многослойные пигменты на основе стеклянных чешуек

Формула изобретения

1. Многослойные пигменты на основе стеклянных чешуек, отличающиеся тем, что стеклянные чешуйки покрыты чередующимися слоями с высоким и низким показателем преломления и что стеклянные чешуйки покрыты, по крайней мере, тремя слоями, где пигменты включают, по крайней мере, одну последовательность слоев, которая содержит

(A) покрытие, которое имеет показатель преломления n>1,8,

(B) покрытие, которое имеет показатель преломления n 1,8 и

(C) покрытие, которое имеет показатель преломления n>1,8 и, при необходимости,

(D) внешний защитный слой

при условии, что пакет слоев (А)+(В) может присутствовать в стандартной послойной сборке (А)+(В)+(С) до четырех раз.

2. Многослойные пигменты по п.1 или 2, отличающиеся тем, что стеклянные чешуйки имеют толщину меньше, чем 1 м.

3. Многослойные пигменты по п.1, отличающиеся тем, что слои состоят из оксидов металлов, субоксидов металлов, фторидов металлов, галогеноксидов металлов, халькогенидов металлов, сульфидов металлов, нитридов металлов, оксинитридов металлов, карбидов металлов или их смесей.

4. Многослойные пигменты по п.1, отличающиеся тем, что слой с высоким показателем преломления состоит из TiO₂, Fe₂ O₃, TiFe₂O ₅, Fe₃O₄, BiOCl, Cr₂O₃, ZrO ₂, ZnO, SnO₂, CoO, Со ₃O₄, VO₂, V ₂O₃, титанатов железа, гидратов оксида железа, субоксидов титана, ванадата висмута, алюмината кобальта, сульфидов металлов, галогенидов металлов, нитридов металлов, оксинитридов металлов, карбидов металлов или их смесей.

5. Многослойные пигменты по п.1, отличающиеся тем, что слой с низким показателем преломления состоит из SiO ₂, Al₂О₃, AlO(ОН), В₂О₃, MgF ₂ или их смесей.

6. Многослойные пигменты по п.1, отличающиеся тем, что они имеют следующую структуру слоев:

Стеклянные чешуйки	+TiO 2	+SiO2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+Fe 2O3
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+TiO 2/Fe2O3
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO 2	+(Sn, Sb)O2
стеклянные чешуйки	+(Sn, Sb)O2	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+Fe 2O3	+SiO 2	+(Sn, Sb)O2
стеклянные чешуйки	+TiO2/Fe2O 3	+SiO2	+TiO2/Fe2O 3
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO 2	+MoS2
стеклянные чешуйки	+TiO 2	+SiO2	+Cr2O3
стеклянные чешуйки	+Cr 2O3	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+Fe 2O3	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO 2	+Al2O 3	+TiO2
стеклянные чешуйки	+Fe 2TiO5	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO 2	+SiO2	+Fe2O3TiO 5/TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO субоксиды	+SiO2	+TiO 2 субоксиды
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+TiO 2+SiO2+TiO2 + берлинская лазурь
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+TiO 2+SiO2+TiO2
стеклянные чешуйки	TiO2+SiO2+TiO 2	+SiO2	+TiO2+SiO2+TiO 2,

и, при необходимости,

(D) внешний защитный слой.

7. Многослойные пигменты по п.1, отличающиеся тем, что стеклянные чешуйки покрыты тремя слоями.

8. Способ получения многослойного пигмента по любому из пп.1-7, который включает покрытие стеклянных чешуек путем влажного химического покрытия или путем химического или физического осаждения пара и прокаливание покрытых стеклянных чешуек.

9. Применение многослойных пигментов по любому из пп.1-7 в пластмассах, покрытиях, покрытиях из порошкового материала, красках, чернилах, типографских красках, стеклах, керамических изделиях, фольге для сельского хозяйства, в косметических композициях, для лазерной маркировки бумаг и пластмасс.

10. Композиции, содержащие многослойные пигменты по любому из пп.1-7.

11. Пыленеобразующие порошки, пасты и гранулы, содержащие многослойные пигменты по любому из пп.1-7.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается многослойных пигментов на основе стеклянных чешуек, способа получения таких пигментов и их применения в пластмассах, красках, покрытиях, покрытиях из порошкового материала, чернилах, типографских красках, стеклах, керамических изделиях, фольге для сельского хозяйства, для лазерной маркировки бумаг и пластмасс и в косметических композициях.

Блестящие пигменты или пигменты специального эффекта используются в многочисленных областях промышленности, особенно в секторе автомобильных отделок, в декоративных покрытиях, в пластмассах, в красках, в типографских красках и в косметических композициях.

Известны многослойные интерференционные пигменты с чередующимися слоями с высоким и низким показателем преломления. Они отличаются материалом-носителем и материалом индивидуальных слоев, а также способом получения. Слои получают или осаждением по технологии влажной обработки, или осаждением пара, или напылением в вакууме. Слои, нанесенные на носитель или на промежуточный слой, все являются оптически активными и вносят вклад в образование интерференционных цветов.

Патент US 4434010 раскрывает многослойный интерференционный пигмент, состоящий из центрального слоя отражающего металла, такого как алюминий, и чередующихся слоев двух прозрачных диэлектрических материалов с высоким и низким показателями преломления соответственно, таких как, например, диоксид титана и диоксид кремния. Этот многослойный пигмент используется предпочтительно для изделий, которые защищают от подделок, таких как ценные бумаги или банкноты.

JP H7-759 раскрывает многослойный интерференционный пигмент с металлическим блеском, для которого подложку покрывают чередующимися слоями диоксида титана и диоксида кремния. Подложка включает чешуйки алюминия, золота или серебра, или слюды или стекла, с покрытием металлов. Однако глубинный эффект, который является характеристическим и желательным для интерференционных пигментов, не может быть получен. Это происходит из-за полного отражения света в металлическом слое, который формирует основу. Следовательно, интерференционный эффект остается ограниченным слоями, которые расположены выше металлического слоя. Кроме того, недостаток прозрачности подложки значительно ограничивает варианты для комбинаций с дополнительными пигментами в композициях, связанных с конкретными применениями.

