KR920002986B1 - 안료 - Google Patents

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내용 없음.

Description

안료
제1도는 본 발명의 바람직한 양태의 안료의 대략적인 단면도이다.
제2도 내지 5도는 본 발명에 따른 바람직한 양태의 안료시료 제5-C-3호의 현미경 시진이다.
제6도는 본 발명의 바람직한 양태의 안료의 일부를 확대시킨 단면도이다.
제7도는 본 발명의 바람직한 양태의 안료의 일부를 확대시킨 평면도이다.
제8도는 통상적인 펄(pearl) 운모의 대략적인 단면도이다.
제9도는 통상적인 착색 운모의 대략적인 단면도이다.
제10도는 통상적인 흑색 펄 안료의 대략적인 단면도이다.
본 발명은 간섭색을 제공하는 안료에 관한 것이다. 본 발명의 안료는 자동차의 도장용 페인트로서 특히 유용하다.
알루미늄 박편(flakes) 또는 다른 금속 입자를 함유하는 금속성 페인트는 자동차, 가정용 전기기구 등을 뒤한 도장용 페인트로서 매우 널리 이용된다. 그러나 알루미늄 박편은 명도가 낮으므로 밝은색을 제공하기가 어렵다. 때문에, 펄 운모(pearl mica)의 사용이 최근들어 급증하고 있다.
펄 운모는 제8도에서 나타낸 바와같이 운모 표면(100)이 티타늄 디옥사이드 층(101)으로 피복된 구조를 갖는다. 이 펄 운모위에 투사되는 광선은 티타늄 디옥사이드 층(101)의 표면에서 반사되는 광선 A 및 티타늄 디옥사이드 층(101)을 투과하는 광선으로 나뉘어진다. 티타늄 디옥사이드 층(101)을 투과하는 광선은 더 나아가 운모 (100)의 표면위에서 반사되는 광선 B 및 운모(100)를 투과하는 광선으로 나뉘어진다. 반사광 A 및 B 빛 간섭에 의해 다양한 색을 형성한다. 예를 들면, 티타늄 디옥사이드 층(101)의 두께가 120 내지 135mm일 때 펄 운모는 반사광 A와 B의 빛 간섭에 의해 청색을 만들어 낸다.
펄 운모를 투과하는 광선의 일부는 토대 피막(base coat : 102)의 표면에 도달한후 토대 피막(102)위에서 반사된다. 광선은 펄 운모를 통해 되돌아오며 투사면상의 티타늄 디옥사이드 층(101) 위부로 반사된 광선 C상태로 존재한다. 반사광 C 및 반사과 B가 혼합되어 흰색을 만들기 때문에 반사광 A 및 반사광 B의 간섭은 줄어들며, 빛 간섭은 약화된다.
또한, 펄 운모는 착색력 및 은폐력이 부족하다. 예를 들면, 자동차의 금속성 도색은 통상적으로 이중-도색-단일-경화공정으로 금속성 페인트 및 비-금속성(clear) 페인트를 이용하여 행해왔다. 완전한 도색시에 펄 운모를 함유하는 금속성 페인트 막의 두께는 일반적으로 200㎛ 이상이다. 펄 운모를 함유하는 금속성 페인트를 통상적인 도장공정에 적용하면, 토대 피막의 색이 금속성 페인트 막을 통해서 보이게된다. 그리하여, 고르지 않은 피복이 군데군데 발생하며 보수도장도 쉽지 않게 된다.
그러므로, 일본국 미심사 특허 공보 (KOKAI) 제215857/1984호에 기술된 바와같이, 동일하거나 어느정도 유사한 색을 갖는 도색된 내피막(indercoat)을 펄운모를 함유하는 일정한 금속성 페인트에 적용하고, 펄운모를 함유하는 금속성 페인트를 그 위에 적용하여 왔다. 그러나, 이 방법은 금속성 페인트의 수 및 추가의 도장공정 횟수에 상응하는 정도의 내피막을 필요로 하며, 그 결과 생산단가가 높아진다.
펄 운모의 단점을 극복하기 위해서 착색 운모가 연구되어져 왔다. 제9도에 나타낸 바와같이, 착색운모는, 펄 운모(200)위에 형성된 티타늄 다옥사이드 층(201)이 Fe2O3층과 같은 산화철층(202)으로 피복된 구조를 갖는다. 이 착색 운모는 간섭색 및 산화펄의 고유색을 나타낸다. 따라서 착색 운모를 함유하는 페인트막의 착색력 및 은폐력은 펄 운모를 함유하는 것보다 훨씬 더 증진된다.
