JP2005120187A - Black pigment particle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は黒色顔料粒子に関する。更に詳しくは特定の元素組成物を有し、主に塗料用、インキ用、トナー用、ゴム・プラスチック用に好適な黒色顔料粒子に関する。本発明の黒色顔料粒子は、カーボンブラック代替の非磁性トナー用や高温混練を要するエンジニアリングプラスチックスの着色用に特に好適である。 The present invention relates to black pigment particles. More specifically, the present invention relates to black pigment particles having a specific element composition and suitable mainly for paints, inks, toners, rubbers and plastics. The black pigment particles of the present invention are particularly suitable for non-magnetic toners that substitute for carbon black and for coloring engineering plastics that require high-temperature kneading.
塗料用、インキ用、トナー用、ゴム・プラスチック用等に用いられる黒色顔料は、黒色度、色相、着色力、隠ぺい力等の特性に優れ、かつ安価であることが求められている。現在、黒色顔料として、カーボンブラック、マグネタイトを始めとする酸化鉄系顔料、その他複合酸化物顔料が用途に応じて利用されている。 Black pigments used for paints, inks, toners, rubbers / plastics, etc. are required to be excellent in properties such as blackness, hue, coloring power, hiding power and the like and inexpensive. Currently, carbon black, iron oxide pigments such as magnetite, and other complex oxide pigments are used as black pigments depending on the application.
昨今、前述の何れの分野においても、高性能化や高品質化以外の要求が高まってきている。カーボンブラックは、環境問題や人体に与える影響等に鑑み使用が差し控えられている。一方、マグネタイトに代表される、湿式酸化反応で得られる酸化鉄系顔料は、カーボンブラックのような問題は少ないものの、比較的高磁化であることから、低磁化あるいは非磁性であることを要求される用途には不適当である。 Recently, in any of the aforementioned fields, demands other than high performance and high quality are increasing. Carbon black is refrained from use in view of environmental problems and effects on the human body. On the other hand, iron oxide pigments obtained by a wet oxidation reaction typified by magnetite are required to be low or non-magnetized because they have relatively high magnetization, although there are few problems like carbon black. It is unsuitable for use.
これらの問題点を改善する黒色顔料に関する技術として、各種無機成分を含有する複合酸化物系顔料が昨今注目されている(特許文献1及び2参照)。例えば、特許文献2には、コバルト、マンガン及び鉄の複合酸化物からなる黒色顔料が開示されている。 As a technique relating to a black pigment for improving these problems, composite oxide pigments containing various inorganic components have recently attracted attention (see Patent Documents 1 and 2). For example, Patent Document 2 discloses a black pigment made of a complex oxide of cobalt, manganese, and iron.
しかし、前記複合酸化物系顔料はその主金属成分がコバルトやマンガン等の環境負荷物質と位置付けられた材料であることから、依然として環境負荷の問題は解決されていない。この事実は、環境負荷物質の排出・移動登録制度(PRTR)の国内法成立に伴い、これら主金属自体あるいはその化合物が、特定化学物質として指定されていることから明らかである。このような複合酸化物系顔料とは別に、適当な芯材粒子に黒色系材料を単純に被覆して顔料粒子を得たとしても、そのような粒子では芯材から被覆が剥離してしまう現象が生じやすい。要するに、低磁化あるい非磁性の黒色顔料の重度な特性である黒色性一つをとっても、環度負荷物質を極力排しつつ優れた黒色顔料を得ることは困難であり、満足のゆく材料は未だ見出されていないのが実情である。 However, since the composite metal oxide pigment is a material in which the main metal component is positioned as an environmental load substance such as cobalt or manganese, the problem of environmental load has not been solved. This fact is clear from the fact that these main metals themselves or their compounds are designated as specific chemical substances in accordance with the establishment of the domestic laws of the Environmentally Harmful Substances Release and Transfer Registration System (PRTR). In addition to such complex oxide pigments, even if a suitable core material particle is simply coated with a black material to obtain a pigment particle, such a particle causes the coating to peel off from the core material. Is likely to occur. In short, it is difficult to obtain an excellent black pigment while eliminating the cyclic loading substance as much as possible, even if it takes one blackness which is a severe characteristic of low magnetization or non-magnetic black pigment, and satisfactory materials are The reality is that it has not been found yet.
従って本発明の目的は、主に塗料用、インキ用、トナー用、ゴム・プラスチック用の黒色顔料として好適であり、環項負荷が小さく、黒色度に優れかつ低磁化な黒色顔料粒子を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide black pigment particles that are suitable mainly as black pigments for paints, inks, toners, rubbers and plastics, have low ring load, excellent blackness, and low magnetization. There is.
本発明は、原子番号が22以下の軽元素からなる非磁性コア粒子と、該コア粒子を被覆する等電点コントロール層と、該中間層を被覆する、少なくとも鉄を含有する酸化物層とを有する黒色顔料粒子であって、
前記等電点コントロール層はその等電点が、前記コア粒子および前記酸化物層それぞれの等電点よりも低いものである黒色顔料粒子を提供することにより前記目的を達成したものである。
The present invention comprises a nonmagnetic core particle comprising a light element having an atomic number of 22 or less, an isoelectric point control layer covering the core particle, and an oxide layer containing at least iron and covering the intermediate layer. Black pigment particles having,
The isoelectric point control layer achieves the object by providing black pigment particles whose isoelectric points are lower than the isoelectric points of the core particles and the oxide layer.
