JPS61275133A - 盤状ゲーサイトの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は１粒子形態が全く新しい盤状のゲーサイト（α
−ＦｅＯＯＨ）およびその製法に関するものである。

本発明の盤状ゲーサイトは、黄色顔料、磁性粉原料、塗
料補強用顔料、二次元配向フェライト原料、複合材料用
補強材（強化樹脂）等として利用することができる。

〔従来の技術〕

ゲーサイトは１本来針鉄鉱と呼ばれているように自形と
して針状粒子に成長する本性をもっている。

それ故ゲーサイトの製法については、すでに多数知られ
ているが、公知法で得られるゲーサイトは針状であシ、
これらゲーサイトは主として黄色顔料や長手（面内水平
磁気）記録用磁性粉等の電子材料原料として広く使用さ
れている。顔料においては、その粒子形態を含め顔料を
塗料化する場合にこれらが高い分散性を有していること
が重要である。また長手記録用磁性粉においては、針状
性が高く粒子が揃っていて分散性のよいことが重要であ
る。

また近年磁気記録の高密度化の要求に伴い、長手記録方
式にかえて垂直磁気記録方式の開発が進められており、
磁性粉としてバリウムフェライトが知られているが、垂
直磁気記録用磁性粉としては盤状で粒子が揃っているこ
とが望まれている。

また最近の磁性粉の動向として、さらに記録密度の向上
を図るため、磁性粉粒子はより微粒子化へと進んでいる
。さらには黄色透明酸化鉄および紫外線吸収用酸化鉄へ
の応用を目的とした超微粒子ゲーサイトの開発が期待さ
れている。

また従来針状ゲーサイトとは別に、米粒状、豆粒状等の
粒状ゲーサイトの製法が１例えば特開昭５８−４９６９
３号公報、特開昭５８−４９６９４号公報１％公昭５３
−２８１５８号公報、特開昭５０−６５４９９号公報、
特開昭４９−４２５９７号公報、特開昭４９−４２５９
８号公報等において提案されているが、盤状ゲーサイト
およびその製法についての提案はなく、また前記提案の
方法では微小な盤状ゲーサイトを得ることは困難である
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ゲーサイトは、自形として針状粒子に成長する本性をも
っており１粒状ゲーサイトについての提案もなされてい
るが、普通には針状であシ９９粒子形態盤状のゲーサイ
トおよびその製法は見出されていない。

針状９粒状等のゲーサイト粒子にかえて微小な盤状のゲ
ーサイトが得られれば、顔料、電子材料。

複合材料等の分野において微小な盤状であることに基く
特性を利用した新規用途開発の促進が期待される。

本発明の目的は１粒子径０．０１〜０．７μｍ、盤状比
１〜３未満の微小な盤状ゲーサイトおよびその製法を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、ゲーサイトの粒子形態９粒度分布１分散
性等の改良について研究を続けた結果。

第二鉄塩と水酸化アルカリとを反応させてゲーサイトの
前駆体である水酸化第二鉄を生成させる際に特定量のオ
キシアルキルアミンを加えて低温で水酸化第二鉄を生成
させ、この水酸化第二鉄を水熱処理すると、意外にも従
来とは全く異なった粒子形態の微小な円盤状ないしそれ
に近似した盤状のゲーサイトが得られることを発見し１
本発明に到った。

本発明は９粒子形態が盤状のα−ＦｅＯＯＨで。

粒子径（盤径）が０．０１〜０．７μｍ、盤状比（粒子
径／厚み）が１〜３未満の範囲にあることを特徴とする
盤状ゲーサイト、および第二鉄塩と水酸化アルカリとを
水の存在下に反応させて水酸化第二鉄を生成させる際に
オキシアルキルアミンを第二鉄塩に対して１５〜７０倍
モル添加して０〜−１０℃で反応させて水酸化第二鉄を
生成させ、得られた水酸化第二鉄のスラリを水熱処理し
て盤状ゲーサイトを生成させることを特徴とする盤状ゲ
ーサイトの製法に関するものである。

本発明６盤状ゲーサイトおよびその製法についてさらに
詳細に説明する。

本発明において、第二鉄塩としては一般に硫酸第二鉄、
塩化第二鉄、硝酸第二鉄等が使用されるが、これらの中
でも塩化第二鉄が好適である。水酸化アルカリとしては
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が好適に使用され
る。

第二鉄塩と水酸化アルカリとを水の存在下に反応させる
方法としては、一般に第二鉄塩水溶液と水酸化アルカリ
水溶液とを反応させる方法が好適である。その際第二鉄
塩水溶液の濃度は０．１〜１モル／ｌになるように調製
するのが適当であり。

また水酸化アルカリ水溶液の濃度は０．３〜５−ｗ／ｌ
になるように調製するのが適当である。また第二鉄塩に
対する水酸化アルカリの使用量は、１〜５倍当量程度に
するのが好適である。

