(57)【要約】【課題】  塗料用黒色顔料及び電子写真用磁性トナーとして好適な微細なマグネタイト粒子粉末を提供する。【解決手段】  本発明は、塩化第一鉄水溶液に、塩化第一鉄１ｍｏｌに対して０．６〜１．０ｍｏｌの水酸化アルカリ及び０．１〜０．５ｍｏｌの炭酸アルカリを添加し；空気を吹き込みマグネタイトを生成させ；マグネタイトが生成したスラリーのｐＨを１０〜１３の範囲に調節し；Ｓｉ化合物と塩化第ニ鉄水溶液とをスラリーに添加して、該マグネタイトの表面にＳｉとＦｅとを共沈させる；ことにより製造される、Ｓｉ化合物の添加量がＳｉ換算でＦｅに対し０．６０〜２．３９％であるマグネタイト粒子粉末、及びその製造方法に関する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩化第一鉄水溶液に、塩化第一鉄１ｍｏｌに対して０．６〜１．０ｍｏｌの水酸化アルカリ及び０．１〜０．５ｍｏｌの炭酸アルカリを添加し；空気を吹き込みマグネタイトを生成させ；マグネタイトが生成したスラリーのｐＨを１０〜１３の範囲に調節し；Ｓｉ化合物の添加量がＳｉ換算でＦｅに対し０．６０〜２．３９％となるよう、Ｓｉ化合物と塩化第ニ鉄水溶液とをスラリーに添加して、該マグネタイトの表面にＳｉとＦｅとを共沈させる；ことにより製造される、平均粒径が０．１５〜０．２４μｍであるマグネタイト粒子粉末。
【請求項２】
比表面積が１４．１〜１４．９ｍ2／ｇであり、カサ密度が０．４１〜０．４３ｇ／ｃｍ3であり、２００℃における耐熱性を有するマグネタイト粒子粉末。
【請求項３】
Ｓｉ化合物がＮａ2ＳｉＯ3、Ｎａ2ＳｉＯ5、Ｓｉ（ＯＨ）4、又はＳｉＯ2から選択される、請求項１のマグネタイト粒子粉末。
【請求項４】
塩化第一鉄水溶液に、塩化第一鉄１ｍｏｌに対して０．６〜１．０ｍｏｌの水酸化アルカリ及び０．１〜０．５ｍｏｌの炭酸アルカリを添加し；空気を吹き込みマグネタイトを生成させ；該マグネタイトが生成したスラリーのｐＨを１０〜１３の範囲に調節し；Ｓｉ化合物の添加量がＳｉ換算でＦｅに対し０．６０〜２．３９％となるよう、Ｓｉ化合物と塩化第ニ鉄水溶液とをスラリーに添加して、該マグネタイトの表面にＳｉとＦｅとを共沈させる；工程を含む、
平均粒径が０．１５〜０．２４μｍであるマグネタイト粒子粉末の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、黒色度、分散性、耐熱性、環境性にすぐれた塗料用黒色顔料、電子写真用磁性トナー用に適した微細なマグネタイト粒子粉末及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりマグネタイト粒子粉末は黒色顔料として広く使用されているが、低コスト化のためにはマグネタイトの黒色度を高め分散性を向上させる必要があり耐熱性も２３０℃程度必要である。黒色度については粒径を細かくする必要があるが、微細にすればするほど耐熱性や分散性が低下し、平均粒径が０．３μ程度以下になると耐熱性の上限が１８０℃程度になり、１８０℃を超えるとマグネタイトの表面が酸化されて赤味を帯びてくる。
【０００３】
一方、マグネタイト粒子粉末は電子写真用の磁性トナーとしても使用されるが、周知の通りマグネタイト粒子粉末をトナー化するに当たっては、マグネタイトが高い分散性及び流動性を有し、且つ、黒色度が高く均一な帯電性を有することが必要になる。更に、トナー化時にマグネタイト粒子粉末の分散性が悪いと、トナー中のマグネタイト粒子の含有量が一定にならず、黒色のむらや磁気特性のバラツキを生じ現像性が不安定になり、カブリやトナー飛散が生ずることになる。
【０００４】
マグネタイト自体の分散性については、微小な粒子は程度の差はあるが常に凝集した状態で、各粒子がそれぞれ一次粒子として単独に存在することはない。比表面積が大きくなれば、即ち、微粒子になるほど凝集作用は強くなる。しかし、良いトナーを作るためには、マグネタイト粒子を微細化させ、更に高分散化させる必要がある。又、マグネタイト粒子は程度の差こそあるが微細化するほど黒味は高くなり黒色度が向上するので、画像濃度を高めるためには、粒子を微細化させ出来る限り同一粒径でしかも粒度分布の狭いより均一な粒子に調整することが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、塗料用黒色顔料及び磁性トナー用に適した、微細で黒色度、分散性、耐熱性、環境性にすぐれたるマグネタイト粒子粉末及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
