专利名称：反射红外辐射的白色颜料、其制造及其用途的制作方法
反射红外辐射的白色颜料、其制造及其用途本申请是申请号为200680047868. O、申请日为2006年12月21日、发明名称为“反射红外辐射的白色颜料、其制造及其用途”的申请的分案申请。本发明涉及反射红外辐射的非常白的颜料，还涉及其制造及其用途。墙漆通常用白色颜料着色，例如二氧化钛或硫酸钡。在这种白色基础漆料的基础上，通过用相应的彩色颜料着色，可获得有色乳胶漆。但是，乳胶漆的成分，例如粘合剂、颜料和/或填料，至少部分地吸收红外辐射。因此，热辐射没有被反射并最终发散到外部。从K. Rose, U. Posset, K. _H. Haas 和 M. Kohl, Farbe & Lack 108 (2002)，第 29 页中获知，涂有SiO2的铝颜料能够提高乳胶漆中红外辐射的反射。
在 “Komfort und Energieeffizienz durch WarmedMmmimg ”(热绝缘产生的舒适感和能效)，Prof. Dr. Beck, Otti-Profiforum ^Warmedammiing imBauwesen”09. +10. 03. 2005，Regensburg中详细描述道，用包含红外反射颜料的墙漆涂装的室内墙壁产生了舒适的感觉良好的环境。房间里的人充当黑体辐射体，其发出的红外辐射最大为大约10微米。尽管红外辐射仅构成室内总热量的一小部分(百分之几)，但人在主观上对室内的辐射吸收点非常敏感。因此，墙壁对红外辐射的均匀反射会产生极其舒适的、“感觉良好的环境”。但是，使用铝颜料作为红外反射颜料具有墙漆呈现金属外观的缺点。在多数情况下，这是不合意的。此外，墙漆中的金属颜料在基底上明显表现出不平整性。此外，根据浓度和粒度，使用铝颜料具有使乳胶漆发灰的不利效果。多数乳胶漆是白色的，并且为了制造有色乳胶漆，还使用白色乳胶漆作为用彩色颜料着色的基础。DE 4211560A1公开了基底的一种涂料，其尤其可以是金属薄片或云母颜料，其中白色颜料具有小于I微米的粒度。该颜料仅借助喷雾干燥施用到基底上而没有任何进一步涂覆，因此与所述基底的粘合性不足。DE 10010538A1公开了一种防污涂料，其公开了一种复合组合物，其除了多样的组分和粒子外还可以包括片状粒子，例如铝颜料。从DE 10010538A1中获知的涂料的一个缺点在于，金属颜料可能锈蚀，另一缺点在于该涂料具有金属外观或金属效果。DE 19501307A1公开了有色铝颜料，其中将彩色颜料掺入通过溶胶-凝胶法制成的金属氧化物基质中。所得铝颜料有色并具有金属光泽。US 5，037，475同样公开了用彩色颜料涂覆的有色铝颜料。在这种情况下，彩色颜料的附着一方面经由热聚合的不饱和多官能羧酸实现，另一方面经由塑料涂料实现。缺点仍然在于，由此制成的有色铝颜料具有明显的金属外观。此外，WO 91/04293公开了有色和金属光泽的金属颜料。在上文所述的现有技术中，描述的始终是装饰性部件所用的效果颜料。这些颜料不仅具有金属效果还具有多色调，因为彩色颜料直接固定在金属表面上。WO 96/23337公开了一种涂料，其以两种粒子为特征——在一种情况下是片状金属颜料，在另一情况下是白色颜料——它们在近红外范围内具有极高的吸收。白色颜料也可能已施用到金属颜料上。但是，没有公开白色颜料如何固定在金属颜料上。WO 2005/007754公开了具有厚度低于0. 2微米的红外反射芯的有色颜料。在这种情况下，没有公开白色颜料，也没有公开它们如何固定在金属颜料上。DE 4035062A1公开了涂有清漆层的红外反射基底，该清漆层可以包含白色、灰色、黑色或彩色颜料。其中没有公开可依惯常方式施用到墙壁上的乳胶漆。根据DE 19718459A1的教导，该发明目的是使用具有发白至发灰表面的金属颜料。这种发白至发灰的表面可借助各种化学反应制成，但DE 19718459A1没有揭示必须在哪些条件下进行哪些反应以获得所述金属颜料。因此需要具有白色外观并且其中金属效果受到抑制的红外反射颜料，优选金属颜料。另一目的是提供红外反射颜料，优选金属颜料，其用在施用介质(例如油漆或清漆)中时，例如，人眼不轻易可见，并且不会造成施用介质的任何显著灰化。
