DE69628570T2 - Pulver mit mehrschichtigen filmen auf der oberfläche und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Pulver mit mehrschichtigen filmen auf der oberfläche und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Pulver mit wenigstens einem Mehrschichtmetalloxidfilm auf der Oberfläche davon und ein Verfahren zur Herstellung des Pulvers. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Pulver, das wenigstens einen Mehrschichtmetalloxidfilm auf der Oberfläche davon besitzt und geeignet ist zur Verwendung als magnetisches Farbmaterial in magnetischen Farbtonern, magnetischen Farbtinten, usw. und ein Verfahren zur Herstellung des Pulvers.
- Die Methode zur Beschichtung von Pulverpartikeln mit anderen Substanzen zur Verwendung des Pulvers in verschiedenen Anwendungen ist bekannt. Mit dem Fortschreiten in verschiedenen technischen Gebieten besteht ein wachsendes Interesse nach einem Pulver mit einzigartigen Eigenschaften, insbesondere einem Metallpulver oder einem Metallsubstanzpulver. Insbesondere besteht ein Interesse nach einem Pulver, das die Eigenschaften, die für ein Pulver charakteristisch sind, insbesondere ein Metall- oder Metallsubstanzpulver, mit anderen Eigenschaften verbindet, und folglich mehrfache Funktionen besitzt.
- Beispielsweise können magnetische Metallpulver so wie sie sind, nicht als Rohstoffe für magnetische Farbtoner wegen der Farbe davon verwendet werden, obwohl ihre Farbe keine Probleme in herkömmlichen schwarzen Magnettonern bereitet hat. Beschichtete Pulver, die durch die herkömmliche bekannte Methode erhalten werden, in der ein dünner Metalloxidfilm auf der Oberfläche von Pulverpartikeln gebildet wird, um die Oberfläche zum Zwecke von z. B. dem Schutz des Pulvers oder zum Erreichen des Vermischens des Pulvers mit synthetischen Harzen oder anderen Substanzen zu modifizieren, kann nicht die neuen Erfordernisse in diesen Gebieten befriedigen. Im Hinblick darauf ist es notwendig, ein Pulver mit einer neuen Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die nicht bei einem bekannten Pulver gesehen wurde.
- Die Erfinder haben vorher ein Pulver erfunden, das auf der Oberfläche davon wenigstens einen Metalloxidfilm besitzt, der eine gleichmäßige Dicke von 0,01 bis 20 um besitzt und bei dem sich das enthaltene Metall von dem Metall, das die Basispartikel ausmacht, unterscheidet, um ein Pulver zur Verfügung zu stellen, insbesondere ein Metall- oder Metallsubstanzpulver, das mehrfache Eigenschaften besitzt und mehrfache Funktionen ausführt, um diese neuen Erfordernisse zu befriedigen (JP-A-6-228604).
- Wenn das vorstehend genannte Pulver zwei oder mehr Schichten des Metalloxidfilms besitzt, kann ihm eine besondere Funktion durch die Regulierung der Dicke der einzelnen Schichten verliehen werden. Zum Beispiel reflektiert das beschichtete Pulver das ganze Licht, wenn die beschichteten Filme, die sich im Brechungsindex unterscheiden, auf der Oberfläche der Pulverpartikel mit einer Dicke, die 1/4 der Wellenlänge eines Lichts entspricht, gebildet werden. Durch Anwendung dieser Methode bei einem Pulver, umfassend magnetische Kernpartikel, z. B. einem Pulver aus einem Metall, wie Eisen, Kobalt oder Nickel, oder einer Legierung eines solchen Metalls oder einem Pulver aus Eisennitrid, ist es möglich, ein magnetisches Pulver für magnetische Toner herzustellen, welches das ganze Licht reflektiert und eine helle weiße Farbe besitzt.
- Ein magnetischer Farbtoner kann aus dem vorstehend genannten Pulver hergestellt werden, durch Bilden einer Farbschicht auf den Pulverpartikeln und weiterhin Bilden einer Harzschicht darauf.
- Die Erfinder verbesserten das vorstehend genannte Pulver und erfanden ein Pulver mit einer Mehrschichtbeschichtung, die nicht Metalloxidfilme allein sondern Metalloxidfilme, die abwechselnd mit Metallfilmen angeordnet sind, umfasst (JP-A-7-90310). Dieses Pulver besitzt ausgezeichnete Eigenschaften, wodurch sich das Pulver zur Verwendung in magnetischen Farbtonern usw. eignet.
- Zur Herstellung dieser Pulver ist es notwendig, auf den Pulverpartikeln Metalloxidfilme zu bilden, die jeweils gleichmäßig in Bezug auf die Dicke sind. Obwohl dies durch Ausfällen eines Metalloxids oder einer Metallsubstanz als einer Vorstufe dafür aus einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes erhalten werden kann, ist diese Methode schwierig. Die Erfinder entwickelten folglich ein Verfahren, umfassend das Dispergieren von Partikeln des vorstehend beschriebenen Pulvers in einer Lösung eines Metallalkoxids und danach Hydrolysieren des Metallalkoxids, um einen Metalloxidfilm auf den Pulverpartikeln zu bilden. Durch die Verwendung dieses Verfahrens wurde es möglich, einen Metalloxidfilm zu bilden, der dünn und gleichmäßig in Bezug auf die Dicke ist, insbesondere wurde es möglich, einen Mehrschichtmetalloxidfilm zu bilden.
- Insbesondere wird das vorstehend genannte Verfahren wie folgt durchgeführt. Pulverpartikel, insbesondere Partikel eines Metalls oder einer Metallsubstanz, werden in einer Lösung eines Metallalkoxids dispergiert, und das Metallalkoxid wird hydrolysiert, um ein Metalloxid auf der Oberfläche der Partikel zu erhalten und einen Film des Metalloxids auf der Oberfläche davon abzuscheiden. Danach wird der Metalloxidfilm getrocknet. Diese Schritte werden wiederholt, um einen Mehrschichtmetalloxidfilm zu bilden. Durch Verändern der Art des Metalloxids, das den Mehrschichtmetalloxidfilm ausmacht, kann man das Reflexionsvermögen des Pulvers verändern. Es wurde herausgefunden, dass durch die Auswahl einer Kombination von zwei angrenzenden Metalloxidfilmen, um ein maximales Reflexionsvermögen zu erhalten, ein Pulver mit einem hohen Weißgrad erhalten werden kann.
- Die Erfinder waren daher erfolgreich, ein Pulver mit einem hohen Weißgrad durch das vorstehend beschriebene Verfahren zu erhalten. Auf dem Gebiet der Elektrophotografie u. ä. wurde es notwendig, Bilder mit einer besseren Auflösung und hohem Kontrast zu erhalten. Demgemäß wird von Magnetfarbtonem zur Verwendung beim elektrophotografischen Kopieren u. ä. nicht nur verlangt, dass sie einen verringerten Partikeldurchmesser besitzen, um die Auflösung zu erhöhen, sondern, dass sie auch in einem hellen Farbton gefärbt sind, um klare Bilder zu ergeben.
- Deshalb müssen die Pulver zur Verwendung als Rohstoffe für Toner eine geringere Partikelgröße und einen höheren Weißgrad besitzen.
- Um ein Pulver mit einem höheren Weißgrad zu erhalten, sollte das Pulver selbst ein höheres Reflexionsvermögen zeigen. Weiterhin ist die Verwendung eines Pulvers mit einem verringerten Partikeldurchmesser besonders von Vorteil, weil das Pulver im Ganzen eine erhöhte Streureflexion zeigt, wirksam ist bei der Verringerung des Tonerpartikeldurchmessers durch den geringen Partikeldurchmesser des Pulvers und folglich brauchbar ist, zum Erhalten von klaren Bildern mit einer verbesserten Auflösung.
- Das bilden eines Mehrschichtmetalloxidfilms auf Pulverpartikeln auf die vorstehend beschriebene Weise dient dazu, den Durchmesser der Partikel zu erhöhen und ist damit von Nachteil im Hinblick auf das Erhalten eines Pulvers mit einem hohen Weißgrad. Obwohl ein Mehrschichtmetalloxidfilm, bei dem jede Schicht eine geringe Dicke besitzt, vorteilhafter ist, besitzt das Verfahren, bei dem ein Metallalkoxid verwendet wird, ein Problem, dass es schwierig ist, einen dünnen Metalloxidfilm mit einer hohen Dichte zu erhalten. Außerdem besitzt die herkömmliche Methode zum Erhalten von Tonern mit verschiedenen Farben, umfassend das Bilden eines Films, bestehend hauptsächlich aus einem Farbstoff oder einem Pigment auf weißen Tonerpartikeln, ein Problem, dass die Toner nachteiligerweise einen großen Partikeldurchmesser wegen des Films besitzen und eine schlechte Farbhelligkeit besitzen.
- DE-A-4104310 offenbart ein Pulver, das mit einer Vielzahl von Oxidschichten beschichtet ist, die durch chemische Abscheidung und Wärmebehandlung gebildet sind.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Pulver zu erhalten mit einem Mehrschichtmetalloxidfilm auf der Oberfläche davon, insbesondere ein Metall- oder Metallsubstanzpulver mit einer beliebigen hellen Farbe.
- Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Pulver zu erhalten, mit einem Mehrschichtmetalloxidfilm auf der Oberfläche davon, insbesondere ein Metall- oder Metallsubstanzpulver, mit einem verringerten Partikeldurchmesser und einer beliebigen hellen Farbe.
- Außerdem ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisches Pulver zur Verfügung zu stellen, das geeignet ist zur Verwendung als Rohstoff für einen Magnetfarbtoner, der insbesondere bei elektrophotografischen Kopierern u. ä. verwendet wird, oder ein wärmeleitfähiges Pulver mit elektrischen Isoliereigenschaften zur Verfügung zu stellen.
- Außerdem ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung eines Pulvers, insbesondere eines Metall- oder Metallsubstanzpulvers zur Verfügung zu stellen, das eine beliebige helle Farbe besitzt, und einen Mehrschichtmetalloxidfilm, der mehrfache Eigenschaften besitzt und mehrfache Funktionen ausführt.
