일반적으로 진주광택안료(pearlescent pigment)라고 하는 광학적 특성을 나타내는 분체는 진주광택, 무지개 빛, 금속광택느낌을 주기 위해서 이용되는 광학적 효과를 갖는 안료이다. 현재 사용되고 있는 화장품용 진주광택 안료는 1965년 듀퐁사에 의해 개발된 이산화티탄 피복 운모 기판 안료의 형태가 주류를 이루고 있으며, 강한 광택과 선명한 간섭색상을 위하여 평활하고 깨끗한 표면의 기판(substrate)을 이용하는 경우나 기판 위에 단층이 아닌, 2 ~ 3 가지 성분을 광학적 설계에 의해 다양한 두께로 적층하여 기존의 단층 코팅 보다는 두께는 두껍지만 기존보다 우수한 광택과 채도가 높은 간섭색을 구현한 광간섭 분체도 화장품에 적용되고 있다. 본 연구에서는 강한 광택과 선명한 간섭색상을 위하여 두께를 두껍게 하지 않으면서 광 반사율과 간섭현상에 의한 색상의 채도가 높은 광 간섭 분체의 제조 방법에 대해 검토하고, 그 방법으로서 피복되는 이산화티탄의 전구체를 변화시키고, 목적으로 하는 간섭색을 구현할 수 있는 이산화티탄의 피복량을 분할하여 코팅 및 열처리를 통해 결정화함으로써 일반적인 단층 코팅의 간섭광을 갖는 간섭펄보다 높은 광 반사율과 채도가 높은 간섭광을 나타내는 광 간섭 분체를 개발하고자 하였다. 이와 같은 제조방법을 통해 개발된 광 간섭 분체는 피복된 이산화티탄 입자(grain)의 크기가 균일하고 조밀하게 피복된 것을 전자 현미경으로 확인하였고, XRD 측정을 통한 결정화 정도를 비교한 결과 본 연구의 공정으로 제조한 진주 광택안료가 일반적인 단층 코팅 간섭 펄 안료보다 우수한 것을 확인하였으며, 광반사율과 간섭색상의 채도도 단층 일반적인 단층 코팅 간섭 펄 안료보다 높다는 것을 알 수 있었다.
일반적으로 진주광택안료(pearlescent pigment)라고 하는 광학적 특성을 나타내는 분체는 진주광택, 무지개 빛, 금속광택느낌을 주기 위해서 이용되는 광학적 효과를 갖는 안료이다. 현재 사용되고 있는 화장품용 진주광택 안료는 1965년 듀퐁사에 의해 개발된 이산화티탄 피복 운모 기판 안료의 형태가 주류를 이루고 있으며, 강한 광택과 선명한 간섭색상을 위하여 평활하고 깨끗한 표면의 기판(substrate)을 이용하는 경우나 기판 위에 단층이 아닌, 2 ~ 3 가지 성분을 광학적 설계에 의해 다양한 두께로 적층하여 기존의 단층 코팅 보다는 두께는 두껍지만 기존보다 우수한 광택과 채도가 높은 간섭색을 구현한 광간섭 분체도 화장품에 적용되고 있다. 본 연구에서는 강한 광택과 선명한 간섭색상을 위하여 두께를 두껍게 하지 않으면서 광 반사율과 간섭현상에 의한 색상의 채도가 높은 광 간섭 분체의 제조 방법에 대해 검토하고, 그 방법으로서 피복되는 이산화티탄의 전구체를 변화시키고, 목적으로 하는 간섭색을 구현할 수 있는 이산화티탄의 피복량을 분할하여 코팅 및 열처리를 통해 결정화함으로써 일반적인 단층 코팅의 간섭광을 갖는 간섭펄보다 높은 광 반사율과 채도가 높은 간섭광을 나타내는 광 간섭 분체를 개발하고자 하였다. 이와 같은 제조방법을 통해 개발된 광 간섭 분체는 피복된 이산화티탄 입자(grain)의 크기가 균일하고 조밀하게 피복된 것을 전자 현미경으로 확인하였고, XRD 측정을 통한 결정화 정도를 비교한 결과 본 연구의 공정으로 제조한 진주 광택안료가 일반적인 단층 코팅 간섭 펄 안료보다 우수한 것을 확인하였으며, 광반사율과 간섭색상의 채도도 단층 일반적인 단층 코팅 간섭 펄 안료보다 높다는 것을 알 수 있었다.
