用于外部应用的耐久的混合的全向结构色颜料制造技术

本发明专利技术涉及用于外部应用的耐久的混合的全向结构色颜料。具体地，提供了混合的全向结构色颜料。该颜料表现出对于人眼可见的颜色并且当暴露至宽频电磁辐射(例如白光)并由相对于该颜料的外表面的法线的介于0°和45°之间的角度进行观察时具有非常小或不显著的色移。该颜料为多层堆叠体形式，其具有反射芯层和至少两个高折射指数(nh)层。一个nh层可为干式沉积的nh介电层，其横过该反射芯层延伸，并且一个层可为湿式沉积的nh外保护涂覆层。还可包括在干式沉积的nh介电层和湿式沉积的nh外保护层之间延伸的吸收体层。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请为2014年8月28日提交的序列号为14/471,834的美国专利申请的部分继续(CIP)，序列号为14/471,834的美国专利申请又为2014年8月15日提交的序列号为14/460,511的美国专利申请的CIP，序列号为14/460,511的美国专利申请又为2014年4月1日提交的序列号为14/242,429的美国专利申请的CIP，序列号为14/242,429的美国专利申请又为2013年12月23日提交的序列号为14/138,499的美国专利申请的CIP，序列号为14/138,499的美国专利申请又为2013年6月8日提交的序列号为13/913,402的美国专利申请的CIP，序列号为13/913,402的美国专利申请又为2013年2月6日提交的序列号为13/760,699的美国专利申请的CIP，序列号为13/760,699的美国专利申请又为2012年8月10日提交的13/572,071的CIP，13/572,071又为2011年2月5日提交的序列号为13/021,730的美国专利申请的CIP，序列号为13/021,730的美国专利申请又为2010年6月4日提交的12/793,772(美国专利8,736,959)的CIP，12/793,772又为2009年2月18日提交的12/388,395(美国专利8,749,881)的CIP，12/388,395又为2007年8月12日提交的序列号为11/837,539的美国专利申请(美国专利7,903,339)的CIP。2013年6月8日提交的序列号为13/913,402的美国专利申请为2011年1月26日提交的13/014,398的CIP，13/014,398为2010年6月4日提交的12/793,772的CIP，12/793,772为2010年1月13日提交的12/686,861(美国专利8,593,728)的CIP，12/686,861为2009年2月19日提交的12/389,256(美国专利8,329,247)的CIP，通过引用将上述所有申请的全部内容并入本文。专利
本专利技术涉及在其上具有保护涂层的多层堆叠体结构，并且特别是涉及当暴露至宽频带电磁辐射并从不同角度观察其上的保护涂层时，表现出最小的或者不显著的色移的混合多层堆叠体结构。
技术介绍
由多层结构制成的颜料是已知的。此外，表现出或者提供高色度全向结构色的颜料也是已知的。然而，这样的现有技术颜料需要多达39个薄膜层以便获得所需要的颜色性质。理解的是，与薄膜多层颜料的制备相关的成本与所需要的层的数目成比例。如此，与使用多层介电材料堆叠体来制备高色度全向结构色相关的成本可高得负担不起。因此，需要最小数目的薄膜层的高色度全向结构色会是所需的。除了上述的以外，还理解的是，当暴露至太阳光、并且特别是紫外线时，颜料可表现出褪色、颜色变化等。如此，为耐候性的高色度全向结构的色颜料也会是所需的。
技术实现思路
提供了一种混合的全向结构色颜料。当暴露至宽频带电磁辐射(例如白光)并由在0°和45°之间的角度进行观察时，该颜料表现出对于人眼可见的颜色并且具有非常小或不显著的色移。所述颜料处于多层堆叠体(在这里还称作多层薄膜)的形式，其反射具有小于300nm的预定半峰全宽(FWHM)的反射频带。此外，当所述颜料暴露至宽频带电磁辐射并由在0°和45°之间的角度对所述颜料进行观察时，该反射频带在使用CIELAB色彩空间的a*b*颜色映射上具有小于30°的预定色移。该多层堆叠体具有反射芯层和至少两个高折射指数(nh)层。一个nh层可为干式沉积的nh介电层，其横过该反射芯层延伸，并且一个层可为干式沉积的吸收体层，其横过该干式沉积的nh介电层延伸。该多层堆叠体还包括外保护层，其可为湿式沉积的nh外氧化物层的形式。在一些情况下，该湿式沉积的nh外氧化物层覆盖该干式沉积的吸收体层且与其直接接触，并且可以或可以不完全围绕或包封该反射体芯层和至少两个nh层。该反射芯层可为金属性反射体芯层，其具有介于30－200nm之间的厚度。在一些情况下，该金属性芯反射体层由Al、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn及其合金中的至少一种制成。该干式沉积的nh介电层由CeO2、Nb2O5、SiN、SnO2、SnS、TiO2、ZnO、ZnS和ZrO2中的至少一种，或者包含CeO2、Nb2O5、SiN、SnO2、SnS、TiO2、ZnO、ZnS和ZrO2中的至少一种的混合物制成。另外，对于所需的控制波长(controlwavelength)，该干式沉积的nh介电层具有介于0.1QW－4.0QW之间的厚度，所需的控制波长为对于所需的颜色反射频带而言的中心波长。该干式沉积的吸收体层由Cr、Cu、Au、Sn、其合金、非晶Si、Fe2O3等中的至少一种制成，并且可具有介于2－30nm之间的厚度。该湿式沉积的nh外氧化物层由CeO2、Nb2O5、SnO2、TiO2、ZnO和ZrO2中的至少一种制成，并且可具有介于5－200nm之间的厚度。在一些情况下，该多层具有中心反射体芯层和彼此相对布置且限制所述反射芯层的一对干式沉积的nh介电层。另外，一对吸收体层可彼此相对布置并且限制该一对干式沉积的nh介电层。此外，该湿式沉积的nh外氧化物层可横过该一对吸收体层的外表面延伸。该混合的全向结构色颜料具有小于2.0μm的厚度，并且在一些情况下具有小于1.5μm的厚度。该颜料以及因此该多层堆叠体也可具有总计小于10个层，并且在一些情况下具有总计小于8个层。还提供了用于制备全向结构色颜料的方法。该方法包括通过提供反射芯层和干式沉积横过该反射芯层延伸的nh介电层来制造如上所讨论的多层堆叠体。另外，该方法包括干式沉积横过该nh介电层延伸的吸收体层和湿式沉积横过该吸收体层延伸的外nh氧化物层。附图简要说明图1是由介电层、选择性吸收层(SAL)和反射体层制成的全向结构色多层堆叠体的示意性说明；图2A是暴露至波长为500nm的电磁辐射(EMR)的ZnS介电层内的零电场点或接近零的电场点的示意性说明；图2B为当暴露至波长为300、400、500、600和700nm的EMR时图2A中所示的ZnS介电层的电场强度绝对值的平方(|E|2)对厚度的图示；图3为在基材或反射体层上方延伸并相对于介电层外表面的法线方向以角度θ暴露至电磁辐射的介电层的示意性说明；图4为对于波长为434nm的入射EMR来说，具有位于ZnS介电层内的零电场点或者接近零的电场本文档来自技高网...

