技术领域
本发明涉及至少部分涂覆有润滑剂的铝颜料及其制备方法。本发明还涉及 该铝颜料的应用。
背景技术
铝颜料是有效的颜料，特征在于其独特的金属光泽及其很大的覆盖能力。 由于这种有效颜料的层状结构，它能在涂料介质中平行于基材取向，并由于许 多独立的微小镜面而产生金属效果。这种金属效果表现非常明显，尤其在湿漆 中。对于全色调的漆，产生这种效果是由于依赖于观察角度和/或入射角度的明 亮效果，也称为“随角异色”。优异的随角异色性能受颜料的许多性质影响： 其取向、其粒径和粒径分布、其表面纹理(粗糙度)和边缘纹理都起一定的作用。
颜料沿平面取向的驱动力也称为成片力，除了与铝颜料和粘合系统的表面 化学不相容性有关外，还特别与长宽比有关。长宽比可理解为表示颜料片状颗 粒的纵向长度d与厚度h的比值。纵向长度主要由激光散射方法测定。在这种 情况下，通常使用累积穿透曲线的d50值。
因为铝颜料的纵向长度强烈依赖于各自特定的应用，通过颜料的厚度可特 别得到高长宽比因而具有最佳可能的取向。薄片颗粒颜料能更好地取向，因而 具有较高的随角异色性。
金属涂料或印刷油墨更重要的特征是其高光泽度。光泽度还是生理或心理 上相关的变量，但是，根据DIN67530，反射仪值记录的是平面的“光泽能力”。 测量相对于一个标准(一般为黑色镜面玻璃板)在光泽角内的反射。根据该标准， 在入射或反射角度为20°、介质光泽表面为60°时，测定高度光泽的样品(反 射仪值＞70)。金属涂料优异光泽的前提也是在涂料介质中层状颜料具有最大的 平行面取向。
具有最高光泽度和随角异色的最光亮的铝颜料目前分为两类：一方面，是 通过湿磨铝丸制得的“银元染料”，另一方面，是“PDV颜料”。银元颜料区 别于其它通过用相对圆形和相对光滑表面研磨粉碎得到的金属颜料。
例如，如EP 0 451 785 B2叙述了湿磨法制备具有高度反射性和高覆盖率 的铝颜料。此颜料的特征在于水覆盖率(铺展值)为2.5-5.0m2/g，粗糙度值等于 或小于2.0，长宽比d50/h等于或大于90。高达最大值140的长宽比公开于EP 0 451 785 B2的实施例中。
EP 0 451 785 B2还指出，铝颜料的遮盖力不仅取决于其纵向长度，尤其还 取决于其厚度。较薄的颜料显示较高的遮盖力。
汽车喷漆用的铝颜料通常显示d50为15-20μm。根据EP 0 451 785 B2所 述，制备的水覆盖率为5.0m2/g、长宽比为90的铝颜料，其平均厚度h为80nm， 因而d50值为7.2μm。该类型颜料对于例如汽车喷漆来说，颗粒太小。
在本领域市场上通行的具有d50值为15-20μm、长宽比为90的铝颜料具 有平均厚度h为167-222nm。
在US 4,318,747中，公开了具有平均粒径小于5μm、漂浮性特征的优质 铝颜料，该铝颜料具有水覆盖率为至少50,000cm2/g，根据BET方法测定的比 表面积为24cm2/g-93cm2/g。从这些数据中，可计算得到粗糙度值的范围为 2.4-9.3。
由于这些颜料表面的粗糙度大，与PVD颜料的光滑表面相比，它会产生 照射光的强散射，结果降低了光泽度。
而且，公开于EP 0 451 785 B2中的铝颜料和公开于US 4,318,747中的铝 颜料由于其太细小，都不适用于汽车喷漆。
US 4,318,747中描述实施例的铝颜料一直是用5mm直径的钢球，长时间 研磨的。该类型钢球的使用是典型的粉碎方法。
在US 3,776,473中，公开了具有高反射性和光滑表面和圆形的铝颜料。在 该专利的示例性实施例中所指的铝颜料显示水覆盖率不大于15,600cm2/g。
用PVD颜料，制备了颗粒极薄(厚度：20-50nm)的Al颜料。该颜料颗粒 的厚度分布非常窄。在该方法中，在超高真空中，将铝气化到具有隔离涂层的 载体箔上。该隔离涂层通常是聚合物。接着，用一致溶剂从载体箔上将气化沉 积的铝尽可能地分离下来，再用机械方法或用超声方法粉碎金属箔。例如，PDV 颜料的制备公开于J.Seubert和A.Fetz，“PVD铝颜料：涂料的优良光泽和形象 艺术”(“PVD Aluminum Pigments：Superior Brilliance for Coatings and Graphic Arts”)，Coatings Journal，Vol.84，A6225-264，July 2001，p.240-245。
由于这些PVD颜料极薄，所以显示优良的遮盖力。这种薄片颗粒颜料柔 性很大，以至于实际上能“粘附”在底涂层上。为了显示其良好外观，该颜料 应施加在光滑底涂层上。
然而，该制备方法极高的生产成本是这些PDV颜料的缺点。隔离涂料很 难完全从颜料颗粒上除去也是一个缺点。颜料颗粒上粘连的聚合物膜可导致不 利。对于印刷油墨，使用的溶剂还会发生与印刷油墨中的不相容性。例如，溶 于甲苯的聚合物膜与例如醇或水不相容。这一点在聚集体形成的现象中可以看 出，聚集体的形成会完全破坏所需的装饰效果。
