JPH0557212B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、棒状を呈したβ−含水酸化第二鉄粒
子粉末の製造法に関するものであり、双晶や樹枝
状粒子が混在しておらず、且つ、針状粒子が集合
してタクトイド化していない棒状を呈したβ−含
水酸化第二鉄粒子粉末を提供することを目的とす
る。

本発明に係る棒状を呈したβ−含水酸化第二鉄
粒子粉末の主な用途は、塗料用黄褐色顔料粉末、
ゴム・プラスチツク用着色剤、磁性粒子粉末用出
発原料等である。

〔従来の技術〕

含水酸化第二鉄粒子粉末は、黄褐色を呈してい
る為、塗料用顔料粉末として広く使用されてお
り、また、ゴム・プラスチツクスの着色剤として
も使用されている。

更に、含水酸化第二鉄粒子粉末は、磁気記録用
磁性粒子粉末を製造する際の出発原料としても使
用されている。即ち、マグネタイト粒子粉末、マ
グヘマイト粒子粉末等の磁性粒子粉末は、含水酸
化第二鉄粒子粉末を還元するか、又は必要により
更に酸化することにより製造されている。

上述した通り、含水酸化第二鉄粒子粉末は、
様々の分野で使用されているが、いずれの分野に
おいても共通して要求される特性は、分散性が優
れていることである。

即ち、塗料の製造においては塗料化に際して、
ゴム・プラスチツクスの着色においては混練に際
して含水酸化第二鉄粒子粉末を均一、且つ、容易
に分散させることが必要である。また、磁気記録
分野においては、高記録密度化の要請が益々強ま
つており、磁気記録媒体の製造においては、ベー
スフイルム上に塗布する磁性塗料の製造に際して
磁性粒子粉末を均一、且つ、容易に分散させるこ
とにより配向性及び充填密度を向上させることが
要求されており、その為には出発原料である含水
酸化第二鉄粒子粉末が均一、且つ、容易に分散す
るものであることが必要である。

分散性が優れた含水酸化第二鉄粒子粉末である
ためには、双晶や樹枝状粒子が混在しておらず、
且つ、粒子の形状で言えば棒状を呈した粒子であ
らねばならない。

この事実は、例えば、特開昭51−86795号公報
及び特開昭50−115698号公報の記載から明らかで
ある。即ち、特開昭51−86795号公報には、「本発
明は、……側鎖（樹枝状粒子）の少ないα−
FeOOHを作成することを特徴とし、その目的は
……分散性の良い高保磁力のγ−Fe₂O₃微粒子を
製造することにある。……」と記載されている。
また、特開昭50−115698号公報には、「本発明は、
従来から多量に使用されている黄色酸化鉄顔料の
……粒子形態を改善し……」、「……本発明の処理
を施したものは、比表面積がいずれも1/2〜1/3に
減少している。……このことは図１の電子顕微鏡
写真から明瞭に確認できる。生成物の針状形の幅
が大きくなり、長さが小さくなつている。したが
つて……針状タクトイド粒子が棒状粒子へと変形
していることがわかる。」及び「……比表面積が
約1/3となり、吸油量が著しく減少するから、塗
料に使用した場合、その諸特性が向上する。……
磁性粉は比表面積が小さいから、磁性塗料とした
場合、磁場配向性が優れ、また磁性粉の塗布層へ
の充てん密度を上げることができる。……」なる
記載の通り、針状タクトイド粒子が棒状粒子に変
形し、その結果、比表面積が小さくなると吸油量
が減少し、磁場配向性が優れ、充てん密度が向上
する。換言すれば、分散性が改良されることが示
されている。

含水酸化第二鉄としては、結晶構造の異なるα
−含水酸化第二鉄、β−含水酸化第二鉄及びγ−
含水酸化第二鉄等が知られている。

α−含水酸化第二鉄粒子粉末及びγ−含水酸化
第二鉄粒子粉末と比べて、β−含水酸化第二鉄粒
子粉末の場合は、双晶や樹枝状粒子が混在してい
ない粒子が得やすい。

従来、β−含水酸化第二鉄粒子の製造法として
は、特公昭47−25959号公報に示されている通り、
大別して二通りの方法が知られている。

第一の方法は、塩化第二鉄水溶液を加水分解す
る方法であり、第二の方法は、塩化第一鉄水溶液
に酸素含有ガスを通気して酸化反応を行うもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