Патенты US 3438796 и US 5135812 описывают, например, металлические блестящие пигменты, которые имеют центральную чрезвычайно непрозрачную алюминиевую фольгу, покрытую с обеих сторон в чередовании диэлектрическими пленками с низким показателем преломления, типа диоксида кремния или фтористого магния, и частично прозрачными металлическими пленками, типа, например, пленок хрома или алюминия. Вследствие процесса получения центральную металлическую пленку этих пигментов покрывают только с верхней и нижней сторон пластинок, в то время как боковые области составляют нарушенные грани и лежат по направлению к середине.

DE 4405494, DE 4437753, DE 19516181 и DE 19515988 раскрывают блестящие пигменты, полученные путем покрытия металлических пластинок, особенно алюминиевых чешуек, металлоксидными пленками с низким показателем преломления, такими как слой диоксида кремния, и неселективно поглощающими металлоксидными слоями или металлическими слоями с высоким показателем преломления, используя химическое осаждение из паровой [газовой] фазы (CVD) или влажными химическими методами.

Блестящие пигменты на основе металлических подложек часто имеют хорошие свойства, включая хорошую кроющую способность, но результатом при применении, таком как в краске, например, является "жесткий" металлический блеск, который является часто нежелательным.

Блестящие пигменты на основе прозрачных подложек, имеющих форму пластинок, которые не имеют этого "жесткого" металлического блеска, являются предметом WO 93/12182. Чешуйки слюды покрывают металлоксидным слоем с высоким показателем преломления, типа TiO₂, и неселективно поглощающим слоем. В зависимости от толщины слоя TiO₂ при прямом угле обзора пигменты показывают определенную интерференционную окраску, которая становится все более и более слабой, когда угол обзора становится более наклонным, и которая в конце переходит к серому или черному. Интерференционный цвет не изменяется, но наблюдается уменьшение в насыщенности цвета.

В JP 1992/93206 заявлено блестящие пигменты на основе стеклянных чешуек или частиц слюды, которые покрывают отражающим слоем металла и чередующимися слоями SiO₂ и TiO₂ .

В ЕР 0753545 А2 раскрыты блестящие пигменты на основе, многократно покрытых, неметаллических, имеющих форму пластинки подложек, которые имеют высокий показатель преломления и являются по крайней мере частично прозрачными в отношении видимой области света и имеют по крайней мере одну слоистую структуру, включающую бесцветное покрытие с низким показателем преломления и отражающее покрытие, которое абсорбирует селективно или неселективно.

Недостатком этого изобретения является технически очень сложный и дорогостоящий способ получения, а также часто трудность получения пигментов с желаемым качеством продукта.

Патент US 3331699 раскрывает, что стеклянные чешуйки могут быть покрыты прозрачным слоем частиц оксида металла, имеющего высокий показатель преломления, такого как двуокись титана, при условии, что сначала на стеклянные чешуйки наносят зародышеобразующее вещество, которое является нерастворимым в кислотном растворе, из которого наносят прозрачный слой металлоксида. Патент не упоминает, что гладкие прозрачные пленки, не частицы, являются необходимыми для получения качественных интерференционных пигментов. В патенте указано, что природа стекла не является критической, в то время как присутствие зародышеобразующей поверхности является критическим. Далее заявлено, что есть только небольшое количество соединений оксидов металлов, которые являются нерастворимыми в кислотном растворе и способны к формированию зародышеобразующей поверхности на стеклянных чешуйках; оксид олова и волокнистая форма бемита моногидрата оксида алюминия - единственные два таких раскрытых материала. Как показано в примерах ниже, продукты, полученные в соответствии с этим патентом, имеют недостаточно хорошее качество.

Патент US 5436077 раскрывает подложку из стеклянных чешуек, которая имеет металлический покрывающий слой, на котором сформирован плотный слой защитного покрытия оксида металла, такого как двуокись титана. В этом патенте природа стекла не имеет значения, металлическое покрытие обеспечивает желаемый внешний вид и внешнее покрытие оксида металла присутствует, чтобы предохранить металлический слой от коррозийных сред.

Для получения перламутровых пигментов важную роль играют прозрачность и толщина пластинчатой подложки. Впервые ЕР 0289240 В1 раскрывает производство чрезвычайно тонких стеклянных чешуек при приемлемых затратах. Согласно заявленному способу стеклянные чешуйки могут быть сделаны в любой желаемой композиции, например, из чистого SiO₂, а также любой толщины, специально предназначенной для предусмотренного применения вплоть до меньше 1,0 мкм.

Целью настоящего изобретения, является преодоление недостатков предыдущего уровня техники и обеспечение новых многослойных пигментов, которые имеют улучшенные потребительские свойства.

Неожиданно был найден интерференционный пигмент на основе многократно покрытых стеклянных чешуек, включающий специфическое расположение оптически функциональных слоев, посредством которых были достигнуты специфические оптические эффекты.

Поэтому изобретение обеспечивает интерференционные пигменты на основе многократно покрытых стеклянных чешуек, которые содержат по крайней мере три чередующихся слоя с высоким и низким показателем преломления.

Предпочтительно слоистая структура является следующей:

(А) покрытие, которое имеет показатель преломления n>1,8,

(В) покрытие, которое имеет показатель преломления n 1,8, и

(C) покрытие, которое имеет высокий показатель преломления n>1,8 и, при необходимости,

(D) внешний защитный слой.

Изобретение также обеспечивает пигменты согласно изобретению для применения в красках, лаках, типографских красках, пластмассах, сельскохозяйственной фольге, керамических материалах, стеклах и косметических композициях, а также для применения в лазерной маркировке бумаг и пластмасс.

Предпочтительные стеклянные чешуйки имеют толщину меньше чем 1 мкм, предпочтительно <0,8 мкм. Особенно предпочтительными являются стеклянные чешуйки с толщиной <0,5 мкм. Стекло может быть классифицировано, например, как стекло А, стекло С, стекло Е, стекло ECR. Для настоящего изобретения предпочтительным является кварцевое стекло, но это стекло очень дорогостоящее.