本发明的另一目的是提供一种红外反射颜料，其在水和碱的影响下对腐蚀稳定。该颜料应该可用在乳胶漆中，不仅用在内墙漆中，还用在圬工漆中。此外，本发明的目的是提供用于制造这类颜料的成本有效的方法。通过下述颜料实现了本发明的目的一该颜料反射红外辐射，包含红外反射芯，该红外反射芯带有基本可透过红外辐射的基本包封的涂层，且该红外反射颜料基本为白色。在从属权利要求2至23中了限定了本发明的颜料的优选方案。通过制造权利要求I至23任一项的红外反射颜料的方法，进一步实现了本发明的目的，其中将基本可透过红外辐射的涂料与白色颜料和/或与散射可见光的粒状涂料生长物一起施用到红外反射芯上。在从属权利要求25至27中限定了本发明的方法的优选方案。通过本发明颜料的用途，进一步实现了本发明的目的，其中本发明的颜料用于油墨、油漆、清漆、印刷油墨、保密印刷油墨和化妆品中。在从属权利要求29中描述了优选方案。本发明的目的还通过本发明的涂料组合物得以实现，该组合物包含根据权利要求I至23任一项的的颜料。在从属权利要求31中限定了一种优选方案。通过涂有根据权利要求I至23任一项的本发明颜料或涂有根据权利要求30或31的本发明涂料组合物的制品，进一步实现了本发明的目的。该制品可以是，例如，涂装的墙壁材料或天花板材料、涂装的建筑材料，例如立面材料等。本发明人出乎意料地发现，可以提供具有红外反射芯并同时对人眼表现为基本白色的颜料。在这方面，特别令人惊讶的是，极其有效地反射红外辐射的红外反射芯，例如具有金属表面的基底，可以以下述方式涂覆一方面，红外反射能力基本没有受到损害，另一方面，颜料在人眼看来非常白且是非金属的。本发明的颜料因此可用在白色涂施介质中，例如油墨、油漆、清漆或化妆品，而不会对涂施介质造成任何显著的灰化或任何金属光泽或任何强的闪烁效果。
因此，本发明的颜料更特别适用在常用于涂装室内墙壁的白色乳胶漆中。要理解的是，还可以通过添加其它色料以常见方式将包含本发明的颜料的这种乳胶漆着色。为了制造本发明的颜料，为红外反射芯提供颜料状粒子的基本均匀的涂层，所述颜料状粒子在可见光波长范围内不透明，并同时非常可透红外辐射。对于本发明，反射芯是微粒状、优选球状或片状的基底。非常特别优选地，该基底具有片状形式，因为这种几何形态将最大红外反射与最少材料量(即较低的着色程度)相结合。优选地，一方面，涂层由基本可透红外辐射的颜料粒子(白色颜料)构成，另一方 面，由基质材料构成。所述基本可透红外辐射的颜料粒子可以通过掺入光学透明的基质之中和/或之上而固定在红外反射芯的表面上。这种基质提供了内芯的优选均匀的包封。这种优选包封的基质还保护内芯免受水或大气气体的腐蚀作用。在本发明中，基本包封的涂层是指红外反射芯以下述方式被涂层包封对观看者而言，内芯没有产生任何可察觉的光泽感。而且包封程度如此大，以至于在是易腐蚀的金属红外反射芯时，腐蚀的发生被抑制或被防止。由于红外反射芯被颜料状粒子(这些颜料粒子在可见光波长范围内不透光，同时显著可透红外辐射)均匀涂覆，本发明的颜料整体呈现非常白的外观。由红外反射芯产生的光学效果被大大抑制。由于颜料状粒子的大的红外透光度，令人惊讶地，内芯的红外反射能力没有受到或没有显著地受到负面影响。在本发明中，“光学性质”或“光学效果”始终是红外反射颜料为人眼可见的那些性质。物理上,这些性质基本由大约400至大约800纳米的波长范围内的光学性质决定。