含有铝芯或铝合金芯的效应颜料及其制造方法和应用的制作方法

专利名称：含有铝芯或铝合金芯的效应颜料及其制造方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及效应颜料(effect pigment)，所述效应颜料具有铝芯或铝合金芯以及含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层包覆(envelop)所述铝芯或铝合金芯，所述铝芯或铝合金芯通过化学湿法氧化薄片铝颜料或铝合金颜料而获得，以颜料的总重计，所述铝芯或铝合金芯中金属铝的含量不超过90重量％。此外，本发明涉及这些效应颜料的制造方法及其应用。
背景技术：
效应颜料可产生影像(optical impression)，这种影像取决于入射角度和/或所施涂的涂层的观察角度，。这一方面归因于薄片颜料在施涂介质中的平行对齐的取向，另一方面归因于所述效应颜料特殊的光学性质。因此，具体地，由于铝颜料对可见光的高度反射，铝颜料的作用就像一组小镜面。这使得从反射角到更小(acute)的锐角观察角观察时，铝颜料显示出显著的明暗对比(明度视角变异)。这种类型的颜料可以用各种不同的折射材料层和/或有色材料层来涂敷。从而得到鲜艳的有色效应颜料。这种情况中，所述颜色来自吸收、干涉和反射现象的混合。具体地，通过利用干涉现象可以得到具有急剧的随角异色(color flop)的效应颜料。
不像珠光颜料(pearl luster pigment)，该效应颜料由于其完全不透明的铝芯，具有很好的遮盖力。
除了银色的铝颜料外，金青铜颜料(铜和锌的合金)可以产生金色色调(golden shade)。通过用有色和/或高度折射的氧化物来涂敷铝颜料，可以制得其它的有色金属颜料。因此，EP33 457中揭示了氧化铁涂敷的铝颜料，它在入射角显示出深金色到橙色色调，该氧化铁涂敷的铝颜料可获自BASF(Ludwigshafen，德国)，商品名为“Paliocrom”。这些是仅用氧化铁涂敷的铝颜料。这里的颜色是由赤铁矿变体(hematite modification)中的微红色氧化铁的吸收颜色、氧化铁层的干涉效应(折射率约为2.3)和铝表面的反射的混合所产生的。然而，在更大的观察角，这些颜料仅显示出随角异色到无色，没有明显改变它们的颜色位置(color location)。此外，实际上可得到的颜色范围是有限的。其理由是可能发生强烈放热的铝热反应
因为作为涂层的氧化铁层与下面的铝颜料接触最紧密，可以通过提供特定的活化能来开始该强烈放热的反应。由于颜料的微粒性质(finely dividednature)，“燃烧(burnout)”就成为相当大的安全风险。因此，实践中必需限制所述氧化铁层的厚度，所述厚度对应于氧化铁的亚化学计量量。然而这样的话，将得不到强的红色色调(red shade)。由于干涉螺旋(interference spiral)，该色调(color shade)仅在氧化铁层较厚的地方出现金色调、橙色调、紫铜色调，这些效应颜料是在流化床反应器中通过CVD方法生产的。通过在氧气的存在下分解五羰基铁来将氧化铁层沉淀在于流化床反应器中流化过的铝颜料上。
此外，还已知多种效应颜料，其中，首先施涂具有低折射率的物质的涂层，接着施涂含有高度折射物质的部分透明的涂层。后一个涂层含有金属层或高度折射的金属氧化物或硫化物。在这种情况中，产生具有明显随角异色(即颜色位置的改变)的光干涉颜料。因此，需要这类光干涉颜料来产生光学上尽可能完美的均匀的层。
用效应颜料达到的最壮观的随角异色效果，是用PVD蒸汽将涂层沉积在薄的金属基材上。因此，根据美国专利5059245和美国专利5135812的技术，首先给颜料提供低折射物质(n＜1.65)的涂层，接着提供部分透明的金属涂层。产生光学上高度均匀和均一的涂层。
这些颜料的缺点是，其生产方式导致它们不能完全被外层遮盖。如果金属芯或外层由铝(铝易被腐蚀)组成，那么使用这些颜料(例如，水基涂料)会由于氢气的产生而导致气泡问题。同样地，外面的金属层也会导致腐蚀问题。极高的生产成本成为另一个缺点，液阻碍了这些颜料在很多市场环节中的应用。
EP0668329A2描述了一种效应颜料，其中首先在化学湿法条件下用二氧化硅或水合氧化硅或氧化铝或水合氧化铝涂敷铝颜料。接着，通过CVD方法或通过无电流化学湿法金属沉积用金属进行涂敷。或者，通过CVD方法在流化床反应器中或在化学湿法条件下于有机溶剂中由有机金属化合物来沉积非选择性吸收(无色)的金属氧化物。
在EP0708154A2中，描述了效应颜料，其中首先形成折射率n＜1.8的涂层，接着形成n＞2.0的有色涂层。所述高度折射的涂层优选在流化床反应器中用CVD方法施涂，但是在这篇专利中也描述了涉及有机金属化合物的水解分解的化学湿法。得到了强有色的效应颜料，所述效应颜料显示出极其急剧的随角异色。当使用氧化铁(Fe2O3)作为高度折射层时，得到微红金色范围的颜料。
然而，这些效应颜料具有很多缺点因此，它通常不利于在铝颜料上施涂尽可能均一和光学上均匀的层。以这种方式形成强干涉色，从而确实可能得到急剧的随角异色，在一些情况中，随角异色延伸到互补色范围。然而，这种急剧的随角异色并不是在所有的应用中都提供实际优点。例如，在机动车辆瓷漆的很大的、样式相当保守的市场环节中，不需要有急剧的随角异色的效应颜料，因为消费者认为该效应太强烈了。在机动车辆瓷漆的配方中，必须加入如EP0717088所述的“随角异色破坏剂”，以减小急剧的随角异色效应。然而，这种方案是不经济的。此外，设计者自己能或会通过将效应颜料与透明的或遮盖力强的有色颜料适当地组合起来产生随角异色。因此具有微弱的随角异色的效应颜料是更优选的。
此外，需要具有这样一种金属效应颜料，它具有良好遮盖力和迄今为止没有的颜色，例如具有气候稳定性且没有显著的随角异色的红色、绿色或紫铜色。例如，迄今为止没有不会同时显示出蓝色色度(blue tinge)的红色金属效应颜料或红色金属效应颜料漆。
一般地，所有的CVD方法都比化学湿法涂敷方法成本高。然而，使用SiO2或氧化铝的化学湿法涂敷具有优点为了得到所需的干涉效果，必需达到一定的层厚度。具体地，使用二氧化硅时，由于其较低的折射率(约1.5)，较厚的层厚度是必需的。结果，效应颜料的总厚度变得相对较大。这导致遮盖力差并且颜料的取向行为相对较差，在一些情况中，导致涂层中堆积颜料的空间位阻。结果在涂层中发生光泽降低、光泽朦胧现象和图像差别(DOI)降低。
在铝颜料上直接湿法氧化沉积氧化铝或氢氧化铝，有其它的缺点由于沉积的层不密实且不够均匀，这种类型的层放气稳定性不足(gassing stability)。由于其生产方法，所述铝颜料上涂敷有磨料(grinding aid)，例如脂肪酸。这些作为用于沉积氧化铝的密封层，导致可渗透的而且不能很好地粘合到基材上的层。诚然地，根据DE 42 23 384的揭示，所述氧化铝可以在气相反应中通过在含有氧气的湍流气氛中与水反应而从吸收在表面上的脂肪酸中释放出来。然而，由于成本高，该步骤是不经济的。
WO00/09617描述了用氧化物层包装对铝颜料进行排它的化学湿法遮盖(exclusive chemical wet-process covering)。这里，所有的涂敷都在水性介质中进行。在不同的、固定的pH产生不同的层。首先，施涂无定形玻璃层(SiO2、磷酸盐、硼酸盐)，接着沉积高度折射的氧化物。
在一些情况中，由于氧化物涂敷在极端pH下进行，必需预先钝化铝颜料。在这种情况中提到的钝化可能是用过氧化氢或硝酸处理。然而，该方法并不产生良好钝化的颜料。此外，如果所述处理太剧烈，会明显损坏所述颜料的光学性质(辉度、亮度)。因此，在接下来的氧化物涂敷操作和最终产品中产生放气稳定性不够的问题。
