DE19627011C2 - Magnetitpartikel und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Magnetitpartikel und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Magnetitpartikel mit einem
Siliziumgehalt von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent und mit einer
Koerzitivkraft von 3,18 bis 7,96 kA/m bei 796 kA/m (40 bis 100
Oe) mit oktaedrischer Partikelform oder mit einer Koerzitivkraft
von 3,18 bis 6,37 kA/m bei 796 kA/m (40 bis 80 Oe) mit kubischer
Partikelform, die eine schwarze Farbe aufweisen, und die
besonders zur Verwendung als magnetisches Pulver für einen
magnetischen Toner zum elektrostatischen Kopieren und als
schwarzes Pigmentpulver für eine Farbe gebräuchlich sind, und
sie betrifft ein Verfahren für die Herstellung derselben.
In jüngerer Zeit sind Magnetitpartikel, die mittels
Reaktionen in Lösung erhalten wurden, oft als magnetisches
Tonermaterial für eine elektronische Kopiermaschine vom
Trockentyp oder für einen Drucker oder dergleichen eingesetzt
worden. Für einen magnetischen Toner sind allgemein verschiedene
Arten von Entwicklungseigenschaften notwendig. Mit der
Entwicklung der elektrofotographischen Technologie sind jedoch
Kopiermaschinen oder Drucker, die die digitale Technologie
verwenden, schnell entwickelt worden, und die oben genannten
Anforderungen sind größer geworden. Das heißt, die Ausgabe von
Graphiken, Fotographien und dergleichen, wie auch von
herkömmlichen Buchstaben wird verlangt. Insbesondere auf dem
Gebiet der Drucker ist ein Drucker erschienen, der die Fähigkeit
zu 600 Punkten oder mehr pro 25,4 mm (Inch) aufweist, so daß die
latenten Bilder auf einem Fotorezeptor noch genauer geworden
sind. Demgemäß besteht eine große Nachfrage an hoher
Feinlinienreproduzierbarkeit bei der Entwicklung.
Jedoch offenbart die Japanische Patentanmeldung die im
Blatt als Nr. Hei 3-1160 offengelegt wurde, daß die Toner für
den Fall, daß die Koerzitivkraft des magnetischen Pulvers 7,
96 kA/m (100 Oe) übersteigt, am Rand des Bildes verstreut werden,
so daß es aus diesem Grunde schwierig ist, die Nachfrage nach
einer höheren Reproduzierbarkeit eines Gitterpunktes oder einer
feinen Linie zu befriedigen.
Magnetitpartikel, die mittels eines Naßverfahrens
erhalten werden, bei dem eine herkömmliche vermischte wässerige
Lösung aus einer wässerigen Lösung, die Eisen(II)ionen enthält,
und aus einer wässerigen alkalischen Lösung unter besonderen
Bedingungen oxidiert wird, haben hauptsächlich die Form eines
Oktaeders, eines Würfels oder einer Kugel.
Jedoch weisen Magnetitpartikel, die das Kriterium einer
Koerzitivkraft von 7,96 kA/m (100 Oe) oder weniger erfüllen,
eine Form auf, die ähnlich einer Kugel ist, obwohl dies von
deren Partikeldurchmesser abhängt. Es ist bekannt, daß
Magnetitpartikel, die die Partikelform zum Beispiel eines
Oktaeders aufweisen, eine spezifische Oberfläche von 5 m2/g oder
mehr aufweisen und eine Koerzitivkraft von über 7,96 kA/m
(100 Oe). Auf der anderen Seite ist bekannt, daß Magnetitpartikel,
die die besondere Form eines Würfels aufweisen, eine spezifische
Oberfläche von 6 m2/g oder mehr und eine Koerzitivkraft von über
6,37 kA/m (80 Oe) aufweisen.
In der EP 208 195 werden Herstellungsverfahren für
Magnetitpartikel von kubischer Form mit einer spezifischen
Oberfläche von mehr als 6 m2/g, aber einer höheren Koerzitivkraft
offenbart. Die Koerzitivkraft des hier offenbarten magnetischen
Pulvers liegt bei 11,3 bis 12,4 kA/m, also vergleichsweise hoch.