然而，具体地说，如果是铝颜料在其制备后提供了防腐蚀的保护涂层的话， 上述类型的在颜料颗粒上聚合物的粘附具有有害效果，例如，如DE 196 35 085 所述。
使用防腐蚀剂使铝颜料稳定的情况，上述问题同样存在，例如，如DE 100 01 437所述。这里，粘连的隔离涂层的残余物可导致不均匀的保护性涂层，妨 碍可重复制备的保护层。具体地说，在水性漆中使用该类型涂覆基材(此时未 稳定化的铝颜料由于与水作用阐述氢而放气)，其效果是难以重复的。
另一个严重的缺点是，PVD颜料显示极强的聚集趋势。因为这个原因， PVD颜料只以高度稀释的分散液形式提供，其铝颜料含量通常为10重量％。 而为了施涂效果好，却需要具有较高铝颜料含量的产品形式。
发明内容
本发明的目的是，提供不用粘附性聚合物膜，且具有优良遮盖力、光泽度 高的，颗粒非常薄的铝颜料，该颜料与通过常规湿磨法制备的常规铝颜料相比， 金属外观改善，即是“铬效果”。
本发明的目的还是提供具有比PVD颜料的聚积趋势显著降低的颗粒非常 薄的铝颜料。
而且，与昂贵的PVD颜料制备方法相比，该类型颜料应能够通过成本上 更有效益的方法制备。
提供一种铝颜料能达到本发明的目的，该颜料至少部分涂覆着润滑剂，并 且，具有
a)水覆盖率为40,000-130,000cm2/g，
b)由水覆盖率和通过扫描电镜厚度计数的累积穿透曲线确定的h50值计算 的平均厚度h小于30-100nm，
c)由测定的扫描电镜厚度计数，根据以下方程，基于相应的相对发生频率 的累积穿透曲线算出，厚度分布的相对宽度Δh为70％-140％，
Δh = 100 × h 90 - h 10 h 50 ]]>
d)长宽比大于200
e)由BET试验方法测定的比表面积和水覆盖率，根据以下方程，算出粗 糙度值为0.30-0.9：
BET值/2×水覆盖率。
本发明铝颗粒优选的发展在从属权利要求中界定。
本发明的目的用如权利要求1-15任一项所述的铝颜料的制备方法得以达 到，该方法包括以下步骤：
a)使用研磨机，在溶剂、润滑剂和单个磨介重量为2-13mg存在的条件下， 将铝颗粒研磨15-72小时成为铝颜料。
该方法优选的发展在从属权利要求中界定。
按照如权利要求23或24所述的应用，如权利要求25所述的指甲油和如 权利要求26所述的水性漆还可达到本发明的目的。
本发明涉及铝颜料，它至少部分涂覆有润滑剂，具有水覆盖率为 40,000-130,000cm2/g，由水覆盖率和从扫描电镜厚度计数的累积穿透曲线测定 的h50值算出的平均厚度h小于30nm，由测定的扫描电镜厚度计数，根据累积 穿透曲线，用以下方程计算，厚度分布宽度为70％-140％，
Δh = 100 × h 90 - h 10 h 50 ]]>
长宽比d50/h超过200。
本发明优选的铝颜料具有水覆盖率为45,000-125,000cm2/g，由测定的扫描 电镜厚度计数(累积穿透曲线的h50值)和水覆盖率计算得到的平均厚度h为 32-89nm。本发明其它优选的铝颜料具有水覆盖率为50,000-120,000cm2/g，优 选50,000-90,000cm2/g，由测定的扫描电镜厚度计数(累积穿透曲线的h50值)和 水覆盖率计算得到的平均厚度h为33-80nm，优选44-80nm。
本发明铝颜料由于颗粒的厚度小，具有非常高的遮盖力。
涂料介质中颜料颗粒的堆叠如果不良，对获得铝颜料的优良取向是特别有 害的。为了在涂料介质中得到尽可能均匀的颜料堆叠，薄片颗粒颜料应具有窄 的厚度分布和低的颜料覆盖浓度。
常规厚且厚度分布宽的铝颜料，通常发生颜料的不均匀堆叠。因此，尤其 是非常厚的颜料可起“隔离层”的作用，因而对周围颜料的取向(光泽度)和遮 盖力有不良影响。
本发明的铝颜料意外地非常薄，且同时具有窄的厚度分布。本发明铝颜料 意外地在其光学性质方面类似于PVD颜料，而与昂贵的PVD颜料制备方法相 比，显著易于制备，且显示强烈改善的处理特性，例如，在所制备的组合物中 可以有高得多的浓度。
层状金属颜料的精确平均厚度的测定遇到很大的困难。DIN55923公开了 一种测定“叶状”颜料的水覆盖率(铺展度)的方法。
这里，是将在挥发性大的有机溶剂中的一定重量的铝颜料置于一个槽的水 面上。作为叶状颜料，铝颜料先已用例如硬脂酸进行了涂覆，使其高度疏水化。 颜料在水面上铺展开来，形成银色的金属膜。用玻璃棒搅拌，使其分散形成均 匀“非混浊”的金属膜。接着，用两个尺子将膜推到一起，直到开始形成褶皱。 再次让膜扩张直到褶皱消失。测定金属膜覆盖的面积，基于颜料的重量，定义 水覆盖率，单位cm2/g(或是m2/g)。
本方法中，假设金属颜料颗粒一个一个紧密排列，至少平均是这样的，结 果形成颜料的“单层”。
由颜料水覆盖率，以nm为单位的颜料的平均厚度根据以下方程计算：
其中，ρ是吸收硬脂酸的颜料的物理绝对密度。此处通常用的值约为 2.5g/cm3。