现有技术中已知的在化学湿法条件下或CVD沉积制得的所有多层颜料的很大的缺点是所有的层都必须沉积在作为起始基材的铝颜料上。因此所述铝颜料以其原始厚度作为反射芯，即使是在干涉颜料中。然而，由于其生产方法，该厚度远大于不透光(optical impermeability)(因此可达到很好的遮盖力)所需的层厚度。因此，在上述的说明书中颜料中的铝芯比所需的厚。这体现为遮盖力的降低。此外，所有的其它涂层都增加效应颜料的总的层厚度，导致涂层中光泽下降、光泽朦胧问题和图像差别低。
在EP 0 848 735中，描述了在化学湿法条件下被氧化的铝颜料，所述铝颜料在水和有机溶剂的混合物中被氧化。所述颜料在氧化之前，根本不必进行任何的脱脂处理。所述颜料显示出从镍银色(nickel)到亮金色到青铜色的颜色。然而，这些颜色很弱且颜色范围有限。
在德国公开的说明书DE 26 27 428中，描述了用于生产有色铝粉的方法。揭示了由弱碱溶液沉积金属盐和有机螯合剂。在这种情况中，所述铝颜料在第一处理阶段可用薄而光滑的勃姆石薄膜进行钝化。此外，限制按照DE 2627428的揭示制得的薄而光滑的勃姆石薄膜的厚度，使其厚度远低于该层能有效地作为产生干涉色的干涉区域的厚度。
使用DE 26 27 428揭示的方法，得到仅在金色范围的有色颜料。由此没有得到红色或绿色颜料。

发明内容
本发明的目的是提供有色的耐候性效应颜料，所述效应颜料具有最小总厚度，具有强烈粘附的氧化物层且使用十分安全。此外，所述效应颜料宜具有柔和的随角异色或没有显著的(no substantial)随角异色的深颜色。与已知的光干涉颜料相比，要求它们具有明显改善的遮盖力(covering power)。本发明的另一个目的是开发制备这些有色铝颜料的廉价方法。
本发明的目的通过效应颜料来实现，所述效应颜料具有铝芯或铝合金芯以及含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层包覆住所述铝芯或铝合金芯，所述铝芯或铝合金芯通过化学湿法氧化薄片铝颜料或铝合金颜料而获得，以颜料的总重计，所述铝芯或铝合金芯中金属铝的含量不超过90重量％，该被氧化的铝或铝合金颜料含有至少一层折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层，而在高度折射的金属硫属化物层和周围的含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层之间形成混合层。
优选的结果在从属权项中详细说明。
根据优选的实施方式，以所使用的起始颜料的重量计，所使用的铝颜料的最小纯度为98重量％，更优选至少为99重量％，最优选至少为99.5重量％。
当使用铝合金颜料作为起始颜料时，非铝金属的含量优选至少为5重量％，以所使用的起始颜料的金属含量计。较佳地，所述铝合金含有铁、锰、铜、钒、铬、镍、钴、硅、镁、锌和/或钛。
根据本发明用化学湿法氧化制得的效应颜料的氧化铝层或氧化铝/氢氧化铝层可以是纯的氧化铝层或氧化铝和氢氧化铝的混合层。下面为了简便起见，氧化铝和氢氧化铝的混合层通常叫做氧化铝/氢氧化铝层。
较佳地，所述金属硫属化物是金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物、金属碲化物或其混合物。
更佳地，所述金属硫属化物是金属氧化物。
下面关于铝颜料的解释，可类似地用于铝合金颜料。
通过化学湿法氧化方法得到的氧化的铝颜料具有氧化铝/氢氧化铝层，所述氧化铝/氢氧化铝层具有显著的多孔性。因此，在用折射更强的金属硫属化物(优选金属氧化物)进一步涂敷时，因为沉积的折射率大于1.95的金属硫属化物(优选金属氧化物)至少部分渗透到孔中，可以形成混合层，优选氧化的混合层(oxidicmixed layer)。
通过这种方式，折射率的增减优选沿着垂直于颜料表面发生。这有益于产生本发明的效应颜料的柔和的、微弱的随角异色。而且通过化学湿法氧化制得的氧化铝/氢氧化铝层对于铝芯和折射率大于1.95的金属硫属化物层(优选为金属氧化物层)之间可能的铝热反应是有效的阻隔。
此外，本发明的目的通过权利要求1-27任一项所要求保护的效应颜料的制造方法来实现。
所述方法包括以下几步(a)使用氧化剂来氧化铝颜料或铝合金颜料，所述氧化铝颜料或铝合金颜料悬浮在含有有机溶剂的液相中，(b)向在步骤(a)中氧化的颜料上施涂至少一层折射率大于1.95的金属硫属化物层，在所述金属硫属化物层和氧化铝/氢氧化铝层之间形成混合层。
优选的方式在从属权利要求中详细说明。
本发明的目的通过将根据权利要求1-27中任一项制得的效应颜料用于涂料、漆、机动车辆瓷漆、粉末基清漆、印刷油墨、墨水、塑料材料、玻璃、陶瓷或化妆制品(cosmetic preparation)来实现。
本发明的效应颜料特别适合用在化妆制品中，例如指甲油、唇膏、粉底(make-up)、头发处理组合物、皮肤护理制品、睫毛膏、眼影、眼线膏、口红、香水、化妆水(eau de toilette)、粉(大块的或扁平的)或文身制剂。
本发明涉及供应具有柔和的随角异色和良好遮盖力的效应颜料。它们由薄片铝颜料或铝合金颜料构成，所述薄片铝颜料或铝合金颜料在化学湿法条件下被氧化，且以总重计，金属铝的含量不超过90重量％。为了产生和增强颜色，用至少一层折射率大于1.95的其它氧化物层涂敷所述颜料。在高度折射的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)和氧化铝层之间形成混合层，所述混合层的折射率介于纯的氧化铝层或氢氧化铝层的折射率和纯的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)的折射率之间。
其中，市场上已有具有铝芯的效应颜料，商品名为“Variocrom”，由BASF供应。这里，首先通过溶胶-凝胶方法将厚的、低折射的SiO2层沉积在铝薄片上，然后用流化床方法由五羰基铁来沉积氧化铁层。这里铝芯用作反射材料，并作为完全不透明材料，与光干涉颜料(例如珠光颜料)相比显著增强了遮盖力。该SiO2层用作低折射干涉区域。市场上的产品(“Magic RedTM”和Magic GoldTM”)的SiO2层的厚度为320-约400nm(R.Schmidt，N.Mronga，V.Radtke和O.Seeger，“具有光学可变性质的有光颜料(Luster Pigments with Optically VariableProperties)”，第四版，Nuremberg Congress，Paper 10，1998)。从光学角度来看，尽可能均匀地施涂这些层，以发生强的干涉效应。这导致效应颜料具有急剧的随角异色，所述随角异色延伸远至互补色区域。然而，该这种强烈的效应并非总是希望的，在很多应用中被认为太“华而不实”。
具有柔和的干涉随角异色的效应颜料优选由光学上不完全均匀的层构成。因此，已经惊奇地发现在化学湿法条件(例如EP 0 848 735中所描述，该专利被引入本文作为参考)下被氧化的铝薄片是用来提供用高度折射金属硫属化物层(优选金属氧化物层)涂敷后具有柔和随角异色的效应颜料的优秀起始颜料。此外，已经发现，化学湿法氧化铝薄片可以可控的方式进行，这样氧化铝或氢氧化铝的厚度可以选择性地调节。所述氧化铝或氢氧化铝层用作干涉色区，且有助于可靠而牢固地固定所述金属硫属化物层(优选金属氧化物层)。此外，它们可作为密封层并有效抑制铝芯或铝合金芯和高度折射的金属硫属化物层(优选为金属氧化物层)之间的铝热反应。因此，使用本发明的效应颜料绝对安全。
