시인 각으로 변화할 때 무색점 주변에서 조밀해진다.

그러나, 곡선 E(u',v')의 형상은 모든 측정 기하 구조에서 실질적으로 일정하므로 최적 h_u'v' 색조 각을 갖는 안료, 즉 예를들면 45°/120°([ASTM draft standard 'Practice for 'Multiangle Color Measurement of Materials Colored with Interference Pigments', 2004]의 표기법 체계를 따름)에서 u', v' 범위를 최대화시키는 안료는 또한 또 다른 측정 기하 구조에서 최대 범위를 형성하지만 상이한 색조 각을 갖는 안료라는 것이 밝혀졌다.

100nm 초과의 기재의 층-두께 분산을 갖는 본 다층 구조(고굴절율의 투명 금속 산화물(MeO)/투명 기재/고굴절율의 투명 금속 산화물)의 곡선 E(u',v')는 이론적으로 단층 시스템의 간섭 곡선으로부터 적절한 정밀도(△E는 1 미만)로 유도될 수 있다. 대응하는 수학식들은 관련 문헌에 공지되어 있다(예를들면, 문헌[Vasicek, A., Optics of Thin Films, 1960, North Holland Pub. Comp., Amsterdam] 참조).

효과 안료 입자에 따라 변하는 간섭 특성 및 효과 안료 입자의 상이한 배향을 갖는 입자 시스템에서, 무한대로 연장된 이상적인 층 구조의 uv 색도 C_u'v'는, 실제의 안료 코팅 곡선에 대해 모니터될 수 있는 곡선 E(u',v')의 형상이 일정하다고 할지라도 일반적으로 달성되지 않는다. 액상으로부터 운모 상에 증착된 이산화 티탄의 코팅에 있어서, 도 1에 도시된 곡선 E(u',v')는 모든 시스템: MeO/100nm 초과의 층-두께의 표준 편차를 갖는 투명 기재/MeO에 대해 전형적인 방식으로 이론적 및 실제적인 한계 곡선(포락선)으로서 결정된다. 따라서, 코팅에서 금속 산화물의 광학 두께의 임의 바라는 설정치를 갖는 간섭 안료의 샘플에 대해 결정된 모든 u'v' 색상 위치(흡수 기재 상의 45°/120°측정 기하 구조에서 측정됨)는 곡선 E(u',v') 또는 감소된 uv 색도를 갖는 합동 곡선 내에서 발견될 수 있다.

포락선 곡선 E(u',v')의 형상(도 1 참조)은 유리한 효과 안료의 "컷-오프(cut-off) 각" h_u'v' ⁱ(i는 1 내지 N이고, N은 3 이상이다)의 선택을 위한 최적화 과정의 기본이 된다.

이러한 방식으로, 포락선 곡선 상에 N개의 안료를 위치시키고, 하기 언급된 기준 a) 및 b) 중 하나를 만족시키는 간섭 안료의 시스템을 생성하는 것이 가능하다:

a) 선택된 안료의 2차원 다각형의 최대 u'v' 면적을 갖거나, 또는

b) 선택된 안료의 3차원 다면체의 최대 u'v'Y 부피를 갖는다.

후자의 기준은 선택된 안료의 사용 농도 및 안료의 물질 상수와 무관하지 않기 때문에, u'v' 시스템에서 포락선 곡선 E(u',v')(및 이에 따른 h_u'v' 색조 각)의 u'v' 색상 분값에 대응하는 모든 잠재적으로 가능한 다각형의 면적 크기 P(u'ⁱ,v'ⁱ)가 수치적으로 최대가 되는 최적화가 상기 a)에 따라 실시되고, N이 3 내지 8인 경우 이러한 목적에 필요한 최적 h_u'v' 색조 각이 결정된다.

이러한 방식으로, 안료 단독으로 또는 혼합에 의해 최소 수의 안료로 최대 수의 색상을 용이하게 하는 간섭 안료에 대해 색상 위치의 u',v' 배위가 수득된다.

