JP5543959B2 - 磁性ピグメントおよび磁性特性を向上するプロセス - Google Patents

Description

関連出願との相互参照
本出願は、２００８年４月９日に出願された同じ発明の名称の、出願番号１２／１００，０２６の仮特許出願の利益を要求する。その開示は、その全体が参照され本明細書に組み入れられる。

背景
宝石（例えばダイヤモンド、ルビー、エメラルド、トパーズ、オパール、ヒスイ）、および貴金属（例えば金、銀、白金）に加えて、真珠が数千年の間人類にとって、最も重視された所有物（または贅沢品）であった。それらの自然な美、光り輝く色および光沢に加え、それらは、しばしば安楽な社会的身分および階層を表す。その結果、驚くべきことではないが、化粧品メーキャップの傾向は、真珠、宝石および貴金属の「自然で」、「審美的な」外観を、干渉ピグメント（例えば、金属酸化物でコーティングされた雲母）のようなそれほど高価でない材料で模倣するものであった。効果ピグメントの最も一般的なタイプは、微粉にされた二酸化チタン、金属酸化物でコーティングされた雲母、金属酸化物でコーティングされたアルミナ、金属酸化物でコーティングされたシリカ、塩基性炭酸鉛、オキシ塩化ビスマスおよび天然の魚銀である。

金属酸化物でコーティングされた雲母ピグメントは、優れた光学的、化学的、機械的、毒物学的および環境上の特性により特徴づけられる。天然または合成雲母、および代替えの支持体、たとえばアルミニウムフレークまたはＳｉＯ_２板状物が単独で使用されるか、または二酸化チタン、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３またはＦｅ_３Ｏ_４）、鉄フェロシアン化物（紺青または紺青）、酸化錫および酸化クロムの担体として使用できる。これらのコーティングされた雲母ベースのピグメントにより定義された色空間は、使用されたコーティング（例えば金属酸化物、着色剤など）の種類、層の厚さおよびコーティングの層の数に基づく。

天然真珠で、最も高価なものは黒真珠である。それは様々なアンダートーン（ｕｎｄｅｒｔｏｎｅ）およびカラーフロップ（ｃｏｌｏｒ ｆｌｏｐ）を呈する。化粧用のメーキャップにおいてこの審美的な光学的結果を誠実に模倣することは、化粧用のピグメントメーカーおよび配合者が直面する最も高い挑戦のうちの１つである。これらのピグメントへの従来のアプローチは、白い板状の真珠光沢のあるピグメント（例えば、ＴｉＯ_２でコーティングされた雲母、ＴｉＯ_２でコーティングされたホウケイ酸塩、ＴｉＯ_２でコーティングされたアルミナ）に暗いソリッドカラーの無機顔料（例えば黒色酸化鉄またはカーボンブラック）を混ぜ合わせることである。板状の干渉ピグメントはつや、輝度（反射）、透明性および被写界深度を提供する。ソリッドカラーピグメントは暗いアンダートーンおよび表面被覆を提供する。しかしながら、この種の混合は天然真珠と比較して、通常過剰に「より汚く」、「つやが不足し」、「透明性が不足」している。その主な理由はソリッドカラー色素果粒による、白い真珠光沢のあるピグメントの滑らかな表面の汚損であり、これは光散乱および光干渉の破壊を導く。

金属酸化物でコーティングされた板状ピグメントは磁性を有するか、または磁化率を示すことがある。液体コーティングに入れられた時、コーティングされたピグメント領域は外部から加えられた磁界によって整列し、角度彩色性（ｇｏｎｉｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ）または角度依存性の光学的効果を生ずる。この効果は、２次元または３次元のイメージを作成するために使用することができる。ピグメントが整列した後、コーティングは光学的結果を固定するために硬化されることができる。ピグメントおよびそれを整列する方法は、米国特許６，５８９，３３１；６，９０２，８０７；５，２２３，３６０；６，７５９，０９７；および７，２５８，９００で議論されている。

金属で着色（銅色、ブロンズ色、えび茶色／あずき色、金など）された真珠光沢を有するピグメントの使用は広範囲で、化粧品、プラスチック、高度なセキュリティ印刷および自動車・産業用コーティングのような分野に適用できる。現在商業的に利用可能なものとしては以下があげられる：メルク社のＩｒｉｏｄｉｎ（登録商標）、Ｘｉｒａｌｌｉｃ（登録商標）、Ｔｉｍｉｒｏｎ（登録商標）、Ｘｉｒｏｎａ（登録商標）およびＣｏｌｏｒｏｎａ（登録商標）シリーズ、ＢＡＳＦ社のＣｌｏｉｓｏｎｎｅ（登録商標）およびＴｉｍｉｃａ（登録商標）シリーズ、サンケミカル社のＳｕｎＰｅａｒｌ（登録商標）およびＳｕｎｓｈｉｎｅ（登録商標) シリーズ。これらのピグメントのシリーズに含まれている金属の真珠光沢の色合い（ブロンズ色、銅色、あずき色など）は、一般に、たとえば雲母、Ａｌ_２Ｏ_３板状物、カルシウムホウケイ酸塩または他のラメラ状基体のような板状の基体の表面上にα−Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）を堆積して作られる。このタイプの単層ピグメントは、酸化鉄層の厚さと直接関係する干渉色と組み合わされた黄色−赤の吸光色を有する。光反射、吸収および干渉の組合わせは、金色から深いえび茶色に及ぶ真珠光沢のある輝きを生むために利用できる。さらに、鉄酸化物が入射光の一部を吸収する場合には、これらのピグメントは、透明なＴｉＯ_２をコーティングされた真珠光沢ピグメントおよび不透明な金属効果ピグメント（たとえばアルミニウムフレーク）の中間の隠ぺい力によって定義される。

