| タイトル: | 公開特許公報(A)_α−アルミナフレーク |
| 出願番号: | 2014093923 |
| 年次: | 2014 |
| IPC分類: | C01F 7/02,C09C 1/40,C09D 17/00,C09C 3/00,C09D 7/12,C09D 201/00,A61K 8/26,A61Q 1/00 |
鈴木 龍太 ゲーアハルト プファッフ サビーネ ショエン 松田 憲之 新田 勝久 JP 2014218425 公開特許公報(A) 20141120 2014093923 20140430 α−アルミナフレーク メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 591032596 Merck Patent Gesellschaft mit beschraenkter Haftung 宮崎 昭夫 100123788 緒方 雅昭 100127454 鈴木 龍太 ゲーアハルト プファッフ サビーネ ショエン 松田 憲之 新田 勝久 EP 13002293.2 20130430 C01F 7/02 20060101AFI20141024BHJP C09C 1/40 20060101ALI20141024BHJP C09D 17/00 20060101ALI20141024BHJP C09C 3/00 20060101ALI20141024BHJP C09D 7/12 20060101ALI20141024BHJP C09D 201/00 20060101ALI20141024BHJP A61K 8/26 20060101ALI20141024BHJP A61Q 1/00 20060101ALI20141024BHJP JPC01F7/02 AC09C1/40C09D17/00C09C3/00C09D7/12C09D201/00A61K8/26A61Q1/00 16 OL 19 4C083 4G076 4J037 4J038 4C083AB051 4C083AB221 4C083AD011 4C083AD151 4C083BB01 4C083BB11 4C083BB21 4C083BB24 4C083BB25 4C083BB41 4C083BB46 4C083BB47 4C083BB48 4C083CC01 4C083CC02 4C083FF01 4G076AA02 4G076AA24 4G076AB04 4G076AB08 4G076BA15 4G076BA42 4G076BC02 4G076BF05 4G076CA02 4G076CA08 4G076CA22 4G076CA26 4G076CA29 4G076DA14 4G076DA15 4G076DA16 4G076FA02 4J037AA25 4J037DD05 4J037DD10 4J037EE03 4J037FF02 4J037FF04 4J038EA011 4J038HA216 4J038KA08 4J038NA01 4J038NA25 本発明は、α−Al2O3フレークに関し、また塗料、工業用塗料、自動車用塗料、印刷インキ、化粧品処方におけるその使用、特に効果顔料のための透明基材としてその使用に関する。 天然または合成の透明なフレークに基づく真珠光沢顔料を使用することによって、真珠光沢、金属光沢、カラーフロップ又は多色効果を付与することが達成できる。α−Al2O3フレークに基づく真珠光沢顔料は、文献でよく知られており、メルク社の商標Xirallic(登録商標)の名で市販されている。 効果顔料用基材の重要な因子は、粒径(particle size)、形状、表面特性、屈折率などである。大きな粒子と小さな粒子とは、粒子表面での光の反射と透過の比率が異なるので、鮮やかで均一な色とするためには、粒径の均一性が重要である。また粒径は光の波長に密接に関係するため、粒径は真珠光沢顔料の着色(coloration)に大きな影響を与える。つまり、粒径が小さければ小さいほど、表面積がより大きいことから、それによって着色が増加し、反射率が高まり、より鮮やかな色が提供される。しかしながら、α−Al2O3のフレークの表面に金属または金属酸化物をコーティングする場合、それらの上に均一なコーティングを行うのは通常容易ではなく、その結果アスペクト比の減少につながり、それによって光の干渉の効果が減少し、得られる真珠光沢色の光沢度(glossiness)が低下する。 アスペクト比(粒子直径/厚さ)が5〜10で、10μmよりも大きい粒子直径を有する六角形のフレーク状のα−Al2O3は、特開昭57−111239号で知られている。 特開平3−72572号は0.5〜3μmの平均粒子直径を有するフレーク状のα−Al2O3を開示している。 特開平4−39362号は、板状に成長したc軸に垂直な面を有する六方晶系の微細な板状粒子の形態でのAl2O3を記載している。 (主成分としての)酸化アルミニウムおよび(微量成分としての)二酸化チタンからなるAl2O3フレークは、US5702519に開示されている。そのAl2O3フレークは、約5〜60μmの平均粒子直径、1μm未満の厚さ、および20超(>20)のアスペクト比を有する。 WO2006/101306A1およびWO2008/026829A1は、亜鉛がドープ(dope)されたAl2O3フレークと、これらのAl2O3フレークに基づく真珠光沢顔料に関する。そのAl2O3フレークは、0.5μm以下の平均厚さ、15μm以上(≧15μm)の平均粒子直径、および50μm以上(≧50μm)の大きなアスペクト比(直径/厚さ)を有する。これらの亜鉛ドープAl2O3フレークは、酸性条件下では安定でなく、従ってすべての用途には適していない。 従来技術のAl2O3フレークは、それらが高い化学的安定性を有していないこと、および/または化粧品、塗料用途におけるフレークの使用のための所望の滑らかさを持っていないという、不利な点を有する。 本発明の目的は、高い化学的安定性、滑らかな表面、及び高い白色度を同時に有する改良されたAl2O3フレークを提供することである。 驚くべきことに、そのようなアルミナフレーク及びアルミナフレークに基づく効果顔料の特性を、正確に規定された寸法および粒径および厚さ分布を有するアルミナフレークを使用することによって、高められることが見出された。特にアルミナフレーク及びアルミナフレークに基づく効果顔料の光学的特性は、粒径分布を変更することによって影響され得る。 したがって、本発明は、それらが500nm未満の厚さ、30〜45μmのD90値、15〜30μmのD50値を有するという事実によって区別される透明なアルミナフレークに関する。 従来技術と比較して、本発明に係るAl2O3フレークは、改良された光学特性、特には増加した彩度(chroma)、より高い光沢(luster)、より低いヘイズ、および優れた仕上げを示すと同時に、高い化学的安定性を示す。 