JP4660678B2

JP4660678B2 - 白色磁性粉末及びその製造方法

Info

Publication number: JP4660678B2
Application number: JP2001183439A
Authority: JP
Inventors: 富雄林; 智之星野; 武志宮園
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP2003002658A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、白色磁性粉末、詳しくは、磁性カラートナーや着色磁性顔料の原料用として有用な白色磁性粉末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー電子写真法においては、二成分現像法、即ちキャリアを用いて、主に非磁性成分で構成されるトナーを用いた現像方式が多く採用されている。
この際、用いられる白色現像剤としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、硫酸亜鉛等の単体もしくはこれらを組み合わせた白色顔料を各種樹脂等中に配合させたものが用いられてきている。しかし、この２成分系の電子写真法は比較的安定した画像が得られるすぐれた方法であるものの、反面キャリアの劣化、トナーとキャリアとの混合比の変動といった欠点も有している。
【０００３】
これに対し、一成分系現像法、即ちキャリアを用いない磁性トナー粒子からなる現像剤を用いる方法が開発されている。この一成分現像法に用いられる現像剤においては、各種色相を得る上で、白色を呈する磁性トナーが必要で、そのようなトナーを得るためには、用いられる材料粉は当然の如く、白色でかつ磁性をある程度有したものでなければならない。
【０００４】
しかし、そのような特徴を顕著に有する好適な材料は未だ得られていない。本発明の目的は、磁性カラートナー用、あるいは着色磁性顔料用として好適な白色磁性粉末を提供することにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、上記の課題を達成するために鋭意検討した結果、酸化チタン粒子を核として、該酸化チタン粒子に特定の装置を用いて、特定量の微細磁性酸化鉄粒子を固着させた白色磁性粒子からなる白色磁性粉末により、上記目的が達成されることを知見した。
【０００６】
本発明の白色磁性粉末は、上記知見に基づいてなされたもので、酸化チタン粒子を核として、該酸化チタン粒子にサンドミルを用いて、線荷重５０〜１２０ｋｇ／ｃｍ、処理時間０．５〜５時間で固着処理を行い、鉄に換算して１０〜２０質量％の微細磁性酸化鉄粒子を固着させた白色磁性粒子からなるものである。
また、本発明の白色磁性粉末の製造方法は、サンドミルを用いて、酸化チタン粒子と微細磁性酸化鉄粒子とを、線荷重５０〜１２０ｋｇ／ｃｍ、処理時間０．５〜５時間で固着処理し、酸化チタン粒子を核として微細磁性酸化鉄粒子を固着させた白色磁性粒子を製造する白色磁性粉末の製造方法であって、
白色磁性粒子全体に対し、鉄に換算して１０〜２０質量％の微細磁性酸化鉄粒子が固着するように固着処理する白色磁性粉末の製造方法である。
【０００７】
本発明の白色磁性粉末の芯材には酸化チタン粒子を用いる。その理由は、酸化チタン粒子は各種白色顔料の内、白色性に優れ、かつ化学的安定度が高いからである。この酸化鉄粒子の粒度は、特に磁性トナー用材料粉として用いる上で、個数平均粒径が０．１〜１μｍ程度であることが好ましい。
【０００８】
本発明の白色磁性粉末は、前記酸化チタン粒子の表面に、鉄に換算して１０〜２０質量％の微細磁性酸化鉄粒子が高速衝突式装置や圧縮せん断式装置にて固着されていることが重要である。
【０００９】
本発明において、前記高速衝突式装置や圧縮せん断式装置を用いる理由は、酸化チタンの白色性を著しく損なうことなく、微細磁性酸化鉄粒子を酸化チタン粒子表面に固定させるのに好適だからである。
【００１０】
高速衝突式装置は、核となる粒子とそれよりも微細な固着用粒子を高速気流中で処理することにより、粒子の複合化を行うものであり、この装置を用い、かつ被着粉末量及び固着粉末量を調整すれば、芯材表面の特性劣化を抑制しつつ、かつ均一な固着粒子を有す複合粒子が得られる。
【００１１】
