MATERIALES CON EFECTO DE COLOR Y PRODUCCIÓN DE LOS MISMOS.

Un material con efecto de color que comprende un sustrato con forma de plaquitas encapsulado con:

(a) una primera capa altamente reflectante a la luz dirigida sobre la misma; y que se selecciona entre el grupo que consiste en silicio, aluminio, nitruro de titanio y mezclas de los mismos;

(b) una segunda capa que encapsula la primera capa, y que proporciona una longitud de trayectoria variable para la luz, dependiente del ángulo de incidencia de la luz que incide sobre la misma; y

(c) una tercera capa que encapsula la segunda capa, y que es selectivamente transparente a la luz dirigida sobre la misma, seleccionándose dicha capa entre el grupo que consiste en silicio, aluminio, nitruro de titanio y mezclas de los mismos.

Materiales con efecto de color y producción de los mismos Antecedentes de la invención Los pigmentos ópticamente variables se han descrito en la bibliografía de patentes desde los años 60. Hanke, en el documento U.S. 3.438.796, describe el pigmento como “películas o capas finas de aluminio metálico, adherentes, translúcidas, transmisoras de la luz, cada una separada por una película translúcida y fina de sílice, que están depositadas sucesivamente en condiciones controladas, a un espesor selectivo y controlado, sobre la película o sustrato de aluminio central”. Se reconoce que estos materiales proporcionan un desplazamiento de color único y efectos de color óptico decorativos.

Los recientes enfoques respecto a pigmentos ópticamente variables han adoptado generalmente una de estas dos técnicas. En la primera, se proporciona una pila de capas sobre un sustrato temporal que, a menudo, es una banda flexible. Las capas generalmente están constituidas por aluminio, cromo, fluoruro de magnesio y dióxido de silicio. La pila de película está separada del sustrato y subdivida en escamas dimensionadas apropiadamente. Los pigmentos se producen por técnicas físicas, tales como deposición física en fase vapor sobre el sustrato, separación del sustrato y posterior trituración por otras técnicas de deposición (plasma, bombardeo, etc.) , posterior desexfoliado del producto de descomposición etc. En los pigmentos obtenidos de esta manera, la capa central y todas las demás capas en la pila no están completamente rodeadas por las otras capas. La estructura laminada es visible en las caras formadas por el procedimiento de trituración.

En el otro enfoque, un sustrato metálico opaco, con forma de plaquitas, está revestido o encapsulado con capas sucesivas de óxidos metálicos selectivamente absorbedoras y capas de carbono que no son selectivamente absorbedoras, sulfuro metálico, metal y/u óxido metálico. Para obtener materiales satisfactorios usando este enfoque, las capas se aplican por múltiples técnicas, tales como deposición química en fase vapor y/o procedimientos sol-gel. El inconveniente principal de esto es que las escamas metálicas tradicionales normalmente tienen problemas de integridad estructural, problemas de desgasificación de hidrógeno y otras cuestiones pirofóricas.

El documento EP0950693 desvela un pigmento de interferencia que comprende un sustrato no metálico, con forma de plaquita, que tiene una primera y tercera capas que comprenden un óxido metálico de un alto índice de refracción, o un metal, y una segunda capa que comprende un óxido metálico de bajo índice de refracción.

El documento WO 9739066 desvela un pigmento de brillo que comprende una plaquita de dióxido de silicio, revestida por DQV con una capa que no es selectivamente absorbedora, al menos parcialmente transparente a la luz visible, y una capa externa opcional, que consiste básicamente en un óxido metálico incoloro o selectivamente absorbedor, y/o que comprende fosfato, cromato y/o vanadato.

Los enfoques de la técnica anterior sufren desventajas adicionales. Por ejemplo, para ciertos metales o escamas metálicas, tales como cromo, aluminio, cobre, latón y bronce, pueden haberse percibido impactos sanitarios y medioambientales asociados con su uso. La minimización de su uso en materiales con efecto óptico debería ser ventajosa, debido a su impacto percibido.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un material con efecto de color (MEC) que comprende un sustrato con forma de plaquitas, encapsulado con: (a) una primera capa altamente reflectante a la luz dirigida sobre la misma, y que se selecciona entre el grupo que consiste en silicio, aluminio, nitruro de titanio y mezclas de los mismos; y (b) una segunda capa que encapsula la primera capa, y que proporciona una longitud de trayectoria variable para la luz, dependiente del ángulo de incidencia de la luz que choca sobre la misma de acuerdo con la Ley de Snell; y (c) una tercera capa que encapsula la segunda capa, y que es selectivamente transparente a la luz dirigida sobre la misma, seleccionándose dicha capa entre el grupo que consiste en silicio, aluminio, nitruro de titanio y mezclas de los mismos. El MEC proporciona atributos de pigmento ópticamente variables, así como efectos no decorativos adicionales, tales como conductividad, protección EMI/RFI y/o propiedades táctiles deseables.

