JP3473003B2 - Black magnetic iron oxide particle powder - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、黒色顔料用粒子粉
末又は磁性トナー用粒子粉末、特に負帯電性磁性トナー
用磁性粒子粉末として有用な、優れた耐熱性、耐薬品性
及び強い負帯電性を有する黒色磁性酸化鉄粒子粉末に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、無機顔料の黒色顔料としては、
カーボンブラック粉末とマグネタイト粒子粉末が知られ
ている。このうち、カーボンブラック粉末は炭素粉末で
あるので耐熱性には優れるが、粉塵が拡がりやすく、ま
た、発癌性などの問題も指摘されており、その取扱いは
容易ではない。一方、マグネタイト粒子粉末は、カーボ
ンブラック粉末に比べて、毒性などの問題はなく取扱い
は容易である。
【0003】周知の通り、樹脂着色用顔料を樹脂に混練
する際には、樹脂を軟化・流動化させるために、高温下
で行われる。そのため、使用される顔料は高温下でも色
の変化がないことが望まれている。
【0004】黒色顔料として使用されるマグネタイト粒
子粉末は第一鉄Fe2+と第二鉄Fe3+とからなるため、
室温より高温になるにつれて、含まれる第一鉄Fe2+が
空気中で徐々に酸化され、酸化につれて色は黒色から赤
色味を帯びてくるようになり、最終的には全ての第一鉄
Fe2+が第二鉄Fe3+へと変化し、赤褐色のマグヘマイ
ト粒子粉末に変わる。なお、空気中でマグネタイトがマ
グヘマイトへと変態する温度は、マグネタイト粒子の形
状、大きさ及び表面の状態等によっても変化するが、通
常の場合300℃以下(50〜300℃)であることが
知られている。そこで、樹脂着色用のマグネタイト粒子
粉末としては、高温で第一鉄Fe2+の酸化による変色が
少ない、耐熱性に優れたマグネタイト粒子粉末が望まれ
ている。
【0005】また、一般に顔料用のマグネタイト粒子粉
末は、塩酸や混酸等の強酸には容易に溶解してしまうた
め、塗装後、酸等によって著しく変色するという問題点
を有している。これは、特公昭54−7292号公報の
「・・・しかしながら、この酸化鉄顔料は酸に対して或
いは硫化水素の如き大気中の硫化物との接触により著し
くその色相が褪変色する。これは組成物中の鉄の溶解、
酸化、硫化物の生成、或いは脱水などのために起る現象
であって酸化鉄顔料の大きな欠点となっている。」なる
記載の通りである。そこで、酸等の影響を受けにくい被
膜を形成した耐薬品性に優れたマグネタイト粒子粉末が
望まれている。
【0006】一方、電子写真現像剤用トナーには、マグ
ネタイト粒子やフェライト粒子等の磁性粒子が使用され
ている。殊に、その形状、大きさ、磁気特性等を容易に
制御し易いマグネタイト粒子が多く使用されている。磁
性トナーは、現像機器内で高温にさらされる。このた
め、磁性トナー中のマグネタイト粒子粉末は酸化により
磁化値や保磁力等の磁気特性が大きく劣化し、現像性が
劣化してしまう。そこで、耐熱性に優れた磁性トナー用
マグネタイト粒子粉末が求められている。
【0007】また、トナーは、二成分系現像方式におい
ては、トナーとキャリア間、一成分系現像方式の磁性ト
ナーにおいてはトナーとトナー間、又は、トナーとスリ
ーブ間における摩擦帯電により正又は負に帯電するが、
近年は、有機感光体を使用されることが多いため、負帯
電性磁性トナーが多く使用されており、これに使用され
る磁性粒子粉末として、負帯電性の強いマグネタイト粒
子粉末が求められている。
【0008】磁性トナー用磁性粒子粉末の帯電性につい
ては、特開平6−301245号公報の「・・・二成分
系の負帯電性現像剤においては、補給されたトナーを現
像領域に搬送するまでの短い時間に、適正な量の負電荷
(負帯電量)が当該トナーに付与されること、すなわ
ち、帯電立ち上がり特性を向上させることが必要にな
る。」なる記載の通り、負帯電性の強いマグネタイト粒
子粉末が求められている。
【0009】磁性トナー用磁性粒子粉末の磁化値につい
ては、特開平4−184354号公報の「・・・磁気力
が適当に小さい磁性体を適当量含有させることで、細線
再現性が向上し、潜像あるいは信号に高忠実な現像によ
る画質が得られる。・・・」なる記載の通り、適度に小
さい磁化値を有するマグネタイト粒子粉末が求められて
いる。
【0010】従来、酸化鉄顔料に種々の被覆層を形成す
ることによって、熱安定性を高めることが行われてお
り、殊に、シリカ層をコートすることによって熱安定性
の高い顔料を得る試みがなされている。例えば、酸化鉄
顔料粒子のアルカリ性の水性スラリーに、常圧において
微細なシリカゾルを存在させて該粒子の表面に連続的な
微細なシリカ被膜を形成するように沈積処理して安定な
酸化鉄顔料を得る方法(特公昭54−7292号公
報)、顔料を水または弱アルカリ性水溶液中に分散さ
せ、被膜構成物質としてケイ酸またはケイ酸塩を添加
し、オートクレーブで水熱処理して被膜構成物質を一度
溶解させ、顔料粒子の表面にケイ酸またはケイ酸塩を薄
層として析出させるコーティング方法(特公昭48−2
9528号公報)、黄色酸化鉄顔料の懸濁液にケイ酸ナ
トリウム水溶液を加え、酢酸水溶液を一定速度で添加
し、被膜形成速度を特定範囲となるようにして黄色酸化
鉄顔料粒子表面へのSiO2 被膜形成を行う方法(特開
昭53−142399号公報)などが試みられていた。
【0011】また、電子写真現像剤用磁性粒子粉末に種
々の被覆層を形成して諸特性を改善する試みが行われて
きた。例えば、磁性粉をトナー中に含有する一成分系現
像剤において、前記磁性粉にSiO2 ・nH2 Oの化学
式で表されるシリカゲルを付着結合させてなる電子写真
用現像剤(特開平2−73362号公報)、結着樹脂及
び磁性粉を少なくとも有する磁性トナーにおいて、前記
磁性粉が粒径分布を規定し、ケイ素元素を0.05〜1
0重量%含有する磁性酸化鉄である磁性トナー(特開平
1−221754号公報)などが試みられていた。
【0012】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の負帯電性を高め
る方法としては、磁性粒子粉末の表面にシラン系カップ
リング剤、チタン系カップリング剤若しくは負帯電性ポ
リマーからなる表面処理を行う方法(特公平7−866
98号公報)が試みられていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】優れた耐熱性、耐薬品
性及び強い負帯電性を有する黒色磁性酸化鉄粒子粉末
は、現在最も要求されているところであるが、前出各公
報に記載の黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、これら諸特性を
十分満足するものとはいいがたいものである。
【0014】前出特公昭54−7292号公報に記載の
粒子表面に連続的な微細なシリカ被膜を形成させた酸化
鉄顔料粒子は、シリカの添加量が20重量%以下と少な
く、耐熱性等が十分なものではない。
【0015】前出特公昭48−29528号公報に記載
の顔料粒子は、添加するケイ酸塩の量が10%以下であ
り、耐熱性等が十分なものではない。
【0016】前出特開昭53−142399号公報に記
載の黄色酸化鉄顔料へのシリカ被膜形成方法は、ケイ酸
塩をあらかじめ添加しておき、酸を添加していき徐々に
中和を行うものであって、形成されるシリカ被覆層は低
重合度の粒子のゲル状物と思われる。
【0017】前出特開平2−73362号公報に記載の
現像剤に使用される磁性粉は、SiO2 ・nH2 Oの化
学式で表されるシリカゲルを付着結合させてあるもので
ある。
【0018】前出特開平1−221754号公報に記載
の磁性トナーに使用される磁性酸化鉄はケイ素元素の含
有量が10重量%以下と少なく本発明の目的とする耐熱
性等が十分なものではない。
【0019】前出特公平7−86698号公報に記載の
