(57)【要約】      （修正有）【課題】実質的に均一な構造を有する堅牢なポリマー被膜を含む被覆板状物、被覆板状物の製造方法、および被覆板状物の提供。【解決手段】表面結合基を使用することにより板状物の表面１２ａに開始剤分子を固定化すること、および板状物の表面に固定された開始剤の開始部位から重合することを伴う。開示の方法は、滑らかな被覆面１４を有する堅牢な被覆板状物を製造するように、ポリマー鎖１６の均一な成長を可能にする。開示の系は、開示の被覆板状物および溶媒のみを含み、板状物に共有結合した樹脂とは別のポリマー樹脂を加える必要がない。【選択図】図１
2011122152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状物の表面に開始剤を固定化させる工程であって、前記開始剤は、表面活性基および開始剤部分を含み、前記板状物の表面は、官能基を含み、前記開始剤分子は、前記開始剤分子の前記表面活性基と前記板状物の前記表面の前記官能基とを反応させることにより固定化されている工程、および
１つ以上の重合性モノマーが前記開始剤部分に付加され、前記板状物の前記表面に結合したポリマー鎖を形成するように、前記固定化された開始剤から１つ以上の前記重合性モノマーを重合させる工程、を含む被覆板状物の製造方法であって、
前記ポリマー鎖は、前記板状物の表面に共有結合する第１の末端と、さらなる重合を開始するように可逆的に活性化され得る鎖末端を含む第２の末端とを有する、方法。
【請求項２】
前記固定化された開始剤が、第１のモノマーまたは第１のモノマー群の重合および前記第１のモノマーまたは第１のモノマー群との重合反応を開始させ、前記方法が、前記第１のモノマーまたは前記第１のモノマー群との重合反応の終了後、第２のモノマーまたは第２のモノマー群が、前記合成されたポリマー鎖の第２の末端に付加されるように、活性化された開始剤の鎖末端から前記第２のモノマーまたは前記第２のモノマー群を重合させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記固定化された開始剤が、前記第１のモノマーまたは前記第１のモノマー群との重合反応後に精製される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記固定化された開始剤が、第１のモノマーまたは第１のモノマー群と反応し、前記方法が、第２のモノマーまたは第２のモノマー群が、前記合成されたポリマー鎖の第２の末端に付加されるように、所定の時間に、前記固定化された開始剤を前記第２のモノマーまたは前記第２のモノマー群と反応させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記板状物がアルミニウムフレークである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記開始剤が、下記式（１）
Ｘ−Ｒ−Ｙ        （１）
（式中、Ｘは表面活性基であり、Ｙは開始剤部分であり、Ｒはスペーサーである）の化学構造を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
板状物と、
少なくとも１層を有する被膜であって、前記少なくとも１層はポリマー鎖を含み、前記ポリマー鎖は構造が実質的に均一である被膜とを含む被覆板状物であって、
前記板状物の表面を取り囲むポリマー鎖は、前記板状物の表面に共有結合している、被覆板状物。
【請求項８】
前記被膜が複数の層を有し、各層はポリマー鎖を含み、前記各層におけるポリマー鎖は構造が実質的に均一である、請求項７に記載の被覆板状物。
【請求項９】
前記板状物が、金属酸化物、金属酸化物封止物質、シリカ、ホウケイ酸塩（borosilica）、シリカ被覆物質、雲母、ガラス、鉄、およびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項７に記載の被覆板状物。
【請求項１０】
前記ポリマー鎖の密度が、１ｎｍ2当たり鎖が少なくとも０．７本である、請求項７に記載の被覆板状物。
【請求項１１】
前記被膜が、内側の不動態化層および外側の分散層を含む、請求項７に記載の被覆板状物。
【請求項１２】
前記被膜が、無機着色剤および有機着色剤を含む、請求項７に記載の被覆板状物。
【請求項１３】
前記被膜が、鎖間の架橋を含む、請求項７に記載の被覆板状物。
【請求項１４】
請求項７の被覆板状物、および
溶媒を含む系であって、
前記板状物の表面に共有結合したさらなる分散剤および／または樹脂以外にはさらなる分散剤および／または樹脂を全く含まない、系。
【請求項１５】
前記溶媒が、水、低級アルコール、および／またはこれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１４に記載の系。
【請求項１６】
前記系が、インクまたは塗料の系である、請求項１４に記載の系。
【請求項１７】
複数の前記被覆板状物および複数の着色顔料をさらに含み、前記着色顔料が安定して前記被覆板状物に付着した、請求項１４に記載の系。
【請求項１８】
前記さらなる分散剤および／または樹脂が、アルキド、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン、フェノール、尿素、メラミン、エポキシ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリビニル、およびポリアクリル酸樹脂を含む、請求項１４に記載の系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、被覆板状物および当該被覆板状物を含む系、特に、ポリマー被覆板状物の設計および当該被覆板状物の製造方法、ならびに当該被覆板状物を含む系の設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
効果顔料（Effect pigments）は、塗料、被膜、インク、およびプラスチックなどの広範な製品に金属光沢または真珠光沢を付与するために使用される。顔料フレークの１つの特性は、顔料フレークが高アスペクト比を有するので、塗布の際に表面と平行して配向する傾向があるということである。様々な効果顔料のなかでも、アルミニウム顔料は、正反射角において強い反射をもたらす能力および製品に金属性の効果を与える能力のために広く使用されている。
【０００３】
効果顔料の性能は、そのマトリクスとの相互作用に左右される。顔料の適用環境における顔料の分散および親和性を向上させるための研究がなされてきた。
【０００４】
顔料の表面は、顔料表面に物理的に吸収され得るかまたは化学的に顔料表面に結合され得る表面活性試薬で処理することができる。米国特許第６，７６１，７６２号は、顔料表面に結合する表面活性基を１つおよび顔料と当該顔料が適用される媒体との相互作用を調整するための少なくとももう１つの官能基を有する表面改質試薬を使用することによる顔料の表面の改質を開示している。
【０００５】
顔料表面の改質および封止化はまた、バリア機能を付与するためや、環境からの攻撃から顔料を保護するためや、顔料の保存性と着色された物品の耐候性とを高めるために広範囲に利用されている。アルミニウムは、水と容易に反応し、水素および水酸化アルミニウムを形成し、これにより、ガス発生や変色が生じることが知られている。ますます厳しくなる環境規制によって、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の含量の低減が求められているので、水性塗料およびインクにおけるアルミニウム顔料の使用の需要が増加している。このような用途のものを製造する際、アルミニウム顔料は、ポリマー、水、および他の溶媒からなる媒体中に分散され、また、典型的な塗布条件下では、着色された物質は、塩基性および／または酸性の環境にしばしば暴露される。
【０００６】
無機物質および有機物質でアルミニウムフレークを保護する研究がなされてきた。例えば、有機リン酸塩（米国特許第４，５６５，７１６号（特許文献１）、米国特許第４，８０８，２３１号（特許文献２））、有機亜リン酸塩（米国特許第４，８０８，２３１号（特許文献３））、バナジウム化合物、およびクロム化合物（米国特許第４，６９３，７５４号）などの腐食抑制試薬が、アルミニウムフレークのガス発生を緩和するために研究されてきた。しかしながら、水性用途向けのアルミニウム顔料の保護の改善が望まれている。さらに、金属性の顔料は、大部分が、水性または溶媒の系において十分には分散しない。シリカ被膜により、ガス発生に対する良好な安定性を有するアルミニウムフレークを得ることができる（米国特許第２，８８５，３６６号（特許文献４）；米国特許第３，９５４，４９６号（特許文献５））。しかしながら、脆いシリカ被膜は、過度の機械的応力により破損する場合がある。さらに、凝集を減らし、顔料フレークの分散を改善するために、さらなる表面処理が、許容範囲の性能を達成するためには必要である場合がある。
