光干涉性多层薄膜涂布的粉体设计方法、制备方法以及光干涉性多层薄膜涂布的粉体技术

本申请披露了具有耐候性和鲜明指定颜色的光干涉性多层薄膜涂布的粉体，及其设计和制备方法。选择提供指定功能和指定颜色的基体颗粒；测量指定颜色的光谱强度曲线和在ＣＩＥＬＡＢ颜色系统中的值；使用含有能够用作涂布层的物质及其折射率的因素，获得涂布层的物质和厚度，以及所述层的形成顺序，这些提供了具有下述值的光干涉性多层薄膜涂布的粉体，通过求解薄膜多重干涉的递归式的数值解，这些值使得色差（ΔＺ↑［＊］）最小化并使得色调比接近１。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光干涉性多层薄膜涂布的粉体的设计方法、制备方法和光干涉性多层薄膜涂布的粉体；以及更具体地，本专利技术涉及具有耐候性和所需鲜明颜色的光干涉性多层薄膜涂布的粉体的设计方法、制备方法和这种光干涉性多层薄膜涂布的粉体。
技术介绍
已经知道用其它物质涂布粉体的表面，以改进该粉体的性质和赋予该粉体各种性质，并且对具有特定性质的粉体存在不断增长的需求。特别地，要求这样的粉体具有复合功能，包括金属粉体或金属化合物粉体固有的性质以及与该性质结合的其它性质。为了产生这种粉体，已经考虑在基体颗粒上形成具有均匀厚度的多层金属氧化物。本专利技术的专利技术人已经发现在基体颗粒上形成金属膜，并且用该膜的反射效应增白粉体的方法(JP-A-3-271376和JP-A-3-274278)，以及在金属醇盐溶液中分散基体颗粒，并且通过水解金属醇盐在基体颗粒的表面上形成厚度为0.01-20微米的均匀金属氧化物膜，以形成具有含异相金属(该金属不同于构成基体颗粒的金属)的金属氧化物膜的粉体的方法(JP-A-6-228604)。特别地，上述具有多层金属氧化物膜或金属膜的粉体可通过调整所述层的厚度，对其赋予特定功能，例如，在厚度相应于入射光波长的1/4且具有不同折射率的涂布薄膜涂布基体颗粒的表面的情况下，可获得完全反射入射光的粉体。本专利技术的专利技术人已经证明，当使用该粉体作为磁性材料的基体颗粒时，由于光的反射，可产生白色调色剂粉体；此外，通过控制粉体表面上光干涉性多层薄膜的层数和各层的折射率和厚度，以使构成多层薄膜的涂布层在相同的特定波长上具有相干反射峰，在不使用染料或颜料的情况下，也可获得单色粉体。对涂覆多层薄膜的控制是通过将涂布各涂布层后获得的光谱反射曲线的测量值拟合至设计值来进行的。在基体材料是平板的情况下，该控制可用麦克斯韦电磁方程的平面波解作为设计值精确地进行。在入射波长为λ的光，以入射角ΦN+1入射在总共具有N层的多层累积膜上的情况下，通常，假设nj和dj分别表示从底部开始的第j层(以下，有时称为第j层)的折射率和厚度，以及Φj表示光到达第j层的入射角，下述递归式是通过用直接在麦克斯韦方程上的从第j层至第j+1层的振幅反射强度(表示为Rj+1，j)展开麦克斯韦方程而获得的。Rj+1,j=rj+1,j+Rj,j-1exp(-2iδj)1+rj+1,jRj,j-1exp(-2iδj)------(1)]]>2δj=4πλnjdjcosφj]]>在该式中，rj+1，j表示第(j+1)层和第j层之间的界面处的菲涅耳反射系数，p偏光(电场与入射面平行)由下述方程式表示rj+1，j＝(nj+1cosφj-njcosφj+1)/(nj+1cosφj+njcosφj+1)，s偏光(电场垂直于入射面)由下述方程式表示rj+1，j＝(2nj+1cosφj+1)/(nj+1cosφj+1+njcosφj)N-层累积膜的振幅反射系数Rflat(λ，θ)可通过求解方程而获得。