JP3006924B2 - 微粒子複合酸化物ブラウン顔料及びその製造方法 - Google Patents

微粒子複合酸化物ブラウン顔料及びその製造方法

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JP3006924B2 JP3208530A JP20853091A JP3006924B2 JP 3006924 B2 JP3006924 B2 JP 3006924B2 JP 3208530 A JP3208530 A JP 3208530A JP 20853091 A JP20853091 A JP 20853091A JP 3006924 B2 JP3006924 B2 JP 3006924B2
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裕美 寺田
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章 西尾
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Ukima Chemicals and Color Mfg Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微粒子複合酸化物ブラウ
ン顔料及びその製造方法に関するもので、鮮明性、透明
性及び耐熱性に優れた複合酸化物ブラウン顔料の提供を
目的とし、顔料を微粒子化することにより新たに発現す
る特性を利用し、例えば自動車用塗料、薄膜、印刷イン
キ等の着色にも有用な微粒子状複合酸化物ブラウン顔料
の提供を目的とする。
【0002】
【従来の技術】複合酸化物ブラウン顔料は耐熱性に優れ
た無機顔料として広く知られ、例えば、塗料や合成樹脂
の着色剤、窯業用着色剤として幅広く使用されている。
上記のブラウン顔料のなかには、亜鉛、鉄及びクロムの
酸化物よりなる化合物があり、その構造は、一般にはス
ピネル又はスピネルと酸化鉄の混合されたものである。
その製造法は主として乾式法により亜鉛、鉄及びクロム
の酸化物や炭酸塩の混合、焼成及び粉砕によってなされ
ている。しかしながら、上記の乾式法は粉砕に大きなエ
ネルギーを要する欠点があり、また、焼結体を粉砕する
ために微粒子の顔料が得られないというのが現状であ
る。また、湿式法においては亜鉛−鉄系複合酸化物につ
いての報文があるが、これにクロムの入った系の報文は
ほとんど見当たらない。また、工業的にも行われていな
い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来実施されている乾
式法は、亜鉛、鉄及びクロムの酸化物又は炭酸塩等を混
合し、時に鉱化剤を併用し、高温にて焼成した後、焼結
した粒子を強力な粉砕機によって粉砕し、顔料化する方
法であるが、各構成成分が微粒子でない限り、焼成後の
製品も透明な微粒子にはなりにくく、仮にその様な微粒
子があったとしても、焼成時に焼結してしまい粉砕によ
り大きなエネルギーを必要とした。一方湿式法によって
も複合酸化物ブラウン顔料は得られることが予想される
が、この場合、亜鉛、3価の鉄及び3価のクロムの塩を
溶かした混合金属塩溶液を、沈殿剤としてカセイソーダ
等のアルカリを用いて共沈し、加熱、熟成したのち、焼
成する方法が考えられる。しかし、この方法では、加熱
温度が低いとあまりにも微細な粒子が生成し、顔料とし
ての適性がなくなる。また高温下では酸化鉄のみの粒子
成長が激しく、微粒子のものは得られがたい。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の要望
に応えるべく鋭意研究の結果、湿式沈殿反応後、50℃
以下の条件下で空気酸化させることにより、要望される
微粒子が得られることを知見して本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明の第1の発明は亜鉛、鉄及びク
ロムの酸化物からなり、BET比表面積が50m2/g
以上、100m2/g以下であることを特徴とする微粒
子複合酸化物ブラウン顔料であり、また第2の発明は亜
鉛塩、2価の鉄塩及び3価のクロム化合物の3成分の混
合溶液に、沈殿剤として過剰のアルカリ水溶液を用いて
各塩を共沈後、50℃以下の温度で空気を吹き込み、微
粒子顔料の前駆体を生成された後、ろ過、水洗、乾燥及
び熱処理することを特徴とする微粒子複合酸化物ブラウ
ン顔料の製造方法である。
【0005】
【作用】本発明では亜鉛塩、2価の鉄塩及び3価クロム
化合物との混合水溶液に、アルカリ等の沈殿剤を使って
共沈後、空気等の酸化性ガスを吹き込み、生成物を比較
的低温にて熱処理することによって透明、かつ赤みの茶
色の色調を有する、微粒子複合酸化物ブラウン顔料が得
られる。次に好ましい実施態様を挙げて本発明をさらに
詳しく説明する。
【0006】本発明で使用する構成元素の塩は硫酸塩、
硝酸塩、塩化物、酢酸塩等、従来複合酸化物ブラウン顔
料を製造するときに、使用されているものはすべて使用
することができる。上記において、各成分の構成割合
は、金属のモル比で亜鉛:鉄:クロム=1:1:1が最
も好ましく、この割合において、透明性のあるブラウン
色の発色が良好である。さらに本発明者の研究の結果に
よれば、構成成分である亜鉛(Zn)、鉄(Fe)及び
クロム(Cr)のモル比が亜鉛1に対して鉄0.5〜1.