在上述DIN标准中，只进行了叶状颜料的测定。常规的非叶状颜料，如 果在铺展前涂覆有硬脂酸，也可根据本方法测定。由水覆盖率，仅算出了颜料 的平均厚度h，但是，该方法不能给出关于厚度分布宽度的信息。
颜料的厚度也可根据扫描电镜(SEM)测定。这里，应测定足够数量的颗粒 以便提供具有代表性的平均值。通常，测定约100个颗粒。与水铺展方法不同， 该方法还可提供颜料厚度分布总的情况。
厚度累积穿透曲线的h50值是个平均值。根据以下方程可计算厚度分布宽 度的衡量Δh：
Δh ( % ) = 100 × h 90 - h 10 h 50 ]]>
其中，三个数值涉及累积穿透曲线的代表值。
本发明颜料具有的厚度分布相对宽度Δh为70-140％。
优选的是，本发明颜料具有厚度分布相对宽度Δh为75-120％。
长宽比f可理解为表示铝颜料薄片纵向长度的平均值与平均厚度的比值。
纵向长度d(直径)由基于Fraunhofer和/或Mie衍射理论的激光散射实验测 定。衍射数据的分析是建立在针对相当球直径的模型的基础上的。因此，不能 得到绝对值，但是，激光散射法测得的直径已被认为是描述层状金属颜料颗粒 大小特征的可靠的相对值。
无量纲的长宽比f定义如下“
f = 1000 × d 90 ( μm ) h ( μm ) ]]>
其中，d50值表示以相当球体积分布形式测得的累积穿透曲线上对应于50 ％的直径d。
颜料特征的又一个变量是无量纲的粗糙度值R。它可理解为表示根据BET 方法(DIN66132)测得的比表面积与颜料几何表面积的比值。忽略颜料的边缘， 后者可由下式计算水覆盖率的2倍：
由于两个表面测得方法不能产生绝对结果，所以粗糙度值应认为是相对 值。理想的光滑表面理论上应具有粗糙度值为1。然而，实际上，偶尔会发现 粗糙度值小于1。
在纵向长度上，本发明铝颜料与在市场上购得的湿磨法制备的常规铝颜料 没有多大差别。特别是，在具体情况下纵向长度依赖于需要用的颗粒大小。长 度分布的d50值优选大于6μm，较优选6μm-50μm，更优选8μm-45μm， 更为优选12μm-40μm，尤其优选15μm-30μm，最优选20μm-25μm。
本发明颜料的特点在于长宽比大于200。本发明颜料的长宽比优选大于 220，更优选大于240，最优选大于300。根据另一个优选的实施例，铝颜料的 粗糙度值R为0.35-0.9，更优选0.4-0.8。
这些值表明，它们是具有相对光滑表面、非常薄的颜料。
相对低的活性铝含量也是本发明颜料的特征。
完全溶解一定量的铝颜料在碱溶液中，在控温条件下记录得到的氢气体 积，可以测定活性铝的含量。对于这种颜料，以铝颜料的总重量计，所述含量 为85-93％，优选为87-92％。而通过湿磨法制备常规铝颜料，活性铝的含量为 93-97％。
颜料中残留含量可归结于氧化铝和结合在表面上的脂肪酸。由于本发明铝 颜料的厚度小，它具有相对较高的氧化物含量。脂肪酸的含量也相对较高。后 者可通过元素分析测得的C含量来粗略估计。对于本发明颜料，先用丙酮或类 似溶剂清洗然后干燥的颜料铝粉，对其测出的残留含量通常为0.7-1.5重量％， 优选为0.8-1.4重量％。
本发明铝颜料是厚度分布窄的非常薄的颜料。这种类型的颜料具有高的遮 盖力。本发明铝颜料的厚度分布，其d95值小于200nm，更优选小于150nm。 在涂料介质如油漆或印刷油墨中，厚度分布窄有利于产生非常优良的颜料堆 叠。例如，通过应用本发明颜料非常低的层厚度，例如层厚度小于10μm，可 得到同时有优质的覆盖效果，非常高的光泽度和非常优良的随角异色性。
具体是在汽车喷漆中，需要较低的层厚度。其原因特别是为了节约成本。 迄今为止，基漆层厚度通常约为15μm。即使是现在，在形状非常弯曲的部件 如汽车门把手上，通常使用较小的层厚度。希望可以实现小于10μm的层厚度。 然而，层厚度又不能太小，否则将会出现粘连、覆盖和/或色素沉着的问题。
本发明颜料非常适用于需要以非常薄的层厚度施涂的涂料组合物中。
下面，将描述制备本发明铝颜料的方法。其特点在于对铝颗粒进行非常温 和的成形研磨。具体地说，该方法包括以下步骤：
在作为研磨助剂的溶剂和润滑剂存在情况下，单个磨介重量为2-13mg， 用研磨机，优选球磨机、搅拌球磨机或耗磨机，将铝颗粒研磨约15-72小时。
根据本发明一个优选的实施方式，单个磨介重量5.0-12.0mg。作为磨介， 优选使用球形介质，更优选使用球。
对铝颗粒研磨后，从将磨介(优选是研磨球)分离掉，得到铝颜料。在进一 步方法步骤中，对得到的铝颜料进行粒度分级。接着，可将铝颜料转换为合适 的供应形式。例如，经分级或未分级的铝颜料可转化为粉末形式，优选无粉尘 的粉末形式。铝颜料也可转化为糊状、压制成粒状或丸状。
为了本发明的目的，认为丸状包括块状、片状或小圆柱体状。
