(57)【要約】干渉効果顔料製造中にそれが示す色と選択した標準色の間の色合致を客観的に確かめそして合致を達成した時点で工程を終了させる装置および方法。本発明は、干渉顔料生産に伴う顔料色を監視しかつ被覆反応過程の完了を確かめる目的でフローセルに取り付けた板状効果顔料色監視用分光光度計を提供する。
2004532976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
干渉効果顔料調製中にそれの色を制御する装置であって、
干渉効果顔料反応槽、
前記反応槽とつながっていて顔料のサンプルを前記反応槽から受け取るに適したフローセル、および
前記フローセルと連動して前記フローセルに入っている顔料から反射する光を評価するゴニオスペクトロフォトメーター、
を含んで成る装置。
【請求項２】
前記ゴニオスペクトロフォトメーターが前記顔料の反射角から２５°以下の角度で反射する光を評価するに適合している請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ゴニオスペクトロフォトメーターが前記顔料の分散液から反射する光の干渉特徴を評価するに適合している請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記フローセルがこのフローセルに入っている前記顔料を配向させるに適合している請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記フローセルが前記顔料の分散液が流れる方向に対して横方向に寸法が０．１ｍｍから２ｍｍの範囲の流動層を生じさせ、この中を通って前記顔料の分散液が導かれる請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記寸法が０．５ｍｍから１ｍｍの範囲である請求項５記載の装置。
【請求項７】
干渉効果顔料調製中にそれの色を制御する方法であって、
生成して来る顔料のサンプルをフローセルに送り込み、前記サンプルに光を衝突させ、そして前記顔料から反射する光の特徴を標準と比較することを含んで成る方法。
【請求項８】
前記特徴が前記顔料から反射する光の干渉効果の特徴である請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記光の特徴の比較が波長、主波長、色空間パラメーターまたはこれらの組み合わせを比較することを含んで成る請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記サンプルが高い屈折率を示す材料で被覆されている雲母を含んで成る請求項７記載の方法。
【請求項１１】
更に、前記特徴が前記標準と合致した時点で加工を停止させることも含んで成る請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
色付き製品および分散液の製造業者は数多くの技術を用いて彼らの製品の一定した色を達成することを探求している。１つの簡単な方法は、顔料製造工程を休止してその材料の被膜をある表面に付着させそしてその被膜を乾燥させてそれを標準と比較することを伴う。このような方法は予測不能または不順な（ｕｎｔｉｍｅｌｙ）生産には不正確で影響を受け易い。
【０００２】
他の方法は顔料製造工程中に液体を評価することを伴う。例えば、１つの方法は、分散液の一部をフローセル（ｆｌｏｗ  ｃｅｌｌ）の中に向けることを包含する。１つの技術では前記フローセルの中を流れる分散液に照明を当てて観察することでそれを標準と比較する。別の技術では、前記フローセルの中の分散液を通る光を分光計に向けて、その受け取った光の特徴を指定特徴と比較する。
【０００３】
そのような公知方法は真珠光（ｐｅａｒｌｅｓｃｅｎｔ）または「効果（ｅｆｆｅｃｔ）」干渉顔料(interference pigments)の生産に関連して用いるには適さない。板状の基質(platy substrates)を金属酸化物層で覆うことを基にしたそのような顔料は良く知られている。そのような顔料は光を反射および屈折する結果として真珠のような光沢を示す。それらはまた前記金属酸化物層の厚みに応じて干渉色効果(interference colour effects)も示し得る。
【０００４】