α−Ｆｅ_２Ｏ_３でコーティングされた板状の基体で構成された真珠光沢を有するピグメントは、一般に０．０１から０．０２×１０^−５ ｍ^３／ｋｇの質量磁化率値（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｓｓ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ ｖａｌｕｅ）を有している。したがって、これらのピグメントは、たとえば米国特許５，２２３，３６０；６，６４５，２８６；および６，７５９，０９７に記載されるような、ピグメント配向を操作するために外部磁界を利用する印刷方法を利用することは容易ではない。Ｆｅ_３Ｏ_４（マグネタイト）でコーティングされた板状の基体は、はるかに大きな磁化率によって定義される。例えば、Ｃｏｌｏｒｏｎａ（登録商標）Ｂｌａｃｋｓｔａｒ Ｒｅｄ、およびＢｌａｃｋｓｔａｒ Ｇｏｌｄは、それぞれ１１．５６×１０^−５および１１．０８×１０^−５ ｍ^３／ｋｇの質量磁化率値を有している。これらのタイプのピグメントは磁気的に整列されてコーティングする用途において使用できる；しかしながら、それらは、非常に狭い色空間（暗い色合いまたは弱められた干渉色の暗い色合い）内に一般に制限される。

従って、より大きな磁化率を備えたピグメントで、より多くの色を有し、製造が容易なピグメントに対する大きな必要性が存在している。

概略
上記および他の欠点は、基体および層を含むピグメントであって、該層がγ−Ｆｅ_２Ｏ_３領域およびα−Ｆｅ_２Ｏ_３領域を有するものの提供により克服されることができる。

ピグメントの磁性特性は以下の工程によって向上されることができる：
０．１×１０^−５ ｍ^３／ｋｇ未満の磁化率を有し、Ｆｅ_２Ｏ_３の層を備えた板状のピグメントを提供すること；
Ｆｅ_２Ｏ_３のうちのいくらかまたは全部をＦｅ_３Ｏ_４に還元すること；および
Ｆｅ_３Ｏ_４のうちのいくらかまたは全部をγ−Ｆｅ_２Ｏ_３へ酸化すること。

１つの実施態様では、以下の工程を含むピグメントの製造方法が提供される：
板状のピグメントの提供；
質量磁化率を増加させること；
ここで、提供されるピグメントと得られるピグメントの間の色差（ΔＥ^＊）は、約５を超えない。

別の実施態様では、以下の工程を含む製造方法によって形成されたピグメントが提供される：
板状のピグメントの提供；
質量磁化率を増加させること；
ここで、提供されるピグメントと得られるピグメントの間の色差（ΔＥ^＊）は、約５を超えない。

これらおよび他の目的および効果は、添付の図面および詳細な説明から明らかにされる。

詳細な説明
ピグメントの磁性特性を向上する方法は、Ｆｅ_２Ｏ_３の層を有し、０．１×１０^−５ ｍ^３／ｋｇ未満の磁化率を有する、板状のピグメントを提供する工程；
Ｆｅ_２Ｏ_３のうちのいくらかまたは全部をＦｅ_３Ｏ_４に還元すること；およびＦｅ_３Ｏ_４のうちのいくらかまたは全部をγ−Ｆｅ_２Ｏ_３へ酸化することを含む。

１つの実施態様では、真珠光沢を有するピグメントは基体および層を有し、該層はγ−Ｆｅ_２Ｏ_３およびα−Ｆｅ_２Ｏ_３の領域を有している。１つの実施態様では、γ−Ｆｅ_２Ｏ_３の領域は、α−Ｆｅ_２Ｏ_３の領域より基体から離れている。酸化鉄でコーティングされた基体は、高いつやと、強く色付けされた真珠光沢を有するピグメントとなる。基体および酸化鉄層の厚さを変えることにより、ピグメントの色、明るさおよび透明性を変更することができる。第一の層の平均厚さは、約１ｎｍから約３５０ｎｍ、約１０ｎｍから約３５０ｎｍ、または約１０ｎｍから約２５０ｎｍまでであることができる。

１つの実施態様では、ピグメントは、基体と第１の層の間に位置する第２の層を含むことができる。該第２の層は約１．６より大きいか、または約１．４未満の屈折率を有することができる。第２の層は、約１．８以上の屈折率を有することができる。１つの実施態様では、第２の層は次のものを含む：ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯＯＨ、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＢｉＯＣｌおよびＺｎＯ。第２の層は１つ以上の物質を含むことができる。第２の層はＴｉＯ_２であることができる。第２の層は、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＦｅＯＯＨ、ＦｅＯおよびＦｅ（ＯＨ）_３のような酸化鉄であることができる。第２の層の平均厚さは、約５０ｎｍから約８００ｎｍまで、または約１００ｎｍから約６００ｎｍまでであることができる。