착색 운모 안료는 티타늄 디옥사이드 층(201)의 두께 또는 산화철층(202)의 결정구조를 변화시킴에 따라 다양한 색을 나타낸다. 그러나 이 안료의 색은 산화철의 고유색에 기초하기 때문에 안료의 색 다양성은 적색에서 황색까지의 범위로 제한된다. 더욱이 산화철의 고유색이 흐릿하기 때문에, 착색 운모 안료는 간섭색보다 덜 선명한 색을 나타낸다. 색 다양성을 증진시키기 위해서 코발트, 구리, 크롬, 카드뮴과 같은 금속을 운모 안료에 첨가하는 연구가 진행되어 왔으나, 독성 및 약한 내구성 때문에 실제적으로 페인트에 사용하지는 못하였다.
반면, 제10도에서 나타낸 바와같이 일본국 미심사 특허 공보(KOKAI) 제60163/1985호는 운모(300) 표면이 티타늄 모노옥사이드 층(301)으로 피복되고 그 위에 티타늄 디옥사이드 층(302)이 형성된 안료를 발표하였다. 일본국 미심사 특허 공보(KOKAI) 제225264/1986호는 이 안료를 이용한 페인트를 발표하였다. 이 안료(이후부터 흑색 펄 안료라 칭함)는 티타늄 모노옥사이드층(301)이 암갈색이고 그 층을 투과하는 많은 광선을 흡수하기 때문에, 반사광 C가 더 적어진다. 그러므로, 반사광 A 및 B사이의 간섭은 광선 C에 의해 거의 방해받지 않으며 강한 간섭색을 나타낸다. 흑색 펄 안료는 종래의 진주 펄 안료와 비교하여 강한 착색력 및 은폐력을 그러나 갖는 선명한 색을 제공한다.
그러나 흑색 펄 안료의 착색력 및 은폐력은 자동차의 도장 페인트로 사용될 만큼 충분히 강하지는 못하다. 즉, 흑색 펄 안료가 페인트 막 특성에 불리한 영향을 미치지 않으면서 최대량으로 페인트내에 함유된다 하더라도, 완벽한 은폐에 필요한 페인트 막 두께는 80-100㎛ 정도 두꺼워야 하며, 이는 실제적으로 충분하지도 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 자동차 도장 페인트의 분야에서 오랜동안 요구되어온, 강한 간섭색을 제공하며 착색력 및 은폐력에서 탁월한 안료를 제공하는데에 있다.
본 발명의 안료는 기질; 기질의 하나이상의 표면상에 형성되어 금속성 광택을 부여하는 금속성 층; 및 기질 및 금속성 층의 표면에 형성된 투명한 무기 화합물 층을 표면에서 반사된 광선의 광간섭에 의해 색을 나타낸다.
본 발명에 따른 기질은 분말상 또는 비늘 모양을 갖는다. 비늘모양 기질은 젖은 페인트 막에서 다층상으로 배열하고, 완성된 페인트 막은 탁월한 은폐력 및 플립-플롭(flip-flop) 특성을 가질 수 있기 때문에 기질로서는 비늘 모양이 특히 바람직하다. 플립-플롭 특성이란 투사각 및 관찰 각도에 따른 반사색의 변화를 의미한다. 기질에는 천연 운모, 합성 운모, 유리파편 및 몰리브데늄 디설파이드를 포함하여 이 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 적당한 물질은 어느것이나 포함된다. 천연운모 및 합성운모가 기질로서 특히 바람직하다. 기질은 두께가 약 0.5 내지 2㎛이고 평균 입자직경이 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.
금속성 층은 기질 표면 하나이상 위에 형성되어 금속성 광택을 부여한다. 금속성 층은 기질 표면의 오직 한 부분위에만 형성될 수 있으나 기질 표면의 전체에서 형성되는 것이 바람직하다. 금속성 층은 투명한 무기 화합물 층을 투과한 광선을 거의 완전히 반사함으로써 강한 간섭색을 나타낸다. 금속성 층은 은, 금, 구리, 팔라듐, 니켈 및 코발트와 같은 금속 또는 니켈-인 합금, 니켈-붕소 합금, 니켈-코발트-인 합금, 니켈-텅스텐-인 합금, 은-금 합금 및 코발트-인 합금과 같은 합금을 포함한다. 기질은 전적으로 이러한 금속에 의해서만 형성될 수도 있다.
투명한 무기 화합물 층은 기질 및 금속성 층의 표면에 형성된다. 무기 화합물 층은 고굴절 지수를 갖는 티타늄 디옥사이드, 산화철, 알루미늄 하이드로옥사이드, 크롬 하이드로옥상이드 등을 함유하는 것이 바람직하다. 투명한 무기 화합물 층으로서는 티타늄 디옥사이드가 가장 바람직하다. 투명한 무기 화합물 층의 재료 및 두께를 변화시킴에 따라 다양한 간섭색이 얻어질 수 있다.