負帯電性磁性トナーに使用される磁性粒子粉末は、負帯
電性は強いが耐熱性及び耐薬品性が十分なものではな
い。
【0020】そこで、本発明は、より緻密なシリカの被
覆層を形成することにより、優れた耐熱性、耐薬品性及
び強い負帯電性を有する黒色磁性酸化鉄粒子粉末を提供
することを技術的課題とする。
【0021】
【課題を解決する為の手段】前記技術的課題は、次の通
りの本発明によって達成できる。
【0022】即ち、本発明は、マグネタイト粒子((F
eO)x ・Fe2 O3 、0.3≦x≦1)からなる芯粒
子とシリカ((SiO2 )n ・x H2 O)からなる被覆
層とから構成された平均粒子径が0.02〜0.5μm
の粒状粒子からなる黒色磁性酸化鉄粒子粉末であり、前
記シリカの被覆量x(重量部)が、SiO2 として、前
記芯粒子100重量部に対して25重量部を越え400
重量部以下であって、且つ、芯粒子の形状を球状として
芯粒子の面積平均径より算出した芯粒子の比表面積Sv
に対して
4.5≦x/Sv≦10.0
であり、しかも、前記比表面積Svと前記黒色磁性酸化
鉄粒子粉末全体のBET比表面積SBET との比が
0.5≦SBET /Sv≦2.5
であることを特徴とする黒色磁性酸化鉄粒子粉末であ
る。
【0023】本発明の構成をより詳しく説明すれば次の
通りである。先ず、本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉
末について述べる。
【0024】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
マグネタイト粒子((FeO)x ・Fe2 O3 、0.3
≦x≦1)からなる芯粒子と、シリカ((SiO2 )n
・xH2 O)からなる緻密な被覆層とから構成される粒
状粒子からなる粉末である。本発明における粒状粒子と
は、六面体形状、八面体形状、球状、粒状及び不定形を
含むものであり、最長径と最短径との比が2.0以下の
ものである。
【0025】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
平均粒子径が0.02〜0.50μm、好ましくは0.
03〜0.30μmである。黒色磁性酸化鉄粒子を構成
するマグネタイト粒子((FeO)x ・Fe2 O3 、
0.3≦x≦1)からなる芯粒子の平均粒子径は0.0
15〜0.30μm、好ましくは0.02〜0.25μ
mである。
【0026】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
BET比表面積SBET が3〜150m2 /g、好ましく
は5〜125m2 /gである。
【0027】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
比重が2.0〜4.0、好ましくは2.3〜4.0であ
る。
【0028】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
シリカの被覆量x(重量部)が、SiO2 として、芯粒
子を100重量部として25重量部を越え400重量部
以下、好ましくは30重量部以上300重量部以下であ
る。25重量部以下の場合には、シリカの被覆層が薄く
なるため、耐熱性及び耐薬品性が十分ではない。400
重量部を越える場合には、シリカの被覆層が厚くなりす
ぎて磁化値及び着色力が低くなるため好ましくない。な
お、前記黒色磁性酸化鉄粒子粉末全体に対する比率に換
算したシリカの被覆量x(重量%)は、20重量%を越
え80重量%以下、好ましくは23重量%以上75重量
%以下である。
【0029】芯粒子の面積平均径から形状を球状として
算出した比表面積Sv が2〜60m2 /g、好ましくは
4〜50m2 /gである。
【0030】また、シリカの被覆量x(重量部)が、S
iO2 として、前記芯粒子の面積平均径から形状を球状
として算出した比表面積Sv との比x/Sv が4.5〜
10.0、好ましくは5.0〜8.0である。比x/S
vが4.5未満の場合には、シリカの被覆層が薄くなる
ため、耐熱性及び耐薬品性が十分ではない。比x/Sv
が10.0を越える場合には、シリカの被覆層が厚くな
りすぎて磁化値及び着色力が低くなるため好ましくな
い。
【0031】前記黒色磁性酸化鉄粒子粉末のBET比表
面積SBET と前記芯粒子の面積平均径から形状を球状と
して算出した比表面積Sv との比SBET /Sv は0.5
〜2.5、好ましくは0.5〜2.0である。比SBET
/Sv が0.5未満の場合には、シリカの被覆層が厚く
なりすぎているため、磁化値及び着色力が低くなるため
好ましくない。比SBET /Sv が2.5を越える場合に
は、シリカの析出が芯粒子表面以外に生じたり、また、
シリカの被覆層が緻密なものではないため、耐熱性及び
耐薬品性が十分ではない。
【0032】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
飽和磁化値が10〜70emu/g、好ましくは10〜
65emu/gである。10emu/g未満の場合に
は、磁性トナー用として好ましくない。70emu/g
を越える場合には、磁気凝集等により分散性が悪くなる
ので磁性トナー用として用いた場合に、高画質化、特に
細線再現性の向上が期待できない。
【0033】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
L* a* b* 系で表される表色系における彩度c* (=
(a*2+b*2)1/2 、ここで、a* は赤色度、b* は黄
色度を表している。)の大気中、温度300℃、一時間
の環境下における劣化を示すΔc* が5.0以下、好ま
しくは3.0以下である。
【0034】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
帯電量が−10〜−2μC/m2 、好ましくは−8〜−
2.5μC/m2 である。
【0035】次に、前記の通りの本発明に係る黒色磁性
酸化鉄粒子粉末の製造法について述べる。
【0036】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、
芯粒子として粒状マグネタイト粒子を使用し、前記粒状
マグネタイト粒子粉末の水懸濁液を温度70〜100℃
で、pH9.0〜9.7に調整し、ケイ酸塩水溶液を、
pH9.0〜9.7に維持しながら、SiO2 として、
芯粒子100重量部に対して、0.05〜0.3重量部
/分の滴下速度で滴下して、前記粒状マグネタイト粒子
の粒子表面にシリカからなる被覆層を形成させた後、p
H6.5〜7.0に調整し、その後、常法により、濾
過、水洗、乾燥を行うことにより得られる。
【0037】本発明における芯粒子は、マグネタイト
((FeO)x ・Fe2 O3 、0.3≦x≦1)であっ
て、六面体形状、八面体形状、球状、粒状及び不定形の
いずれかの形状であってもよく、最長径と最短径との比
が2.0以下のものである。
【0038】本発明における芯粒子である粒状マグネタ
イト粒子粉末は、平均粒径が0.015〜0.30μ
m、好ましくは0.02〜0.25μmである。
【0039】本発明における芯粒子である粒状マグネタ
イト粒子粉末は、面積平均径から形状を球状として算出
した比表面積Sv’が2〜60m2 /g、好ましくは4
〜50m2 /gである。
【0040】本発明における芯粒子である粒状マグネタ
イト粒子粉末は、第一鉄の含有量がFe2+として芯粒子
に対して10〜24重量%、好ましくは12〜22重量
%である。
【0041】本発明における芯粒子である粒状マグネタ
イト粒子粉末の水懸濁液の固形分濃度は、10〜200
g/l、好ましくは25〜150g/lである。
【0042】本発明における芯粒子である粒状マグネタ
イト粒子粉末の水懸濁液に含まれる可溶性塩であるN
a、K、Ca等のアルカリ金属及びアルカリ土類金属の
含有量が50g/l以下、好ましくは30g/l以下で