特定の色を有する真珠光沢を有するピグメントの合成は適切な基体材料の選択から始まる。基体は、天然雲母、合成雲母、ガラスフレーク、金属フレーク、タルク、カオリン、Ａｌ_２Ｏ_３板状物、ＳｉＯ_２板状物、ＴｉＯ_２板状物、グラファイト板状物、ＢｉＯＣｌ、カルシウムホウケイ酸塩、合成アルミナおよび窒化ホウ素で構成されることができる。
ガラスフレークの例はホウケイ酸塩である。ガラスフレークは、主としてＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３からなり、ＺｎＯ、ＣａＯ、Ｂ_２Ｏ_３、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏ、並びにＦｅＯおよびＦｅ_２Ｏ_３をさらに含むことができる。金属フレークの例としては、アルミニウム、銅、亜鉛、および展性を有する他の金属および合金があげられる。展性を有する他の金属および合金の例としては、ニッケル、マグネシウム、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−亜鉛合金、アルミニウム−ニッケル合金およびアルミニウム−マグネシウム合金があげられる。金属フレークは、単独でまたはそれの任意の組合わせので使用されてもよい。基体は多層の材料であることができ、たとえば異なる屈折率の複数の材料を含むことができる。基体は雲母を含むことができる。真珠光沢を有するピグメントは、異なる基体の混合物を含むことができる。基体は、粒径が異なる同一または異なるフレークで作られることができる。基体の他の例は繊維である。繊維基体の例としては炭素繊維、ガラス繊維およびポリマーの繊維があげられる。

１つの実施態様では、基体は板状で、約０．０５から約１．５μｍの平均厚さ、および約１から約７５０μｍの平均幅を有することができる。基体は、約１０から約６０μｍ、約５から約２５μｍ、約１０から約１００μｍ、約４０から約２５０μｍ、または約９５から約７３０μｍの平均幅を有することができる。

α−Ｆｅ_２Ｏ_３でコーティングされた板状の基体の製造方法は公知である。一般に、α−Ｆｅ_２Ｏ_３表面層の堆積は、ＦｅＯＯＨまたはＦｅＯＯＨの様々な変成物の沈殿と、引き続いて４００℃から１１００℃の間の温度でアニールすることによって達成される。このプロセスは染料およびピグメント（Ｄｙｅｓ ａｎｄ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ），５８（２００３），２３９−２４４、並びに米国特許３，９２６，６５９；３，０８７，８２９；および３，９２６，６５９に記載されている。α−Ｆｅ_２Ｏ_３でコーティングされた板状のピグメントの色は、光干渉および吸収の相互作用によって決定される。α−Ｆｅ_２Ｏ_３層の正確な制御を通じて、輝く金属の効果はブロンズ色黄色から深い赤まで生むことができる。

ヘマタイト（α−Ｆｅ_２Ｏ_３）は弱い酸化鉄磁性体である。α−Ｆｅ_２Ｏ_３の層を含んでいる天然雲母に基づいたピグメントは、一般に約０．０１から０．０２×１０^−５ ｍ^３／ｋｇに及ぶ質量磁化率値を有している。それらのポピュラーで魅力的な色を維持しつつ、これらのような真珠光沢を有するピグメントの質量磁化率を増加させることは、磁気的に整列されたコーティングの利用可能な色空間を拡張して、適用された外部磁界を介して硬化されていないコーティングまたは液体に基づいたサスペンジョン中の板状の配向操作を許容する。

質量磁化率はα−（Ｆｅ_２Ｏ_３）の部分的な還元と、引き続くγ−（Ｆｅ_２Ｏ_３）への酸化によって向上されることができる。還元は多くの方法で行うことができ、たとえばＮａＢＨ_４の使用、還元雰囲気中でのか焼、または貴金属触媒の存在下での懸濁された固体溶液の均一化された水素化のような多くの方法によって遂行される。均一化された水素化の例は米国特許出願１１／９３１，５３４に記載され、その全体が参照され本出願に組み入れられる。

懸濁された固体溶液の水素化の間、触媒と懸濁溶剤が一つの均一な相として挙動する場合には、α−Ｆｅ_２Ｏ_３でコーティングされた基体と触媒との間の十分な接触が達成される。触媒粒径がナノスケール（１から３０ｎｍ）に接近するとともに、不均一触媒に固有の物質移動制限は、体積に対して非常に大きな触媒表面積のため緩和される。

撹拌は溶剤中への水素輸送用の界面面積をコントロールし、基体の沈降を防ぐので、撹拌は還元に影響を及ぼす。増大した撹拌は一般に改良された還元速度に帰着するが、さらにそれは、ピグメントフラグメンテーション（特に６０μｍ以上の粒子について）によりピグメントのつやの逸失に帰着することがある。増加した触媒量または時間は、Ｆｅ（ＩＩＩ）表面層のさらなる還元とより大きな質量磁化率に帰着する。

還元はＦｅ_２Ｏ_３をＦｅ_３Ｏ_４に変換する。これはγ−Ｆｅ_２Ｏ_３に酸化した時に、出発物質基体に比べて最終ピグメントの色を著しく変更しない。還元の後に生産されたピグメントは、その対応する出発物質基体より著しく暗い。還元の程度に依存して、出発物質基体の質量磁化率は最大３桁まで増加される場合がある。

出発物質基体の元の色を回復するために、水素と化合したピグメントは酸化される。酸化鉄を酸化する１つの方法は、約３５０℃より高い温度でのか焼による。か焼は、４００から１１００℃の温度ですることができる。か焼は空気のような酸化雰囲気で行うことができる。か焼は外側のマグネタイト層を、他の高度に磁性を有する酸化鉄であるマグヘマイト（γ−Ｆｅ_２Ｏ_３）に変換する。かくして出発物質ピグメントに比較して比較的等価な色（約１未満のΔＥ^＊）を備えた磁性ピグメントを得る。