在化学湿法氧化中，金属芯，即铝芯或铝合金芯变薄，且氧化铝/氢氧化铝层部分生长到芯中，部分生长到芯上。随着该过程的进行，金属芯变得极其粗糙，这可以通过用电子显微镜观察横截面部分(transversely ground section)来证明。与光滑的金属表面相比，该极其粗糙的金属表面引起入射光的更强的散射，这进而有助于本发明的效应颜料的柔和的随角异色。
通过化学湿法氧化制得的氧化铝或氢氧化铝层具有多孔结构。其中，孔的形成是由于化学湿法氧化中放出氢气，所述氢气通过得到的氧化铝或氢氧化铝层离开
与未处理的铝颜料相比，孔状结构表现为例如，比表面积的增加。这可以借助于BET测量来显示。因此，在本发明的化学湿法氧化条件下氧化铝颜料的情况中，与未处理的颜料相比，BET比表面积增加至少2.5倍，优选至少7倍，更优选至少10倍，最优选至少15倍。
氧化铝/氢氧化铝的层厚度取决于铝的氧化程度和所使用的铝颜料的层厚度。它们通常为20-500nm，优选为30-450nm，更优选50-400nm，最优选70-300nm。
氧化铝层的多孔性首先使折射率大于1.95的金属硫属化物层至少部分被沉积在孔中。从而产生明确的混合氧化物层。这与折射率在层内沿着垂直于颜料表面增减的梯度相结合。同时，折射率在纯的氧化铝层或氢氧化铝层的折射率和纯的高度折射的金属硫属化物层的折射率之间变化。在最后的分析中，所有这些效应有助于本发明的效应颜料的柔和的、微弱的随角异色。仅具有相对大量的氧化物的涂层将产生具有较高折射率的非常均匀的氧化物层。
混合层形成于氧化铝/氢氧化铝层和所施涂的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)之间，混合层的层厚度优选至少为10nm，更优选至少20nm，最优选至少30nm。
折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层(优选为金属氧化物层)一方面可以本身就有色并含有诸如氧化铁、水合氧化铁、氧化钒、氧化钨、氧化铬和/或硫化钼等物质。另一方面，它可以由这些物质的连续层、这些物质的混合层或纯的物质的连续层和/或这些物质的混合层组成。
硫属化物层，优选金属氧化物层，层厚度可为20nm-150nm，优选25nm-70nm。
当使用氧化铁作为折射率大于1.95的金属氧化物层时，优选使用诸如赤铁矿、针铁矿和/或磁铁矿或其混合物的变体。
较佳地，红色的氧化铁层主要存在于赤铁矿变体中。这种类型的效应颜料在颜色上特别偏向于微红金色范围。
使用氢氧化铬(III)作为金属氧化物产生偏向在绿色范围的效应颜料。
取决于氧化铝/氢氧化铝层的层厚度和高度折射的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)的层厚度，可以得到具有很微弱的随角异色的效应颜料。如果调整氧化铝/氢氧化铝层的层厚度使得有色的金属硫属化物(优选金属氧化物)的固有颜色增强，也就是说，例如氧化铁(赤铁矿)的情况中为红色，氢氧化铬的情况中为绿色，可以得到基本没有随角异色或优选没有随角异色的颜色增强的效应颜料。
定量地，本发明内容中的随角异色ΔH*锚定(ΔH*anchor)的意思理解为五个锚定角(anchor angle)25°/140°、45°/150°、45°/120°、75°/120°和75°/90°的单个H*锚定值之间的最大差值。关于这点的细节和应用体系会在下面描述。
在本发明的上下文中，弱的、微弱的或轻微的随角异色的意思理解为ΔH*anchor值为1.5-50，优选2.0-45，更优选2.5-40，最优选2.5-35。本发明的基本没有随角异色的效应颜料的ΔH*anchor值为1.5-5，更优选2.0-4.5，最优选2.5-4.0。当将ΔH*anchor值大于5的效应颜料施涂到基材上后，观察到非常急剧的随角异色。然而，当ΔH*anchor值小于1.5时，实际上观察者没有观察到随角异色。在这种情况中，颜色位置值H*(色相)理解为通常在CieLab颜色测量系统中的H*值，它根据下面的公式计算H*＝arctan(b*/a*)且从几何角度考虑，代表颜色位置矢量对正a*轴的角。
为了观察应用的随角异色，它必须具有一定的色饱和度，即色度C*。在无色应用的情况中，尽管颜色位置H*可以测量和测定，观察者根本不观察该颜色。于是，也观察不到随角异色，尤其是弱的随角异色。因此，本发明的效应颜料，在下述的应用体系中和在标明的测定条件下，具有相对与表面平面45°的入射角和110°的观察角，较佳地，色度C*至少为15，更优选至少20，尤其优选至少25，最优选至少35。
本发明的效应颜料有利地只具有无机涂层并因此对气候极其稳定。
在氧化铁层的情况中，当使用铝颜料涂料材料时，有一个基本的固有安全风险。如果直接将氧化铁沉积在细颗粒的铝片上，在提供适当的活化能后，有发生铝热反应的危险
在实际中，该反应(该反应强烈放热)的安全风险促使人们仅使用相对薄的氧化铁层，以降低Fe2O3对Al的化学当量比(其中在这种情况中，特别地指表面的铝)。这导致理论上可能的颜色范围不能用于全部，所述可能的颜色范围产生自氧化铁本身的颜色和高度折射的氧化物的干涉效应的组合。因此，在常规的市售产品Paliocrom(BASF)中，仅可以得到金色和橙色色调。使用更大的氧化铁层厚度可以形成紫铜色调或红色调，但出于安全原因，不能生产紫铜色调或红色调。
本发明的颜料提供更大的效果优势，由化学湿法氧化制得的氧化铝/氢氧化铝作为氧化铁和铝之间的密封层。该氧化铝/氢氧化铝层的层厚度优选至少20nm，更优选至少30-40nm。根据一个更为优选的实施方案，所述层厚度在80-300nm范围中。
在根据本发明的另一个实施方案中，折射率大于1.95的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)本身没有明显的色彩。在这种情况中，优选使用诸如氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡和/或氧化铈的物质。同样，连续层中这些物质、混合层中这些物质或在连续层和/或混合层的纯的物质的组合是可能的。
根据本发明的另一个实施方案最终涉及含有折射率大于1.95的金属硫属化物(优选金属氧化物)的涂层，其中有色和无色层交替。可以以这种方式施涂高达4层包装(package)。因此可以得到特别强的干涉颜色。在大于4层包装的情况中，所述效应颜料由于铝的相对含量更低而遮盖力降低。
在根据本发明的另一个实施方案中，无色层或基本没有固有色彩的层可与有色层交替。例如，所述体系可含有层包装，例如TiO2/Fe2O3，所述层包装沉积在于化学湿法条件下被氧化的铝上。
用于生产氧化铝/氢氧化铝的铝颜料的化学湿法氧化的另一个显著优点是，与任何已知的涂层方法很不相同，得到的氧化物或氧化物/氢氧化物部分地生长到铝芯外，部分生长到铝芯内。
因此，本发明的颜料不涉及通过氧化铝/氢氧化铝的沉积来生产涂层，如通常施于颜料那样，而是氧化铝/氢氧化铝产生在铝颜料或铝合金原料的内部或表面上。
很多优点与该反应涉及的不寻常的特征相关联。一方面，在氧化铝和铝芯之间提供了非常强的复合体系。同时另一方面，因为接着施涂的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)渗透到“裂缝的”或粗糙的氧化铝/氢氧化铝层的表面中并被牢固地固定在那里，最终涂敷的效应颜料具有很强的机械稳定性。
该固定通常比沉积而非根据本发明氧化在铝或铝合金颜料上的外部层的固定强，因为在后者中，生产涉及的粘附到铝表面上的脂肪酸通常代表天然的憎水密封层，它阻止与铝芯的牢固固定。此外，在基本光滑的铝表面的情况中，接着沉积的涂层的固定远没有根据本发明制备的铝或铝合金颜料的裂缝的或粗糙的表面情况中的固定那么牢固。