ある。50g/lを越えると、シリカの重合時に上記の
塩の影響により、シリカの析出速度が速くなり、ゲル状
のシリカが生成しやすくなり、好ましくない。
【0043】本発明における芯粒子である粒状マグネタ
イト粒子粉末の水懸濁液のpHは、9.0〜9.7、好
ましくは9.1〜9.5の範囲に調整しておく。
【0044】本発明のシリカ被覆処理の温度は、70〜
100℃、好ましくは75〜95℃である。70℃未満
の場合には、シリカの重合時における脱水反応が十分起
きないため、被覆層中に水酸基(OH基)を含み、ゲル
化が起きやすくなる。100℃を越える場合には、オー
トクレーブ等の特別な装置を必要とし、工業的に好まし
くない。
【0045】本発明のシリカ被覆処理にあたっては、ケ
イ酸塩水溶液滴下中、粒状マグネタイト粒子粉末の水懸
濁液のpHを9.0〜9.7、好ましくはpHを9.1
〜9.5の範囲に維持しておくことが重要である。pH
が9.0未満の場合には、ケイ酸イオンが前記マグネタ
イト粒子の粒子表面への析出速度が速くなるため、シリ
カの重合が十分に進行せず、低重合度のシリカ粒子によ
るゲル化が起きやすくなる。pHが9.7を越える場合
には、ケイ酸のイオン化定数に近づくため、ケイ酸の析
出と同時に析出したケイ酸からケイ酸イオンの溶出が起
きるので好ましくない。
【0046】前記pH調整に使用する水酸化アルカリ水
溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の
アルカリ金属の水酸化物の水溶液、水酸化マグネシウ
ム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物
の水溶液、また、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸
アンモニウム等の炭酸アルカリ水溶液及びアンモニア水
等を使用することができる。工業的には、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物の水
溶液が好ましい。
【0047】前記pH調整に使用する酸としては、硫
酸、塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸、シュウ酸、蟻酸等の
有機酸等を使用することができる。工業的には、硫酸、
酢酸等が好ましい。
【0048】本発明に用いるケイ酸塩水溶液としては、
ケイ酸ナトリウム水溶液、ケイ酸カリウム水溶液及びケ
イ酸カルシウム水溶液等を用いることができる。
【0049】ケイ酸塩水溶液のSiO2 としての添加量
y(重量部)は、芯粒子として用いる粒状マグネタイト
粒子100重量部に対して25重量部を越え400重量
部以下、好ましくは30重量部以上300重量部以下で
ある。また、芯粒子として用いる粒状マグネタイト粒子
の面積平均径から形状を球状として算出した比表面積S
v’と、SiO2 としてのケイ酸塩添加量y(重量部)
との比y/Sv’が5.0〜10.0、好ましくは6.
0〜10.0である。
【0050】本発明のケイ酸塩水溶液の滴下速度は、芯
粒子として使用する粒状マグネタイト粒子粉末100重
量部に対して、SiO2 として、0.05〜0.30重
量部/分、好ましくは0.05〜0.25重量部/分で
ある。0.05重量部/分未満の場合には、シリカ被覆
層の形成が遅くなりすぎ、工業的に好ましくない。0.
30重量部/分を越える場合には、水懸濁液中のケイ酸
イオンの濃度が高くなりすぎ、芯粒子とは別にシリカが
単独で析出したり、十分な脱水反応を起こさずポリマー
化するため、シリカの緻密な被覆層が形成されないため
好ましくない。
【0051】本発明のシリカ被覆処理の後の水懸濁液の
pHを6.5〜7.0に調整する。
【0052】前記シリカ被覆処理後のpH調整に使用す
る酸としては、硫酸、塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸、シ
ュウ酸、蟻酸等の有機酸等を使用することができる。工
業的には、硫酸、酢酸等が好ましい。
【0053】
【作用】従来、ケイ酸塩からのシリカ粒子の析出、成長
過程については研究されているところであり、ケイ酸塩
の中和条件によって得られるシリカ粒子の状態が異なる
ことが知られている。例えば、ケイ酸塩の中和時のケイ
酸の濃度、温度及びpHによって、シリカ単量体がポリ
マー化する過程で、比較的低重合度の粒子の状態で3次
元的構造をとってゲル化する場合や、シリカ単量体が連
続的で且つ緻密な粒子として大きく成長する場合がある
(R.K.Iler,The Chemistry o
f Silica,John Wiley&Sons,
Inc.,New York,1979)。
【0054】また、酸化鉄粒子の粒子表面にシリカによ
る被覆層を形成して、耐熱性等の諸特性を改善しようと
する試みは多くなされているが、それらは前記低重合度
のシリカ粒子のゲル状の被覆層が形成されているにすぎ
ず、十分な耐熱性は得られていない。
【0055】そこで、本発明者は、粒状マグネタイト粒
子の粒子表面にシリカの高重合度のポリマーによる被覆
層を形成するため、粒状マグネタイト粒子粉末の水懸濁
液中に滴下したケイ酸塩からの粒子表面へのシリカ単量
体の析出、成長過程について鋭意検討した結果、前記ケ
イ酸塩の滴下速度、前記水懸濁液の温度、pH、ケイ酸
塩滴下時およびケイ酸塩滴下後の調整pH等について、
特定範囲を選択することにより、粒状マグネタイト粒子
の粒子表面にシリカの連続的で且つ緻密な被覆層を形成
することができることを見出した。
【0056】得られた粒子表面にシリカの連続的で且つ
緻密な被覆層が形成された粒状マグネタイト粒子は、耐
熱性、耐薬品性に優れ、しかも、強い負帯電性を示すも
のである。
【0057】
【発明の実施の形態】本発明の代表的な実施の形態は次
の通りである。
【0058】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の形状及び粒子径
は、透過型電子顕微鏡により観察及び該電子顕微鏡によ
り撮影した写真により、投影径の中のMartin径
(定方向に投影面積を2等分する線分の長さ)より算出
した数平均径により表したものである。また、軸比は、
該電子顕微鏡により撮影した写真より、最長径と最短径
との比として表したものである。
【0059】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の芯粒子の比表面
積Svは、シリカ被覆層があるので直接測定することは
できないが、透過型電子顕微鏡による観察及び該電子顕
微鏡写真によればシリカ被覆層と芯粒子とが明確に区別
でき、芯粒子の投影径の中のMartin径(定方向に
投影面積を2等分する線分の長さ)を用いて、面積平均
径d3 を算出し、芯粒子の形状を球状としたときの比表
面積を表す下記式に代入して求めたものである。なお、
芯粒子の比重ρはマグネタイトの比重の文献値5.2g
/cm3 として計算した。
Sv=6/(ρ×d3 )
また、シリカ被覆前の芯粒子である粒状マグネタイト粒
子の比表面積Sv’も上記と同様にして計算した。
【0060】黒色磁性酸化鉄粒子粉末のBET比表面積
SBET は、「Mono SorbMS−11」(湯浅ア
イオニックス(株)製)により測定した。
【0061】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の比重は、「マル
チボリウム密度計1305型」((株)島津製作所製)
を用いて、ヘリウムガス圧1.6kgf/cm3 の条件
下で測定したものである。
【0062】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の磁気特性は、
「振動試料型磁力計VSM−3S−15」(東英工業
(株)製)を用いて外部磁場10kOeで測定した。
【0063】黒色磁性酸化鉄粒子粉末のSiO2 量は、
「蛍光X線分析装置Model3063M」(理学電気
工業社製)により測定した。