然而，在基体材料为粉体的情况下，产生的问题是即使形成的涂布层用分光光度计测量具有最大或最小发射波长(即，假设基体材料是平板的情况)，最终获得的多层薄膜涂布的粉体不能提供指定波长下的指定反射强度。为了解决该问题，已经公开了这样的一种技术，即在提供来自多层薄膜涂布的平板的光反射的通式中进行特定特定补偿，由此对涂布层的厚度进行最优化设计，提供对于特定波长的光，最大或最小反射强度(例如，参见专利文献1)。(专利文献1)JP-A-2001-271006然而，公开于专利文献1中的技术只期望光谱强度波形的反射峰或谷位于指定颜色对应的波长范围内，反射率变得最大或最小。因此，具有根据专利文献1中公开的技术而设计的涂布结构的粉体的光谱强度波形与指定颜色的光谱强度波形不必一致。因此，有必要通过其它颜料等来进行配色或调色，以获得指定颜色。然而，常规有机颜料具有导致褪色的耐候性差的问题，尽管也可提供鲜明颜色。此外，在只有反射峰或谷匹配的情况下，存在的问题是这提供了异常的金属光干涉性颜色，如具有高光泽的虹彩。因此，本专利技术的目的是解决与常规技术相关的问题，并提供具有耐候性和所需鲜明颜色的光干涉性多层薄膜涂布的粉体，及其设计方法和制备方法。专利技术概述如以下所述，以获得指定颜色为目的的方式，解决了这些问题，获得了反射波形，以提供与指定颜色最小的色差，并复制了反射波形，使得接近多层膜涂布粉体的目标。本专利技术包括下述实施方案。(1)设计光干涉性多层薄膜涂布的粉体的方法，所述粉体含有基体颗粒，基体颗粒在其上具有至少两层折射率各不相同的涂布层，所述粉体反射特定波长的光，该方法的特征如下选择提供指定功能和指定颜色的基体颗粒的物质；测量指定颜色的光谱强度曲线和在CIELAB颜色系统中的值L*0、a*0和b*0；以及在基体颗粒具有平板状的情况下，基于下述递归式(1)Rj+1,j=rj+1,j+Rj,j-1exp(-2iδj)1+rj+1,jRj,j-1exp(-2iδj)-----(1)]]>2δj=4πλnjdjcosφj]]>其中Rj+1，j从底部开始的第j层和直接在其上的层之间的振幅反射强度，j至少为1的整数(j-1＝0表示物质(substance))，i虚数单位，rj+1，j从底部开始的第j层和直接在其上的层之间的菲涅耳反射系数，Rj，j-1从底部开始的第j-1层和直接在其上的层之间的振幅反射强度，2δj从底部开始的第j层处的相差，λ反射光的指定波长， nj从底部开始的第j层的折射率，dj从底部开始的第j层处的厚度，以及φj从底部开始的第j层上的光的入射角，以及作为补偿基体颗粒形状的方程，基于通过应用Rflat值而获得的可见光反射波形，Rflat值是通过将递归式(1)代入下述方程式(2)中而获得的R(λ)=∫0π2sin2θ·Rflat(λ,θ)·dθ-----(2)]]>其中θ最外层的入射角，使用含有能够用作涂布层的物质及其折射率的因素，获得涂布层的物质和厚度，以及所述层的形成顺序，这些提供了具有值L*1、a*1和b*1的光干涉性多层薄膜涂布的粉体，这些值L*1、a*1和b*1使得由下述方程式(3)表示的色差(ΔZ*)最小化并使得由下述方程式(4)表示的色调比(hue