금속 점(dots) 또는 합금 점이 분산된 방식으로 투명한 무기 화합물 층위에 형성될 수 있다. 금속점 또는 합금점은, 무기 화합물 층의 표면에서 반사된 광선의 강도를 증가시키기 때문에, 강한 간섭색을 나타내는데 기여한다.
본 발명에 따른 안료를 제조하는 방법은 운모와 같은 기질위에 금속성 층을 형성시키는 제1단계 공정 및 기질 및 금속성 층의 표면위에 무기 화합물 층을 형성시키는 제2단계 공정으로 이루어진다. 제1단계는 전기도금 및 무전해 도금과 같은 도금방법, 또는 진공 증발 및 스퓨터링(sputtering)과 같은 물리적 증기 침착 방법에 의해 수행할 수 있다. 제2단계는 통상적인 방법으로 수행할 수 있다. 예를 들면, 무기염의 수용액을 기질 표면에 고착시키고 수분함유층을 가수분해시켜 침착시킨후 최종적으로 특정온도에서 수분함유층을 가열한다. 무기화합물 층으로 티타늄 디옥사이드를 사용할때는 심사된 일본국 특허 공보(KOUKOKU) 제25644/1968호에 발표된 티타닐 설페이트법 또는 티타늄 테트라클로라이드법 등에 의해 무기화합물 층을 형성시킬 수 있다.
본 발명은 금속성 층이 운모 및 티타늄 디옥사이드 층 사이에 형성되는 펄 운모 안료를 포함한다. 따라서, 본 발명의 안료를 위한 출발물질로서 펄 운모를 사용할 수 있다. 그러나 최외곽의 티타늄 디옥사이드 층을 통해서 운모 표면위에 금속성 층을 형성시키는 것은 매우 어렵다. 그러나, 본 발명의 발명자들은 진지한 연구 끝에 금속성 층을 특정 조건하에서 티타늄 디옥사이드 층을 통해 운모 표면위에 형성할 수 있다는 것을 밝혀냈으며 이 현상을 이용해서 금속성 층을 형성하는 방법을 설정하게 되었다. 하기에서 이 방법을 설명하겠다.
우선 티타늄 설페이트법 또는 다른 공지의 방법으로 측정된 두께의 티타늄 디옥사이드 층을 운모의 표면에 형성시킨다. 이 단계는 상업적으로 이용가능한 펄 운모를 사용함으로써 생략될 수 있다.
펄 운모를 크롬 도금으로 처리한다. 즉, 티타늄 디옥사이드 층의 표면위에 크롬 화합물을 침착시키는 것이다. 예를들면, 미합중국 특허 제1434775호에 기술된 바와같이, 크롬 클로라이드 및 크롬 설페이트와 같은 수용성의 크롬 염의 용액을 가수분해하여 침착시킬 수 있다. 또는 독일연방공화국 특허원 제P320307.1호에 기술된바와 같이, 철, 망간 및 크롬 이온을 함유하는 용액으로부터 침전시켜서 하이드로옥사이드, 카보네이트, 포스페이트 또는 메타-아크릴레이트 착화물 상태로 크롬을 침착시킬 수 있다.
다음, 크롬 도금된 펄 운모를 무전해 도금에 적용시킨다. 바람직한 양태에서 상세하게 기술되는 바와 같이, 본 발명자들은 본 실험에서 금속성 층이 침전되는 곳은 티타늄 디옥사이드 층의 표면이 아니라 운모 및 티타늄 디옥사이드 층 사이의 경계면이라는 것을 밝혀내었다. 그 이유가 완전하게 밝혀지지는 않았으나, 크롬 화합물은 무전해 도금 속도를 현저히 감소시키며, 이 감소효과가 이 현상에 크게 기여하는 것으로 추정된다. 그리하여 금속성 층을 운모를 함유하는 기질표면에 형성시킬 수 있다. 그러나 알루미늄 처리된 운모 또는 처리되지 않은 운모에서 금속성 층은 경계면에 침착되지 않는다.