本発明の盤状ゲーサイトを得るにあたっては。

特に第二鉄塩と水酸化アルカリとを水の存在下に反応さ
せてゲーサイトの前駆体である水酸化第二鉄を生成させ
る際に、特定量のオキシアルキルアミンを添加して低温
で反応させて水酸化第二鉄を生成させる必要がある。゛ オキシアルキルアミンは、溶媒に溶解させて。

例えば水の如き溶媒に溶解させて添加しても、水酸化ア
ルカリ水溶液に溶解させて添加しても、また直接系内に
添加してもよいが、その添加量は普通には第二鉄塩に対
して１５〜７０倍モル、好ましくは３０〜６０倍モルに
なるようにするのがよい。オキシアルキルアミンの添加
量が少なすぎると盤状にならなくなった９１粒状になっ
たシ９粒度分布幅が広くなったりする傾向があり、また
過度に多くするとα−Ｆ　ｅ２０３が生成し易く経済的
でもない。

オキシアルキルアミンとしては、アルキル基の炭素数が
２〜６のものが好適であり、その代表例としてはエタノ
ールアミン、γ−プロパツールアミン、β−プロパツー
ルアミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミン
、インブタノールアミン等を挙げることができ、なかで
もエタノールアミンは好適である。

オキシアルキルアミンを添加して第二鉄塩と水酸化アル
カリとを反応させて水酸化第二鉄を生成させる際の反応
温度は、０〜−１０℃１好ましくは−１〜−８℃にする
のが、オキシアルキルアミンの添加効果を高め、盤状比
を１〜３未満に小さくシ１１粒子形態をコントロールす
るうえで好適である。温度が高すぎると粒子が長大化し
たり。

α−Ｆｅ２０３が混在したり９粒子形態のバラツキが大
きくなったりする。また過度に低くしても特に利点はな
い。また反応時間は特に制限されないが。

一般には１〜２０時間の範囲から適宜選択される。

第二鉄塩と水酸化アルカリとの反応によって得られる水
酸化第二鉄のスラリは、これをただちに水熱処理しても
盤状のゲーサイトを生成させることができるが、水熱処
理にさきだって熟成すると形態の揃った盤状粒子が得ら
れやすくなる。熟成方法としては、０〜５０℃で、５〜
３０時間程時間槽拌または攪拌せずに放置する方法が一
般に採用される。

また水熱処理効果を高めるためには、スラリのｐＨを１
０以上、好ましくは１０．５〜１２にして水熱処理する
のが望ましい。スラリのｐＨを１０以上に調整する方法
としては１例えば水酸化第二鉄を生成させたスラリを、
ろ過、洗浄、あるいは上澄液を除去した後、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム等のアルカリを用いて調整する
方法が便利である。

水熱処理温度は、１００〜２５０℃２好ましくは１２０
〜２３０℃が好適である。水熱処理温度が低すぎるとゲ
ーサイトに変換させるのに長時間を要し、また粒子が細
長くなったシ、形態のバラツキが大きくなったりし、水
熱処理温度が高すぎるとα−Ｆｅ２０３が生成したりす
る。水熱処理時間は特に制限されないが一般には０．５
〜５時間程度である。

また、水熱処理には、一般にオートクレーブが好適に採
用される。

水熱処理することによってスラリ中の水酸化第二鉄は、
従来にない粒子形態を有する分散性のよい盤状ゲーサイ
トに変換される。

水熱処理後のスラリから盤状ゲーサイト粒子を回収する
方法としては、水洗、ろ過、乾燥等の通常の方法を採用
することができる。

本発明において水熱処理後に回収される盤状ゲーサイト
粒子は、そのＸ線回折スペクトルからα−ＦｅＯＯＨの
結晶であることが確認される。

また粒子径（盤径）、盤状比（粒子径／厚み）等は、製
造条件によってかなシ広範囲にかえることができるが、
透過型電子顕微鏡（Ｔ］ｌＸＭ）で本発明の盤状ゲーサ
イト粒子を観察、測定すると１粒子形態は盤状、さらに
詳しくは円盤状ないし六角盤状に近似した形態を有して
おり１粒子径は０．０１〜０．７μｍの範囲、詳しくは
９０％以上の粒子が０．０２〜０．２μｍの範囲にアシ
、盤状比は１〜３の範囲、特に１．５〜２．５の範囲に
ある。また長軸と短軸との長さの比（長軸／短軸）は、
３以下。

大部分の粒子は２以下である。また平均粒子径および平
均盤状比（任意に粒子３０個測定した平均値）は、ｏ、
ｏｓ〜０．１μｍ、および１〜２．５の範囲にある。

〔実施例〕

実施例１ 塩化第二鉄（ＦｅＣｌ２・６Ｈ２０）　５０　ｆを蒸留
水１ｔに溶解させて一２℃に保持した溶液を、水酸化ナ
トリウム７５ｆおよびモノエタノールアミン５００ｍ＃
（塩化第二鉄に対して４５倍モル）を蒸留水２ｔに溶解
させ、−２℃に保持した溶液中に滴下し、約−２℃に保
持しながら十分に攪拌して反応させ、水酸化第二鉄スラ
リを得た。