본 발명에 따른 특히 바람직한 안료는 하기 색조 범위를 갖는다(흑색에 대한 순색, 45°/120°색상 측정 기하 구조([ASTM draft standard 'Practice for Multiangle Color Measurement of Materials Colored with Interference Pigments', 2004]의 표기법 체계를 따름) 사용, 공압 분무 도포):

특히, N개의 안료를 포함하는 안료 혼합물의 제조에서 하기 색조 각 및 색도 범위로부터 착색된 간섭 안료가 바람직하다(여기서,

임):

3 내지 20개의 간섭 안료(N은 3 내지 20임)가 바람직하게는 혼합물의 코너 점으로서 선택되는 것이 바람직하다. N이 4 내지 12, 특히 5 내지 8인 것이 매우 특히 바람직하며, 이때 최적 색조 각은 당연히 선택되는 간섭 안료의 수에 의존한다.

적합한 안료는 특히 플레이크형의 투명 기재를 기본으로 하는 간섭 안료이다. 바람직한 기재는 필로실리케이트이다. 천연 및/또는 합성 운모, 플레이크형의 산화 알루미늄, 유리 플레이크, SiO₂ 플레이크, TiO₂ 플레이크, 합성 직립 플레이크, BiOCl, 또는 다른 유사 물질이 특히 적합하다. 유리 플레이크, Al₂O₃ 플레이크 및 SiO₂ 플레이크가 또한 도핑될 수 있다.

또한, 상이한 기재의 혼합물 또는 상이한 입자 크기를 갖는 동일한 기재의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 기재는 임의 중량비로 서로 혼합될 수 있다. 10:1 내지 1:10 혼합물, 특히 1:1 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 상이한 입자 크기를 갖는 운모 플레이크로 구성된 기재 혼합물, 특히 N 운모(60㎛ 미만) 및 F 운모(25㎛ 미만)의 혼합물이 특히 바람직하다.

베이스 기재의 크기 그 자체는 크게 중요하지 않지만 특정 용도에 부합될 수 있어야 한다.

일반적으로, 플레이크형 기재는 0.05 내지 5㎛, 특히 0.1 내지 1㎛의 두께를 갖는다. 두 개의 다른 치수에서의 크기는 일반적으로 1 내지 250㎛, 바람직하게는 2 내지 200㎛, 특히 5 내지 60㎛이다.

베이스 기재 상의 하나 이상의 개별 층의 두께는 안료의 광학 성질에 있어 대단히 중요하다. 안료는 하나 이상의 광학 활성 층, 바람직하게는 고굴절율 층을 가져야 한다. 고굴절율 층은 본원에서 n이 1.8 초과, 바람직하게는 n이 2.0이상인 굴절율을 갖는 모든 층을 의미하는 것으로 간주된다.

광학 층은 바람직하게는 TiO₂, ZrO₂, SnO₂, ZnO 또는 이들의 혼합물 또는 조합물로 구성된다. 상기 층은 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있다. 적합한 도판트는 예를들면 알칼리 토금속 또는 이들의 화합물, 특히 칼슘 및 마그네슘이다. 도핑 비는 일반적으로 각 층을 기준으로 5중량% 이하이다.

광학 층은 무색 층, 특히 TiO₂ 층이 특히 바람직하다. TiO₂는 본원에서 루틸 및 아나타제 개질형, 바람직하게는 루틸일 수 있다.

광학 활성 층의 두께는 바람직하게는 30 내지 350nm, 특히 50 내지 250nm이다.

특히 바람직한 간섭 안료는 다음과 같다:

운모 플레이크 + TiO₂

운모 플레이크 + ZrO₂

SiO₂ 플레이크 + TiO₂

SiO₂ 플레이크 + ZrO₂

Al₂O₃ 플레이크 + TiO₂

Al₂O₃ 플레이크 + ZrO₂

유리 플레이크 + TiO₂

유리 플레이크 + ZrO₂

유리 플레이크 + SiO₂ + TiO₂

마찬가지로, 적합한 간섭 안료는 이들이 하나 이상 및 두 개 이하의 동일한 광학 활성 층을 갖는 한 다층 안료이다. TiO₂-SiO₂(광학 불활성 층)-TiO₂ 층 순서를 갖는 다층 안료가 특히 바람직하다. 이러한 유형의 안료는 예를들면 유럽 특허 제 0 882 099 B1 호에 공지되어 있다. 광학적으로 불활성인 층은 일반적으로 10nm 미만, 바람직하게는 5nm 미만의 층 두께를 갖는 SiO₂ 및/또는 Al₂O₃ 층이다. 부가하여, 안료는 또한 예를들면 루틸화의 조절, 입자 성장 또는 광활성의 억제를 위해 간섭 층의 위 또는 아래에 추가적인 보조 층을 포함할 수 있다.