再酸化後には、ピグメントに含まれているＦｅ_２Ｏ_３の全体量はほぼ等しい。ただ一つの変化は、Ｆｅ_２Ｏ_３の形態（つまり雲母＋α−Ｆｅ_２Ｏ_３が雲母＋α−Ｆｅ_２Ｏ_３＋γ−Ｆｅ_２Ｏ_３に変換される）であり、これは最小の色変化を与えるが、質量磁化率の劇的な変化に帰着する。１つの実施態様では、α−Ｆｅ_２Ｏ_３のγ−Ｆｅ_２Ｏ_３への比率は約０．０５から約５０である。したがって、金属色調の真珠光沢を有するピグメントは、磁気的に整列されたコーティング用途のための著しく増大した利用可能な色空間を有する磁性ピグメントに変換される。１つの実施態様では、還元前と酸化後のピグメントの色差（ΔＥ^＊）は、約５以下である。１つの実施態様では、ピグメントは、約０．１×１０^−５からｌ５ｘｌ０^−５ ｍ^３／ｋｇの磁化率を有している。

１つの実施態様では、ピグメントは第１の層の上に付加的な外部の層を有することができる。外側の層は金属酸化物を含むことができる。金属酸化物の例としては、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯＯＨ、ＺｒＯ_２、ＳｎＯ_２、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＢｉＯＣｌおよびＺｎＯがあげられる。外側の層はピグメントの色を変更することができ、還元前のピグメントの色にもはや類似しないようにすることができる。

１つの実施態様では、真珠光沢を有するピグメントを作る方法は、以下の工程を含む：
板状のピグメントの提供；
質量磁化率を増加させること；
ここで、提供されるピグメントと得られるピグメントの間の色差（ΔＥ^＊）は、約５以下である。

別の実施態様では、以下の工程を含む方法で製造された真珠光沢を有するピグメントが提供される：
板状のピグメントの提供；
質量磁化率を増加させること；
ここで、提供されるピグメントと得られるピグメントの間の色差（ΔＥ^＊）は、約５以下である。

本発明の方法は従来の、金属色調の、低磁性Ｆｅ_２Ｏ_３でコーティングされた真珠光沢を有するピグメントを、それらの色を変化せずに、高い磁性のピグメントへ変換する。
これは、酸化鉄でコーティングされた磁性ピグメントの利用可能な色範囲を、黒または茶色、または弱められた干渉色を備えた暗い色合い、たとえばＣｏｌｏｒｏｎａ（登録商標）Ｂｌａｃｋｓｔａｒ Ｂｌｕｅ，Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，および Ｇｏｌｄのような暗い色を超えて拡張する。記載されたプロセスに基づいて、従来のブロンズ色、銅色、あずき色および他の従来の金属の真珠光沢を有するピグメントは、磁気的に整列されたコーティングに適用できる。

さらに、非磁性の出発物質と磁性を有する生成物との間の色差は、目視では容易に識別できない。これは、両方のピグメントを含む、興味深くコスト効率の良いデザインの機会を許容する。例えば、自動車用途では、記載された磁性の真珠光沢を有するピグメントは、ピグメントの磁性特性を利用して三次元の紋章、ロゴ、デザインなどのようなアクセントのために使用することができ、自動車のボディの残りの部分は同じ色の、磁性のない真珠光沢を有するピグメントを使用して、従来のプロセスによってコーティングされることができる。

色のマッチングがされた磁性を有する真珠光沢を有するピグメントと磁性を有しない真珠光沢を有するピグメントは、２つのピグメント（乾燥したピグメントまたは硬化されていない液体に基づいたディスプレイ）の組合わせに基づいた、予め区切られたディスプレイに使用することができる。２つのピグメントは同じ色を有していて、判別不能である。したがって、ディスプレイセグメント（磁性ピグメントを含む）とディスプレイバックグラウンド（磁性のないピグメントを含む）の間に検出できない転移がある。ディスプレイセグメントおよびバックグラウンドはそれぞれ磁性のないピグメントと磁性を有するピグメントを含んでいることができる。磁界を加えることにより、磁性ピグメントは再配向し、それらは磁性がないピグメントとは異なる色を有することができる。異なる方向に磁界を加えることにより、磁性ピグメントが磁性のないピグメントと同じ色を有することを可能にするだろう。磁性ピグメントの配向は磁場を加え続けることなく持続するので、よりエネルギー効率の良いディスプレイを許容する。色マッチングされた磁性を有するピグメントと磁性を有しないピグメントの別の潜在的な用途はセキュリティと商標保護の領域にある。磁性フレークを含むインキまたはコーティングを機密文書上に塗布する間、または塗布後に１以上の磁場により、ある形状を追従する特定の方向に磁性フレークを優先的に配向することにより、３Ｄ効果を作り出すことができる。従来のグラフィックアートインキでそのような特徴を再現することはほとんど不可能である。さらに、物品上に隠された磁気模様を例えばイメージまたはコードの形で印刷することが可能である。ドキュメント上を進む磁性プローブまたはリーダによって、この隠れたイメージを読むことができ、あるいは判定することができる。物品の例としては、小切手や、パスポート、運転免許、身分証明書またはクレジットカードのような機密文書があげられる。

α−Ｆｅ_２Ｏ_３でコーティングされた真珠光沢を有するピグメントの磁化率を、乾燥した顔料着色剤、およびコーティング中のピグメントの外観の両方において、全体として色を少し変えるだけか、または全く変えないで著しく向上させることができる。磁性ピグメントは記載された方法によって生産されることができる。コーティングの面に垂直な方向て゜の板状物の最大配向領域における、その対応する色は外部磁界によって制御され、黒（Ｆｅ_３Ｏ_４表面コーティング）または赤（γ−Ｆｅ_２Ｏ_３コーティング）であることができる。