Подходящие стеклянные чешуйки, предпочтительно получаемые согласно ЕР 0289240 В1, отличаются тем, что они содержат среднюю величину частиц в пределах от 5 до 1000 мкм, предпочтительно в пределах от 5 до 150 мкм. Предпочтительные стеклянные чешуйки имеют среднюю величину частиц в пределах от 5 до 150 мкм и толщину от 0,1 до 0,8 мкм, предпочтительно от 0,2 до 0,5 мкм. Форматное соотношение стеклянных чешуек находится в пределах от 10 до 300, предпочтительно в пределах от 50 до 200.

Стеклянные чешуйки могут быть покрыты тем же самым способом, как и обычные пигменты блеска жемчуга. Покрытия из оксида металла могут быть получены любыми известными методами, такими как гидролиз соли металла, посредством нагревания или в щелочных средах, который осаждает гидратированный оксид металла, за которым следует обжиг. В общем процедура включает диспергирование тонких частиц стеклянных чешуек и объединение этой дисперсии с прекурсором, который формирует пленочное покрытие водным оксидом металла на чешуйках.

Толщина индивидуальных слоев с высоким и низким показателями преломления на подложке основы является существенной для оптических свойств пигмента. Для пигмента с интенсивными интерференционными цветами толщина индивидуальных слоев должна точно регулироваться относительно друг друга.

Если n - показатель преломления тонкого слоя и d - его толщина, интерференционная окраска этого слоя определяется умножением n·d (n·d = оптическая толщина). Цвета, получаемые из такой пленки в результате перпендикулярного угла падения света в отраженном свете, являются следствием усиления света с длиной волны

и ослабления света с длиной волны

где N - положительное целое число.

Изменение в цвете, которое происходит с увеличением толщины пленки, является следствием интенсификации или ослабления некоторых длин волн света вследствие интерференции. Если два или больше слоев в многослойном пигменте обладают той же самой оптической толщиной, цвет отраженного света становится более интенсивным с возрастанием количества слоев. Кроме того, это возможно благодаря соответствующему выбору толщины слоя для достижения особенно сильного изменения цвета как функции угла обзора. Появляется явный так называемый цветовой скачок. Толщина отдельных слоев, предпочтительно металлоксидных слоев, независимо от их показателя преломления зависит от области применения и составляет в основном от 10 до 1000 нм, предпочтительно от 15 до 800 нм и в особенности от 20 до 600 нм.

Многослойные пигменты согласно изобретению предпочтительно характеризуются наличием покрытия (А) с высоким показателем преломления в комбинации с бесцветным покрытием (В) с низким показателем преломления и расположенным после него покрытием с высоким показателем преломления. Пигменты могут включать две или больше идентичных или различных комбинаций сборок слоев, хотя предпочтение отдается покрытию подложки только с одной послойной сборкой (А)+(В)+(С). Чтобы сделать цветовой скачек более интенсивным, пигмент согласно изобретению может включать до 4 послойных сборок, хотя толщина объединенных слоев на подложке не должна превышать 3 мкм.

Стеклянные частицы могут быть покрыты тремя или большим количеством слоев, предпочтительно 3, 4, 5, 6 или 7 слоями из группы, состоящей из оксидов металлов, субоксидов металлов, фторидов металлов, галогеноксидов металлов, сульфидов металлов, халькогенидов металлов, нитридов металлов, оксинитридов металлов, карбидов металлов, или их смесей. Особенно предпочтительными являются стеклянные чешуйки, покрытые 3, 5 или 7 слоями. Пакет слоев (А) и (В) может присутствовать при стандартной послойной сборке (А)+(В)+(С) до четырех раз.

Слой (А) с высоким показателем преломления имеет показатель преломления n>1,8, предпочтительно n 2,1. Материалами, подходящими, как материал слоя (А), являются все материалы, известные специалисту, квалифицированному в данном уровне техники, которые имеют высокий показатель преломления, могут принимать форму пленки и могут наноситься однородно на частицы подложки. Особенно подходящими материалами являются оксиды металлов, сульфиды металлов или смеси оксидов металлов, такие как TiO₂, Fe₂О ₃, TiFe₂O₅, Fe₂O₄, BiOCl, СоО, Со₃O₄, Cr ₂O₃, VO₂, V ₂О₃, Sn(Sb)O₂ , ZrO₂ ZnO или SnO₂ , титанаты железа, гидраты оксида железа, субоксиды титана (восстановленные частицы титана, имеющие степени окисления от <4 до 2), ванадат висмута, алюминат кобальта, а также смеси или смешанные фазы этих соединений друг с другом или с другими оксидами металлов.

Металлические сульфидные покрытия предпочтительно выбирают из сульфидов олова, серебра, лантана, редкоземельных металлов, предпочтительно церия, хрома, молибдена, вольфрама, железа, кобальта и/или никеля.

Толщина слоя (А) составляет 10-550 нм, предпочтительно 15-400 нм и в особенности 20-350 нм.

Бесцветными материалами с низким показателем преломления, которые подходят для покрытия (В), являются предпочтительно оксиды металлов или соответствующие оксидные гидраты типа SiO₂, MgF ₂, Al₂О₃, AlO(ОН), В₂О₃ или смеси этих оксидов металлов. Толщина слоя (В) составляет 10-1000 нм, предпочтительно 20-800 нм и, в особенности 30-600 нм.