감소 효과는 침착된 크롬 화합물의 양에 따라 변화한다. 예를들면 은이 무전해 도금에 의해 금속성 층으로써 도금될 때는 침전된 크롬 화합물에 함유된 금속 크롬의 양은 펄 운모 100중량%를 기준으로 0.05 내지 5중량%가 되어야한다. 금속 크롬의 양이 0.05중량% 미만일 때 은은 티타늄 디옥사이드 층의 표면에 침착되어 목적하는 간섭색을 나타낼 수가 없다. 침전된 크롬 화합물의 양이 5중량%를 초과할 경우에 크롬의 색은 페인트 막의 색에 영향을 끼쳐 황색으로 만든다. 특히, 금속 크롬의 양은 0.15 내지 0.30중량%가 가장 바람직하다.
은이 금속성 층으로써 경계면에 침착될 때 은은 펄 운모 100중량%를 기준으로 1 내지 100중량%로 침착될 수 있다. 은이 1중량% 미만일 때 간섭색은 약하며 착색력도 빈약하다. 은이 100중량%를 초과하면 수 미크론의 평균 직경을 갖는 은 입자가 티타늄 디옥사이드 층의 표면에 침착되어 목적하는 색을 얻을 수 없게 된다. 0.1 내지 10중량%의 범위가 바람직하며 이 범위에서 침착된 은입자는 10 내지 500mm의 평균 직경을 가지며 가장 강한 간섭색을 낼 수 있다.
이후부터는 본 발명에 따른 안료의 기능을 제1도를 참조로하여 설명하겠다.
본 발명에 따른, 안료는 기질(1), 기질(1)의 하나 이상의 표면에 형성되는 금속성 층(10) 및 기질 및 금속성 층의 표면에 형성되는 투명한 무기 화합물 층(2)을 함유한다. 이 경우에 있어서, 금속성 층(10)은 기질(1)의 펴면 전체상에 형성된다.
광선이 안료에 닿으면, 투사광의 일부가 반사광 A1으로써 무기화합물 층(2)의표면에서 반사된다. 나머지 투사광은 무기화합물 층(2)을 투과하여 금속성 층(10)의 표면에서 반사되고 반사광 A2로서 다시 무기화합물 층(2)을 투과한다. 반사광 A1 및 A2는 무기화합물 층(2)의 광학적 두께(기하학적 두께×굴절지수)에 따라서 간섭색을 만든다. 본 발명의 금속성 층(10)이 금속성 광택을 갖기 때문에 무기화합물 층(2)을 투과하여 금속성 층(10)에 도달한 거의 모든 광선은 손실없이 금속성 층위에서 반사된다. 그리하여 반사광 A2는 최대 강도를 가지며 반사광 A1과 최대 간섭을 이룸으로써 강한 간섭색을 만든다. 금속성 층(10)이 기질(1)의 표면 전체에 형성될 때는 안료를 투과하는 광선은 없게되어 거의 모든 투사광이 간섭에 기여한다. 그리하여, 가장 강한 간섭색을 얻을 수 있다. 간섭색은 무기화합물 층(2)의 두께를 변화시킴에 따라 다양할 수 있다. 더욱이, 금속성 층(10)의 금속성 광택은 안료의 최외곽 표면을 통해 볼 수 있다. 결과적으로, 여러색을 갖는 금속성 안료로서 안료를 사용할 수 있다.
일반적으로 착색안료는 광의 흡수에 의해서 색을 만든다. 3원색을 혼합하면 거의 검은 색이 된다. 원색이 더욱 혼합되면 채도는 더욱 감소하게 된다. 반면, 본 발명의 안료의 고유색이 금속성 광택의 무채색임에도 불구하고 보이는 안료의 색은 빛 간섭에 의해 만들어진다. 간섭색은 광학적으로 만들어지기 때문에 3원색을 혼합하면 거의 백색이 된다. 즉, 본 발명의 안료에 있어서 3원색의 혼합은 거의 금속성 층의 금속성 색으로 되며 채도는 감소하지 않는다. 그러므로 다수의 색이 본 발명의 안료에서 혼합된다 할지라도 채도는 높으며 색조는 선명하다.
상술했듯이, 본 발명의 안료는 통상적인 운모 안료로는 얻을 수 없는 강한 간섭색을 형성하기 때문에 강한 착색력 및 탁월한 은폐력을 지닌다, 또한 본 발명의 안료는 무기화합물 층의두께를 변화시켜 다양한 색을 만들 수 있으며, 종전에는 이용할 수 없었던 선명한 색을 가진 금속성 페인트 막을 만들 수 있다. 따라서 본 발명의 안료는 자동차 도장용 페인트로서 상당히 유용하다.
