(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）板状フレーク基材に金属酸化物をコーティングして金属酸化物コーティング層を形成する段階；
（ｂ）前記金属酸化物コーティング層が形成された板状フレーク基材を脱イオン水に混合して懸濁させた状態で、酸性溶液を投入して１次に酸処理した後、還流・水洗および濾過させる段階；
（ｃ）前記（ｂ）段階の後、脱水・水洗させた結果物に脱イオン水を混合して懸濁させた状態で、塩基性溶液を投入して２次にアルカリ処理した後、還流および濾過させる段階；及び、
（ｄ）前記（ｃ）段階の結果物を乾燥して、前記板状フレーク基材が除去された中空構造の金属酸化物コーティング層を得る段階；を含み、
前記（ｂ）段階において、
前記酸処理は、
３００〜５００ｒｐｍの速度で撹拌しながら、１５〜４０ｋＨｚの周波数および７０〜１１０Ｗの出力電力条件で超音波を印加することを特徴とする、中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項２】
前記（ａ）段階において、
前記板状フレーク基材は、
雲母、板状シリカ及びガラスフレーク（ｇｌａｓｓ  ｆｌａｋｅ）のうち選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項３】
前記金属酸化物は、
ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2及びＳｎＯ2のうち選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項４】
前記（ｂ）段階において、
前記酸性溶液は、
硫酸、燐酸および硝酸のうち選択されたいずれかまたは２つ以上の混合溶液であることを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項５】
前記（ｂ）段階において、
前記還流は、
８０〜１２０℃で４〜６時間施すことを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項６】
前記（ｃ）段階において、
前記塩基性溶液は、
水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムのうち選択された１種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項７】
前記（ｃ）段階において、
前記還流は、
５０〜７０℃で１〜３時間施すことを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項８】
前記（ｄ）段階において、
前記乾燥は、
１００〜１５０℃で１０〜１２０分間施すことを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項９】
前記中空構造を有する光沢顔料は、
内部中央を貫通する中空；及び、
前記中空の一部または全部を覆う金属酸化物コーティング層；を含み、
前記金属酸化物コーティング層は、０．１〜３μｍの厚みを有することを特徴とする、請求項１に記載の中空構造を有する光沢顔料の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された方法で製造される中空構造を有する光沢顔料を用いて、前記光沢顔料含有の化粧品組成物を製造する方法。
【請求項１１】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された方法で製造される中空構造を有する光沢顔料を用いて、前記光沢顔料含有の自動車塗装用組成物を製造する方法。
【請求項１２】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された方法で製造される中空構造を有する光沢顔料を用いて、前記光沢顔料含有のインク、プラスチックまたはコーティング用組成物を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光沢顔料及びその製造方法に関し、より詳細には、中空構造を有する光沢顔料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高屈折のパール発色光機能物質は、世界に自動車、化粧品、及びあらゆる産業分野におけるデザインの高級化に伴い、ますます需要が拡大している先端製品と言える。
【０００３】