另一个优点在于通过氧化铝或氢氧化铝的向内生长使得铝芯的厚度减小。通过这种方式，尤其是效应颜料的相对遮盖力充分提高。为了实现良好的遮盖，例如，如果有色效应颜料中的铝或铝合金反射芯厚度平均不超过70nm(优选为70-40nm厚)就足够了，因为在该厚度实质上是不透明的。因此本发明的效应颜料的铝芯通常具有的平均厚度为10-250nm，优选15-200nm，更优选20-150nm，非常优选30-100nm，最优选40-80nm。控制氧化的程度和选择特定厚度的铝颜料或铝合金颜料可以选择性地影响效应颜料的性质。
然而，在仅于化学湿法条件下沉积层的情况中，铝颜料的原始厚度完全进入(contribute to)最终产品的厚度。在这种情况中，浪费很多“铝含量”和遮盖力。
尤其是在多层效应颜料中，关键点是颜料的总的层厚度。本发明的效应颜料中铝芯或铝合金芯的厚度的减小同样也减小它们的总的层厚度。由此，在施涂介质(例如漆)中产生取向更好、堆积更好的颜料。例如，结果是提高光泽、减小灰度和形成更好的图像差别(DOI)。
本发明的效应颜料的总的层厚度优选小于900nm，更优选小于800nm，进一步优选小于700nm，最优选小于600nm。例如，所述总的层厚度可以为300nm或400nm。
本发明的效应颜料的形状因子(form factor)，即颜料的长度和厚度的商优选大于20，更优选大于25，进一步优选大于30，最优选大于40。这里颜料的长度用激光散射粒度测定的体积分布的累积穿透曲线的d50值表示。薄片效应颜料的粒度表征是常规的现有技术，并可以使用例如Quantachrome提供的Cilas仪器进行。
按照优选的实施方案，将氧化铁层施涂在氧化铝/氢氧化铝层上，所述氧化铝/氢氧化铝层是通过化学湿法氧化铝颜料或铝合金颜料制得的。
在本发明的另一个发展中，在用折射率大于1.95的更高折射的金属硫属化物(优选金属氧化物)涂敷之前，首先为在化学湿法条件下被氧化的铝颜料提供低折射的氧化物。所述折射率优选小于1.80。该措施可以提高效应颜料的放气稳定性。由于氧化铝/氢氧化铝层的高度多孔性，放气稳定性的提高在活泼介质(例如水基涂料)中的某些情形中是有利的。
用在这种类型的涂层中的适合的物质优选在化学湿法条件下沉淀的SiO2、氧化硼、氧化铝或其混合物。该氧化物层的折射率小于1.8，然而，较佳地，并不完全填满存在于通过化学湿法氧化产生的氧化铝/氢氧化铝中的孔。较佳地，以总的效应颜料的重量计，该任选的、额外的氧化物层的施涂量为1-15重量％，更优选2-10重量％，最优选3-7重量％。用低于1重量％的折射率小于1.8的氧化物涂敷，在例如放气稳定性方面是无效的。大于15重量％——在填满氧化铝孔或氢氧化铝孔之后——施涂密集而均匀的新的氧化物层。取决于所施涂的低折射氧化物(优选的在化学湿法氧化条件下沉淀的SiO2、氧化硼和/或氧化铝)的量，混合层还可基本由或完全由低折射氧化物和通过化学湿法氧化产生的氧化铝/氢氧化铝层组成。
较佳地，所述含有氧化铝的层或含有氧化铝/氢氧化铝的层，折射率小于1.8的物质的氧化物层和折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)一起形成共混合层(common mixed layer)。
较佳地，该共混合层的厚度至少为10nm，更佳地，该混合层的厚度至少为20nm，最佳地，至少为30nm。
在另一个实施方案中，在涉及折射率小于1.8的氧化物的涂敷方法中，加入折射率大于1.95的金属硫属化物颗粒。在这种情况中，所述金属硫属化物的颗粒优选具有的平均粒径使得这些颗粒能在很大程度上聚集在多孔的氧化铝/氢氧化铝层中。平均粒径低于40nm，优选低于30nm的金属硫属化物颗粒是优选的。所述金属硫属化物颗粒优选是纳米级别(nanoscalar)的金属氧化物颗粒，更优选纳米级别的氧化铁颗粒。此处，同样的，形成氧化铝/氢氧化铝的混合层，所述氧化物的折射率小于1.8，所述硫属化物的折射率大于1.95。
在本发明的另一个实施方案中，在折射率大于1.95的硫属化物层或金属氧化物层上沉淀另外的折射率小于1.8的层。作为另外的保护层，该层可额外地赋予有色效应颜料放气稳定性，从而提高其在例如水基涂料中的应用。这些额外涂敷的效应颜料可进一步任选地具有反应导向剂(reactive orienting agent)，例如引入本文作为参考的EP 1 084 198中所描述。通过这种方法，可以得到与涂料体系更好的粘合(binding)，从而产生例如，更好的抗冷凝性(condensate resistance)。
折射率小于1.8的其它层优选由二氧化硅、氧化铝和/或氢氧化铝、氧化硼或其混合物组成。
根据本发明的一个优选发展，首先将二氧化硅层接着将氧化铁层施涂到在化学湿法氧化条件下氧化的铝颜料或铝合金颜料上。
本发明的用于生产颜料的方法分为两个步骤。第一，按照EP 0 848 735(纳入本文作为参考)所揭示的方法氧化铝颜料。
首先，优选将铝颜料悬浮在有机溶剂中并加热到反应温度，加入氧化剂(优选水)和任选的催化剂开始氧化反应。通过改变反应时间、反应温度和氧化剂(例如水)和催化剂的量，可以选择性调节氧化程度，从而选择性调节被氧化的铝颜料的氧化物层的厚度。
较佳地，铝颜料或铝合金颜料的氧化在pH7-12于水和一种或多种与水混溶的有机溶剂的混合物中进行。较佳地，以混合物的重量计，混合物中水的含量为3-60重量％，优选15-55重量％。
以铝或铝合金计，水的量优选为10-120重量％，更优选15-55重量％。如果所述值低于10重量％，氧化很微弱。如果所述值高于120重量％，会产生凝聚的颜料。
铝颜料或铝合金颜料的氧化通常在室温和溶剂沸点之间的温度进行。
折射率大于1.95的硫属化物(优选金属氧化物)的沉淀优选通过将金属盐溶解在支配性的有机介质(predominantly organic solvent)中，并优选在恒定的pH，恒定的温度将其定量供给(meter)氧化的铝颜料在支配性的有机介质中的分散液或悬浮液中来进行。
根据本发明的另一个优选发展，在施涂折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)之前，施涂折射率小于1.8的氧化物层。
可能的金属盐是相应金属的卤化物(尤其是氯化物)、硝酸盐或醋酸盐。条件是它们可溶于所使用的支配性的有机介质中。还可使用络合盐。可使用的络合配体的例子是乙酰基丙酮酸盐，例如Ti(acac)4。
pH取决于所要沉淀的金属硫属化物(优选金属氧化物)，且本领域技术人员可以很容易地测定。在不同金属硫属化物(优选金属氧化物)的连续层的情况中，可以通过在分别沉淀前加入适当的酸或碱来任选地将pH调节到所需的值。适当的酸具体地可以是矿物酸，例如HCl或H2SO4。所用的碱可以是，例如氢氧化钠溶液。
所用的支配性的有机介质优选由1-5个碳原子的醇极其混合物以及与水的混合物组成。
较佳地，所述有机溶剂选自醇、二醇和酮，优选乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、甲氧基丙醇、丙酮、丁基二醇及其混合物。
支配性的有机介质在意思上理解为溶剂混合物，其中总的有机溶剂的含量优选大于80重量％。溶剂混合物的剩余部分基本由水构成，水用作金属盐水解为相应的金属氢氧化物和/或氧化物的反应参与者。
与纯水介质相比，该支配性的有机介质的具体优点是被氧化的铝颜料即使在小于3和大于8的这样极端的pH下也不会被攻击。
本发明的目的还通过提供含有本发明的效应颜料的涂料组合物来实现，较佳地，所述涂料组合物选自涂料、漆、机动车辆瓷漆、印刷油墨、墨水、塑料材料、玻璃、陶瓷或化妆制品。根据优选的发展，所述化妆制品是指甲油。
本发明的涂料组合物可另外含有用于各个用途的常规添加剂，例如一种或多种成膜剂、一种或多种溶剂等。
现在参考下面的实施例和附图阐述本发明，而非限制权利要求书的范围。