商業的に最も頻繁に遭遇する真珠色顔料(pearlescent pigments)は、雲母が二酸化チタンで被覆されている真珠光顔料および雲母が酸化鉄で被覆されている真珠光顔料である。それらの製造は、含水層１層または２層以上を基質の上に生成させた後、その複合体を焼成することで行われる。その含水層の色と焼成された層の色は同じである必要はない。生成する色はその被膜の光学的厚み（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）の関数であり、これは逆に前記被膜の屈折率および前記被膜の物理的厚みの関数である。前記物理的厚みは被覆方法およびそのパラメーターおよび条件の関数である。
【０００５】
製品特徴の制御は、被膜に含まれていて板状の基質とは結合していない遊離粒子が生成して見かけの色に影響を与える可能性があることおよびまた反応速度が速い結果として色の変化が急速に起こることから複雑である。従って、公知の色監視方法を用いると製造工程を休止する必要があり、加工中の材料のサンプルを得て乾燥させる必要があり（かつまた最終製品に焼成することを意図する場合にはそれを焼成する必要もあり）、そして次にその結果得られた色特徴を標準と比較する必要がある。これは明らかに最適ではない。
【０００６】
色を正確に監視するには、顔料のサンプルを得て乾燥させ、それを被覆担体（ｃｏａｔｉｎｇ  ｃａｒｒｉｅｒ）の中に懸濁させそして色の評価を行う前に色評価用基質を被覆する必要があるであろう。このこともまた明らかに実用的でなくかつ時間を消費する。従って、干渉効果顔料（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｐｉｇｍｅｎｔ）の加工は、典型的に、含水被膜が基質の上に生成した時点で顔料の分散液を単に主観的に目で観察しそして前以て決めておいたパラメーターにできるだけ近い加工条件を維持することを伴う。
【０００７】
干渉効果顔料分散液加工中にそれが示す色と選択した標準色の間の色の合致を客観的に確かめそして合致を達成した時点で加工を終了する装置および方法が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、顔料の分散液を受け取るに適していて前記顔料の分散液の特徴を測定するに適したゴニオスペクトロフォトメーター（ｇｏｎｉｏｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）と連動する(interface)フローセルを用いて干渉効果顔料分散液加工中にその色を制御する装置を提供することでこの上に示した欠点を克服するものである。本発明は、干渉効果色顔料分散液調製中にフローセルにおける前記顔料分散液から反射して来る光を標準に対して評価することによりその色を制御するものである。
【０００９】
干渉効果顔料調製中にその色を制御する方法を提供し、この方法では、生成する顔料のサンプルをフローセルに入れ、このサンプルに光を衝突させそして前記顔料から反射して来る光の特徴を標準と比較する。その特徴が標準と合致した時点で加工を停止することができる。そのような特徴は顔料から反射して来る光の干渉効果、例えば波長、主波長、色空間パラメーターまたはこれらの組み合わせの特徴であり得る。
【００１０】
そのようなサンプルは高い屈折率(refractive index)を示す材料で被覆されている雲母であることができる。
【００１１】
本発明は、加工中の試験時間を短縮することで色が合致した（ｃｏｌｏｒ−ｍａｔｃｈｅｄ）顔料の生産量を有意に高くするものである。本発明は主観的評価を取り除くことでバッチ間の変動を低下させるものである。本発明は製品の品質が劣ることが原因で生じる時間の損失および費用を減少させるものである。本発明は特に色の強度が異なりかつ遊離被覆粒子（ｆｒｅｅ  ｃｏａｔｉｎｇ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）が存在すること（このことから干渉または主観性が理由で伝統的な色合致方法は困難である）に関して色の一貫性を維持するものである。本発明は反応速度が速いことが理由で急速に変化する干渉顔料の色（他の様式では容易に見失ってしまうであろう）を合致させるものである。本発明は前記目的に適するように改良された構成要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）および構造配置を提供するものであり、これは安価であり、信頼できかつ本発明の意図した目的の達成に有効である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、干渉効果顔料スラリー加工中にそれが示す色と選択した標準色の間の色合致を客観的に確かめて合致を達成した時点で工程を停止させる装置および方法である。