【０００７】
ポリマー性の結合剤との親和性を向上させるためや、顔料を保護するためのバリア機能を提供するために、ポリマー被膜でアルミニウムフレークを封止する研究もなされている。例えば、米国特許第７，４７９，３２３号（特許文献６）は、水性媒体中での顔料の分散を改善するために、ポリビニルアルコールでアルミニウムフレークを前処理することを開示している。米国特許第４，２１３，８８６号（特許文献７）は、モノエチレン性不飽和シランでアルミニウムフレークを変性させる手法を開示している。このような手法では、シランとアクリルモノマーとのフリーラジカル重合により、ポリマーで被覆された顔料が形成される。
【０００８】
結合剤に対する顔料の親和性を向上させるために、官能基をポリマー被膜に組み込むことができる。オルガノシランまたはポリマー被膜では、顔料と結合剤との相互作用は、シランを混合することまたはポリマーの組成を調節することにより調整することができる。しかしながら、このような被覆は、ガス発生からアルミニウムフレークを十分には保護できない。さらに、ポリマーと顔料表面との密着性が低く、所望の特性が失われる場合がある。
【０００９】
一般に、これまでに開発されたポリマー被覆顔料には、２つの欠点がある。第１に、ポリマーとその下にある基材との密着性が低いので、被膜が容易に破損する場合がある。第２に、ポリマー鎖への官能性モノマーの取り込みは、適用される媒体内部の顔料の分散／親和性を改善する場合がある一方で、当該官能基は、フレークの耐化学性に悪影響を及ぼす場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４，５６５，７１６号明細書
【特許文献２】米国特許第４，８０８，２３１号明細書
【特許文献３】米国特許第４，８０８，２３１号明細書
【特許文献４】米国特許第２，８８５，３６６号明細書
【特許文献５】米国特許第３，９５４，４９６号明細書
【特許文献６】米国特許第７，４７９，３２３号明細書
【特許文献７】米国特許第４，２１３，８８６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の手法では、ポリマー鎖は、顔料表面に物理的に吸収されているか、または緩く結合している。前者の場合は、吸収されたポリマー鎖は、他のポリマーや溶媒と容易に置換され得る。後者の場合は、ポリマーは、ビニルもしくは他のアルケニルおよび／またはアルキニル不飽和官能基の存在下で、フレーク上にて、溶液中でモノマーのラジカル重合により形成される。連鎖成長重合鎖の末端のラジカルが、表面に結合したビニル基と反応すると、ポリマー鎖がその表面に共有結合する。この場合、立体障害のため、重合の初期段階で表面に固定したポリマー鎖は、非結合ポリマー鎖のラジカルが溶液中で表面と反応するのを妨げる場合があり、これによりグラフト密度が減少し、したがって、ポリマー被膜の厚さが減少する。さらに、これらの手法において使用される遊離ラジカル重合によると、ランダムコポリマーしか合成できないので、ポリマー被膜の構造の制御は限定的である。
【００１２】
さらに、顔料は、通常、顔料がポリマー樹脂に分散されている配合物内で基材に適用されている。しかしながら、顔料とポリマー樹脂との相互作用は非常に複雑であり、配合物内での顔料と樹脂系との親和性に対処するために多くの研究がなされてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
実質的に均一な構造を有する堅牢なポリマー被膜を含む被覆板状物、当該被覆板状物の製造方法、および当該被覆板状物を含む系を記載する。本明細書では「板状物」なる語は、物理的（physiological）媒体に不溶性であり、インク組成物および塗料組成物での使用に適した、任意の形態の、透明、メタリック、白色、もしくは有色の鉱物粒子または有機粒子を意味する。開示の方法は、表面カップリング基を使用することによって板状物の表面に開始剤分子を固定化すること、および板状物表面に固定された開始剤の開始部位からの重合を含む。開示の方法によれば、ポリマー鎖を均一に成長させることが可能であり、滑らかな被覆面を有する堅牢な被覆板状物を製造することができる。「リビング」すなわち「制御」重合によって、分子量分布が狭いポリマー鎖およびブロックコポリマーを合成することができる。開示の被覆板状物は、光学的効果をもたらすために使用することができ、光沢顔料、白色顔料、有色顔料、黒色顔料、および発光顔料を含む無機顔料であり得るが、これらに限定されるものではない。開示の系は、上記被覆板状物を含む。被覆板状物は、開示の系内で容易に分散させることができ、他のポリマー樹脂を添加することなく基材に適用することができる。
【００１４】
１つの実施形態では、開示の被覆板状物は、滑らかな被覆表面を提供するために、実質的に均一の構造を持つポリマー鎖を有する被膜を含む。効果顔料の場合には、このような特徴は、被覆板状物の美的効果を向上させる。被覆板状物はまた、ポリマー鎖が高密度共有結合により基材に固く結合しているという点で堅牢である。
【００１５】
被覆板状物の１つの例では、ポリマー鎖は、ホモポリマー、ランダムコポリマー、グラジエントコポリマー、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー、またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。１つの実施様式では、ポリマー鎖は、板状物上にポリマー網目構造被膜を形成するための架橋を含む。
【００１６】
被覆板状物の製造方法の１つの実施形態では、方法は、板状物の表面に開始剤を固定化することを含む。開始剤は、表面活性基および開始剤部分を含み、板状物の表面は、官能基を含む。開始剤分子は、開始剤分子の表面活性基を、板状物の表面にある官能基と反応させることによって固定化される。上記方法は、モノマーが開始剤部分に付加され、板状物の表面に結合したポリマー鎖を形成するように、固定化された開始剤分子を１種以上の重合性モノマーと反応させることをさらに含む。ポリマー鎖は、板状物の表面に共有結合する第１の末端と、可逆的に終端となり得る鎖末端を含む第２の末端とを有する。
【００１７】
被覆板状物の製造方法の他の実施形態では、方法は、封止されたフレークの外層に開始剤を固定化することを含む。この場合、外層は、ゾルーゲル被膜またはポリマー被膜を含んでもよい。
【００１８】
さらに別の実施形態では、ポリマー鎖は、重合の間または重合の後に架橋される。
【００１９】
系の１つの実施形態では、系は、溶媒と、板状物の表面に分散剤および／または樹脂が共有結合した板状物とを含む。１つの例では、表面に分散剤および／または樹脂が結合した板状物は、開示の被覆板状物である。１つの例では、系は、開示の被覆板状物および溶媒のみを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、開示の被覆板状物の１つの実施形態を示す。
【図２ａ】図２ａは、ポリスチレン被覆板状物の走査電子顕微鏡写真である。
【図２ｂ】図２ｂは、ポリスチレン被覆板状物の走査電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、図２ａおよび図２ｂに示す被覆板状物からの重合の重合反応速度論を示す。
【図４ａ】図４ａは、図１に示す被覆板状物の、４０分間の重合時間後の透過電子顕微鏡写真である。
【図４ｂ】図４ｂは、図１に示す被覆板状物の、２０時間の重合時間後の透過電子顕微鏡写真である。
【図５】図５は、ポリスチレンプラスチック中のポリスチレン封止アルミニウムフレークの分散を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１を参照すると、被覆板状物１０は、表面１２ａを有する基材１２を含む。表面１２ａは、複数の層１４ａおよび１４ｂを有する被膜１４で被覆されている。図１に示す例示の実施形態では、被膜１４は、２つの層１４ａおよび１４ｂを含むが、適切な状況下では、被膜１４は、１つの層または２つを超える層を有し得る。層１４ａおよび１４ｂは、それぞれ、ポリマー鎖１６を含む。各層のポリマー鎖１６の組成は、同一であっても異なっていてもよい。ポリマー鎖１６は、基材１２の表面１２ａに共有結合している。被膜１４はまた、ポリマー鎖１６を繋ぐ鎖間架橋１８を含み得る。
【００２２】