- Um die vorstehend genannten Aufgaben zu erreichen, haben die Erfinder das Folgende herausgefunden. Bei der Methode, bei der ein Mehrschichtfilm mit wenigstens einem Metalloxidfilm auf der Oberfläche von Basispartikeln durch Dispergieren der Partikel in einer Lösung eines Metallalkoxids und danach Hydrolysieren des Metallalkoxids gebildet wird, kann das Reflexionsvermögen des Lichtes, das auf den Mehrschichtfilm einfällt, erhöht werden durch Wärmebehandeln des Mehrschichtfilms. Die Wärmebehandlung ist außerdem wirksam bei der Verringerung der Dicke des Mehrschichtfilms, um ein Pulver zu erhalten mit einem verringerten Durchmesser. Zusätzlich kann die Interferenzwellenform des Lichts, das von dem Mehrschichtfilm reflektiert wird, reguliert werden durch Regulierung der Kombination der Materialien des Mehrschichtfilms und Regulierung der Dicke der ihn ausmachenden Schichten. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Basis dieser Ergebnisse erreicht.
- Die vorliegende Erfindung wird in den unabhängigen Ansprüchen definiert, bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen definiert.
- In der vorliegenden Erfindung werden die Basispartikel mit einem Metalloxidfilm beschichtet und der gebildete Metalloxidfilm wird wärmebehandelt, um die Dichte des Metalloxids, das den Film ausmacht, zu erhöhen und um den Brechungsindex des Filmes zu erhöhen. Folglich wird der Unterschied bezüglich des Brechungsindexes zwischen einem Metalloxidfilm mit einem hohen Brechungsindex und einem Metalloxidfilm mit einem niedrigen Brechungsindex erhöht und eine weitere Verringerung des Partikeldurchmessers wird erhalten. Die Wärmebehandlung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die nicht geringer ist als eine übliche Temperatur, die zum Trocknen verwendet wird. Die Temperatur für die Wärmebehandlung beträgt 300ºC bis 650ºC, vorzugsweise 400ºC bis 650ºC.
- Die Atmosphäre für die Wärmebehandlung ist eine Stickstoffatomsphäre oder eine andere Inertgasatmosphäre, damit der oxidierte Zustand des Films wünschenswerterweise unverändert bleibt.
- Die Wärmebehandlung kann nach jeder Durchführung der Beschichtung mit einem Metalloxidfilm oder nach zwei oder mehreren Metalloxidfilmen, die aufeinanderfolgend gebildet wurden, durchgeführt werden.
- Die zweite oder eine darauffolgende Durchführung der Beschichtung kann nach der Hydrolyse, ohne dass ein Trocknen durchgeführt wird, durchgeführt werden, oder kann nach dem Trocknen durchgeführt werden.
- Ein Verfahren zum Bilden eines Mehrschichtfilms, bestehend aus Schichten einer Substanz mit einem hohen Brechungsindex, die aufeinanderfolgend mit Schichten einer Substanz mit einem niedrigen Brechungsindex gemäß der vorliegenden Erfindung aufeinander aufgebracht werden, wird im Folgenden erläutert.
- Ein Metalloxidfilm mit einem hohen Brechungsindex wird wie folgt gebildet. Die vorstehend beschriebenen Partikel werden in einer Alkohollösung eines Alkoxids von Titan, Zirkon o. ä. dispergiert. Eine Lösung, die hergestellt wird durch Vermischen von Wasser mit einem AIkohohl und einem Katalysator, wird tropfenweise zu der Dispersion unter Rühren hinzugefügt, um das Alkoxid zu hydrolysieren und um auf der Partikeloberfläche einen Titanoxidfilm oder einen Zirkonoxidfilm als einen Film mit einem hohen Brechungsindex zu bilden. Die beschichteten Partikel werden durch Fest-Flüssig-Trennung herausgenommen, im Vakuum getrocknet und danach einer Wärmebehandlung ausgesetzt. Wenn die Partikel nicht oxidierbar sind, werden sie an der Luft erhitzt. Wenn die Partikel oxidierbar sind, werden sie in einer inerten Atmosphäre erhitzt. Die Wärmebehandlung wird bei 300 bis 650ºC 1 Minute bis 3 Stunden lang durchgeführt.
- Danach werden die Partikel, die mit einem Film mit einem hohen Brechungsindex beschichtet sind, in einer Alkohollösung eines Metallalkoxids, die ein Oxid mit einem niedrigen Brechungsindex ergibt, wie einem Siliciumalkoxid oder Aluminiumalkoxid, dispergiert. Eine Lösung, die hergestellt wird durch Vermischen von Wasser mit einem Alkohol und einem Katalysator, wird tropfenweise zu der Dispersion unter Rühren hinzugefügt, um das Alkoxid zu hydrolysieren und um auf der Partikeloberfläche einen Siliciumoxid- oder Aluminiumoxidfilm als einen Film mit einem niedrigen Brechungsindex zu bilden. Die so erhaltenen Partikel werden durch Fest-Flüssig-Trennung herausgenommen, im Vakuum getrocknet und danach einer Wärmebehandlung in der gleichen Weise, wie oben beschrieben, ausgesetzt.
- Durch die vorstehend beschriebenen Operationen wird ein Pulver erhalten, bei dem jeder Partikel auf der Oberfläche davon zwei Schichten besitzt, die aus einem Metalloxidfilm mit einem hohen Brechungsindex und einem Metalloxidfilm mit einem niedrigen Brechungsindex bestehen.
- Durch Wiederholen der vorstehend beschriebenen Operationen zum Bilden von Metalloxidfilmen wird ein Pulver mit einem Mehrschichtmetalloxidfilm auf der Oberfläche davon erhalten. Wenn ein Mehrschichtfilm auf eine solche Art gebildet wird, dass die Metalloxidfilme mit einem hohen Brechungsindex abwechselnd mit Metalloxidfilmen mit einem niedrigen Brechungsindex wie vorstehend beschrieben, aufeinander aufgebracht werden, besitzt das erhaltene Pulver ein hohes Reflexionsvermögen.
- Das Trocknen in den vorstehend beschriebenen Operationen kann ein beliebiges Vakuumtrocknen mit Erhitzen, Vakuumtrocknen oder Lufttrocknen sein. Es ist möglich, das Trocknen mit einem Sprühtrockner in einer überwachten Inertatmosphäre durchzuführen.
- Die Bedingungen für die Wärmebehandlung beinhalten eine Temperatur von 300ºC bis 650ºC und einen Behandlungszeitraum von 1 Minute bis 3 Stunden. Die Pulver werden in einer Inertatmosphäre behandelt. Diese Bedingungen beinhalten Wärmebehandlungszeiten, die bestimmt werden, so dass die Dichte und der Brechungsindex des Oxids erhöht werden kann.
- Bei den Operationen zur Bildung der Metalloxidfilme ist es bevorzugt, ein Verfahren einzusetzen, bei dem Fest-Flüssig-Trennung, das Trocknen und die Wärmebehandlung nach der Bildung jedes Metalloxidfilms durchgeführt werden. Dies ist deshalb so, weil die erhaltenen Metalloxidfilme eine hohe Dichte besitzen und eine zähe Haftung zu den Basispartikeln oder zueinander zeigen und dabei ein Pulver von hoher Qualität ergeben.
- Es ist möglich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem die Partikel, die mit einem Metalloxidfilm durch Hydrolyse in einer Beschichtungsoperation beschichtet sind, durch Fest-Flüssig- Trennung herausgenommen werden und danach, ohne getrocknet zu werden, in eine Alkohohllösung eines Metallalkoxids für die darauf folgende Beschichtungsoperation gegeben werden. In diesem Fall können das Trocknen und die Wärmebehandlung als letzter Schritt durchgeführt werden.
- Als Alternative kann ein Verfahren verwendet werden, bei dem jede Beschichtungsoperation bis zum Trocknen durchgeführt wird und die Wärmebehandlung als letzter Schritt durchgeführt wird. Dieses Verfahren ist von Vorteil, da die Durchführung einfach ist und eine Kostenverringerung erreicht werden kann.
- Die Basispartikel, auf denen gemäß der vorliegenden Erfindung die Metalloxidfilme gebildet werden, sind nicht besonders beschränkt. Wenn die Basispartikel aus einem Metall sind, kann das Metall aus Eisen, Nickel, Chrom, Titan, Aluminium u. a. sein. Wenn magnetische Eigenschaften der Basispartikel genutzt werden sollen, sind magnetische Partikel aus z. B. Eisen bevorzugt. Eine Legierung von einem beliebigen Metall davon kann verwendet werden. Bevorzugte magnetische Partikel sind Partikel, die aus einer ferromagnetischen Legierung sind.
- Wenn die Basispartikel aus einer Metallverbindung sind, beinhalten typische Beispiele der Verbindung Oxide der vorstehend genannten Metalle. Spezielle Beispiele davon beinhalten Oxide von Metallen, wie Eisen, Nickel, Chrom, Titan, Aluminium und Silicium, und Oxide von anderen Metallen, einschließlich Calcium, Magnesium und Barium. Ein Mischoxid, umfassend zwei oder mehr von diesen, kann auch verwendet werden. Beispiele der Metallverbindungen, die kein Metalloxid ist, beinhalten Metallnitride und Metallcarbide. Insbesondere ist Eisennitrid o. ä. bevorzugt.
- Beispiele des Materials der Basispartikel außer Metallen, beinhalten außerdem Metalloide und Metalloidverbindungen, besondere Oxide, Carbide und Nitride. Insbesondere können Siliciumdioxid, Glasperlen u. ä. verwendet werden.
- Die Partikel sind bezüglich ihrer Form nicht besonders beschränkt. Beispiele davon beinhalten Kugeln, nahezu kugelförmige Partikel und Polyeder, wie isotrope Körper, z. B. regelmäßige Polyeder, rechteckige Parallelogramme, Sphäroide, Rhomboeder, plättchenförmige Körper und azikuläre Körper (Zylinder und Prismen). Partikel mit irregulärer Form, wie pulverisierte Partikel, können auch verwendet werden.