In general, the pearlescent pigment is a pigment which was used for optical characteristics like pearl, rainbow and metallic luster. Titanium dioxide coated mica plate developed by DuPont in 1965 is currently being used as a main part of pearlescent pigment for cosmetics. Although the smooth and cle...
In general, the pearlescent pigment is a pigment which was used for optical characteristics like pearl, rainbow and metallic luster. Titanium dioxide coated mica plate developed by DuPont in 1965 is currently being used as a main part of pearlescent pigment for cosmetics. Although the smooth and clear surface substrate laminated with 2 ~ 3 ingredients is thicker than a previous monolayer coated substrate, it has been applied for cosmetics as the optical interference powder to realize stronger shine and brighter interference color than monolayer one. In this study, we developed a new optical interference powder with thinner and higher chroma than a current pearlescent pigment for the strong luster and bright interference color. It was prepared from the manufacturing process, in which the coated titanium dioxide precursor was changed and crystallized by coating and heat treatment process with a half of dividing the coated amount of titanium dioxide. We confirmed the dense coating of titanium dioxide grain with Scanning Electron Microscope and measured superior crystallization degree compared with a monolayer coated pearlescent pigment by X-ray Diffraction. It is concluded that our new pearlescent pigment had higher reflectivity of light and stronger interference color than previous products.
In general, the pearlescent pigment is a pigment which was used for optical characteristics like pearl, rainbow and metallic luster. Titanium dioxide coated mica plate developed by DuPont in 1965 is currently being used as a main part of pearlescent pigment for cosmetics. Although the smooth and clear surface substrate laminated with 2 ~ 3 ingredients is thicker than a previous monolayer coated substrate, it has been applied for cosmetics as the optical interference powder to realize stronger shine and brighter interference color than monolayer one. In this study, we developed a new optical interference powder with thinner and higher chroma than a current pearlescent pigment for the strong luster and bright interference color. It was prepared from the manufacturing process, in which the coated titanium dioxide precursor was changed and crystallized by coating and heat treatment process with a half of dividing the coated amount of titanium dioxide. We confirmed the dense coating of titanium dioxide grain with Scanning Electron Microscope and measured superior crystallization degree compared with a monolayer coated pearlescent pigment by X-ray Diffraction. It is concluded that our new pearlescent pigment had higher reflectivity of light and stronger interference color than previous products.
본 연구는 빛의 반사율을 증가 시키고 간섭광의 색을 선명하게 하기 위하여 저굴절률 성분(합성마이카)의 기판에 고굴절률 성분(이산화티탄)만이 코팅된 단층코팅 간섭 펄 안료에 대해 이산화티탄층의 코팅을, 목표 간섭 펄 안료에 적합한 양을 2번에 나누어 이산화티탄 코팅층의 균일성을 높이고, 전구체의 종류 변화와 각 코팅처리 후 열처리를 함으로써 총 2회의 열처리를 통하여 간섭 펄 안료의 표면을 조밀하고 균일하게 하며 이산화티탄의 rutile 결정량을 증가시키고자 연구를 진행하였고, 이하 그 결과에 대해 보고한다.
제안 방법
본 연구에서는 이산화티탄 단층 코팅 간섭 펄 안료를 기준으로 간섭 펄 안료의 광 반사율을 높이고 간섭 색상을 선명하게 하기 위하여 목표 간섭 색상의 펄 안료에 적합한 양을 2번에 나누어 TiO2를 코팅하고, 2종류의 TiO2 전구체를 사용하였고, 각 코팅 공정 후 열처리를 함으로써 총 2회의 열처리를 진행하는 새로운 공정을 시도하였다. 그 결과 기존의 간섭 펄 안료보다 코팅된 TiO2의 표면 상태가 조밀하고 상대적으로 rutile 결정형이 많은 간섭 펄 안료를 제조하였으며, 가시광 영역에서의 광 반사율이 높고 간섭 색상이 더욱 선명함을 알 수 있었다.
대상 데이터
본 연구에서는 기판으로서는 합성 마이카(Synthetic mica, D50; 20 ~ 25 um)를 사용하였고, 코팅되는 이산화티탄(Titanium dioxide, 이하 TiO2)의 전구체로서 테트라이소프로폭시티탄(Titanium tetraisopropoxide, Ti[OCH(CH3)2]4, 99%, Samchen Pure Chemical Co., Ltd.,Korea, 이하 TTIP)과 티타늄옥시클로라이드 용액(TiCl4 (Titanium chloride) 40% 수용액, TiOCl2.xHCl.nH2O, 40%, World runners Co., Ltd. Korea, 이하 T40)을 사용하였고, 염화주석(Tin (Ⅳ) chloride pentahydrate, SnCl4⋅5H2O, 98%, Junsei Chemical Co., Ltd, Japan, 이하 TC), pH 조절을 위해 수산화나트륨(Sodium hydroxide, NaOH, 98%, OCI company Ltd. Korea)과 염산(Hydrochloric acid, HCl, 35%, DC Chemical Co., Ltd. Korea)을 사용하였다.