图1是按照本发明的实施例3制得的颜料的横截面部分的SEM照片。可以分辨出氧化铁(浅的)和氧化铝/氢氧化铝(暗的)的混合层。
图2是对比实施例8制得的颜料的横截面部分的SEM照片。这里，没有看到氧化铁(浅的)和二氧化硅(暗的)的混合层。但是在氧化铁和二氧化硅之间有明显的界限。
图3是受到切变应力(韦林搅切测试)后的本发明的实施例和对比实施例涂层(application)的亮度差别。
图4是比色测定的本发明的实施例和对比实施例的刮涂层的遮盖力(在110°测量角的亮度深/浅的商)对颜料重量百分比含量的函数。
图5是比色测定的本发明的实施例和图4的对比实施例的刮涂层的遮盖力(在110°测量角的亮度深/浅的商)对基于面积的遮盖力D的函数。
图6是在七个不同的观察角(15°、20°、25°、45°、70°、75°、110°)和恒定的入射角45°比色测定的本发明的实施例和对比实施例的CieLab系统(效应线，effect lines)的a*b*值，这些角度是使用德国柏林的OptronicMultiflash提供的角度光谱仪(ganiospectrophotometer)得到。
图7另外示出了a*对b*色值在三个不同的入射角(各种情况中有两个观察角，相对于反射角+/-15°)作图。命名为“效应锚定(effect anchor)”(25°/170°、25°/140°、45°/150°、45°/120°、75°/120°和75°/90°)(入射角/观察角)的这些值同样地基于表面平面(surface plane)并用测量仪器(Datacolor提供的角度光谱仪Multi FX10)测定。
具体实施例方式
，本发明的实施例1-5和12-14氧化氧化铝/氢氧化铝层的生产可按照EP 0 848 735中所揭示的方法进行。
在足够大小的平面反应容器中，加入100g糊浆形式的铝颜料在240g异丙醇中并分散10分钟。接着，向容器中加入去离子水和碱的混合物(量见表1)。加热悬浮液使其刚好在沸点以下。加热7小时后，使悬浮液冷却。16小时后，通过布氏漏斗吸滤混合物，并在N2吹扫下，将滤饼在真空干燥炉中于100℃干燥6小时。
氧化铁涂层
将氧化的铝颜料和工业酒精一起加入到3L的平底反应容器中并分散。用量示于表1。为了确定较大批量情形中的适当量，将很多批独立的氧化的铝颜料彼此混合。接着将悬浮液加热到60℃，并使用HCl水溶液(HCl的浓度＝18重量％)将pH调节到6.2。然后开始连续加入FeCl3的醇溶液(FeCl3×6H2O的浓度为40重量％)(量见表1)。通过加入氢氧化钠的醇溶液，将pH保持恒定在6.2。加料完成后，在热的状态通过布氏漏斗吸滤悬浮液，用醇/水混合物洗涤滤饼多次。并在N2吹扫下，将滤饼在真空干燥炉中于100℃干燥6小时。
对比实施例6在化学湿法条件下沉淀的氧化铝将45g三异丙基铝和250g异丙醇放在1L的反应器中，于83℃的预定(forerun)温度下搅拌分散、溶解。加入160g市售的Mex 2154(Eckart，Furth，德国)并用有机碱和异丙醇的溶液冲洗。1小时的分散时间之后，以化学计量比逐滴加入5.5％有机碱和94.5％的去离子水的混合物。加热7小时之后，搅拌悬浮液16小时，然后在吸滤瓶上过滤，滤饼在真空干燥炉中于100℃干燥。
对比实施例7实施例1的氧化的铝颜料，没有后续的用氧化铁涂敷。
对比实施例8+9市售的产品VariocromM-red和VariocromM-gold(BASF，Ludwigshafen，德国)。
对比实施例10+11市售的产品PaliocromL 2000和PaliocromL 2800(BASF，Ludwigshafen，德国)。
实施例和对比实施例的刮涂层的分析数据和反射角示于表2。
对比实施例15铝粉E900(Eckart，Fürth，德国)市售的很细的铝粉。
表1本发明的实施例1-5和12-14生产的反应参数。


在图1中，示出了本发明颜料的横截面的SEM照片(来自实施例3)。已在极其大的钝角下测定颜料。通过这种方式，边界面非常清晰。氧化铝/氢氧化铝相对纯的铝相显示出暗对比，而氧化铁产生亮对比。所述氧化铝层具有明显的颗粒结构。在氧化铁和氧化铝之间的相边界上，混合层清晰可见。小的氧化铁颗粒可辨认地聚集在孔状的氧化铝层中。
在图2中，示出了本发明的对比实施例8的颜料的类似的照片。这里，可以分辨出在各个方面非常均匀、均一并彼此分开的层。分辨不出氧化铁和SiO2层的混合层。
表2


*在10％颜料水平，遮盖力良好1对于化学计量的SiO2和Fe2O3的计算值效应颜料的更详细的表征数据示于表2。它们包括颜料表征，例如粒径分布的中位数、比表面积、密度、按照元素分析的分析成分。为了确定根据BET的比表面积，在各种情况中，将干燥的颜料于300℃加热2小时，然后进入测定阶段，所述测定阶段使用液氮进行。所用的测量仪器是Micromeritics提供的Gemini类型；D-41238(Moenchengladbach，德国)。类似地，也示出了测自刮涂层的光泽值(如下)。首先可以看出粒径分布小的Variocrom颜料由于其高的SiO2含量、非常高的密度，明显具有最差的光泽性质。本发明的实施例1-5，与对比实施例7(氧化的铝颜料上没有Fe2O3涂层)或对比实施例6相比，由于其额外的氧化铁层而显示出降低的光泽。然而，它们的光泽比仅用氧化铁涂敷的Paliocrom产品的光泽更高且显著高于Variocrom产品的光泽。对一些实施例进行了下述的各种测试。
韦林搅切测试在工业中，很多漆在循环系统中处理。在这些情况下，漆组分受到高的切变应力。韦林搅切测试现在模拟这些条件并用来测定环传递稳定性(annularpipeline stability)或切变稳定性。相对于未处理的应用，正是那些涂层没有充分固定到载体材料上的颜料在该测试中显示出强烈的亮度值差异。因此韦林搅切测试可以作为一种独立涂层的相互粘合对切变应力的函数的量度。
步骤称重颜料糊浆并在880ml的烧杯中将颜料糊浆与常规的湿漆逐步混合与之形成糊浆，所述湿漆是基于羟基官能的丙烯酸酯。然后，使用1∶1的醋酸丁酯和二甲苯在DIN4毫米的烧杯中将粘度调节到17”。制得总共为600g的漆，在水的冷却下将其中的400g填充到双壁的1kg的容器中，并在配有专门的连接装置的Dispermat(韦林搅切器)中搅拌。在135000rpm搅拌8分钟，然后移出200g漆，剩余的再搅拌12分钟。
批量6％粉末(颜料)8％醋酸丁酯8586％CSR漆，无色用醋酸丁酯85/二甲苯1∶1的30％稀释液将各为200g的未处理的漆和处理的漆用自动喷涂器和喷枪LP-90(两者都由德国的Languth供应)施涂，设置如下设置指针(needle)1.3.4压力4巴操作选择喷涂操作的数目以产生15-20微米的干漆层厚度。
通常，如果在按照韦林搅切测试的应用中，相对于未处理的样品的亮度差异ΔE*小于1，则认为效应颜料是切变稳定的。这对所有的测量角都适用。
图3中，在一些实施例中使用的且所制备的漆样品施涂在其上的金属测试片的亮度差异对处理20分钟后的独立测量角作图。
对比实施例6的测试片(氧化铝在化学湿法条件下沉积在上面)显示出非常高的亮度差异。在这种情况下，颜料被严重损坏。相比之下，对比实施例7、(没有氧化铁的氧化的颜料，Aloxal3010)和对比实施例9以及本发明的实施例2的测试片达到测试标准。VariocromM-red(BASF)也通过测试。铝的化学湿法氧化明显导致氧化物对铝芯的显著粘附，在后续的用氧化铁涂敷之后仍旧保留。然而，仅在化学湿法条件下沉淀的氧化铝层并没有显示出良好的粘合(见对比实施例6)。此外，在对比实施例6的制备过程中，观察到氧化铁层的粘合差且产生很多二级沉淀。