Die in der US 5 093 100 beschriebenen Magnetit- und
Maghemitpartikel von plättchenartiger Form dienen der
Herstellung von Abschirmungsmaterialien für elektromagnetische
Wellen und enthalten kein Silizium.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
solche herkömmlichen Probleme zu lösen und Magnetitpartikel zur
Verfügung zu stellen, die eine spezifische Oberfläche mit einem
gewünschten Wert aufweisen, und die eine Koerzitivkraft von
nicht mehr als 7,96 kA/m bei 796 kA/m (100 Oe) bei oktaedrischer
Partikelform und eine Koerzitivkraft von nicht mehr als
6,37 kA/m bei 796 kA (80 Oe) bei kubischer Partikelform aufweisen;
eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens für
die Herstellung der Magnetitpartikel.
Die Erfinder haben versucht, das Gitter des
Magnetitkristalls einer Spannung auszusetzten, indem sie
Silizium in das Innere der oktaederförmigen Magnetitpartikel
einbauten. Die B-H-Hysteresisschleife der Magnetitpartikel, die
Silizium enthalten, ist charakteristisch gekrümmt, wie dies in
Fig. 1 gezeigt ist. Es schien, daß die Krümmung dieser B-H-
Hysteresisschleife auf einer magnetischen Anisotropie beruht,
die in der Kristallgitterspannung begründet ist. Daher haben die
Erfinder herausgefunden, daß wenn die Relaxation der
Gitterspannung durch Wärmebehandlung untersucht wird, die
Koerzitivkraft der Partikel abnimmt.
Das bedeutet, daß die Magnetitpartikel gemäß der
Erfindung dadurch gekennzeichnet sind, daß sie einen
Siliziumgehalt von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die
Magnetitpartikel, und die Partikelform eines Oktaeders, eine
spezifische Oberfläche von 5 m2/g oder mehr, bestimmt nach dem
BET-Verfahren, und eine Koerzitivkraft von 3,18 bis 7,96 kA/m
bei 796 kA/m (40 bis 100 Oe) aufweisen, oder daß sie bei
gleichem Siliziumgehalt die Partikelform eines Würfels, eine
spezifische Oberfläche von 6 m2/g oder mehr, bestimmt nach dem
BET-Verfahren, und eine Koerzitivkraft von 3,18 bis 6,37 kA/m
bei 796 kA/m (40 bis 80 Oe) aufweisen.
Die Magnetitpartikel gemäß der Erfindung weisen eine
Oktaeder- oder Würfelform auf. Diese weisen insofern Vorteile
auf, als daß die oktaederförmigen oder würfelförmigen
Magnetitpartikel eine geringere scheinbare Dichte, eine höhere
Ölabsorption und eine relativ enge Partikelgrößenverteilung,
verglichen mit kugelförmigen Magnetitpartikeln, aufweisen.