성능/효과
전구체를 사용하였고, 각 코팅 공정 후 열처리를 함으로써 총 2회의 열처리를 진행하는 새로운 공정을 시도하였다. 그 결과 기존의 간섭 펄 안료보다 코팅된 TiO2의 표면 상태가 조밀하고 상대적으로 rutile 결정형이 많은 간섭 펄 안료를 제조하였으며, 가시광 영역에서의 광 반사율이 높고 간섭 색상이 더욱 선명함을 알 수 있었다. 기존 단층 코팅 펄 안료의 제조 공정보다 많은 단계를 거치는 공정은 기판으로 사용되는 합성 마이카를 코팅 공정 전에 산(acid)으로 전처리를 통해 TiO2 전구체의 코팅을 조밀하고 균일하게 하는 방법 등으로 코팅 단계를 줄이는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
후속연구
그 결과 기존의 간섭 펄 안료보다 코팅된 TiO2의 표면 상태가 조밀하고 상대적으로 rutile 결정형이 많은 간섭 펄 안료를 제조하였으며, 가시광 영역에서의 광 반사율이 높고 간섭 색상이 더욱 선명함을 알 수 있었다. 기존 단층 코팅 펄 안료의 제조 공정보다 많은 단계를 거치는 공정은 기판으로 사용되는 합성 마이카를 코팅 공정 전에 산(acid)으로 전처리를 통해 TiO2 전구체의 코팅을 조밀하고 균일하게 하는 방법 등으로 코팅 단계를 줄이는 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
진주광택안료의 입자는 어떤 색상을 나타내는가?
일반적으로 진주광택안료(pearlescent pigment)라고하는 광학적 특성을 나타내는 분체는 진주광택, 무지개 빛, 금속광택느낌을 주기 위해서 이용되는 광학적 효과를 갖는 안료이다. 진주광택안료의 입자는 입사광을 부분적으로 반사 또는 투과시키는 특징을 가지고 있어 보강간섭에 의해 나타나는 색상은 외관색상인 흰빛이 아니라 분체의 구조에 따라 은색, 황색, 적색, 자색, 청색, 녹색을 나타내게 된다.
간섭 펄 안료 제조 공정의 제조방법은 어떤 단계를 거치는가?
제조방법은 합성 마이카 위에 T40 용액으로 1차 코팅하는 단계, IPA (Isopropyl alcohol) 용매에 1단계 수득물을 분산 후, TTIP로 코팅하고 1차 하소하는 단계,1차 하소공정을 거친 시료를 T40 으로 2차 코팅 후 하소하는 단계로 나눌 수 있으며 상세한 공정은 다음과 같다.
진주광택안료는 어떤 안료인가?
일반적으로 진주광택안료(pearlescent pigment)라고하는 광학적 특성을 나타내는 분체는 진주광택, 무지개 빛, 금속광택느낌을 주기 위해서 이용되는 광학적 효과를 갖는 안료이다. 진주광택안료의 입자는 입사광을 부분적으로 반사 또는 투과시키는 특징을 가지고 있어 보강간섭에 의해 나타나는 색상은 외관색상인 흰빛이 아니라 분체의 구조에 따라 은색, 황색, 적색, 자색, 청색, 녹색을 나타내게 된다.
참고문헌 (9)
U. S. Patent 2,278,907 (1942).
U. S. Patent 3,087,828 (1963).
U. S. Patent 3,087,829 (1963).
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G. Pfaff, Special effect pigments based on silica flakes, Inorganic Materials, 39(2), 123 (2003).
EU Patent 763, 573 (1995).
G. B. Song, J. K. Liang, F. S. Liu, T. J. Peng, and G. H. Rao, Preparation and transformation of anatase-rutile crystals in metal, Thin Solid Film, 491, 110 (2005).
S. I. Seok, M. Vital, and J. A. Chang, Colloidal $TiO_2$ nanocrystals prepared from peroxotitanium complex solutions : Phase evolution from different precursors, J. Colloid. Interf. Sci., 346(1), 66 (2010).
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