遮盖力比较在1-10％范围的各种颜料含量下将各颜料搅拌到10g的常规的硝基纤维素漆中(Dr.Renger Erco青铜色混和漆2615e；Morton)。在这种情况下，引入所述效应颜料，接着使用刷子分散在所述漆中。
在刮涂器中将即用型(ready-to-use)漆施涂在Byk Gardner提供的测试卡2853(对比纸)上以使湿膜厚度为50μm。
在所有的颜料含量，在相对于反射角为110℃的观察角使用德国柏林的Optronic Multiflash提供的角度光谱仪测定黑色和白色背景的漆涂层。
黑色的亮度值相对于白色背景的商对颜料重量百分比含量作图(图4)。作为遮盖力标准，通常在文献中对于铝颜料为大于0.98的值，例如在EP 0 451 785中提到的。由于它们对可见光完全不透明且在漆中的面平行取向，铝颜料显示出极好的遮盖力。
本发明的多层涂敷的效应颜料，像现有技术中已知的类似的效应颜料一样，也具有至少五层结构，与纯的铝颜料相比，由于其相对低的铝含量，自然显示出较差的遮盖力。因此对于这种类型的效应颜料，即使商(quotient)为0.9，也认为具有良好的遮盖力。
从图4中推知，本发明的实施例5和对比实施例7和10的颜料达到最好的比遮盖力(specific covering power)，因为三层的颜料仅具有一层涂层。在本发明的实施例5中，所用的起始原料是极其薄的铝颜料(厚度仅约为110nm)。由于这个原因，涂敷的颜料的遮盖力同样很好，尽管铝含量极低(仅20重量％)。
5层的效应颜料VariocromM-red(对比实施例8)的比遮盖力(specificcovering power)与本发明的颜料的比遮盖力相当，尽管其金属含量很低且SiO2层很厚。原因是这些颜料的颗粒粒径较小。已知由于在边缘处的高比例的散射，减小颗粒粒径可以使金属颜料的遮盖更好。然而，如表3中所推出，较小的颗粒粒径的直接结果就是这些颜料的光泽性质较差。为了从很大程度上消除不同颗粒粒径的效应，如下定义了面积相关的遮盖力D

在图5中，L*110°值的商对各种起始重量的变量D作图。现在可以清楚地看到Variocrom颜料的遮盖力较差。
所述曲线可外推到商数为0.9时的情况。使用上面的公式中的该值，可计算达到各情况中的足够的遮盖力所需的颜料面积的起始重量。这些值和比遮盖力示于表3。此外，为了比较，列出了在颜料含量为10％时的光泽值。
从表3中可以明显看到，本发明的实施例1和2的遮盖力表现类似于Paliocrom实施例(对比实施例10和11)，但是具有更高的光泽值。本发明的实施例4具有较低的遮盖力，但较好的光泽值。本发明的效应颜料的优点尤其在于其光学性质。它们显示出微弱的、浅的随角异色，在强烈有色的Paliocrom产品中完全没有随角异色。在本发明的效应颜料中，实施例4的效应颜料相对具有最急剧的随角异色。
然而，Variocrom产品(对比实施例8和9)显示出急剧的随角异色。比遮盖力与本发明的实施例1和2相当，但是面积相关的遮盖力较低。具体地，使用这些对比颜料的刮涂层的光泽明显较弱。这是由于这些颜料的形状因子较低。形状因子小是因为长度(longitudinal extent)短且颜料的总厚度大。所述厚度约为800-1000nm，导致形状因子小于25。
本发明实施例5的颜料的遮盖力(5层颜料)甚至比3层颜料PaliocromL2800或Aloxal3010的遮盖力更好。这里用于氧化的铝颜料的平均起始厚度仅为约110nm。氧化的效应厚度和氧化铁涂敷的颜料与常规的铝颜料(例如Mex2154)是类似的，即300-400nm。
因此本发明的效应颜料的优点来自各种性质的总和。本发明的颜料显示出良好的遮盖力，良好的机械和化学稳定性、高光泽和仅仅轻的、微弱的随角异色。作为整体考虑，没有任何对比实施例令人满意地具有上面提到的所有性质。
表3在L*110°白色/L*110°黑色＝0.9时的比色性质和遮盖力的总结


*10％颜料水平**遮盖商数0.9
随角异色的性质为了比较比色性质，使用了“遮盖力比较”中所述的湿漆涂层。当然，使用没有剪切应变负载的(non-shear-loaded)样品涂层。对于图6，使用柏林的OptronicMultiflash提供的角度光谱仪进行测定，对于图7，使用总部在德国D-45768 Marl的Datacolor提供的MultiFX10角度光谱仪。
到目前为止，已经在恒定的入射角45°和相对于反射角例如15°、20°、25°、45°、70°、75°和110°的各种测量角测定常规的机动车辆瓷漆体系。这些测定得到光泽或效应线，但是仅对应(register)现有的干涉颜料可产生的颜色范围的一小部分。可以通过这种方法对常规金属颜料的明-暗随角异色进行很好的比色表征。
然而，现有光干涉颜料的主要特征是颜色对光的入射角的依赖性。然而，只有入射角的改变可充分描述这些颜料。在不同的入射角和相对于反射角恒定的差异角(differential angle)(例如15°)所做的检测导致a*b*系统中的所谓的干涉线或干涉锚定(interference anchor)。这是各种干涉颜料的特征。对于其它信息，参考出版于farbe+lack 109(2003)的W.R.Cramer和P.W.Gabel的文章。为了充分估计，牺牲三个入射角25°、45°和75°和在各种情况中相对于各个反射角显示出+/-15°偏移的差异角。这意味着在45°的入射角，相关的反射角是135°。两个差异角+15°和-15°分别与该反射角相关，因此相应的观察角是120°和150°。这里的参考点在各种情况下是水平的且不垂直于样品。
在图6中，来自L*a*b*系统的所有四对角度(入射角/测量角)(45°/110°；45°/90°；45°/60°；45°/25°)的a*对b*的值对彼此作图，代表效应线。当考虑效应线时，可以看出在所有颜料的情况中，随着测量角的增加，看到向无色(零点)的颜色移动，在本发明的颜料中(尤其是实施例1中)更为明显。在本发明的实施例中，在很大(obtuse)的钝角观察角可以观察到向红色范围的移动。这在图6中可以通过本发明的实施例1、2和5的曲线中的特征性“钩状”而看出。对于Paliocrom产品(对比实施例10和11)，并没有得到这种类型的颜色位置变化。然而，两个Variocrom实施例(对比实施例8和9)的颜色位置变化显然更加明显。
此外，为了较好地表现随角异色，在“效应锚定”名称下，对于各对角度(25°/170°；25°/140°；45°/150°；45°/120°；75°/120°和75°/90°)(入射角/测量角)，a*、b*颜色值在图7中另外对各自作图。通常，在光干涉颜料中的效应锚定在各效应线上几乎是水平的。现在该效应锚定的大小代表随角异色的量度。
在图7中，现在可以看到Paliocrom产品(对比实施例10和11)没有形成该锚定。相反，效应锚定是效应线的延长部分。因此事实上不存在随角异色。
本发明的实施例1、2和4的颜料是不同的。这里效应锚定仅在颜色空间中延伸到中等程度，这就是可以说成微弱的、浅的随角异色的原因。
然而，实施例9的Variocrom在不同的观察角显示出最大的颜色位置变化。效应锚定极其明显，在很高程度上穿过(cut through)颜色空间，这被独立的观察者理解为急剧的随角异色。
在本发明的内容中，随角异色ΔH*anchor的意思理解为五个锚定角25°/140°、45°/150°、45°/120°、75°/120°和75°/90°的单个H*anchor值之间的定量最大差值。25°/170°的第六个值不被考虑在该定量观察中，因为它重现性不是很高。这里测定是在对表面平面仅10°的观察角和这种类型的钝角进行的，表面的质地(取决于涂层的类型)显著地有利于测定结果。