また本発明は、前記の黒色顔料粒子を用いた電子写真用トナーを提供するものである。 The present invention also provides an electrophotographic toner using the black pigment particles.
更に本発明は、前記の電子写真用トナーを用いた電子写真方式による画像形成方法を提供するものである。 Furthermore, the present invention provides an image forming method by an electrophotographic method using the above-described electrophotographic toner.
本発明の黒色顔料粒子は、鉄以外の遷移金属元素や重金属元素を含んでいないので、廃棄しても環境負荷が小さく人体に与える影響も非常に小さい。また安価に製造でき、経済的に有利である。更に鉄酸化物層が粒子に強固に固着しており、その剥離が起こり難い。 Since the black pigment particles of the present invention do not contain a transition metal element or heavy metal element other than iron, even if discarded, the environmental load is small and the influence on the human body is very small. Moreover, it can be manufactured at low cost and is economically advantageous. Furthermore, the iron oxide layer is firmly fixed to the particles, and the peeling is unlikely to occur.
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の黒色顔料粒子は、非磁性コア粒子と、該コア粒子を被覆する等電点コントロール層と、該中間層を被覆する、少なくとも鉄を含有する酸化物層(以下、簡便のため鉄酸化物層ともいう)との少なくとも3層構造を有する。 Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof. The black pigment particles of the present invention include non-magnetic core particles, an isoelectric point control layer that covers the core particles, and an oxide layer that contains at least iron and covers the intermediate layer (hereinafter referred to as iron oxide for convenience). At least a three-layer structure.
コア粒子は、原子番号が22以下の軽元素からなる非磁性のものであればその種類に特に制限はない。本発明においてコア粒子として軽元素を用いた理由は次の通りである。遷移金属元素や重金属元素を含む黒色顔料粒子は、その分子量が大きいために比重が大きくなりがちである。そのため着色するのに十分な量の黒色顔料粒子を用いると、必然的に使用する黒色顔料粒子全体の重量が重くなってしまうという欠点がある。これに対し、コア粒子として軽元素を用いることで、重金属元素等を含む黒色顔料粒子と同程度の着色をするのに必要な顔料粒子の重量を減らすことができる。つまり、本発明の黒色顔料粒子は、従来の黒色顔料粒子よりも軽比重のものである。 The core particle is not particularly limited as long as it is a non-magnetic particle composed of a light element having an atomic number of 22 or less. The reason why a light element is used as the core particle in the present invention is as follows. Black pigment particles containing transition metal elements and heavy metal elements tend to have a high specific gravity due to their large molecular weight. Therefore, if a sufficient amount of black pigment particles are used for coloring, there is a disadvantage that the weight of the entire black pigment particles to be used is inevitably increased. On the other hand, by using a light element as the core particle, it is possible to reduce the weight of the pigment particle necessary for coloring the same level as the black pigment particle containing a heavy metal element or the like. That is, the black pigment particles of the present invention have a light specific gravity than conventional black pigment particles.
コア粒子に用いられる軽元素としては、原子番号順に列挙すると、Li、Be、C、O、Na、Mg、Al、Si、P、S、K、Ca、Sc、Ti等が挙げられる。これらの軽元素からなるコア粒子の構成材料としては、例えばこれらの軽元素の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩又はリン酸塩が挙げられる。 Examples of the light elements used for the core particles include Li, Be, C, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, K, Ca, Sc, Ti and the like when listed in order of atomic number. Examples of the constituent material of the core particles composed of these light elements include hydroxides, oxides, carbonates, sulfates, and phosphates of these light elements.