【技术保护点】
混合的全向结构色颜料，包含：多层堆叠体，其具有：反射芯层；横过所述反射芯层延伸的干式沉积的高折射指数(nh)介电层；横过所述nh介电层延伸的干式沉积的吸收体层；和横过所述吸收体层延伸的湿式沉积的nh外氧化物层；当所述多层堆叠体暴露至宽频带电磁辐射并由相对于所述多层堆叠体的外表面的法线的介于0°和45°之间的角度对所述多层堆叠体进行观察时，所述多层堆叠体具有有着小于300nm的预定半峰全宽(FWHM)和小于30°的预定颜色色调偏移的反射频带。

【技术特征摘要】
2015.01.28 US 14/607,9331.混合的全向结构色颜料，包含：
多层堆叠体，其具有：
反射芯层；
横过所述反射芯层延伸的干式沉积的高折射指数(nh)介电层；
横过所述nh介电层延伸的干式沉积的吸收体层；和
横过所述吸收体层延伸的湿式沉积的nh外氧化物层；
当所述多层堆叠体暴露至宽频带电磁辐射并由相对于所述多层堆叠体的外表面的法
线的介于0°和45°之间的角度对所述多层堆叠体进行观察时，所述多层堆叠体具有有着小
于300nm的预定半峰全宽(FWHM)和小于30°的预定颜色色调偏移的反射频带。
2.权利要求1的混合的全向结构色颜料，其中所述反射芯层是具有介于30－200nm之间
厚度的金属性芯反射体层并且是选自由Al、Ag、Pt、Cr、Cu、Zn、Au、Sn及其合金构成的组中的
至少一种的金属性材料。
3.权利要求1－2的混合的全向结构色颜料，其中所述干式沉积的nh介电层是选自由
CeO2、Nb2O5、SiN、SnO2、SnS、TiO2、ZnO、ZnS和ZrO2构成的组中的至少一种的介电材料。
4.权利要求1－3的混合的全向结构色颜料，其中对于所需的控制波长而言，所述干式
沉积的nh介电层具有介于0.1QW－4.0QW之间的厚度。
5.权利要求1－4的混合的全向结构色颜料，其中所述干式沉积的吸收体层是选自由
Cr、Cu、Au、Sn、其合金、非晶Si和Fe2O3构成的组中的至少一种的吸收体材料。
6.权利要求1－5的混合的全向结构色颜料，其中所述干式沉积的吸收体层具有介于
2－30nm之间的厚度。
7.权利要求1－6的混合的全向结构色颜料，其中所述湿式沉积的nh外氧化物层是选自
由CeO2、Nb2O5、SnO2、TiO2、ZnO、和ZrO2构成的组中的至少一种的氧化物。
8.权利要求1－7的混合的全向构色颜料，其中所述湿式沉积的nh外氧化物层具有介于
5－200nm之间的厚度。
9.权利要求1－8的混合的全向结构色颜料，其中所述干式沉积的nh介电层是一对nh介
电层，且所述反射芯层在该一对nh介电层之间延伸，所述干式沉积的吸收体层是一对干式
沉积的吸收体层，且所述一对nh介电层在该一对干式沉积的吸收体层之间延伸并且所述湿
式沉积...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·巴纳尔吉，吴松涛，K·沃，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：美国;US