光、水撥水性、耐候性、テクスチャー、分散安定性を改良するために、塗布の領域に応じて、最終のピグメントを表面処理することが多くの場合望ましい。表面処理の例としては、メチコン（ポリ（オキシ（メチルシリレン）））、金属セッケン、脂肪酸、水素化レシチン、ジメチコン（ポリジメチルシロキサン）、フッ素化化合物、アミノ酸、Ｎ−アクリルアミノ酸、グリセリルロジネート、シラン類およびそれらの組合わせがあげられる。多くのプロセスが、米国特許６，７９０，４５２；５，３６８，６３９；５，３２６，３９２；５，４８６，６３１；４，６０６，９１４；４，６２２，０７４；５，７５９，２５５；５，７５９，２５５；５，５７１，８５１；５，４７２，４９１；４，５４４，４１５；および５，７５９，２５５；ドイツ特許２２ １５ １９１；ＤＥ−Ａ ３１ ５１ ３５４；ＤＥ−Ａ ３２ ３５ ０１７；ＤＥ−Ａ ３３ ３４ ５９８；ＤＥ ４０ ３０ ７２７ Ａｌ；ＥＰ ０ ６４９ ８８６Ａ２；ＷＯ ９７／２９０５９；ＷＯ ９９／５７２０４；ＥＰ ００９０２５９；ＥＰ ０ ６３４ ４５９；ＷＯ ９９／５７２０４；ＷＯ ９６／３２４４６；ＷＯ ９９／５７２０４；ＷＯ ０１／９２４２５；Ｊ．Ｊ．Ｐｏｎｊｅｅ，Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．３，８１ ｆｆ；およびＰ．Ｈ．Ｈａｒｄｉｎｇ Ｊ．Ｃ．Ｂｅｒｇ， Ｊ．Ａｄｈｅｓｉｏｎ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｖｏｌ．１１ Ｎｏ．４，ｐｐ．４７１−４９３に記載されている。このポストコーティングは、化学安定性をさらに増大させ、ピグメントのハンドリングを簡単にし、特に様々な媒体への添加を容易にする。湿潤性、分散性および／またはユーザーの媒体との相容性を改良するために、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２またはそれらの混合物の機能性コーティングをピグメント表面に適用することができる。

１つの実施態様では、カップリング剤を、真珠光沢を有するピグメント上に外側の層を形成するために使用することができる。好適なカップリング剤はＥＰ ６３２ １０９に示される。例としては、シラン類、ジルコニウムアルミネート類、ジルコン酸塩類およびチタネート類があげられる。シラン類は構造Ｙ−（ＣＨ_２）ｎ−ＳｉＸ_３を有することができ、式中、ｎは２−１８、Ｙは有機官能基、例えばアミノ、メタアクリル、ビニル、アルキル、アリール、ハロゲンおよび／またはエポキシ基であり、Ｘはケイ素官能性基であり、その加水分解に引き続いて無機基体の活性部位と反応するか、または他のシリコン化合物と縮合する。例えば、Ｙは、ヒドロキシ、ハロゲンまたはアルコキシ基であることができる。

これらの本質的に親水性のカップリング剤に加えて、疎水性シラン類、特にはアリール−、アルキル−およびフルオロアルキル置換されたジ−およびトリメトキシシラン類も使用することができる。これらの例としては、例えば、フェネチルトリメトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ペルフルオロデシルトリメトキシシラン、および（３，３，３−トリフルオロプロピル）メチルジメトキシシランがあげられる。カップリング剤の濃度はベースのピグメントに対して０．２−５重量％であることができる。

１つの実施態様では、化粧用組成物はピグメントを含んでいる。化粧用組成物は、皮膚、目または髪の毛のためのメーキャップ生成物に有用なことがある。皮膚のためのメーキャップとして意図した組成物の例としては、アイシャドー、アイライナー、マスカラ、ボディパウダーまたはフェイスパウダー、ファンデーション、頬紅、有色のクリーム、マニキュア液、口紅、リップグロス、ヘアージェルまたはボディジェル、ヘアーウォッシュまたはボディウォッシュ、カバースティック、ローション、コンシーラー、ファンデーションおよびアンチエージングクリームがあげられる。唇領域に関する化粧用途の例は、リップグロス、口紅および他のリップ組成物である。マニキュア液はネイルワニス、またはネイルエナメルと呼ばれることがある。化粧用の組成物の他の例としては、ヘアカラー組成物、シャンプー、スキンクリーム、スクラブ剤、剥離剤、洗浄またはにきび処理用のジェル、クリームまたはローションのような皮膚処理剤があげられる。

真珠光沢を有するピグメントは米国特許６６６３８５２、６４５１２９４および６２８０７１４に記載されるように、メーキャップ化粧品を生産するために使用されてもよい。

ピグメントは、乾燥形態で、または化粧用の用途に十分な量のバインダー／添加剤と組み合わせて適用されることができる。これらの化粧品は、高い明暗度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の色を作成することを可能にする。

１つの実施態様では、組成物のピグメントは組成物の適用の間、またはその適用の後に整列される。組成物のピグメントを整列させるための例は、磁性アプリケーターで組成物を適用することである。磁性アプリケーターは化粧品内で磁性粒子を整列させるために使用されることができ、その外観を制御する。

一般的な化粧用の組成物は、保存剤、安定剤、中和剤、水相の増粘剤（多糖生体高分子、合成高分子）、または油相の増粘剤、たとえばクレイ鉱物、フィラー、香料、親水性または親油性の活性物質、界面活性剤、酸化防止剤、フィルムを形成するポリマーおよびそれらの混合物を含むことができる。これらの様々な成分は、当該分野で従来使用されている量で使用することができ、たとえば組成物の合計重量の０．０１から３０％であることができる。１つの実施態様では、化粧用組成物はバインダーをさらに含むことができ、ピグメントは組成物の約０．５％から約９９．５％までに相当する。