在制丸板上以常规方式可进行制丸过程。在压片装置中可进行压片。通过 铝糊或铝粉的模制过程，或者用挤压机对铝糊进行挤压，再用旋转刀具切断挤 压出的糊条，可以制备小圆柱体。本发明铝颜料的造粒过程可通过，例如喷雾 造粒法来进行。
本发明铝颜料非常适合于以具有高铝颜料含量，例如50重量％-98重量％， 优选70重量％-95重量％的粒状或丸状产品的形式提供。这些产品形式的铝颜 料容易加入到，例如油漆系统或印刷油墨中，而不会发生铝颜料的不良聚集。
可以在溶剂与铝颗粒的重量比为2.8-10研磨球与铝颗粒的重量比为 20-70，以润滑剂作为研磨助剂的条件下，进行研磨。
临界的旋转速度n临界是表示在该旋转速度球由于离心力开始压在研磨筒 壁上的重要参数，在这种情况下，实际不再发生研磨：
其中，D是研磨筒的直径
g是重力常数
球磨机旋转的速率优选为25％-68％，更优选50％-62％的临界旋转速度。
低速旋转有助于缓慢变形成为铝颜料颗粒。为了缓慢变形，本发明方法中 优选使用轻的研磨球。大于13mg重量的研磨球对铝颗粒研磨太过强烈，导致 其很早破碎。所用的原料铝颗粒优选是铝丸。
上文所述条件产生非常温和的研磨，此时，铝颗粒缓慢变形，避免了由于 高动能的球撞击导致的破碎。由于以非常温和的方式研磨，这种研磨需要较长 时间。研磨时间为15-72小时，优选16-50小时。
长研磨的时间导致大量颜料球的撞击。结果，颜料颗粒的成形过程非常均 匀，体现在非常光滑的表面和窄的厚度分布。
与常规研磨方法不同，本发明方法的铝颗粒大部分没有研碎或粉碎，而是 在相对较长时间内非常温和地变形。
所用的铝研磨材料优选是铝丸。该铝丸优选在雾化器中通过液态铝的雾化 制备。可使用来自铝箔或其废弃箔的箔粉末。铝丸可具有圆形或不规则的形状。 针形的铝颗粒在本发明方法中不用作起始材料，因为它不能研磨形成薄层效果 的颜料。铝颗粒优选具有球形或椭球形。
铝丸宜具有平均直径小于100μm，优选小于30μm，更优选小于20μm， 最优选小于10μm。所用铝的纯度优选为99.0-99.5％及以上。
可使用多种化合物作为润滑剂。在此方面，可提及的是已使用多年的含 10-24个碳原子烷基的脂肪酸。优选的是使用硬脂酸、油酸或其混合物。当使 用硬脂酸作为润滑剂时，形成叶状颜料。另一方面，油酸可形成非叶状颜料。 叶状颜料的特征在于，它们能漂浮于涂料介质如油漆或印刷油墨中，即它们漂 浮在涂料介质的表面上。另一方面，非叶状颜料能自行排列在涂料介质中。例 如，长链氨基酸化合物可附加地连接于脂肪酸。脂肪酸可是动物或植物来源。 相似地，有机膦酸和/或磷酸酯也可用作润滑剂。
不应当以太小的量采用润滑剂，因为否则的话，铝颗粒的强烈变形可导致 制得的片状铝颜料非常大的表面积，使铝颜料不能被所吸收的润滑剂充分饱 和。在这种情况下，会产生颜料的冷焊现象。以所用的铝的重量计，润滑剂的 典型用量为1-20重量％，优选2-15重量％。
溶剂的选择不是非常关键。可使用常规溶剂如石油溶剂、石脑油等。也可 使用醇如异丙醇、醚、酮、酯等。
相似地，可使用水(至少作为主要成分)作为溶剂。在这种情况下，采用的 润滑剂必须具有显著的抗腐蚀作用。优选膦酸和/或磷酸酯，它们也可具有乙氧 基侧链。在研磨过程中，加入腐蚀抑制剂也是有益的。
使用的球优选单个磨介重量为2-13mg。更优选地，优选使用的球，其单 个磨介重量为5.0-12.0mg。优选具有光滑表面，尽可能圆形且大小均匀的球。 球的材料可以是钢、玻璃或陶瓷，例如氧化锆或刚玉。
研磨过程中的温度为10℃到70℃。优选温度为25℃到45℃。
由于本发明的制备方法，本发明铝颜料不含粘连的聚合物膜，这是一个很 大的优点。因此，本发明铝颜料没有隔离涂层残留物导致的缺点，这是在PVD 颜料制备过程中有的。而且，本发明制备方法比昂贵的PVD颜料制备方法更 便宜。以常规方式通过筛分，从磨介(优选是研磨球)中分离出得到的铝颜料。
分离掉研磨球后，优选对铝颜料进行尺寸分级。分级过程应温和地进行， 以便不破坏铝颜料的薄片。例如，可用湿筛分、倾析或者沉降法分离。在湿筛 分过程中，通常筛去粗大的级分。在其它方法中，尤其可分离细的级分。接着， 除去悬浮液中过量的溶剂(例如用压滤机)。
在最后一步中，进行进一步加工以提供所需供应的产品形式。进一步可包 括补充溶剂，产生糊状物，或干燥形成粉末。
经干燥的粉中，可在一合适的均质机中加入非常少量的溶剂(＜10％)，将 其制成不产生粉尘的金属粉末。滤饼可先干燥，接着用另一种溶剂(优选用润 湿法)再次制成糊状物。
最后，可通过用合适的树脂形成的合适的分散液来处理滤饼，进一步加工 本发明颜料，得到丸、粒或片。这些供应形式产品的优点在于，不会产生粉尘， 便于计量，分散性也好。
由于本发明铝颜料非常大的比表面积，必须使用相对较为大量的分散液树 脂，例如，在用于本发明铝颜料的制丸过程中。
以丸产品重量计，优选使用2-50重量％，更优选5-30重量％的树脂。