本発明に係るアルミナフレークは、特には工業用途に使用するための、効果顔料のための基材として特に使用される。しかしながら、それらはまた、アルミナフレークが通常使用される全ての配合物において、例えば、インキ、コーティング、好ましくは自動車用コーティング、プラスチック、化粧品配合物において、および効果顔料の基材として、使用することができる。 本発明のAl2O3フレークは、体積粒径分画(volume size fractions)が以下のように分布したガウス分布によって特徴づけられる粒径分布を有する:− D50が、15〜30μm、好ましくは15〜25μmの範囲であり、− D90が、30〜45μm、好ましくは30〜40μmの範囲である。 この特許出願において、アルミナフレークのD10、D50及びD90は、Malvern MS 2000を用いて評価される。 粒度分布D50はまた、メジアン直径または粒径分布の中央値として知られており、それは、累積分布における50%での粒子直径の値であり、顔料の粒径を特徴付ける重要なパラメータの一つである。 これに対応して、D90値は、等価球(sphere equivalents)の形態でやはりレーザー粒度測定法によって決定されるAl2O3フレークの最大長手寸法を示しており、Al2O3粒子の全体のうち、90%の粒子が、最大に達するかまたはそれより下になる(attain at maximum, or fall below)。 好ましい態様において、本発明に係るアルミナフレークのD10値は、9.5μm未満(<9.5)であり、好ましくは9.0μm以下(≦9.0)である。 D10値は、等価球の形態でレーザー粒度測定法によって決定されるAl2O3フレークの長手方向の寸法の値を示しており、Al2O3フレークの全体のうち、10%のフレークが最大に達するかまたはそれより下になる(attain at most, or fall below)。 好ましい実施形態では、本発明に係るAl2O3のフレークは、厚みの分布の標準偏差が80nm未満であり、好ましくは5〜60nmであり、特に10〜50nmである。 この特許出願において、平均厚さは、Al2O3フレークが基板に対して実質的に面平行(plane-parallel)に配向された硬化塗膜に基づいて決定される。この目的のために、硬化塗膜の横断面が走査型電子顕微鏡(SEM)下で検査され、Al2O3フレーク100個の厚さが測定され、統計的に平均化される。 所望の粒径および厚さ分布は、選択されたふるい(selected screens)を通す分級など、フレークの適切な分級によって得ることができる。 本発明に係るAl2O3フレークは、500nm未満の厚さ、好ましくは130〜400nm、特に150〜350nmの厚さを有する。 本発明に係るAl2O3フレークは、好ましくは30〜200の、特に50〜150のアスペクト比(直径/厚さ比)を有する。 好ましい実施形態において、本発明のAl2O3フレークはα−Al2O3フレークである。 このAl2O3フレークは、文献に記載された、それ自体公知の方法により調製することができる。 好ましい実施形態において、Al2O3フレークは、アルミニウム塩水溶液から出発して、アルカリ炭酸塩水溶液による沈殿(precipitation)によって調製される。硫酸ナトリウムもしくは硫酸カリウム等のアルカリ金属塩、ならびにリン酸又はおよびリン酸塩、並びに任意選択で少なくとも1種のドーパント(dopant)例えば、チタン、ジルコニウム、シリカ、インジウム、スズ、亜鉛またはインジウム化合物、が出発溶液に添加される。沈殿工程の後には、乾燥(加熱による脱水、蒸発)が行われ、そして溶融塩処理が行われ、それは以下のステップを含む。 (1)少なくとも一つの水溶性及び/又は不溶性の(water-soluble and/or insoluble)アルミニウム塩の、水溶液またはスラリーの調製、(2)そのアルミニウム塩溶液にアルカリ溶液を添加して、水酸化アルミニウム粒子を沈殿させること、及び、その沈殿の前、間もしくは後にその水溶液に対して、リン化合物及び任意選択で少なくとも1種のドーパントを添加すること、(3)水を蒸発させ、続いて、工程(2)の沈殿生成物を乾燥させて、粒子とアルカリ塩を含むアルミナの乾燥物を形成する(form the dried form of alumina containing particle and alkali salt)こと、(4)溶融塩中にAl2O3フレークを得る(obtain Al2O3 flakes in the molten salt)ために、工程(3)で得られた乾燥物を、好ましくは900〜1400℃の温度で、0.5〜10時間好ましくは1〜6時間、か焼すること(calcination)、(5)工程(4)で得られたか焼した物の水溶性部分を除去すること、(6)例えばふるい分け、粉砕(milling)および/または沈降(sedimentation)により、粒径および厚さを調整すること。 好適なアルミニウム塩の例は、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ベーマイト、塩基性硫酸アルミニウム、およびそれらの組み合わせである。 鉱化剤(mineralizer)として作用する適当なアルカリ金属塩の例として、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸リチウム、硫酸マグネシウム、塩化ナトリウム及び塩化カリウムが挙げられる。 リン化合物は、好ましくは、リン酸、リン酸塩、二リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム(ammonium phosphate dibasic)およびリン酸カリウムから選択される。1種以上のリン化合物(単数もしくは複数)の量は、アルミナフレークを基準として、好ましくは0.05〜2重量%である。 沈殿のためのpH調整剤の好ましい例は、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム及びそれらの組み合わせである。 粒径、厚さ、光学特性及び/又は表面形態を制御するためには、Al2O3フレークを基準として0.01〜5重量%の量で1種以上のドーパントを添加することが役立つだろう。 ドーパントは、好ましくは、以下の化合物の群から選択される:TiO2、ZrO2、SiO2、In2O3、SnO2、ZnOおよびそれらの組み合わせ。 好ましい実施形態では、ドーパントはTiO2であり、好ましくは、Al2O3フレークを基準として0.05〜3重量%の量で使用される。 