간섭 안료의 제조는 상기 문헌에 다수 기술되어 있으며 당해 기술분야의 숙련가에게 공지되어 있다.

금속 산화물 층은 습식-화학 방법에 의해 도포되는 것이 바람직하고, 진주 광택 안료의 제조를 위해 개발된 습식-화학 코팅 방법을 사용하는 것이 가능하다. 이러한 유형의 방법은 예를들면 독일 특허 제 14 67 468 호, 독일 특허 제 19 59 988 호, 독일 특허 제 20 09 566 호, 독일 특허 제 22 14 545 호, 독일 특허 제 22 15 191 호, 독일 특허 제 22 44 298 호, 독일 특허 제 23 13 331 호, 독일 특허 제 25 22 572 호, 독일 특허 제 31 37 808 호, 독일 특허 제 31 37 809 호, 독일 특허 제 31 51 343 호, 독일 특허 제 31 51 354 호, 독일 특허 제 31 51 355 호, 독일 특허 제 32 11 602 호, 독일 특허 제 32 35 017 호 또는 다른 추가의 문헌 및 당해 기술분야의 숙련가에 공지된 다른 공보물에 기재되어 있다.

습식 코팅의 경우, 기재 입자를 물에 현탁시키고, 하나 이상의 가용성 금속 염을 가수 분해에 적합한 pH에서 첨가하되, 이것은 금속 산화물 또는 금속 산화물 수화물이 이차적인 침전 발생없이 플레이크 상에 직접적으로 침전되는 방식으로 선택된다. 상기 pH는 일반적으로 염기 또는 산의 동시적인 계량적 첨가에 의해 일정하게 유지된다. 이후, 안료를 분리시키고 세척하고, 건조시킨 후 임의적으로 하소시키며, 이때 하소 온도는 각 경우에 존재하는 코팅물에 대하여 최적화될 수 있다. 일반적으로, 하소 온도는 250 내지 1000℃, 바람직하게는 350 내지 900℃이다. 필요에 따라, 안료를 분리시키고, 건조시키고, 각각의 코팅물의 도포 후 임의적으로 하소시키고, 이어서 추가의 층의 침전을 위해 다시 현탁시킨다.

더욱이, 코팅은 또한 유동상 반응기에서 가스상 코팅에 의해 실시될 수 있으며, 예를들면 유럽 특허 제 0 045 851 호 및 유럽 특허 제 0 106 235 호의 진주 광택 안료의 제조를 위해 제시된 방법이 사용될 수 있다.

안료의 색상은 코팅의 양 또는 생성된 층의 상이한 선택에 따라 넓은 한계 내에서 변할 수 있다. 시각적 또는 측정 기술 제어 하에 바라는 색에 도달시킴으로써 순수하게 함량을 선택하는 것 이상으로 특정 색조의 미세한 조정을 얻을 수 있다. 간섭 안료의 색상 위치 및 색도의 최적화는 침전된 층의 두께 및 적합한 침전 파라미터의 선택을 통해 실시된다. 이러한 목적을 위한 방법은 당해 기술 분야의 숙련가에게 공지되어 있다. 간섭 안료의 더욱 높은 색도는 또한 유럽 특허 제 0 882 099 호에 기술된 다층 구조를 통해 달성될 수 있다.