本発明は、前記スラリーもしくは分散液を生成させる再循環反応フラスコもしくは反応槽から顔料分散液流れを受け取るフローセルを包含する。このフローセルを前記顔料分散液の特徴を測定するため、分光光度計につなげる。この分光光度計を適切なソフトウエアで作動する適切なコンピューターハードウエアにつなげることで板状効果顔料の干渉色を監視して干渉顔料生産に関係する被覆反応工程の完了を確かめる。本発明は分光光度計をフローセルにつなげることで板状効果顔料(platy effect pigment)を生成させながらその干渉色を監視して干渉顔料生産に関係する被覆反応工程の完了を確かめるものである。具体的には、本発明は、当該顔料の反射色である干渉誘発陰（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｓｈａｄｅｓ）および色合いを評価するものである。
【００１３】
図１を参照して、本発明は、顔料のスラリーもしくは分散液を生成させる反応フラスコもしくは反応槽（示していない）に連結しているフローセル２０を包含する。前記反応フラスコもしくは反応槽はこの中を循環している反応体、及び顔料分散液の特徴を変える他の材料を連続的に受け取る。前記フローセル２０は顔料分散液が生成するにつれてその流れを反応フラスコもしくは反応槽（示していない）から受け取る。このフローセル２０をこれが前記反応フラスコもしくは反応槽の中の顔料の特徴の代表例である顔料分散液流れを受け取るようにしている。従って、前記フローセルにおける顔料分散液部分の測定された特徴は前記反応フラスコもしくは反応槽における顔料分散液の特徴に非常に一致している。
【００１４】
図１を参照して、本発明は、好適には、反射角１４に匹敵するか或はそれに近い角度１２で測定する能力を有していて顔料分散液の干渉色に対して非常に高い感度を示すゴニオスペクトロフォトメーター１０を包含する。本発明では、好適には、反射角１４から２５°に等しいか或はそれ以下の角度１２で高い感度を示すゴニオスペクトロフォトメーターを用いる。
【００１５】
このゴニオスペクトロフォトメーター１０を用いて、顔料分散液発生中にフローセル２０の中を流れる顔料分散液２２の顔料色を監視して顔料の色および外観を実時間で識別する。それによって「保持時間」(holding time)、即ち完了前の評価中に顔料分散液を保持する時間が短くなる。
【００１６】
通常の方法は典型的に有意な保持時間の原因になる、と言うのは、それに関連して時間を消費する個別の段階を多数設ける必要があるからである。通常の方法は、サンプルを得て、濾過しそしてそれを焼成をすることを伴う。得られるラッカー懸濁顔料（ｌａｃｑｕｅｒ−ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｐｉｇｍｅｎｔ）をペーパーカード（ｐａｐｅｒ  ｃａｒｄ）の上に標準的な厚みで引き伸ばす。このサンプルを乾燥させた後、その干渉効果と標準の比較を人または機械で見て行う。本発明を用いるとそのような時間を消費する工程がなくなるばかりでなく実世界（ｒｅａｌ  ｗｏｒｌｄ）で行われている通常の処理工程で起こる不可避的遅延がなくなる。
【００１７】
本発明は保持時間を短縮することに加えてまた製品の色を客観的に評価するものである。その結果として、本自動化顔料加工（ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｐｉｇｍｅｎｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いると、反応時間が短くなり、再加工（ｒｅｗｏｒｋ）が少なくなり、不合格バッチの数が少なくかつより一貫した色制御がもたらされる。
【００１８】
本発明で用いるフローセル２０は、この中を顔料発生中に流れる顔料スラリーもしくは分散液２２の顔料色を監視しかつ顔料の色および外観を実時間で示すことを可能にするものである。それによって、製品生産中にそれを評価する時に通常要する時間が短縮される。フローセル２０を用いるとまた製品の色を客観的に評価することが可能になる。その結果として、フローセルを用いて顔料の加工を行うと反応槽内の時間が短くなり、あまり再加工を必要とせず、不合格バッチの数が少なくかつより一貫した色制御がもたらされる。
【００１９】