一方、圧縮せん断装置は、使用粉末中の凝集粒子を圧縮作用により粒子間を広げ、せん断作用により凝集粒子をばらばらにし、圧縮作用（ないしはへらなで作用）により固着粒子を被着粒子に固定することができる。
【００１２】
前記装置にて得られた白色磁性粉末においては、固着粒子である微細磁性酸化鉄粒子量は、粒子全体に対し、鉄に換算して１０〜２０質量％であることが重要である。この量が１０質量％未満の場合、磁性が低く、トナー用磁性粉としての性能を満足しない。また、２０質量％を超える場合、白色度が低下して磁性カラートナー用磁性粉としての性能を満足しない。
【００１３】
また、本発明においては固着粒子である微細磁性酸化鉄粒子は、個数平均粒径が０．０１〜０．１μｍのマグネタイト粒子及び／又はマグヘマイト粒子であることが好ましい。マグネタイト粒子やマグヘマイト粒子は、アルカリ中和−湿式酸化反応法を用いれば、この程度の粒度を有す磁性酸化鉄粒子として製造することが容易であり、被着粒子の粒度から見てもこの程度が好ましい。
【００１４】
また、本発明においては、ＪＩＳＫ５１０１−１９９１に記載の着色力測定方法に準拠した色差計によるＬ値が５０〜９５であることが好ましい。Ｌ値が５０未満の場合、白色度が低下して磁性カラートナー用磁性粉としての性能を満足しない。Ｌ値が９５を超える場合、白色度は十分ではあるが、粉末中の磁性酸化鉄の比率が下がり、トナー用磁性粉としての性能を満足しないものとなる。
【００１５】
また、本発明においては、負荷磁場７９６ｋＡ／ｍにおける飽和磁化が１０〜２０Ａｍ^２／ｋｇであることが好ましい。飽和磁化が１０Ａｍ^２／ｋｇ未満の場合、トナー用磁性粉としての性能を満足しない。飽和磁化が２０Ａｍ^２／ｋｇを超える場合、磁性は十分なものの、白色度が低下して磁性カラートナー用磁性粉としての性能を満足しないものとなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の白色磁性粉末の好ましい製造方法の具体例を挙げる。本発明の白色磁性粉末は、圧縮せん断式装置であるミックスマーラー（松本鋳造鉄工所製）を用いて製造できる。
【００１７】
ここでは、操作等の面で簡易なミックスマーラーであるサンドミルを用いる際の操業条件を述べる。
【００１８】
投入原料としては、酸化チタン粉末１００〜１０００重量部、微細酸化鉄粉末１７．５〜４３０重量部とし、線荷重５０〜１２０ｋｇ／ｃｍ、処理時間０．５〜５時間で処理を行う。
【００１９】
この際に、線荷重が５０ｋｇ／ｃｍ未満の場合、圧縮作用が足りず、各粒子の凝集を十分に解砕できないばかりか、被着粒子への固着粒子が不十分となる。線荷重が１５０ｋｇ／ｃｍを超える場合、圧縮せん断作用が強すぎ、粒子の変形、破壊が生じ好ましくない。
【００２０】
また、処理時間は線荷重にも左右されるが、０．５時間未満の場合、固着が不十分となるおそれがある。５時間を超える場合、固着処理には十分であるが、処理に見合った性能の向上は見込めず、不経済である。
【００２１】
以下に実施例及び比較例に基づいて本発明を具体的に説明する。
実施例１
個数平均粒径０．３μｍ、後述のＪＩＳＫ５１０１−１９９１に準拠した方法で測定したＬ値が９７の酸化チタン粉末（石原産業製Ｒ−８２０）１ｋｇ、粒子の個数平均粒径０．０８μｍ、Ｌ値が１９、負荷磁場７９６ｋＡ／ｍにおける飽和磁化が７８．８Ａｍ^２／ｋｇであるマグネタイト粉末０．３ｋｇをサンドミルＭＰＵＶ―２（松本鋳造鉄工所製）に投入し、線荷重８０ｋｇ／ｃｍ、処理時間２時間で固着処理を行い、白色磁性粉末を得た。
【００２２】
こうして得られた白色磁性粉末について下記の方法で各特性を評価した。その結果を表１に示す。
〔評価方法〕
（１）微細磁性酸化鉄粒子による粒子全体に対する鉄含有量
サンプルを溶解し、ＩＣＰにて測定した。
（２）磁気特性
東英工業製振動型磁気計ＶＳＭ−Ｐ７型を使用し、７９６Ａ／ｍの外部磁場における磁気特性を測定した。
（３）Ｌ値
ＪＩＳＫ５１０１−１９９１に準拠した方法で測定した。
白色磁性粉末１０ｇ、スチレン−アクリル樹脂（三洋化成(株)製 TB−１０００F）２０ｇ、トルエン４０gを２００mlの内容積のガラスビンに入れ、さらに１mmφのガラスビーズを入れて、ペイントシェーカーにて分散後、４ｍｉｌのアプリケーターを用いて、ミラーコート紙に塗布し、乾燥後、上記色差計にてＬ値を測色した。
【００２３】
【表１】