광, 물 및 풍화 안정성을 증가시키기 위해, 용도 분야에 따라 간섭 안료를 후-코팅 또는 후-처리하는 것이 종종 바람직하다. 적합한 후-코팅 또는 후-처리는 예를들면 독일 특허 제 22 15 191 호, 독일 특허 공개(DE-A) 제 31 51 354 호, 독일 특허 공개 제 32 35 017 호, 독일 특허 공개 제 33 34 598 호, 독일 특허 제 40 30 727 A1 호, 유럽 특허 제 0 649 886 A2 호, 국제 특허 제 97/29059 호, 국제 특허 제 99/57204 호, 및 미국 특허 제 5,759,255 호에 기술된 방법이다. 이러한 후-코팅은 추가적으로 안료의 화학 안정성을 증가시키거나 또는 안료의 취급, 특히 다양한 매질 중으로 혼입을 간단하게 한다. 습윤성, 분산성 및/또는 도포 매질과의 부합성을 개선시키기 위해, Al₂O₃ 또는 ZrO₂ 또는 이것의 혼합물 또는 혼합된 상의 기능성 코팅이 안료 표면에 도포될 수 있다. 또한, 예를들면 유럽 특허 제 0090259 호, 유럽 특허 제 0 634 459 호, 국제 특허 제 99/57204 호, 국제 특허 제 96/32446 호, 국제 특허 제 99/57204 호, 미국 특허 제 5,759,255 호, 미국 특허 제 5,571,851 호, 국제 특허 제 01/92425 호, 또는 문헌[J.J. Ponjee, Philips Technical Review, Vol. 44, No. 3, 81 ff.] 및 문헌[P.H. Harding J.C. Berg, J. Adhesion Sci. Technol. Vol. 11 No. 4, pp. 471-493]에 기술된 바와 같이 예를들면 실레인을 사용하여 유기 또는 조합된 유기/무기 후-코팅이 가능하다.

본 발명에 따른 안료 시스템은, 착색의 완결 후(즉, 하소 및 표면 개질 후) 광학 활성 층이 표 1 또는 2의 색조 각 중 하나를 확실히 갖는다면 상기 언급된 임의 공정에 의해 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 안료 시스템 또는 혼합물은 바람직하게는 페인트, 코팅 및 프린트 잉크 분야에서 다양한 색상 시스템과 부합될 수 있다. 표면 코팅, 분말 코팅, 페인트, 인쇄 잉크의 제조에 있어서, 다양한 결합제가 적합하다. 결합제는 수계 또는 용매계 구조를 가질 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 안료 시스템은 유동성 안료 조성물 및 건식 제제의 제조에 적합하다. 안료 조성물 및 건식 제제는 본 발명에 따른 안료 시스템, 결합제 및 임의적으로 하나 이상의 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 간섭 안료는 표면 코팅, 인쇄 잉크, 플라스틱, 농업용 시팅, 시드 코팅(seed coating), 식용 색소(food colouring), 버튼 페이스트(button paste), 의약 코팅 또는 화장품 제제의 착색화에 사용될 수 있다. 착색될 도포 시스템에서 안료 혼합물의 농도는 시스템의 총 고형분을 기준으로 일반적으로 0.1 내지 70중량%, 바람직하게는 0.1 내지 50중량%, 특히 0.5 내지 10중량%이다. 이것은 일반적으로 특정 용도에 좌우된다.

페인트 분야, 특히 자동차 페인트 또는 자동차 마무리 페인트 분야에서, 본 발명에 따른 안료 시스템은 3중 코팅 마무리를 포함하여 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 3중량%로 사용된다.

본 발명에 따른 안료 시스템은 또한 유기 염료, 유기 안료 또는 다른 안료, 예를들면 투명 및 불투명 백색 안료, 유색 및 흑색 안료와 혼합되어 여러 제품용으로 사용될 수 있음은 물론이다. 이러한 시스템에서는 시판되는 안료 및 충전제와 임의 중량비로 혼합될 수 있다.

따라서, 본 발명은 본 발명에 따른 안료 시스템을 포함하는 제제에 관한 것이다.

본 발명의 추가적인 실시양태는 실시예 및 청구범위에 기재되어 있다.

