JPH04268380A - 顔料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塗料、化粧品などの着色
剤として用いられる新規な顔料に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば自動車用上塗り塗料に用いられる
顔料として、パールマイカ顔料が知られている。このパ
ールマイカ顔料は、マイカ全表面にＴｉＯ２が被覆され
た構成であり、ＴｉＯ２　の高屈折率に起因する干渉色
を利用した意匠塗装に利用されている。

【０００３】しかしパールマイカ顔料は隠蔽力及び金属
光輝感に乏しいため、種々の改良品が提案されている。 例えば特開昭５７−１６１０５５号には、マイカの全表
面にメッキにより形成された金属被覆層をもつ顔料が開
示されている。また本願出願人の出願による特開平１−
１０８２６７号には、パールマイカ表面に島状に形成さ
れた金属光輝部をもつ顔料が開示されている。さらに、
資生堂（株）からは「インフィニットカラー」なる商品
名で、マイカ全表面にチタニウムの低次酸化物層を形成
しその全表面をさらにＴｉＯ２　層で被覆した顔料が市
販されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５７−１６１０
５５号に開示された顔料は、全表面がメッキ金属で被覆
されているため鋭い金属光輝感を有しているが、干渉色
は得られず深みがない。また特開平１−１０８２６７号
に開示された顔料は、金属の反射・散乱作用とＴｉＯ２
　の干渉作用とを合わせもち干渉色と金属光輝感の両方
を発色するが、干渉色の強さが不十分であった。さらに
市販顔料「インフィニットカラー」は、ある程度の強さ
の干渉色は得られるが、金属光輝感と隠蔽力に乏しいと
いう不具合がある。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、干渉色と金属光輝感とを充分な強さで発色
し、かつ隠蔽力を増大させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
特開平１−１０８２６７号に開示された顔料の干渉色の
強さと隠蔽力を改良すべく研究を重ね、その結果本発明
を完成するに到った。すなわち本発明の顔料は、透明又
は半透明の鱗片状基材と、基材の全表面に被覆形成され
たＴｉＯ２　層と、ＴｉＯ２層の表面に散点状に形成さ
れたチタニウムの低次酸化物からなる光吸収部と、Ｔｉ
Ｏ２　層の表面に散点状に形成された金属光沢を有する
光輝部と、からなることを特徴とする。

【０００７】基材は本発明の顔料の基体をなすものであ
り、マイカ、ガラス箔、二硫化モリブデン、Ｆｅ２　Ｏ
３　などの透明又は半透明の鱗片状のものが用いられる
。天然に鱗片状の結晶体として産するマイカが特に好ま
しく、白雲母、黒雲母、金雲母などの天然マイカ及び合
成マイカを用いることができる。通常、この基材は（厚
さ／長さ）の比がほぼ（１〜５）／１００の鱗片状のも
のが用いられ、平均厚さは５００〜１０００Å程度、一
片の長さが３〜５０μｍ程度である。

【０００８】ＴｉＯ２　層は従来のパールマイカのＴｉ
Ｏ２　層と同様のものであり、上記基材の全表面に被覆
されている。このＴｉＯ２層の厚さにより種々の色調の
干渉色を発色させることができる。本発明の顔料の最大
の特徴は、ＴｉＯ２　層表面に散点状に形成された光吸
収部と光輝部とをもつところにある。ここで光吸収部は
チタニウムの低次酸化物から構成される。チタニウムの
低次酸化物は、無色透明なＴｉＯ２　とは異なり反射・
吸収特性を有する。したがって青〜茶〜黒の物体色を有
し、ＴｉＯ２　層による干渉色と複合して種々の発色が
得られる。 この光吸収部はＴｉＯ２　層を局部的に還元することに
より形成することができる。またチタニウムの低次酸化
物をＴｉＯ２　層表面に散点状に付着させてもよい。後
述するように光輝部の形成と同時に形成するのが特に便
利である。

【０００９】光輝部は金属光沢をもち、電気メッキや無
電解メッキなどの化学的方法、スパッタリング、蒸着、
イオンプレーティングなどの物理的方法で、チタニウム
、ジルコニウム、タングステン、ニッケル、アルミニウ
ム、銀、白金、金などを散点状に形成することができる
。例えばスパッタリングによりチタニウムをＴｉＯ２　
層に付着させると、チタニウムの付着と同時にＴｉＯ２
　層の一部が還元されて、チタニウムの低次酸化物より
なる光吸収部を同時に形成することができる。