水酸化物としては、例えばMg及びAlを含む複合水酸化物(いわゆるハイドロタルサイト化合物類)、Ca及びAlを含む複合水酸化物、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、Ca及びSiを含む複合水酸化物、Mg、Al及びSiを含む複合水酸化物等が挙げられる。酸化物としては、例えば酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、二酸化ケイ素、二酸化チタン、酸化ベリリウム、酸化スカンジウム、Na2O・11Al2O3、K2O・11Al2O3、Li2O・11Al2O3、これら酸化物の混合物、Mg及びAlを含む複合酸化物、Ca及びAlを含む複合酸化物、Mg、Al及びSiを含む複合酸化物、Ca、Al及びSiを含む複合酸化物、Mg、Al及びTiを含む複合酸化物、Ca、Al及びTiを含む複合酸化物等が挙げられる。炭酸塩としては、例えば炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。硫酸塩としては、例えば硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、酸化チタニル等が挙げられる。リン酸塩としては、例えばリン酸カルシウム(いわゆるアパタイト化合物類)が挙げられる。これらのうち、形状制御のしやすさ、比重の軽さ、入手しやすさ、コストの面からCa及びAlを含む複合水酸化物、Mg及びAlを含む複合水酸化物(いわゆるハイドロタルサイト類)を用いることが好ましい。 Examples of the hydroxide include composite hydroxides containing Mg and Al (so-called hydrotalcite compounds), composite hydroxides containing Ca and Al, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, Ca and Si. And a composite hydroxide containing Mg, Al, and Si. Examples of the oxide include magnesium oxide, aluminum oxide, calcium oxide, silicon dioxide, titanium dioxide, beryllium oxide, scandium oxide, Na 2 O · 11Al 2 O 3 , K 2 O · 11Al 2 O 3 , Li 2 O · 11Al. 2 O 3 , a mixture of these oxides, a composite oxide containing Mg and Al, a composite oxide containing Ca and Al, a composite oxide containing Mg, Al and Si, a composite oxide containing Ca, Al and Si, Examples include composite oxides containing Mg, Al and Ti, composite oxides containing Ca, Al and Ti. Examples of the carbonate include magnesium carbonate and calcium carbonate. Examples of the sulfate include aluminum sulfate, calcium sulfate, titanyl oxide and the like. Examples of the phosphate include calcium phosphate (so-called apatite compounds). Of these, composite hydroxides containing Ca and Al, composite hydroxides containing Mg and Al (so-called hydrotalcites) in terms of ease of shape control, light specific gravity, availability, and cost ) Is preferably used.
コア粒子の形状は、最終的に得られる黒色顔料粒子の形状に影響する。例えばコア粒子の形状が板状の場合、得られる黒色顔料粒子も板状となる。同様にコア粒子が球状の場合、得られる黒色顔料粒子も球状となる。コア粒子が球状の場合、その平均粒径は30〜250nm、特に50〜150nm程度であることが、鉄被覆層を被覆した後の粒子の分散性が良好になる点から好ましい。一方、コア粒子が板状の場合、その平均板径が100〜1000nm、特に350〜800nm程度であり、板厚は5〜150nm、特に10〜130nm程度であることが好ましい。コア粒子の形状は、その調製時の反応液のpHに依存する。pHが相対的に低いと板状の粒子が得られ、pHが相対的に高いと球状の粒子が得られる。粒子の粒径、板径、板厚は、走査型電子顕微鏡で4万倍の写真を撮影し、フェレ径により算出した。 The shape of the core particles affects the shape of the black pigment particles finally obtained. For example, when the core particles have a plate shape, the resulting black pigment particles also have a plate shape. Similarly, when the core particles are spherical, the resulting black pigment particles are also spherical. When the core particles are spherical, the average particle size is preferably about 30 to 250 nm, particularly about 50 to 150 nm, from the viewpoint of good dispersibility of the particles after coating the iron coating layer. On the other hand, when the core particles are plate-like, the average plate diameter is preferably 100 to 1000 nm, particularly about 350 to 800 nm, and the plate thickness is preferably about 5 to 150 nm, particularly about 10 to 130 nm. The shape of the core particles depends on the pH of the reaction solution at the time of preparation. When the pH is relatively low, plate-like particles are obtained, and when the pH is relatively high, spherical particles are obtained. The particle diameter, plate diameter, and plate thickness of the particles were calculated from the ferret diameter after taking a 40,000 times photograph with a scanning electron microscope.
コア粒子を被覆する等電点コントロール層は、コア粒子の表面に直接形成される。等電点コントロール層は、鉄酸化物層を首尾良く且つ安定して形成するために用いられるものである。更に詳しくは、コア粒子の表面に鉄酸化物層を直接形成させる場合、コア粒子の等電点と鉄酸化物層の等電点とが近接していると、コア粒子と鉄酸化物層との電気的反発に起因して鉄酸化物層を首尾良く形成することが極めて困難となる。また鉄酸化物層が形成できたとしても不安定なものとなり、その剥離が容易に生じてしまう。これに対し、コア粒子の表面に等電点コントロール層を形成することで、鉄酸化物層が形成される粒子(つまりコア粒子に等電点コントロール層が形成された粒子)表面の等電点が、コア粒子そのものの等電点よりも低くなる。その結果、前述した電気的反発が生じにくくなり、鉄酸化物層が首尾良く形成される。また形成された鉄酸化物層は安定したものとなり、その耐剥離性が向上する。 The isoelectric point control layer covering the core particles is directly formed on the surface of the core particles. The isoelectric point control layer is used for successfully and stably forming the iron oxide layer. More specifically, when the iron oxide layer is directly formed on the surface of the core particle, if the isoelectric point of the core particle is close to the isoelectric point of the iron oxide layer, the core particle and the iron oxide layer Due to the electrical repulsion, it is extremely difficult to successfully form an iron oxide layer. Moreover, even if the iron oxide layer can be formed, it becomes unstable, and the peeling easily occurs. On the other hand, by forming an isoelectric point control layer on the surface of the core particle, the isoelectric point on the surface of the particle on which the iron oxide layer is formed (that is, the particle on which the isoelectric point control layer is formed on the core particle) However, it becomes lower than the isoelectric point of the core particle itself. As a result, the electric repulsion described above is less likely to occur, and the iron oxide layer is successfully formed. Further, the formed iron oxide layer becomes stable, and its peel resistance is improved.