ratio)接近1，方程式(3)ΔZ*＝|(L*0-L*1)2+(a*0-a*1)2+(b*0-b*1)2|1/2(3)方程式(4)(a*0/b*0)/(a*1/b*1)(4)(2)根据以上(1)所述的设计光干涉性多层薄膜涂布的粉体的方法，其特征在于获得涂布层的物质和厚度，以及所述层的形成顺序，这些提供了具有值L*1、a*1和b*1的光干涉性多层薄膜涂布的粉体，这些值L*1、a*1和b*1使得由方程式(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
设计光干涉性多层薄膜涂布的粉体的方法，所述粉体含有基体颗粒，基体颗粒在其上具有至少两层折射率各不相同的涂布层，所述粉体反射特定波长的光，该方法的特征如下：选择提供指定功能和指定颜色的基体颗粒的物质；测量指定颜色的光谱强度曲线 和在ＣＩＥＬＡＢ颜色系统中的值Ｌ↑［＊］↓［０］、ａ↑［＊］↓［０］和ｂ↑［＊］↓［０］；以及在基体颗粒具有平板状的情况下，基于下述递归式（１）Ｒ↓［ｊ＋１，ｊ］＝ｒ↓［ｊ＋１，ｊ］＋Ｒ↓［ｊ，ｊ－１］ｅｘｐ（－２ｉδ↓［ｊ ］）／１＋ｒ↓［ｊ＋１，ｊ］Ｒ↓［ｊ、ｊ－１］ｅｘｐ（－２ｉδ↓［ｊ］）（１）２δ↓［ｊ］＝４π／λｎ↓［ｊ］ｄ↓［ｊ］ｃｏｓφ↓［ｊ］其中Ｒ↓［ｊ＋１，ｊ］：从底部开始的第ｊ层和直接在其上的层之间的振幅反射强度 ，ｊ：至少为１的整数（ｊ－１＝０表示物质），ｉ：虚数单位，ｒ↓［ｊ＋１，ｊ］：从底部开始的第ｊ层和直接在其上的层之间的菲涅耳反射系数，Ｒ↓［ｊ，ｊ－１］：从底部开始的第ｊ－１层和直接在其上的层之间的振幅反射强 度，２δ↓［ｊ］：从底部开始的第ｊ层处的相差，λ：反射光的指定波长，ｎ↓［ｊ］：从底部开始的第ｊ层的折射率，ｄ↓［ｊ］：从底部开始的第ｊ层处的厚度，以及φ↓［ｊ］：从底部开始的第ｊ层上的光的入射角，以 及作为补偿基体颗粒形状的方程，基于通过应用Ｒ↓［ｆｌａｔ］值而获得的可见光反射波形，Ｒ↓［ｆｌａｔ］值是通过将递归式（１）代入下述方程式（２）中而获得的：Ｒ（λ）＝∫↓［０］↑［π／２］ｓｉｎ２θ.Ｒ↓［ｆｌａｔ］（λ，θ） .ｄθ（２）其中θ：最外层的入射角，使用含有能够用作涂布层的物质及其折射率的因素，获得涂布层的物质和厚度，以及所述层的形成顺序，这些提供了具有值Ｌ↑［＊］↓［１］、ａ↑［＊］↓［１］和ｂ↑［＊］↓［１］的光干涉性 多层薄膜涂布的粉体，这些值Ｌ↑［＊］↓［１］、ａ↑［＊］↓［１］和ｂ↑［＊］↓［１］使得由下述方程式（３）表示的色差（ΔＺ↑［＊］）最小化并使得由下述方程式（４）表示的色调比接近１，方程式（３）：ΔＺ↑［＊］＝｜（Ｌ↑［＊］ ↓［０］－Ｌ↑［＊］↓［１］）↑［２］＋（ａ↑［＊］↓［０］－ａ↑［＊］↓［１］）↑［２］＋（ｂ↑［＊］↓［０］－ｂ↑［＊］↓［...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：中塚胜人，岸本章，新子贵史，
申请(专利权)人：日铁矿业株式会社，中塚胜人，
类型：发明
国别省市：JP[日本]