制丸过程可以使用大量分散树脂。这些树脂的例子包括天然树脂和合成树 脂。它们包括，例如，醇酸树脂、羧甲基和羧乙基纤维素树脂、醋酸纤维素、 醋酸丙烯酸纤维素(CAP)和醋酸纤维素丁酸酯(CAB)、香豆酮-茚树脂、环氧化 酯、环氧化密胺树脂和环氧化酚浓缩物、乙基和甲基纤维素、乙基羟乙基 纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、酮和马来酸树脂、密胺树脂、 硝基纤维素树脂、酚和改性的酚树脂、聚丙烯酰胺树脂、聚碳酸酯树脂、 聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚醚树脂、聚氨酯树脂和乙烯树脂。
在这些聚合物树脂中，特别可提及的是丙烯酸酯共聚物和丙烯酸酯树 脂、聚丙烯氰基树脂和丙烯氰共聚物树脂、丁二烯与偏二氯乙烯的共聚物、 丁二烯/苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸酯和甲基异丁烯酸酯共聚物；聚丁烯树 脂、聚异丁烯树脂、醋酸聚乙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚氯乙烯树脂、聚 乙烯醚树脂、聚乙烯吡咯烷酮树脂和和聚苯乙烯树脂。共聚物还包括苯乙 烯/马来酸酐树脂和苯乙烯/紫胶树脂、氯乙烯/醋酸乙烯树脂、氯乙烯/乙烯 醚树脂和氯乙烯/偏二氯乙烯树脂。
天然树脂如阿拉伯树胶、杜仲胶、酪蛋白和明胶也是合适的。
优选产自BASF AG，Ludwigshafen的Laropal系列的醛树脂。
而且，蜡会形成合适的粘合剂物质。这里，例如天然蜡如蜂蜡、小烛树 蜡、巴西棕榈蜡、褐煤蜡和石蜡。合成的蜡如PE蜡也是合适的。
意外地发现，本发明铝颜料聚集的趋势显著低于PVD颜料的聚集趋 势。
可以假设这种聚集作用不仅取决于颜料的厚度，也取决于本发明铝颜 料的厚度分布和粗糙度。厚度分布为70％-140％时，发生聚集的趋势大大降 低。此外，由于制备过程关系，本发明铝颜料具有一定程度的粗糙度或波 形度，阻碍了平面粘连即铝颜料发热互相聚集，而且本发明铝颜料意外地 没有任何显著的光学性质如反射能力和光泽度的丧失。
与PVD颜料不同，重叠的本发明铝颜料薄片，由于其粗糙度和波形度， 相互之间仅为点状接触。结果，与PVD颜料不同，短程吸引力如van der Waals力或氢键力的形成很化，因而阻碍了聚集或聚结作用。
在本发明的另一个实施例中，本发明铝颜料再用钝化抑制剂层和/或抗 腐蚀层覆盖或涂覆。只有使用这种类型的涂层，才可能在水性漆和/或外层涂 料中安全地使用本发明颜料。
钝化层的作用机制是复杂的。抑制剂通常是基于空间效应。因而，在叶状 或非叶状的方向，即在介质中漂浮或不漂浮的方向，大部分抑制剂具有取向作 用。
此外，抑制剂以低浓度加入，以铝颜料的重量计，浓度约为0.5重量％-15 重量％。
优选以下物质作为合适的抑制剂：
通式为R-P(O)(OR1)(OR2)的有机改性的膦酸，其中，R＝烷基、芳基、烷 芳基、芳烷基、烷基醚尤其是乙氧化烷基醚的基团，R1、R2＝H、CnH2n+1，其 中，n＝1-6，其中，烷基可是支链或直链的。R1和R2可相同或不同。
通式为R-P(O)(OR1)(OR2)的有机改性的磷酸和酯，其中，R＝烷基、芳基、 烷芳基、芳烷基、烷基醚尤其是乙氧化烷基醚的基团，R1、R2＝H、CnH2n+1， 其中，n＝1-6，其中，烷基可是支链或直链的。
可使用纯的膦酸或其酯或者磷酸或其酯或任何所需的它们的混合物。
在主要是水性的溶剂中研磨铝颗粒时，可使用上述类型的抑制剂作为研磨 助剂，以避免在研磨过程中产生氢气，造成安全隐患。
而且，钝化抑制剂层可由以下物质构成或包括以下物质：腐蚀抑制剂有有 机官能化的硅烷，脂族或环状胺，脂族或芳族硝基化合物，含氧、硫和/或氮的 杂环化合物如硫脲衍生物，高级酮的硫和/或氮化合物，醛，醇(脂肪醇)、巯基 化合物，β-酮酯，β-二酮，或它们的混合物。然而，钝化抑制剂层可由上 述物质构成。优选有机膦酸和/或磷酸酯或它们的混合物。
可通过多种方式，实现采用化学和物理保护作用的抗腐蚀隔离方式的 钝化。
保证铝颜料具有优良腐蚀保护作用的钝化抗腐蚀层包括或由以下物质 构成：氧化硅，氧化铬(优选用铬酸盐处理形成)，氧化锆、氧化铝、聚合的 合成树脂、磷酸盐、硼酸盐或它们的混合物。
优选氧化硅和氧化铬层。优选通过溶胶-凝胶法制备SiO2层，在有机溶 剂中该层厚度为20-150nm。
本发明铝颜料用于涂料、油漆、印刷油墨、粉漆、塑料和化妆品中。 优选的是，本发明铝颜料可用于指甲油制品中。本发明指甲油具有优良的 金属光泽。
通过后续的施加涂层进行钝化的本发明铝颜料，优选应用于水性漆和 外层涂料中。本发明水性漆除了含有钝化的本发明铝颜料外，还含有常规 水溶性粘合剂如聚酯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和/或聚氨酯等。