Darüber hinaus weisen die Magnetitpartikel gemäß der Erfindung
eine Koerzitivkraft von 3, 18 bis 7, 96 kA/m bei 796 kA/m (40 bis
100 Oe) auf. Wenn die Koerzitivkraft 7, 96 kA/m (100 Oe)
übersteigt, wird der Toner am Rand eines Bildes zerstreut, wie
dies oben beschrieben ist, und aus diesem Grund ist es
schwierig, den Bedarf an höherer Reproduzierbarkeit eines
Gitterpunktes oder einer feinen Linie
zu befriedigen. Darüber hinaus ist es im wesentlichen schwierig,
Magnetitpartikel herzustellen, die eine Koerzitivkraft von
weniger als 3,18 kA/m (40 Oe) aufweisen. Die spezifische
Oberfläche von Magnetitpartikeln gemäß der Erfindung liegt
vorzugsweise bei 5 bis 20 m2/g, wie nach dem BET-Verfahren
bestimmt. Es ist notwendig, daß die Magnetitpartikel gemäß der
vorliegenden Erfindung Silizium enthalten. Der Siliziumgehalt
beträgt 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die
Magnetitpartikel. Wenn der Siliziumgehalt von dem oben genannten
Bereich abweicht, kann die Koerzitivkraft im oben genannten
Bereich nicht erhalten werden.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung der
Magnetitpartikel gemäß der Erfindung beschrieben. Bei dem
Herstellungsverfahren für Magnetitpartikel gemäß der Erfindung
wird eine wässerige Lösung eines Eisen(II)salzes mit einer
wässerigen Silicatlösung vermischt, wobei die Konzentration und
die Menge der wässerigen Silicatlösung so eingestellt werden,
daß die am Ende erhaltenen Magnetitpartikel einen Si-Gehalt von
0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent aufweisen, dann wird zu dieser
vermischten Lösung eine wässerige alkalische Lösung zugegeben,
um eine Aufschlämmung von Eisen(II)hydroxid zu erhalten, die
dann einer Oxidation unter Erhalt einer oxidierten Fe-
Hydroxidaufschlämmung unterworfen wird, worauf man die oxidierte
Aufschlämmung mit Wasser wäscht, filtriert, trocknet und
vermahlt und die so erhaltenen Magnetitpartikel in einer
oxidierenden oder inerten Atmosphäre einer Wärmebehandlung
unterzieht, so daß der Gehalt an FeO innerhalb der
Magnetitpartikel 18 Gewichtsprozent oder mehr beträgt.
Beispiele für eine wässerige Eisen(II)salzlösung sind
eine Eisen(II)sulfatlösung, eine Eisen(II)chloridlösung oder
dergleichen.
Zur Oxidation der Eisen(II)hydroxidaufschlämmung wird
ein sauerstoffhaltiges Gas, vorzugsweise Luft, in die
Aufschlämmung eingeleitet, wobei die Oxidationsreaktion bei
einer Temperatur von 60 bis 100°C, vorzugsweise 80 bis 90°C,
durchgeführt wird.
Nachdem die Oxidationsreaktion abgeschlossen ist, werden
die Schritte des Waschens, Filtrierens, Trocknens und Vermahlens
durchgeführt, um Magnetitpartikel zu erhalten. Dieses
Trocknungsverfahren bedeutet, daß die Feuchtigkeit innerhalb des
Kuchens bei einer Temperatur unterhalb 100°C verdampft wird,
und daß danach die Feuchtigkeit im Pulver aus den
Magnetitpartikeln bei einer Temperatur von 100°C innerhalb
einer Stunde 0,5% oder weniger erreicht.
Der mittlere Partikeldurchmesser einer jeden der so
erhaltenen Magnetitpartikel beträgt vorzugsweise 0,05 bis 2,0 µm,
vorzugsweise 0,1 bis 0,6 µm. Wenn der mittlere
Partikeldurchmesser zu gering ist, neigen die Magnetitpartikel
zum Zusammenballen, und die Widerstandsfähigkeit der Partikel
gegenüber Umgebungseinflüssen ist verschlechtert. Darüber hinaus
werden der Schwärzegrad als auch die Farbe verschlechtert.
Darüber hinaus sind in einem solchen Fall die Magnetitpartikel
superparamagnetisch, wodurch die Sättigungsmagnetisierung wie
auch die Koerzitivkraft verringert sind. Für den Fall, daß der
mittlere Partikeldurchmesser zu groß ist, treten die
Magnetitpartikel, wenn sie als Dispersion in einem Toner
verwendet werden, zu stark aus der Oberfläche des Toners hervor,
oder es tritt eine Ablenkung der Partikel ein, was nicht
wünschenswert ist. Mit anderen Worten, es wird die
Koerzitivkraft der Magnetitpartikel groß, da die
Magnetitpartikel bei einem Partikeldurchmesser von ungefähr
0,18 µm oder weniger eine Struktur mit einer einzelnen
magnetischen Domäne aufweisen. Wenn jedoch die Magnetitpartikel
einen kleineren mittleren Partikeldurchmesser als den oben
genannten aufweisen, steigt die Anzahl der Magnetitpartikel, die
Superparamagnetismus aufweisen. (T. Takada, DENKI KAGAKU
(Japan), Band 37, S. 330 (1969)).