以上の観点から、等電点コントロール層の等電点は、コア粒子及び鉄酸化物層それぞれの等電点よりも低いものであることが必要である。特に等電点コントロール層の等電点は、コア粒子及び鉄酸化物層の等電点のうちの低い方の等電点よりも少なくとも1〜3低く、特に3〜7以上低いことが好ましい。等電点は次のようにして測定される。即ち、試料を0.01NのKNO3水溶液に試料濃度が5重量%になるように調整して測定溶液を得る。超音波方式ゼータ電位測定装置DT−1200(Dispersion Technology社製)を用いて、測定溶液を滴定しゼータ電位を求める。滴定には1NのHNO3又は1NのKOHを使用する。そして、ゼータ電位が0mVのときのpHを等電点とする。 From the above viewpoint, the isoelectric point of the isoelectric point control layer needs to be lower than the isoelectric points of the core particle and the iron oxide layer. In particular, the isoelectric point of the isoelectric point control layer is preferably at least 1 to 3 lower, particularly 3 to 7 or more lower than the lower isoelectric point of the core particles and the iron oxide layer. The isoelectric point is measured as follows. That is, the measurement solution is obtained by adjusting the sample to 0.01N KNO 3 aqueous solution so that the sample concentration becomes 5% by weight. Using an ultrasonic zeta potential measurement device DT-1200 (manufactured by Dispersion Technology), the measurement solution is titrated to determine the zeta potential. For titration, 1N HNO 3 or 1N KOH is used. The pH when the zeta potential is 0 mV is taken as the isoelectric point.
コア粒子及び鉄酸化物層の等電点との関係が前述した通りであれば、等電点コントロール層の構成材料に特に制限はない。しかしコア粒子に関して先に述べたように、等電点コントロール層を、原子番号が22以下の軽元素から構成することで、本発明の黒色顔料粒子を一層軽比重のものとすることができる。この観点から等電点コントロール層は非磁性であり、Si、P、B、Al又はTiの酸化物又は水酸化物からなることが好ましい。 If the relationship between the core particles and the iron oxide layer and the isoelectric point is as described above, the constituent material of the isoelectric point control layer is not particularly limited. However, as described above regarding the core particles, the black pigment particles of the present invention can be made to have a lighter specific gravity by constituting the isoelectric point control layer from light elements having an atomic number of 22 or less. From this point of view, the isoelectric point control layer is nonmagnetic and is preferably made of an oxide or hydroxide of Si, P, B, Al, or Ti.
前記酸化物としては、例えばSiの酸化物(具体的にはSiO2など)、Tiの酸化物(具体的にはTiO2など)、Alの酸化物(具体的にはγ−AlOOH)、Bの酸化物(具体的にはB2O3など)、Pの酸化物(具体的にはP4O10など)等が挙げられる。前記水酸化物としては、例えばAlの水酸化物(具体的にはα−Al(OH)3)等が挙げられる。これらのうち、入手しやすさやコストの点から、Si、Al若しくはTiの酸化物又はAlの水酸化物を用いることが好ましい。 Examples of the oxide include Si oxide (specifically SiO 2 and the like), Ti oxide (specifically TiO 2 and the like), Al oxide (specifically γ-AlOOH), B Oxides (specifically, B 2 O 3 and the like) and P oxides (specifically, P 4 O 10 and the like). Examples of the hydroxide include Al hydroxide (specifically α-Al (OH) 3 ) and the like. Among these, it is preferable to use an oxide of Si, Al or Ti or an hydroxide of Al from the viewpoint of availability and cost.
等電点コントロール層は、鉄酸化物層を首尾良く形成し得るような等電点コントロールを効果的に行う観点から、その厚みが0.1〜50nm、特に1〜30nm程度であることが好ましい。 The isoelectric point control layer preferably has a thickness of about 0.1 to 50 nm, particularly about 1 to 30 nm, from the viewpoint of effectively performing isoelectric point control that can successfully form an iron oxide layer. .
等電点コントロール層を被覆する鉄酸化物層は、等電点コントロール層の表面に直接形成される。鉄酸化物層は、本発明の黒色顔料粒子に黒味を与える層である。この観点から、鉄酸化物層は黒色の鉄含有酸化物であるマグネタイト、イルメナイト(FeTiO3)、ヘルシナイト(FeAl2O4)等からなることが好ましい。特にマグネタイトを用いることが好ましい。マグネタイトを用いる場合そのFeO含有量は12〜18重量%、特に15〜18重量%であることが、黒味が一層増す点から好ましい。 The iron oxide layer covering the isoelectric point control layer is directly formed on the surface of the isoelectric point control layer. The iron oxide layer is a layer that gives blackness to the black pigment particles of the present invention. From this viewpoint, the iron oxide layer is preferably made of black iron-containing oxides such as magnetite, ilmenite (FeTiO 3 ), and hercinite (FeAl 2 O 4 ). It is particularly preferable to use magnetite. When magnetite is used, the FeO content is preferably 12 to 18% by weight, more preferably 15 to 18% by weight from the viewpoint of further increasing the blackness.