本発明に係るAl2O3フレークは、効果顔料の製造における基材として非常に適している。この目的のために、Al2O3フレークは好ましくは、例えば、TiO2、ZrO2、SnO2、ZnO、Ce2O3、Fe2O3、Fe3O4、FeTiO5、Cr2O3、CoO、Co3O4、VO2、V2O3、NiOのような金属酸化物の、さらには亜酸化チタン(酸化状態が4未満(4<)から2に部分的に還元されたTiO2、例えばTi3O5、Ti2O3、TiOのような低酸化物)、酸窒化チタン、FeO(OH)の層、例えばAl、Fe、Cr、Ag、Au、Pt又はPdを含む薄い半透明の金属層、またはそれらの組み合わせのような、少なくとも1つの高屈折率層でコーティングされる。TiO2層は、ルチル形態またはアナターゼ形態であってよい。一般に、TiO2がルチル形態であると、最高の品質と艶(gloss)および同時に最も安定した効果顔料が得られる。ルチル形態のものを得るために、TiO2をルチル型に導くことができる添加剤を用いることができる。有用なルチル誘導剤は、US4038099およびUS5433779及びEP0271767に開示されている。好ましいルチル誘導剤はSnO2である。 Al2O3フレークに基づく好ましい効果顔料は、金属酸化物の一つ以上の層、好ましくはただ一つの金属酸化物層でコーティングされており、TiO2、Fe2O3、Fe3O4、SnO2、ZrO2またはCr2O3によってコーティングされていることが特に好ましい。特にTiO2、Fe2O3,およびそれらの混合物でコーティングされたAl2O3フレークが好ましい。 各高屈折率層の厚さは、所望の干渉色に依存する。Al2O3フレークの表面上の各層の厚さは、好ましくは20〜400nm、好ましくは30〜300nm、特に好ましくは30〜200nmである。 Al2O3フレークの表面上の層の数は、好ましくは1又は2であり、さらに3、4、5、6または7つの層である。 特に、Al2O3フレークの表面上の高および低屈折率層からなる干渉パッケージは、増加した艶、及びさらに増加した干渉色またはカラーフロップを有する効果顔料をもたらす。 コーティングのために適した無色の低屈折率材料は、好ましくは、金属酸化物またはそれに対応する酸化物水和物であって、例えば、SiO2、Al2O3、AlO(OH)、B2O3が挙げられ、また、MgF2のような化合物又は前記金属酸化物の混合物が挙げられる。 Al2O3フレークの表面に多層が付けられる場合、その干渉系は、特に、TiO2−SiO2−TiO2の層配列である。 さらに、本発明に係る効果顔料は、外側層(outer layer)として半透明の金属層を有していてもよい。このタイプのコーティングは、例えば、DE3825702A1において知られている。その金属層は、好ましくは5〜25nmの層厚さを有するクロム層またはアルミニウム層である。 Al2O3フレークは、例えば、クロム、ニッケル、銀、ビスマス、銅、錫、又はハステロイから選択される金属または金属合金の一つ以上の層でコーティングすることもできる。金属硫化物でコーティングされたAl2O3フレークは、例えば、タングステン、モリブデン、セリウム、ランタン又は希土類元素の硫化物でコーティングされている。 更に、Al2O3フレークに基づく効果顔料は、最終的に、トップコート(top coat)として有機染料で、好ましくはプルシアンブルーまたはカルミンレッドで、コーティングすることができる。 本発明に係るAl2O3フレークに基づく特に好ましい効果顔料は、以下の層配列を有する。Al2O3フレーク +TiO2Al2O3フレーク + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + Fe2O3Al2O3フレーク + TiO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + TiO2 + Fe3O4Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + TiO2/Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2 + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2/Al2O3Al2O3フレーク + TiO2 + Al2O3Al2O3フレーク + SnO2Al2O3フレーク + SnO2 + TiO2Al2O3フレーク + SnO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + Fe3O4Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2/Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2 + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2/Al2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + Al2O3Al2O3フレーク + TiO2 + プルシアンブルーAl2O3フレーク + TiO2 + カルミンレッド。 ここでTiO2/Fe2O3およびSiO2/Al2O3はそれぞれ、TiO2とFe2O3との混合物の層、および、SiO2とAl2O3との混合物の層を意味する。 上述した好ましい実施形態におけるTiO2層(単数または複数)は、ルチルまたはアナターゼ形態であることができる。上述の好ましい実施形態のAl2O3フレークは、ドープ又は非ドープとすることができる。 本出願において、用語「コーティング」又は「層」は、本発明に係るAl2O3フレークを完全に包むこと(enveloping)を意味するものと解釈される。 ドープされた又は非ドープのAl2O3フレークに基づく効果顔料は、好ましくは、顔料全体を基準としてAl2O3フレーク40〜90重量%およびコーティング10〜60重量%で構成されている。 Al2O3フレークは、湿式化学コーティングによって、CVD又はPVDプロセスによって、コーティングすることができる。 一つ以上の層、好ましくは1つ以上の金属酸化物層でのα−Al2O3フレークのコーティングは、好ましくは、湿式化学法によって行なわれる。真珠光沢顔料の製造のために開発された湿式化学コーティング法を使用することができる。このタイプの方法は、例えば、DE1467468、DE1959988、DE2009566、DE2214545、DE2215191、DE2244298、DE2313331、DE1522572、DE3137808、DE3137809、DE3151343、DE3151354、DE3151355、DE3211602、DE3235017、また更に、当業者に知られた特許文献および他の出版物に記載されている。 