Материалами, особенно подходящими для покрытия (С) с высоким показателем преломления, являются бесцветные или цветные оксиды металлов, такие как TiO ₂, Fe₂О₃, TiFe ₂O₅, Fe₃O ₄, BiOCl, СоО, Со₃O ₄, Cr₂О₃, VO ₂, V₂О₃, Sn(Sb)O ₂, ZrO₂, ZnO или SnO ₂, титанаты железа, гидраты оксида железа, субоксиды титана, ванадат висмута, алюминат кобальта, а также смеси или смешанные фазы этих соединений друг с другом или с другими оксидами металлов. Слои TiO₂ дополнительно могут содержать абсорбирующий материал, например углерод, или покрытие с ним. Также особенно интересными являются многослойные стеклянные чешуйки, TiO₂ покрытие (С) которых является частично восстановленным и которые, так же как и неизмененные TiO ₂, содержат восстановленные частицы титана, имеющие степени окисления от <4 до 2 (низшие оксиды, такие как Ti ₃О₅, Ti₂О ₃ до TiO, оксинитриды титана и также нитрид титана). Также возможно использование бесцветных сильно преломляющих материалов, например оксидов металлов, таких как диоксид циркония, в особенности диоксид титана, которые окрашены селективно поглощающими красителями, путем включения красителей в металлоксидную пленку, путем промазывания их селективно абсорбирующими катионами металлов или путем покрытия металлоксидной пленки красителем, таким как, например, берлинская лазурь или кармин. Толщина слоя (С) составляет 10-550 нм, предпочтительно 15-400 нм и в особенности 20-350 им.

В дополнение к стандартному пакету слоев (А)+(В)+(С), в котором пакет слоев (А)+(В) может присутствовать до четырех раз в пигменте настоящего изобретения, есть другие предпочтительные воплощения. Например, между подложкой (S) и слоем (А), между слоем (А) и (В), между слоем (В) и (С) и/или между слоем (С) и верхним слоем (D) пигмент настоящего изобретения может иметь дополнительный поглощающий или непоглощающий слой [(S1), (A1), (B1), (C1)]. Толщина промежуточных слоев составляет 1-50 нм, предпочтительно 1-40 нм и в особенности 1-30 нм. Пигменты изобретения могут содержать множество идентичных или различных комбинаций (пакетов слоев) (А)+(В).

Многослойные стеклянные чешуйки с покрытием, полученные этим способом, отличаются тем, что, по крайней мере, три однородных слоя покрывают однородные тонкие стеклянные чешуйки.

Предпочтительными целевыми пигментами настоящего изобретения являются следующие:

стеклянные чешуйки	+TiO 2	+SiO2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+Fe 2O3
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+TiO 2/Fe2O3
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO 2	+(Sn, Sb)O2
стеклянные чешуйки	+(Sn, Sb)O2	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+Fe 2O3	+SiO 2	+(Sn, Sb)O2
стеклянные чешуйки	+TiO2/Fe2O 3	+SiO2	+TiO2/Fe2O 3
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO 2	+MoS2
стеклянные чешуйки	+TiO 2	+SiO2	+Cr2O3
стеклянные чешуйки	+Cr 2O3	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+Fe 2O3	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO 2	+Al2O 3	+TiO2
стеклянные чешуйки	+Fe 2TiO5	+SiO 2	+TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO 2	+SiO2	+Fe2O3TiO 5/TiO2
стеклянные чешуйки	+TiO субоксиды	+SiO2	+TiO 2 субоксиды
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+TiO 2+SiO2+TiO2 + берлинская лазурь
стеклянные чешуйки	+TiO2	+SiO2	+TiO 2+SiO2+TiO2
стеклянные чешуйки	TiO2+SiO2+TiO 2	+SiO2	+TiO2+SiO2+TiO 2

и при необходимости,

(D) внешний защитный слой.

Особенно предпочтительным воплощением является покрытие стеклянных чешуек следующей послойной сборкой:

(S1) необязательный, SnO₂

(А) TiO₂ или Fe₂O ₃

(B) SiO₂

(B1) необязательный, SnO₂

(C) TiO₂

(D) завершающее покрытие, связанное с применением.

Покрытие подложек слоями (А) и (С) с высоким показателем преломления и при необходимости дополнительно цветным или бесцветным покрытиями приводят к получению пигментов, у которых цвет, блеск, кроющая способность и угловая зависимость воспринимаемого цвета могут изменяться в широких пределах.

Пигменты настоящего изобретения легко получить путем образования трех или большего количества интерференционных слоев с высоким и низким показателями преломления, точно определенной толщиной и гладкой поверхностью на тонких стеклянных чешуйках. В случае слоев с различными оксидами металлов или смесями оксидов металлов последовательности слоев с высоким показателем преломления в многослойном наборе могут быть размещены произвольно, поскольку между ними присутствует слой с низким показателем преломления.

Металлоксидные пленки предпочтительно наносят влажно-химическим способом, возможно использование методов влажного химического покрытия, разработанных для производства пигментов с жемчужным блеском; такие методы описаны, например, в DE 1467468, DE 1959988, DE 2009566, DE 2214545, DE 2215191, DE 2244298, DE 2313331, DE 2522572, DE 3137808, DE 3137809, DE 3151343, DE 3151354, DE 3151355, DE 3211602, DE 3235017, DE 3842330 или в других дополнительных патентных документах и других публикациях.

Слои TiO₂ могут быть в модификации рутила или анатаза. Предпочтительными являются TiO₂ (рутил) слои. Слои двуокиси титана можно также восстановить известными средствами, например аммиаком, водородом, паром углеводорода и их смесями, или порошками металлов, как описано в ЕР 0735114, DE 3433657, DE 4125134, ЕР 0332071, ЕР 0707050 или WO 93/19131. Смешанные слои оксид железа/диоксид титана могут быть получены как последовательным осаждением, так и соосаждением отдельных оксидов металлов. В случае влажного покрытия частицы подложки суспендируют в воде и добавляют гидролизуемые соли металла при рН, который подходит для гидролиза и выбирают так, чтобы оксиды металлов или гидраты оксидов металлов осаждались прямо на пластинки без каких-либо вариантов осаждения на боках. Водородный показатель рН поддерживают постоянным обычно одновременным измеренным прибавлением основания и/или кислоты. Затем пигменты отфильтровывают, промывают и высушивают и при необходимости прокаливают с возможностью регулирования температуры прокаливания в отношении присутствующего специфического покрытия. В основном температуры прокаливания находятся между 250 и 1000°С, предпочтительно между 350 и 900°С. При необходимости пигменты могут быть прокалены прежде, чем их ресуспендируют для нанесения следующих слоев путем осаждения.

Процесс покрытия может также происходить в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора посредством газофазного покрытия, в этом случае возможно, например, использование соответствующих методов, предложенных в ЕР 0045851 и ЕР 0106235 для получения пигментов с жемчужным блеском.