- Bei der Bildung vom Metalloxidfilmen auf der Oberfläche von solchen Partikeln wird jeder Metalloxidfilm so gebildet, dass das Metall, das darin enthalten ist, sich von dem Metall unterscheidet, das entweder die Partikel ausmacht oder als eine Komponente der Metallverbindung, die die Partikel ausmacht, enthalten ist. Dies ist deshalb so, da in dem Fall, wenn Partikel aus z. B. einem Metalloxid mit einem Film aus dem gleichen Metalloxid beschichtet werden, der gebildete Film keine unterschiedlichen Eigenschaften besitzt und folglich in technischer Hinsicht weniger vorteilhaft ist.
- Die Basispartikel sind hinsichtlich des Partikeldurchmesser nicht besonders beschränkt. Jedoch besitzen sie vorzugsweise einen Partikeldurchmesser im Bereich von 0,01 um bis mehreren Millimetern.
- Beispiele der Metalloxide, die die Metalloxidfilme ausmachen, beinhalten Oxide von Eisen, Nickel, Chrom, Titan, Zink, Aluminium, Cadmium, Zirkon und Silicium. Auch zu verwenden sind Oxide von Calcium, Magnesium, Barium u. ä.. Eine geeignete Art eines Metalloxids wird ausgewählt gemäß den Eigenschaften, die der Oberfläche der Basispartikel verliehen werden sollen.
- Zwei oder mehr Metalloxidfilme werden gebildet. Jeder Metalloxidfilm wird reguliert, so dass er eine Dicke von 0,03 bis 20 um besitzt. Zwei oder mehr Schichten können gebildet werden durch Beschichten der Oberfläche von Kernpartikeln mit einem Film eines Metalloxids, das sich von dem Material der Kerne unterscheidet, und danach aufeinanderfolgend darauf die Bildung von Metalloxidfilmen, bei denen jeweils das Metalloxid gleich ist oder sich von dem Metalloxid, das den ersten Film ausmacht, unterscheidet. Falls erwünscht und notwendig, kann eine Harzschicht oder eine andere Schicht auf den Metalloxidfilmen gebildet werden.
- Bei der Bildung eines Metalloxidfilms werden Basispartikel in einer Lösung eines Alkoxids eines Metalls, das als eine Komponente des Metalloxids dient, dispergiert und das Metallalkoxid wird hydrolysiert, um ein Oxid eines Metalls auf der Oberfläche der Basispartikel zu erhalten. Diese Methode zum Erhalten eines Metalloxids durch Hydrolyse, die als Sol-Gel- Verfahren bezeichnet wird, ist wirksam zum Erhalten eines Oxids, das bezüglich seiner Zusammensetzung fein und homogen ist. Durch Anwendung dieses Verfahrens bei einem Pulver wird ein Film mit einer einheitlichen und großen Dicke erhalten.
- Ein Metallalkoxid, das dem gewünschten Metalloxid entspricht, wird ausgewählt. Beispiele davon beinhalten Alkoxide von Zink, Aluminium, Cadmium, Titan, Zirkon und Silicium. Bei der Herstellung eines magnetischen Pulvers für magnetische Toner wird ein Oxid von entweder Titan oder Silicium häufig als ein Oberflächenmetalloxid gebildet. In diesem Fall wird Silicium- oder Titanalkoxid verwendet.
- Da Metallalkoxide durch die Wirkung von Wasser zersetzt werden, werden sie als eine Lösung in einem organischen Lösungsmittel verwendet. Beispiele des organischen Lösungsmittels beinhalten Alkohole, wie Ethanol, Methanol und Isopropanol, und Ketone. Es ist bevorzugt, ein wasserfreies organisches Lösungsmittel zu verwenden. Obwohl die Konzentration der Metallalkoxidlösung in Abhängigkeit von der Art des gelösten Metallalkoxids und der Art des organischen Lösungsmittels variiert, sollten optimale Bedingungen ausgewählt werden. Die Dicke eines Metalloxidfilms, der auf den Partikeln abgeschieden wird, wird durch die Konzentration der Metallalkoxidlösung und durch die verwendete Menge der Metallalkoxidlösung, basierend auf den Partikeln, bestimmt.
- Nachdem Metall- oder Metallverbindungspartikel in einer Metallalkoxidlösung dispergiert sind, wird Wasser dazugegeben, um das Metallalkoxid zu hydrolysieren und um ein Metalloxid zu erhalten und dieses auf den Partikeln abzuscheiden. Folglich wird ein Metalloxidfilm gebildet. Die Partikel, auf denen ein Metalloxidfilm gebildet ist, werden aus der Lösung genommen und getrocknet, um einen harten Metalloxidfilm zu erhalten.
- Insbesondere kann die Bildung eines Metalloxidfilms wie folgt durchgeführt werden. Die vorstehend beschriebenen Partikel werden in einem wasserfreien Alkohol dispergiert und eine Metallalkoxidlösung wird hinzugefügt, während die Dispersion ausreichend gerührt wird. Ein Gemisch eines Alkohols und Wasser oder ein Gemisch eines Alkohols, Wasser und eines Katalysators wird nach und nach zu dem homogenen Gemisch hinzugefügt, um das Metallalkoxid zu hydrolysieren und ein Metalloxid auf der Oberfläche der Partikel abzuscheiden. Wenn ein Siliciumalkoxid oder ein Zirkonalkoxid eingesetzt wird, die jeweils relativ langsam im Vergleich zu anderen Metallalkoxiden hydrolysieren, kann ein anderes Verfahren verwendet werden, bei dem das Metallalkoxid gleichzeitig mit einem Katalysator und Wasser zugeführt wird oder zugefügt wird, nachdem ein Gemisch von Wasser und ein Katalysator hinzugefügt wurde.
- Bei der Hydrolyse eines Metallalkoxids wird zuerst ein Sol eines Metalloxids gebildet. Danach wandelt sich das Sol in ein Gel um. Nach der Hydrolysereaktion schreitet das Erstarren durch das Stehen lassen für eine Zeitlang fort. In einigen Fällen wird das Erstarren durch das Trocknen erreicht. Es wird vermutet, dass die Reaktion ein Sol auf der Oberfläche der Partikel ergibt, um einen kontinuierlichen Film zu bilden, wobei ein harter Metalloxidfilm, der bezüglich der Dicke und der Zusammensetzung einheitlich ist, auf einfache Weise gebildet wird. Ein Metalloxidfilm mit diesen Eigenschaften kann nicht durch beliebige herkömmliche Präzipitations- oder ähnliche Verfahren erhalten werden.
- Wenn ein Titan- oder Aluminiumalkoxid, das schnell hydrolysiert, in der Hydrolysereaktion verwendet werden, können Metalloxidpartikel, die von dem Alkoxid gebildet werden, in den Film kommen, um die Filmbildung zu hemmen. In diesem Fall kann ein Film mit erhöhter Einheitlichkeit gebildet werden durch Zugabe eines Alkanolamins um die Reaktion zu verzögern. Wenn ein Zirkon- oder Siliciumalkoxid verwendet werden, die sehr langsam hydrolysieren, ist es möglich eine Säure, wie Chlorwasserstoffsäure oder Essigsäure, eine Base, wie Ammoniak, Harnstoff oder Natriumhydroxid, oder ein Amin als einen Katalysator hinzuzufügen, um die Reaktion zu beschleunigen. Es ist erwünscht, geeigneterweise Katalysatoren gemäß der Reaktionsgeschwindigkeiten auf diese Weise zu verwenden.
- Wenn eine Aggregation während der Hydrolyse vorkommt, kann ein oberflächenaktives Mittel hinzugefügt werden, um die Dispergierbarkeit der Partikel zu verbessern.
- Bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zur Pulverherstellung wird ein Metalloxidfilm mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten, der sich von einem Metalloxidfilm unterscheidet, der lediglich durch Oxidation der Oberfläche der Basispartikel aus einem Metall erhalten wird. Dieses Verfahren ist folglich auch nützlich für das Beschichten von Partikeln eines Metalls oder einer Metallverbindung mit einem Film eines Metalloxids, bei dem das Metall das gleiche ist wie das Metall, das die Basispartikel ausmacht oder darin enthalten ist. Das vorstehend beschriebene Verfahren ist deshalb anwendbar auf die Herstellung eines Metall- oder Metallverbindungspulvers mit einem solchen Metalloxidfilm. Diese Anwendung ist in der vorliegenden Erfindung beinhaltet.
- Auf diese Weise hergestellte Pulver mit einem Mehrschichtmetalloxidfilm auf der Oberfläche davon verbinden jeweils verschiedene Eigenschaften miteinander, in Abhängigkeiten von den ausgewählten Materialien der Basispartikel und den ausgewählten Materialien der Oberflächenmetalloxidfilme. Die Pulver können folglich in entsprechenden geeigneten Anwendungen verwendet werden. Beispielsweise wird ein magnetisches Pulver mit einem hohen Weißgrad erhalten durch Beschichten von Partikeln aus einem magnetischen Material, wie Eisenmetall oder Fe&sub3;O&sub4;, mit Siliciumoxid, das einen niedrigere Brechungsindex besitzt, als einen inneren Metalloxidfilm und danach mit Titanoxid, das einen höheren Brechungsindex besitzt, als äußeren Film.
- Abb. 1 ist ein Ausschnitt, der diagrammartig die Struktur eines Partikels eines erfindungsgemäßen Pulvers erläutert. Dieser Partikel umfasst einen Basispartikel 1 als einen Kern und, gebildet auf der Oberfläche davon, eine Mehrschichtbeschichtung, bestehend aus Metalloxidfilmen A 2 und Metalloxidfilmen B 3.
- Die erfindungsgemäßen Pulverpartikel sind nicht auf jene beschränkt, die aus einem Basispartikel bestehen, der darauf nur einen Mehrschichtmetalloxidfilm auf der Oberfläche davon besitzt. Die Pulverpartikel können eine Metallschicht zwischen zwei von diesen Metalloxidfilmen oder auf oder unter den Metalloxidfilmen besitzen. Das Vorhandensein einer Metallschicht dient dazu, den Brechungsindex zu erhöhen und eine helle Farbe zu erreichen. Das Metall, das den Metallfilm ausmacht, ist nicht auf elementare Metalle beschränkt und kann eine Metalllegierung sein. Beispiele der elementaren Metalle beinhalten Silbermetall, Kobaltmetall, Nickelmetall und Eisenmetall. Beispiele der Metalllegierung beinhalten Eisenlegierungen, wie Eisen-Nickel- und Eisen-Kobalt-Legierungen, und Eisenlegierungsnitride, wie Eisen-Nickel-Legierungsnitride und Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungsnitride.