湿式コーティングの場合には、Al2O3フレークを水中に懸濁させ、一つ以上の加水分解性金属塩が加水分解に適したpHで添加され、それは、金属酸化物または金属酸化物水和物が、二次沈殿を生じることなく、フレーク上に直接沈殿するように選択される。pHは、通常、塩基および/または酸を同時計量添加することにより一定に保たれる。顔料は、その後、分離し、洗浄し、50〜150℃で6〜18時間乾燥させ、0.5〜3時間か焼される。か焼温度は存在する各コーティンング層に関連して最適化することができる。通常、焼成温度は500〜1000℃、好ましくは600〜900℃である。所望であれば、顔料は、個々のコーティングを付けた後に分離し、乾燥し、必要に応じてか焼し、次いで、さらなる層を付けるために再び再懸濁することができる。 Al2O3フレーク及び/又は既にコーティングされたAl2O3フレークにSiO2層を付けることは、一般に適切なpHでのカリウム又はナトリウム水ガラスの溶液の添加によって行われる。 さらに、コーティングは流動床反応器内において気相コーティングによって行うこともでき、例えば、対応する真珠光沢顔料の調製のためのEP0045851およびEP0106235で提案されている方法を使用することができる。 本発明に係るAl2O3フレークに基づく効果顔料の色相および彩度は、コーティング量またはそれから得られた層の厚さを種々選択することによって、非常に広い範囲で変化させることができる。特定の色相と彩度のための微調整は、視覚または測定技術の制御下で所望の色に近づけることにより、量の単純な選択を超えて実現することができる。 光、水、および天候への安定性を高めるためには、適用分野にもよるが、仕上げた顔料に後コーティング(post-coating)または後処理を施すことがしばしば推奨される。適当な後コーティングまたは後処理は例えばDE2215191C2、DE−A3151354、DE−A3235017またはDE−A3334598に記載された方法である。この後コーティングは、化学的および光化学的な安定性を更に増加させ、または、顔料の取扱い、特に様々な媒体への配合を簡素化する。耐候性、分散性および/またはユーザ媒体との適合性(compatibility with the user media)を向上させるために、例えば、Al2O3またはZrO2またはこれらの混合物の機能性コーティング(functional coatings)を、その顔料表面に付けることができる。更に、例えばEP0090259、EP0634459、WO99/57204、WO96/32446、WO99/57204、US5759255、US5571851、WO01/92425、または、J.J.Ponjee,Philips Technical Review,Vol.44,No.3,81ff.及びP.H.Harding J.C.Berg,J.Adhesion Sci.Technol.Vol.11 No.4,pp.471−493に記載されているように、例えばシランを用いた有機の後コーティングが可能である。 本発明によれば、所望の粒径分布を有するAl2O3フレークに基づく効果顔料が、プラスチック、化粧品、特に自動車用塗料を含むあらゆるタイプの組成物において有用であることが見出された。 本発明に係るAl2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料は、好ましくは、塗料、自動車用コーティング、工業用コーティング、印刷インキおよび化粧品配合物の領域からの、多様なカラーシステム(color systems)に適合する。例えば、グラビア印刷、フレキソ印刷、オフセット印刷およびオフセットオーバーバーニッシィング(offset overvarnishing)用の印刷インキの調製のために、多様な結合剤、特に水溶性グレード、例えば、BASF社、マラブ社(Marabu)、プレル社(Proll)、セリコル社(Sericol)、ハートマン社(Hartmann)、ゲーブル.シュミット社(Gebr. Schmidt)、シクパ社(Sicpa)、アルベルグ社(Aarberg)、ジーグベルグ社(Siegberg)、GSB−ウォール社(GSB-Wahl)、フォルマン社(Follmann)、ルコ社(Ruco)、またはコーツスクリーンINKS社(Coates Screen INKS GmbH)によって販売されているもの、が適している。印刷インキは、水性または溶剤型とすることができる。顔料は、さらにまた、紙およびプラスチックのレーザーマーキングのため、例えば温室用シートなどの農業分野での用途のため、そして、例えば、テントオーニング(tent awnings)の着色のために、適している。 様々な用途のために、本発明に係るコーティングされた及びコーティングされていないAl2O3フレークは、たとえば、透明および不透明な白色、有色および黒色の顔料などの有機染料、有機顔料または他の顔料との混合物において、また、フレーク形態の酸化鉄、ホログラフ顔料、LCP(液晶ポリマー)、および、金属酸化物被覆雲母とSiO2フレーク等に基づく従来の透明、有色および黒色の光沢顔料との混合物においても、有利に使用できることは言うまでもない。本発明に係るAl2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料は、市販の顔料及び充填剤と任意の比率で混合することができる。 挙げることができる充填剤は、例えば、天然および合成の雲母、ナイロン粉末、純粋のまたは充填したメラミン樹脂、タルク、SiO2、ガラス、カオリン、亜鉛、カルシウム、マグネシウムもしくはアルミニウムの酸化物もしくは水酸化物、BiOCl、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭素、およびこれらの材料の物理的または化学的組合せである。充填剤の粒子形状に関する制限はない。それは、要求に応じて、例えば、フレーク状、球状または針状が可能である。 本発明に係るAl2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料は、シンプルで扱いやすい。Al2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料は、それが単純な撹拌によって使用される系に組み込むことができる。Al2O3フレークと効果顔料には手間のかかる粉砕および分散は必要ではない。 