Использованным оксидом металла с высоким показателем преломления является предпочтительно диоксид титана и/или оксид железа, и использованным оксидом металла с низким показателем преломления предпочтительно является диоксид кремния.

Для нанесения слоев диоксида титана предпочтение отдается методике, описанной в US 3553001.

Водный раствор соли титана медленно добавляют к суспензии подложки, которую необходимо покрыть, нагревают приблизительно до 50-100°С и поддерживают в основном постоянный рН приблизительно 0,5-5 путем одновременного прибавления измеренного количества основания, например водного раствора аммиака или водного раствора гидроокиси щелочного металла. Как только достигается желательная толщина слоя осадка TiO₂, прибавление раствора соли титана и основания прекращают.

Эта методика, также названная как процесс титрования, является известной благодаря тому, что она позволяет избегать излишка соли титана. Это достигается путем добавления к гидролизу только того количества в единицу времени, которое необходимо для однородного покрытия гидратированным TiO₂ и которое может быть получено в единицу времени доступной площадью поверхности частиц, которые необходимо покрыть. Таким образом, может быть минимизировано формирование гидратированных частиц диоксида титана, не осажденных на поверхности, которую необходимо покрыть.

Нанесение слоев диоксида кремния может быть выполнено, например, следующим образом: раствор силиката калия или натрия дозируют в нагретую (50-100°С) суспензию подложки, которую необходимо покрыть. рН поддерживают постоянным при приблизительно 6-9 одновременным прибавлением разбавленной неорганической кислоты, такой как HCl, HNO₃ или H₂SO₄. Как только достигается желательная толщина слоя SiO₂ , прибавление раствора силиката прекращают. Далее суспензию перемешивают приблизительно в течение 0,5 ч.

Чтобы усилить световую и погодную стабильность, часто желательно в зависимости от области применения подвергать многослойные покрытые стеклянные чешуйки поверхностной обработке. Полезные поверхностные обработки и дополнительные обработки включают, например, способы, описанные в DE-C 2215191, DE-A 3151354, DE-A 3235017 или DE-A 3334598, DE 4030727 A1, EP 0649886 А2, WO 97/29059, WO 99/57204, US 5759255. Эта поверхностная обработка дополнительно усиливает химическую стойкость пигментов и/или облегчает обработку пигмента, особенно его внедрение в различные среды для нанесения.

Многослойные пигменты, полученные этим способом, дают в результате оптически значительно улучшенные целевые пигменты при сравнительно низких затратах с

- превосходным блеском

- чистыми и насыщенными цветами

- насыщенной цветопередачей

- альтернативно высокоэффективными свойствами оптического фильтра

- очень хорошей прозрачностью (важно в смешанных композициях)

и поэтому подходят фактически для всех применений, известных в области пигментов. В то же самое время их форма и величина частиц могут быть свободно приспособлены для получения оптимальной характеристики.

Последний из упомянутых аспектов является очень важным, так как для многих применений совершенно необходимо регулировать форму частиц. Для косметического применения необходимо уменьшить размер и толщину, чтобы достигнуть гладкого и шелковистого внешнего вида. Для автомобильных красок или типографских красок необходимо уменьшить величину частиц меньше чем до 40 мкм или даже 20 мкм в диаметре. Это конечно означает, что толщины должны следовать этой тенденции, чтобы поддерживать форматное отношение, необходимое для привлекательных эффектов. Поэтому для этих примеров требуются толщины подложки <0,8 мкм и <0,5 мкм. Стеклянные чешуйки, сделанные вышеупомянутым способом, отвечают этим необходимым условиям. Кроме того, они показывают превосходную плоскостность и гладкость (поверхностная микроструктура), которые могут быть выражены отношением BET (удельная поверхность) к WCA (водная покрывающая поверхность), как описано для алюминиевых пигментов в патентах US 4936913 и US 5127951. Значения, равные приблизительно 3, указывают на оптимальную пригодность материала. Высокое качество этих чешуек также объясняет наблюдаемую высокую прозрачность пигментов, сделанных таким образом.

Предпочтительными моделями для многослойных пигментов настоящего изобретения являются:

>3 - <40 мкм в диаметре для применений для автомобилей, или даже более предпочтительно 10-35 мкм

>0,2 - <1 мкм средняя толщина, предпочтительно 0,4-0,8 мкм

>3 - <20 мкм в диаметре для применений для печати, предпочтительно 5-20 мкм

>0,2 - <0,5 мкм средняя толщина.

Целевые пигменты настоящего изобретения преимущественно полезны для многих назначений, таких как окраска пластических масс, стекол, керамических изделий, сельскохозяйственной фольги, декоративных косметических композиций и в особенности покрытий, особенно автомобильных покрытий, и чернил, включая типографские краски. Могут использоваться все общепринятые способы печати, например офсетная печать, глубокая печать, бронзирование, флексографическая печать.

Целевые пигменты настоящего изобретения также преимущественно полезны для этих назначений в смеси с наполняющими пигментами или прозрачными и покрывающими белыми, цветными и черными органическими и неорганическими пигментами, а также с условными прозрачными, цветными и черными глянцевыми пигментами, на основе слюды, покрытой оксидами металлов, чешуек TiO ₂, чешуек SiO₂ или чешуек Al ₂О₃ и покрытых или непокрытых металлических пигментов, BiOCl пигментов, оксидов железа, сформированных в форме пластинок, или графитовых чешуек. Пигменты изобретения могут быть дополнительно покрыты органическими или неорганическими слоями с получением комбинированных пигментов.

Дополнительно, смесь пигментов изобретения может содержать органические или неорганические красители, тиксотропные добавки, смачивающие вещества, диспергирующие агенты, воду, органический растворитель или смеси растворителей и т.д.

Смесь пигментов настоящего изобретения проста и легка в обращении. Смесь пигментов может быть введена в систему посредством простого перемешивания. Нет необходимости в трудоемком измельчении и диспергировании пигментов.