통상적인 금속성 페인트에서는, 유기 안료 및 알루미늄 박편을 혼합하여 다양한 색을 얻어왔으나 조성물 특성의 차이 및 안료의 전기적 특성 차이 때문에 종종 색분리가 발생한다. 또한 착색 안료를 이용한 금속성 페인트의 제조방법은 볼(ball) 분쇄기 등에 의한 안료의 분산 단계를 필요로하며 그 결과로 필요한 노동-시간을 증가시키게 된다. 반면, 본 발명에서는 안료의 화학적 조성물이, 다수의 원색이 혼합될 때 조차도 같기 때문에 본 발명의 안료는 절대로 색분리를 일으키지 않는다. 또한 본 발명의 안료는 분산단계를 필요로하지 않으므로 필요한 노동-시간을 감소시키게 된다.
본 발명의 바람직한 양태의 안료는 기질로서 운모(1), 금속성 층으로서 운모(1)의 전체 표면위에 형성된 은 층(10) 및 투명한 무기 화합물 층으로서 은 층(10)의 전체 표면위에 형성된 티타늄 디옥사이드 층(2)을 함유한다. 바람직한 양태의 안료 및 비교예의 안료를 그의 제조방법과 함께 상세히 설명하겠다. 부 및 퍼센트는 중량을 기준으로 한다.
[펄 운모의 제조]
약 0.5 내지 1.0㎛의 두께 및 10 내지 50㎛의 입자직경을 갖는 시판중인 운모 박편을 기질로서 사용하며 티타닐 설페이트법으로 운모 입자위에 티타늄 디옥사이드 층을 형성시킨다. 특히는, 150g의 운모 입자를 티타늄 디옥사이드로서 67%를 함유하는 티타닐 설페이트의 수용액 750ml에 가하고 환류시키면서 약 4.5시간 동안 가열한다. 생성물을 여과 및 물로 세척하여 pH를 5.0상태로 분리한다.
두께가 다른 티타늄 디옥사이드 층을 갖는 6종류의 펄 운모를 형성하기 위하여 6가지 서로 다른 양의 운모 입자를 가한다. 그리하여 얻어진 각각의 펄 운모를 수지내에 끼워넣고, 마이크로톰(microtome)으로 얇게 슬라이싱한 후, 투과형 전자 현미경을 통해 티타늄 디옥사이드 층의 두께를 나타낸다.
[표 1]
Figure kpo00001
[크롬-도금]
각각의 펄 운모를 증류수 100g내에 분산시켜 현탁액을 수득한다. 그리고나서, 92g의 FeSO4ㆍ7H2O와 17g의 KCr(SO4)2ㆍ12H2O를 함유하는 수용액 100ml 및 1.5g의 NaH2PO4ㆍ2H2O를 함유하는 수용액 100ml를 50℃에서 60분 동안 현탁액에 가한다. 현탁액의 pH는 첨가과정중에 2%NaOH 수용액을 가하여 4.5로 조정한다. 첨가후에 pH를 5.0으로 하기 위해 2% NaOH 수용액을 가하고 60분 동안 교반한다. 그리고나서, 현탁액을 여과하고 수득된 물질을 세척한 후 130℃에서 건조시킨다. 이 경우에는, 크롬 화합물로서 크롬 포스페이트가 펄 운모 위에 침착된다. 크롬 도금을 위해 두 개의 수용액을 현탁액에 가하는데 필요한 양과 시간을 조정하여 서로 다른 양의 침착된 크롬 화합물을 가진 4종류의 크롬-도금된 펄 운모를 제조한다. 4종류의 크롬-도금된 펄 운모를 플라즈마 원소분석에 의해 침착된 크롬 화합물의 양을 각각 조사한다. 분석의 결과는 표 2에 나타나있다. 4종류의 크롬-도금 조건, 즉, 4개의 첨가조건을 상기 언급한 6개의 펄 운모 각각에 적용한다. 그리하여 전체 24종류의 크롬-도금 펄 운모를 준비한다. 또한, 크롬-도금을 하지 않은 펄 운모 및 알루미늄 도금된 펄 운모는 서로 비교하기 위해 준비한다. 표 2에는 시료 번호도 나타나있다.
[표 2]
Figure kpo00002
[금속성 층의 형성]
표 2에 나타낸 각각의 시료 15g을 증류수 450ml에 분산시키고 교반하여 현탁액을 수득한다. 50g의 AgNO3및 28%암모니아 수용액 50ml를 증류수에 가하여 총 1ℓ의 용액으로 만들어 준비한 30ml의 은 용액을 실온에서 한번에 현탁액에 가하고 5분 동안 교반한다. 그후, 9ml의 35% 포르말린 용액을 증류수에 가하여 총 40ml의 용액으로 만들어 준비한 20ml의 포르말린 용액을 한번에 가하고 55분 동안 교반한다. 그리고나서 무전해 도금을 수행한다. 현탁액을 여과하고 여과된 물질을 세척한후 120℃에서 건조하여 본 발명 및 비교예의 36종류의 안료를 수득한다. 수득된 안료에 표 2와 같은 시료 번호를 부여한다.