- Methoden, die in der vorliegenden Erfindung zur Bildung eines Metallfilms auf der Oberfläche von Basispartikeln oder auf der Oberfläche von Metalloxidfilmen zu verwenden sind, beinhalten stromloses Plattieren, Kontaktelektroplattieren und Spritzmetallisierung. Jedoch ist Kontaktelektroplattieren nachteilig in Bezug darauf, dass die Partikel, die nicht mit einer Elektrode in Kontakt kommen, nicht beschichtet werden, während Spritzmetallisierung nachteilig in Bezug darauf ist, dass die Partikel nicht gleichmäßig einem Metalldampf ausgesetzt werden. Deshalb besitzen bei einem metallbeschichteten Pulver, das durch eine dieser zwei Methoden erhalten wird, die einzelnen Partikel unterschiedliche Beschichtungsdicken. Im Unterschied dazu ist eine Filmbildung durch stromloses Plattieren bevorzugt, da ein dichter und einheitlicher Film gebildet werden kann und die Regulierung der Filmdicke einfach ist. Obwohl Verfahren zur Filmbildung später hauptsächlich durch stromloses Plattieren beschrieben werden, sollte dies nicht so verstanden werden, dass die Verwendung von anderen filmbildenden Methoden beschränkt ist. Der Metallfilm wird vorzugsweise nach der Bildung davon wie Metalloxide wärmebehandelt.
- Wenn eine Mehrschichtbeschichtung, umfassend Metalloxidfilme und einen oder mehrere Metallfilme, auf der Oberfläche von Basispartikeln gebildet werden soll, kann eine spezielle Funktion durch das Regulieren der Dicke von jeder enthaltenen Schicht verliehen werden. Beispielsweise wird ein Pulver, das Licht einer speziellen Wellenlänge λ (basierend auf der Fresnel-Interferenzreflexion) reflektiert oder absorbiert, erhalten durch Bilden einer geeigneten Anzahl von abwechselnden Beschichtungsfilmen mit unterschiedlichen Brechungsindizes und mit geeigneten Dicken auf der Oberfläche der Basispartikel, so dass jeder Film die folgende Gleichung (1) erfüllt, nämlich so dass er eine Dicke d besitzt, die dem Brechungsindex n des Materials, das den Beschichtungsfilm ausmacht, und dem m-Fachen (ganze Zahl) eines Viertels der Wellenlänge des sichtbaren Lichts entspricht.
- nd = mλ/4 (1)
- Die vorstehend genannte Methode kann wie folgt verwendet werden. Auf der Oberfläche der magnetischen Basispartikel, wie z. B. einem Pulver eines Metalls, wie Eisen, Kolbalt oder Nickel, einem Pulver einer Legierung eines solchen Metalls oder einem Pulver von Eisennitrid, wird ein Oxidfilm gebildet mit einer solchen Dicke und einem Brechungsindex, so dass die Gleichung (1) für die Wellenlänge des zu erzielenden sichtbaren Lichts erfüllt wird. Ein Oxidfilm mit einem sich davon unterscheidenden Brechungsindex wird darauf gebildet.
- Diese zwei Filme werden jeweils einmal gebildet oder werden wiederholt abwechselnd gebildet. Folglich wird ein Mehrschichtfilm gebildet, der eine charakteristische Reflexions- oder Absorptionswellenlängenbreite in der Region des sichtbaren Lichts besitzt.
- Die Abfolge der Filmabscheidung wird wie folgt bestimmt. Wenn die Kerne aus einer Substanz sind, die einen hohen Brechungsindex besitzt, wird vorzugsweise als erste Schicht ein Film mit einem niedrigen Brechungsindex gebildet. Wenn die Kerne aus einer Substanz mit einem niedrigen Brechungsindex sind, wird vorzugsweise als erster Film ein Film mit einem hohen Brechungsindex gebildet.
- Die Dicke eines Films wird reguliert durch Verfolgen der Veränderungen der optischen Filmdicke, die das Produkt des Brechungsindexes des Films und der Dicke davon ist, durch ein Spektrophotometer o. ä., um die Veränderungen in der Reflexionswellenform usw. zu bestimmen.
- Die Dicke jedes Films wird entworfen, so dass letztlich die notwendige Reflexionswellenform erhalten wird.
- Wenn die einzelnen Einheitsfilme, die den Mehrschichtfilm ausmachen, entsprechende Reflexionswellenformen besitzen, die voneinander unterschiedlich sind, in Bezug auf die Peakposition, wie in Abb. 2 gezeigt, ist das Pulver weiß und nicht Teil der beanspruchten Erfindung. Andererseits, wenn ein Mehrschichtfilm gebildet wird, so dass die einzelnen Einheitsfilme entsprechende Reflexionswellenformen besitzen, wobei ein Peak exakt in der gleichen Position vorhanden ist, wie in Abb. 3 gezeigt, kann ein monochrom gefärbtes Pulver, z. B. ein blaues, grünes oder gelbes Pulver, ohne die Verwendung eines Farbstoffes oder eines Pigments erhalten werden.
- Wenn jedoch ein Pulver tatsächlich entworfen wird, ist es notwendig, den Partikeldurchmesser, die Partikelform, die Phasenverschiebung, die auf der Film/Kerngrenzfläche geschieht, die Peakverschiebung, die auf die Abhängigkeit der Wellenlänge von dem Brechungsindex zurückzuführen ist, usw., in Betracht zu ziehen.
- Zum Beispiel bei dem Fall, wenn Basispartikel in Form von planparallelen Plättchen, wie Glimmer oder flockenförmiges Eisen(III)-Oxid, verwendet werden, wird die Fresnel-Interferenz, die auf einen parallelen Film, der auf der planaren Partikeloberfläche gebildet wird, zurückzuführen ist, unter Verwendung der Gleichung (1) entworfen, bei der n ersetzt wurde durch N, das durch die folgende Gleichung (2) definiert ist.
- Insbesondere wenn dünne Metallflocken, Eisenmetalfpartikel, die erhalten werden durch Reduzieren des vorstehend genannten plättchenförmigen Eisen(III)-Oxids, oder halbleitende Partikel als planparallele Plättchen verwendet werden, beinhaltet der Brechungsindex des Metalls n in Gleichung (2) den Abschwächungskoeffizienten x. (In dem Fall von transparenten Oxiden (Dielektrika) waren die Werte von K sehr klein und vernachlässigbar.) Das vorstehend genannte gilt auch für den Fall von Mehrschichtfilmen, die einen oder mehrere Metallfilme enthalten.
- = n + iκ (2)
- (wobei i eine komplexe Zahl darstellt)
- Wenn der Zahlenwert des Abschwächungskoeffizienten x groß ist, wird die Phasenverschiebung, die an der Film/Kerngrenzfläche stattfindet, erhöht und dies beeinflusst die Dicke, die für die Interferenz jeder enthaltenen Schicht des Mehrschichtfilms optimal ist.
- Demgemäß bleiben die Peakpositionen unterschiedlich, sogar wenn die Filmdicken nur geometrisch reguliert werden und dies resultiert in einer helleren Farbe besonders bei monochromer Färbung. Um dies zu vermeiden, wird zuvor ein Entwurf, basierend auf Computersimulation gemacht, um ein optimale Kombination der Filmdicken zu ergeben, während der Einfluss der Phasenverschiebung auf alle Filme in Betracht gezogen wird.
- Es gibt auch Phasenverschiebungen, die auf einen Oxidfilm, der auf einer Metalloberfläche vorliegt, zurückzuführen sind und Phasenverschiebungen, die auf die Abhängigkeit der Wellenlänge auf den Brechungsindex zurückzuführen sind.
- Um diese zu korrigieren, wird ein Spektrophotometer o. ä. verwendet, um die optimalen Bedingungen herauszufinden, so dass ein Reflexionspeak oder ein Absorptionsminimum bei der zu erzielenden Wellenlänge in einem Mehrschichtfilm aus der letztlich vorgesehenen Anzahl von Schichten erscheint.
- Interferenz von Filmen, die auf einer gebeugten Oberfläche gebildet werden, wie der Oberfläche von kugelförmigen Partikeln, geschieht auf die gleiche Art wie auf planaren Plättchen, d. h. im Wesentlichen gemäß dem Fresnel-Interferenzprinzip. Folglich kann eine Färbung in Weiß oder eine Färbung in einer monochromen Tönung durch die Verfahren, wie sie in Bezug auf die Abb. 2 und 3 erläutert werden, entworfen werden.
- Bei dem Fall, wenn Partikel eine gebeugte Oberfläche besitzen, interferiert jedoch das Licht, das auf die Partikel trifft und durch diese reflektiert wird, auf komplizierte Art und Weise. Die erhaltenen Interferenzwellenformen sind fast genauso wie jene, die für planare Plättchen erhalten werden, wenn die Anzahl der Schichten, die den Film ausmachen, gering ist. Mit der Erhöhung der Gesamtanzahl der Schichten, die den Film ausmachen, wird jedoch die Interferenz innerhalb des Mehrschichtfilms komplizierter. Bei dem Fall eines solchen Mehrschichtfilms können auch die spektralen Reflexionskurven vorher durch Computersimulation, basierend auf der Fresnel-Interferenz, entworfen werden, um somit die optimale Kombination der Filmdicken zu erhalten.
- Insbesondere bei dem Fall der Filmbildung auf der Oberfläche von Basispartikeln wird der Einfluss der Phasenverschiebung auf der Partikeloberfläche und auf allen Filmen in Betracht gezogen, wenn ein Entwurf vorher durch Computersimulation gemacht wird, um die optimale Kombination der Filmdicken zu ergeben.
- Außerdem werden die Peakverschiebung, die auf eine Oxidschicht, die auf der Basisoberfläche vorliegt, zurückgeht, und die Peakverschiebung, die auf die Abhängigkeit der Wellenlänge auf dem Brechungsindex zurückgeht, ebenfalls in Betracht gezogen.