フローセル２０の構造配置を、フローセル２０を通って流れる顔料分散液２２および／またはその中に入っている効果着色剤（ｅｆｆｅｃｔ  ｃｏｌｏｒａｎｔ）の小板（ｐｌａｔｅｌｅｔｓ）がフローセル２０の面に関して配向する結果として干渉色が強くなるような構造配置にする。これを、フローセル２０の窓面に平行な流れを助長する薄層セルを用いることで達成する。薄いフローセルは典型的に透過色を測定する他の用途で用いられていた。干渉顔料の厚みは典型的に数ミクロンの桁である。詰まりが起こることなく顔料がフローセル２０の中で適切に配向することを確保する目的で、フローセル２０が０．１ｍｍから２ｍｍ、好適には０．５ｍｍから１ｍｍの範囲の流動層（ｆｌｏｗ  ｌａｙｅｒ）を与えるようにする。本発明では一般に透過色の評価を用いないで反射色の評価を用いる、と言うのは、後者の方が効果顔料が示す色合い(hues)および陰(shades)を正確に特徴づけるからである。
【００２０】
ポンプ（示していない）を用いて、顔料の分散液２２を反応フラスコもしくは反応槽（示していない）からフローセル２０に進ませる。このフローセル２０の中を流れる流量を調整してフローセル２０を適切に顔料分散液２２で完全にフラッシュ洗浄しかつ空洞現象(cavitation)が起こる度合を最小限にする。
【００２１】
前記顔料の生産工程中、基質、例えば雲母などを高い反射率を示す材料で被覆することで干渉色を生成させる。この被覆工程および干渉色を評価する目的で、加工中の板状効果顔料の分散液を一定分量でフローセル２０に通してポンプ輸送する。発光装置３２が発する光３０を顔料分散液２２から反射させる。その反射した光３４の色を前以て決めておいた時間間隔で測定する。その反射した光の色が選択した分散液標準の反射光特徴に合致した時点で被覆工程を終了させる。
【００２２】
色合致は波長、主波長または色空間パラメーター、例えばＣＩＥＬａｂなどが記述しているそれらを用いて達成可能である。顔料が選択した標準との色合致を達成した時点で反応槽を休止させてもよく、そして人を介在させる必要なく工程を自動的に終了させる。
【００２３】
以下に示す実施例は本発明の説明であり、本発明を限定するものでない。
【実施例１】
【００２４】
ガラス小板のスラリーをモートンフラスコ（ｍｏｒｔｏｎ  ｆｌａｓｋ）に入れてＴｉＯＣｌ２とＮａＯＨの溶液で滴定した結果、ボロシリケート小板の上に生成した水和ＴｉＯ２層が干渉色を発生した。膜を生成させながら蠕動ポンプ(peristaltic pump)を約２００ｍｌ／分で用いてスラリーを寸法が５ｘ５．５ｘ０．１ｃｍのフローセルに通して定期的にポンプ輸送した。
【００２５】
前記フローセルをゴニオスペクトロフォトメーターの上に取り付けた。このゴニオスペクトロフォトメーターを用いて１番目の目標スラリーから反射して来る光の色を測定することで所望の終点色を決定した。測定を反射角から２５度で行った。
【００２６】
前記ゴニオスペクトロフォトメーターを用いて被覆工程のいろいろな段階で実施する２番目の被覆中にサンプルの色を測定した。Ｌｍｉｎを基にして各サンプル毎に色合致を確立した。図２に前記フローセルで測定したスラリーのスペクトルを示す。前記１番目と２番目のスラリーの色が合致した時点で被覆工程を停止して、そのサンプルの洗浄、濾過そして焼成を行った結果、所望色へ良好な色合致がもたらされた。
【実施例２】
【００２７】
この実施例のスラリーは、スラリーが水和ＴｉＯ２で被覆された雲母を含んでいる以外は実施例１のそれと同様であった。最初に、赤色ＴｉＯ２被覆雲母効果顔料を測定して標準として確立した。２番目の雲母バッチの被覆を行っている間に追加的サンプルの評価を行った。フローセルシステムから作り出された色データは反応が完了したことを示していた。これらのサンプルにさらなる処理を行なった結果、良好な色合致がもたらされた。
【００２８】
本発明を本発明の個々の態様に関して記述してきたが、本分野の技術者に他の数多くの変形および修飾形および他の使用が明らかになるであろう。従って、本発明を本明細書に示した特定開示に限定しないで、添付請求の範囲のみで限定するのが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
下記の図を参照して本発明を詳細に記述してきたが、本図全体に亘って同様な参照文字は一貫して対応する特徴を表す。
【図１】図１は、本発明の原理に従って構築した態様の図式図である。
【図２】図２は、本発明の原理に従って加工したサンプルが示したスペクトルのグラフ図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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