【0064】黒色磁性酸化鉄粒子粉末及びマグネタイト
粒子粉末のFe2+の測定は、混酸(リン酸−硫酸)に前
記粒子粉末を溶解させた後に、指示薬としてジフェニル
アミンを数滴加え、重クロム酸カリウム水溶液にて滴定
して求めた。
【0065】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の黒色度、及び、
黒色度変化は、測色用試料片を「多光源分光測色計MS
C−IS−2D」(スガ試験機社製)を用いて、L* a
* b* 表色系における明度L* 、赤色度a* 、黄色度b
* 、及び、彩度c* (=(a*2+b*2)1/2 )を測定し
た。ここで、黒色度としては彩度c* によって評価し、
黒色度の変化は、大気中、温度300℃で1時間の耐熱
試験後の彩度c* ' との差Δc* として求めたものであ
る。
【0066】なお、測色用試料片は、黒色磁性酸化鉄粒
子粉末0.5gとヒマシ油0.5ccとをフーバー式マ
ーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリア
ラッカー4.5gを加え混練し塗料化してキャストコー
ト紙上に6milのアプリケーターを用いて塗布して得
た。
【0067】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の帯電量は、「ブ
ローオフ帯電量測定装置TB−200」(東芝ケミカル
社製)を用い、キャリアはTFV−200/300(パ
ウダーテック社製)を用いて黒色磁性酸化鉄粒子粉末の
濃度を5%とし、混合時間を30分として測定した。
【0068】黒色磁性酸化鉄粒子粉末の耐薬品性試験
は、黒色磁性酸化鉄粒子粉末0.5gと混酸(作成方
法:2lのビーカーに約1lの水を入れ、濃燐酸300
mlを500mlメスシリンダーを用いて加え、ガラス
棒でよくかき混ぜる。このビーカーを水冷し、ガラス棒
でかき混ぜながら濃硫酸300mlを500mlメスシ
リンダーを用いて徐々に加える。水冷後、2lの目盛り
まで水を加えて良く混合して調整する。)約25mlと
を500mlの三角フラスコで混合して室温で15分間
窒素置換を行った後、加熱して前記黒色磁性酸化鉄粒子
粉末の混酸への溶解性を溶解時間によって評価し、これ
を耐薬品性試験の指標とした。
【0069】平均粒径0.17μmの六面体マグネタイ
ト粒子粉末(Fe2+17.8重量%、飽和磁化86.1
emu/g、帯電量−1.2μC/m2 、面積平均径か
ら算出した比表面積5.6m2 /g)10kgを200
lの水に懸濁させ、18.0Nの水酸化ナトリウム水溶
液0.5lを加えた後、ミクロアジター((株)島崎製
作所製)にて前記マグネタイト粒子粉末の水懸濁液(固
形分濃度約50g/l)を調整した。
【0070】前記マグネタイト粒子粉末の水懸濁液を8
0℃に昇温し、22.4mol/lの工業用硫酸にてp
H9.5に調整した。調整後の該水懸濁液に含まれる塩
濃度は、添加した水酸化ナトリウムの全量がpH調整に
より添加した硫酸によって中和されたと仮定して、硫酸
ナトリウムNa2 SO4 として、3.2g/lである。
別にケイ酸ナトリウム(SiO2 換算で28.6重量%
含有)17.5kgを5lの水で希釈しておいたケイ酸
ナトリウム水溶液を滴下速度約0.10重量部/分(S
iO2 として前記マグネタイト粒子粉末の水懸濁液中の
固形分、即ち、六面体マグネタイト粒子粉末を100重
量部とした場合の比率)で500分間滴下していき、こ
のとき、ケイ酸ナトリウム水溶液の滴下時も22.4m
ol/lの工業用硫酸によりpH9.1〜9.4の範囲
に維持した。ケイ酸ナトリウム水溶液の滴下終了後、p
H9.5で30分間攪拌混合を行った後、前記工業用硫
酸でpH6.7に調整して濾過、水洗、乾燥を行って、
芯粒子であるマグネタイト粒子表面にシリカによる緻密
な被覆層を形成した黒色磁性酸化鉄粒子粉末を得た。
【0071】得られた黒色磁性酸化鉄粒子粉末の飽和磁
化値は55.3emu/gであり、比重が3.5g/m
l、帯電量が−7.1μC/m2 、BET比表面積S
BET 9.6m2 /g、SiO2 含有量30.1重量%で
あった。
【0072】耐熱性の評価として前記黒色磁性酸化鉄粒
子粉末10gを大気中、300℃で1時間置いた後の飽
和磁化値の変化量Δσsと、彩度の変化率Δc* を測定
した。飽和磁化値の変化量Δσsが0.6emu/gで
あり、彩度の変化Δc* が0.4であった。この結果、
前記黒色磁性酸化鉄粒子粉末は300℃でもほとんど酸
化による劣化及び変色がなく、極めて高い耐熱性を保持
していることが確認できた。
【0073】前記黒色磁性酸化鉄粒子粉末は、混酸(リ
ン酸−硫酸)で沸点付近での加熱を1時間行った耐薬品
試験によっても完全には溶解しないことから、耐薬品性
に優れたものであることが確認できた。
【0074】
【実施例】次に、実施例並びに比較例を挙げる。
実施例1〜7、比較例1〜6;
実施例1〜7、比較例1〜6
芯粒子として用いるマグネタイト粒子粉末の種類、前記
マグネタイト粒子粉末の水懸濁液の固形分濃度、塩濃
度、温度、pH、ケイ酸塩の種類、滴下速度、滴下量、
ケイ酸塩の滴下後の調整pHを種々変化させた以外は本
発明の実施の形態と同様にして黒色磁性酸化鉄粒子粉末
を得た。この時の主要製造条件を表1に、得られた黒色
磁性酸化鉄粒子粉末の諸特性を表2に示す。
【0075】
【表1】【0076】
【表2】【0077】
【発明の効果】本発明に係る黒色磁性酸化鉄粒子粉末
は、緻密なシリカの被覆層を有することにより優れた耐
熱性、耐薬品性及び強い負帯電性を有することから、黒
色顔料用粒子粉末又は磁性トナー用粒子粉末、特に負帯
電性磁性トナー用磁性粒子粉末として最適である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a black pigment particle powder.
Powder or particle powder for magnetic toner, especially negatively chargeable magnetic toner
Heat and chemical resistance useful as magnetic particle powder for
And black magnetic iron oxide particles with strong negative charge
Is what you do.
[0002]
2. Description of the Related Art In general, black pigments of inorganic pigments include:
Known carbon black powder and magnetite particle powder
ing. Of these, carbon black powder is carbon powder
Although it has excellent heat resistance, it is easy for dust to spread,
In addition, problems such as carcinogenicity have been pointed out,
It's not easy. On the other hand, magnetite particles powder
No problems such as toxicity compared with black powder
Is easy.
[0003] As is well known, a resin coloring pigment is kneaded with a resin.
In order to soften and fluidize the resin,
Done in As a result, the pigments used can be colored even at high temperatures.