- Bei der tatsächlichen Herstellung der Proben werden die tatsächlichen Filme mit einem Spektrophotometer o. ä. geprüft, um die entworfenen spektralen Kurven zu korrigieren, während die Filmdicken verändert werden. Folglich werden die optimalen Bedingungen herausgefunden, so dass ein Reflexionspeak oder ein Absorptionsminimum bei der zu erzielenden Wellenlänge in einem Mehrschichtfilm aus der letztlich erwünschten Anzahl von Schichten erscheint.
- Auch wenn die Regulierung der Farbe der Partikel mit einer irregulären Form erfolgt, findet eine Interferenz durch einen Mehrschichtfilm statt. In diesem Fall wird ein grundsätzlicher Filmentwurf mit Bezug auf die Bedingungen für einen Interferenzmehrschichtfilm auf kugelförmigen Partikeln gemacht.
- Die optimalen Bedingungen sollten mit einem Spektrophotometer o. ä. herausgefunden werden, so dass ein Reflexionspeak oder ein Absorptionsminimum bei der zu erzielenden Wellenlänge in einem Mehrschichtfilm aus der letztlich erwünschten Anzahl von Schichten erscheint, während die Bedingungen für die Filmbildung variiert werden.
- Die Peakposition für jeden der Einheitsfilme, die den vorstehend beschriebenen Mehrschichtfilm ausmachen, kann reguliert werden durch Verändern der Dicke davon. Die Dicke des Einheitsfilms kann reguliert werden durch Veränderung der Zusammensetzung der Lösung, der Reaktionszeit und der Anzahl der Zugaben des Aufgabeguts. Folglich kann die gewünschte Farbe verliehen werden.
- Wie vorstehend beschrieben, können monochrom gefärbte Pulver erhalten werden durch Computersimulation und Herausfinden der optimalen Bedingungen, während die Bedingungen für die Filmbildung variiert werden, einschließlich jener bezüglich der Filmbildungslösung, so dass ein Reflexionspeak oder ein Absorptionsminimum bei der zu erzielenden Wellenlänge in einem Mehrschichtfilm aus der letztlich erwünschten Anzahl von Schichten erscheint.
- Eine Anwendung eines magnetischen Toners, der durch das vorstehend beschriebene Verfahren erhalten wird, wird im Folgenden grob erläutert.
- Ein Fotorezeptor wird hergestellt, umfassend ein Substrat, bestehend aus z. B. einem Polyesterfilm, einer elektrisch leitfähigen Schicht, bestehend aus einer dampfabgeschiedenen Metallschicht, und einer fotoleitfähigen Schicht, die darauf gebildet ist, durch Auftragen einer Dispersion, die erhalten wird durch Dispergieren von feinen Partikeln eines fotoleitfähigen Halbleiters, wie z. B. Zinkoxid, einem Fotosensibilisatorfarbstoff, einen Farbsensibilisator, einem Dispergiermittel usw. in einem Bindemittel wie einem Acrylharz.
- Die Oberfläche des Fotorezeptors wird gleichmäßig koronageladen. Reflektiertes Licht von einem Bild, das kopiert werden soll, wird dazu gebracht, auf den geladenen Fotorezeptor zu treffen, wobei durch die Bestrahlung ein positives Ladungsbild des Originals auf dem Fotorezeptor gebildet wird. Dieses positive Ladungsbild wird auf einen Träger, wie Papier, übertragen. Partikel des erfindungsgemäßen magnetischen Toners, die eine Ladung besitzen, die gegensätzlich ist zu dem positiven Ladungsbild werden auf dem Träger unter Verwendung einer Magnetbürste aus magnetischen Tonerpartikeln usw. zum Haften gebracht und die magnetischen Tonerpartikel, die auf dem Nichtbildgebieten vorhanden sind, werden entfernt, um auf dem Fotorezeptor ein magnetisches Tonerbild zu erhalten, das dem Original entspricht. Wärmebehandlung des magnetischen Tonerbilds ergibt ein kopiertes Bild auf dem Papier. Wenn das Papier weiß ist und der magnetische Toner, der aus dem erfindungsgemäßen Pulver hergestellt ist, ein Farbtoner ist, wird eine neue Kopie des Bildes erhalten.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Mehrschichtmetalloxidfilm, der auf der Oberfläche von Partikeln gebildet ist, dazu gebracht werden, einen erhöhten Brechungsindex durch Wärmebehandlung des Films zu erreichen. Damit kann folglich die Anzahl der Schichten verringert werden, die notwendig ist, einen Mehrschichtmetalloxidfilm auszumachen, der auf der Oberfläche von Partikeln gebildet werden soll, um ein Pulver mit dem gleichen Reflexionsvermögen, wie dem erwünschten Wert zu erreichen,. Das Pulver kann nämlich einen Partikeldurchmesser besitzen, der durch einen Wert verringert ist, der der erreichten Verringerung der Anzahl der Schichten entspricht. Beispielsweise, wenn ein Partikel mit einem Durchmesser von 1 um mit einem fünfschichtigen Metalloxidfilm beschichtet ist, besitzt der beschichtete Partikel einen Durchmesser von ungefähr 2 um. Im Unterschied dazu, wenn das gleiche Reflexionsvermögen mit einem dreischichtigen Metalloxidfilm erhalten werden kann, besitzt dieser beschichtete Partikel einen Durchmesser, der nur ungefähr 1,6 um beträgt.
- Außerdem kann die Farbentwicklung, basierend auf der Mehrschichtfilminterferenz, reguliert werden durch Regulieren der Kombination der Substanzen, die den Mehrschichtfilm ausmachen, und Regulieren der Dicken der einzelnen Einheitsfilme. Folglich kann ein Pulver in der erwünschten hellen Tönung gefärbt werden, ohne dass ein Farbstoff oder ein Pigment verwendet werden.
- Abb. 1 ist ein Ausschnitt, der diagrammartig ein Partikel eines erfindungsgemäßen Pulvers erläutert; Ziffer 1 bezeichnet einen Basispartikel, 2 einen Metalloxidfilm A und 3 einen Metalloxidfilm B. Abb. 2 ist eine grafische Darstellung, die die Spektralwellenformen der Reflexionsintensität der einzelnen Einheitsfilme, die den Mehrschichffilm eines Pulvers, das weiß gefärbt ist, ausmachen, erläutert. Abb. 3 ist eine grafische Darstellung, die die spektralen Wellenformen der Reflexionsintensität der einzelnen Einheitsfilme, die den Mehrschichtfilm eines Pulvers, das monochrom gefärbt ist, ausmachen, erläutert.
- Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden ausführlicher in Bezug auf die Beispiele beschrieben, jedoch sollte die Erfindung nicht so verstanden werden, dass sie sich nur auf diese Beispiele beschränkt.
- In einem Behälter wurden 3,5 g Titanethoxid mit 200 ml wasserfreiem Ethanol gemischt, um eine Lösung herzustellen. Zu dieser Lösung wurden 5 g Glasperlen (mittlerer Partikeldurchmesser 35 um), hergestellt von Toshiba Valotini Co., hinzugefügt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbehälter behandelt, um die Perlen zu dispergieren.
- Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 2,0 g Wasser mit 60 ml Ethanol, wurde tropfenweise zu der Lösung, enthaltend Glasperlen, mit einer Bürette über einen Zeitraum von 15 Minuten hinzugefügt, während die Perlen enthaltende Lösung mit einem Rührer gerührt wurden. Das Rühren wurde 3 Stunden nach der Zugabe fortgesetzt, und Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt.
- Die durch Filtration erhaltenen Feststoffe wurden bei 100ºC 5 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet. Die getrockneten Feststoffe wurden in ein Backschiffchen gebracht, 30 Minuten lang in einem elektrischen Ofen, der bei 500ºC gehalten wurde, aufbewahrt und danach aus dem Ofen herausgenommen und gekühlt.
- Folglich wurden Glasperlen, die mit einem Titandioxidfilm (erste Schicht) beschichtet waren, erhalten.
- In einem Behälter wurden 5,5 g Siliciumethoxid mit 200 ml wasserfreiem Ethanol gemischt, um eine Lösung herzustellen. Zu dieser Lösung wurden 5 g der Glasperlen, die mit einem Titandioxidfilm beschichtet waren (mittlerer Partikeldurchmesser 35 um), hinzugefügt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbehälter behandelt, um die Perlen zu dispergieren.
- Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 6,0 g wässrigem Ammoniak mit 11,5 ml Wasser, wurde zu der Lösung, enthaltend Glasperlen, unter Rühren mit einem Rührer hinzugefügt. Das Rühren wurde 3 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt, und die Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt.
- Die durch Filtration erhaltenen Feststoffe wurden bei 100ºC 5 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet. Die getrockneten Feststoffe wurden in ein Backschiffchen gebracht, 30 Minuten lang in einem elektrischen Ofen, der bei 500ºC gehalten wurde, aufbewahrt und danach aus dem Ofen herausgenommen und gekühlt.
- Folglich wurden Glasperlen, die mit einem Titandioxidfilm (erste Schicht) und einem Siliciumdioxidfilm (zweite Schicht) beschichtet waren, erhalten.
- Die Operation zur Beschichtung mit einem Titandioxidfilm (um die dritten und fünften Schichten zu bilden) und die Operation zur Beschichtung mit einem Siliciumdioxidfilm (um die vierte Schicht zu bilden) wurden abwechselnd jeweils zweimal und einmal auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt, um Glasperlen zu erhalten, die mit 5 Schichten beschichtet waren. Die Glasperlen, die mit fünf Schichten beschichtet waren, besaßen eine gelblich weiße Farbe und ein Peakreflexionsvermögen von 88%. Diese Perlen waren UV-absorbierende Perlen, die fast die gesamten UV-Strahlen mit einer Wellenlänge von nicht mehr als 300 nm absorbierten. Die Titandioxidfilme (erste, dritte und fünfte Schichten) besaßen einen Brechungsindex von 2,2 und eine Dicke von 76 nm, während die Siliciumdioxidfilme (zweite und vierte Schichten) einen Brechungsindex von 1,4 und eine Dicke von 100 nm besaßen.
- In einem Behälter wurden 3,5 g Titanisopropoxid mit 200 ml wasserfreiem Ethanol gemischt, um eine Lösung herzustellen. Zu dieser Lösung wurden 5 g Glasperlen (mittlerer Partikeldurchmesser 50 um), hergestellt von Toshiba Valotini Co., hinzugefügt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbehälter behandelt, um die Perlen zu dispergieren.
- Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 2,4 g Wasser mit 60 ml Ethanol, wurde tropfenweise zu der Lösung, enthaltend Glasperlen, mit einer Bürette über einen Zeitraum von 15 Minuten hinzugefügt, während die Perlen enthaltende Lösung mit einem Rührer gerührt wurde. Das Rühren wurde 3 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt, und die Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt.
- Die durch Filtration erhaltenen Feststoffe wurden bei 100ºC 5 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet. Die getrockneten Feststoffe wurde in ein Backschiffchen gebracht, 30 Minuten lang in einen elektrischen Ofen, der bei 500ºC gehalten wurde, aufbewahrt und danach aus dem Ofen herausgenommen und gekühlt.
- Folglich wurden Glasperlen, die mit einem Titandioxidfilm (erste Schicht) beschichtet waren, erhalten.
- Ein Film, bestehend aus abwechselnd drei Schichten, wurde gebildet durch Durchführen des folgenden Verfahrens auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1, außer, dass die Konzentration an Siliciumethoxid auf 4,3 g geändert wurde. Die folglich erhaltenen Glasperlen, die mit drei Schichten beschichteten waren, besaßen eine hellblaue Interferenzfarbe und das Reflexionsvermögen davon bei 455 nm war um 15% höher als das der ursprünglichen Glasperlen. Die Titandioxidfilme (erste, dritte und fünfte Schichten) besaßen einen Brechungsindex von 2,2 und eine Dicke von 50 nm, während die Siliciumdioxidfilme (zweite und vierte Schicht) einen Brechungsindex von 1,4 und eine Dicke von 81 nm besaßen.
- In einem Becher wurden 10 g eines Eisencarbonylpulvers (mittlerer Partikeldurchmesser, 1,8 um), hergestellt von der BASF AG, mit 200 ml wasserfreiem Ethanol gemischt. Dazu wurden unter Rühren 10,0 g wässriges Ammoniak (29%) und 11 g deionisiertes Wasser, gefolgt von 10,4 g Siliciumethoxid hinzugefügt. Nachdem das Rühren 3 Stunden lang fortgesetzt wurde, wurde dekandiert. Die Lösung wurde 32 mal verdünnt und die Menge an Flüssigkeit wurde auf 200 ml eingestellt.
- Dazu wurden 4,0 g Titaniumethoxid unter Rühren hinzugefügt. Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde, durch Vermischen von 2,0 g deionisiertem Wasser mit 23,4 g Ethanol, wurde nach und nach tropfenweise zu dem Gemisch unter Rühren hinzugefügt. Das Rühren wurde 3 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt. Danach wurde dekandiert und die Lösung wurde 32 mal verdünnt.
- Nach der Verdünnung wurde die Flüssigkeit auf 200 ml eingestellt. Zu dieser Flüssigkeit wurden unter Rühren 16,0 g wässriges Ammoniak (29%) und 11 g deionisertes Wasser, gefolgt von 10,4 g Siliciumethoxid hinzugefügt. Das Rühren wurde dann 3 Stunden lang fortgesetzt. Danach wurde dekandiert und die Lösung wurde 32 mal verdünnt. Nach der Verdünnung wurde die Menge der Flüssigkeit auf 200 ml eingestellt.
- Zu der Flüssigkeit wurden außerdem 6,0 g Titaniumethoxid unter Rühren hinzugefügt. Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde, durch Vermischen von 4,0 g deionisiertem Wasser mit 23,4 g Ethanol, wurde nach und nach tropfenweise zu dem erhaltenen Gemisch unter Rühren hinzugefügt. Das Rühren wurde 3 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt. Danach wurde das Rühren abgebrochen und die Feststoffe wurden von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt. Die Feststoffe wurden bei 80ºC 5 Stunden lang getrocknet. Eine Prüfung mit einem Spektrophotometer ergab, dass das erhaltene trockene Pulver einen Weißgrad von 47 besaß.
- Das trockene Pulver wurde einer Wärmebehandlung unterzogen. Unter Verwendung eines Ofens mit einer geregelten Atmosphäre wurde das trockene Pulver in einer Stickstoffatmosphäre bei 450ºC erhitzt, 30 Minuten bei 450ºC aufbewahrt und danach gekühlt. Das gekühlte Pulver wurde aus dem Ofen herausgenommen. Folglich wurde ein wärmebehandeltes Pulver, das mit abwechselnd vier Schichten, bestehend aus Titandioxid (zweite und vierte Schichten) und Siliciumoxid (erste und dritte Schichten), erhalten.
- Das so erhaltene wärmebehandelte Pulver, das mit abwechselnd vier Schichten aus Titanoxid und Siliciumoxid beschichtet war, besaß einen Weißgrad von 61 und besaß ein Reflexionsvermögen, das um 30% höher war als vor der Wärmebehandlung.
- Die Siliciumoxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 1,4 und die Dicken der ersten und dritten Schichten betrugen jeweils 89 nm und 125 nm. Die Titanoxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 2,1 und die Dicken der zweiten und vierten Schichten betrugen jeweils 52 nm und 85 nm.
- In einem Behälter wurden 3,5 g Titanethoxid mit 200 ml Ethanol gemischt, um eine Lösung herzustellen. Zu dieser Lösung wurden 5 g Glasperlen (mittlerer Partikeldurchmesser 35 um), hergestellt von Toshiba Valotini Co., hinzugefügt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbehälter behandelt, um die Perlen zu dispergieren.
- Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 2,0 g Wasser mit 60 ml Ethanol, wurde tropfenweise zu der Lösung, enthaltend Glasperlen, mit einer Bürette über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt, während die Lösung, die die Perlen enthielt, mit einem Rührer gerührt wurde. Das Rühren wurde 3 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt, und die Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt.
- Die durch Filtration erhaltenen Feststoffe wurden bei 100ºC 5 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach 30 Minuten lang in einem elektrischen Ofen, der bei 550ºC gehalten wurde wärmebehandelt. Folglich wurden Glasperlen, die mit Titandioxid beschichtet waren, erhalten.
- Fünf Gramm der Glasperlen, die mit Titandioxid beschichtet waren, wurden mit 200 ml Ethanol und 3,0 g Siliciumethoxid gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbehälter behandelt, um die Perlen zu dispergieren. Eine Lösung, die zuvor durch Vermischen von 5,0 g wässrigem Ammoniak mit 5,0 g Wasser hergestellt wurde, wurde zu der Lösung, die die Glasperlen enthielt, unter Rühren mit einem Rührer hinzufügt. Das Rühren wurde 5 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt, und die Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt.
- Die durch Filtration erhaltenen Feststoffe wurden bei 100ºC 5 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach 30 Minuten lang in einem elektrischen Ofen, der bei 550ºC gehalten wurde, wärmebehandelt, um Glasperlen zu erhalten, die mit Titandioxid und mit Siliciumdioxid beschichtet waren.
- Fünf Gramm der Glasperlen, die mit Titandioxid und mit Siliciumdioxid beschichtet waren, wurden mit 200 ml Ethanol und einer Lösung von 3,2 g Titanethoxid in 200 ml Ethanol gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbehälter behandelt, um die Perlen zu dispergieren. Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 1,8 g Wasser mit 60 ml Ethanol, wurde tropfenweise zu der Lösung, die die Glasperlen enthielt, mit einer Bürette über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt, während die Lösung, die die Perlen enthielt, mit einem Rührer gerührt wurde. Das Rühren wurde 3 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt, und die Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt. Das Pulver, das folglich mit drei Schichten beschichtet war, besaß ein hellbläulich grünes Weiß. Dieses Pulver besaß einen maximalen Reflexionspeak bei 500 nm und ein Reflexionsvermögen von 85%, welches um 15% höher war als das Reflexionsvermögen von 70 der ursprünglichen Glasperlen.
- Fünf Gramm der Titandioxid-beschichteten Glasperlen wurden mit 200 ml Ethanol und 3,3 g Siliciumethoxid gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbehälter behandelt, um die Perlen zu dispergieren. Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 5,5 g wässrigem Ammoniak mit 5,0 g Wasser, wurde tropfenweise zu der Lösung, die Glasperlen enthielt, unter Rühren mit einem Rührer hinzugefügt.
- Das Rühren wurde 5 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt, und die Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt.
- Die durch Filtration erhaltenen Feststoffe wurden bei 100ºC 5 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach 30 Minuten lang in einem elektrischen Ofen, der bei 550ºC gehalten wurde, wärmebehandelt, um Glasperlen zu erhalten, die mit Titandioxid und Siliciumdioxid beschichtet waren.
- Fünf Gramm der Glasperlen, die mit Titandioxid und mit Siliciumdioxid beschichtet waren, wurden mit 200 ml Ethanol und einer Lösung von 3,85 g Titanethoxid in 200 ml Ethanol gemischt. Das erhaltene Gemisch wurde mit einem Ultraschallbad behandelt, um die Perlen zu dispergieren. Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 2,4 g Wasser mit 60 ml Ethanol, wurde tropfenweise zu der Lösung, die die Glasperlen enthielt, mit einer Bürette über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt, während die Lösung, die die Perlen enthielt, mit einem Rührer gerührt wurde. Das Rühren wurde 3 Stunden lang nach der Zugabe fortgesetzt und die Feststoffe wurden danach von der Flüssigkeit durch Filtration getrennt. Das Pulver, das folglich mit fünf Schichten beschichtet war, ergab in der Region des sichtbaren Lichts eine spektrale Reflexionskurve mit einer breiten Wellenform mit keinem deutlichen Reflexionspeak. Das Pulver besaß im Ganzen ein Reflexionsvermögen von 96%, was um 11% erhöht wurde. Dieses Pulver war weiß.
- Die fünf Schichten wurden so gebildet, so dass sie Zusammensetzungen besaßen, bei denen die zweite und dritte Schicht jeweils einen Peak bei 500 nm besaßen und die vierte und fünfte Schicht jeweils einen Peak bei 650 nm besaßen. Es wird davon ausgegangen, dass dieser Aufbau dafür verantwortlich ist, dass das beschichtete Pulver die spektrale Reflexionskurve mit einer breiten Wellenform ergibt und damit das Pulver weiß macht.
- Die Titandioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 2, 2 und die Dicken der ersten, dritten und fünften Schichten betrugen jeweils 76 nm, 56 nm und 84 nm. Die Siliciumdioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 1,4 und die Dicken der zweiten und vierten Schichten betrugen jeweils 81 nm und 120 nm.