ΔH*anchor越高，在颜色空间中的移动越大，由此产生的随角异色越大。这里，以下面的顺序产生一个清晰的增减Paliocrom产品(对比实施例11)和Aloxal(对比实施例7)，几乎没有随角异色，本发明的颜料(对比实施例4)具有中等的随角异色，最后，Variocrom(对比实施例9)具有最急剧的随角异色。
在下面的表格中，再产生本发明的实施例和对比实施例的相应值。
表4表征随角异色的比色数据


安全性数据如上面所提到的，特别地，由于铝热反应，使用氧化铁涂敷的铝颜料不安全。为了能够表征粉状物质的反应性，测定了各种表征数据。最重要的值列于表4并在下面描述。
颗粒粒径分布粉末的反应行为受颗粒粒径的影响很大。因此产品的颗粒粒径分布与爆炸技术数据密切相关，因此必须总是包括在实验结果的考虑内。因此在进行粉末的爆炸技术研究时，必须首先考虑颗粒粒径分布的测定，例如通过激光粒度测定方法测定。为了这个目的，使用超声将样品在异丙醇中分散300秒。用磁力搅拌器搅拌短时间后，然后用激光粒度仪测定样品。D50值对应于中位数值，且通常用作颗粒粒径分布的表征。
最小点火能最小点火能给出流化的粉末的可燃性信息。最小点火能的测定是在改进的哈特曼仪(Hartmann apparatus)上进行的。在规定的实验条件下，测定贮存在电容中、在放电时足以点燃爆炸性粉末/空气混合物的可燃混合物的最小电能。
最大爆炸压力(pmax)在规定的实验条件下测定最大压力。最大压力是在混有空气的粉末爆炸过程中于封闭的容器中测定的。
KSt值这是粉末特异(dust-specific)和测试方法特异(test process-specific)的特征，从cubic law计算。该数值上等于在指南VDI 3673，Sheet 1和VDI 2263，Sheet 1和ISO6184/1中所公布的测试条件下在1m3容器中的最大瞬间压力增长的值。
较低爆炸极限(Exu)混有空气的粉末可以爆炸的浓度范围的下限。
燃烧时间在用1000℃的热火焰活化之后，特定体积的粉末堆在10cm的长度上燃烧完所需要的时间，其中活化时间必须不超过5分钟。测定是按照德国联邦材料研究所发表的测试和标准手册的第III部分，33.2.1.4节进行的。
表5安全性数据

表5中所列的数据说明，本发明的颜料和铝粉末E900符合同样的安全标准。也就是说，尽管本发明的颜料是涂敷有氧化铁的铝颜料，但是它们并没有比用来比较的铝粉更危险，其符合常规的商业安全标准。
本发明的实施例16通过混合和搅拌起始组分制造具有以下组分的指甲油制剂。
表6指甲油的组分

用该指甲油涂敷人造的、弧形的指甲。溶剂干燥之后，出现具有从柠檬金色到微红色的微弱的随角异色的金属效应。
因此本发明涉及提供基于在化学湿法氧化条件下被氧化的铝颜料的有色效应颜料。它们在化学湿法条件下用折射率大于1.95的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)涂敷。由于硫属化物层(优选金属氧化物层)至少部分能够渗透到氧化铝/氢氧化铝层的孔中，在多孔的氧化铝/氢氧化铝层和高度折射的硫属化物层(优选金属氧化物层)之间形成混合层。
由于这个原因，本发明的效应颜料具有柔和的、微弱的随角异色。根据氧化铝/氢氧化铝层的层厚度和性质以及高度折射的金属硫属化物层(优选金属氧化物层)的性质和层厚度，可以制得大量的有色效应颜料。
本发明的效应颜料的优点在于，除了微弱的随角异色外，还有良好的遮盖力和高光泽。良好的遮盖力是由于在铝颜料的化学湿法氧化中，氧化物层部分地生长到铝芯中。由于光学不透明的性质，厚度约为100-300nm的铝颜料本身太厚，所以通过选择适当厚度的铝颜料可使最终留在有色效应颜料中的铝芯厚度最优化到较佳地为30-80nm的厚度，从而使效应颜料的总厚度最小化。通过这种方式，使颜料的形状因子最大化，从而在施涂介质中形成良好的取向，并因此具有良好的光泽度。
通过化学湿法氧化制得的氧化铝/氢氧化铝层还可作为铝芯和高度折射的金属硫属化物层(优选氧化物层)之间的密封层。因此，具体地，当使用氧化铁作为高度折射的氧化物层时，可有效抑制铝热反应。因此，本发明的效应颜料虽然铁含量高，但可以安全使用和制造。
权利要求
1.一种效应颜料，它具有铝芯或铝合金芯以及含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层包覆住所述铝芯或铝合金芯，所述铝芯或铝合金芯通过化学湿法氧化薄片铝颜料或铝合金颜料而获得，以颜料的总重计，所述铝芯或铝合金芯中金属铝的含量不超过90重量％，其特征在于，所述氧化的铝颜料或铝合金颜料具有至少一层折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层，并在所述高度折射的硫属化物层和含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的包覆层之间形成混合层。
2.如权利要求1所述的效应颜料，其特征在于，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层和所述折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层至少部分地互相渗透。
3.如权利要求1或权利要求2所述的效应颜料，其特征在于，在所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层和所述折射率大于1.95的高度折射的硫属化物层之间的混合层的厚度至少为10nm。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的效应颜料，其特征在于，在所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层和所述高度折射的硫属化物层之间的混合层的折射率显示出沿着垂直于颜料表面的梯度，从含有纯的氧化铝/氢氧化铝的层的折射率延伸到高度折射的硫属化物层的折射率。
5.如权利要求1所述的效应颜料，其特征在于，在所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层和所述高度折射的硫属化物层之间有至少一层折射率小于1.8的物质的氧化物层。
6.如权利要求5所述的效应颜料，其特征在于，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层和所述折射率小于1.8的物质的氧化物层至少部分地互相渗透。
7.如权利要求5或6所述的效应颜料，其特征在于，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层和所述折射率小于1.8的物质的氧化物层一起形成厚度优选至少为10nm的混合层。
8.如权利要求5-7中任一项所述的效应颜料，其特征在于，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层、折射率小于1.8的物质的氧化物层和折射率大于1.95的高度折射的硫属化物层一起形成厚度至少为10nm的共混合层。
9.如权利要求5-8中任一项所述的效应颜料，其特征在于，位于所述含有纯的氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层、折射率小于1.8的物质的氧化物层和高度折射的硫属化物层之间的混合层的折射率显示出沿着垂直于颜料表面的梯度，所述梯度从含有氧化铝/氢氧化铝的层的折射率延伸到纯的高度折射的硫属化物层的折射率。
10.如权利要求5-9中任一项所述的效应颜料，其特征在于，折射率小于1.8的物质的氧化物层是含二氧化硅的层。
11.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，所述铝芯的平均层厚度小于250nm。