リップ化粧用組成物は、当該分野で通常使用されている任意の成分を含むことができ、たとえば水を好ましくは組成物の総重量の０から９５％の量で含むことができる。また水溶性または油溶性の染料、酸化防止剤、エッセンシャルオイル、保存剤、芳香剤、中和剤、油溶性ポリマー、特には炭化水素に基づくポリマー、たとえばポリアルキレン類またはポリビニルラウレート、水相のためのゲル化剤、液体脂肪相のためのゲル化剤、ワックス、ガム、界面活性剤、補足の化粧品または皮膚科用活性成分、例えば皮膚軟化薬、保湿剤（例えばグリセリン）、ビタミン、液体ラノリン、必須脂肪酸、脂肪親和性または親水性の日焼け止め、およびそれらの混合物を含むことができる。組成物は、さらにイオン性および／または非イオン性の脂質小胞を含むことができる。水以外のこれらの成分は、組成物の総重量の０から２０％の割合で組成物中に存在することができる。

１つの実施態様では、組成物または物品はピグメントを含む。組成物はコーティング、インキ、プラスチックまたはペイントであることができる。コーティング、インキ、プラスチックまたはペイントはバインダーをさらに含むことができ、ピグメントは組成物の約０．５％から約９９．５％、約０．１％から約７０％、または約０．２％から約１０％に相当する。１つの実施態様では、組成物または物品は、さらに低い磁化率または磁性のないピグメントを含むことができる。別の実施態様では、物品は真珠光沢を有するピグメントを含む。

コーティング、インキ、プラスチックまたはペイントは印刷インキ、表面コーティング、レーザーマーキングのためのコーティング、ピグメント調製物、乾燥した調製物、食品着色剤、自動車用コーティング、再仕上げ用コーティング、織物コーティング、建築用コーティング、合成繊維または繊維に基づいた生成物であることができる。コーティングは液体、蒸気または固形物として対象物に適用されることができる。コーティングを適用する方法の例は印刷、塗装、重合体のコーティングまたはスプレーである。コーティングは、粉末、エナメル、エアロゾル、ペイント、エポキシまたはポリマーであることができる。コーティング、インキ、プラスチックまたはペイントのための用途の追加の例は、機密文書、パスポート、紙幣、小切手、クレジットカードおよび自動車免許証などのための偽造防止用途；商標保護用途；種子および根覆い染色剤のような農業用途；織物染色；および食品用途である。

１つの実施態様では、コーティングはピグメントを含んでいる。ペイントのための用途の例は次のとおりである：産業、自動車、家電、および建築用途。自動車用途の例は次のとおりである：ＯＥＭ、再仕上げ、または特殊（カスタム）自動車用途。

インキは磁性トナーであることができる。磁性トナーの例は磁性インキ文字認識（ＭＩＣＲ）に使用されるものである。これらのトナーは小切手上に暗証番号を印刷するために使用されてもよく、廉価なリーダによって読まれる。ＭＩＣＲのために使用されるトナーの多くは黒い。ＭＩＣＲインキの色および磁化率は異なる真珠光沢を有するピグメントの使用により調節されることができる。

コーティングおよびインキを作る技術、並びに様々な印刷工程（すなわち凹板、フレキソ、スクリーン、オフセット、グラビア印刷）は、当該技術分野において非常によく知られているので、ここでは繰り返されない［Ｔｈｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｉｎｋ Ｍａｎｕａｌ”，５ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｒ．Ｈ．Ｌｅａｃｈ，ｅｄ．Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ，Ｉｎｃ．を参照］。それほど一般的でない他の印刷工程としては、ヒューレッド−パッカード インジゴプロセスのようなディジタルオフセット方法がある。

印刷またはコーティングのような局所的な適用に加えて、ピグメントは物品を作るための形成段階において基体に直接組み入れることができる。例えば、紙へ、ピグメントは、たとえば表面の近くの紙の開口気孔を満たす製紙中の方解石およびタルクのような他の一般的な紙賦形剤と共に導入できる。物品がプラスチックである場合、ピグメントは基体の押し出しの間に導入できる。物品の例としては、プラスチック、ガラス、セラミック製品、コンクリート、圧縮木材、錠剤、紙、歯磨き、ろうそく、食品または農産物があげられる。真珠光沢を有するピグメントが使用されてもよい場合、他の用途としては、洗剤および洗浄生成物のような家庭用品があげられる。

角度彩色性、虹色および真珠光沢を有するとの用語は、視角に依存する色の変化を意味するために置き換え可能に使用されてもよい。

本明細書の開示はいくつかの実施態様の記載により例証されている。例示された実施態様は詳細に記載されているが、それはいかなる意味においても特許請求の範囲に記載された発明を制限することを意図するものではない。追加の効果および変更は、当業者に取って容易に見出すことができる。

実施例
実施例１−磁性ブロンズ色真珠光沢を有するピグメント
触媒調製：
無水エチレングリコール（３２０ｇ）およびＫ１５ ポリビニルピロリドン（４０ｇ）は、ハウスチャイルドミキサで３０００ｒｐｍで混合され、溶解された。その後、混合物は、２インチのＰＴＦＥでコーティングされた３枚羽攪拌機と窒素パージラインを備えた、ＰＴＦＥでライニングされた１リットルの円筒形反応器に加えられた。セパレートビーカー内では、無水エチレングリコール（３２０ｇ）および水和クロロ白金酸結晶（２ｇ、Ｈ_２ＰｔＣｌ_６−６Ｈ_２Ｏ）が均質になるまでかきまぜられた。その後、エチレングリコール混合物は酸素を除去するために１０分間超音波で処理され、次に、ＰＶＰ溶液を含んでいる反応容器へ投入された。追加の無水エチレングリコール（３２０ｇ）が反応容器に加えられ、室温条件下でおよそ２００ｒｐｍで撹拌した。その後、窒素パージラインが液表面のすぐ下までおろされ、不活性雰囲気を提供した。その後、混合物はおよそ１００分でほぼ２０℃から１２Ｏ℃まで熱された。１２０℃で１時間保持した後、Ｐｔ−ｉｎ−（ＰＶＰ／ＥＧ）液体（液体１ｇ当たりＰｔ ０．７５ｍｇ）が冷却され、ガラスジャーへつがれ、密封された。高度に活性の、ＰＶＰ安定化白金ナノ粒子状物質で、２−１０ｎｍの範囲の平均粒径を有するものが得られた。