- In 200 ml Ethanol wurden 20 g eines Eisencarbonylpulvers (mittlerer Partikeldurchmesser 1,8 um), hergestellt von der BASF AG, dispergiert. Dieser Dispersion wurden 8 g Siliciumethoxid und wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang unter Rühren durchgeführt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen und danach gefiltert. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 650ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Siliciumdioxidbeschichtetes Pulver A zu erhalten.
- Nach der Wärmebehandlung wurden 20 g des erhaltenen Silicium-beschichteten Pulvers A in 200 ml Ethanol dispergiert. Dieser Dispersion wurden 6 g Siliciumethoxid und 8 g wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang durchgeführt. Die erhaltenen Feststoffe wurden einem Vakuumtrocknen und einer Wärmebehandlung in der gleichen Weise wie bei der ersten Beschichtung unterzogen, um ein Siliciumdioxidbeschichtetes Pulver B zu erhalten. Das erhaltene Siliciumdioxid-beschichtete Pulver B besaß eine ausreichende Dispergierbarkeit und bestand aus primären Partikeln.
- In 250 ml Ethanol wurden 8 g des Silicium-beschichteten Pulvers B dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden 3 g Titanethoxid hinzugefügt. Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde außerdem tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Danach wurde die Reaktion 3 Stunden lang durchgeführt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen und danach gefiltert. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 650ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtetes Pulver A zu erhalten.
- Dieses Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtetes Pulver A wurde weiterhin auf die gleiche Weise wie bei der ersten Titandioxidbeschichtung wie folgt beschichtet. In 250 ml Ethanol wurden 8 g des Pulvers dispergiert. Dazu wurden 3 g Titanethoxid hinzugefügt. Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurden außerdem tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Danach wurde die Reaktion 3 Stunden lang durchgeführt. Die erhaltenen Feststoffe wurden Vakuumgetrocknet und danach wärmebehandelt. Folglich wurde ein Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtetes Pulver B erhalten.
- Das Pulver besaß eine ausreichende Dispergierbarkeit und bestand aus primären Partikeln.
- Dieses Pulver ergab eine spektrale Reflexionskurve mit einem Peak bei einer Wellenlänge von 552 nm und besaß ein Reflexionsvermögen bei der Peakwellenlänge von 40%. Es hatte eine helle grüne Farbe.
- Die Siliciumdioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 1,5 und die Dicken der ersten und dritten Schichten betrugen jeweils 95 nm und 100 nm. Die Titanindiumdioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 2,4 und die Dicken der zweiten und vierten Schichten betrugen jeweils 79 und 85 nm.
- In 200 ml Ethanol wurden 40 g eines Eisencarbonylpulvers (mittlerer Partikeldurchmesser 1,8 um), hergestellt von der BASF AG, dispergiert. Dieser Dispersion wurden 6 g Siliciumethoxid und 8 g wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang unter Rühren durchgeführt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen und danach gefiltert. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 650ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Siliciumdioxidbeschichtetes Pulver C zu erhalten.
- Nach der Wärmebehandlung wurden 40 g des erhaltenen mit Silicium-beschichteten Pulvers C in 200 ml Ethanol dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden 6 g Siliciumethoxid und 8 g wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang durchgeführt. Die erhaltenen Feststoffe wurden einem Vakuumtrocknen und einer Wärmebehandlung in der gleichen Weise wie bei der ersten Beschichtung unterzogen, um ein Siliciumdioxid-beschichtetes Pulver D zu erhalten. Das erhaltene Siliciumdioxid-beschichtete Pulver B besaß eine ausreichende Dispergierbarkeit und bestand aus primären Partikeln.
- In 250 ml Ethanol wurden 16 g des Siliciumdioxid-beschichteten Pulvers B dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden 3 g Titandioxid hinzugefügt. Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde außerdem tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Danach wurde die Reaktion 3 Stunden lang durchgeführt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen und danach gefiltert. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 650ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Siliciumdioxid- und Titandioxidbeschichtetes Pulver C zu erhalten.
- Dieses Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtete Pulver C wurde weiterhin auf die gleiche Weise wie bei der ersten Titandioxidbeschichtung wie folgt beschichtet. In 250 ml Ethanol wurden 16 g des Pulvers dispergiert. Dazu wurden 3 g Titanethoxid hinzugefügt. Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurden außerdem tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Danach wurde die Reaktion 3 Stunden lang durchgeführt. Die erhaltenen Feststoffe wurden vakuumgetrocknet und danach wärmebehandelt. Folglich wurde ein Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtetes Pulver D erhalten.
- Das erhaltene Pulver besaß ausreichende Dispergierbarkeit und bestand aus primären Partikeln.
- Dieses Pulver ergab eine spektrale Reflexionskurve mit einem Peak bei einer Wellenlänge von 455 nm und besaß ein Reflexionsvermögen bei der Peakwellenlänge von 43%. Es besaß eine helle blaue Farbe.
- Die Siliciumdioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 2,4 und die Dicken der ersten und dritten Schichten betrugen jeweils 56 nm und 66 nm. Die Titandioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 1,5 und die Dicken der zweiten und vierten Schichten betrugen jeweils 48 nm und 60 nm.
- In 200 ml Ethanol wurden 20 g eines Eisencarbonylpulvers (mittlerer Partikeldurchmesser 1,8 um), hergestellt von der BASF AG, dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden 8 g Siliciumethoxid und wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang unter Rühren durchgeführt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen und danach gefiltert. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 650ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Siliciumdioxidbeschichtetes Pulver E zu erhalten.
- Nach der Wärmebehandlung wurden 20 g des erhaltenen Silicium-beschichteten Pulvers E in 200 ml Ethanol dispergiert. Dieser Dispersion wurden 6 g Siliciumethoxid und 8 g wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang durchgeführt. Die erhaltenen Feststoffe wurden einem Vakuumtrocknen und einer Wärmebehandlung auf die gleichen Weise wie bei der ersten Beschichtung unterzogen, um ein Siliciumdioxidbeschichtetes Pulver F zu erhalten. Das erhaltene Siliciumdioxid-beschichtete Pulver B besaß eine ausreichende Dispergierbarkeit und bestand aus primären Partikeln.
- In 250 ml Ethanol wurden 16 g des Siliciumdioxid-beschichteten Pulvers F dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden 3 g Titanethoxid hinzugefügt. Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde außerdem tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Danach wurde die Reaktion 2 Stunden lang durchgeführt und eine Lösung, die hergestellt wurde, durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde wiederum tropfenweise zu dem erhaltenen Reaktionsgemisch über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Nachdem dieses Gemisch 7 Stunden lang reagiert hatte, wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 650ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtetes Pulver E zu erhalten.
- Dieses Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtete Pulver C wurde weiterhin auf die gleiche Weise wie bei der ersten Titandioxidbeschichtung wie folgt beschichtet. In 250 ml Ethanol wurden 16 g des Pulvers dispergiert. Dazu wurden 3 g Titanethoxid hinzugefügt. Eine Lösung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde außerdem tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Danach wurde die Reaktion 3 Stunden lang und 2 Stunden lang durchgeführt, und eine Lösung, die hergestellt wurde, durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde wiederum tropfenweise zu dem erhaltenen Reaktionsgemisch über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Nachdem dieses Gemisch 7 Stunden lang reagiert hatte, wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen. Die erhaltenen Feststoffe wurden Vakuumgetrocknet und danach wärmebehandelt. Folglich wurde ein Siliciumdioxid- und Titandioxid-beschichtetes Pulver F erhalten.
- Das erhaltene Pulver besaß eine ausreichende Dispergierbarkeit und bestand aus primären Partikeln.
- Dieses Pulver ergab eine spektrale Reflexionskurve mit einem Peak bei einer Wellenlänge von 780 nm und besaß ein Reflexionsvermögen bei der Wellenlänge von 40%. Es hatte eine helle purpurrötliche Farbe.
- Die Siliciumdioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 1,5 und die Dicken der ersten und dritten Schichten betrugen jeweils 135 nm und 160 nm. Die Titandioxidfilme besaßen einen Brechungsindex von 2,4 und die Dicken der zweiten und vierten Schichten betrugen jeweils 79 nm und 100 nm.
- In 200 ml Ethanol wurden 20 g eines Eisencarbonylpulvers (mittlerer Partikeldurchmesser, 1,8 um), hergestellt von der BASF AG, dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden 8 g Siliciumethoxid und wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang unter Rühren durchgeführt. Nach der Reaktion wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen und danach gefiltert. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 650ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Siliciumdioxidbeschichtetes Pulver E zu erhalten.
- Nach der Wärmebehandlung wurden 20 g des erhaltenen Siliciumdioxid-beschichteten Pulvers E in 200 ml Ethanol dispergiert. Dieser Dispersion wurden 6 g Siliciumethoxid und 8 g wässriges Ammoniak (29%) hinzugefügt. Die Reaktion wurde 5 Stunden lang durchgeführt. Die erhaltenen Feststoffe wurden einem Vakuumtrocknen und einer Wärmebehandlung auf die gleichen Weise wie bei der ersten Beschichtung unterzogen, um ein Siliciumdioxidbeschichtetes Pulver F zu erhalten. Das erhaltene Silicium-beschichtete Pulver B besaß eine ausreichende Dispergierbarkeit und bestand aus primären Partikeln.
- In 600 ml Wasser wurden 17,5 g Silbernitrat gelöst. Dazu wurde eine wässrige Lösung gegeben, die zuvor hergestellt wurde durch Lösen von 20 g destilliertem Wasser Natriumhydroxid in 600 ml Wasser. Wässriges Ammoniak wurde zu dem Gemisch hinzugefügt, bis der erhaltene Niederschlag von Silberoxid verschwand. Folglich wurde eine Silberlösung hergestellt.
- In diese Silberlösung wurden 10 g eines Eisencarbonylpulvers (mittlerer Partikeldurchmesser 1,8 um), hergestellt von der BASF AG, dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden unter Rühren 1200 ml einer zuvor hergestellten Reduktionslösung hinzugefügt.
- Die Reduktionslösung besaß eine Zusammensetzung, bestehend aus 1000 ml destilliertem Wasser, 45 g Glucose, 4 g Weinsäure und 100 ml Ethanol.
