[发明专利]在纳米级金属颗粒上具有梯度的PVD金属效果颜料、其生产方法及其用途

说明书

本发明涉及具有第一和第二外面的片晶型PVD金属效果颜料，所述片 晶型PVD金属效果颜料具有至少一个PVD层，且该至少一个PVD层包 含金属氧化物和元素金属簇，PVD金属效果颜料的第一外面和第二外面中 的元素金属簇的量彼此不同，且相差至少10原子％。本发明进一步涉及这 些PVD金属效果颜料的用途以及它们的生产方法。

金属效果颜料多年来已用于涂料中以产生金属效果。

传统金属效果颜料由片晶型金属颜料组成，其效果衍生自入射光在在 相应应用介质中平行取向的平面形式的金属颜料上的直接反射。

金属效果颜料的典型应用领域为涂料工业，尤其是汽车工业，印刷工 业和塑料工业。

金属效果通过某些参数描述。这些参数包括特征为闪光和金属光泽的 光泽，亮度，和随角异色(flop)，即亮度随入射角和/或视角变化，和覆盖 力。在有色金属涂料的情况下，其它参数为色度和随角异色(“双色”)。 光泽由相对于标准，反射光与散射光之比决定。

影响金属效果的关键因素包括颗粒形态和形式因数，即颜料的平均粒 径与平均颗粒厚度之比，颗粒厚度，以及它们的表面粗糙度、粒度、粒度 分布，和颜料平行于涂料或塑料表面的取向。

在具有相对大直径和均匀形态的金属效果颜料颗粒中，反射相对高， 这显现出高金属光泽、改善的亮度和强随角异色，而对于具有相对低粒径 的颜料，散射部分非常高，导致良好的覆盖力。

然而，覆盖力首先由金属颜料的厚度决定。金属颜料越薄，它们的比 覆盖力，即每单位重量的覆盖力越好。

在印刷、涂料、塑料和化妆品工业方面，对金属暗金属效果颜料具有 大的兴趣。

对于相对高价值的应用，已开发了特别薄的铝效果颜料，并通过PVD 技术生产。

相当长时间已知通过PVD技术生产的金属效果颜料，它们由于极高的 光泽、极大的覆盖力和独特的光学性能而著名。由于它们约30-70nm的低 厚度和它们极光滑的表面，它们在应用以后具有非常接近地符合基质的倾 向。如果基质非常光滑，则结果是基本如镜外观。

在纯金属效果颜料中，至今商业上仅公开了铝效果颜料。其实例为 (由Avery Dennison生产，由Eckart出售)、(Schlenk) 或(Ciba)。

这种颜料在其最高实施方案中显示出“银”色调。

基于金属层通过PVD技术生产的颜料更详细地描述于US 2,839,378 中。在其中描述了生产具有极薄层厚度的如镜颜料的制造，其通过气相沉 积应用于具有“释放层”的基质上。在应用金属层且移除膜以后，通过机 械作用将颜料粉碎至所需粒度。

这样生产的颜料在涂料配制剂中的应用详细描述于US 2,941,894中。 该专利强调高反射率，低着色水平，即在应用介质中的低水平颜料浓度， 和颜料的高比遮盖力或覆盖力。

通过气相沉积技术生产厚度为35-45nm的金属颜料的方法更精确地描 述于US 4,321,087中，且要求应用释放层、金属化操作、在溶剂浴中的移 除程序、移除颗粒的浓缩和将颗粒通过超声粉碎至所需颜料大小。

WO99/35194描述了具有三层结构的颜料，其中位于中间的金属层的 固有颜色不受两个外部电介质载体层改变。该生产方法的缺点是它包括要 通过气相沉积应用的三层以能生产多层结构，因此生产费用极大提高。

EP 1 522 606 A1描述了具有黑色氧化铝的薄片的生产。在这种情况 下，既没有公开效果颜料，也没有公开多层结构。这里所公开的薄片不具 有显著的具有光泽和随角异色的金属效果。

US 4,430,366描述了包含金属和金属氧化物的混合物的薄片的生产。 这里也没有涉及效果颜料。

WO 2007093401 A2描述了包含具有在氧和金属方面极均匀的组成的 层的暗色金属效果颜料。缺点是这些效果颜料的生产方法昂贵且不便。

DE 69601432 T2涉及一种图像在基质上热生成的方法，其中将含氧黑 色铝层以这样的方式应用，使得它在200-1100nm的波长下的光透射比为 至少0.3。该文件没有涉及效果颜料的提供。