還元：
Ｆｅ_２Ｏ_３でコーティングされた天然雲母ピグメント（２０ｇ、ＳｕｎＰｅａｒｌブロンズ、組成は表１中で示される）、およびエチレングリコールの中のＰＶＰ安定化白金触媒（４ｇ）をポリエチレングリコール４００（９６ｇ）中で分散し、一対の４５度ピッチのブレードインペラーを装備した６００ｍＬスチール製Ｐａｒｒ反応器に加えた。撹拌はおよそ８００ｒｐｍで維持された。反応溶液は、容器を窒素で加圧して、ついで真空下で排出することにより、数回パージされた。十分なパージングに続いて、混合物は２２０℃に加熱され、水素で１０．３ｂａｒまで加圧され、この条件下で６時間保持された。ピグメントはろ過され、脱イオン水（４リットル）、エタノール（１リットル）ですすがれ、６０−８０℃で乾燥した。深く、強い色の、金色−ベージュの磁性を有し真珠光沢を有するピグメントであって、α−Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）の内側層とＦｅ_３Ｏ_４（マグネタイト）の表面層を有する天然雲母で構成されるピグメントが得られた（実施例１ａと呼ばれる）。

酸化：
実施例１ａで生成された金色−ベージュのピグメント（３．５ｇ）は、Ｂａｒｎｓｔｅａｄ Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅ Ｍｏｄｅｌ １４００ボックス炉を使用して、空気中で３５０℃で４５分間加熱された。か焼は、外側のマグネタイト層をマグヘマイト（γ−Ｆｅ_２Ｏ_３）に変換し、輝きのある、ブロンズ色に着色された磁性を有し真珠光沢を有するピグメントを得た（実施例１ｂ）。

ピグメントドローダウン：
ピグメント（ＳｕｎＰｅａｒｌブロンズ、実施例１ａおよび実施例１ｂ）ドローダウンは、ＤＡＣ１５０ＦＶＺ−Ｋモデル（ハウスチャイルドエンジニアリング製；Ｈａｕｓｃｈｉｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）高速ミキサーを使用して、３分間３０００ｒｐｍで、Ｄｅｌｓｔａｒ ＤＭＲ４９９のアクリルエナメルの４．５ｇ中にピグメントを０．５ｇ分散させることにより調製された。その後、ピグメントサスペンジョンは３ミル（約７６ミクロン）のバードアプリケーターを使用して、平坦な白いカード（ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ、ＡＧ−５１４２）に塗布された。

磁性整列：
円形のボタン磁石（１３ｍｍのＰｒｏＭＡＧ（登録商標）ネオジム（グレード３５、１２，３００ガウス）磁石）が、０．３２ｃｍ厚のガラス板の下に置かれた。ピグメントサスペンジョンの塗布の後で硬化前に、カードがガラス板上に置かれ、円形の磁石が各コーティングの選択された部分の下に直接位置するように配置された。

カードを置くと、実施例１ａおよび実施例１ｂで調製されたピグメントは、感知できるユニークな深さを備えた三次元の円形のパターンへ瞬間的に配向した。５０℃でオーブン中に１０〜１５分保持した後、立体イメージはコーティング内に硬化され固定した。

色分析
調製されたすべてのピグメント、それらの対応する出発物質ピグメント、および磁気的に整列されたピグメントに対するＣＩＥＬａｂ値が、Ｓｐｅｃｔｒａｆｌａｓｈ ＳＦ６００ Ｐｌｕｓ分光光度計（９ｍｍの開口）で測定された。表２を参照。磁気的に整列されたピグメントは、整列された円形のイメージの中心部分、最も高い磁力領域で測定された。整列されたピグメントは、磁界の適用で引き起こされた劇的な色シフトを示す。

水素化の後、実施例１ａは出発物質ピグメントに対して低い Ｌ値（ΔＬ^＊＝−９．３２）、ａ値（Δａ^＊＝−１２．６８）、およびｂ値（Δｂ^＊＝−１２．６５）を示し、２０．１９の全体としての色差（ΔＥ^＊）を与えた（表２を参照）。還元は、出発物質の０．０１９×１０^−５ ｍ^３／ｋｇから５．０５６×１０^−５ ｍ^３／ｋｇまでの磁性の質量磁化率の増加に帰着する（Ｂａｒｔｉｎｇｔｏｎ ＭＳ２磁化率メータを使用して測定された）。

磁化率の増加は、板状のピグメントが適用された磁界により配向されることを可能にする。表２に示されたように、実施例１ａで生成されたピグメントを含んでいる硬化されていないコーティングへの磁界の適用は、板状物の最大深さの領域で興味深い深さを備えた三次元の円形のイメージおよび非常に暗い黒い外観（Ｌ^＊＝２９．７５およびＣ^＊＝５．３３）に帰着する。