Danach werden diese Magnetitpartikel bei der Erfindung
einer Wärmebehandlung unterzogen. Als Atmosphäre für die
Wärmebehandlung kann jedwede oxidierende Atmosphäre, wie etwa
Luft oder dergleichen, und eine inerte Atmosphäre, wie etwa
Stickstoff oder dergleichen verwendet werden. Obwohl
verschiedene Wärmebehandlungstemperaturen in Übereinstimmung mit
der Magnetitpartikelgröße oder der Behandlungszeit verwendet
werden, wird darüber hinaus, wenn die Wärmebehandlung in einer
oxidierenden Atmosphäre durchgeführt wird, die Heiztemperatur so
eingestellt werden, daß das FeO innerhalb der Magnetitpartikel,
die erhalten werden sollen, 18 Gewichtsprozent oder mehr
ausmacht. In jedem Fall dauert die Wärmebehandlung lange an,
wenn sie bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt wird, und
auf der anderen Seite ist die Wärmebehandlungszeit kurz, wenn
die Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur durchgeführt
wird. Da jedoch die Kurzzeitbehandlung bei hoher Temperatur in
industriellem Maßstab schwierig ist, ist es vorzuziehen, daß die
Wärmebehandlungstemperatur der Magnetitpartikel 100 bis 300°C
beträgt. Wenn auf der anderen Seite die Wärmebehandlung in einer
inerten Atmosphäre durchgeführt wird, kann das
Wärmebehandlungsverfahren so gewählt sein, daß die
Wärmebehandlung einen geeigneten Zeitraum lang unter der
Sintertemperatur der Magnetitpartikel durchgeführt wird. Die
Koerzitivkraft der Magnetitpartikel wird durch diese
Wärmebehandlung um 10% oder mehr, verglichen mit der
Koerzitivkraft trockener, nicht wärmebehandelter
Magnetitpartikel, weiter erniedrigt. Es ist notwendig, der
Verschlechterung des Schwärzegrades bei der Wärmebehandlung der
Magnetitpartikel vorzubeugen, indem die Temperatur und die Zeit
so eingestellt werden, daß das FeO innerhalb der
Magnetitpartikel 18% oder mehr ausmacht.
Es ist allgemein anerkannt, daß wenn die Magnetitpartikel
stufenweise oxidiert werden, dann die Fe2+-Ionen innerhalb der
Fe3O4-Partikel oxidiert werden, so daß die Farbe der
Magnetitpartikel stufenweise von schwarz nach braun wechselt,
mit dem Ergebnis, daß deren Koerzitivkraft bei der ungefähren
Zusammensetzung von FeO = 10% ansteigt. Dieses Phänomen wird
durch die Tatsache erklärt, daß ein Teil der Fe3O4-Partikel in
einen intermediären γ-Fe2O3-Oxidfilm überführt wird.
Die Erfinder nehmen an, daß, da die Koerzitivkraft der
Magnetitpartikel unabhängig von einer oxidierenden oder inerten
Atmosphäre bei der Wärmebehandlung verringert wurde, die Abnahme
von deren Koerzitivkraft auf der Wärmerelaxation der
Gitterspannung beruht. Darüber hinaus neigte die B-H-
Hysteresisschleife der wärmebehandelten Magnetitpartikel dazu,
in der Krümmung der Schleife kleiner zu werden.
Wenn darüber hinaus die Wärmebehandlung gemäß der
Erfindung durchgeführt wurde, neigten die
Sättigungsmagnetisierung (δs) und die verbleibende Magnetisierung
(δr) zum Ansteigen, insbesondere in äußeren magnetischen Feldern
von 79,6 kA/m (1 kOe). Es scheint, daß dies darauf beruht, daß
die magnetische Anisotropie, die hauptsächlich auf der
Gitterspannung beruht, verbessert wird, wodurch die magnetische
Permeabilität durch die Wärmebehandlung verstärkt wird.