It is hoped that there will be no change.
Magnetite grains used as black pigments
Child powder is ferrous iron2+And ferric iron3+Because it consists of
As the temperature becomes higher than room temperature, the contained ferrous Fe2+But
Slowly oxidizes in air, color changes from black to red as it oxidizes
It began to take on color, and eventually all ferrous iron
Fe2+Is ferric iron3+Turns into reddish-brown maghemite
Into powder particles. In addition, magnetite is
The temperature at which it transforms into ghemite depends on the shape of the magnetite particles.
It varies depending on the shape, size, surface condition, etc.
It is usually 300 ° C or less (50-300 ° C)
Are known. Therefore, magnetite particles for resin coloring
As powder, ferrous iron at high temperature2+Discoloration due to oxidation of
Less magnetite particle powder with excellent heat resistance is desired
ing.
In general, magnetite particles for pigments
The powder easily dissolves in strong acids such as hydrochloric acid and mixed acids.
Problem of discoloration due to acid etc. after painting
have. This is based on Japanese Patent Publication No. 54-7292.
"... However, this iron oxide pigment is
Or contact with atmospheric sulfides such as hydrogen sulfide
The hue of the bear fades. This is the dissolution of iron in the composition,
Phenomena caused by oxidation, sulfide formation, or dehydration
This is a major drawback of iron oxide pigments. "Become
It is as described. Therefore, it is hard to be affected by acid etc.
Magnetite particle powder with excellent chemical resistance that has formed a film
Is desired.
On the other hand, a toner for an electrophotographic developer
Magnetic particles such as netite particles and ferrite particles are used
ing. In particular, its shape, size, magnetic characteristics, etc.
Magnetite particles that are easy to control are often used. Magnetic
Neutral toners are exposed to high temperatures in developing equipment. others
The magnetite particles in the magnetic toner
Magnetic properties such as magnetization value and coercive force are greatly deteriorated, and
Will deteriorate. Therefore, for magnetic toner with excellent heat resistance
There is a need for magnetite particle powder.
Further, the toner is used in a two-component developing system.
Between the toner and the carrier, the magnetic toner of the one-component system
Toner, between toner and toner, or between toner and
Positively or negatively charged by frictional charging between
In recent years, organic photoconductors are often used.
Electromagnetic toner is widely used, and is used for
Magnetite particles with strong negative charge
There is a need for powder.
[0008] The chargeability of magnetic particles for magnetic toner
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-301245 discloses "... two-component
For the negatively charged developer of
In the short time before transport to the image area, an appropriate amount of negative charge
(Negative charge amount) is given to the toner, that is,
In other words, it is necessary to improve the charging rise characteristics.
You. ”, Magnetite particles with strong negative charge
There is a need for powder.
The magnetization value of the magnetic particle powder for magnetic toner is described below.
In Japanese Patent Laid-Open No. 4-184354, "... magnetic force
By adding an appropriate amount of magnetic material that is appropriately small,
Improves reproducibility and develops images with high fidelity to latent images or signals.
Image quality is obtained. … ”
Demand for magnetite particle powder with low magnetization value
I have.
Conventionally, various coating layers have been formed on iron oxide pigments.
To increase thermal stability.
Heat stability, especially by coating a silica layer
Attempts have been made to obtain pigments having a high water content. For example, iron oxide
At normal pressure to alkaline aqueous slurry of pigment particles
In the presence of fine silica sol, a continuous
Stable by depositing to form a fine silica coating
Method for obtaining iron oxide pigment (JP-B-54-7292)
Report), the pigment is dispersed in water or a weakly alkaline aqueous solution
And add silicic acid or silicate as a film constituent
And hydrothermally treated in an autoclave to remove the coating constituents once.
Dissolve and apply silicic acid or silicate on the surface of pigment particles.
Coating method to deposit as a layer (Japanese Patent Publication No. 48-2)
No. 9528), sodium silicate is added to a suspension of yellow iron oxide pigment.
Add thorium aqueous solution and acetic acid aqueous solution at a constant rate
The yellow oxidation is performed so that the film formation rate is within the specified range.
SiO on iron pigment particle surfaceTwoMethod for forming a film
No. 53-142399).
[0011] Also, seeds of magnetic particles for electrophotographic developers are used as seeds.
Attempts have been made to improve various properties by forming various coating layers.
Came. For example, a one-component system that contains magnetic powder in toner
In the imaging agent, the magnetic powder is made of SiO.Two・ NHTwoO chemistry
Electrophotography by bonding silica gel expressed by the formula
Developer (JP-A-2-73362), binder resin and
Magnetic toner having at least magnetic powder
The magnetic powder regulates the particle size distribution,
Magnetic toner which is magnetic iron oxide containing 0% by weight
No. 1-221754) have been attempted.
[0012] Enhancing the negative chargeability of black magnetic iron oxide particles
One method is to use a silane-based cup on the surface of the magnetic particle powder.
Ring agent, titanium coupling agent or negatively chargeable
A method of performing a surface treatment consisting of a rimmer (Japanese Patent Publication No. 7-866)
No. 98) has been attempted.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION Excellent heat resistance and chemical resistance
Black Magnetic Iron Oxide Particle Powder Having Positive and Strong Negative Charging Properties
Are currently the most demanding,
The black magnetic iron oxide particles described in the report have these properties.
Satisfaction is hard to say.
The above-mentioned JP-B-54-7292 is disclosed.
Oxidation by forming a continuous fine silica coating on the particle surface
Iron pigment particles have a low silica content of 20% by weight or less.
And heat resistance is not sufficient.
It is described in the above-mentioned JP-B-48-29528.
Pigment particles, the amount of silicate added is 10% or less.
Heat resistance is not sufficient.
As described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-142399.
The method of forming a silica coating on the yellow iron oxide pigment described in
Add salt in advance and add acid gradually
For neutralization, the formed silica coating layer is low.
It seems to be a gel of particles with a degree of polymerization.
[0017] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-73362 discloses the above.
The magnetic powder used for the developer is SiOTwo・ NHTwoConversion of O
Silica gel represented by the formula is attached and bonded
is there.
As described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-2221754.
The magnetic iron oxide used in various magnetic toners contains silicon
Heat content as low as 10% by weight or less
Sex is not enough.
As described in Japanese Patent Publication No. 7-86698,
The magnetic particle powder used in the negatively chargeable magnetic toner has a negative band.
High electrical conductivity, but insufficient heat resistance and chemical resistance
No.
Accordingly, the present invention provides a method of coating a denser silica.
By forming a cover layer, it has excellent heat resistance, chemical resistance and
Black magnetic iron oxide particles with high negative chargeability
Is a technical task.
[0021]
Means for Solving the Problems The technical problems are as follows.
Can be achieved by the present invention.
That is, according to the present invention, the magnetite particles ((F
eO) X · FeTwoOThree, 0.3 ≦ x ≦ 1)
And silica ((SiOTwo)n・ X HTwoO) coating
And the average particle diameter of the layer is 0.02 to 0.5 μm
Black magnetic iron oxide particle powder consisting of granular particles of
When the coating amount x (parts by weight) of the silica is SiOTwoAs before
More than 25 parts by weight and 400 parts by weight
Weight parts or less, and the shape of the core particles is spherical.
Specific surface area Sv of core particles calculated from area average diameter of core particles
Against
4.5 ≦ x / Sv ≦ 10.0
And the specific surface area Sv and the black magnetic oxide
BET specific surface area S of the whole iron particle powderBETAnd the ratio
0.5 ≦ SBET/Sv≦2.5
A black magnetic iron oxide particle powder characterized by being
You.