하기 실시예는 본 발명을 설명하고자 하는 것이지만, 이것으로 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

간섭 안료의 제조

실시예 1: 단층 안료

3g의 SnCl₄.5H₂O의 수성 용액 60㎖ 및 진한 염산 10㎖를 물 2ℓ 중에서 10 내지 60㎛의 입자 크기를 갖는 연마되고 분류된 운모 100g의 현탁액에 75℃에서 1시간 동안 첨가하고, 이 동안 묽은 수산화 나트륨 용액을 동시에 첨가하여 pH를 1.8로 유지한다. 이어서, 20중량%의 TiCl₄ 수용액을 첨가하고, 이동안 묽은 수산화 나트륨 용액을 사용하여 pH를 1.6으로 유지시킨다.

녹색의 간섭 색상이 나타난 후, 혼합물을 다시 약 30분 동안 교반시키고, 안료를 분리하고, 염이 없어질 때까지 물로 세척하고 건조시킨 후 30분 동안 850℃에서 하소시킨다.

추가적으로 착색된 간섭 안료는 상기 방법에 의해 침전된 함량의 TiO₂를 통하여 한정된 컷-오프 점에 도달시킴으로써 제조할 수 있다.

실시예 2: 광학적으로 불활성인 층을 갖는 다층 안료

10 내지 60㎛의 입자 크기를 갖는 운모 100g을 탈염수 2ℓ에 현탁시킨다. 묽은 염산을 사용하여 75℃로 가열된 현탁액을 1.8의 pH로 조정한다. SnCl₄ 용액(탈염수 100㎖ 중의 SnCl₄ 2.2g 및 진한 염산 0.75g으로부터 제조됨)을 3.3㎖/분으로 첨가하여 SnO₂의 코팅을 연속적으로 도포시킨다. 이러한 첨가 동안 32%의 수산화 나트륨 용액을 사용하여 pH를 일정하게 유지시킨다. 이어서, 혼합물을 다시 15분 동안 교반시키고, TiCl₄ 용액(400g의 TiCl₄/ℓ)을 1.8의 pH 및 75℃에서 첨가하고, 이 동안 32%의 수산화 나트륨 용액을 사용하여 pH를 일정하게 유지시킨다. 2차 녹색 종말점에 도달한 후 코팅 작업을 중단하고, 혼합물을 다시 15분 동안 교반시키고, 묽은 수산화 나트륨 용액을 사용하여 pH를 8.0으로 조정하고, 혼합물을 다시 10분 동안 교반시킨다.

pH의 보정없이 나트륨 물-유리 용액(27%의 SiO₂를 포함하는 나트륨 물-유리 7.3g 및 및 탈염수 80㎖로부터 제조됨)을 3㎖/분으로 첨가하여 SiO₂로의 코팅을 계속하여 실시한다. 완결 후, 혼합물을 다시 15분 동안 교반시키고, 묽은 염산을 사용하여 pH를 1.8로 다시 조정하고, 상술한 바와 같이 SnCl₄ 및 TiCl₄ 용액을 첨가하여 제 2 TiO₂ 층을 침전시킨다. 3차 녹색 비교 종말점에 도달한 후, 코팅 작업을 종결하고, 혼합물을 다시 15분 동안 교반시킨 후 안료를 흡입에 의해 여과시키고, 세척하고 건조시킨 후, 30분 동안 850℃에서 하소시킨다.

수득된 다층 안료는 진한 녹색 간섭색을 갖는다.

실시예 3: 최적 안료 색조 각 h_u'v'의 선택에 의해 최대 색상 범위를 갖는 간섭 안료(N은 3임)를 포함하는 시스템의 제조

적색, 청색 및 녹색의 색조 각 영역에서 필요한 h_u'v'에 대응하는 간섭 안료를 제조 실시예 1 및 2 각각에 따라 제조하였다[운모 상의 루틸의 습식-화학 침전]. 약 16몰%의 상기 안료를 포함하며, 공압식으로 도포되고 흑색 기재 상에 15㎛의 두께를 갖는 코팅 필름은 45°/120° 기하 구조의 비색법에 대해 하기 u' 및 v' 색상 분값을 갖는다:

	u'	v'	h_u'v'
실시예 1에 따른 적색 구리 유형	0.267	0.4766	2.9
실시예 1에 따른 청색 유형	0.1791	0.3049	-100.5
실시예 2에 따른 녹색 유형	0.1407	0.5043	156.3
범위 0.0121