Fig. 1 ist eine Darstellung, die eine Hysteresisschleife
der Magnetitpartikel A zeigt, wie sie in Beispiel 1 beschrieben
sind.
Die Erfindung wird nun konkret unter Bezugnahme auf die
folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurden 50 l einer wässerigen
Eisen(II)sulfatlösung, die 2,0 mol/l Fe2+ enthielt, mit 20 l
einer wässerigen Natriumsilicatlösung (Nr. 3) vermischt, die
0,192 mol/l Si4+ enthielt. Danach wurde die erhaltene Mischung
mit 43 l einer wässerigen Natriumhydroxidlösung von 5,0 mol/l
vermischt, wobei die beiden gerührt wurden, und Luft wurde mit
65 l/min in die Mischung eingeleitet, während die Temperatur bei
90°C gehalten wurde, und die Reaktion wurde vollständig
ablaufen lassen. Die so erhaltenen Partikel wurden wie üblich
gewaschen, filtriert, getrocknet und vermahlen, wobei man die
Magnetitpartikel A erhielt.
Im Hinblick auf die erhaltenen Partikel A wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und die
Partikelform nach den folgenden Verfahren beurteilt. Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
Die magnetische Hysteresisschleife (bei externen
magnetischen Feldern von 79,6 kA/m (1 kOe) und 796 kA/m (10
kOe)) der magnetischen Partikel A ist in Fig. 1 gezeigt.
Es wurde ein BET-Meter des Typs 2200 von Shimazu-
Micromerytics verwendet.
Es wurde ein Vibrationsproben-Magnetometer des
Typs VSM-P7 von Toei kogyo verwendet.
Es wurde das Redoxtitrationsverfahren unter
Verwendung von Kaliumpermanganatstandardlösung verwendet.
Sie wurde unter Verwendung eines Scanning
Elektronenmikroskops (SEM) direkt beobachtet.
Darüber hinaus wurden die Magnetitpartikel A bei 150°C
an der Luft u. a. 0,5 Stunden lang erhitzt, wie dies in Tabelle 3
gezeigt ist.
Von den erhaltenen Magnetitpartikeln A wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren, wie oben angegeben,
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Die Magnetitpartikel A, die in Beispiel 1 erhalten worden
waren, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 behandelt,
unter Veränderung der Bedingungen für die Wärmebehandlung, wie
etwa der Atmosphäre und der Zeit, wie aus Tabelle 3 hervorgeht.
Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde die gleiche Behandlung
wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer daß die Konzentration der
wässerigen Natriumsilicatlösung und die Menge der wässerigen
Natriumhydroxidlösung geändert wurden, wodurch die
Magnetitpartikel B erhalten wurden. Von den erhaltenen Partikeln
B wurden die spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an
FeO innerhalb der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und
deren Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus wurden die Magnetitpartikel B bei 150°C
an der Luft 0,5 Stunden lang erhitzt, wie dies in Tabelle 3
gezeigt ist. Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Die Magnetitpartikel B, die in Beispiel 9 erhalten worden
waren, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 9 behandelt,
indem die Bedingungen für die Wärmebehandlung, wie etwa die
Atmosphäre und die Zeit geändert wurden, wie dies in Tabelle 3
gezeigt ist.
Von den erhaltenen, Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften, und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde die gleiche Behandlung
wie im Beispiel 1 durchgeführt, außer daß die Konzentration der
wässerigen Natriumsilicatlösung und die Menge der
Natriumhydroxidlösung geändert wurden, wodurch die
Magnetitpartikel C erhalten wurden. Von den erhaltenen Partikeln
C wurden die spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an
FeO innerhalb der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und
deren Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus wurden die Magnetitpartikel C an der Luft
bei 150°C 0,5 Stunden lang erhitzt, wie dies in Tabelle 3
gezeigt ist. Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften, und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Die Magnetitpartikel C, die im Beispiel 15 erhalten
worden waren, wurden auf die gleiche Weise wie im Beispiel 15
behandelt, wobei die Bedingungen der Wärmebehandlung, wie etwa
die Atmosphäre und die Zeit geändert wurden, wie dies in Tabelle
3 gezeigt ist. Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde die gleiche Behandlung
wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer daß die Konzentration der
wässerigen Natriumsilicatlösung und die Menge der wässerigen
Natriumhydroxidlösung geändert wurden, wodurch die
Magnetitpartikel D erhalten wurden.