このスラリを３０℃で約２０時間放置して熟成した後、
上澄液を除去し、濃度１０％の水酸化ナトリウム水溶液
で洗浄してスラリのｐＨを１１に調整し、スラリを内容
１ｔのオートクレーブに仕込み、１８０’Ｃで３時間水
熱処理を施し、盤状ゲーサイトスラリを得た。

盤状ゲーサイトスラリは、これを水洗、ろ過。

乾燥して粉末状の円盤状ないし六角盤状に近似した形状
の盤状ゲーサイトを得た。

得られた盤状ゲーサイトの粉末の透過型電子顕微鏡（Ｔ
ＥＭ　）写真（６０，０００倍）を第１図に示す。

またＸ線回折による分析でこの盤状ゲーサイトは。

α−ＦｅＯＯＨであることが確認された。

盤状ゲーサイトは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観
察し９粒子径（盤径）、盤状比（粒子径／厚み）等を測
定した。これらの結果を比表面積の測定結果とともに第
１表に示す。なお第１表中平均粒子径および平均盤状比
は１粒子６０個についての平均値である。

実施例２〜７ 実施例１の塩化第二鉄に対するモノエタノールアミンの
使用量を４５倍モルから３０倍モル（実施例２）および
６０倍モルにかえた（実施例３）。

実施例１の水酸化第二鉄を生成させる際の温度を一２℃
から−７でにかえた（実施例４）、実施例１の熟成温度
を３０℃から２０℃にかえた（実施例５）、実施例１の
熟成時間を２０時間から５時間にかえた（実施例６）、
実施例１の水熱処理温度を１８０℃から１５０℃にかえ
た（実施例７）。

ほかは実施例１と同様にして盤状ゲーサイトを得九〇 比較例１ 実施例１のモノエタノールアミンを添加しなかったほか
は実施例１と同様にしてゲーサイトを得たＯ 得られたゲーサイトの粒子形態は米粒状で９粒径（長軸
）　０．１８〜０．２９μｍ、長軸の平均値０．２４μ
ｍ、比表面積２７ｒｒ？／ｌであった。そのＴＥＭ写真
（１ｏ、ｏｏｏ倍）を第２図に示す。

〔発明の効果〕

本発明は、ゲーサイトとしては全く新しい粒子形態であ
る微小の盤状ゲーサイトおよびその製法である。

盤状ゲーサイトは、従来の針状１粒状等のゲーサイトと
同様の用途に使用できるだけでなく、黄色透明酸化鉄、
紫外線吸収用酸化鉄、塗膜補強用顔料、二次元配向フェ
ライト原料、複合材料用補強材、垂直磁気記録用磁性粉
原料等をはじめとした広い分野において利用することが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は２本発明の実施例１で得られた盤状ゲーサイト
の粒子形態を６０，０００倍に拡大した図面にかえる電
子顕微鏡写真であシ、第２図は比較例１で得られた盤状
ゲーサイトの粒子形態を１０．０００倍に拡大した図面
にかえる電子顕微鏡写真である。 特許１出願人　工業技術院長

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）粒子形態が盤状のα−ＦｅＯＯＨで、粒子径（盤
   径）が０．０１〜０．７μｍ、盤状比（粒子径／厚み）
   が１〜３未満の範囲にあることを特徴とする盤状ゲーサ
   イト。
2. （２）盤状が円盤状ないし六角盤状に近似した形状であ
   る特許請求の範囲第１項記載の盤状ゲーサイト。
3. （３）粒子径が０．０２〜０．２μｍである特許請求の
   範囲第１項記載の盤状ゲーサイト。
4. （４）盤状比が１．５〜２．５である特許請求の範囲第
   １項記載の盤状ゲーサイト。
5. （５）盤状が円盤状ないし六角盤状に近似した形状で、
   粒子径が０．０２〜０．２μｍで、盤状比が１．５〜２
   ．５である特許請求の範囲第１項記載の盤状ゲーサイト
   。
6. （６）第二鉄塩と水酸化アルカリとを水の存在下に反応
   させて水酸化第二鉄を生成させる際に、オキシアルキル
   アミンを第二鉄塩に対して１５〜７０倍モル添加してマ
   イナス１０〜０℃で反応させて水酸化第二鉄を生成させ
   、得られた水酸化第二鉄のスラリを水熱処理して盤状ゲ
   ーサイトを生成させることを特徴とする盤状ゲーサイト
   の製法。
7. （７）オキシアルキルアミンのアルキル基の炭素数が２
   〜６である特許請求の範囲第６項記載の盤状ゲーサイト
   の製法。
8. （８）オキシアルキルアミンがエタノールアミンである
   特許請求の範囲第６項記載の盤状ゲーサイトの製法。
9. （９）盤状ゲーサイトが粒子径（盤径）０．０１〜０．
   ７μｍ、盤状比（粒子径／厚み）１〜３未満である特許
   請求の範囲第６項記載の盤状ゲーサイトの製法。
10. （１０）盤状が円盤状ないし六角盤状に近似した形状で
    ある特許請求の範囲第６項記載の盤状ゲーサイトの製法
    。