このような高屈折のパール発色光機能物質は、産業用としては壁紙、オンドルの床マット、プラスチック製品、皮革コーティング、アクセサリー、シルク印刷、おもちゃ、家電製品、陶磁器、建材など、化粧品用としてはリップスティック、マニキュア、ヘアジェル、化粧品包装機、色調化粧品など、それから食品接触容器、自動車塗装、高耐候性が要求される建材、光触媒、電磁波遮蔽、有価証券の偽造・変造防止用などに幅広く使用されている。
【０００４】
高屈折のパール発色光機能物質を作るため雲母が多く用いられている。すなわち、金属酸化物で被覆された雲母は、金属酸化物の種類によって干渉色（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｃｏｌｏｒ）を有するか着色効果を有するだけでなく、光を反射または散乱して柔らかい光沢性を表すため、このような雲母の性質を利用して、所望の特性を得るため雲母の金属酸化物被覆方法に対する様々な研究が活発に行われている。
【０００５】
関連する先行文献としては、韓国公開特許公報第１０−２００１−００７３９７９（２００１．０８．０４公開）があり、前記文献では、合成雲母に金属酸化物をコーティングしてパール光沢顔料を製造する方法が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、板状フレーク基材を完璧に除去することによって、中の空いた中空が形成されて、重さを減少させる中空構造を有する光沢顔料及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の実施例に従う中空構造を有する光沢顔料の製造方法は、（ａ）板状フレーク基材に金属酸化物をコーティングして金属酸化物コーティング層を形成する段階；（ｂ）前記金属酸化物コーティング層が形成された板状フレーク基材を脱イオン水に混合して懸濁させた状態で、酸性溶液を投入して１次に酸処理した後、還流・水洗および濾過させる段階；（ｃ）前記（ｂ）段階の後、脱水・水洗させた結果物に脱イオン水を混合して懸濁させた状態で、塩基性溶液を投入して２次にアルカリ処理した後、還流および濾過させる段階；及び（ｄ）前記（ｃ）段階の結果物を乾燥して、前記板状フレーク基材が除去された中空構造の金属酸化物コーティング層を得る段階；を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の実施例による中空構造を有する光沢顔料は、内部中央を貫通する中空；及び前記中空の一部または全部を覆う金属酸化物コーティング層；を含み、前記金属酸化物コーティング層は、０．１〜３μｍの厚みを有する中空構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る中空構造を有する光沢顔料及びその製造方法は、１次酸処理によって板状フレーク基材の一部が除去された状態で２次アルカリ処理が行われるため、板状フレーク基材を完璧に除去しきれることが可能であり、中の空いた中空構造を有するところ、重さが軽いだけでなく、中空を有しており、優れた隠蔽および遮蔽性能を確保することができる。
【００１０】
従って、本発明に従う方法で製造される中空構造を有する光沢顔料の場合、産業用としては壁紙、オンドルの床マット、プラスチック製品、皮革コーティング、アクセサリー、シルク印刷、おもちゃ、家電製品、陶磁器、建材など、化粧品用としてはリップスティック、マニキュア、ヘアジェル、化粧品包装機、色調化粧品など、それから食品接触容器、自動車塗装、高耐候性が要求される建材、光触媒、電磁波遮蔽、有価証券の偽造・変造防止用などに幅広く使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に従う中空構造を有する光沢顔料の製造方法を示した工程手順図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面とともに後述する実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下に開示する実施例に限定されるものではなく、異なる多様な形態に具現されるものである。但し、本実施例は、本発明の開示を完全にして、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。全明細書における同じ参照符号は、同じ構成要素を指す。
【００１３】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例に従う中空構造を有する光沢顔料及びその製造方法について詳説すれば、次のとおりである。