【００２４】
実施例２
使用する酸化チタン粉末を２ｋｇ、磁性粉を実施例１で用いたマグネタイト粉末０．３ｋｇと、粒子の個数平均粒径０．０８μｍ、Ｌ値が６５、負荷磁場７９６ｋＡ／ｍにおける飽和磁化が６１．５Ａｍ^２／ｋｇであるマグヘマイト粉末０．１ｋｇとし、サンドミル処理時間４．５時間とした以外は、実施例１と同様の方法で白色磁性粉末を得た。実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示す。
【００２５】
比較例１
酸化チタン粉末１ｋｇ、マグネタイト粒子０．４ｋｇとした以外は、実施例１と同様の方法で白色磁性粉末を得た。実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示す。
【００２６】
比較例２
酸化チタン粉末１ｋｇ、マグネタイト粒子０．１ｋｇとし、サンドミルの線荷重８０ｋｇ／ｃｍ、処理時間２時間とした以外は、実施例１と同様の方法で白色磁性粉末を得た。実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示す。
【００２７】
比較例３
サンドミルの線荷重を２０ｋｇ／ｃｍとした以外は、実施例１と同様の方法で白色磁性粉末を得た。実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示す。
【００２８】
比較例４
サンドミルの線荷重を１６０ｋｇ／ｃｍとした以外は、実施例１と同様の方法で白色磁性粉末を得た。実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示す。
【００２９】
比較例５
サンドミルの処理時間を０．１時間とした以外は、実施例１と同様の方法で白色磁性粉末を得た。実施例１と同様に評価し、その結果を表１に示す。
【００３０】
表１からも明らかなとおり、実施例１〜２の白色磁性粉末は、白色度が高く、かつ磁気特性に優れ、特に飽和磁化が高いので磁性カラートナー用、あるいは着色磁性顔料用途に好適な特性を示した。
【００３１】
これに対し、比較例１の粉末は磁性は優れるものの、白色度が低く、比較例２の粉末は白色度は優れるものの、磁性が低く、いずれも目的とする用途に不適なものであった。
【００３２】
また、比較例３の粉末は処理の際の線荷重が低いことに起因して、酸化チタン表面へのマグネタイト粒子の固着が不十分で白色度に劣る他、電子顕微鏡による観察でも、固着不十分であることが確認できた。
【００３３】
また、比較例４の粉末は処理の際の線荷重が大きいことに起因して、諸特性に劣る他、電子顕微鏡による観察でも、粒子の変形や微粒化が確認できた。
【００３４】
また、比較例５の粉末は処理時間が足りないことに起因して、酸化チタン表面へのマグネタイト粒子の固着が不十分で白色度に劣る他、電子顕微鏡による観察でも、固着不十分であることが確認できた。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の白色磁性粉末は、酸化チタン粒子を核として、該酸化チタン粒子に特定の装置を用いて、特定量の微細磁性酸化鉄粒子を固着させた白色磁性粒子からなる白色磁性粉末とすることにより、磁性と白色性を兼ね備えた粉末であるので、磁性カラートナーや着色磁性顔料の原料用として有用である。

Claims

酸化チタン粒子を核として、該酸化チタン粒子にサンドミルを用いて、線荷重５０〜１２０ｋｇ／ｃｍ、処理時間０．５〜５時間で固着処理を行い、粒子全体に対し、鉄に換算して１０〜２０質量％の微細磁性酸化鉄粒子を固着させた白色磁性粒子からなる白色磁性粉末。
個数平均粒径が０．１〜１μｍの酸化チタン粒子表面に、個数平均粒径が０．０１〜０．１μｍのマグネタイト粒子及び／又はマグヘマイト粒子を固着させた請求項１記載の白色磁性粉末。
ＪＩＳＫ５１０１−１９９１に記載の着色力測定方法に準拠した色差計によるＬ値が５０〜９５であり、かつ負荷磁場７９６ｋＡ／ｍにおける飽和磁化が１０〜２０Ａｍ²／ｋｇである請求項１又は２記載の白色磁性粉末。
サンドミルを用いて、酸化チタン粒子と微細磁性酸化鉄粒子とを、線荷重５０〜１２０ｋｇ／ｃｍ、処理時間０．５〜５時間で固着処理し、酸化チタン粒子を核として微細磁性酸化鉄粒子を固着させた白色磁性粒子を製造する白色磁性粉末の製造方法であって、
白色磁性粒子全体に対し、鉄に換算して１０〜２０質量％の微細磁性酸化鉄粒子が固着するように固着処理する白色磁性粉末の製造方法。
酸化チタン粉末１００〜１０００重量部と、微細酸化鉄粉末１７．５〜４３０重量部とを用いる請求項４に記載の製造方法。