비교로서, 메르크 케게아아(Merck KGaA)(종래 기술)로부터의 상업적으로 입수할 수 있는 간섭 안료에 대한 것은 다음과 같다:

	u'	v'	h_u'v'
이리오딘(Iriodin; 등록상표) 9215 WR 루틸 레드 펄(Rutile Red Pearl)	0.2636	0.4663	-7.9
이리오딘(등록상표) 9225 루틸 펄 블루(Blue) WR	0.1427	0.3702	-123.3
이리오딘(등록상표) 9235 루틸 펄 그린(Green) WR	0.1684	0.4915	157.0
범위 0.0061

최적의 색조 각(상기 표)에 도달하면, 색상 범위는 3개의 시판 중인 간섭 안료에 비교하여 상당히 확대된다.

실시예 4: 최적 안료 색조 각 h_u'v'의 선택에 의해 최대 색상 범위를 갖는 8개의 간섭 안료를 포함하는 시스템의 제조

청색, 인디고색, 보라색, 자주색, 적색, 황색, 청록색, 및 녹색의 색상 영역으로부터 최적의 색상 위치 및 색도를 갖는 하기 착색된 간섭 안료가 제조 방법 1 또는 2에 의해 합성된다:

	제조 방법	u'	v'	색조(u'v')	δ	광학층 두께	색상 영역
안료 1	2	0.1444	0.3292	-114.61	0.3595	340.0	청색
안료 2	2	0.1837	0.3052	-99.06	0.3562	319.2	인디고
안료 3	2	0.2284	0.3128	-83.65	0.3873	302.0	보라색
안료 4	1	0.2682	0.3839	-57.26	0.4683	287.7	자주색
안료 5	1	0.2765	0.4766	2.52	0.5510	273.0	적색
안료 6	1	0.2355	0.5325	67.02	0.5822	224.0	황색
안료 7	2	0.1403	0.5061	155.17	0.5252	412.0	청록색
안료 8	2	0.1201	0.4762	178.36	0.4912	425.0	녹색

상기 색조 각 h_u'v'에 있어서, 표 1 및 2에 언급된 최적의 색조 각의 구성은 8개의 안료를 포함하는 시스템에 대한 것이다.

8개의 간섭 안료를 포함하는 시스템의 색상 위치 및 형성된 범위 곡선은 도 2에 도시되어 있다.

실시예 5( 비교실시예 ):

종래 기술(메르크 케게아아)로부터 높은 착색 강도를 갖는 상업적으로 입수할 수 있는 간섭 안료는 동일한 샘플 제조 및 비색법에서 하기 특성을 갖는다:

안료명	u'	v'	색조(u'v')	δ
이리오딘(등록상표)97219 울트라 루틸 라일락 펄 SW	0.2445	0.3615	-73.15	0.4364
이리오딘(등록상표)97205 울트라 루틸 플래티늄 골드 WR	0.2270	0.5285	73.29	0.5752
이리오딘(등록상표)97225 울트라 루틸 블루 펄 WR II	0.1433	0.3547	-119.47	0.3825
이리오딘(등록상표)97215 울트라 루틸 레드 펄 WR II	0.2619	0.4455	-28.75	0.5168
이리오딘(등록상표)97217 울트라 루틸 쿠퍼 WR II	0.2584	0.5009	29.62	0.5636
이리오딘(등록상표)97235 울트라 루틸 그린 펄 WR II	0.1426	0.5078	153.33	0.5274

이러한 안료의 색상 위치(도 2에서 파선)는 모두 본 발명에 따른 안료에 의해 형성된 범위 곡선 내에 있다(도 2에서 흑색 점(●)). 종래 기술로부터의 안료가 본 발명에 따른 다수의 안료의 조합에 의해 모방될 수 있다는 것을 이로부터 알 수 있다.