在一个优选方案中，白色的、光学不透明且可透红外的颜料状粒子是平均初级粒度优选为180至400纳米、更优选250至350纳米、更优选270至330纳米的白色颜料。根据Mie理论，这种颜料对于在400至800纳米光学范围内的电磁波长具有最大的散射横截面。较小和较大的白色颜料均具有低得多的散射性质。例如初级粒度低于30至40纳米的纳米粒子产生最低的散射，它们几乎完全透明。粒子优选具有散射横截面最大的粒度，这一事实的效果在于，它们看起来非常白色，且可见光几乎不能到达红外反射芯的表面。因此，内芯的光学效果(例如金属效果)显著受到抑制，且整体颜料看起来非常白。白色颜料可以选自，例如，由二氧化钛、氧化锌、氧化镁、硫化锌、氟化I丐、氟化锂、氟化钠、氟化钾、碳酸钙、锌钡白、碳酸镁、硫酸钡、钛酸钡、铁酸钡及其混合物组成的组。白色颜料对红外辐射基本可透，优选可透。根据所用白色颜料来调节施用到红外反射芯上的白色颜料的粒度及其量。优选使用金红石或锐钛矿形式的TiO2、硫酸钡、氧化锌和/或硫化锌，特别优选的是TiO2和ZnO，原因是它们在所有尺寸下的普遍可得性。金红石形式的TiO2经证实非常合适。基本可透红外辐射的涂层是指，对于本发明，只有一小部分红外辐射被涂层和/或白色颜料吸收。这与内芯的红外反射性质一起产生了高的红外反射比。用作为加权函数的普朗克函数i (T)，由光谱反射比RU )通过在所有波长范围内积分，可以计算随温度T而变的红外反射比Pik:
权利要求
1.反射红外辐射的颜料，其包含红外反射芯，特征在于该红外反射芯带有基本可透过红外辐射的基本包封的涂层，且该红外反射颜料基本为白色。
2.权利要求I的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是片状或球状的。
3.权利要求I或2的红外反射颜料，其特征在于，在所述基本可透过红外辐射的涂层之中、之上和/或之下存在白色颜料，该白色颜料的平均初级粒度优选为180至400纳米。
4.权利要求3的红外反射颜料，其特征在于所述白色颜料具有250至370纳米的平均初级粒度。
5.权利要求3或4的红外反射颜料，其特征在于所述白色颜料选自由二氧化钛、氧化锌、氧化镁、硫化锌、氟化钙、氟化锂、氟化钠、氟化钾、碳酸钙、锌钡白、碳酸镁、硫酸钡、钛酸钡、铁酸钡及其混合物组成的组。
6.权利要求3至5任一项的红外反射颜料，其特征在于所述白色颜料为Ti02、ZnS和/或 ZnO0
7.前述权利要求任一项的红外反射颜料，其特征在于基于全部红外反射颜料的重量，所述白色颜料的存在量为20重量％至80重量％，优选35重量％至70重量％。
8.前述权利要求任一项的红外反射颜料，其特征在于所述白色颜料基本均匀地分布在红外反射芯周围，并且相对于每平方米红外反射颜料中的红外反射芯表面积，其存在量优选为O. 3至10克，优选O. 5至7克。
9.前述权利要求任一项的红外反射颜料，其特征在于所述基本可透红外辐射的涂层包含金属氧化物或由金属氧化物构成。
10.权利要求9的红外反射颜料，其特征在于所述金属氧化物选自由二氧化硅、氧化铝、氢氧化铝、氧化硼、氢氧化硼及其混合物组成的组。
11.前述权利要求任一项的红外反射颜料，其特征在于基于全部红外反射颜料的重量，所述基本可透红外辐射的涂层的存在比例为4重量％至30重量％。
12.前述权利要求任一项的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是片状金属颜料或球状金属粒子，该金属优选选自由铝、铜、锌、铁、银及其合金组成的组。
13.权利要求12的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是尺寸为5至150微米的片状金属颜料。