【００１４】
図１は、本発明の実施例に従う中空構造を有する光沢顔料の製造方法を示した工程手順図である。
【００１５】
図１を参照すると、本発明の実施例に従う中空構造を有する光沢顔料の製造方法は、コーティング段階（Ｓ１１０）、酸処理段階（Ｓ１２０）、塩基処理段階（Ｓ１３０）及び乾燥段階（Ｓ１４０）を含む。
【００１６】
コーティング
コーティング段階（Ｓ１１０）では、板状フレーク基材に金属酸化物をコーティングして金属酸化物コーティング層を形成する。
【００１７】
このとき、板状フレーク基材は、雲母、板状シリカ、及びガラスフレーク（ｇｌａｓｓ  ｆｌａｋｅ）のうち選択された１種以上を含んでいてもよく、このうち、雲母を用いることが最も好ましい。雲母は、合成雲母または天然雲母いずれも用いられるが、合成雲母を用いることが最も好ましい。このような板状フレーク基材は、粉砕および分級した粉末を用いるか、粉末の製造後に粉砕および分級して用いても良い。
【００１８】
板状フレーク基材は、平均直径が１０〜１５０μｍを有することを用いることが好ましい。板状フレーク基材の平均直径が１０μｍ未満である場合は、板状フレーク基材の表面に物質がコーティングされながらコーティング厚みが増加するほど、板状フレーク基材が徐々に球状に変化することに起因して角形比が減少するが、角形比が減少する場合、乱反射を起こして光散乱をもたらし、一定した同じ屈折率を有する同一の色相を表すことができない問題がある。逆に、板状フレーク基材の平均直径が１５０μｍを超える場合は、コーティングされる表面積が増加するため、色相を具現するためのコーティング層の構成が難しくなる。
【００１９】
金属酸化物は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2及びＳｎＯ2のうち選択された１種以上を含んでいてもよい。このとき、金属酸化物は、平均直径が１０〜１００ｎｍを有することが好ましい。金属酸化物の平均直径が１０ｎｍ未満である場合は、板状フレーク基材に金属酸化物をコーティングし難い場合がある。逆に、金属酸化物の平均直径が１００ｎｍを超える場合は、光散乱により光沢効果を期待しにくい。
【００２０】
このとき、金属酸化物コーティング層は、０．１〜３μｍの厚みに形成することが好ましい。金属酸化物コーティング層の厚みが０．１μｍ未満である場合は、赤外線反射効果が微弱である。逆に、金属酸化物コーティング層の厚みが３μｍを超える場合は、これ以上の効果上昇なく製造コストのみを上昇させる要因と作用し得るため非経済的である。
【００２１】
酸処理
酸処理段階（Ｓ１２０）では、金属酸化物コーティング層が形成された板状フレーク基材を脱イオン水に混合して懸濁させた状態で、酸性溶液を投入して１次に酸処理した後、還流・水洗および濾過させる。
【００２２】
このとき、酸処理は、３００〜５００ｒｐｍの速度で撹拌しながら、１５〜４０ｋＨｚ及び７０〜１１０Ｗの出力電力条件で超音波を印加することがより好ましい。
【００２３】
撹拌速度が３００ｒｐｍ未満であるか、超音波出力電力が７０Ｗ未満である場合は、撹拌が不十分である。逆に、撹拌速度が５００ｒｐｍを超えるか、超音波出力電力が１１０Ｗを超える場合は、粒子の割れが多く、必要な小さいサイズの粒子が多く発生し、所望の大きさにサイズを制御するか後工程を行うことが難しくなる。
【００２４】
このとき、酸性溶液としては硫酸、燐酸および硝酸などから選択されたいずれかを単独に用いるか、またはこれらの少なくとも２つ以上を混合した混合溶液を用いてもよい。このような酸性溶液は、４０〜６０ｗｔ％の濃度で希釈したものを用いることが好ましい。酸性溶液の濃度が４０ｗｔ％未満である場合は、１次酸処理のときに板状フレーク基材の溶解がうまく行われず、中空構造を確保し難い可能性がある。逆に、酸性溶液の濃度が６０ｗｔ％を超える場合は、過度の濃度によって板状フレーク基材と被覆された金属酸化物コーティング層とが共に溶解される問題を引き起こす。
【００２５】
本段階において、還流は、８０〜１２０℃で４〜６時間施すことが好ましい。還流温度が８０℃未満であるか、または還流時間が４時間未満である場合は、溶解率を十分確保することができず、不均一中空球の生成による不用の板状フレークによって表面クラックを引き起こす。逆に、還流温度が１２０℃を超えるか、または還流時間が６時間を超える場合は、撹拌による中空球コーティング層の割れや金属酸化物コーティング層が分離される現象が生じるため好ましくない。
【００２６】
塩基処理