使用する基材１２は、無機基材であり得る。無機基材の形状は、球形、板状物形、などであり得るが、これらに限定されるものではない。無機基材は、金属酸化物、金属酸化物封止物質、シリカ、ホウケイ酸塩（borosilica）、シリカ被覆物質、雲母、ガラス、鉄、またはアルミニウムなどの板状物質であり得るが、これらに限定されるものではない。１つの例では、利用する板状物質は、５ｎｍ〜５００μｍの範囲の厚さを有する板状物を含む。別の例では、板状物の厚さは、２０ｎｍ〜１００μｍの範囲にある。さらに別の例では、板状物の厚さは、５０ｎｍ〜１μｍの範囲にある。さらに別の例では、板状物の大きさは、１００ｎｍ〜１０００μｍの範囲にある。さらに別の例では、板状物の大きさは、５００ｎｍ〜１００μｍの範囲にある。さらに別の例では、板状物の大きさは、１μｍ〜５０μｍの範囲にある。
【００２３】
ポリマー鎖１６と基材１２の表面１２ａとの共有結合は、被膜の堅牢性および安定性をもたらす。本明細書において「被膜の堅牢性および安定性」なる語は、循環試験、反復溶媒洗浄、および典型的な反応条件下での被覆基材の耐久性を意味する。
【００２４】
ポリマー鎖の密度は、鎖が０．００１〜２本／ｎｍ2の範囲であり得る。１つの例では、板状物の表面に共有結合したポリマー鎖の密度は、板状物表面１ｎｍ2当たり鎖が少なくとも０．７本である。この結果、ポリマー被膜は、当該高密度共有結合により基材にしっかりと固定される。１つの実施様式では、被膜は、鎖間の架橋によりさらに強化される。
【００２５】
さらに別の例では、ポリマー層は構造が均一である。本明細書では「構造が均一」なる語は、板状物の表面と被覆板状物の外縁との距離が、板状物の表面にわたって実質的に同じであることを意味する（２０，０００倍〜１００，０００倍の倍率で透過電子顕微鏡を用いて測定した平均距離の標準偏差が１５％未満である）。例えば、図４に示すように、被膜の均一性は、目盛が１００ｎｍである透過電子顕微鏡を用いた直接観察から決定することができる。
【００２６】
被覆層中のポリマー鎖の均一性は、効果顔料の性能に影響を与える。効果顔料の表面の欠陥は、特有の光学特性を呈するか、光を散乱させるか、または望ましくない様式で光を反射する場合がある。金属性の効果顔料の場合には、このような散乱または反射は、画像の鮮明度（ＤＯＩ）および被覆面の光沢を低下させることになる。ファブリー・ペローの原理に基づいた効果顔料に関しては、膜厚または屈折率のバラツキは、被膜の光路長を変化させ、色強度および色純度の減少をもたらすことになる。１つの実施形態では、板状物表面に滑らかな被膜を提供し、これにより被覆板状物の美的効果を向上させるように、それぞれの層のポリマー鎖は、構造が実質的に均一である。
【００２７】
金属性の効果顔料、特にアルミニウム顔料の不動態化は、顔料の耐久性およびその美的効果を向上させる。１つの実施形態では、被覆板状物は、金属性の板状物を含み、この金属性の板状物は、不動態化層を備え、これはバリアとしての役割を果たし、水または他の化学物質が内部の金属コアに到達するのを防ぎ、これにより板状物の化学安定性が向上する。
【００２８】
凝集を減らし、顔料フレークの分散を改善するために、さらなる表面処理が、許容範囲の特性を達成するためには必要である場合がある。１つの実施形態では、被覆板状物は、分散性および美的特性を向上させるために、この被覆板状物が分散される溶液または樹脂と親和性のある分散層でさらに官能化される。１つの例では、板状物は、アルミニウムフレークであり、分散層は、ポリスチレンである。この例では、ポリスチレンがアルミニウムフレークを封止し、図５に示すように、配合（compounding）することによってポリスチレンプラスチックへ容易に混合することができるし、またはトルエン、キシレン、テトラヒドロフラン、アニソール、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（またはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート）などの有機溶媒に溶解することができる。
【００２９】
ポリマー被膜は、板状物にさらなるバリア機能を与えることができる。１つの実施様式では、被覆板状物の被膜は、不動態化および分散の両方に同時に対処するように、内側の不動態化層および外側の分散層を含む。水系用に設計された板状物には、疎水性の内層が、アルミニウムフレークに水が到達するのを防ぐバリアを提供してもよい。同時に、親水性の外層により、板状物が水性媒体に分散することが可能になる。１つの例では、内側の不動態化層は、疎水性ポリマーを含み、外側の分散層は、親水性ポリマーを含む。使用することができる疎水性ポリマーの例としては、ポリスチレン、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（アクリル酸メチル）、ポリ（メタクリル酸ｎ−ブチル）、およびポリ（メタクリル酸パーフルオロシクロへキシルメチル）が挙げられる。使用することができる親水性ポリマーの例としては、ポリ（メタクリル酸２−ヒドロキシエチル）、ポリ（メタクリル酸ジメチルアミノエチル）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸グリシジル）、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリ（メタクリル酸ポリ（エチレングリコール））が挙げられる。
【００３０】
さらに別の実施形態では、被膜の厚さは、約１００ｎｍを超える。１つの例では、被膜は複数の層を含み、各層の組成および厚さは、独立して制御することができる。
【００３１】
開示の方法は、一般に、表面カップリング基を用いて封止板状物の表面に開始剤部分を固定化すること、および、リビング重合を用いて板状物の表面にポリマー鎖を形成することを含む。リビング重合の間、成長鎖の末端は、その開始能を保持し、重合時間と共にポリマーの分子量が増加する。したがって、膜厚は、単に反応時間を変更することによって容易に制御することができる。さらに、モノマー濃度、重合時間、溶媒、および触媒（これらに限定されるものではないが）を含む他の要素が、被膜の厚さを制御するためにも使用することができる。開示の方法の利点の１つとしては、開示の方法によって、ナノメートル規模で膜厚の精密な制御ができるということである。
【００３２】
グラフト密度およびポリマー鎖の平均分子量という２つの要素もまた、膜厚を決定する。ポリマー鎖の分子量は、重合時間、モノマー濃度、溶媒、反応温度、および触媒などの重合条件を調節することにより調整することができる。グラフト密度を変更することは、板状物の表面の開始剤面密度を制御することにより達成することができる。原子移動ラジカル重合（米国特許第５，７６３，５４８号）、ニトロキシド媒介重合（米国特許第６，３５３，１０７号）、および可逆的付加開裂連鎖移動重合（米国特許第７，２０５，３６２号）などの制御／リビングラジカル重合を使用すると、開示の方法によって、ポリマー鎖が表面から同じような速度で成長することができ、板状物の表面に均一の構造を有する被膜をもたらす。
【００３３】
さらに、溶液中の未結合の開始剤を除去することにより、形成された大部分のポリマー鎖は、板状物表面に固定される。この結果、溶液中の未結合のポリマー鎖の量は最少になる。重合混合物は、溶媒の添加に関わらず、反応工程全体にわたって低い粘性を保持する。簡単な精製手順によって、反応溶液中の他の成分からポリマー封止板状物を容易に分離することができる。
【００３４】
１つの実施形態では、開始剤部分で板状物表面を官能化するために、開始剤を含むカップリング試薬が使用される。１つの例では、開始剤は、Ｘ−Ｒ−Ｙという化学構造を有し、ここで、Ｘは表面活性基を表し、Ｙは開始剤部分を表し、Ｒはスペーサーを表す。開始剤部分は、表面活性基と板状物の表面に存在する官能基との反応に際して板状物に固定される。
【００３５】
あるいは、開始剤は、複数の工程を有する方法を通じて板状物表面に固定することができる。１つの例では、複数の工程を有する方法は、二工程法である。この場合では、表面活性分子であるＸ−Ｒ１−Ａが、まず板状物の表面に適用される。官能基Ｘが、表面に分子を固定化する一方で、官能基Ａによって板状物表面でさらなる化学反応が可能になり、開始剤部分Ｙが板状物の表面に存在することになる。
【００３６】
１つの実施様式では、利用する板状物は、アルミニウムフレークである。使用するアルミニウムフレークは、従来からある、ボールミルで粉砕されたフレーク、真空蒸着フレーク（ＶＭＦ）、シリカ封止フレーク、および金属酸化物封止フレークであり得るが、これらに限定されるものではない。空気中に暴露されると、アルミニウムの表面は、酸素と反応して酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムとを形成し、かつカップリング反応に必要な表面水酸基をもたらす。
【００３７】