具体实施方式
以下实施例是为了解释本发明，决不是以任何方式限制本发明。
本发明实施例1-3
实施例1：
将3.1kg玻璃球(直径：2mm)、310g石油溶剂、93g铝丸(平均直径＜8 μm)和9.3g油酸置于一滚筒式研磨机(长度：32cm，宽度：19cm)中。接着， 以57rpm的速度研磨混合物20小时。用石油溶剂清洗，从研磨球中分离出 产物，接着，在25μm筛上进行湿筛过程来筛分产物。对筛分所得的细粒 抽滤除去石油溶剂，然后在实验室混合器中用石油溶剂制成糊状物(约70％ 固体含量)。
实施例2：
如实施例1所述进行研磨，但是，是用平均直径＜6μm的铝丸，研磨 时间为23小时。
实施例3：
将5.0kg钢球(直径：1.1mm，重量5.5mg)、160g石油溶剂、150g铝丸 (平均直径＜8μm)和6g油酸置于滚筒式研磨机(长度：32cm，宽度：19cm) 中。接着，以60rpm的速度研磨混合物20小时。筛分过程中，通过石油溶 剂充分清洗从研磨球中分离出产物，接着，在25μm筛上进行湿筛来筛分 产物。对筛分所得的细粒抽滤除去石油溶剂，然后在实验室混合器中用石 油溶剂制成糊状物(约70％固体含量)。
对比例4：Metalure L 55300(Eckart)
对比例5：MH 8801(Asahi)
对比例6：MH 9901(Asahi)
对比例7：VP 53534(Eckart)，银元颜料
对比例8：MEX 2192(Eckart)，银元颜料
本发明实施例和所选择的对比例的样品，测定其水覆盖率，并由其计 算平均厚度。
根据DIN 55923进行水覆盖率的测定。这里，该标准只适合用于叶状 颜料，所以，非叶状优良需在测定铺展以前通过以下处理转化为叶状颜料： 称重200mg糊状物或滤饼形式的铝颜料，将其分散在3.15g硬脂酸和63ml 石油溶剂的溶液中，超声处理12分钟。接着，用玻璃漏斗对分散液过滤， 用丙酮冲洗3次，抽干并在真空干燥器中干燥。正常情况下，将约4mg铝 粉用硬脂酸润滑，再在一玻璃表面皿上用玻璃棒加上几滴正丁醇，将该铝 粉制成糊状物，然后，将整个糊状物加入到铺展槽中进行水覆盖率的测定。
然而，对于本发明很薄的铝颜料来说，在样品制备过程中产生了特殊 性。这里，水覆盖率非常高，以至于产生的金属膜对于DIN 55923指出所 用的水槽来说太大了。只有称量1mg的样品才可能得到合适大小的金属镜 面。然而，在这种情况下，由于称量误差会导致测量中显示明显的差异 (＞10％)。
另一方面，对于这些硬脂酸润滑的铝粉样品，制备了其在正丁醇中的 分散液。抑制浓度使1ml分散液含有约1mg颜料。取样时，用刻度吸管吸 取约1ml分散液，此时进行剧烈搅拌避免颜料颗粒的沉淀，然后将分散液 小心地分散在铺展槽上。使用此方法测定的水覆盖率的相对变异系数小于 10％。
本发明实施例1-3和所选择的对比例的样品，使用场离子扫描电镜法 精确测定颗粒厚度。
通过以下过程制备SEM测定用湿磨法得到的常规铝颜料的样品：
a)本发明铝颜料和
本发明铝颜料或湿磨法得到的常规铝颜料都是以糊状物或滤饼的形式 提供，两种颜料都先用丙酮清洗，然后干燥。
将通常在电镜法中使用的树脂如TEMPFIX(Gerhard Neubauer Chemikalien，D-48031 Munster，Germany)施加于一样品板上，在加热板上 加热至软化。接着，从加热板上取下样品板，将铝粉分散在软化的树脂上。 冷却后树脂重新变成固体，由于粘合和重力的相互作用，分散的铝颜料可 几乎垂直地位于样品板上。结果，在电镜中容易测定颜料薄片的侧面。在 测量厚度的过程中，估计颜料薄片相对于垂直于表面的平面的方位角α， 根据以下公式计算厚度
h实际＝h测量/cosα
由h实际以值和累积相对发生频率作图，得到累积穿透曲线。计数测定大至 少约100个颗粒。
b)PVD颜料
用大量过量的丙酮多次清洗PVD颜料悬浮液，基本上除去隔离涂料的 残留物。接着，将PVD颜料分散在丙酮中，在显微镜载玻片上滴加一滴该 分散液。溶剂挥发后，切片。每个切片可垂直地固定在电镜中。在锐利的 切割边缘上，可测定足够多的PVD颜料颗粒。这里，由于厚度分布窄，测 定约50个颗粒就足以得到有意义的结果。
本发明各样品和对比样品的厚度分布累积穿透曲线见图1a和1b。图 1b曲线是图1a曲线的放大部分。测定的颗粒数目为50(PVD颜料)至191(常 规颜料)。统计学分析表明，当测定75-100个颗粒的本发明颜料和湿磨法得 到的常规颜料时，累积穿透曲线基本上不变。
结果在表1中列出
通常，由水覆盖率计算的平均厚度h铺展与厚度分布累积穿透曲线的中 位值h50之间有良好的一致性。相似地，也使用颜料的BET表面积、粒径 分布的d50值。计算的粗糙度值R和长宽比f。通常，使用水覆盖率或由其 计算的平均厚度来计算这些值。