本発明の黒色顔料粒子は、球状又は板状であることが好ましい。球状とすることで、本発明の黒色顔料粒子の分散性が向上するという利点がある。一方、板状とすることで、着色力を高めることができる。 The black pigment particles of the present invention are preferably spherical or plate-like. By making it spherical, there is an advantage that the dispersibility of the black pigment particles of the present invention is improved. On the other hand, the coloring power can be increased by using a plate shape.
本発明の黒色顔料粒子の黒味を増す観点から、鉄酸化物層はその厚みが30〜300nm、特に50〜150nm程度であることが好ましい。粒径に関しては、黒色顔料粒子が球状の場合、平均粒径が100〜400nm程度であることが好ましい。一方板状の場合には、平均板厚が100〜400nm程度であり、平均板径が200〜1200nm程度であることが好ましい。黒色顔料粒子の大きさがこの程度であれば黒色度を効果的に高めることができる。また板状の粒子の場合、板径及び板厚が前記の範囲内であることによって分散性を良好にすることができる。 From the viewpoint of increasing the blackness of the black pigment particles of the present invention, the iron oxide layer preferably has a thickness of 30 to 300 nm, particularly about 50 to 150 nm. Regarding the particle size, when the black pigment particles are spherical, the average particle size is preferably about 100 to 400 nm. On the other hand, in the case of a plate shape, the average plate thickness is preferably about 100 to 400 nm, and the average plate diameter is preferably about 200 to 1200 nm. If the size of the black pigment particles is about this level, the blackness can be effectively increased. In the case of plate-like particles, the dispersibility can be improved by the plate diameter and the plate thickness being within the above ranges.
黒色顔料粒子の黒色度を更に一層高める観点からは、黒色顔料粒子が球状の場合、平均粒径が190〜385nm程度であることが特に好ましい。一方板状の場合には、平均板厚が190〜385nm程度であり、平均板径が300〜800nm程度であることが特に好ましい。この理由は以下の通りである。一般に可視光を遮るためには、その光の1/2波長以上の厚さの物質が存在すれば、物質内部と外部との境界で発生する固定端反射によって光が打ち消されるため、一層その効果を高めることができる。可視光の波長が380nmから770nmであることを考慮すれば、本発明の黒色顔料粒子の平均粒径(球状の場合)又は平均板厚(板状の場合)が190nmから385nmであることが好ましいのと同時に黒色の鉄酸化物層を黒色顔料粒子の最表層として形成することが好ましい。そして、本発明の黒色顔料粒子におけるコア粒子の平均粒径及び等電点コントロール層の厚みを考慮すると、鉄酸化物層の特に好ましい厚みは前述の通りとなる。また板状の場合、平均板径が前述の特に好ましい範囲内であれば、顔料として使用する場合に分散性や着色力が一層良好となる。 From the viewpoint of further increasing the blackness of the black pigment particles, when the black pigment particles are spherical, the average particle size is particularly preferably about 190 to 385 nm. On the other hand, in the case of a plate shape, it is particularly preferable that the average plate thickness is about 190 to 385 nm and the average plate diameter is about 300 to 800 nm. The reason is as follows. In general, in order to block visible light, if there is a substance with a thickness of ½ wavelength or more of the light, the light is canceled by the fixed-end reflection that occurs at the boundary between the inside and outside of the substance. Can be increased. Considering that the wavelength of visible light is from 380 nm to 770 nm, it is preferable that the average particle diameter (in the case of a spherical shape) or the average plate thickness (in the case of a plate shape) of the black pigment particles of the present invention is from 190 nm to 385 nm. At the same time, it is preferable to form a black iron oxide layer as the outermost layer of black pigment particles. In view of the average particle diameter of the core particles and the thickness of the isoelectric point control layer in the black pigment particles of the present invention, the particularly preferable thickness of the iron oxide layer is as described above. In the case of a plate, if the average plate diameter is within the above-mentioned particularly preferable range, dispersibility and coloring power are further improved when used as a pigment.
先に述べた通り、本発明の黒色顔料粒子は軽元素を主体とする軽比重のものである。具体的には真比重が好ましくは2.5〜4.5、特に好ましくは3.5〜4.5であり、この値は黒色顔料として一般に用いられるマグネタイトの比重(5.2程度)に比べて小さいものである。更に、従来技術の項で述べた銅−マンガン−鉄系の黒色顔料やコバルト−マンガン−鉄系の黒色顔料の真比重が5〜7程度であることと比較すると、本発明の黒色顔料粒子の比重が小さいことがよく判る。真比重は、島津製作所社製のマルチボリウム密度計1305型を用いて、室温20℃の環境下で測定した。 As described above, the black pigment particles of the present invention have a light specific gravity mainly composed of light elements. Specifically, the true specific gravity is preferably 2.5 to 4.5, particularly preferably 3.5 to 4.5, and this value is compared with the specific gravity (about 5.2) of magnetite generally used as a black pigment. Small. Furthermore, compared with the true specific gravity of the copper-manganese-iron black pigment and the cobalt-manganese-iron black pigment described in the section of the prior art being about 5 to 7, the black pigment particles of the present invention It is clear that the specific gravity is small. The true specific gravity was measured in a room temperature 20 ° C. environment using a multi-volume density meter 1305 manufactured by Shimadzu Corporation.