Покрытые стеклянные чешуйки настоящего изобретения могут использоваться для окраски и/или покрытия материалов, типографских красок, пластмасс, сельскохозяйственных пленок, паст для пуговиц, для покрытия семян, для окраски продуктов питания, покрытия лекарств или косметических композиций. Концентрация пигментов в системе, в которой они должны применяться, находится в основном между 0,01 и 50 мас.%, предпочтительно между 0,1 и 5 мас.%, на основе полного сухого остатка системы. Эта концентрация в основном зависит от конкретного применения.

Пластмассы, включающие смесь пигмента изобретения в количествах от 0,1 до 50 мас.%, в особенности от 0,5 до 7 мас.%, часто отличаются особым блеском.

В секторе покрытия, особенно в окончательной отделке автомобилей, пигменты согласно изобретению используются в количествах от 0,5 до 10 мас.%.

При пигментировании систем связующих компонентов, например для красок и типографских красок для углубленного орнамента, офсетной или трафаретной печати, пигмент внедряют в типографскую краску в количествах 2-50 мас.%, предпочтительно 5-30 мас.% и в частности 8-15 мас.%.

Изобретение также обеспечивает композиции пигментов, включающие многослойные покрытые стеклянные чешуйки, необязательно целевые пигменты, связующие компоненты и, при необходимости, добавки, указанные композиции, в основном находятся в форме не содержащих растворителя, сыпучих порошков, не образующих пыли или гранул. Такие гранулы содержат до 95 мас.% пигментов настоящего изобретения. Композиция пигмента, в которой многослойные покрытые стеклянные чешуйки согласно изобретению склеивают связующим компонентом и водой и/или органическим растворителем, с или без добавок, и в которой далее пасту высушивают и приводят в компактную гранулированную форму, например гранул, шариков, брикетов, концентратов или таблеток, особенно подходит как прекурсор для типографских красок.

Поэтому настоящее изобретение также обеспечивает композиции, содержащие пигменты данного изобретения.

Чтобы более подробно пояснить изобретение, ниже сформулированы различные примеры, не ограничивающие его. В них, так же как по всему описанию и формуле изобретения, все части и проценты представлены в мас., и все температуры приведены в градусах по шкале Цельсия, если не обозначено иначе.

Примеры

Пример 1

100 г стеклянных чешуек с максимальным диаметром 40 мкм (и средним 22 мкм), и средней толщиной 0,5 мкм (показатель преломления 1,5) суспендируют в 2 л деионизированной воды. При интенсивном перемешивании суспензию нагревают до 75°С и начинают покрытие, добавляя водный раствор SnCl₄, который представляет собой 3% количество SnO₂ в отношении стеклянных чешуек, на протяжении 0,5 часа. Как только рН достигнет 2,0, одновременно добавляют 32% раствор NaOH, чтобы поддерживать рН на этом уровне.

Суспензию продолжают перемешивать в течение 15 минут до начала добавления водного раствора TiCl ₄ (400 г TiCl₄/л H ₂O). Путем добавления NaOH рН поддерживают на уровне 2,0. Процесс продолжают до тех пор, пока не будет достигнут желаемый цвет. И суспензию продолжают перемешивать в течение дополнительных 15 мин.

Медленно добавляя NaOH, рН доводят до 8,0. Затем начинают добавлять 10%-ный раствор силиката натрия (из 74 мл раствора силиката натрия с 8% Na и 27% SiO₂ разбавленного 170 мл деионизированной воды) со скоростью 1,35 мл/мин. Количество, необходимое для получения подходящей толщины слоя, должно быть точно рассчитано, потому что он оптически не видим в течение процесса покрытия. После очередного перемешивания в течение 15 минут рН понижают при помощи 10% HCl до 2,0 и аналогично первому выполняют второе покрытие TiO₃, пока не достигнут желаемой конечной точки. Суспензию продолжают перемешивать в течение еще одного часа, затем отфильтровывают, отмывают от солей, высушивают, прокаливают при 800°С (в течение 30 минут) и просеивают.

Полученный пигмент наносят на поверхность для измерения его цветовых характеристик. Он показывает чрезвычайно блестящий чистый цветной эффект одновременно с превосходной прозрачностью. В частности при плоском угле обзора черного фона он практически "исчезает".

Пример 2 (сравнительный пример)

Он был выполнен аналогичным способом, как описано в Примере 1. Но вместо стеклянных чешуек использовали слюду того же самого гранулометрического состава.

Нанесенный на поверхность, конечный пигмент является блестящим и с интенсивным цветом, но он не показывает исключительной чистоты и, в частности, прозрачности при плоском угле обзора, такой как многослойные пигменты на основе стеклянных чешуек.

Пример 3

100 г стеклянных чешуек с максимальным диаметром 40 мкм (средним 22 мкм), и средней толщиной 0,8 мкм (показатель преломления 1,5) суспендируют в 2 л деионизированной воды. Суспензию нагревают до 75°С, затем разбавленной хлористо-водородной кислотой рН доводят до 1,8, сначала покрывают SnO ₂, добавляя раствор SnCl₄ (из 2,2 г SnCl₄ и 7,5 мл концентрированной хлористоводородной кислоты в 100 мл деионизированной воды) со скоростью 3,3 мл/мин. Путем добавления 32% раствора гидроксида натрия поддерживают рН на постоянном уровне.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин и затем выполняют покрытие TiO₂ при тех же условиях рН/температура, добавляя раствор TiCl ₄ (400 г TiCl₄/л) со скоростью 1,5 мл/мин и поддерживая рН на постоянном уровне при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия. Покрытие прекращают после того, как достигнут конечной точки зеленого второго порядка, перемешивание продолжают в течение 15 минут, разбавленным раствором гидроксида натрия рН доводят до 8,0 (в течение приблизительно 15 минут) и затем перемешивание продолжают в течение еще 10 минут.