5及びクロム0.5〜1.5の範囲での組成変化であれば
透明性に大きな影響は受けないことが認められた。ま
た、鉄の割合が増すに従い赤みになり、モル比で1.5
を超えると不透明になる。一方クロムが多くなると赤み
が減り、ややくすむ傾向にある。
【0007】以上の如き各構成元素の全金属塩を、水に
溶かして混合塩水溶液を形成する。その際の濃度は上記
の如きモル比で全体として約5〜50重量%程度の濃度
とするのが適当である。この混合溶液は沈殿剤としてカ
セイソーダ等のアルカリ水溶液を用いて、あらかじめ用
意した沈殿媒体中に同時に滴下される。この際の反応濃
度は透明性に対して特に悪い影響を及ぼすという程では
ないが、作業性及びその後の空気等による酸化工程等を
考えると好ましくは0.05モル/リットル〜0.2モル
/リットルが適当であり、傾向としては濃度の薄いほう
が粒子は小さく、透明性は良好となる。また、合成温度
は通常行う範囲、すなわち0〜100℃の範囲であれ
ば、その効果を十分発揮できる。しかし50℃以上では
粒子の成長が大きく透明感がやや損なわれる傾向にあ
る。また、この際の合成時のpHは8以上のアルカリ側で
あれば、いずれのpH領域でも大きな影響はない。過剰の
アルカリは沈殿生成後に加えられる。この際のアルカリ
過剰量は沈殿に必要なアルカリモル数に対し1.1〜1.
5倍の範囲、望ましくは1.1倍前後が色調、透明性共
に最も良好である。アルカリ過剰量の少ない場合は粒子
の成長が抑制され、透明性には優れる半面、色調がくす
む傾向がある。またアルカリ過剰量の多い場合は粒子の
成長が激しく、微粒子の顔料が得られがたく、過剰のア
ルカリにクロムが溶解し組成変動の原因になったり、後
の処置に悪影響を及ぼす。
【0008】このようにして30分〜1時間かけて撹拌
しながら沈殿を生成させた後、5〜20分程度熟成を行
い沈殿反応を完了させる。次に共沈物に対して空気等の
酸化性ガスを、撹拌しながら吹き込み、2価の鉄を完全
に酸化させる。この際の空気量は最終生成量50gに対
し1.0〜2.0リットル/min.の範囲であればそれ
程大きな品質上の影響はない。但し空気量が少ないと粒
子の成長が激しく不透明な顔料が得られる。また多い場
合は粒子の大きさが小さすぎ色調があかぐすみで、分散
性の悪い顔料が得られる。また、酸化時の温度は50℃
以下であり、望ましくは20〜30℃の範囲で行うのが
良い。50℃より高い温度では粒子の成長が著しく、透
明な顔料は得られ難い。
【0009】以上の条件下では、空気吹き込み時間は大
体3時間〜4時間で終了する。反応の終結は溶液の酸化
還元電位を測定することで知ることができる。すなわ
ち、本条件下では反応開始時、+830〜+850mV
である電位が反応終了時には+50mV前後に低下す
る。なお、この条件下では、3価のクロムが6価に酸化
されることはほとんどなく、あってもごく僅かである。
次に、得られた生成物を、ろ過、水洗し、さらにこれを
100〜120℃程度の温度で乾燥する。得られた乾燥
物を酸化性雰囲気下で500〜700℃の温度で30分
〜1時間熱処理することにより、本発明の微粒子複合酸
化物ブラウン顔料を得ることができる。このようにして
得られた、本発明による微粒子複合酸化物ブラウン顔料
は、従来の乾式法におけるものに比べて透明で深みのあ
る色調を有し、BET比表面積を50〜100m2/g
に調整することで、粒子の大きさを整え、塗料系への分
散も良好であった。
【0010】
【実施例】
実施例1 塩化亜鉛27.4重量部、硫酸第一鉄7水塩55.7重量
部及び40重量%硝酸クロム溶液119重量部を計り、
水を加えて、これを完全に溶かして全体を約300重量
部とする。次に沈殿剤としてカセイソーダ57重量部を
計りとり、水を加えて約300重量部とする。あらかじ
め用意しておいた沈殿媒体である水約1,200重量部
をガスバーナーや電熱器等で約25℃に調整し、ここに
混合塩水溶液とカセイソーダ水溶液とを同時に滴下し、
約30分から1時間かけて沈殿反応を完了させる。この
際のpHは10前後位になるように注意し、混合塩水溶液
の滴下が終了したら過剰のカセイソーダ水溶液を続けて
加えた後、20分間ほど熟成する。
【0011】次に、先の細いキャピラリー状に加工した
ガラス管を用意し、上記沈殿生成物の底部から1.5リ
ットル/min.流量の空気を吹き込む。この間、撹拌
は続けて行い、撹拌羽根の回転速度は300rpm前