本発明に係るAl2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料は、コーティング材料、印刷インキ、プラスチック、農業用フィルム、ボタンペースト(button pastes)の着色(pigmenting)のために、種子のコーティングのために、食品、薬剤のコーティングまたは化粧品配合物の着色(coloring)のために使用することができる。着色のためにそれが使用される系におけるAl2O3フレークおよび効果顔料の濃度は、系内の全固形分を基準として、通常0.01から50重量%の間、好ましくは0.1から5重量%の間である。この濃度は、通常、具体的な用途に依存している。 0.1から50重量%、特に0.5から7重量%の量で本発明に係るAl2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料を含有するプラスチックは、特別の艶効果のためにしばしば注目に値する。 コーティング分野、特に自動車用コーティング、自動車仕上げにおいては、本発明に係るAl2O3フレークに基づく効果顔料は、0.5〜10重量%の量で用いられる。 コーティング材料においては、本発明に係るAl2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料は、所望の色および艶が、単一層のコーティング(1コート系、又は2コート系におけるベースコートとして)によって得られるという利点を有する。 例えば凹版、オフセット又はスクリーン印刷用の印刷インキや塗料のための、バインダー系の着色において、エッカート社(Eckart GmbH)からのStapa(登録商標)−アルミニウム及び金青銅ペーストを伴うAl2O3フレークに基づく効果顔料が特に好適であることが証明されている。効果顔料は、2〜50重量%、好ましくは5〜30重量%、特に8〜15%重量で印刷インキ中に配合される。金属効果顔料と組み合わされて本発明による効果顔料を含有する印刷インキは、より純粋な色相を示し、粘度値が良好であることから印刷性が改良されている。 本発明は同様に、本発明に係るコーティングされた又はコーティングされていないAl2O3フレーク、ならびに更に、効果顔料、バインダー及び、所望であれば添加剤を含む、顔料調製物(pigment preparations)を提供し、該調製物は実質的に溶媒を含まず(solvent-free)自由流動性の顆粒(free-flowing granules)の形態である。このような顆粒は、本発明による効果顔料を95重量%まで含有する。本発明に係るAl2O3フレーク及びAl2O3フレークに基づく効果顔料が、添加剤有りもしくは無で、バインダーと、水および/または有機溶剤でペースト化され、次いでそのペーストが乾燥されて、コンパクトな粒子状の形態(compact particulate form)、例えば顆粒、ペレット、ブリケット、マスターバッチまたは錠剤にされた顔料調整物は、印刷インキのための前駆物質(precursor)として特に好適である。 従って、本発明は、塗料、コーティング、自動車用コーティング、自動車仕上げ、工業用コーティング、塗料、粉体塗料、印刷インキ、セキュリティ印刷インキ、プラスチック、セラミック材料、化粧品の分野での配合物におけるコーティングされた(=効果顔料)及びコーティングされていないAl2O3フレークの使用にも関する。コーティングされた及びコーティングされていないAl2O3フレークは、さらに、ガラスに、紙に、紙コーティングに、電子写真印刷プロセス用トナーに、種子に、温室シート及び防水シートに、機械または装置の絶縁のための熱伝導性、自己支持性、電気絶縁性、可撓性のシートに、紙およびプラスチックのレーザーマーキングにおける吸収体(absorber)として、プラスチックのレーザー溶接における吸収体として、水、有機および/または水性溶媒との顔料ペーストに、例えば粒状物等の顔料調製物および乾燥調製物に、例えば産業及び自動車分野のクリアーコートに、太陽光遮蔽に、特に自動車コーティング及び自動仕上げにおける充填剤として、用いることができる。 この出願におけるすべてのパーセンテージのデータは、特に断りのない限り、重量パーセントである。 以下の実施例は、本発明をより詳細に説明することを意図しており、本発明を限定しない。上記及び下記において、全てのパーセンテージは重量パーセントである。 例 比較例1(US5702519の例2) 硫酸アルミニウム18水和物111.9g、無水硫酸ナトリウム57.3gおよび硫酸カリウム46.9gを、60℃超に加熱することによって脱イオン水300mlに溶解させる。34.4%の硫酸チタニル溶液3.0gをこの溶液に添加する。得られた溶液を水溶液(a)と指定する。 リン酸三ナトリウム(sodium tertiary phosphate)12水和物0.45gと炭酸ナトリウム55.0gを脱イオン水150リットルに添加する。得られた溶液を水溶液(b)と指定する。 水溶液(b)を、撹拌しながら、約60℃に保った水溶液(a)に添加する。撹拌をさらに15分間続ける。二つの溶液(a)および(b)から得られた混合物はゲルである。このゲルを蒸発乾固させ、乾燥した生成物を5時間1200℃で加熱する。その加熱された生成物に水を添加して遊離硫酸を溶解させる。不溶性固体を濾別し、水で洗浄し、最後に乾燥させる。得られたアルミナフレークを、X線回折法により調べる。回折パターンは、コランダム構造(α−アルミナ構造)に起因するピークのみを有している。D50は13.0μm、D90は22.0μm、厚さは200nmである。α−Al2O3フレークの厚さ分布(thickness distribution)は83nmである。 実施例1:Al2O3フレークの製造 硫酸アルミニウム18水和物74.6g、ポリ塩化アルミニウム(PAC:セントラル硝子株式会社、Al2O3として10%溶液)57.1g、無水硫酸ナトリウム57.3g、および硫酸カリウム46.9gを、60℃超に加熱することによって脱イオン水300mlに溶解させる。硫酸チタニルの34.4%溶液3.0gをその溶液に添加する。得られた溶液を水溶液(a)と指定する。 リン酸三ナトリウム12水和物0.45gと炭酸ナトリウム55.0gを脱イオン水300mlに添加する。得られた溶液を水溶液(b)と指定する。 水溶液(b)を撹拌しながら水溶液(a)に添加し、約60℃に保つ。撹拌を1時間続ける。溶液(a)及び溶液(b)から得られた混合物はスラリーである。このスラリーを蒸発乾固させ、乾燥した生成物を1150℃で6時間加熱する。加熱された生成物に水を添加して遊離硫酸を溶解させる。不溶性固体を濾別し、水で洗浄する。最後に、その生成物を乾燥させる。 得られたアルミナフレークを、X線回折法により調べる。回折パターンは、コランダム構造(α−アルミナ構造)に起因するピークのみを有する。 