Выполняют покрытие SiO₂, добавляя разбавленный раствор силиката натрия (из 7,3 г раствора силиката натрия с 8% Na и 27% SiO₂ и 80 мл деионизированной воды) со скоростью 3 мл/мин без компенсации рН. Затем перемешивание продолжают в течение 15 минут, рН снова устанавливают на уровне 1,8 при помощи разведенной хлористоводородной кислоты (в течение приблизительно 10 минут) и наносят второй слой TiO ₂, как описано выше, путем добавления раствора TiCl ₄. Покрытие прекращают после достижения конечной точки сравнения зеленого третьего порядка, перемешивание продолжают в течение 15 минут и затем пигмент отфильтровывают, промывают, высушивают и прокаливают при 850°С в течение 30 минут.

Полученный пигмент имеет интенсивно зеленый интерференционный цвет.

Распределение слоев TiO₂ является следующим:

1-й слой: приблизительно 170 нм;

2-й слой: приблизительно 85 нм;

Весь слой: приблизительно 260 нм.

Толщина промежуточного слоя SiO₂ составляет приблизительно 5 нм.

Пример 4

100 г стеклянных чешуек с максимальным диаметром 40 мкм (средним 22 мкм), и средней толщиной 0,5 мкм (показатель преломления 1,5) суспендируют в 2 л деионизированной воды. Суспензию нагревают до 75°С, разбавленной хлористоводородной кислотой рН доводят до 1,8, сначала покрывают SnO ₂, добавляя раствор SnCl₄ (из 2,2 г SnCl₄ и 7,5 мл концентрированной хлористоводородной кислоты в 100 мл деионизированной воды) со скоростью 3,3 мл/мин. Путем добавления 32% раствора гидроксида натрия рН поддерживают на постоянном уровне.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин, рН доводят до 2,6 при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия, и наносят слой Al₂О ₃/Fe₂О₃/TiO ₂, добавляя раствор TiCl₄/FeCl ₃/AlCl₃ (394 мл из 165 г 30% раствора TiCl₄, 274 г, 34% раствора FeCl ₃, 6,2 г AlCl₃ × 6 Н ₂О и 63 мл деионизированной воды) со скоростью 1 мл/мин.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин, рН доводят до 7,5 при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия со скоростью 1,3 мл/мин, и затем дополнительно продолжают перемешивать в течение 15 мин. Покрытие SiO₂ выполняют добавлением раствора силиката натрия с 13,5% SiO₂ (из 196 г раствора силиката натрия с 27% SiO₂ и 196 мл деионизированной воды) со скоростью 2 мл/мин. Путем добавления 15%-ной соляной кислоты поддерживают рН на постоянном уровне.

Перемешивание продолжают в течение 30 мин, рН устанавливают на 1,8 добавляя раствор SnCl₄ (из 3 г SnCl ₄, 10 мл концентрированной соляной кислоты и 90 мл деионизированной воды) со скоростью 1 мл/мин.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин, рН устанавливают на 2,6 при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия и наносят второй слой TiO₂ /Fe₂О₃/Al ₂О₃, добавляя раствор TiCl ₄/FeCl₃/AlCl₃ (394 мл композиции аналогичной первому слою) со скоростью 1 мл/мин. Перемешивание продолжают в течение дополнительных 15 минут и затем пигмент отфильтровывают, промывают, высушивают и прокаливают при 850°С в течение 30 мин.

Полученный пигмент показывает блестящий и интенсивно золотой интерференционный цвет.

Пример 5

100 г стеклянных чешуек с максимальным диаметром 40 мкм (средним 22 мкм), и средней толщиной 0,5 мкм (показатель преломления 1,5) суспендируют в 2 л деионизированной воды. Суспензию нагревают до 75°С, разбавленной хлористоводородной кислотой рН доводят до 1,8, сначала покрывают SnO ₂, добавляя раствор SnCl₄ (из 2,2 г SnCl₄ и 7,5 мл концентрированной хлористоводородной кислоты в 100 мл деионизированной воды) со скоростью 3,3 мл/мин. Путем добавления 32% раствора гидроксида натрия рН поддерживают на постоянном уровне.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин и затем выполняют покрытие TiO₂ при тех же условиях рН/температура, добавляя раствор TiCl ₄ (15 мл с 400 г TiCl₄/л) со скоростью 1 мл/мин и поддерживая рН на одном уровне при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин, рН доводят до 2,6 при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия и наносят слой Al₂О ₃/Fe₂О₃/TiO ₂, добавляя раствор TiCl₄/FeCl ₃/AlCl₃ (376 мл из 157,5 г 30% раствора TiCl₄, 236 г 34% раствора FeCl ₃, 5,9 г AlCl₃ × 6 Н ₂О и 60 мл деионизированной воды) со скоростью 1 мл/мин.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин, рН доводят до 7,5 при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия со скоростью 1,3 мл/мин и затем дополнительно продолжают перемешивать в течение 15 мин. Покрытие SiO₂ выполняют добавлением раствора силиката натрия с 13,5% SiO₂ (из 196 г раствора силиката натрия с 27% SiO₂ и 196 мл деионизированной воды) со скоростью 2 мл/мин. Путем добавления 15%-ной соляной кислоты рН поддерживают на постоянном уровне.

Перемешивание продолжают в течение 30 мин, рН устанавливают на 1,8 добавляя раствор SnCl₄ (из 3 г SnCl ₄, 10 мл концентрированной соляной кислоты и 90 мл деионизированной воды) со скоростью 1 мл/мин.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин и затем выполняют покрытие вторым слоем TiO ₂ при тех же условиях рН/температура, добавляя раствор TiCl₄ (280 мл с 400 г TlCl ₄/л) со скоростью 2 мл/мин и поддерживая рН на одном уровне при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия.

Перемешивание продолжают в течение 15 мин, рН устанавливают на 2,6 при помощи 32%-ного раствора гидроксида натрия и наносят последний слой TiO₂/Fe₂О ₃/Al₂О₃, добавляя раствор TiCl₄/FeCl₃ /AlCl₃ (72 мл композиции аналогичной первому слою) со скоростью 0,8 мл/мин. Перемешивание продолжают в течение дополнительных 15 минут, и затем пигмент отфильтровывают, промывают, высушивают и прокаливают при 850°С в течение 30 мин.

Полученный пигмент показывает даже более блестящий и интенсивно золотой интерференционный цвет, чем пигмент согласно примеру 4.