後、温度は25℃に調節し、空気の吹き込みは約4時間
続けた。はじめ緑味の沈殿物は終わりには赤みの強い沈
殿物に変化する。反応終点は酸化還元電位計を用いて測
定し、はじめ+850mV前後の値が+50mV前後に
変化した点で終了とする。次に、生成物を取り出しデカ
ンテーションにより十分に水洗し残塩を洗い流し、ろ過
を行う。ついで100〜120℃の温度にて12時間以
上乾燥させる。この乾燥物を700℃で1時間酸化雰囲
気にて熱処理後、冷却し400℃にて1時間さらに熱処
理し、微粒子複合酸化物ブラウン顔料を得た。
【0012】このようにして得られた顔料は粒子が細か
く、BET比表面積が70m2/gであり、赤みを帯び
たブラウン色で透明性を有した、深みのあるものであっ
た。焼成品はその後ペイントシェーカーでメラミンアル
キッド樹脂(PHR30)にて分散させる。そして黒帯
付のアート紙に6ミルのアプリケーターにて展色し色調
を観察した。
【0013】実施例2 硫酸第一鉄7水塩83.5重量部及びカセイソーダ68
重量部とする以外は実施例1と同様にして本発明の顔料
を得た。このようにして得られた顔料は実施例1と同様
粒子が細かく、BET比表面積が65m/gであり、赤
みの強いブラウン色で透明性を有した深みのあるもので
あった。
【0014】比較例1 市販の針状含水酸化第二鉄顔料88.8重量部、酸化亜
鉛40.7重量部及び酸化クロム15.2重量部を計りと
り、十分に混合させる。これを850℃で1時間焼成し
た後、常法に従い粉砕し、顔料を得た。このようにして
得られた乾式法による顔料は実施例1で得られた顔料と
比較して粒子が大きく、不透明であった。以上の結果を
まとめて第1表に示す。
【0015】 第1表 色相 1) 透明感 分散性 比表面積 従来品 茶色 無 良 5m2/g 実施例1 茶色 有 良 70m2/g 実施例2 茶色 有 良 65m2/g 比較例1 茶色 無 良 4m2/g
【0016】注1)色相 透明感:メラミンアルキッド
/PHR30なお、上記第1表における従来品は市販の
複合酸化物ブラウン顔料である。
【0017】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、深みのあ
る赤みの茶色かつ、透明性に優れた微粒子複合酸化物ブ
ラウン顔料が得られ、該顔料は従来の顔料と同様に一般
の塗料や合成樹脂の着色剤、窯業用着色剤として使用さ
れるとともに、その特性を利用した、例えば、透明性塗
料、透明薄膜、印刷インキ、化粧品、蛍光体、研磨剤等
への応用が期待される。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09C 1/34 C09C 1/34 (72)発明者 西尾 章 東京都練馬区東大泉4−10−22 (72)発明者 待鳥 峰喜 埼玉県桶川市上日出谷1194−58 (56)参考文献 特開 昭61−48431(JP,A) 特開 平4−224115(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01G 49/00 - 49/08 C01G 9/02 C01G 37/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛、鉄及びクロムの酸化物からなり、B
    ET比表面積が50m2/g以上、100m2/g以下で
    あることを特徴とする微粒子複合酸化物ブラウン顔料。
  2. 【請求項2】構成成分である亜鉛、鉄及びクロムのモル
    比が亜鉛1に対して鉄0.5〜1.5及びクロムが0.5
    〜1.5の範囲である請求項1記載の微粒子複合酸化物
    ブラウン顔料。
  3. 【請求項3】亜鉛塩、2価の鉄塩及び3価クロム塩の3
    成分混合溶液に沈殿剤としてアルカリ水溶液を過剰に加
    えて、共沈物を生成させた後、50℃以下の温度で空気
    を吹き込み、微粒子顔料の前駆体を生成させた後、ろ
    過、水洗乾燥後、熱処理することを特徴とする微粒子複
    合酸化物ブラウン顔料の製造方法。
  4. 【請求項4】熱処理温度が500〜700℃の範囲であ
    る請求項3記載の微粒子複合酸化物ブラウン顔料の製造
    方法。
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