The structure of the present invention will be described in more detail.
It is on the street. First, the black magnetic iron oxide particles according to the present invention
The end is described.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
Magnetite particles ((FeO) X · FeTwoOThree, 0.3
≦ x ≦ 1) and silica ((SiO 2)Two)n
・ XHTwoO) and a dense coating layer comprising
It is a powder composed of particles. With the granular particles in the present invention
Can be hexahedral, octahedral, spherical, granular and irregular
And the ratio between the longest diameter and the shortest diameter is 2.0 or less.
Things.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
The average particle size is 0.02 to 0.50 μm, preferably 0.1 to 0.5 μm.
03 to 0.30 μm. Constructs black magnetic iron oxide particles
Magnetite particles ((FeO) X · FeTwoOThree,
The average particle diameter of the core particles composed of 0.3 ≦ x ≦ 1) is 0.0
15 to 0.30 μm, preferably 0.02 to 0.25 μm
m.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
BET specific surface area SBETIs 3-150mTwo/ G, preferably
Is 5-125mTwo/ G.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
Specific gravity is 2.0 to 4.0, preferably 2.3 to 4.0
You.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
When the coating amount x (parts by weight) of silica is SiOTwoAs the core grain
100 parts by weight, exceeding 25 parts by weight and 400 parts by weight
Or less, preferably 30 to 300 parts by weight.
You. When the amount is 25 parts by weight or less, the silica coating layer is thin.
Therefore, heat resistance and chemical resistance are not sufficient. 400
If the amount is more than 100 parts by weight, the silica coating layer becomes too thick.
This is not preferable because the magnetization value and the coloring power are lowered. What
Incidentally, in terms of the ratio to the total amount of the black magnetic iron oxide particles,
Calculated silica coating amount x (% by weight) exceeds 20% by weight.
80% by weight or less, preferably 23% by weight or more and 75% by weight
% Or less.
The shape is spherical based on the area average diameter of the core particles.
The calculated specific surface area Sv is 2 to 60 mTwo/ G, preferably
4-50mTwo/ G.
When the silica coating amount x (parts by weight) is S
iOTwoThe shape is spherical based on the area average diameter of the core particles.
The ratio x / Sv to the specific surface area Sv calculated as
10.0, preferably 5.0 to 8.0. Ratio x / S
When v is less than 4.5, the silica coating layer becomes thin.
Therefore, heat resistance and chemical resistance are not sufficient. Ratio x / Sv
Exceeds 10.0, the silica coating layer becomes too thick.
It is not preferable because the magnetization value and
No.
BET ratio table of the black magnetic iron oxide particles
Area SBETAnd the shape from the area average diameter of the core particles as spherical
Ratio S to specific surface area Sv calculatedBET/ Sv is 0.5
-2.5, preferably 0.5-2.0. Ratio SBET
When / Sv is less than 0.5, the silica coating layer is too thick.
Because it is too much, the magnetization value and coloring power will be low
Not preferred. Ratio SBETWhen / Sv exceeds 2.5
Is, silica precipitation occurs other than the core particle surface,
Because the silica coating layer is not dense, heat resistance and
Insufficient chemical resistance.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
Saturation magnetization value is 10 to 70 emu / g, preferably 10 to 70 emu / g.
65 emu / g. If less than 10 emu / g
Are not preferred for magnetic toners. 70 emu / g
If it exceeds, dispersibility deteriorates due to magnetic aggregation and the like.
Therefore, when used for magnetic toner, high image quality, especially
Improvement in reproducibility of fine lines cannot be expected.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
L*a*b*C in the color system represented by the system*(=
(A* 2+ B* 2)1/2, Where a*Is redness, b*Is yellow
Represents chromaticity. ) In air, temperature 300 ℃, 1 hour
Δc indicating deterioration under different environment*Is less than or equal to 5.0
Or 3.0 or less.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
The charge amount is -10 to -2 µC / mTwo, Preferably -8 to-
2.5 μC / mTwoIt is.
Next, as described above, the black magnet according to the present invention is used.
A method for producing iron oxide particles will be described.
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention comprise:
Using the granular magnetite particles as the core particles,
Aqueous suspension of magnetite particles is heated to a temperature of 70 to 100 ° C.
The pH is adjusted to 9.0 to 9.7 with an aqueous silicate solution,
While maintaining the pH at 9.0 to 9.7, the SiOTwoAs
0.05 to 0.3 parts by weight based on 100 parts by weight of core particles
/ Minute drop rate, the granular magnetite particles
After forming a coating layer made of silica on the particle surface of
H was adjusted to 6.5 to 7.0, and then filtered by a conventional method.
It is obtained by performing drying, washing and drying.
The core particles in the present invention are made of magnetite.
((FeO) X · FeTwoOThree, 0.3 ≦ x ≦ 1)
, Hexahedral, octahedral, spherical, granular and irregular
Either shape may be used, and the ratio of the longest diameter to the shortest diameter is
Is 2.0 or less.
The granular magnet which is the core particle in the present invention
The average particle diameter of the powder particles is 0.015 to 0.30 μm.
m, preferably 0.02 to 0.25 μm.
Granular magnet as core particles in the present invention
The particle particle powder is calculated as a spherical shape from the area average diameter.
Specific surface area Sv 'is 2 to 60 mTwo/ G, preferably 4
~ 50mTwo/ G.
The granular magnet which is the core particle in the present invention
The iron particle powder has a ferrous iron content of Fe.2+As core particles
10 to 24% by weight, preferably 12 to 22% by weight
%.
Granular magnet as core particle in the present invention
The solid concentration of the aqueous suspension of the particle particles is 10 to 200.
g / l, preferably 25 to 150 g / l.
The granular magnet which is the core particle in the present invention
, A soluble salt contained in an aqueous suspension of
a, K, Ca and other alkali metals and alkaline earth metals
When the content is 50 g / l or less, preferably 30 g / l or less
is there. If it exceeds 50 g / l, the above-mentioned amount will be
Due to the effect of salt, the deposition rate of silica increases,
Is easily formed, which is not preferable.
Granular Magnet as Core Particle in the Present Invention
The pH of the aqueous suspension of the particle particles is preferably 9.0 to 9.7,
Preferably, it is adjusted in the range of 9.1 to 9.5.
The temperature of the silica coating treatment of the present invention is 70 to
The temperature is 100 ° C, preferably 75 to 95 ° C. Less than 70 ° C
In this case, sufficient dehydration reaction occurs during the polymerization of silica.
The coating layer contains hydroxyl groups (OH groups)
Is more likely to occur. If the temperature exceeds 100 ° C,
Requires special equipment such as toclave and is industrially preferred.
I don't.
In the silica coating treatment of the present invention,
During the dropwise addition of the aqueous solution of the phosphate, the suspension of the granular magnetite particles was suspended.
The pH of the suspension is 9.0 to 9.7, preferably the pH is 9.1.
It is important to keep it in the range of 99.5. pH
Is less than 9.0, the silicate ion is
The precipitation rate of the silica particles on the particle surface increases,
Polymerization of mosquito does not proceed sufficiently, and silica particles of low polymerization degree
Gelation is likely to occur. When the pH exceeds 9.7
In order to approach the ionization constant of silicic acid,
Elution of silicate ions from silicic acid precipitated at the same time
It is not preferable because it can come.
Alkali hydroxide water used for the pH adjustment
Examples of the solution include sodium hydroxide and potassium hydroxide.