得られたAl2O3フレークは、D50値16.0μm、D90値30.8μm、および200nmの厚さを有する。そのα−Al2O3フレークの厚さ分布は28nmである。 実施例2:Al2O3フレークの製造 硫酸アルミニウム18水和物74.6g、ポリ塩化アルミニウム(PAC:セントラル硝子株式会社、Al2O3として10%溶液)57.1g、無水硫酸ナトリウム57.3g、および硫酸カリウム46.9gを、60℃超に加熱することによって、脱イオン水300mlに溶解させる。硫酸チタニルの34.4%溶液3.0gおよび塩化インジウム(III)の5.0%溶液5.5gを、その溶液に添加する。得られた溶液を水溶液(a)と指定する。 リン酸三ナトリウム12水和物0.45gと炭酸ナトリウム55.0gを脱イオン水300mlに添加する。得られた溶液を水溶液(b)と指定する。 水溶液(b)を撹拌しながら水溶液(a)に添加し、約60℃に保つ。撹拌を1時間続ける。溶液(a)及び溶液(b)から得られた混合物はスラリーである。このスラリーを蒸発乾固させ、乾燥した生成物を1200℃で4時間加熱する。加熱された生成物に水を添加して遊離硫酸を溶解させる。不溶性固体を濾別し、水で洗浄する。最後に、その生成物を乾燥させる。 得られたアルミナフレークを、X線回折法により調べる。回折パターンは、コランダム構造(α−アルミナ構造)に起因するピークのみを有する。 得られたAl2O3フレークは、D50値19.0μm、D90値35.6μm、および250nmの厚さを有する。そのα−Al2O3フレークの厚さ分布は32nmである。 比較例1.1:Al2O3フレークのコーティング 比較例1のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁させる。得られた懸濁液(約65℃に保持)にリットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を添加して、pHを2.1に維持する。得られた生成物が銀色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を850℃で30分間か焼して、白っぽくて少し艶のある真珠光沢顔料を得る。 実施例1.1:Al2O3フレークのコーティング 実施例1のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁する。得られた懸濁液(約65℃に保持)に対してリットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を添加してpHを2.1に維持する。得られた生成物が銀色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を850℃で30分間か焼して、高度に白っぽくて艶のある真珠光沢顔料を得る。光沢角(luster angle)において、その艶のある外観が、比較例1.1と比較して、より広い角度で見ることができる。 実施例2.1:Al2O3フレークのコーティング 実施例2のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁する。得られた懸濁液(約65℃に保持)に対して、リットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を添加して、pHを2.1に維持する。得られた生成物が銀色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を850℃で30分間か焼して高度に白っぽくて艶のある真珠光沢顔料を得る。光沢角において、その艶のある外観が、比較例1.1と比較して、より広い角度で見ることができる。 比較例1.2:Al2O3フレークのコーティング 比較例1のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁する。(約75℃に維持された)得られた懸濁液に対して、リットル当たり300gのFeCl3を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を加えて、pHを3.0に維持する。得られた生成物が最も赤みを帯びた色(a most reddish color)を呈したとき、FeCl3溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を800℃で30分間か焼して、中程度の光沢と茶色がかった赤色の真珠光沢顔料を得る。 実施例1.2 実施例1のアルミナフレーク20gを脱イオン水400ml中に懸濁する。(約75℃に維持された)得られた懸濁液に対して、リットル当たり300gのFeCl3を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を加えて、pHを3.0に維持する。得られた生成物が最も赤みを帯びた色を呈したときに、FeCl3溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固体を800℃で30分間か焼して、高光沢で純粋な赤色の真珠光沢顔料を得る。顔料は、比較例1.2の顔料の外観と比較して、より高い光沢と、よりクリーンな赤色を示している。 比較例1.3:Al2O3フレークのコーティング 比較例1のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁する。(約65℃に保持された)得られた懸濁液に対して、リットル当たり50gのSnCl4を含む溶液を添加する。同時に、SnCl4溶液の総添加量が17mlとなるまで、NaOHの10%溶液を添加して、pHを2.1に維持する。次に、その結果得られた懸濁液に対して、リットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加した。同時に、NaOHの10%溶液を添加してpHを2.1に維持する。得られた生成物が銀色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を850℃で30分間か焼して、白っぽくて少し艶のある真珠光沢顔料を得る。 実施例1.3:Al2O3フレークのコーティング 実施例1のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁する。(約65℃に保持された)得られた懸濁液に対して、リットル当たり50gのSnCl4を含む溶液を添加する。同時に、SnCl4溶液の総添加量が17mlとなるまで、NaOHの10%溶液を添加して、pHを2.1に維持する。次に、その結果得られた懸濁液に対して、リットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加した。