Von den erhaltenen Magnetitpartikeln D wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus wurden die Magnetitpartikel D an der Luft
bei 150°C 0,5 Stunden lang erhitzt, wie dies in Tabelle 3
gezeigt ist. Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischer Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Die Magnetitpartikel D, die in Beispiel 19 erhalten
worden waren, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 19
unter Änderung der Bedingungen für die Wärmebehandlung, wie etwa
der Atmosphäre und der Zeit, behandelt, wie dies in Tabelle 3
gezeigt ist.
Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde die gleiche Behandlung
wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer daß die Konzentration der
wässerigen Natriumsilicatlösung und die Menge der wässerigen
Natriumhydroxidlösung geändert wurden, wodurch die
Magnetitpartikel E erhalten wurden.
Von den erhaltenen Partikeln E wurden die spezifische
Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb der
Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren Partikelform
nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beurteilt. Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus wurden die Magnetitpartikel E bei 150°C
0,5 Stunden an der Luft erhitzt, wie dies in Tabelle 3 gezeigt
ist. Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die spezifische
Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb der
Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren Partikelform
nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beurteilt. Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Die Magnetitpartikel E, die in Beispiel 23 erhalten
worden waren, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 23
behandelt, wobei die Bedingungen der Wärmebehandlung, wie etwa
die Atmosphäre und die Zeit, wie in Tabelle 3 gezeigt geändert
wurden.
Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, wurde die gleiche Behandlung
wie in Beispiel 1 durchgeführt, außer daß die wässerige
Natriumsilicatlösung nicht zugesetzt wurde, und daß die Menge an
wässeriger Natriumhydroxidlösung geändert wurde, wodurch die
Magnetitpartikel F erhalten wurden. Von den erhaltenen
Magnetitpartikeln F wurden die spezifische Oberfläche, der
Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb der Partikel, die
magnetischen Eigenschaften und deren Partikelform nach den
gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 beurteilt. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Darüber hinaus wurden die Magnetitpartikel F bei 150°C
an der Luft 0,5 Stunden lang erhitzt, wie dies in Tabelle 3
gezeigt ist. Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Die Magnetitpartikel F, die im Vergleichsbeispiel 1
erhalten worden waren, wurden auf die gleiche Weise wie in
Vergleichsbeispiel 1 behandelt, wobei die Bedingungen der
Wärmebehandlung, wie etwa die Atmosphäre und die Zeit, wie in
Tabelle 3 gezeigt, geändert wurden.
Von den erhaltenen Magnetitpartikeln wurden die
spezifische Oberfläche, der Gewichtsprozentsatz an FeO innerhalb
der Partikel, die magnetischen Eigenschaften und deren
Partikelform nach den gleichen Verfahren wie in Beispiel 1
beurteilt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.
Wie aus diesen Ergebnissen ersichtlich ist, waren die
Koerzitivkräfte aller Magnetitpartikel, die Silizium darin
enthielten, bei denen die Gitter der Magnetitpartikel einer
Spannung ausgesetzt sind, vermindert. Auf der anderen Seite
waren die Koerzitivkräfte siliziumfreier Magnetitpartikel fast
unverändert, oder aber sie waren leicht erhöht. Darüber hinaus
sind die folgenden Tendenzen festgestellt worden: Und zwar kann
die Oberflächenoxidation der Magnetitpartikel verhindert werden,
indem diese in Stickstoffgas erhitzt werden, eine Verminderung
der Sättigungsmagnetisierung kann verhindert werden, und darüber
hinaus werden die Sättigungsmagnetisierung und die verbleibende
Magnetisierung bei einem externen magnetischen Feld von 79,6
kA/m (1 kOe) erhöht.