塩基処理段階（Ｓ１３０）では、酸処理段階（Ｓ１２０）の後、脱水・水洗させた結果物に脱イオン水を混合して懸濁させた状態で、塩基性溶液を投入して２次に塩基処理した後に還流および濾過させる。
【００２７】
塩基性溶液は、４０〜５５重量％濃度の強塩基を用いることが好ましいし、具体的には、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムのうち選択された１種以上が用いられる。
【００２８】
塩基性溶液の濃度が４０重量％未満である場合は、１次に酸処理済み金属酸化物層がコーティングされた板状フレーク基材が完璧に溶解されず、中空形態が形成されないおそれがある。逆に、塩基性溶液の濃度が５５重量％を超える場合は、過度の濃度によって板状フレーク基材だけでなく、被覆された金属酸化物層が共に溶解されるため好ましくない。
【００２９】
このとき、還流は、５０〜７０℃で１〜３時間施すことが好ましい。
【００３０】
本発明では、金属酸化物コーティング層が形成された板状フレーク基材を、硫酸を投入して１次に酸処理することによって、板状フレーク基材の半分以上を除去した状態で、２次にアルカリ処理を施すため、板状フレーク基材を完璧に除去しきれることが可能であり、中の空いた中空構造を有する光沢顔料を製造することができるようになる。
【００３１】
乾燥
乾燥段階（Ｓ１４０）では、塩基処理段階（Ｓ１３０）の結果物を乾燥して、板状フレーク基材が除去された中空構造の金属酸化物コーティング層を得る。
【００３２】
このとき、乾燥は、１００〜１５０℃で１０〜１２０分間施すことが好ましい。乾燥温度が１００℃未満である場合は、乾燥時間が長くなり、経済性および生産性が低下する。逆に、乾燥温度が１５０℃を超える場合は、粉末粒子同士に凝集が増える現象が生じ得るため好ましくない。
【００３３】
上記過程（Ｓ１１０〜Ｓ１４０）で製造される中空構造を有する光沢顔料は、内部中央を貫通する中空と、中空の一部または全部を覆う金属酸化物コーティング層を有する。このとき、金属酸化物コーティング層は、０．１〜３μｍの厚みに形成することが好ましい。金属酸化物コーティング層の厚みが前記範囲を外れる場合、反射効果が微弱であり、光沢効率が良くない。
【００３４】
このとき、本発明に従う方法で製造される中空構造を有する光沢顔料は、１次酸処理によって板状フレーク基材の一部が除去された状態で、２次アルカリ処理が行われるため、板状フレーク基材を完璧に除去しきれることが可能であり、中の空いた中空構造を有し、重さが軽いだけでなく、中空を有しており、優れた隠蔽および遮蔽性能を向上させることができる。
【００３５】
従って、本発明に従う方法で製造される中空構造を有する光沢顔料の場合、産業用としては壁紙、オンドルの床マット、プラスチック製品、皮革コーティング、アクセサリー、シルク印刷、おもちゃ、家電製品、陶磁器、建材など、化粧品用としてはリップスティック、マニキュア、ヘアジェル、化粧品包装機、色調化粧品など、それから食品接触容器、自動車塗装、高耐候性が要求される建材、光触媒、電磁波遮蔽、有価証券の偽造・変造防止用、インク、プラスチック、コーティング用などに幅広く使用される。
【００３６】
実施例
以下に、本発明の好ましい実施例によって本発明の構成および作用をより詳説する。但し、これは、本発明の好ましい例示として提示されたものであり、いかなる意味でもこれによって本発明が制限されるものと解釈されてはならない。
【００３７】
ここに記載されていない内容は、この技術分野における熟練者であれば、技術的に十分類推することができるので、その説明を省略する。
【００３８】
１．光沢顔料製造
実施例１
３Ｌのフラスコ（Ｍｏｒｔｏｎ  Ｆｌａｓｋ）に、脱イオン水２００ｍｌとＴｉＯ2がコーティングされた雲母１００ｇを入れて懸濁させた。次に、反応器にコンデンサーを装着した後、Ｈ2ＳＯ4４００ｍｌを入れながら４００ｒｐｍで撹拌した。
【００３９】
次に、１００℃を維持した状態で６時間還流（Ｒｅｆｌｕｘ）させて冷却した後、８００ｍｌの水を添加してさらに還流させた。その後、フィルターペーパー（Ｆｉｌｔｅｒ  Ｐａｐｅｒ）を用いて濾過させてから、１０００ｍｌの水で４回洗滌した。
【００４０】
次に、酸処里済みパウダーを３Ｌのフラスコに入れ、脱イオン水８００ｍｌを入れて４００ｒｐｍの速度で撹拌して懸濁させた後、５０ｗｔ％濃度のＮａＯＨ水溶液４００ｍｌを投入してから、６０℃を維持した状態で４時間還流させた。
【００４１】