表面活性基Ｘは、モノ−、ジ−、およびトリ−アルコキシシラン、モノ−、ジ−、およびトリ−クロロシラン、カルボン酸、有機リン化合物、ならびに金属表面、金属酸化物表面、またはシリカ表面に強い親和性を有する他の化学基であり得るが、これらに限定されるものではない。トリアルコキシシランおよびトリクロロシランの場合には、オルガノシラン分子間での分子間縮合によって、このような分子の高密度で堅牢な被膜が形成されることになる。
【００３８】
板状物の表面の開始剤の密度は、開始剤を有する分子を他の表面活性分子で希釈することにより調整することができる。希釈分子はまた、表面にさらなる官能基をもたらしてもよい。
【００３９】
同じ原理を適用することによって、主に二酸化ケイ素と表面上の多少のシラノール基とからできているガラスフレークを、類似のカップリング試薬で容易に官能化することができる。開示の方法を、板状物表面と板状物に固定化された開始剤部分とに強い親和性を有する官能基が存在する限り、アルミニウムやシリカ以外の板状物にさらに適用してもよい。
【００４０】
他の板状物が、シリカまたは金属酸化物の封止を介して開始剤で官能化されてもよい。例えば、酸化チタンで封止された雲母であるイリオジン１００を、上に記載の手法を用いてポリマーで被覆することができる。
【００４１】
板状物の表面特性は、板状物の形状ではなく、表面の反応性に左右される。
【００４２】
開始剤部分Ｙは、遊離ラジカル重合、制御ラジカル重合、および／または他の連鎖重合を開始する任意の官能基であり得る。開始剤部分Ｙは、活性ハロゲン原子、アルコキシアミン、ジチオエステル、ジチオカルバメート、トリチオカルボネート、キサンテート、有機過酸化物、およびアゾ化合物であり得るが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
１つの例では、開始剤が板状物の表面に固定化された後、板状物をろ過により精製して未結合のカップリング試薬をすべて除去してから、重合反応に進む。溶液中の遊離カップリング試薬の存在が溶液粘度を著しく高めないか、または続いて行われる重合における他の作業条件に悪影響を及ぼさない別の例では、反応溶液は、さらなる精製をしないで直接使用される。
【００４４】
開始剤が固定化された板状物は、次に、モノマー溶液に分散される。モノマー溶液は、１種類のモノマーまたは異なる種類のモノマーの混合物を含み得る。使用することができるモノマーの例としては、スチレン、（メタ）アクリレート、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸、アクリロニトリル、ビニルピリジン、マレイミド、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、およびイソプレンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。モノマー溶液における開始剤で固定化された板状物の分散に続いて、表面からの重合が、板状物に共有結合したポリマー鎖の形成をもたらす。開始剤分子は、寸法が小さいので、高い面密度で板状物の表面に固定化することができる。したがって、この手法によれば、高いグラフト密度を有するポリマー被膜の合成が可能になる。
【００４５】
板状物の表面からの重合は、溶液重合と同じメカニズムに従うので、溶液重合において重合することができるモノマーを、開示の方法に直接適用することができる。
【００４６】
原子移動ラジカル重合、ニトロキシド媒介重合、および可逆的付加開裂連鎖移動重合などのリビングラジカル重合または制御ラジカル重合によれば、制御された分子量、多分散性、および様々な種類のモノマーからの構造を有するポリマーの合成が可能になる。リビング重合を使用することによって、開示の方法によれば、被膜の厚さを数ナノメートルから数百ナノメートルまで制御することが可能になり、さらに、板状物上のポリマー被膜の構造を制御することが可能になる。粒子または板状物表面上の膜厚および均一性を直接観察するために、透過電子顕微鏡が使用される。この場合、膜厚の平均および標準偏差は、１０個を超える異なる被覆板状物からの、２０，０００倍〜１００，０００倍の倍率の透過電子顕微鏡画像から計算することができる。図４に示すように、目盛が１００ｎｍである場合、板状物上の膜厚の標準偏差は、平均膜厚の１５％未満である。
【００４７】
開示の方法において使用する制御ラジカル重合のリビング的な性質は、板状物上の多層被膜の合成も可能にする。１つの例では、第２のモノマーまたは第２のモノマー群を、所定の反応時間後に反応フラスコに加えることができる。別の例では、1回目の重合が終わった後に、板状物を反応混合物から分離し、精製し、その後、第２のモノマーまたは第２のモノマー群と共に２回目の重合に供することができる。いずれの場合も、第１の層の組成とは異なる組成を有する第２の層を形成することができる。後者の手法では、本方法により、完全に異なる組成を有する第２の層の合成が可能になる。上記の工程は、任意の回数、任意の異なる組み合わせで繰り返すことができ、多層被膜が提供される。
【００４８】
開示の方法で使用することができるモノマーの例としては、アクリロニトリル、スチレン、ジビニルベンゼン、４−メチルスチレン、３−メチルスチレン、２−メチルスチレン、４−ビニルアニソール、４−フルオロスチレン、２−フルオロスチレン、３−フルオロスチレン、４−クロロメチルスチレン、４−（ｔｅｒｔ−ブチル）スチレン、３−クロロスチレン、メタクリル酸メチル、アクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、メタクリル酸ｓｅｃ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、メタクリル酸ｔｅｒｔ−アミル、アクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸ｎ−オクチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ｎ−デシル、アクリル酸イソデシル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ウンデシル、アクリル酸ｎ−ドデシル、メタクリル酸ｎ−ドデシル、メタクリル酸１−ヘキサデシル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸３，３，５−トリメチルシクロヘキシル、メタクリル酸イソボルニル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸ペンタブロモフェニル、メタクリル酸ペンタブロモフェニル、アクリル酸ペンタフルオロフェニル、メタクリル酸ペンタフルオロフェニル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロイソプロピル、アクリル酸１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシル、メタクリル酸１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−ヘプタデカフルオロデシル、アクリル酸１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−ヘキサフルオロブチル、メタクリル酸１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−ヘキサフルオロブチル、メタクリル酸１Ｈ，１Ｈ，３Ｈ−テトラフルオロプロピル、アクリル酸１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル、メタクリル酸１Ｈ，１Ｈ，５Ｈ−オクタフルオロペンチル、メタクリル酸１Ｈ，１Ｈ，７Ｈ−ドデカフルオロヘプチル、アクリル酸１Ｈ，１Ｈ−ヘプタフルオロブチル、アクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル、メタクリル酸２，２，２−トリフルオロエチル、メタクリル酸ヘキサフルオロ−イソプロピル、アクリル酸ペンタフルオロフェニル、メタクリル酸ペンタフルオロフェニル、メタクリル酸パーフルオロシクロヘキシルメチル、メタクリルアミド、アクリルアミド、４−ビニルピリジン、メタクリル酸Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸グリシジル、アクリル酸２−ヒドロキシエチルおよびメタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸グリシジル、４−ビニルアニリン、３−ビニルアニリン、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、メタクリル酸ポリ（エチレングリコール）、アクリル酸ポリ（エチレングリコール）、メタクリル酸ポリ（エチレングリコール）メチルエーテル、メタクリル酸ポリ（エチレングリコール）エチルエーテル、アクリル酸ポリ（エチレングリコール）メチルエーテル、ジメタクリル酸１，１０−デカンジオール、ジメタクリル酸１，３−ブタンジオール、ジアクリル酸１，４−ブタンジオール、ジメタクリル酸１，４−ブタンジオール、１，４−ジアクリロイルピペラジン、ジアクリル酸１、４−フェニレン、ジメタクリル酸１，５−ペンタンジオール、ジアクリル酸１，６−ヘキサンジオール、ジメタクリル酸１，６−ヘキサンジオール、ジメタクリル酸１，９−ノナンジオール、２，２−ビス（４−メタクリルオキシフェニル）プロパン、２，２−ビス［４−（２−アクリルオキシエトキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（２−ヒドロキシ−３−メタクリルオキシプロポシキ）フェニル］プロパン、ジメタクリル酸２，２−ジメチルプロパンジオール、ジアクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸ジプロピレングリコール、ジアクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸エチレングリコール、Ｎ，Ｎ’エチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジアリルアクリルアミド、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール、ジメタクリル酸トランス−１，４−シクロヘキサンジオール、ジアクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、トリアクリル酸１，１，１−トリメチロールプロパン、トリメタクリル酸１，１，１−トリメチロールプロパン、ペンタアクリル酸ジペンタエリトリトール、テトラアクリル酸ペンタエリトリトール、トリアクリル酸ペンタエリトリトール、ジアクリル酸ポリ（エチレングリコール）、およびジメタクリル酸ポリ（エチレングリコール）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４９】
開示の方法の利点の１つは、被膜の特性を制御する方法を提供することによって、複数の重要な課題に同時に対処することができるということである。例えば、上に記載のように、効果顔料における２つの重要な課題とは、不動態化および分散である。開示の方法は、板状物の表面を不動態化層で被覆することと、さらに、この不動態化層を分散層で被覆することを提供することによって、これらの２つの課題に同時に対処することができる。
【００５０】
さらに、開示の方法により、フレーク上に他の無機および有機着色剤を取り込むことが可能になる。例えば、着色剤分子は、ポリマーの官能基とカップリングできるか、またはビニル基で変性でき、モノマーとして重合に使用することができる。
【００５１】
別の実施形態では、被膜は、分散層および不動態化層に加えて、他の無機および有機着色剤ナノ粒子をさらに含む。１つの例では、ナノ粒子は、補色（complimentary）ポリマー表面の表面に吸収される。ナノ粒子の寸法が十分に小さい場合、ナノ粒子はポリマー網目構造に埋め込まれていてもよい。１つの実施様式では、着色剤は、被覆板状物のポリマー網目構造に安定して付着する。「安定」なる語は、典型的な塗料／インク系内の物理的環境においての、ポリマー被覆板状物からの着色顔料の分離しにくさとして定義される。
【００５２】
１つの実施形態では、開示の系は、板状物の個々の表面に分散剤および／または樹脂が共有結合した板状物を含む。１つの例では、系は、板状物の表面に共有結合したさらなる分散剤および／または樹脂以外にはさらなる分散剤および／または樹脂を何も必要としない。本明細書では「さらなる分散剤および／または樹脂」なる語は、板状物の表面に結合したポリマー鎖とは別のポリマーであって、一般に、当技術分野で、分散剤、膜形成剤、および／または接着剤などとして、インクおよび塗料などの被覆配合物へ加えられるポリマーを意味する。上記さらなる樹脂は、例えば、アルキド、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン、フェノール、尿素、メラミン、エポキシ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリビニル、およびポリアクリル酸樹脂であり得る。上記さらなる分散剤の例は、「有機塗料：科学と技術（Organic coatings: science and technology）」、第３版(ニューヨーク：ジョンワイリー＆サンズ,２００７年)４４０および４４６ページに見出すことができ、この文献は参照により本書に援用される。
【００５３】
１つの実施様式では、板状物の表面に共有結合した分散剤および／または樹脂は、ポリマーまたはポリマー網目構造である。この場合、板状物の表面に共有結合した分散剤および／または樹脂は、膜形成を可能にするのに十分な量で加えられる。別の場合、分散剤および／または樹脂は、基材に膜を付着させるのに十分な量で加えられる。さらに別の場合、分散剤および／または樹脂は、溶媒中に板状物を分散させる量で加えられる。本明細書では「溶媒」なる語は、最終被膜の成分を有しているので基材に当該成分を適用することができ、そしてその後に蒸発、処理（treating）などにより除去される液体を意味する。１つの手法では、分散剤および／または樹脂で板状物を封止するために、標準的なポリマー封止技術および／または表面開始重合技術が用いられる。この手法の１つの実施様式では、得られる板状物は、開示の被覆板状物である。この場合、開示の被覆板状物は、ポリスチレン被覆Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｅｒ６９５およびポリ（メタクリル酸ジメチルアミノエチル）−ｂ−ポリスチレン被覆Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｅｒ６９５であり得るが、これらに限定されない。さらに別の例では、開示の系は、開示の被覆板状物および溶媒のみを含む。
【００５４】
開示の系において使用することができる溶媒の例としては、有機溶媒、水、アルコール、および／またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。１つの例では、溶媒は、板状物を分散させるのに十分な量で含まれる。
【００５５】
本明細書に記載の概念は、インクや塗料の系に適用することができるが、これらに限定されるものではない。
【００５６】
開示の系の利点の１つは、板状物に結合したポリマーが、溶媒中に被覆板状物が分散するのを助けるだけでなく、他のポリマー樹脂を添加せずに膜形成および基材への膜の付着を可能にし、これにより、板状物に共有結合した樹脂とは別のポリマー樹脂を加える必要がなくなるということである。この結果、系の調製工程が大幅に簡素化される。
【実施例１】
【００５７】
ポリスチレン被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２の調製
工程１．開始剤の固定化
撹拌機および冷却器を装着した２Ｌの反応フラスコに、次の化学物質を加えた：
１．  アルミニウムペースト（６００ｇ）（Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２、不揮発性分７９．３％）
２．  ３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオナート（２ｍＬ）
３．  トルエン（１６００ｍＬ）
反応混合物を１００℃まで一晩加熱した。
【００５８】
反応時間が満了したら、混合物を室温まで冷却した。フレークを真空ろ過した。トルエンで３回洗浄した。
【００５９】
工程２．重合
重合は、撹拌機および加熱マントルを装着した２Ｌの反応フラスコを用いて、換気フード中で行った。
【００６０】
反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（５．００８ｇ）
２．  スチレン（８００ｍＬ）
３．  Ａｌペースト（９２ｇ）（不揮発性分を８０ｇ含む）
４．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（７８８ｍＬ）
別のフラスコ中で、ペンタメチルジエチレントリアミン（ＰＭＤＥＴＡ）を３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに７．３ｍＬ移した。溶液を６０℃まで加熱した。所与の反応時間後に反応を停止させた。
【００６１】
重合後に、ポリマー被覆板状物を遠心分離によって精製し、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルで洗浄し、エタノール中で析出させた。この試料をオーブン中でさらに乾燥させ、走査電子顕微鏡法、透過電子顕微鏡法、および熱重量分析によりさらに分析した。