예로서, 자주색 및 녹색 영역에서 높은 착색 강도를 갖는 상업적으로 입수할 수 있는 추가의 두 개의 안료는 다음과 같이 측정된다:

안료명	u'	v'	색조(u'v')	δ
동주(DongZhu), TR235 그린	0.1859	0.5044	128.67	0.5376
엔젤하드(Engelhard), 슈퍼 바이올렛(Super Violet) 5303 Z	0.2011	0.3320	-93.81	0.3882

이러한 두 개의 안료의 색상 위치는 모두 본 발명에 따른 안료에 의해 형성된 범위 곡선 내에 있다(도 2에서 흑색 사각형(■))

보라색 안료(엔젤하드, 슈퍼 바이올렛 5303 Z)는 대응하는 범위 밖에 있기 때문에, 이것은 종래 기술의 임의 바라는 수의 안료의 조합에 의해 모방될 수 없다(도 2). 그러나, 이러한 모방은 표 3의 염의 안료에 의해, 실질적으로 다수의 안료 혼합물에 의해 달성될 수 있다.

표 3의 염의 안료의 범위가 종래 기술의 안료 범위에 포함되고 이 범위를 초과하기 때문에, 이러한 안료에 의해 모방될 수 있는 각각의 색상 위치가 마찬가지로 표 3의 안료의 조합에 의해 모방될 수 있다.

상기 실시예들은 또한 종래 기술로부터의 안료를 사용하여 산출될 수 없는 색상 위치가 본 발명에 따른 안료를 사용하여 혼합에 의해 달성될 수 있다는 것을 보여 준다.

Claims

N이 3 이상인 N개의 간섭 안료를 포함하는 시스템으로서,

간섭 안료가 0.05 이상의 C_u'v' 및 안료 색조 각 h_u'v' ⁱ(i은 1 내지 N임)에서 시스템의 최대 색상 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항에 있어서,

N이 3 내지 20인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

간섭 안료가 플레이크형의 기재를 기본으로 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

기재가 천연 또는 합성 운모 플레이크, 도핑되거나 도핑되지 않는 SiO₂ 플레이크, 도핑되거나 도핑되지 않는 Al₂O₃ 플레이크, 또는 도핑되거나 도핑되지 않는 유리 플레이크인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

간섭 안료가 TiO₂-코팅된 플레이크인 것을 특징으로 하는 시스템.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

안료를 포함하는 코팅 층이 45˚/120˚ 측정 기하 구조에서 하기 색조 각 및 색도 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 시스템:
투명 기재 상에 하나 이상의 무색 금속 산화물 층을 포함하는 착색된 간섭 안료로서,

안료를 포함하는 코팅층이 45˚/120˚ 측정 기하 구조에서 하기 색조 각 및 색도 중 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 착색된 간섭 안료:
제 7 항에 있어서,

금속 산화물 층이 TiO₂, ZrO₂, ZnO₂ 또는 이들의 혼합물 또는 조합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 착색된 간섭 안료.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

금속 산화물 층이 TiO₂로 구성되는 것을 특징으로 하는 착색된 간섭 안료.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

TiO₂가 루틸 또는 아나타제 개질형인 것을 특징으로 하는 착색된 간섭 안료.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

투명 기재가 천연 또는 합성 운모 플레이크, 도핑되거나 도핑되지 않는 SiO₂ 플레이크, 도핑되거나 도핑되지 않는 Al₂O₃ 플레이크, 및 도핑되거나 도핑되지 않는 유리 플레이크로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 착색된 간섭 안료.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 착색된 간섭 안료의 제조 방법으로서,

기재의 코팅을 습식-화학 방법에 의해 또는 기상 중에서 실시하는 방법.
페인트, 코팅, 자동차용 페인트, 자동차용 마무리 페인트, 산업용 코팅, 분말 코팅, 플라스틱, 인쇄 잉크 및 화장품 제제에의 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 착색된 간섭 안료의 용도.
페인트, 코팅, 자동차용 페인트, 자동차용 마무리 페인트, 산업용 코팅, 분말 코팅, 플라스틱, 인쇄 잉크 및 화장품 제제에의 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 N이 3이상인 N개의 간섭 안료를 포함하는 시스템의 용도.