その後、フィルターペーパー（Ｆｉｌｔｅｒ  Ｐａｐｅｒ）を用いて濾過させた後、８００ｍｌの水で４回洗滌した後に１２０℃で乾燥して中空構造を有する光沢顔料を製造した。
【００４２】
実施例２
４０ｗｔ％濃度のＮａＯＨ水溶液を用いたことを除いては、実施例１と同じ方法で中空構造を有する光沢顔料を製造した。
【００４３】
実施例３
５０ｗｔ％濃度のＮａＯＨ水溶液の代わりに、４５ｗｔ％濃度のＫＯＨ水溶液を用いたことを除いては、実施例１と同じ方法で中空構造を有する光沢顔料を製造した。
【００４４】
実施例４
Ｈ2ＳＯ4４００ｍｌを入れながら３５０ｒｐｍで撹拌するとともに、３０ｋＨｚの周波数および１００Ｗの出力電力条件で超音波を印加したことを除いては、実施例１と同じ方法で中空構造を有する光沢顔料を製造した。
【００４５】
実施例５
Ｈ2ＳＯ4４００ｍｌを入れながら４５０ｒｐｍで撹拌するとともに、２５ｋＨｚの周波数および９０Ｗの出力電力条件で超音波を印加したことを除いては、実施例１と同じ方法で中空構造を有する光沢顔料を製造した。
【００４６】
比較例１
３Ｌのフラスコ（Ｍｏｒｔｏｎ  Ｆｌａｓｋ）に脱イオン水２００ｍｌとＴｉＯ2がコーティングされた雲母１００ｇを入れて懸濁させた。次に、反応器にコンデンサーを装着した後、Ｈ2ＳＯ4４００ｍｌを入れながら３５０ｒｐｍで撹拌した。
【００４７】
次に、９０℃を維持した状態で６時間還流（Ｒｅｆｌｕｘ）させて冷却した後、８００ｍｌの水を添加してさらに還流させた。その後、フィルターペーパー（Ｆｉｌｔｅｒ  Ｐａｐｅｒ）を用いて濾過させてから、１０００ｍｌの水で４回洗滌した後に１２０℃で乾燥して光沢顔料を製造した。
【００４８】
比較例２
Ｈ2ＳＯ4４００ｍｌを入れながら４５０ｒｐｍで撹拌して、１１０℃を維持した状態で５時間還流させたことを除いては、比較例１と同様な光沢顔料を製造した。
【００４９】
比較例３
Ｈ2ＳＯ4４００ｍｌを入れながら３５０ｒｐｍで撹拌するとともに、３０ｋＨｚの周波数および１００Ｗの出力電力条件で超音波を印加したことを除いては、比較例１と同じ方法で光沢顔料を製造した。
【００５０】
２．物性評価
表１は、実施例１〜５及び比較例１〜３に従って製造された光沢顔料に対する物性評価結果を表したものである。
【００５１】
１）密度
実施例１〜５及び比較例１〜３に対する試料の密度測定は、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社のピクノメーター（Ｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒ、ＡｃｃｕＰｙｃ １３３０）製品を使用して実施例１〜５及び比較例１〜３の重さを測定した後、４．０ｃｃのフラスコに試料を入れた後にＨｅガスを注入して、試料が占めている嵩（Ｔｒｕｅ ｄｅｎｓｉｔｙ）が分かり、比重を測定した。
【００５２】
２）熱伝導度
レーザーフラッシュアナライザー（ｌａｓｅｒ  ｆｌａｓｈ  ａｎａｌｙｓｉｓ、ＬＦＡ）で測定しており、アルミニウムからなる小さい円板状ディスク模様の流体セルに実施例１〜５及び比較例１〜３に対する試料を満たした後、試料の一方側にレーザーを投射して加熱し、反対側に熱が伝わる時間を赤外線センサーで測定した。
【００５３】
［表１］
0006611931.tif 000002
【００５４】
表１に示したように、実施例１〜５の場合、比較例１〜３に比べて密度が相当低い値を有することが分かる。特に、超音波処理を施した実施例４及び実施例５の密度が相当低い値にそれぞれ測定されたことが分かる。
【００５５】
また、実施例１〜５の場合、比較例１〜３に比べて熱伝導度が低くて、優れた断熱性能を示したことを確認することができる。
【００５６】
このとき、塩基処理を施さずに酸処理のみを施した比較例１〜３の場合、中空密度が相当大きい値に測定されたことからみるとき、中空形態を有していても内部が完璧に除去されなかったと把握される。
【００５７】
上記実験結果に基づいて、１次酸処里および２次塩基処理を施してこそ、軽いながらも優れた断熱性能を有する中空構造の光沢顔料を製造することができることを確認した。
【００５８】
以上では、本発明の実施例を中心に説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する技術者の水準で多様な変更や変形を加えることができる。このような変更と変形は、本発明が提供する技術思想の範囲を脱しない限り、本発明に属すると言える。従って、本発明の権利範囲は、以下に記載する請求範囲によって判断すべきである。
【図１】
0006611931.tif 000003