【００６２】
［実施例１の分析］
図２ａおよび図２ｂは、実施例１で得られたポリスチレン被覆Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２の走査電子顕微鏡写真を示す。
【００６３】
図３は、Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２からの重合の重合反応速度論を示す。板状物全体に対するポリマーの重量パーセントは、熱重量分析から得られる。図３に示すように、Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２上のポリスチレン被膜の量は、反応時間に応じて増加した。４時間未満の重合では、ポリマー被膜の量は、重合時間に応じて直線的に増加した。
【００６４】
図４ａおよび図４ｂは、それぞれ、重合時間４０分および２０時間後の透過電子顕微鏡写真分析を示す。これらの図から、長時間の反応時間で、厚いポリマー被膜が形成したことが直接確認された。
【実施例２】
【００６５】
ポリ（メタクリル酸メチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２の調製
工程１．開始剤の固定化
実施例１と同様に行った。
【００６６】
工程２．重合
機械式撹拌機および加熱マントルを装着した５００ｍＬの反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（０．５０１ｇ）
２．  メタクリル酸メチル（２４０ｍＬ）
３．  Ａｌペースト（２７．６ｇ）（不揮発性分を２４ｇ含む）
４．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（２３６．４ｍＬ）
溶液を窒素で脱気し、常に撹拌しながら６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．７３ｍＬ移した。この反応混合物を６０℃に維持した。
【実施例３】
【００６７】
ポリスチレン被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１．開始剤の固定化
機械式撹拌機および冷却器を装着した２Ｌの反応フラスコに、次の化学物質を加えた。
【００６８】
１．  アルミニウムペースト（４８０ｇ）（Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５、不揮発性分７５．２８％）
２．  ３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオナート（３ｍＬ）
３．  トルエン（１２００ｍＬ）
反応混合物を加熱し、２４時間還流下で維持した。反応時間が満了したら、混合物を室温まで冷却した。フレークを真空ろ過した。トルエンで２回洗浄した。
【００６９】
工程２．重合
機械式撹拌機および加熱マントルを装着した５００ｍＬの反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（０．５６４ｇ）
２．  スチレン（２７０ｍＬ）
３．  Ａｌペースト（１３０．４ｇ）（不揮発性分を７６．５ｇ含む）
４．  トルエン（２２７ｍＬ）
溶液を窒素で脱気し、常に撹拌しながら６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．８３ｍＬ移した。
【実施例４】
【００７０】
ポリ（アクリル酸ｔ−ブチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１．開始剤の固定化
実施例３と同様に行った。
【００７１】
工程２．重合
１００ｍＬの反応フラスコに、撹拌子および次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（０．１８８ｇ）
２．  アクリル酸ｔ−ブチル（３０ｍＬ）
３．  Ａｌペースト（４．８３ｇ）（不揮発性分を３ｇ含む）
４．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（３０ｍＬ）
溶液を窒素で脱気し、油浴中で６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．２７５ｍＬ移した。溶液を６０℃に維持した。
【実施例５】
【００７２】
ポリ（メタクリル酸スチレン−ｂ−ジメチルアミノエチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１．開始剤の固定化
実施例３と同様に行った。
【００７３】
工程２．重合
第１の重合
機械式撹拌機および加熱マントルを装着した２Ｌの反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（１．１２８ｇ）
２．  スチレン（５４０ｍＬ）
３．  Ａｌペースト（２６０．８ｇ）（不揮発性分を１５３ｇ含む）
４．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（４５４ｍＬ）
溶液を窒素で脱気し、常に撹拌しながら６０℃まで加熱した。
【００７４】
別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに１．６６ｍＬ移した。溶液を６０℃に維持した。２時間の重合後、反応混合物を冷却し、Ａｌペーストを遠心分離によって精製した。
【００７５】
第２の重合
撹拌棒および油浴を装着した１００ｍＬの反応フラスコに、撹拌子および次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（１２５．４ｍｇ）
２．  メタクリル酸ジメチルアミノエチル（２０ｍＬ）
３．  Ａｌペースト（５ｇ）（不揮発性分を２ｇ含む）
４．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（２０ｍＬ）
溶液を窒素で脱気し、常に撹拌しながら６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ペンタメチルジエチレントリアミン（ＰＭＤＥＴＡ）を３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに１８３μＬ移した。
【実施例６】
【００７６】
ポリスチレン被覆Ｉｒｉｏｄｉｎ（登録商標）１００の調製
工程１．開始剤の固定化
磁気撹拌子および冷却器を装着した５００ｍＬの丸底フラスコに、次の化学物質を加えた：
１．  Ｉｒｉｏｄｉｎ（登録商標）１００（３７．５ｇ）（メルクケミカルズ社）
２．  ３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオナート（０．３ｍＬ）
３．  トルエン（３００ｍＬ）
反応混合物を加熱し、１８時間還流下で維持した。反応時間が満了したら、混合物を室温まで冷却した。フレークをろ過し、トルエンで洗浄した。
【００７７】
工程２．重合
１００ｍＬの反応フラスコに、撹拌子および次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（０．２５ｇ）
２．  スチレン（４０ｍＬ）
３．  Ｉｒｉｏｎｄｉｎ（登録商標）１００ペースト（６．３８ｇ）（不揮発分を４ｇ含む）
４．トルエン（４０ｍＬ）
溶液を６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．３７ｍＬ移した。溶液を６０℃に維持した。
【実施例７】
【００７８】
ポリ（メタクリル酸メチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１．開始剤の固定化
機械式撹拌機および冷却器を装着した２０Ｌの反応フラスコに、次の化学物質を加えた：
１．  アルミニウムペースト（４８００ｇ）（Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５、不揮発性分７５．６８％）
２．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（１２Ｌ）
反応混合物を８０℃まで加熱した。
【００７９】
次に、３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオナートを１６ｍＬ加えた。反応混合物を８０℃で６時間維持した。反応時間が満了したら、混合物を室温まで冷却した。フレークを真空ろ過した。酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルで２回洗浄した。