即ち、本発明は、塩化第一鉄水溶液に、塩化第一鉄１ｍｏｌに対して０．６〜１．０ｍｏｌの水酸化アルカリ及び０．１〜０．５ｍｏｌの炭酸アルカリを添加し；空気を吹き込みマグネタイトを生成させ；マグネタイトが生成したスラリーのｐＨを１０〜１３の範囲に調節し；Ｓｉ化合物と塩化第ニ鉄水溶液とをスラリーに添加して、マグネタイト粒子の表面にＳｉとＦｅとを共沈させる；ことにより製造される、Ｓｉ化合物の添加量がＳｉ換算でＦｅに対し０．６０〜２．３９％であるマグネタイト粒子粉末、及びその製造方法に関する。本発明のマグネタイト粒子粉末は、以下に記載する方法によって製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず第一鉄塩水溶液に、アルカリ金属炭酸塩とアルカリ金属水酸化物の水溶液を添加し、反応温度を７０〜１００℃に保ちながら、酸化性ガスを通気させ多面体を呈する微細なマグネタイトを生成させ、二次反応としてアルカリ水溶液を加えてＰＨを１０〜１３の領域にしたあと水溶性Ｓｉ及び／又はＡｌ化合物と塩化第二鉄水溶液を滴下させながらマグネタイト粒子の表面にＳｉ及び／又はＡｌの混合物をマグネタイト粒子表面に共沈させることによって製造する方法である。
【０００８】
通常のマグネタイトの製造方法は、塩化第一鉄水溶液に当量の２倍以上の水酸化アルカリ水溶液を添加した後、反応温度を７０〜１００℃に保ちながら酸化性ガスを吹き込むことによってマグネタイトを生成させるが、この方法で得られるマグネタイト粒子粉末の粒径は０．５μ〜１．０μ程度であり、また粒度分布幅も広くなってしまう。そのために本発明は仕込み時の塩化第一鉄水溶液の仕込時の量を、通常の反応スラリー中の３ｍｏｌ程度と比較して、２．５ｍｏｌ以下、好ましくは２ｍｏｌ以下の低水準にまで減少させ、添加する水酸化アルカリ及び炭酸アルカリの量を塩化第一鉄１ｍｏｌに対して各々０．６〜１．０ｍｏｌ及び０．１〜０．５ｍｏｌとすることによって反応スラリー濃度を低くし、その結果酸素溶解量が増加して、反応バランスが良くなり、多面体を呈する微細なマグネタイトを製造することができる。このときの平均粒径は０．０５μ〜０．２μ程度である。反応終了後のスラリーにアルカリを滴下させてＰＨを１０〜１３の領域とした中に、可溶性のＳｉ化合物及び塩化第二鉄水溶液を添加することによりＳｉの混合物を共沈させる方法である。
【０００９】
このときの平均粒径が０．１５〜０．２４μｍであり、比表面積が１４．１〜１４．９ｍ2／ｇであり、カサ密度が０．４１〜０．４３ｇ／ｃｍ3となる。更にマグネタイト中のＳｉ化合物の添加量はＳｉ換算でＦｅに対し０．６０〜２．３９％であり、Ｓｉ化合物の添加量が少なすぎると分散性や耐熱性に効果が少なく、多すぎるとＳｉの単独の沈澱物ができてしまう。耐熱性は、２００℃で３時間加熱した場合の色の変化で評価される。
【００１０】
本発明で使用するＳｉ化合物としては、可溶性のものもしくはコロイド状のものであれば良く、Ｎａ2ＳｉＯ3，Ｎａ2ＳｉＯ5等のケイ酸塩、水酸化物「例えばＳｉ（ＯＨ）4」「例えばＳｉＯ2」が挙げられるが、特にケイ酸塩が好ましい。
【００１１】
微細なマグネタイト粒子粉末の表面に、Ｓｉ化合物の添加時のＰＨを１０〜１３の範囲とする理由はＳｉ化合物の溶解を確実にするためである。
Ｓｉ化合物及び塩化第二鉄の添加速度は１〜５ｍｏｌ／ｌに希釈した水溶液を１００ｍｌ／分程度の速度で添加し、終了後３０分〜６０分撹拌しながら熟成をさせる事が必要である。滴下時間が短すぎると、被着状態が悪く微細な単独の結晶が析出し、遅すぎると反応時間が長くなり作業効率が悪くなる。
【実施例】
【００１２】
以下に実施例及び比較例により、本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１〜５）容量４ｌの反応器に所定量の塩化第一鉄水溶液（濃度３２８ｇ／ｌ）を仕込み、撹拌しながら水酸化ナトリウム（濃度３２８ｇ／ｌ）及び炭酸ナトリウム（濃度３２８ｇ／ｌ）を所定量添加し次いで９０℃に昇温させた後、空気を３ｌ／ｍｉｎの速度で吹き込み黒色の微細粒子を生成させた。この懸濁液に水酸化ナトリウム液を添加してＰＨを１３に調節した後、水ガラスを添加し、良く撹拌した後、塩化第二鉄水溶液（濃度３２８ｇ／ｌ）を添加し、Ｓｉ化合物を黒色の微粒子上に鉄と共に共沈させ、濾過、乾燥してＳｉ化合物を含むマグネタイト粒子粉末を得た。［表１］にその詳細及び結果を示す。
【００１３】
（比較例１〜４）実施例における反応条件の液量、撹拌速度、温度は変更せず、塩化第一鉄、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、塩化第二鉄の量を変化させ、またＳｉ化合物の共沈を適宜省略した場合の詳細及び結果を［表１］に示す。
【００１４】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明による微細なマグネタイト粒子粉末は、黒色度、分散性、耐熱性、耐環境性にすぐれ、塗料用黒色顔料、及び電子写真用磁性トナーとしての良好な適性を有する。