표 2에서 별표(*)로 표시된 7개의 시료를 각각 1ℓ 용기내에 100g 및 300g의 AgNO3를 함유하는 두 종류의 은 용액 300ml를 이용해서 무전해 도금시켜 14개의 안료를 수득한다. 이 안료들의 시료번호는 표 3에 나타나있다. 또한, 일본국 미심사 특허 공보(KOKAI) 제225264/1986호에 발표된 적색, 녹색 및 흑색의 흑색 펄 안료를 선택한다. 이들 흑색 펄 안료의 시료 번호는 각각 B-1, B-2 및 B-3이다.
[표 3]
[안료 구조 분석]
시료 번호 5-C-3의 안료의 구조를 투과형 전자 현미경으로 분석한다. 제2 내지 5도는 운모(1) 표면 및 티타늄 디옥사이드 층(2)의 측면의 현미경사진이다. 티타늄 디옥사이드 층(2) 및 운모(1)는 분리되어져 있다.
제6도 및 7도에 나타난 바와같이 티타늄 디옥사이드층(2)은 10 내지 100nm의 높이 및 2 내지 5nm의 평균직경을 갖는 원주형의 티타늄 디옥사이드 입자가 정연하게 배열되어 있음을 관찰할 수 있다. 운모(1)의 표면은 침착물이 없는 조밀한 원형 부분 및 이 주위에 침착된 은 입자(11)로 구성되어 있음을 관찰할 수 있다. 이는 은 입자(11)가 티타늄 디옥사이드 입자(20) 주위에 침착되었음을 나타내는 것으로 간주된다. 그리하여, 제 6도 및 7도에 나타낸 바와같이 은 입자(11)는 티타늄 디옥사이드 층(2) 및 운모(1) 사이, 좀 더 명확하게는 티타늄 디옥사이드 입자들(2) 사이에 침착된다고 할 수 있다.
[페인트의 제조]
상기 언급한 53개의 시료 및 크롬도금도 은도금도 되지 않은 표 1에 나타낸 6개의 펄 운모를 사용한다. 하기의 조성물(유기용매를 제외하고는 모두 고체임)을 혼합하고 고속분산기로 교반하여 분산시킨다. 기초 금속성 페인트를 수득한다.
Figure kpo00004
사용된 아크릴 수지는 하기의 단량체 조성물로 구성되며, 중량 평균 분자량(M￦) 27000 및 수평 분자량(Mn) 12000인 수지로 제조한다.
Figure kpo00005
사용된 멜라민 수지는 n-부틸 멜라민 수지 (Mitsui Touatsu chemical Co., Ltd.에서 “UVan 20SE”로 생산)이며 사용된 현탁제는 아미드 왁스이다. 운모 안료의 농도는 10중량%이다.
[표 4-1]
Figure kpo00006
[표 4-2]
Figure kpo00007
[표 5-1]
Figure kpo00008
[표 5-2]
Figure kpo00009
[표 5-3]
Figure kpo00010
[색도 측정]
각각의 안료 시료로부터 얻은 페인트를 막대 피복기구로 회색 내막의 표면에 적용하고, 베이킹 시킨후, 건조되었을 때 두께가 15㎛가 되도록 건조시킨다. 피복된 페인트 막의 색을 색조 측정계(SugaTesting Machine Co., Ltd.에서 제조된‘SM-3)로 측정한다. L*. a*, b*값(L*: 광도 지수,a*, b*:색체 지수)은 표 4에 나타나 있다. 색도측정은 정면에서 보이는 색에 해당하는 MCH 및 비스듬한 방향에서 보이는 색에 대항하는 CH에 대해 실시한다.
[은폐력]
막 두께를 변화시킴에 따른 은폐력을 시험하기 위해 각각의 페인트를 흑색종이 및 백색종이에 적용한다. 표 5에는 은폐된 막 두께(즉, 백색과 흑색이 동정될 수 없는 막 두께)를 나타낸다.
[페인트 막의 특성]
시험물을 준비하기 위해서, 각각의 금속성 페인트를 전기 침착된 피막 및 내막으로 피복된 강철판상에 공기분무로 적용하여 금속성 페인트 막 두께가 건조되었을 때 15㎛가 되게한다. 수분의 플래쉬 -오프(flash-off) 후에, 선명한 아크릴 멜라민 수지 페인트를 웨트-온-웨트(wet-on-wet) 방식으로 금속성 페인트막 위에 공기분무에 의해 적용하여 선명한 페인트 막 두께가 35㎛되게한다. 그후, 시험물을 140℃에서 23분 동안 베이킹시킨다. 선명한 페인트 및 선명한 페인트에 사용된 아크릴 수지의 조성물은 하기와 같다.