同時に、NaOHの10%溶液を添加してpHを2.1に維持する。得られた生成物が銀色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を850℃で30分間か焼して、高度に白っぽくて高度に艶のある真珠光沢顔料を得る。光沢角において、その艶のある外観が、比較例1.3と比較して、より広い角度で見ることができる。 比較例1.4:Al2O3フレークのコーティング 比較例1のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁する。(約65℃に保持された)得られた懸濁液に対して、リットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を添加してpHを2.1に維持する。得られた生成物が黄みがかった色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。次いで、得られた懸濁液に対して、リットル当たり50gのNa2SiO3を含有する溶液を添加する。同時に、HClの10%溶液を添加して、pHを7に維持する。次いで、得られた懸濁液に対して、リットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を添加して、pHを2.1に維持する。得られた生成物が青みがかった色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を850℃で30分間か焼して、青みがかった白色で少し艶のある真珠光沢顔料を得る。 実施例1.4:Al2O3フレークのコーティング 実施例1のアルミナフレーク20gを、脱イオン水400ml中に懸濁する。(約65℃に保持された)得られた懸濁液に対して、リットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を添加する。同時に、NaOHの10%溶液を添加してpHを2.1に維持する。得られた生成物が黄みがかった色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。次いで、得られた懸濁液に対して、リットル当たり50gのNa2SiO3を含有する溶液を添加する。同時に、HClの10%溶液を添加して、pHを7に維持する。次いで得られた懸濁液に対してリットル当たり125gのTiCl4を含有する溶液を、添加する。同時に、NaOHの10%溶液を添加して、pHを2.1に維持する。得られた生成物が青みがかった色を呈したとき、TiCl4溶液の添加を停止する。懸濁固形物を濾別し、水で洗浄し、乾燥させる。最後に、乾燥した固形物を850℃で30分間か焼して、高度に青みがかった艶のある真珠光沢顔料を得る。光沢角において、比較例1.4と比較して、より強く青みがかった色およびより高度に艶のある外観を、より広い角度で見ることができる。 測定 粒径D10、D50及びD90の評価 アルミナフレークのD10、D50及びD90は、Malvern MS2000を使用して評価される。 厚さ、粒径及び厚さ分布の測定 0.01g/lのアルミナフレークスラリーを調製し、シリコンウェーハのような平坦な基板上にこのスラリー0.1mlを滴下する。基板を乾燥し、適当なサイズに切断する。基板は、SEM(走査電子顕微鏡)の架台上にほぼ垂直に傾いた角度で設置され、アルミナフレークの厚さが測定される。 100個超のアルミナフレークの厚さが測定されて、厚さ分布が計算される。厚さの標準偏差は、ガウス分布の式で計算される。 噴霧されたパネルの調製 自動車用ベースコート塗料を、次の処方に従って調製する。 なお、表において、pbwは質量部を表し、MIBKはメチルイソブチルケトンを表す。 上記アクリル・メラミン樹脂系(100pbw)を、実施例1又は2に従う真珠光沢顔料20pbwに配合する。得られたコンパウンド(compound)をシンナーで希釈して、得られる塗料が噴霧に適した稠度(カップ#4で12〜15秒)を有するようにする。この塗料は、ベースコート層を形成するために噴霧によって基板に塗布される。 そのベースコート層は、以下の処方に従って調製される無色のトップクリヤコート塗料でさらにコーティングされる。 トップクリヤコーティングを40℃の空気に30分間暴露し、次いで、135℃で30分間硬化する。 ヘイズ−グロス(Haze-gloss)(BYK)は、光沢およびヘイズを評価するための分析装置である。本特許出願において、60°での鏡面光沢(mirror gloss)の値が、ヘイズ−グロスにより測定され、光沢の値を表している。従来技術と比較して、コーティングされたAl2O3フレークは、光沢の非常に高い値を示している。高い光沢値は、用途において良好な外観を達成するために必要である。この装置により測定したヘイズ値は、反射角の広がり(spreading)の影響を受けている。本特許出願において、より広い広がり角は、真珠光沢の外観のために重要である。本発明のコーティングされたAl2O3フレークは、非常に高いヘイズ−グロス値を示している。 評価結果をはっきり区別するために、トップクリヤコートでコーティングされる前にベースコートで噴霧されたパネルがヘイズ−グロス測定のために使用される。 ウェーブ−スキャンデュアル(BYK)が、試料の表面平坦性を測定するための分析装置として使用される。Waの値は0.1〜0.3mmの範囲の周期的な平坦度(cyclic flatness)を表している。この特許出願におけるより小さな値は、本発明に係る顔料の利点を示すより平坦な面を示している。 トップクリヤコートによってスプレーされたパネルについて、Waが測定される。表面がより平坦であると、より良い仕上げ外観を示す。 上記の例に係る真珠光沢顔料の光学的性質を以下の表にまとめる。下表において、Eは実施例を表し、CEは比較例を表す。 500nm未満の粒子厚さ、15〜30μmのD50値および30〜45μmのD90値を有するAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークがα−アルミナフレークであることを特徴とする請求項1に記載のAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークが、80nm未満の厚さ分布の標準偏差を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のAl2O3フレーク。 