Wie oben beschrieben, weisen die Magnetitpartikel gemäß
der Erfindung, die erhalten werden, indem eine wässerige
Natriumsilicatlösung zugesetzt wird, und indem eine
Wärmebehandlung durchgeführt wird, eine Koerzitivkraft von 3,18
bis 7,96 kA/m bei 796 kA/m (40 bis 100 Oe) bei oktaedrischer
Partikelform auf, und eine Koerzitivkraft von 3,18 bis 6,37 kA/m
bei 796 kA/m (40 bis 80 Oe) bei kubischer Partikelform, und sie
haben eine spezifische Oberfläche von 5 bis 20 m2/g, wie nach dem
BET-Verfahren bestimmt. Demgemäß weisen die Magnetitpartikel
gemäß der Erfindung derartige Merkmale auf, daß sie leicht in
Tonern dispergierbar sind, und daß deren
Feinlinienreproduzierbarkeit erhöht ist, mit dem Ergebnis, daß
sie vorzugsweise für besondere magnetische Toner für das
elektrostatische Kopieren verwendet werden.
Claims (3)
1. Magnetitpartikel mit oktaedrischer Partikelform, einer
spezifischen Oberfläche von 5 m2/g oder mehr (nach BET), einem
Siliciumgehalt von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent (bezogen auf die
Magnetitpartikel) und einer Koerzitivkraft von 3, 18 bis 7,96
kA/m bei 796 kA/m (40 bis 100 Oe bei 10 kOe).
2. Magnetitpartikel mit kubischer Partikelform, einer
spezifischen Oberfläche von 6 m2/g oder mehr (nach BET), einem
Siliciumgehalt von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent (bezogen auf die
Magnetitpartikel) und einer Koerzitivkraft von 3,18 bis 6,37
kA/m bei 796 kA/m (40 bis 80 Oe bei 10 kOe).
3. Verfahren zur Herstellung der Magnetitpartikel nach
Anspruch 1 oder 2, bei dem eine
eine wässerige Lösung eines Eisen(II)salzes mit einer wässerigen Silicatlösung vermischt wird, wobei die Konzentration und die Menge der wässerigen Silicatlösung so eingestellt werden, daß die am Ende erhaltenen Magnetitpartikel einen Si- Gehalt von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent aufweisen,
dann zu dieser vermischten Lösung eine wässerige alkalische Lösung zugegeben wird, um eine Aufschlämmung von Eisen(II)hydroxid zu erhalten, die dann einer
Oxidation unter Erhalt einer oxidierten Fe- Hydroxidaufschlämmung unterworfen wird, worauf man die oxidierte Aufschlämmung mit Wasser wäscht, filtriert, trocknet und vermahlt
und die so erhaltenen Magnetitpartikel in einer oxidierenden oder inerten Atmosphäre einer Wärmebehandlung unterzieht, so daß der Gehalt an FeO innerhalb der Magnetitpartikel 18 Gewichtsprozent oder mehr beträgt.
eine wässerige Lösung eines Eisen(II)salzes mit einer wässerigen Silicatlösung vermischt wird, wobei die Konzentration und die Menge der wässerigen Silicatlösung so eingestellt werden, daß die am Ende erhaltenen Magnetitpartikel einen Si- Gehalt von 0,1 bis 3,0 Gewichtsprozent aufweisen,
dann zu dieser vermischten Lösung eine wässerige alkalische Lösung zugegeben wird, um eine Aufschlämmung von Eisen(II)hydroxid zu erhalten, die dann einer
Oxidation unter Erhalt einer oxidierten Fe- Hydroxidaufschlämmung unterworfen wird, worauf man die oxidierte Aufschlämmung mit Wasser wäscht, filtriert, trocknet und vermahlt
und die so erhaltenen Magnetitpartikel in einer oxidierenden oder inerten Atmosphäre einer Wärmebehandlung unterzieht, so daß der Gehalt an FeO innerhalb der Magnetitpartikel 18 Gewichtsprozent oder mehr beträgt.
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