Figure kpo00011
Figure kpo00012
상기와 같이 수득된 시험물의 내수성 및 내후성을 측정한다. 내수성 시험은 두가지의 다른 조건하에서 수행한다. 하나는 10일동안 40℃의 따뜻한 물에 시험물을 침지시켜 진행하고, 다른 하나는 10일동안 80℃의 뜨거운 물에 시험물을 침지시켜 진행한다. 시험물의 피복된 표면의 외관을 시각적으로 판정한다. 내후성 시험은 시험물을 500시간 동안 환형 자외선 기후 측정기(QUV)에 노출시켜 행하며 시험 전후의 색의 차이를 측색기로 측정한다. 내수성 및 내후성 시험 결과는 표 5에 나타나있다.
[평가]
안료의 농도가 10중량%일 때, 흑색 펄 안료(이하 “B”계열이라 친함)가 93 내지 101㎛의 흑색-및 - 백색 도색 막 두께를 갖고, 펄 운모(이하 “M”계열이라 칭함)가 320 내지 410㎛의 흑색- 및 - 백색 도색 막 두께를 갖는 반면, 본 발명에 따른 바람직한 양태의 안료(이하 “C”계열이라 칭함)는, 21 내지 48㎛의 흑색 - 및 - 백색 도색 막 두께를 갖는다. 본 발명의 안료가 우수한 착색력 및 은폐력을 가짐은 분명하다.
C 계열의 안료는 펄 운모의 색 분해와 같은 정도로 내후성 시험후에 색분해를 일으킨다.크롬-도금 및 은-도금이 내후성을 저하시킴은 관찰할 수 없었다. 본 발명의 안료는 우수한 성질을 유지한다. C 계열의 안료는 크롬 도금이 없는 A 계열의 안료와 비교하면 내수성 및 내후성이 우수하다. 크롬 도금이 안료의 내수성 및 내후성을 향상시킴은 분명하다.
더욱이 C 계열의 안료는 MCH와 CH 사이에 큰 차이를 나타내며 우수한 플립-플롭 특성을 제공한다. 또한 D 계열의 흑색- 및 -백색 도색 막 두께로부터 알 수 있듯이 은 도금 양이 증가함에 따라 흑색- 및 백색 도색 막 두께는 감소한다. 이는 안료위의 투사광에 대한 은 도금층 표면에서 완전히 반사된 광선의 비가 증가하고, 따라서 간섭이 증가하기 때문이다.
크롬 도금되지 않은 은 도금된 A 계열 펄 운모 및 알루미늄 처리된 은 도금된 A 계열 펄 운모는 ,C 계열의 크롬 도금된 안료와 비교하여 더 낮은 플립-플롭 특성 및 더 큰 흑색- 및 -백색 은폐막 두께를 나타낸다. 여기에 도면이 제시되지는 않지만, 현미경 관찰에서 티타늄 디옥사이드 층의 표면에 침전된 은 입자를 관찰할 수 있었다.
그러므로 본 발명에 따라 C 계열의 안료는 만족할만하게 자동차의 도장 페인트에 적용될 수 있다.
[표 6-1]
Figure kpo00013
[표 6-2]
Figure kpo00014
[표 6-3]
Figure kpo00015
[표 6-4]
Figure kpo00016
[색 혼합]
바람직한 양태의 시료, 즉 1-C-3(은색), 2-C-3(금색), 3-C-3(적색), 5-C-3(청색), 6-C-3(녹색)의 안료를 이용하여 바람직한 양태로서 동일한 방법에 의해 페인트를 제조한다. 각각의 페인트를 표 5에 나타낸 안료 비율로 혼합한다. ‘혼합물 비율‘의 란에서, A는 3-C-3/6-C-3=50/50, B는 6-C-3/5-C-3=50/50, C는 3-C-3/5-C-3=50/50, D는 2-C-3/5-C-3=50/50, E는 3-C-3/2-C-3=50/50, 및 F는 6-C-3/2-C-3=50/50이다. 혼합된 페인트를 25밀(mil)-어플리케이터로 아트지위에 도장하고 베이킹시킨 후, 건조시킨다, 수득된 페인트막의 색은 상기의 색도측정 부분에서 설명한 것과 같은 방법으로 측정한다. 표 6은 측정결과를 나타낸다.