【００１０】光吸収部と光輝部は、そのＴｉＯ２　層上
の合計投影面積がＴｉＯ２　層の全表面積に対して０．
０３〜９８％の範囲となるように形成することが望まし
い。 ０．０３％より少ないと隠蔽力が低下し、９８％より多
くなると干渉色の発色が弱くなる。また光吸収部と光輝
部は、ＴｉＯ２層上に別々に形成してもよいし、光吸収
部の上に光輝部を重ねて形成することもできる。また、
顔料に耐候性を付与するために、表面処理を行ってもよ
い。表面処理としては、クロム系、アルミナ系、ジルコ
ニア系処理などが適用できる。

【００１１】

【発明の作用及び効果】本発明の顔料では、図２に示す
ように、例えばＴｉＯ２　層１０１表面で反射した反射
光ＡとＴｉＯ２　層１０１と基材１００との界面で反射
した反射光Ｂとが干渉し、（ＴｉＯ２　層の厚さ×Ｔｉ
Ｏ２　層の屈折率）で決まる干渉色を発色する。また光
吸収部１０２では入射光の一部が吸収され、その反射光
Ｃが光吸収部１０２の物体色を発色する。さらに光輝部
１０３で反射した反射光Ｄにより金属光輝感が得られる
。したがってこれらの反射光、干渉光、吸収光および金
属光輝感などが組合わせられた、深みのある独特の着色
メタリック調の色調を得ることができる。

【００１２】ここで顔料の隠蔽力は、一般に顔料を透過
する光が多いほど小さくなる。本発明の顔料では、基材
を通過した光Ｆの一部は反対側の光吸収部１０２で吸収
されるため、従来のマイカ顔料に比べて透過する光量が
少なく隠蔽力が向上する。またシェードで見た場合には
、光吸収部１０２による光の吸収作用により、乱反射が
少なくなり鮮やかな発色となるので、正面から見た場合
とのコントラストが大きく良好なフリップフロップ性を
示す。

【００１３】また、顔料を透過し下地や他の顔料表面で
反射して再び顔料に入射し透過した反射光Ｅは、反射光
Ａ及び反射光Ｂと再合成されて干渉光を弱める。しかし
本発明の顔料では、基材を通過した光の一部は反対側の
光吸収部１０２で吸収され、また顔料を透過し下地や他
の顔料表面で反射して再び顔料に入射した光の一部も光
吸収部１０２で吸収されるため、従来のマイカ顔料に比
べて反射光Ｅの光量が低減される。これにより干渉光が
弱められるのが防止され、強い干渉色を発色する。

【００１４】したがって本発明の顔料によれば、金属光
輝感と強い干渉色及び光吸収部の物体色による発色が得
られ、その上に隠蔽力も大きいので自動車上塗り塗料用
として極めて有用である。

【００１５】

【実施例】

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。 〔実施例１〕図１及び図２に本発明の一実施例の顔料の
模式的断面図を示す。この顔料は、鱗片状基材としての
マイカ１００と、マイカ１００の全表面に被覆形成され
たＴｉＯ２　層１０１と、ＴｉＯ２　層１０１の表面に
散点状に形成されチタニウムの低次酸化物からなる光吸
収部１０２と、光吸収部１０２の表面にそれぞれ形成さ
れた金属チタンからなる光輝部１０３と、から構成され
ている。以下、この顔料の製造方法を説明する。 （パールマイカ顔料の製造）マイカフレーク（径１０〜
２０μｍ、厚さ約０．５μｍ）５０ｇを、イオン交換水
５００ｍｌに添加して充分に攪拌し均一に分散させた。 得られた分散液に濃度４０重量％の硫酸チタニル水溶液
１５８．２ｍｌを加えて、攪拌しながら加熱し６時間沸
騰させた。放冷後、濾過・水洗し９００℃で焼成して、
表面がＴｉＯ２　で被覆された赤色のパールマイカ顔料
９０ｇを得た。 （粉末スパッタリング装置の説明）次に、図３及び図４
に示す粉末スパッタリング装置を用いて、上記パールマ
イカ顔料に金属チタンのスパッタリングを行った。この
粉末スパッタリング装置は、減圧加熱処理室１と、回転
バレル型スパッタリング室２と、流体ジェットミル３及
び粉末フィルター４とから構成されている。