双晶や樹枝状粒子が混在しておらず、且つ、棒
状を呈した含水酸化第二鉄粒子、換言すれば分散
性が優れた含水酸化第二鉄粒子は、現在最も要求
されているところである。

上述した通り、β−含水酸化第二鉄粒子粉末の
場合は、双晶や樹枝状粒子が混在していない粒子
が比較的得られやすいが、前出第一の方法による
場合には、棒状ではなく紡錘形を呈した粒子が得
られやすく、第二の方法による場合には、針状粒
子が集合したタクトイド粒子が得られやすい。

この事実は、例えば、前出特公昭47−25959号
公報の「……β−FeOOH沈澱粒子が、弗素、塩
素の如きイオンを含む第２鉄塩水溶液の加水分解
反応によつて製造されることは周知である。とこ
ろがこの方法に依れば、得られるβ−FeOOH沈
澱粒子の形状は紡錘状であり……」なる記載及び
鉄イオン原子に対して少なくとも３個以上の割合
で塩素イオンを含む第１鉄塩の水溶液を50〜70℃
の温度範囲で酸化反応することにより生成した短
軸220〜250Å、長軸0.5〜0.8μ（軸比（長軸／短
軸）＝20〜36.3）の針状粒子が集合したタクトイ
ド粒子が示されている第２図の電子顕微鏡写真並
びに当該粒子の比表面積が34m²／ｇと大きいこと
から明らかである。

そこで、双晶や樹枝状粒子が混在しておらず、
且つ、棒状を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子粉末
を得る為の技術手段の確立が強く要望されてい
る。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明者は、双晶や樹枝状粒子が混在しておら
ず、且つ、棒状を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子
粉末を得るべく種々検討を重ねた結果、本発明に
到達したのである。

即ち、本発明は、比表面積が150m²／ｇ以上で
ある不定形を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子を
0.1mol／以上の濃度で含む酸性懸濁液を100〜
130℃の温度範囲で水熱処理することにより棒状
を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子を生成させるこ
とよりなる棒状を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子
粉末の製造法である。

〔作用〕

先ず、本発明において最も重要な点は、比表面
積が150m²／ｇ以上である不定形を呈したβ−
FeOOH粒子を0.1mol／以上の濃度で含む酸性
懸濁液を100〜130℃の温度範囲で水熱処理した場
合には、棒状を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子が
得られる点である。

次に、本発明実施にあたつての諸条件について
述べる。

本発明における出発原料粒子は、比表面積が
150m²／ｇ以上である不定形を呈したβ−含水酸
化第二鉄粒子である。比表面積が150m²／ｇ未満
である場合には、針状粒子が集合したタクトイド
粒子が生成し、本発明の目的とする棒状を呈した
β−含水酸化第二鉄粒子を生成させることができ
ない。150m²／ｇ以上である不定形を呈したβ−
FeOOH粒子粉末は、塩化第二鉄水溶液を70〜90
℃の温度範囲で加熱処理することにより加水分解
する方法等により得ることができる。

本発明における不定形を呈したβ−含水酸化第
二鉄粒子を含む懸濁液は、酸性であることが必要
であり、酸性でない場合、針状粒子が集合したタ
クトイド粒子が得られ、本発明の目的とする棒状
を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子を得ることがで
きない。

本発明における不定形を呈したβ−含水酸化第
二鉄粒子を含む酸性懸濁液の濃度は0.1mol／
以上である。0.1mol／未満である場合には、
ヘマタイト粒子が生成し、本発明の目的とする棒
状を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子を得ることが
できない。

本発明における反応温度は、100〜130℃であ
る。100℃未満である場合には、出発原料である
不定形を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子がそのま
まの状態で存在し、粒子の成長反応が生起しな
い。130℃を越える場合にもβ−含水酸化第二鉄
粒子を生成するが、高圧容器等特殊な装置を必要
とする為、工業的、経済的ではない。

〔実施例〕

次に、実施例並びに比較例により本発明を説明
する。

尚、以下の実施例における粒子の平均径は、電
子顕微鏡写真から測定した数値の平均値であり、
比表面積はBET法により測定した値である。

実施例 １ Fe³⁺0.2mol／を含むFeCl₃水溶液500mlを80
℃で30分間加熱して、黄褐色沈澱粒子を生成させ
た。この時の懸濁液のPHは1.3であつた。反応液
の一部を抜き取り、水洗、過、乾燥して得られ
た黄褐色粒子粉末は、図１に示す電子顕微鏡写真
（×30000）から明らかな通り、不定形粒子であつ
て、Ｘ線回折の結果、β−FeOOHであり、比表
面積は、160m²／ｇであつた。