12.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，所述铝芯的平均层厚度小于150nm。
13.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，所述至少一层折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层包括一层有色金属硫属化物层或许多层有色金属硫属化物层。
14.如权利要求1-12中任一项所述的效应颜料，其特征在于，所述至少一层或多层折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层包括一层或多层本身基本无色的金属硫属化物层。
15.如权利要求1-12中任一项所述的效应颜料，其特征在于，所述至少一层或多层折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物层包括有色金属硫属化物层和本身基本无色的金属硫属化物层且主要以交替结构排列。
16.如权利要求13或15所述的效应颜料，其特征在于，所述一层或多层有色金属硫属化物层较佳地选自氧化铁、氧化钒、氧化钨、氧化铬、它们的水合氧化物或它们的混合物。
17.如权利要求16所述的效应颜料，其特征在于，所述氧化铁以变体赤铁矿、针铁矿、磁铁矿或其混合物存在。
18.如权利要求14或15所述的效应颜料，其特征在于，所述一层或多层本身基本无色的金属硫属化物层选自氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锡、氧化铈、它们的水合氧化物或它们的混合物。
19.如权利要求5-13中任一项所述的效应颜料，其特征在于，向含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层施涂二氧化硅层，然后施涂氧化铁层。
20.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，向所述至少一层折射率大于1.95的金属硫属化物层施涂至少一层折射率小于1.8的氧化物层。
21.如权利要求20所述的效应颜料，其特征在于，所述至少一层折射率小于1.8的氧化物层选自二氧化硅、氧化铝和/或氢氧化铝、氧化硼或其混合物。
22.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，它们的形状因子大于20，优选大于25。
23.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，它们的形状因子大于40。
24.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，所述铝颜料或铝合金颜料是用有机基团或有机化合物表面改性的。
25.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，所述铝颜料或铝合金颜料具有有色外观，所述有色外观显示出柔和的随角异色。
26.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，所述金属硫属化物是金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物、金属碲化物或其混合物。
27.如前面任一项权利要求所述的效应颜料，其特征在于，以颜料的金属含量计，铝合金含有至少5重量％的一种或多种铝和各种金属，较佳地铁、锰、铜、钒、铬、镍、钴、硅、镁、锌和/或钛。
28.如权利要求1-27中任一项所述的效应颜料的生产方法，其特征在于，(a)使用氧化剂来氧化铝颜料或铝合金颜料，所述氧化铝颜料或铝合金颜料悬浮在含有有机溶剂的液相中，(b)向在步骤(a)中氧化的颜料上施涂至少一层折射率大于1.95的金属硫属化物层，该过程中在所述金属硫属化物层和氧化铝/氢氧化铝层之间形成混合层。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中施涂至少一层折射率大于1.95的金属硫属化物层之前施涂折射率小于1.8的氧化物层。
30.如权利要求28或29所述的方法，其特征在于，步骤(a)中的氧化剂是水且所述有机溶剂是与水混溶的。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，以铝或铝合金颜料计，水的量为10-120重量％，优选15-55重量％。
32.权利要求28-30中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中加入催化剂。
33.权利要求28-32中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(b)中，通过将溶解在支配性的有机介质中的金属盐加入到在步骤(a)中被氧化的铝颜料或铝合金颜料的分散液中来施涂金属硫属化物层。
34.权利要求28-33中任一项所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自醇、二醇和酮，优选乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、甲氧基丙醇、丙酮、丁基二醇及其混合物。
35.权利要求28-34中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(a)中的氧化是在室温和水与有机溶剂的混合物的沸点之间进行。
36.权利要求28-35中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(a)中，悬浮液的pH介于7和12之间。
37.权利要求1-27中任一项所述的效应颜料在涂料、漆、机动车辆瓷漆、粉末基清漆、印刷油墨、墨水、塑料材料、玻璃、陶瓷或化妆制品中的用途。
38.如权利要求37所述的用途，其特征在于，所述化妆制品选自指甲油、唇膏、粉底、头发处理制品、皮肤护理制品、睫毛膏、眼影、眼线膏、口红、香水、化妆水、粉(大块的或扁平的)或文身制剂。
39.一种涂料组合物，其特征在于，它含有权利要求1-27中任一项所述的效应颜料。
40.如权利要求39所述的涂料组合物，其特征在于，它选自涂料、漆、机动车辆瓷漆、印刷油墨、墨水、塑料材料、玻璃、陶瓷或化妆制品。
41.如权利要求40所述的涂料组合物，其特征在于，所述化妆制品是指甲油。
全文摘要
本发明涉及效应颜料，所述效应颜料具有铝芯或铝合金芯以及含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层，所述含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的层包覆住所述铝芯或铝合金芯，所述铝芯或铝合金芯通过化学湿法氧化薄片铝颜料或铝合金颜料而获得，以颜料的总重计，所述铝芯或铝合金芯中金属铝的含量不超过90重量％，其中氧化的铝颜料或铝合金颜料具有至少一层折射率大于1.95的高度折射的金属硫属化物(chalcogenide)层，在所述高度折射的硫属化物层和含有氧化铝或含有氧化铝/氢氧化铝的包覆层之间形成混合层。本发明还涉及这些效应颜料的制造方法及其应用。
文档编号C09C1/64GK1882662SQ200480034349
公开日2006年12月20日 申请日期2004年11月19日 优先权日2003年11月21日
发明者F·亨莱因, H·伯讷, M·格吕纳 申请人:爱卡公司