바람직한 양태의 안료는, 티타늄 디옥사이드층의 두께만을 변화시켜서도 다양한 색을 얻을 수 있으며, 이들 안료의 혼합물은 다양한 색조 변화를 제공한다. 다양한 색은 빛간섭에 의해서만 얻을 수 있기 때문에 색혼합은 추가의 혼합물에 의해 이루어진다. 그러므로 혼탁하지 않은 선명한 색상이 연출된다. 더욱이 모든 색이 운모 안료에 의해서만으로도 형성될 수 있기 때문에 색분리의 염려가 없다. 또한, 본 발명의 안료는 교반에 의해서만 분산되기 때문에 통상적인 방법에서 이용된 복잡한 분산단계가 필요하지 않으며 페인트를 생산하는데 드는 노동-시간이 현저히 감소한다. 이러한 관점에서 본 발명의 변형 및 변화가 가능함은 분명하다. 따라서 첨부된 특허청구 범위내에서, 본 발명은 기술된 방법 이외로도 수행할 수 있음을 인지하여야 한다.

Claims (14)

  1. 투명한 무기 화합물 층의 표면상에 반사된 광선 및 투명한 무기 화합물 층을 투과하여 금속성 층의 표면상에 반사된 광선의 광간섭에 의해 색을 형성하며, 기질; 기질의 표면 하나 이상 위에 형성되고 금속성 광택을 제공하는 금속성 층; 및 기질 및 금속성 층의 표면에 형성된 투명한 무기 화합물 층을 함유하는 안료.
  2. 제1항에 있어서, 기질이 천연 운모, 합성 운모, 유리 박편 및 몰리브데늄 디설파이드로 이루어지는 그룹에서 선택된 물질 하나를 함유하는 안료.
  3. 제1항에 있어서, 기질이 천연 운모 및 합성 운모중 하나를 함유하는 안료.
  4. 제1항에 있어서, 기질이 분말상 또는 비늘 모양인 안료.
  5. 제1항에 있어서, 기질이 약 0.5 내지 2㎛의 두께 및 약 50㎛ 이하의 입자직경을 갖는 비늘모양인 안료.
  6. 제1항에 있어서, 기질 및 금속성 층이 전적으로 은, 금, 구리, 팔라듐, 니켈, 코발트, 니켈-인 합금, 니켈-붕소 합금, 니켈-코발트-인 합금, 니켈-텅스텐-인 합금, 은-금 합금, 및 코발트-인 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 물질로 형성된 안료.
  7. 제1항에 있어서, 금속성 층이 기질 표면의 전체에 형성된 안료.
  8. 제1항에 있어서, 금속성 층이 은, 금, 구리, 팔라듐, 니켈, 코발트, 니켈-인 합금, 니켈-붕소 합금, 니켈-코발트-인 합금, 니켈-텅스텐-인 합금, 은-금 합금, 코발트-인 합금으로 이루어진 그룹에서 선택된 물질을 함유하는 안료.
  9. 제1항에 있어서, 투명한 무기 화합물 층이 티타늄 디옥사이드, 산화철, 알루미늄 하이드로옥사이드 및 크롬 하이드로옥사이드로 이루어진 그룹에서 선택된 물질을 함유하는 안료.
  10. 투명한 무기 화합물 층의 표면상에 반사된 광선 및 투명한 무기 화합물 층을 투과하여 금속성 층의 표면상에 반사된 광선의 광간섭에 의해 색을 형성하며, 기질; 기질 표면의 적어도 하나 위에 형성되어 금속성 광택을 부여하는 금속성 층(여기에서, 금속성 층은 무기 화합물 입자를 둘러싸는 방식으로 투명한 무기 화합물층을 형성하는 무기 화합물 입자들 사이에 형성된다); 및 기질 및 금속성 층의 표면위에 형성되는 투명한 무기 화합물층을 함유하는 안료.
  11. 운모 및 운모의 표면 전체에 형성된 티타늄 디옥사이드 층을 함유하는 펄(pearl) 운모를 크롬 화합물로 도금하고, 크롬 도금된 펄 운모를 무전해 도금법으로 금속 또는 합금으로 도금함으로써, 금속성 층이 상기 티타늄 디옥사이드 층을 통해 상기 운모상에 직접 형성되는 단계를 포함하는, 간섭색을 형성하는 안료를 제조하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 크롬 도금된 펄 운모를 도금하는 단계에서 은을 이용하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 은을 상기 펄 운모 100중량%를 기준으로 1 내지 100중량%로 도금하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 도금된 크롬 화합물에 함유된 크롬이 상기 펄 운모 100중량%를 기준으로 0.05 내지 5중량%인 방법.
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