激光粒度仪(Cilas1064，Cilas，France)测定纵向长度d，通常的做法是， 选择以μm表示的累积穿透曲线d50值作为平均纵向长度。
为了对本发明颜料与常规颜料进行比较，用刮刀将常规硝基纤维素漆 中(Erco Bronzemischlack 2615e；得自Rohm & Haas Germany，Werk Strullendorf，Reinhard-Reichnow-Str.4，D＝96129 Strullendorf)一系列浓度的颜 料铺展在黑/白对比纸上(刮刀间隔：36μm)，然后室温干燥24小时。
一方面，根据DIN 67530(仪器：micro-TRI光度仪，产自 Byk-Gardner，D-82538 Geretsried，Germany)，在20°和60°测量每个样品 的光泽度，来对这些涂料进行光学表征。该仪器用通过黑暗校准和黑镜面 玻璃板进行了校准，在20°其值为92，在60°其值为95。另一方面，照 射角45°不变，在不同的观察角(相对于光泽度角)比色测出亮度值L*(仪器： Multiflash M 45，Optronics)。
由15°、45°和110°的亮度值，根据Dupont首先给出的公式，测定 随角异色指数，该指数能很好再现常规金属涂料的角度依赖性的亮度变化 (A.B.J.Rodriguez，JOCCA，(1992(4))pp.150-153)：
为了评价涂料的遮盖力，采用黑色底涂层与白色底涂层上在观察角110 °位置亮度L*的比值。比值＞0.98时，认为涂料具有完全遮盖能力。在如此 低的观察角的测量特别灵敏，因为当底涂层没有被完全遮盖，实际上记录 的主要是平面取向金属颜料“之间”的测量。与观察者的视觉印象具有良 好的一致性。另一方面，在文献中，通常通过漫射测量(例如在EP0 451 785 中)评价亮度差异，但是，该方法大大降低了灵敏度，而且与视觉印象不一 致。
涂料的遮盖力决定性地取决于铝颜料的浓度。作为该浓度的一种衡量， 以mg/cm2计算铝颜料的表面积浓度cAl。用刮刀预先确定湿漆层厚度，根 据以下公式，由湿漆层厚度计算该浓度：
其中，mAl：是铝颜料的重量
m湿漆，Al：是湿漆和包括糊状物中溶剂在内的铝颜料的重量(通常10.0g)
ρ湿漆，Al：与铝颜料混合的湿漆的密度
RH：以μm表示的刮刀间隔
在图2中，光学遮盖力标准与所选择的实施例的铝颜料的计算的表面 积浓度作图。
由图2可清楚地看到，本发明铝颜料比常规铝颜料具有明显高得多的 遮盖力。由这些数据，通过内插法在L*110°，黑/L*110°，白之比为0.98的点确定 表面积浓度。
本发明实施例1-3在表面积浓度小于0.15mg/cm2时显示优良的遮盖力。 只有通过更昂贵的PVD颜料方法制备的PVD颜料(对比例4)才显示更佳的 遮盖力。
在图3中，对涂料在60°和20°入射/出射角测定的光泽度值与所含 铝颜料的表面积浓度作图。随着表面积浓度的增加，光泽度几乎线性降低。 这是因为，随着颜料表面积浓度的增加，金属颜料的取向越来越差。此较 差的取向是由于在漆层内颜料堆叠错误的增大而产生的。漆的低固体含量 (非挥发性成分：约6％)使涂料显示较大的Al/粘合剂比例，因此，上述作用 尤其明显。
所以，由图3可见，除了PVD颜料以外(对比例4)，本发明 铝颜料(实施例1-3)与常规铝颜料(对比例7和8)相比，在所有表面积浓度下 显示明显较佳的光泽度值。
在图4中，以根据DuPont的随角异色值对铝颜料的表面积浓度作图。 在高颜料浓度时，本发明颜料与常规颜料的随角异色值是相似的。但是， 当低于约15mg/cm2时，出现明显差别，常规颜料在该值下的遮盖力已非常 差。本发明铝颜料由于其远远更大的遮盖力，尤其适合在低颜料浓度下应 用，在此低浓度时常规颜料不再具有多少遮盖能力。这样，可得到具有很 高光泽度、优良的随角异色、以及强烈的金属光泽即非常好的铬效果的涂 料。
在图5中，作为亮度的常规比色法衡量，以15°的L*值对铝颜料的表 面积浓度作图。在高颜料覆盖浓度时，常规颜料的L*值先是很大，但随着 颜料覆盖浓度减小，该值急剧下降。
然而，该比色测定的结果与视觉印象相矛盾。观察者看起来，本发明 颜料的涂料具有比常规颜料明显高得多的亮度。
猜测该矛盾的解释如下：
由于本发明颜料的厚度小，类似于PVD颜料，显示极好的取向，因而 显示非常高的直接反射，即光泽度高，使得即使是在观察角为15°时，光 泽度角附近的散射光部分已经很低。因此，在比色测定中显示较低的亮度。 然而，这一点与视觉印象相矛盾。常规颜料的涂料(实施例7和8)相反地具 有明显“更白”或“更乳白”的亮度。另一方面，与PVD颜料(对比例4) 一样，本发明颜料显示远远更大的金属特征。相应地，与DuPont随角异色 指数显示的测定值相比，本发明颜料的随角异色在某种程度上也较高。这 也与涂料的视觉印象相一致。