Aqueous solution of alkali metal hydroxide, magnesium hydroxide
Hydroxide of alkaline earth metals such as calcium hydroxide and calcium hydroxide
Aqueous solution of sodium carbonate, potassium carbonate, carbonic acid
Aqueous alkali carbonate solution such as ammonium and ammonia water
Etc. can be used. Industrially, sodium hydroxide
Of hydroxides of alkali metals such as potassium and potassium hydroxide
Solutions are preferred.
The acid used for the pH adjustment is sulfuric acid.
Inorganic acids such as acid, hydrochloric acid and nitric acid, acetic acid, oxalic acid, formic acid, etc.
Organic acids and the like can be used. Industrially, sulfuric acid,
Acetic acid and the like are preferred.
The aqueous silicate solution used in the present invention includes:
Sodium silicate aqueous solution, potassium silicate aqueous solution and
An aqueous solution of calcium formate or the like can be used.
SiO in aqueous silicate solutionTwoAddition amount as
y (parts by weight) is granular magnetite used as core particles
More than 25 parts by weight and 400 parts by weight based on 100 parts by weight of particles
Parts by weight, preferably 30 parts by weight or more and 300 parts by weight or less
is there. Also, granular magnetite particles used as core particles
Specific surface area S calculated as a spherical shape from the area average diameter of
v 'and SiOTwoSilicate addition amount y (parts by weight)
And the ratio y / Sv 'is 5.0 to 10.0, preferably 6.
0 to 10.0.
The drop rate of the aqueous silicate solution of the present invention
100 weight of granular magnetite particles used as particles
Parts by weight of SiOTwoAs 0.05-0.30 weight
Parts / minute, preferably 0.05 to 0.25 parts by weight / minute
is there. If less than 0.05 parts by weight / minute, silica coating
Layer formation is too slow, which is industrially undesirable. 0.
If it exceeds 30 parts by weight / min, silicic acid in water suspension
The ion concentration becomes too high and silica separates from the core particles.
Polymer that does not precipitate alone or cause sufficient dehydration reaction
Because a dense coating layer of silica is not formed
Not preferred.
The water suspension after the silica coating treatment of the present invention
Adjust the pH to 6.5-7.0.
Used for pH adjustment after the silica coating treatment.
Acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid; acetic acid;
Organic acids such as oxalic acid and formic acid can be used. Engineering
Industrially, sulfuric acid, acetic acid and the like are preferable.
[0053]
Conventionally, precipitation and growth of silica particles from silicates
The process is under study and silicate
Condition of silica particles depends on neutralization conditions
It is known. For example, silica during silicate neutralization
Depending on the acid concentration, temperature and pH, the silica monomer
In the process of merging, tertiary particles with a relatively low degree of polymerization
When gelling due to the original structure, or when silica monomer
May grow large as continuous and dense particles
(RK Iller, The Chemistry o
f Silica, John Wiley & Sons,
Inc. , New York, 1979).
The surface of the iron oxide particles is coated with silica.
To improve various properties such as heat resistance
There have been many attempts to reduce the
Only a gel-like coating layer of silica particles is formed
And sufficient heat resistance was not obtained.
Therefore, the present inventor has proposed that granular magnetite particles
Coating of silica particles with high polymerization degree silica
Aqueous suspension of granular magnetite particles powder to form a layer
Silica Amount on Particle Surface from Silicate Dropped in Liquid
As a result of intensive studies on the precipitation and growth processes of the
Rate of dripping of the phosphate, temperature of the aqueous suspension, pH, silicic acid
Regarding the adjusted pH etc. at the time of salt dripping and after the silicate dripping,
By selecting a specific range, granular magnetite particles
Continuous and dense coating layer of silica on the surface of particles
I found that I can do it.
On the obtained particle surface, silica was continuously and
Granular magnetite particles with a dense coating layer are resistant to
Excellent heat and chemical resistance, and also shows strong negative chargeability
It is.
[0057]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A typical embodiment of the present invention is as follows.
It is as follows.
Shape and particle size of black magnetic iron oxide particles
Are observed with a transmission electron microscope and observed with the electron microscope.
The Martin diameter in the projected diameter
Calculated from (length of line segment bisecting projected area in fixed direction)
It is represented by the number average diameter. The axial ratio is
From the photograph taken by the electron microscope, the longest diameter and the shortest diameter
And expressed as a ratio.
Specific surface of core particles of black magnetic iron oxide particles
The product Sv cannot be measured directly due to the presence of the silica coating.
Although not possible, observation with a transmission electron microscope and the electron microscope
Microscopic photographs clearly distinguish silica coating layer from core particles
The Martin diameter (in the fixed direction) in the projected diameter of the core particle
The length of a line segment that divides the projected area into two equal parts)
Diameter dThreeIs calculated, and a ratio table when the shape of the core particles is spherical
It is obtained by substituting into the following expression representing the area. In addition,
The specific gravity ρ of the core particle is 5.2 g, which is the literature value of the specific gravity of magnetite.
/ CmThreeCalculated as
Sv = 6 / (ρ × dThree)
In addition, granular magnetite particles which are core particles before silica coating
The specific surface area Sv 'of the child was also calculated in the same manner as above.
BET specific surface area of black magnetic iron oxide particles
SBETIs "Mono SorbMS-11" (Ayu Yuasa)
(Manufactured by Ionics Corporation).
The specific gravity of the black magnetic iron oxide particles is
Tibolium Densitometer Model 1305 "(manufactured by Shimadzu Corporation)
Helium gas pressure 1.6 kgf / cmThreeCondition
Measured below.
The magnetic properties of the black magnetic iron oxide particles are as follows:
"Vibration sample magnetometer VSM-3S-15" (Toei Kogyo
(Manufactured by K.K.) under an external magnetic field of 10 kOe.
SiO of black magnetic iron oxide particlesTwoThe quantity is
"X-ray fluorescence spectrometer Model 3063M" (Rigaku Denki)
(Manufactured by Kogyo Co., Ltd.).
Black Magnetic Iron Oxide Particle Powder and Magnetite
Fe of particle powder2+Measurement before mixed acid (phosphoric acid-sulfuric acid)
After dissolving the particle powder, diphenyl
Add a few drops of amine and titrate with potassium bichromate aqueous solution
I asked.
The degree of blackness of the black magnetic iron oxide particles, and
The change in blackness can be measured by using the multi-source spectrophotometer MS
C-IS-2D ”(manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.)*a
*b*Lightness L in color system*, Redness a*, Yellowness b
*, And saturation c*(= (A* 2+ B* 2)1/2) Measure
Was. Here, as the blackness, the saturation c*Evaluated by
Changes in blackness are heat resistant in air at 300 ° C for 1 hour
Saturation c after test*'And Δc*As
You.
The colorimetric sample piece was made of black magnetic iron oxide particles.
0.5 g of powdered powder and 0.5 cc of castor oil
Kneaded with a roller to form a paste, and then clear the paste
4.5 g of lacquer was added, kneaded and made into a paint, and cast
Coated on paper with a 6 mil applicator
Was.
The charge amount of the black magnetic iron oxide particles
Low-off charge measurement device TB-200 ”(Toshiba Chemical
TFV-200 / 300 (PA)
Powdered black magnetic iron oxide particles
The concentration was 5% and the mixing time was 30 minutes.