本発明の黒色顔料粒子は、79.6kA/mでの飽和磁化が10〜50Am2/kg、特に10〜45Am2/kgであることが好ましい。飽和磁化がこの範囲内であれば、十分な黒色度が得られ、また磁場が加わる環境下でも磁場の影響を受けずに使用することができる。本発明の黒色顔料粒子は、コア粒子が非磁性であり、また等電点コントロール層も好ましくは非磁性であることから、飽和磁化を前記範囲とすることが容易である。 The black pigment particles of the present invention preferably have a saturation magnetization at 79.6 kA / m of 10 to 50 Am 2 / kg, particularly 10 to 45 Am 2 / kg. If the saturation magnetization is within this range, sufficient blackness can be obtained, and even in an environment where a magnetic field is applied, it can be used without being affected by the magnetic field. In the black pigment particles of the present invention, the core particles are non-magnetic, and the isoelectric point control layer is preferably non-magnetic, so that the saturation magnetization can be easily in the above range.
本発明の黒色顔料粒子は、そのBET比表面積が10〜100m2/g、特に15〜60m2/gであることが好ましい。BET比表面積がこの範囲内であれば、黒色顔料粒子の平均粒径が過大にならず十分な着色力が発現される。逆に平均粒径が過小にもならず、環境に対する依存性を小さくできる。BET比表面積を前記範囲内とするためには、例えば黒色顔料粒子の粒径を適宜調整したり、或いは等電点コントロール層の厚さ、鉄酸化物層の厚さを調整すればよい。 The black pigment particles of the present invention preferably have a BET specific surface area of 10 to 100 m 2 / g, particularly 15 to 60 m 2 / g. If the BET specific surface area is in this range, the average particle diameter of the black pigment particles is not excessive and sufficient coloring power is expressed. Conversely, the average particle size is not too small, and the dependence on the environment can be reduced. In order to set the BET specific surface area within the above range, for example, the particle size of the black pigment particles may be adjusted as appropriate, or the thickness of the isoelectric point control layer and the thickness of the iron oxide layer may be adjusted.
本発明の黒色顔料粒子は、前述した構成を有していることから黒色度の高いものである。詳細にはJIS K5101−1991に準拠した粉体の黒色度及び色相測定において色差計によるL値が好ましくは25以下、更に好ましくは22以下であるという黒色度の高いものである。またa値は0.5以下であることが好ましく、b値は0.5以下であることが好ましい。 The black pigment particles of the present invention have a high blackness because they have the above-described configuration. Specifically, in the measurement of the blackness and hue of powder according to JIS K5101-1991, the L value by a color difference meter is preferably 25 or less, more preferably 22 or less, and the blackness is high. The a value is preferably 0.5 or less, and the b value is preferably 0.5 or less.
本発明の黒色顔料粒子の一例としては、コア粒子がMg及びAlを含む複合水酸化物からなり、等電点コントロール層がSiの酸化物からなり、鉄酸化物層がマグネタイトからなるものが挙げられる。この場合、黒色顔料粒子におけるMgの量は5〜17重量%、特に5〜10重量%であり、またAlの量は2〜8重量%、特に2.5〜5重量%であることが、十分な黒色度が得られる点から好ましい。また鉄酸化物層でコア粒子を十分に被覆することができる点からも好ましい。被覆できない場合には十分な黒色度が得られないことがある。鉄酸化物層が必要以上に被覆された場合には、黒色顔料粒子の組成がFe3O4に近くなり、黒色顔料粒子の飽和磁化が高くなってしまい、磁場の影響下での使用に適さなくなってしまう。MgとAlとの重量比はMg/Al=1.25〜4.5、特に2〜3であることが、コア粒子の形状制御の点から好ましい。Siの量は0.5〜3.5重量%、特に1〜2重量%であることが、鉄酸化物層を首尾良く形成でき、また環境に対する依存性を小さくできるので好ましい。Feの量は30〜60重量%、特に35〜55重量%であることが、十分な黒色度が得られ、また飽和磁化を低く抑えることができる点から好ましい。 As an example of the black pigment particles of the present invention, the core particles are made of a composite hydroxide containing Mg and Al, the isoelectric point control layer is made of Si oxide, and the iron oxide layer is made of magnetite. It is done. In this case, the amount of Mg in the black pigment particles is 5 to 17% by weight, in particular 5 to 10% by weight, and the amount of Al is 2 to 8% by weight, in particular 2.5 to 5% by weight, This is preferable because sufficient blackness can be obtained. Moreover, it is preferable also from the point which can fully coat | cover a core particle with an iron oxide layer. If it cannot be coated, sufficient blackness may not be obtained. If the iron oxide layer is coated more than necessary, the composition of the black pigment particles will be close to Fe 3 O 4 and the saturation magnetization of the black pigment particles will be high, making it suitable for use under the influence of a magnetic field. It will disappear. The weight ratio of Mg to Al is preferably Mg / Al = 1.25 to 4.5, particularly 2 to 3 from the viewpoint of shape control of the core particles. The amount of Si is preferably 0.5 to 3.5% by weight, particularly 1 to 2% by weight, because the iron oxide layer can be successfully formed and the dependence on the environment can be reduced. The amount of Fe is preferably 30 to 60% by weight, particularly 35 to 55% by weight from the viewpoint that sufficient blackness can be obtained and saturation magnetization can be kept low.