这种由比色数据产生的误解可能也是EP 0 451 785的内容所声称的， 构成亮度的丧失与水覆盖率的增加因而遮盖力增加之间的关系的基础。在 该专利的说明书的图1中，声称当水覆盖率为3.2m2/g时，亮度最大。这表 明具体当水覆盖率大于5m2/g时，亮度显著降低。但是，亮度与测量角度 并无关系，相反地，似乎是漫射测定的。在这种情况下，较薄的颜料由于 入射光较高的直接反射，必然具有较低含量的散射光，这一点被忽视了。
表2列出了由图2测定的临界遮盖力表面积浓度，并显示了在该浓度 内插的比色数据。
表2：铝颜料的遮盖力表面积浓度CAl，98％的光学数据。
样品 铝颜料的遮盖 力表面积浓度 CAl，98％[mg/cm2] CAl，98％ 下20° 的光泽 度 CAl，98％ 下20° 的光泽 度 CAl，98％下 DuPont 随角异 色指数 CAl，98％下 L*15° 的亮度 一般视 觉印象 本发明 实施例 1 0.134 49 124 25.8 137 非常金 属性铬 效果 本发明 实施例 2 约0.12 52 123 24.2 136 非常金 属性铬 效果 本发明 实施例 3 0.135 59 137 26.4 134 非常金 属性铬 效果 对比例7 0.29 36 87 28.2 153 金属感 对比例 8 0.27 25 72 27.1 150 金属 感，相 当“白” 对比例 4 约0.05 79 144 25.4 134 极度金 属性铬 效果
在湿漆涂料中也发现本发明颜料较高的光泽度。表3列出了所选择的 实施例的湿漆涂料的比色数据。无一例外地，根据本发明实施例1制备的 颜料比常规湿磨法得到的常规颜料具有较高的光泽度。然而，其光泽度没 有PVD颜料那么高(见对比例4)。
通过喷雾来“遮盖”得到表3中的涂层，此时使用涂料中一系列颜料 浓度，测定了涂层的遮盖颜料浓度。表中指出了每种涂层(基于漆制品)中使 用的覆盖颜料浓度和所测定的涂层厚度。用Qua Nix 1500(Lau GmbH， D-58675Hemer，Germany)测定层厚度。此处本发明颜料与常规颜料相比， 很清楚的是较高的遮盖力，因而具有较小的层厚度。然而，此处还表明， PVD颜料具有更佳的遮盖力，并显示更强烈的金属特征。
表3：不同层厚度下的不含清漆的湿漆涂料以及喷雾遮盖的颜料浓度。漆系 统：具有低固体含量的2K铬效果漆(Eckart“Metalure”pamphlet)。
本发明铝颜料的钝化实施例
实施例9：(SiO2-涂覆的铝)
将55.1g含有实施例1的铝颜料的糊状物(相当于38.5g Al)分散在 375ml异丙醇中，加热至沸点温度。加入13.35g四乙氧基硅烷。接着，3 小时内，计量加入5.4g浓度25％的NH3溶于9.3g水中的溶液。再3小时后， 将混合物冷却至室温，用Büchner漏斗抽滤悬浮液。然后，在100℃真空烘 箱中将产物过夜干燥。
实施例10：(化学镀铬的铝)
将4.5gCrO3溶解于13.5g(去离子)水中，制备18g铬酸溶液。
在1升容量的反应器中加热200g(去离子)水至90℃。剧烈搅拌下(搅拌 装置：Stollenscheibe)，先加入21g丁基乙二醇，然后加入125g实施例1 所述的石油溶剂糊状物(固体含量70％)形式的铝颜料。几分钟后，在反应温 度80℃下加入所制备的铬酸溶液。剧烈搅拌下，让混合物继续反应50分钟。 待反应混合物30分钟，然后每次用250ml浓度5％的去离子水/丁基乙二醇 溶液，在一烧杯中对反应混合物进行多次倾析，直到上层溶液不再出现黄 色。然后，在抽滤器中过滤产物，用大量水(约3升)清洗。
放气试验：
将糊状物形式的8.6g Al加入到315g无色的水混合漆 (ZW42-1100，BASF Würzburg)中，用二甲醇-乙醇胺调节至pH为8.2。将 300g这种漆加入到气洗瓶中，用双室气泡计数器关闭该气洗瓶。通过计数 器的下部室中所排除的水的量读取气体的量。用40℃水浴控制气洗瓶的温 度，该试验进行30天。如果7天后产生的氢气不大于4ml，30天后不大于 20ml，则认为通过。
表4：涂覆的薄片铝颜料的放气试验结果
样品 7天放气 30天放气 实施例9 2ml 8ml 实施例10 1ml 5ml 对比例11(未涂覆的实 施例1颜料) ＜3h！！ --
由表4可见，本发明铝颜料可以很好地进行钝化，能抵抗腐蚀。
本发明方法可用来制备物理性质非常接近PVD颜料的铝颜料，但制备 过程大大简化。而与常规铝颜料相比，本发明铝颜料显示明显改善的性质， 尤其是其遮盖力和光泽度。最后，本发明铝颜料不显示聚集的趋势，聚集 是PVD颜料的缺点。因此，本发明铝颜料可以以更大的浓度使用在制品， 例如漆、印刷油墨或化妆品中，其处理过程获得很大改进。
因此，本发明铝颜料结合了常规铝颜料的优点，(尤其是其容易生产和 处理)，和PVD颜料的优点(尤其是其遮盖力、高光泽度特性和强烈的金属 光泽)。