【００１６】減圧加熱処理室１は、電気抵抗加熱される
容器であってフィルター５を介して主排気系６及び高度
排気系７に連通している。主排気系６は機械的真空ポン
プであり、高度排気系７はクライオソープションポンプ
、ターボ分子ポンプまたはメカニカルブースターポンプ
等と冷却トラップの組合せである。この減圧加熱処理室
１は、スクリューフィーダー９と、これを回転するモー
タ４０を備え、減圧加熱処理した微粉末８を回転バレル
型スパッタリング室２に送入する導管１０へ落下させる
ように構成されている。

【００１７】回転バレル型スパッタリング室２（以下単
にバレルという）は、図４に示されるようにボールミル
のような構造の回転円筒体であって、その一方の側壁は
導管１０を兼ねる軸に軸受けとしての磁気シール３０を
介して軸支されている。また他方の側壁は、磁気シール
３０を介して回転軸として機能するシャフト１２に軸支
されている。シャフト１２の先端には、スパッタリング
装置５０が対峙して保持されている。その姿勢は垂直で
はなく、後で説明するようにバレル２の回転によって生
じる粉末床の位置によって決定される傾きを有する。こ
のスパッタリング装置５０は、シャフト１２を経て供給
される図示しない電源からの高周波電流によって作動さ
れる。

【００１８】導管１０は弁１２１を介して減圧加熱処理
室１と連通している。この導管１０はバレル２の一方の
側壁から水平にバレル２内に進入し、再び下方に湾曲し
てバレル２の底部近くに到達する。この場合その湾曲は
垂直に下方へ向かうのではなく、バレル２の回転によっ
て生じる微粉末の流動床が生成する位置に向けられてい
る。この導管１０内には主排気系６、高度排気系７及び
不活性ガス供給源３１に連通するパイプ１９が設けられ
ている。さらに導管１０は、流体ジェットミル３に微粉
末を供給する導管１１と弁１２２を介して連通している
。

【００１９】バレル２は、支持ロール１３によって支持
されている。この支持ロール１３は、モータ１４の回転
軸とベルト１５を介して連結され、モータ１４の回転に
よりバレル２を回転駆動するものである。流体ジェット
ミル３は、モータ２０によって高速回転するプロペラ２
１をもち、導管１１から搬送された微粉末がそのプロペ
ラ２１に衝突するように構成されている。流体ジェット
ミル３の排出側は、弁２２を備えた循環パイプ２３に連
通し、循環パイプ２３はさらに減圧加熱処理室１と連通
している。そして循環パイプ２３の弁２２の下部には、
弁２４を備えた粉末フィルター４が連結されている。こ
の粉末フィルター４は、円筒形フィルター２５を介して
排気系２６に連通するトラップである。 （光吸収部及び光輝部の形成）前述のパールマイカ顔料
９０ｇを上記粉末スパッタリング装置のバレル２内に投
入し、減圧加熱処理室１を２×１０−５Ｔｏｒｒに減圧
する。そしてアルゴンガスをパイプ３１から徐々に供給
して顔料を流体ジェットミル３に供給し、プロペラ２１
に衝突させて一次粒子に分散した後、減圧加熱処理室１
に捕集する。減圧加熱処理室１を２×１０−２Ｔｏｒｒ
に減圧し、ヒーターで１００℃に加熱して、捕集した顔
料の乾燥及び脱ガスを３０分間行った。

【００２０】次に、予めアルゴンガスで置換されたバレ
ル２内に顔料を移送し、バレル２を５ｒｐｍで回転しつ
つ、２×１０−２Ｔｏｒｒの減圧下で二極方式マグネト
ロンによるスパッタリングを開始した。条件は、チタニ
ウムをターゲットとし、電力０．２ｋｗ×２個、周波数
１３．５６ＭＨｚ、顔料の温度は２００℃以下である。 そして１時間で表面積全体の約０．０５％（２．０重量
％）のチタニウムが被覆された。この工程を１０回繰り
返して、合計９５％（２０重量％）のチタニウムを被覆
した。