【００８０】
工程２．重合
５００ｍＬの反応フラスコに、機械式撹拌機および加熱マントルを装着した。この反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  メタクリル酸メチル（２００ｍＬ）
２．  Ａｌフレーク（６１．６ｇ）（不揮発性分を４０ｇ含む）
３．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（１８０ｍＬ）
４．  ＣｕＢｒ（０．１０６ｇ）
溶液をさらに６０分間アルゴンで脱気し、４０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間アルゴンで脱気した。次に、アルゴンパージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．１６ｍＬ移した。反応混合物を４０℃に維持した。
【実施例８】
【００８１】
ポリ（メタクリル酸メチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程２における反応温度が５０℃である以外は実施例７と同様に行った。
【実施例９】
【００８２】
ポリ（メタクリル酸メチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程２における反応温度が６０℃である以外は実施例７と同様に行った。
【実施例１０】
【００８３】
ポリ（トリメタクリル酸トリメチロールプロパン）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１．開始剤の固定化
実施例７と同様に行った。
【００８４】
工程２．重合
５００ｍＬの反応フラスコに、機械式撹拌機および加熱マントルを装着した。この反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  トリメタクリル酸トリメチロールプロパン（２０ｍＬ）
２．  Ａｌフレーク（６１．６ｇ）（不揮発性分を４０ｇ含む）
３．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（３６０ｍＬ）
４．  ＣｕＢｒ（０．１０６ｇ）
溶液をさらに６０分間アルゴンで脱気し、４０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間アルゴンで脱気した。次に、アルゴンパージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．１６ｍＬ移した。反応混合物を４０℃に維持した。
【実施例１１】
【００８５】
ポリ（メタクリル酸グリシジル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１．開始剤の固定化
実施例７と同様に行った。
【００８６】
工程２．重合
５００ｍＬの反応フラスコに、機械式撹拌機および加熱マントルを装着した。この反応フラスコに、次の試薬を加えた：
５．  メタクリル酸グリシジル（２００ｍＬ）
６．  Ａｌフレーク（６１．６ｇ）（不揮発性分を４０ｇ含む）
７．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（１８０ｍＬ）
８．  ＣｕＢｒ（０．１０６ｇ）
溶液をさらに６０分間アルゴンで脱気し、６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間アルゴンで脱気した。次に、アルゴンパージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．１６ｍＬ移した。反応混合物を６０℃に維持した。
【実施例１２】
【００８７】
ポリ（メタクリル酸ジメチルアミノエチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１．開始剤の固定化
実施例７と同様に行った。
【００８８】
工程２．重合
２Ｌの反応フラスコに、機械式撹拌機および加熱マントルを装着した。この反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  メタクリル酸ジメチルアミノエチル（４８０ｍＬ）
２．  Ａｌフレーク（１２３．２ｇ）（不揮発性分を８０ｇ含む）
３．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（１０７５ｍＬ）
溶液を３０分間アルゴンで脱気した後、ＣｕＢｒを０．１０６ｇ加えた。反応混合物をさらに６０分間アルゴンで脱気し、６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間アルゴンで脱気した。次に、アルゴンパージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに２．５ｍＬ移した。反応混合物を６０℃に維持した。
【実施例１３】
【００８９】
ポリスチレン被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）Ｐｒｅｍｉｕｍ６９５の調製
工程１
実施例７と同様に行った。
【００９０】
工程２．重合
５００ｍＬの反応フラスコに、機械式撹拌機および加熱マントルを装着した。この反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  スチレン（２００ｍＬ）
２．  Ａｌフレーク（６１．６ｇ）（不揮発性分を４０ｇ含む）
３．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（１８０ｍＬ）
４．  ＣｕＢｒ（０．１０６ｇ）
この反応混合物をさらに６０分間アルゴンで脱気し、６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間アルゴンで脱気した。次に、アルゴンパージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．１６ｍＬ移した。反応混合物を６０℃に維持した。
【実施例１４】
【００９１】
ポリスチレン被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）６９５の調製
重合において使用したスチレンおよび酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテルの量は、それぞれ、８０Ｌおよび３００ｍＬであった以外は、実施例１３と同様に行った。
【実施例１５】
【００９２】
ポリ（メタクリル酸パーフルオロシクロヘキシルメチル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｔａｒｂｒｉｔｅ（登録商標）４１０２の調製
５００ｍＬの反応フラスコに、機械式撹拌機および加熱マントルを装着した。この反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  酢酸エチル中のＳｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｔａｒｂｒｉｔｅ（登録商標）４１０２（４０ｇ）（不揮発性分１０．１０２％）
２．  ３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオナート（０．０５ｍＬ）
３．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（２６０ｍＬ）
反応混合物を１１０℃まで２時間加熱した。
【００９３】
反応混合物を６０℃まで冷却し、その後、次の試薬を加えた。
【００９４】
１．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（１００ｍＬ）
２．  メタクリル酸パーフルオロシクロへキシルメチル（１０ｍＬ）
３．  ＣｕＢｒ（０．４ｇ）
溶液を窒素で脱気した。次に、反応混合物に、脱気したＰＭＤＥＴＡを０．５９ｍＬ移した。反応物を６０℃に維持した。
【実施例１６】
【００９５】
ポリ（メタクリル酸ｎ−ブチル−コ−メタクリル酸イソボルニル）被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２の調製
工程１．開始剤の固定化
撹拌機および冷却器を装着した４Ｌの反応フラスコに、次の化学物質を加えた：
１．  アルミニウムペースト（９００ｇ）（Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ Ｓｐａｒｋｌｅ Ｓｉｌｖｅｒ（登録商標）３６２２、不揮発性分７９．３％）
２．  ３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオナート（３ｍＬ）