この黒色顔料粒子は例えば次の方法によって製造することができる。まず、Mg及びAlを含む複合水酸化物からなるコア粒子を調製する。50℃の温水1リットルに1molの炭酸ナトリウムを添加し、95℃に昇温する。これに12.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液120mlを加える。更に4.23重量%の硫酸アルミニウム水溶液及び1.25mol/lの硫酸マグネシウム水溶液をそれぞれ加える。この場合、硫酸アルミニウムが0.5mol、硫酸マグネシウムが1.25mol添加されるように各水溶液をそれぞれ加える。次に、水酸化ナトリウムを用いて反応溶液のpHを10に調整する。反応液をゆっくり撹拌しながら10時間熟成させ、Mg及びAlを含む複合水酸化物からなるコア粒子を生成させる。この反応によって生成するコア粒子は板状となる。球状のコア粒子を生成させたい場合には、水酸化ナトリウム水溶液の添加量を120mlから240mlに増量すればよい。 The black pigment particles can be produced, for example, by the following method. First, core particles made of a composite hydroxide containing Mg and Al are prepared. 1 mol of sodium carbonate is added to 1 liter of hot water at 50 ° C., and the temperature is raised to 95 ° C. To this is added 120 ml of a 12.5 mol / l aqueous sodium hydroxide solution. Further, a 4.23% by weight aluminum sulfate aqueous solution and a 1.25 mol / l magnesium sulfate aqueous solution are added. In this case, each aqueous solution is added so that 0.5 mol of aluminum sulfate and 1.25 mol of magnesium sulfate are added. Next, the pH of the reaction solution is adjusted to 10 using sodium hydroxide. The reaction solution is aged for 10 hours with slow stirring to produce core particles composed of a composite hydroxide containing Mg and Al. The core particles produced by this reaction are plate-like. In order to produce spherical core particles, the amount of sodium hydroxide aqueous solution added may be increased from 120 ml to 240 ml.
コア粒子が生成したら、次に反応溶液に13.4重量%のケイ酸ナトリウム水溶液を加える。この場合、ケイ酸ナトリウムが0.2mol添加されるように水溶液を加える。次に、希硫酸を用いて反応溶液のpHを8に調整して、コア粒子の表面に、Siの酸化物からなる等電点コントロール層を形成する。 Once the core particles are formed, 13.4% by weight aqueous sodium silicate solution is then added to the reaction solution. In this case, an aqueous solution is added so that 0.2 mol of sodium silicate is added. Next, the pH of the reaction solution is adjusted to 8 using dilute sulfuric acid to form an isoelectric point control layer made of Si oxide on the surface of the core particles.
次に、反応溶液に70g/lの硫酸鉄(II)水溶液を加える。この水溶液には水酸化ナトリウムも含まれている。この場合、Fe2+が0.25mol添加されるように該水溶液を加える。また水酸化ナトリウムの濃度は、反応液のpHが6.5〜8.5に維持されるような量とする。反応液に空気を吹き込み未反応のFe2+が1g/l以下になるまで酸化を続ける。酸化反応によって反応液のpHが変化するが、その場合には反応液のpHが6.5〜8.5に維持されるように水酸化ナトリウムを追加添加する。この硫酸鉄(II)水溶液の添加及びFe2+の酸化反応の操作を所望の回数繰り返す。これによって所望の厚みの鉄酸化物層が等電点コントロール層の表面に形成される。 Next, a 70 g / l iron (II) sulfate aqueous solution is added to the reaction solution. This aqueous solution also contains sodium hydroxide. In this case, the aqueous solution is added so that 0.25 mol of Fe 2+ is added. The concentration of sodium hydroxide is such that the pH of the reaction solution is maintained at 6.5 to 8.5. Air is blown into the reaction solution, and oxidation is continued until unreacted Fe 2+ is 1 g / l or less. The pH of the reaction solution changes due to the oxidation reaction. In that case, sodium hydroxide is additionally added so that the pH of the reaction solution is maintained at 6.5 to 8.5. The addition of this iron (II) sulfate aqueous solution and the Fe 2+ oxidation reaction are repeated a desired number of times. Thereby, an iron oxide layer having a desired thickness is formed on the surface of the isoelectric point control layer.