Chemical resistance test of black magnetic iron oxide particles
Is mixed with 0.5 g of black magnetic iron oxide particles and mixed acid (
Method: Add about 1 liter of water to a 2 liter beaker and add concentrated phosphoric acid
ml using a 500 ml graduated cylinder.
Stir well with a stick. Cool the beaker with water
Add 300 ml of concentrated sulfuric acid to 500 ml while stirring.
Add slowly using a cylinder. After water cooling, 2l scale
Add water and mix well to adjust. ) About 25ml
In a 500 ml Erlenmeyer flask for 15 minutes at room temperature
After performing the nitrogen substitution, heat the black magnetic iron oxide particles
The solubility of the powder in the mixed acid was evaluated by the dissolution time.
Was used as an index for the chemical resistance test.
A hexahedral magnetite having an average particle size of 0.17 μm
Particle powder (Fe2+17.8% by weight, saturation magnetization 86.1
emu / g, charge amount-1.2 μC / mTwo, Area average diameter
5.6m specific surface area calculated fromTwo/ G) 10 kg to 200
18.0N aqueous sodium hydroxide solution.
After adding 0.5 l of the liquid, Micro Agiter (manufactured by Shimazaki Co., Ltd.)
Aqueous suspension of the magnetite particles (solid
(The concentration of the form was about 50 g / l).
An aqueous suspension of the magnetite particle powder was added to 8
The temperature was raised to 0 ° C., and p was added with 22.4 mol / l of industrial sulfuric acid.
Adjusted to H9.5. Salt contained in the aqueous suspension after adjustment
The concentration is adjusted so that the total amount of sodium hydroxide added
Assuming that it was neutralized by more sulfuric acid added,
Sodium NaTwoSOFourIs 3.2 g / l.
Separately, sodium silicate (SiOTwo28.6% by weight in conversion
Silicic acid diluted 17.5 kg with 5 l of water
A drop rate of about 0.10 parts by weight / minute (S
iOTwoIn the aqueous suspension of the magnetite particle powder as
Solid content, that is, 100 weights of hexahedral magnetite particle powder
In 500 parts for 500 minutes.
At the time of dropping of aqueous solution of sodium silicate 22.4m
ol / l industrial sulfuric acid, pH range of 9.1 to 9.4
Maintained. After completion of the dropping of the aqueous solution of sodium silicate, p
After stirring and mixing with H9.5 for 30 minutes,
Adjusted to pH 6.7 with acid, filtered, washed with water and dried,
Density of silica on the surface of magnetite particles as core particles
A black magnetic iron oxide particle powder having a suitable coating layer was obtained.
Saturation magnetism of the obtained black magnetic iron oxide particles
Conversion value is 55.3 emu / g and specific gravity is 3.5 g / m
1, the charge amount is -7.1 μC / mTwo, BET specific surface area S
BET9.6mTwo/ G, SiOTwoWith a content of 30.1% by weight
there were.
As the evaluation of heat resistance, the black magnetic iron oxide particles
After placing 10 g of powder in air at 300 ° C for 1 hour.
The change amount Δσs of the sum magnetization value and the change rate Δc of the saturation*Measure
did. When the variation Δσs of the saturation magnetization is 0.6 emu / g
Yes, saturation change Δc*Was 0.4. As a result,
The black magnetic iron oxide particles are almost acid-free even at 300 ° C.
No deterioration and discoloration due to aging, and extremely high heat resistance
I was able to confirm that.
The black magnetic iron oxide particles are mixed with a mixed acid
Acid-sulfuric acid) and heated at around the boiling point for 1 hour
Does not completely dissolve even in the test, so chemical resistance
It was confirmed that it was excellent.
[0074]
Next, examples and comparative examples will be described.
Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 6;
Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 6
The type of magnetite particle powder used as the core particles,
Solid concentration, salt concentration of aqueous suspension of magnetite particle powder
Degree, temperature, pH, silicate type, dropping rate, dropping amount,
Except for changing the adjusted pH after silicate dripping,
Black magnetic iron oxide particles powder in the same manner as in the embodiment of the invention
I got Table 1 shows the main production conditions at this time, and the obtained black
Table 2 shows properties of the magnetic iron oxide particles.
[0075]
[Table 1][0076]
[Table 2][0077]
The black magnetic iron oxide particles according to the present invention
Has a dense silica coating layer for excellent resistance
Black with thermal, chemical and strong negative charge
Particle powder for color pigment or particle powder for magnetic toner, especially negative band
It is most suitable as a magnetic particle powder for an electric magnetic toner.
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態で得られた黒色磁性酸化
鉄粒子粉末の粒子構造を示す透過型電子顕微鏡写真(×
50000)
【図2】 比較例1で得られた黒色磁性酸化鉄粒子粉末
の粒子構造を示す透過型電子顕微鏡写真(×5000
0)BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a transmission electron micrograph (×) showing a particle structure of a black magnetic iron oxide particle powder obtained in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a transmission electron micrograph (× 5000) showing the particle structure of the black magnetic iron oxide particles obtained in Comparative Example 1.
0)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 茂憲 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内 (72)発明者 好澤 実 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内 (72)発明者 内田 直樹 広島県広島市中区舟入南4丁目1番2号 戸田工業株式会社創造センター内 (56)参考文献 特開 昭60−81012(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 49/08 C09C 1/24 C09C 3/06 G03G 9/083 H01F 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigenori Miyazaki 4-1-2, Funariminami, Naka-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Inside Toda Industries Co., Ltd. Creative Center (72) Minoru Yoshizawa Funairi, Naka-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima 4-1-2 Minami Toda Kogyo Co., Ltd. Creative Center (72) Inventor Naoki Uchida 4-1-2 Funairi Minami, Naka-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Toda Kogyo Co., Ltd. Creative Center (56) References 60-81012 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C01G 49/08 C09C 1/24 C09C 3/06 G03G 9/083 H01F 1/00
Claims (1)
2 O3 、0.3≦x≦1)からなる芯粒子とシリカ
((SiO2 )n ・x H2 O)からなる被覆層とから構
成された平均粒子径が0.02〜0.5μmの粒状粒子
からなる黒色磁性酸化鉄粒子粉末であり、前記シリカの
被覆量x(重量部)が、SiO2 として、前記芯粒子1
00重量部に対して25重量部を越え400重量部以下
であって、且つ、芯粒子の形状を球状として芯粒子の面
積平均径より算出した芯粒子の比表面積Svに対して 4.5≦x/Sv≦10.0 であり、しかも、前記比表面積Svと前記黒色磁性酸化
鉄粒子粉末全体のBET比表面積SBET との比が 0.5≦SBET /Sv≦2.5 であることを特徴とする黒色磁性酸化鉄粒子粉末。(57) [Claims] [Claim 1] Magnetite particles (( FeO ) x.Fe
2 O 3, 0.3 ≦ x ≦ 1) core particles composed of a silica having an average particle diameter of which is composed of a ((SiO 2) n · x H 2 O) consisting of the coating layer is 0.02~0.5μm Black magnetic iron oxide particles composed of granular particles having a silica coating amount x (parts by weight) of SiO 2 as the core particles 1
More than 25 parts by weight and not more than 400 parts by weight with respect to 00 parts by weight, and the specific surface area Sv of the core particle calculated from the area average diameter of the core particle by making the shape of the core particle spherical is 4.5 ≦. x / Sv ≦ 10.0, and the ratio of the specific surface area Sv to the BET specific surface area S BET of the whole black magnetic iron oxide particles is 0.5 ≦ S BET /Sv≦2.5. A black magnetic iron oxide particle powder characterized by the following.
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