TiO2、ZrO2、SiO2、SnO2、In2O3、ZnO、またはそれらの組合せでドープされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 前記ドープの量が、Al2O3フレークを基準にして0.01〜5重量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークがTiO2によってドープされていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークが、金属酸化物、少なくとも二つの金属酸化物の混合物、金属、金属硫化物、亜酸化チタン、酸窒化チタン、FeO(OH)、SiO2、金属合金、または希土類化合物の、少なくとも一つの層でコーティングされていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークが、金属酸化物、または、少なくとも二つの金属酸化物の混合物の、少なくとも一つの層でコーティングされていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークが、以下の層配列でコーティングされていることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のAl2O3フレーク:Al2O3フレーク + TiO2Al2O3フレーク + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + Fe2O3Al2O3フレーク + TiO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + TiO2 + Fe3O4Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + TiO2/Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2 + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2Al2O3フレーク + TiO2 + SiO2/Al2O3Al2O3フレーク + TiO2 + Al2O3Al2O3フレーク + SnO2Al2O3フレーク + SnO2 + TiO2Al2O3フレーク + SnO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + Fe3O4Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2/Fe2O3 + SiO2 + TiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2 + TiO2/Fe2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + SiO2/Al2O3Al2O3フレーク + SiO2 + TiO2 + Al2O3Al2O3フレーク + TiO2 + プルシアンブルーAl2O3フレーク + TiO2 + カルミンレッド、ここでTiO2/Fe2O3およびSiO2/Al2O3はそれぞれ、TiO2とFe2O3との混合物の層、および、SiO2とAl2O3との混合物の層を意味する。 前記Al2O3フレークが、ルチル形態またはアナターゼ形態のTiO2によってコーティングされていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークが、ルチル形態のTiO2によってコーティングされていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 前記Al2O3フレークが、顔料全体を基準としてAl2O3フレーク40〜90重量%及びコーティング10〜60重量%からなることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のAl2O3フレーク。 以下の工程によって特徴づけられる請求項1〜12のいずれかに記載のAl2O3フレークの調製方法:(1)少なくとも一つの水溶性及び/又は不溶性のアルミニウム塩の、水溶液またはスラリーの調製、(2)そのアルミニウム塩溶液にアルカリ溶液を添加して、水酸化アルミニウム粒子を沈殿させること、及び、その沈殿の前、間もしくは後にその水溶液に対してリン化合物及び任意選択で少なくとも1種のドーパントを添加すること、(3)水を蒸発させ、続いて工程(2)の沈殿生成物を乾燥させて、粒子とアルカリ塩を含むアルミナの乾燥物を形成すること、(4)溶融塩中にAl2O3フレークを得るために、工程(3)で得られた乾燥物をか焼すること、(5)工程(4)で得られたか焼した物の水溶性部分を除去すること、(6)粒径および厚さを調整すること。 塗料、コーティング、自動車用コーティング、自動車仕上げ、工業用コーティング、塗料、粉体塗料、印刷インキ、セキュリティ印刷インキ、プラスチック、セラミック材料、化粧品、ガラス、紙、紙コーティング、電子写真印刷プロセスのためのトナー、種子、温室シート及び防水シート、機械またはデバイスの絶縁のための熱伝導性、自己支持性、電気絶縁性、可撓性のシート、の分野での配合物における効果顔料のための基材としての、紙またはプラスチックのレーザーマーキングにおける吸収体、プラスチックのレーザー溶接における吸収体としての、水、有機および/または水性溶媒との顔料ペーストにおける、顔料調製物および乾燥調製物における、請求項1〜12のいずれかに記載のAl2O3フレークの使用。 請求項1〜12のいずれかに記載のコーティングされたまたはコーティングされていないAl2O3フレークを、配合物全体を基準として、0.01〜95重量%の量で含有する配合物。 水、ポリオール類、極性および非極性油、脂肪、ワックス、フィルム形成剤、ポリマー、コポリマー、界面活性剤、フリーラジカル捕捉剤、酸化防止剤、安定剤、臭気増強剤、シリコーン油、乳化剤、溶媒、防腐剤、増粘剤、レオロジー添加剤、香料、着色料、効果顔料、UV吸収剤、界面活性助剤および/または化粧用活性化合物、充填剤、結合剤、真珠光沢顔料、着色顔料及び有機染料の群から選ばれた少なくとも一種の成分を含有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれかに記載のAl2O3フレークを含有する配合物。 【課題】高い化学的安定性、滑らかな表面、及び高い白色度を同時に有する改良されたAl2O3フレークを提供する。【解決手段】本発明は、規定された厚さおよび粒度分布を有するアルミナフレークに関し、またワニス、塗料、自動車用コーティング、印刷インキ、マスターバッチ、プラスチックおよび化粧品配合物における、及び、効果顔料のための基材としての、そのアルミナフレークの使用に関する。【選択図】なし