Descripción de la invención Un objeto de la presente invención es proporcionar nuevos MEC que pueden prepararse también de una manera fiable y reproducible. Este objeto se consigue mediante un MEC que comprende un sustrato con forma de plaquitas, encapsulado con: (a) una primera capa altamente reflectante a la luz dirigida sobre la misma; y (b) una segunda capa que encapsula la primera capa, consistiendo la segunda capa en un material de bajo índice de refracción, típicamente un índice de refracción de 1, 3 a 2, 5 y, más específicamente, entre 1, 4 y 2, 0, que proporciona una longitud de trayectoria variable para la luz, dependiente del ángulo de incidencia de la luz que choca sobre la misma; y (c) una tercera capa que encapsula la segunda capa, y que es selectivamente transparente a la luz dirigida sobre la misma. El grado de reflectividad para la primera capa de encapsulación debería ser del 10% al 5% de reflectividad, mientras que la transparencia selectiva de la tercera capa de encapsulación debería ser del 5% al 95%

de transmisión. Más específicamente, se preferiría tener un 50-100% de reflectividad y un 50-95% de transparencia para la primera y tercera capas de encapsulación, respectivamente. El grado de reflectividad y transparencia para las diferentes capas puede determinarse midiendo por una diversidad de procedimientos, tales como el procedimiento ASTM E1347-97, E1348-90 (1996) o F1252-89 (1996) . El sustrato puede ser mica, óxido de aluminio, oxicloruro de bismuto, nitruro de boro, escamas de vidrio, mica revestida de óxido de hierro (MRH) , escamas de vidrio revestidas de óxido de hierro, mica revestida de dióxido de silicio y dióxido de titanio, escamas de vidrio revestidas de dióxido de titanio (MRT) , variaciones del sustrato anterior o cualquier plaquita lisa susceptible de encapsulación. La primera y tercera capas pueden ser materiales iguales o diferentes, es decir, aluminio, silicio, nitruro de titanio o mezclas de los mismos.

Preferentemente, todas las capas están depositadas sobre cualquier sustrato en forma de partículas por deposición química en fase vapor (DQV) a partir de un precursor apropiado (The Chemistr y of Metal CVD, editado por Toivo T. Kodas y Mark J. Hampden-Smith; VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1994, ISBN 3-527-29071-0) . En este caso, hay una ventaja particular sobre la técnica anterior en que los productos de la presente invención pueden producirse en un reactor sin tener que retirarlos durante las fases de la preparación para procesamiento adicional. El reactor de DQV puede manipular el revestimiento de todas las capas, calcinación y tratamientos exteriores sin que el sustrato en polvo se retire del reactor hasta terminar. No es necesario un procesamiento o trituración adicional del material para obtener el tamaño de partícula final deseado y/o el efecto sobre el producto.

Los productos de la presente invención son útiles en automoción, cosmética, industrial o cualquier otra aplicación donde las escamas metálicas, pigmentos opalescentes o pigmentos ópticamente variables se usan tradicionalmente.

El tamaño del sustrato con forma de plaquitas no es crítico per se y puede adaptarse al uso particular. En general, las partículas tienen diámetros medios mayores, de aproximadamente 2-250 μm, en particular *5-100 μm. Su área superficial libre específica (BET) en general es de 0, 1 a 25 m2/g.

Los MEC de la invención son notables para encapsulación múltiple del sustrato con forma de plaquita.

La primera capa de encapsulación que se forma a partir del grupo que consiste en silicio, aluminio y nitruro de titanio, o sus mezclas, es altamente reflectante a la luz dirigida sobre la misma.

El espesor de la primera capa de encapsulación no es crítico, siempre y cuando sea suficiente para hacer a la capa altamente reflectante. Si fuera deseable, el espesor de la primera capa puede variarse, para permitir la transmisión selectiva de luz. Cuando se selecciona silicio como el componente de la primera capa, el espesor debe ser al menos aproximadamente 20-100 nm, preferentemente aproximadamente de 30 a 75 nm. Sin embargo, cuando se usa aluminio,... [Seguir leyendo]

1. Un material con efecto de color que comprende un sustrato con forma de plaquitas encapsulado con:

(a) una primera capa altamente reflectante a la luz dirigida sobre la misma; y que se selecciona entre el grupo que consiste en silicio, aluminio, nitruro de titanio y mezclas de los mismos;

(b) una segunda capa que encapsula la primera capa, y que proporciona una longitud de trayectoria variable para la luz, dependiente del ángulo de incidencia de la luz que incide sobre la misma; y

(c) una tercera capa que encapsula la segunda capa, y que es selectivamente transparente a la luz dirigida sobre la misma, seleccionándose dicha capa entre el grupo que consiste en silicio, aluminio, nitruro de titanio y mezclas de los mismos.

2. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que el sustrato se selecciona entre el grupo que consiste en mica, óxido de aluminio, oxicloruro de bismuto, nitruro de boro, escamas de vidrio, mica revestida de óxido de hierro, escamas de vidrio revestidas de óxido de hierro, dióxido de silicio y mica revestida de dióxido de titanio y escamas de vidrio revestidas de dióxido de titanio.

3. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que todas las capas están depositadas por deposición química en fase vapor.

4. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la primera capa de encapsulación se selecciona entre el grupo que consiste en silicio, nitruro de titanio y aluminio.

5. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la primera capa de encapsulación es silicio, depositado por deposición química en fase vapor a partir de un silano sustituido con alquilo, preferentemente 1, 2disililetano.

6. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la primera capa de encapsulación es aluminio, depositado por deposición química en fase vapor a partir de un alquil aluminio, preferentemente triisobutil aluminio.

7. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la segunda capa de encapsulación se selecciona entre el grupo que consiste en dióxido de silicio, fluoruro de magnesio, dióxido de titanio y óxido de hierro.

8. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la segunda capa de encapsulación es dióxido de silicio, depositado preferentemente por deposición química en fase vapor a partir de un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en tetracloruro de silicio, tetraetoxisilano y diclorosilano.

9. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la segunda capa de encapsulación es dióxido de titanio.

10. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la segunda capa de encapsulación es óxido de hierro.

11. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la tercera capa de encapsulación se selecciona entre el grupo que consiste en silicio, óxido de hierro, óxido de cromo, dióxido de titanio, nitruro de titanio, un óxido metálico mixto, aluminio y mezclas de los mismos.

12. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la tercera capa de encapsulación es silicio, depositado preferentemente por deposición química en fase vapor a partir de 1, 2-disililetano o t-butil silano.

13. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la tercera capa de encapsulación es óxido de hierro, depositado preferentemente por deposición química en fase vapor a partir de un carbonilo de hierro.

14. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la tercera capa de encapsulación es óxido de cromo, depositado preferentemente por deposición química en fase vapor a partir de un carbonilo de cromo.

15. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la tercera capa de encapsulación es dióxido de titanio, depositado preferentemente por deposición química en fase vapor a partir de un haluro de titanio o alcóxido de titanio.

16. El material con efecto de color de la reivindicación 15, en el que el haluro de titanio es tretracloruro de titanio y el alcóxido de titano es isopropóxido de titanio (IV) .

17. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la tercera capa de encapsulación es nitruro de titanio, depositado preferentemente por deposición química en fase vapor a partir de tetraquis (dimetilamido) titanio y/o tetraquis (dietilamido) titanio.

18. El material con efecto de color de la reivindicación 1, en el que la tercera capa de encapsulación es aluminio, depositado preferentemente por deposición química en fase vapor a partir de triisobutil aluminio.

19. Un material con efecto de color de la reivindicación 2, en el que la primera capa de encapsulación altamente reflectante es silicio, la segunda capa de encapsulación es dióxido de silicio y la tercera capa de encapsulación es silicio.

20. Un material con efecto de color de la reivindicación 2, en el que la primera capa de encapsulación altamente

reflectante es aluminio, la segunda capa de encapsulación es dióxido de silicio y la tercera capa de encapsulación es aluminio.

21. Un material con efecto de color de la reivindicación 2, en el que la primera capa de encapsulación altamente reflectante es nitruro de titanio, la segunda capa de encapsulación es dióxido de silicio y la tercera capa de encapsulación es nitruro de titanio.

22. Un material con efecto de color de la reivindicación 2, en el que la primera capa de encapsulación altamente reflectante es nitruro de titanio, la segunda capa de encapsulación es dióxido de silicio y la tercera capa de encapsulación es dióxido de titanio.

23. Un material con efecto de color de la reivindicación 2, en el que la primera capa de encapsulación altamente reflectante es nitruro de titanio, la segunda capa de encapsulación es dióxido de silicio y la tercera capa de 15 encapsulación es óxido de hierro.

24. Un material con efecto de color de cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23, en el que el sustrato es mica con forma de plaquitas.

25. Un material con efecto de color de la reivindicación 19, en el que el sustrato son escamas de vidrio con forma de plaquitas.

26. Un material con efecto de color de la reivindicación 19 o la reivindicación 20, en el que el sustrato es mica revestida con dióxido de titanio con forma de plaquitas.

27. Un procedimiento de fabricación de un material con efecto de color de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende: (a) revestir dicho sustrato con forma de plaquitas con dicha primera capa de encapsulación; (b) encapsular la primera capa con dicha segunda capa; y (c) encapsular la segunda capa con dicha tercera capa.