- Nachdem das erhaltene Gemisch 20 Minuten lang gerührt wurde, wurden die Feststoffe mit einer ausreichenden Menge Ethanol gewaschen, bei Zimmertemperatur 8 Stunden lang vakuumgetrocknet und danach bei 400ºC 30 Minuten lang wärmebehandelt. Folglich wurde ein silberbeschichtetes Pulver A erhalten.
- In 250 ml Ethanol wurden 8 g des Silber-beschichteten Pulvers A dispergiert. Zu dieser Dispersion wurden 3 g Titanethoxid hinzugefügt. Eine Lösung, die zuvor hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde außerdem tropfenweise über einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt. Danach wurde die Reaktion 2 Stunden lang durchgeführt und eine Lösung, die hergestellt wurde durch Vermischen von 30 ml Ethanol mit 3,0 g Wasser, wurde wiederum tropfenweise zu dem erhaltenen Reaktionsgemisch für einen Zeitraum von 30 Minuten hinzugefügt.
- Nachdem dieses Gemisch 7 Stunden lang reagiert hatte, wurde das Reaktionsgemisch verdünnt und mit Ethanol gewaschen. Die erhaltenen Feststoffe wurden bei 110ºC 3 Stunden lang in einem Vakuumtrockner getrocknet und danach bei 400ºC 30 Minuten lang in einem rotierenden Röhrenofen wärmebehandelt, um ein Silber- und Titandioxidbeschichtetes Pulver A zu erhalten.
- Das folglich erhaltene Silber- und Titandioxid-beschichtete Pulver A besaß ein Reflexionsvermögen von 70% bei der Peakwellenlänge von 650 nm. Es besaß eine helle gelbe Farbe.
- Der Siliciumdioxidfilm besaß einen Brechungsindex von 1,5 und eine Dicke von 135 nm. Der Silbermetallfilm besaß einen Brechungsindex von 0,1 + 5,31 und eine Dicke von 32 nm. Der Titandioxidfilm besaß einen Brechungsindex von 2,4 und eine Dicke von 66 nm.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt das beschichtete Pulver ein erhöhtes Reflexionsvermögen und die Farbe der Basispartikel kann verdeckt werden, da Metalloxidfilme mit erhöhten Brechungsindizes auf den Basispartikeln gebildet werden können. Folglich kann ein farbiges Material erhalten werden.
- Insbesondere durch das Bilden eines Mehrschichtfilms, umfassend Filme mit einem hohen Brechungsindex, die abwechselnd mit Filmen mit einem niedrigen Brechungsindex auf der Oberfläche von Partikeln aufeinander aufgebracht werden, kann die Interferenz durch den Mehrschichtfilm eingesetzt werden, um ein erhöhtes Reflexionsvermögen des sichtbaren Lichts und ein erhöhtes UV-Absorptionsvermögen zu erhalten. Zusätzlich kann eine Interferenzfarbe verwendet werden, um das Pulver zu färben.
- Da ein Mehrschichtfilm mit einem erhöhten Reflexionsvermögen erhalten wird, kann das gleiche Reflexionsvermögen des sichtbaren Lichts mit einer verringerten Anzahl von Beschichtungsfilmen erhalten werden. Als Ergebnis können die Partikel einen verringerten Durchmesser gemäß dem verringerten Volumen des Beschichtungsfilms besitzen.
- Die Metalloxidfilme, die durch Hydrolyse gebildet werden, werden durch die Wärmebehandlung nach dem Trocknen gesintert, um eine erhöhte Filmstärke zu besitzen. Daher kann vermieden werden, dass die Beschichtungsfilme brechen oder sich ablösen, wenn die beschichteten Partikel zusammen mit einem Harz usw. vermengt werden.
- Außerdem können Metalloxidfilme mit verschiedenen Dicken gebildet werden, um verschiedene Interferenzfarben herzustellen, durch das Durchführen der Hydrolyse eines Metallalkoxids, während die Konzentration des Metallalkoxids in einer Lösung davon variiert wird. Folglich können verschiedene Pulverfarben erhalten werden.
Claims (7)
1. Pulver, umfassend:
(i) Basispartikel, die auf ihrer Oberfläche versehen sind mit
(ii) einem Mehrschichtfilm, umfassend
(a) wenigstens zwei Filme eines Siliziumoxides oder eines Metalloxides,
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden von Nickel, Chrom, Titan, Zink,
Aluminium, Cadmium, Zirkon, Calcium, Magnesium und Barium, wobei die
Oxidfilme bezüglich ihrer Zusammensetzung unterschiedlich voneinander
sind, oder
(b) wenigstens einen Film eines Siliziumoxides oder eines Metalloxides,
ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden von Nickel, Chrom, Titan, Zink,
Aluminium, Cadmium, Zirkon, Calcium, Magnesium und Barium, und
wenigstens einen Metallfilm,
wobei die Oxidfilme erhältlich sind durch Hydrolyse eines Metallalkoxides oder
Siliziumalkoxides,
wobei der Mehrschichtfilm erhältlich ist durch Wärmebehandlung bei einer Temperatur
von 300º bis 650ºC für einen Zeitraum von 1 Minute bis 3 Stunden in einer Stickstoff-
oder anderen Inertgasatmosphere, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der
einzelnen Einheitsfilmschichten, die den Mehrschichtfilm ausmachen, ausgewählt wird, so
dass jede Schicht einen Interferenzreflexionspeak oder ein
Interferenzdurchlässigkeitsminimum bei der gleichen bestimmten Wellenlänge in der Region des sichtbaren
Lichtes besitzt.
2. Pulver nach Anspruch 1, wobei die Basispartikel Metallpartikel oder
Metallsubstanzpartikel sind.
3. Pulver nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Basispartikel magnetische Eigenschaften
besitzen.
4. Verfahren zur Herstellung des Pulvers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend:
(i) Dispergieren von Basispartikeln in eine Lösung eines Metallalkoxides oder
Siliziumalkoxides
(ii) Hydrolysieren des Metallalkoxides oder Siliziumalkoxides, um ein Metalloxid oder
Siliziumoxid zu erhalten und Abscheiden eines Filmes des Metalloxides oder
Siliziumoxides auf der Oberfläche der Basispartikel, wobei das Metalloxid
ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden von Nickel, Chrom, Titan,
Zink, Aluminium, Cadmium, Zirkon, Calcium, Magnesium und Barium,
(iii) Trocknen des Metalloxid- oder Siliziumoxidfilms
(iv) danach Wärmebehandeln des getrockneten Metalloxid- oder Siliziumoxidfilms
bei einer Temperatur von 300º bis 650ºC für einen Zeitraum von 1 Minute bis 3
Stunden in einer Stickstoff- oder anderen Inertgasatmosphere,
(a) Wiederholen der vorstehend genannten Schrittfolge (i) bis (iv) wenigstens
einmal, um wenigstens einen weiteren Metalloxid- oder Siliziumoxidfilm
vorzusehen und/oder
(b) Vorsehen wenigstens eines Metallfilms vor dem Durchführen des Schrittes (i)
und/oder nach dem Durchführen des Schrittes (iv) und/oder nach
Durchführen des Schrittes (a),
um einen Mehrschichtfilm zu bilden.
5. Verfahren zur Herstellung des Pulvers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend:
(i) Dispergieren von Basispartikeln in eine Lösung eines Metallalkoxides oder
Siliziumalkoxides
(ii) Hydrolysieren des Metallalkoxides oder Siliziumalkoxides, um ein Metalloxid oder
Siliziumoxid zu erhalten und Abscheiden eines Filmes des Metalloxides oder
Siliziumoxides auf der Oberfläche der Basispartikel, wobei das Metalloxid
ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden von Nickel, Chrom, Titan,
Zink, Aluminium, Cadmium, Zirkon, Calcium, Magnesium und Barium,
(iii) Trocknen des Metalloxid- oder Siliziumoxidfilms;
(a) Wiederholen der vorstehend genannten Schrittfolge (i) bis (iii) wenigstens
einmal, um wenigstens einen weiteren Metalloxid- oder Siliziumoxidfilm
vorzusehen und/oder
(b) Vorsehen wenigstens eines Metallfilms vor dem Durchführen des Schrittes (i)
und/oder nach dem Durchführen des Schrittes (iii) und/oder nach dem
Durchführen des Schrittes (a),
um einen Mehrschichtfilm zu bilden, und
(iv) danach Wärmebehandeln des Mehrschichtfilms bei einer Temperatur von 300º
bis 650ºC für einen Zeitraum von 1 Minute bis 3 Stunden in einer Stickstoff- oder
anderen Inertgasatmosphere.
6. Verfahren zur Herstellung des Pulvers gemäß einer der Ansprüche 1 bis 3, umfassend:
(i) Dispergieren von Basispartikeln in eine Lösung eines Metallalkoxides oder
Siliziumalkoxides
(ii) Hydrolysieren des Metallalkoxides oder Siliziumalkoxides, um ein Metalloxid oder
Siliziumoxid zu erhalten und Abscheiden eines Filmes des Metalloxides oder
Siliziumoxides auf der Oberfläche der Basispartikel, wobei das Metalloxid
ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden von Nickel, Chrom, Titan,
Zink, Aluminium, Cadmium, Zirkon, Calcium, Magnesium und Barium,
(a) Wiederholen der vorstehend genannten Schrittfolge (i) und (ii) wenigstens
einmal, um wenigstens einen weiteren Metalloxid- oder Siliziumoxidfilm
vorzusehen und/oder
(b) Vorsehen wenigstens eines Metallfilms vor dem Durchführen des Schrittes (i)
und/oder nach dem Durchführen des Schrittes (ii) und/oder nach dem
Durchführen des Schrittes (a),
um einen Mehrschichtfilm zu bilden, und
(iii) Trocknen des Mehrschichtfilms; und
(iv) danach Wärmebehandeln des getrockneten Mehrschichtfilms bei einer
Temperatur von 300º bis 650ºC für einen Zeitraum von 1 Minute bis 3 Stunden in einer
Stickstoff- oder anderen Inertgasatmosphere.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Dicke der einzelnen
Einheitsfilmschichten, die den Mehrschichtfilm ausmachen, durch Computersimulation
entworfen wird.
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