Примеры применения

Применение, Пример 1: Основание с блеском

Фаза А
Наполнитель W	Слюда, CI 77891 (Двуокись титана)	9,00% (1)
Microna® Матовый Желтый	Слюда, CI 77492 (Окиси железа)	4,00% (1)
Microna ® Матовый Красный	CI 77491 (Окиси железа), Слюда	0,40% (1)
Microna® Матовый Черный	CI 77499 (Окиси железа), Слюда	0,30% (1)
Пигмент согласно Примеру 1	Диоксид кремния, CI 77891 (Двуокись титана). Слюда, Окись олова	4,50% (1)
Ronasphere ®	Диоксид кремния	5,00% (1)
Фаза В
Бланоза 7 HF	Метилцеллюлоза	0,20% (2)
Вигум	Силикат алюминия магния	1,00% (3)
Тексапон К 1296	Лаурилсульфат натрия	0,60% (4)
Триэтаноламин	Триэтаноламин	0,50% (1)
Титриплекс III	ЭДТА динатрия	0,25% (1)
Метил-4-гидроксибензоат	Метилпарабен	0,15% (1)
1,2-пропандиол	Пропиленгликоль	10,90% (1)
Вода	Вода	42,95%
Фаза С
Изопропилмиристат	Изопропилмиристат	8,00% (4)
Парафин	Вазелиновое масло (Минеральное масло)	3,60% (1)
Кродамол SS	Цетиловые сложные эфиры	2,60% (5)
Мономулс 60-35 С	Гидрогенированные пальмитиновые глицериды	1,70% (4)
Стеариновая кислота	Стеариновая кислота	1,50% (1)
Eusolex® 6300	4-Метилбензилиден камфара	1,30% (1)
Eusolex® 4360	Бензофенон-3	0,50% (1)
RonaCare Токоферилацетат	Токоферилацетат	0,10% (1)
Стеарат магния	Стеарат магния	0,10% (1)
Пропил-4-гидроксибензоат	Пропилпарабен	0,05% (1)
Фаза D
Отдушка 200 529	Отдушка	0,20% (6)
Эйксил К 400	Феноксиэтанол, метилдибромо-глутаронитрил	0,20% (7)

Методика:

Нагрейте все ингредиенты Фазы С до 75°С при перемешивании до растворения всех компонентов. Добавьте отдельно бланозу и вигум к холодной воде Фазы В при интенсивном взбалтывании (Turrax). Нагрейте до 75°С и добавьте оставшиеся ингредиенты Фазы В и перемешивайте до получения однородной и равномерной смеси. Добавьте ингредиенты Фазы А. При 75°С введите Фазу С в Фазу А/В и гомогенизируйте в течение 2 минут. Добавьте Фазу D при 40°С. Охладите до комнатной температуры при перемешивании и доведите уровень рН до 6,0-6,5 (например, раствором лимонной кислоты).

Поставщик:

(1) Merck KGaA/Rona^®

(2) Aqualon GmbH

(3) Vanderbilt

(4) Cognis GmbH

(5) Croda GmbH

(6) Fragrance Resources

(7) Schuike&Mayr GmbH

Применение. Пример 2: Гель для душа

Фаза А
Пигмент согласно Примеру 1		0,10% (1)
Келтрол Т	Ксантановая камедь (Xanthan Gum)	0,75% (2)
Вода	Вода	64,95%
Фаза В
Плантакар 2000 UP	Децил глюкозид	20,00% (3)
Тексапол ASV 50	Натрий лаурет сульфат,	3,60% (3)
	Натрий лаурет-8 сульфат,
	Магний лаурет сульфат,
	Магний лаурет-8 сульфат,
	Натрий олет сульфат, Магний олет сульфат
Бронидокс L	Пропиленгликоль, 5-бром-5-нитро-1,3-диоксан	0,20% (3)
Отдушка Everest 79658 SB	Отдушка	0,05% (4)
1% FD&C Blue №1 в воде	Вода, CI 42090 (FD&C Blue №1)	0,20% (5)
Фаза С
Моногидрат лимонной кислоты	Лимонная кислота	0,15% (1)
Вода	Вода	10,00%

Методика

Диспергируйте пигмент в воде Фазы А. Введите Келтрол Т при перемешивании и перемешивайте до полного диспергирования. Добавьте при перемешивании Фазу В и Фазу С последовательно к Фазе А и медленно перемешивайте до получения гомогенного геля.

Поставщик:

(1) Merck KGaA/Rona^®

(2) Kelco

(3) Cognis GmbH

(4) Haarmann&Reimer GmbH

(5) BASF AG

Применение, Пример 3: Чернила для металлографии

Чернила для металлографии, состоящие из

70 г	Связующего вещества на основе нитроцеллюлозы от Gebruder Schmidt 95 MB 011 c содержанием сухого вещества 20%
15 г	Minatec® 31 CM (проводящий пигмент от Merck KGaA, Дармстат, Германия)
15 г	Покрытых стеклянных чешуек согласно Примеру 1

Применение, Пример 4: Изделие из пластмассы

1 кг гранул полиэтилена (PE-HD) однородно смачивают в смешивающем барабане с 2 г связывающего вещества. Затем добавляют 10 г покрытых стеклянных чешуек согласно Примеру 4 и 2 г Ириодина LS 825 (проводящий пигмент от Merck KGaA, Darmstadt, Германия) с размером частиц <15 мкм и компоненты перемешивают в течение 2 минут.

Эти гранулы подвергают обработке при обычных условиях на инжекционном строгально-калевочном станке с получением маленьких мультиплицированных фотошаблонов с размерами 4×3×0,5 см. Эти маленькие мультиплицированные фотошаблоны известны своим блеском и их способностью к маркированию лазером.

Применение, Пример 5: Покрытие

30 г	Покрытых стеклянных чешуек согласно Примеру 5
10 г	Minatec® 40 CM (проводящий пигмент от Merck KGaA, Дармстат, Германия)
42 г	Связующего красок (система AU-MF, сухие вещества = 19%)
18 г	Смеси растворителей