３．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（２４００ｍＬ）
反応混合物を１１０℃まで一晩加熱した。
【００９６】
反応時間が満了したら、混合物を室温まで冷却した。フレークを真空ろ過した。トルエンで３回洗浄した。
【００９７】
工程２．重合
機械式撹拌機および加熱マントルを装着した５００ｍＬの反応フラスコに、次の試薬を加えた：
１．  ＣｕＢｒ（０．４ｇ）
２．  メタクリル酸イソボルニル（２０ｍＬ）
３．  メタクリル酸ｎ−ブチル（２０ｍＬ）
４．  Ａｌフレーク（５８．１６ｇ）（不揮発性分を４０ｇ含む）
５．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（３４２ｍＬ）
溶液を窒素で脱気し、６０℃まで加熱した。別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間窒素で脱気した。次に、窒素パージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．５８ｍＬ移した。溶液を６０℃に維持した。
【実施例１７】
【００９８】
ポリスチレン被覆Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ ＳｔａｒＢｒｉｔｅ（登録商標）４１０２の調製
機械式撹拌機および加熱マントルを装着した５００ｍＬの反応フラスコに、次の化学物質を加えた：
１．  アルミニウムペースト（６０ｇ）（Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ ＳｔａｒＢｒｉｔｅ ４１０２−ＰＭＡＣ）
２．  酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（２４０ｍＬ）
混合物を８０℃まで加熱し、撹拌機を８００ｒｐｍの回転速度に維持した。次に、３−（トリメトキシシリルプロピル）−２−ブロモ−２−メチルプロピオナートを０．１ｍＬ加えた。
【００９９】
３時間後、スチレンを１００ｍＬ加え（アルドリッチ社から入手したまま使用した）、反応混合物を６０℃まで冷却した。溶液を３０分間アルゴンで脱気した後、ＣｕＢｒ（０．１０６ｇ）を反応混合物に加えた。溶液をさらに６０分間アルゴンで脱気した。
【０１００】
別のフラスコ中で、ＰＭＤＥＴＡを３０分間アルゴンで脱気した。次に、アルゴンパージした注射器を用いて、脱気したＰＭＤＥＴＡを上記反応フラスコに０．１６ｍＬ移した。反応混合物を６０℃に維持した。
【０１０１】
開示の被覆板状物および方法を好ましい実施形態と共に記載したが、開示の被覆板状物および方法の他の目的および改良が、開示の範囲内においてなされ得ることは当業者には明らかである。
【０１０２】
本開示は、その種々の態様および開示の形態において、記載の目的および利点ならびに他の目的および利点の達成のために適宜変更される。開示の詳細は、請求項に対する限定と見なされるものではない。
【図１】
2011122152.tif 000003
【図２ａ】
2011122152.tif 000004
【図２ｂ】
2011122152.tif 000005
【図３】
2011122152.tif 000006
【図４ａ】
2011122152.tif 000007
【図４ｂ】
2011122152.tif 000008
【図５】
2011122152.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月18日(2011.2.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状物の表面に開始剤を固定化させる工程であって、前記開始剤は、表面活性基および開始剤部分を含み、前記板状物の表面は、官能基を含み、前記開始剤分子は、前記開始剤分子の前記表面活性基と前記板状物の前記表面の前記官能基とを反応させることにより固定化されている工程、および
１つ以上の重合性モノマーが前記開始剤部分に付加され、前記板状物の前記表面に結合したポリマー鎖を形成するように、前記固定化された開始剤から１つ以上の前記重合性モノマーを重合させる工程、を含む被覆板状物の製造方法であって、
前記ポリマー鎖は、前記板状物の表面に共有結合する第１の末端と、さらなる重合を開始するように可逆的に活性化され得る鎖末端を含む第２の末端とを有する、方法。
【請求項２】
前記固定化された開始剤が、第１のモノマーまたは第１のモノマー群の重合および前記第１のモノマーまたは第１のモノマー群との重合反応を開始させ、前記方法が、前記第１のモノマーまたは前記第１のモノマー群との重合反応の終了後、第２のモノマーまたは第２のモノマー群が、前記合成されたポリマー鎖の第２の末端に付加されるように、活性化された開始剤の鎖末端から前記第２のモノマーまたは前記第２のモノマー群を重合させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記固定化された開始剤が、前記第１のモノマーまたは前記第１のモノマー群との重合反応後に精製される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記固定化された開始剤が、第１のモノマーまたは第１のモノマー群と反応し、前記方法が、第２のモノマーまたは第２のモノマー群が、前記合成されたポリマー鎖の第２の末端に付加されるように、所定の時間に、前記固定化された開始剤を前記第２のモノマーまたは前記第２のモノマー群と反応させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記板状物がアルミニウムフレークである、請求項1〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記開始剤が、下記式（１）
Ｘ−Ｒ−Ｙ        （１）
（式中、Ｘは表面活性基であり、Ｙは開始剤部分であり、Ｒはスペーサーである）の化学構造を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
板状物と、
少なくとも１層を有する被膜であって、前記少なくとも１層はポリマー鎖を含み、前記ポリマー鎖は構造が実質的に均一である被膜とを含む被覆板状物であって、
前記板状物の表面を取り囲むポリマー鎖は、前記板状物の表面に共有結合している、被覆板状物。
【請求項８】
前記被膜が複数の層を有し、各層はポリマー鎖を含み、前記各層におけるポリマー鎖は構造が実質的に均一である、請求項７に記載の被覆板状物。
【請求項９】
前記板状物が、金属酸化物、金属酸化物封止物質、シリカ、ホウケイ酸塩（borosilica）、シリカ被覆物質、雲母、ガラス、鉄、およびアルミニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む、請求項７または８に記載の被覆板状物。
【請求項１０】
前記ポリマー鎖の密度が、１ｎｍ2当たり鎖が少なくとも０．７本である、請求項７〜９のいずれかに記載の被覆板状物。
【請求項１１】
前記被膜が、内側の不動態化層および外側の分散層を含む、請求項７〜１０のいずれかに記載の被覆板状物。
【請求項１２】
前記被膜が、無機着色剤および有機着色剤を含む、請求項７〜１０のいずれかに記載の被覆板状物。
【請求項１３】
前記被膜が、鎖間の架橋を含む、請求項７〜１０のいずれかに記載の被覆板状物。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれかの被覆板状物、および
溶媒を含む系であって、
前記板状物の表面に共有結合したさらなる分散剤および／または樹脂以外にはさらなる分散剤および／または樹脂を全く含まない、系。
【請求項１５】
前記溶媒が、水、低級アルコール、および／またはこれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１４に記載の系。
【請求項１６】
前記系が、インクまたは塗料の系である、請求項１４または１５に記載の系。
【請求項１７】
複数の前記被覆板状物および複数の着色顔料をさらに含み、前記着色顔料が安定して前記被覆板状物に付着した、請求項１４〜１６のいずれかに記載の系。
【請求項１８】
前記さらなる分散剤および／または樹脂が、アルキド、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン、フェノール、尿素、メラミン、エポキシ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリビニル、およびポリアクリル酸樹脂を含む、請求項１４〜１７のいずれかに記載の系。
【外国語明細書】
2011122152000001.pdf