【００２１】被覆終了後、バレル２内にパイプ３１から
アルゴンガスを供給し、得られた顔料を粉末フィルター
４内に捕集した。 （評価）得られた顔料について、表面のオージェ分析と
Ｘ線回折分析を行い、結果を図５及び図６に示す。図５
及び図６より、得られた顔料は表面部分にチタニウムの
低次酸化物層をもち、またチタニウム層ももちろん形成
されている。すなわちチタニウムからなるスパッタ原子
がＴｉＯ２　層に衝突した際に、ＴｉＯ２　が還元され
てチタニウムの低次酸化物が形成されたことが明らかで
ある。

【００２２】また得られた顔料をＳＥＭにて観察したと
ころ、図７に示すように表面には島のように散点状にチ
タニウム粒子が形成されているのが観察された。さらに
得られた顔料を、ＰＷＣが１０％となるようにアクリル
・メラミンクリア塗料に混合し、白黒隠蔽試験紙に２５
ｍｉｌのバーコーターで塗布した。そして１４０℃で３
０分焼き付け乾燥して塗膜を形成した。この塗膜につい
て、白地黒地それぞれの表面における色調を測色し、全
体の隠蔽性、色の濁り感（透明性）、金属光輝感及び見
る角度により色調が異なる性能（フリップフロップ性）
を目視で官能判定した。結果を表１に示す。表１よりこ
の塗膜は強い干渉色を発色し、金属光輝感を有するとと
もに隠蔽性にも優れていることがわかる。

【００２３】すなわち、干渉色を発色するためには少な
くとも部分的にＴｉＯ２　層が表出している必要がある
こと、チタニウムの低次酸化物層はチタニウムが衝突し
た際に形成されること、チタニウムによる光輝感を有す
ること、ＳＥＭでは表面が散点状に観察されること、な
どの結果より、得られた顔料は、模式的には図１に示す
構造となっていることが明らかである。そしてこの色は
ダークグレーに近い金属色を呈する。 〔実施例２〕スパッタリングによるチタニウムの被覆量
を２．０重量％としたこと以外は実施例１と同様に形成
された顔料を実施例２の顔料とした。そして実施例１と
同様に塗料化し同様に評価した結果を表１に示す。この
色はアルミメタリック調に近い白とシルバーの中間色を
呈する。 〔比較例１〕スパッタリング前のパールマイカ顔料を用
い、実施例１と同様に塗料化して評価した結果を表１に
示す。 〔比較例２〕実施例１で用いたパールマイカ顔料に対し
、無電解メッキにより島状に銀を付着させた。付着した
銀の投影面積の合計値は、ＴｉＯ２　層の全表面積の９
５％である。この顔料も実施例１と同様に塗料化され、
同様に評価した結果を表１に示す。

【００２４】

【表１】 〔評価〕 表１より、実施例の顔料は比較例に比べて隠蔽力に優れ
、かつ強い干渉色を有している。これは光吸収部と光輝
部とをＴｉＯ２　層表面に散点状に形成した効果による
ものであることが明らかである。なお、スパッタリング
によるチタニウムの被覆量が全表面積の０．０３％より
少ないと金属光輝感に乏しく隠蔽力が低下し、９８％を
超えると干渉色の強度が低下しついには灰色の無彩色に
近くなることも明らかとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の顔料の模式的断面図である。

【図２】本発明の顔料の光学的作用を示す説明図である
。

【図３】粉末スパッタリング装置の正面図である。

【図４】粉末スパッタリング装置の側面図である。

【図５】本発明の一実施例の顔料のオージェ分析チャー
トである。

【図６】本発明の一実施例の顔料のＸ線回折チャートで
ある。

【図７】本発明の一実施例の顔料の粒子構造を示すＳＥ
Ｍの写真図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　透明又は半透明の鱗片状基材と、該基
   材の全表面に被覆形成されたＴｉＯ２　層と、該ＴｉＯ
   ２　層の表面に散点状に形成されたチタニウムの低次酸
   化物からなる光吸収部と、該ＴｉＯ２　層の表面に散点
   状に形成された金属光沢を有する光輝部と、からなるこ
   とを特徴とする顔料。