実施例１ａで生成されたピグメントの酸化は、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）表面コーティングをマグヘマイト（γ−Ｆｅ_２Ｏ_３）に変換し、α−Ｆｅ_２Ｏ_３（ヘマタイト）の内側層とγ−Ｆｅ_２Ｏ_３の表面層を有する真珠光沢を有する天然雲母基体を与える。γ−Ｆｅ_２Ｏ_３は、還元工程で獲得された磁性特性を保持し、オリジナルの基体の色を回復する（ΔＥ^＊＝１．６２）。表２に示されたように、実施例１ｂで生成されたピグメントを含んでいる硬化されていないコーティングへの磁界の適用は、板状物の最大配向領域で、興味深い深さを備えた三次元の円形のイメージおよび高い色度の赤色外観（Ｌ^＊＝３７．２８、Ｃ^＊＝３０．９２、色相角度＝３４．４１）に帰着する。

ΔＥ^＊は、所定の基体に対する還元と酸化において使用された条件を最適化することによってさらに低減されることができる。

ＣＩＥＬａｂ値は、視野角１０度で、反射成分を含むＤ６５光源（９ｍｍの開口）を使用して、実施例１−３について測定された。
色差（ΔＥ^＊）値は、実施例１、２および３について、それぞれＳｕｎＰｅａｒｌブロンズ、銅およびえび茶に関して測定された。

実施例２および３−磁性を有する銅色およびえび茶色の真珠光沢を有するピグメント
α−Ｆｅ_２Ｏ_３コーティングされた金属色調の天然雲母が、ＳｕｎＰｅａｒｌ銅（サンケミカル社）およびＳｕｎＰｅａｒｌえび茶（サンケミカル社）であることを除き、真珠光沢を有するピグメントが、実施例１と同じ方法で生成された。還元されて再度酸化されたＳｕｎＰｅａｒｌ銅はそれぞれ実施例２ａおよび２ｂであり、還元されて再度酸化されたＳｕｎＰｅａｒｌえび茶はそれぞれ実施例３ａおよび３ｂである。

実施例１で使用されたドローダウン手順が実施例２および３で作られたピグメントに適用されち。実施例２ａ、２ｂ、３ａおよび３ｂについて、並びに実施例２ａ、２ｂ、３ａおよび３ｂ中の整列された円形のイメージの中心部分について、ＣＩＥＬａｂ値が測定された。結果を表２に示す。

実施例１ｂ、２ｂおよび３ｂのピグメントは異なる色を有している。なぜならそれらが異なる量のα−Ｆｅ_２Ｏ_３およびγ−Ｆｅ_２Ｏ_３層を有しているからである（ブロンズ色〈銅色〈えび茶色）。表３を参照。表４に示されるように、実施例１ｂの磁化率は実施例２ｂより大きく、実施例２ｂの磁化率は実施例３ｂより大きい。磁化率における傾向（ブロンズ色〉銅色〉えび茶色）は、出発物質の最初のα−Ｆｅ_２Ｏ_３含量に帰することができる。それぞれの基体が同じ還元および酸化処理にさらされたとすれば、内側層中に存在するヘマタイトに対する、外側層中に存在するマグネタイトまたはマグヘマイトの全体としての比率は、実施例２ｂに対して実施例１ｂが大きく、実施例３ｂに対して実施例２ｂが大きい。

各試料の異なる磁性特性により、各ピグメントに関連した整列の量はわずかに異なっていた。実施例１ａおよび１ｂのピグメントは、磁界に暴露されて整列された領域と、磁界に暴露されない領域の間に鋭い遷移を有する。この鋭い遷移は、コーティング表面に垂直に整列したピグメント粒子状物質の大きな領域に帰着し、実施例１ａにおいては黒い外観（マグネタイトコーティング）を与え、実施例１ｂにおいては赤い外観（マグヘマイトコーティング）を与える。実施例２のピグメントは、実施例１のピグメントよりわずかに鋭敏でない遷移を有し、より少ない深さを備えた３次元の円形の外観を与えた。実施例２ａの整列されたピグメントの円形のイメージのまさに中心は、暗い黒い外観を有していた。実施例２ｂの整列されたピグメントの円形のイメージのまさに中心は、マグヘマイトの赤い吸光を有していた。実施例３のピグメントは、実施例２のピグメントより鋭敏でない遷移を有し、実施例２のピグメントより少ない深さを備えた３次元の円形の外観を与えた。

実施例４−高い色度の磁性を有するオレンジの真珠光沢を有するピグメント（１０―６０ミクロン）
０．１ＭのＨＣｌの７０６．２ｇ、３８．４重量％ＦｅＣｌ_３溶液の３３．３ｇ、１９２ｇの小球にされた尿素、および実施例１ｂからのピグメントの４０ｇを含む溶液が、１８０ｒｐｍの撹拌下で、１リットルのジャケットを有するポット反応器へ投入された。この最初の溶液は、約１．８のｐＨを有していた。その後、溶液は９０℃に加熱され、尿素の分解および引き続くｐＨの上昇を促進した。約１〜２時間の後、９０℃で、溶液のｐＨはおよそ６．３−６．５にあがり、反応の完了を示した。作業のために、ピグメントはろ過され、水ですすがれ、６５℃で乾燥された。強く色づけられた、磁性を有し、輝くオレンジの真珠光沢を有するピグメントが得られた。

Claims (1)

1. 基体および層を含むピグメントであって、該層はγ−Ｆｅ_２Ｏ_３およびα−Ｆｅ_２Ｏ_３の領域を有し、該γ−Ｆｅ_２Ｏ_３の領域はα−Ｆｅ_２Ｏ_３の領域より基体から離れているピグメント。