14.权利要求12或13的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是尺寸为5至12微米的片状金属颜料。
15.前述权利要求任一项的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是片状铝颜料。
16.前述权利要求任一项的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是片状铝颜料，所述红外可透涂层是SiO2,且所述白色颜料优选为Ti02、ZnS和/或ZnO，这些白色颜料的平均初级粒度优选为250至320纳米。
17.权利要求I至8任一项的红外反射颜料，其特征在于所述红外可透涂层是有机聚合物或包含有机聚合物。
18.权利要求17的红外反射颜料，其特征在于基于全部红外反射颜料的重量，所述红外可透涂层的存在比例为4重量％至30重量％。
19.权利要求17或18的红外反射颜料，其特征在于所述反射芯是片状金属颜料或球状金属粒子，该金属优选选自由铝、铜、锌、铁、银及其合金组成的组。
20.权利要求19的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是尺寸为5至150微米的片状金属颜料。
21.权利要求19或20的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是尺寸为5至12微米的片状金属颜料。
22.权利要求19至21任一项的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是片状铝颜料。
23.权利要求I至11或17至18任一项的红外反射颜料，其特征在于所述红外反射芯是珠光颜料，其优选强烈地反射6至14微米的红外辐射。
24.制造权利要求I至23任一项的红外反射颜料的方法，其特征在于将基本可透过红外辐射的涂料与白色颜料和/或与散射可见光的粒状涂料生长物一起施用到红外反射芯上。
25.权利要求24的制造红外反射颜料的方法，其特征在于通过湿化学溶胶-凝胶法将白色颜料与金属氧化物一起施用到红外反射芯上。
26.权利要求25的制造红外反射颜料的方法，其特征在于通过湿化学溶胶-凝胶法将作为金属氧化物的SiO2施用到红外反射芯上。
27.权利要求24的制造红外反射颜料的方法，其特征在于将包含高挥发性有机溶剂、红外反射芯、优选平均尺寸为180至400纳米的白色颜料和有机成膜剂的分散液喷雾干燥。
28.权利要求I至23任一项的红外反射颜料的用途，用于油墨、油漆、清漆、印刷油墨、保密印刷油墨和化妆品中。
29.权利要求I至23任一项的红外反射颜料的用途，用于在室内或室外部件所用的乳月父漆中。
30.涂料组合物，其特征在于该涂料组合物包含权利要求I至23任一项的红外反射颜料。
31.权利要求30的涂料组合物，其特征在于该涂料组合物是化妆品、清漆、油漆或油墨，更特别是印刷油墨、保密印刷油墨，或乳胶漆。
32.制品，其特征在于该制品涂有权利要求I至23任一项的红外反射颜料或涂有权利要求30或31的涂料组合物。
全文摘要
本发明涉及反射红外辐射的白色颜料、其制造及其用途。更具体地说，本发明涉及反射红外辐射、基本为白色并包含红外反射芯的颜料，所述红外反射芯带有可透过红外辐射的基本包封的涂层。本发明还涉及制造所述颜料的方法及其用途。
文档编号C09C1/06GK102660147SQ20121010181
公开日2012年9月12日 申请日期2006年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者C·施拉姆, F·亨莱因, H·魏斯, J·布莱斯泰纳, M·格吕纳, U·施密特 申请人:埃卡特有限公司