上記0.2mol／のβ−FeOOH粒子を含むPH1.3
の酸性懸濁液を密閉容器中に入れ、120℃で15時
間水熱処理して黄褐色沈澱を生成させた。黄褐色
沈澱を水洗、過、乾燥して得られた粒子粉末
は、図２に示すＸ線回折に示す通り、β−
FeOOHであり、図３に示す電子顕微鏡写真（×
30000）から明らかな通り、長軸0.7μｍであつて
軸比（長軸／短軸）が８：１の棒状を呈した粒子
であつた。また、この粒子粉末の比表面積は14.5
m²／ｇであつた。

実施例 ２ 出発原料である不定形β−FeOOHを得る際の
FeCl₃濃度を0.15mol／とした以外は実施例１
と同様にして、比表面積が180m²／ｇの不定形を
呈したβ−FeOOH粒子を生成した。

上記0.15mol／の不定形β−FeOOH粒子を
含むPH1.3の酸性懸濁液を密閉容器中に入れ、105
℃で20時間水熱処理して黄褐色沈澱を生成させ
た。黄褐色沈澱を水洗、過、乾燥して得られた
粒子粉末は、Ｘ線回折の結果、β−FeOOHであ
り、図４に示す電子顕微鏡写真（×40000）から
明らかな通り、長軸0.3μｍであつて、軸比（長
軸／短軸）が７：１の棒状を呈した粒子であつ
た。また、この粒子粉末の比表面積は18.0m²／ｇ
であつた。

比較例 １ 実施例１で用いた不定形β−FeOOH粒子を用
い、0.05mol／のβ−FeOOH粒子を含むPH1.4
の酸性懸濁液を実施例１と同様に水熱処理して赤
褐色沈澱を生成させた。赤褐色沈澱を水洗、
過、乾燥して得られた粒子粉末は、図５に示すＸ
線回折から明らかな通り、ヘマタイト粒子であ
り、図６に示す電子顕微鏡写真（×10000）から
明らかな通り、等方的な形状の粒子であつた。

比較例 ２ 130m²／ｇのβ−FeOOHを含むPH1.3の酸性懸
濁液を用いた以外は、実施例１と同様に水熱処理
して黄褐色沈澱を生成させた。黄褐色沈澱を水
洗、過、乾燥して得られた粒子粉末は、Ｘ線回
折の結果及び電子顕微鏡観察の結果、針状粒子が
集合したタクトイド粒子であつた。また、この粒
子粉末の比表面積は35.0m²／ｇであつた。

比較例 ３ 水熱処理の温度を95℃とした以外は、実施例１
と同様にして黄褐色沈澱を生成させた。黄褐色沈
澱を水洗、過、乾燥して得られた粒子粉末は、
Ｘ線回折の結果及び図７に示す電子顕微鏡写真
（×30000）から明らかな通り、出発原料である不
定形を呈したβ−FeOOH粒子のままであつた。

〔効果〕

本発明におけるβ−含水酸化第二鉄粒子粉末の
製造法によれば、前出実施例に示した通り、双晶
や樹枝状粒子が混在しておらず、且つ、棒状を呈
したβ−含水酸化第二鉄粒子粉末を得ることがで
き、当該粒子粉末は分散性が優れているので、塗
料用黄褐色顔料粉末、ゴム・プラスチツクス用着
色剤、磁性粒子粉末用出発原料等として好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

図１、図３、図４、図６及び図７はいずれも粒
子粉末の粒子構造を示す電子顕微鏡写真であり、
図１は、実施例１の出発原料粒子であるβ−
FeOOH粒子粉末、図３、図４及び図７はそれぞ
れ実施例１、実施例２及び比較例３で得られたβ
−FeOOH粒子粉末、図６は比較例１で得られた
ヘマタイト粒子粉末である。図２及び図５は、い
ずれもＸ線回折図であり、図２は、実施例１で得
られたβ−FeOOH粒子粉末、図５は、比較例１
で得られたヘマタイト粒子粉末である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 比表面積が150m²／ｇ以上である不定形を呈
   したβ−含水酸化第二鉄粒子を0.1mol／以上
   の濃度で含む酸性懸濁液を100〜130℃の温度範囲
   で水熱処理することにより棒状を呈したβ−含水
   酸化第二鉄粒子を生成させることを特徴とする棒
   状を呈したβ−含水酸化第二鉄粒子粉末の製造
   法。