このようにして本発明の黒色顔料粒子が得られる。次いで、反応液を中和してpHを約6とする。反応液を濾過して固液を分離し、濾別された黒色顔料粒子を乾燥し、更に所望の粒径になるように粉砕する。 In this way, the black pigment particles of the present invention are obtained. Next, the reaction solution is neutralized to a pH of about 6. The reaction solution is filtered to separate the solid and liquid, and the black pigment particles separated by filtration are dried and further pulverized to a desired particle size.
得られた黒色顔料粒子は、水分を除去する乾燥工程に付すだけで、黒色顔料としての性能を十分に発揮することができる。しかし、前述の製造方法は湿式法であることから、水分によって黒色度に多少なりとも影響を受けることになる。水分の影響を極力排除し、高結晶性を付与することで、黒色度を一層高めるためには、等電点コントロール層上に鉄酸化物層が形成された粒子を、非酸化性雰囲気下に熱処理することが有効である。 The obtained black pigment particles can sufficiently exhibit the performance as a black pigment only by being subjected to a drying process for removing moisture. However, since the manufacturing method described above is a wet method, the blackness is somewhat affected by moisture. In order to further increase the blackness by eliminating the influence of moisture as much as possible and imparting high crystallinity, particles having an iron oxide layer formed on the isoelectric point control layer are placed in a non-oxidizing atmosphere. Heat treatment is effective.
非酸化性雰囲気としては水素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、不活性ガス等の雰囲気が挙げられる。これらの雰囲気のうち、コストや入手のしやすさの点から、水素ガスや窒素ガスの雰囲気を用いることが好ましい。水素ガスを用いる場合、水素ガスは還元性が強いので300〜500℃程度の比較的低温で熱処理することが好ましい。この温度範囲であれば、粒子間の凝集の発生を防止しつつ粒子の黒色度を高めることが容易である。一方、窒素ガスを用いる場合には、窒素ガスは還元性があまり強くないことから800〜1050℃程度の比較的高温で熱処理することが、水素ガスを用いた場合と同様の理由により好ましい。 Examples of the non-oxidizing atmosphere include an atmosphere of hydrogen gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, inert gas, and the like. Of these atmospheres, it is preferable to use an atmosphere of hydrogen gas or nitrogen gas from the viewpoint of cost and availability. When hydrogen gas is used, it is preferable to perform heat treatment at a relatively low temperature of about 300 to 500 ° C. because hydrogen gas has strong reducing properties. Within this temperature range, it is easy to increase the blackness of the particles while preventing aggregation between the particles. On the other hand, when nitrogen gas is used, it is preferable to perform heat treatment at a relatively high temperature of about 800 to 1050 ° C. for the same reason as when hydrogen gas is used because nitrogen gas is not very reducible.
以上の通り、本発明によれば、軽比重で黒色度が高く飽和磁化の低い黒色顔料粒子が得られる。この黒色顔料粒子は、重金属を含有しないので環境負荷が小さく、人体への影響も非常に小さい。またこの黒色顔料粒子は安価に製造できるので経済的に有利である。 As described above, according to the present invention, black pigment particles having a light specific gravity, high blackness, and low saturation magnetization can be obtained. Since the black pigment particles do not contain heavy metals, the environmental load is small and the influence on the human body is very small. The black pigment particles are economically advantageous because they can be produced at low cost.
本発明の黒色顔料粒子は電子写真用トナー用材料粉や塗料用黒色顔料粉などとして好適に用いられる。電子写真用トナー用材料粉として用いれば、電子写真方式による画像形成方法によって画像濃度、解像度、階調性等の画像特性に優れた各種画像を形成することができる。 The black pigment particles of the present invention are suitably used as electrophotographic toner material powder, paint black pigment powder and the like. When used as an electrophotographic toner material powder, various images having excellent image characteristics such as image density, resolution, and gradation can be formed by an electrophotographic image forming method.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明の範囲はかかる実施例に制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to such examples.
〔実施例1〕
(1)非磁性コア粒子の製造
50℃の温水1リットルに1molの炭酸ナトリウムを添加し、95℃に昇温した。これに12.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液120mlを加えた。更に4.23重量%の硫酸アルミニウム水溶液及び1.25mol/lの硫酸マグネシウム水溶液をそれぞれ加えた。この場合、マグネシウム及びアルミニウムがそれぞれ表1に示すモル数添加されるように各水溶液をそれぞれ加えた。次に、水酸化ナトリウムを用いて反応溶液のpHを10に調整した。反応液をゆっくり撹拌しながら10時間熟成させ、Mg及びAlを含む複合水酸化物からなる板状のコア粒子を生成させた。このコア粒子の平均板径及び板厚は表1に示す通りである(測定方法は後述する通り)。
[Example 1]
(1) Production of non-magnetic core particles 1 mol of sodium carbonate was added to 1 liter of hot water at 50 ° C, and the temperature was raised to 95 ° C. To this was added 120 ml of a 12.5 mol / l sodium hydroxide aqueous solution. Further, a 4.23 wt% aluminum sulfate aqueous solution and a 1.25 mol / l magnesium sulfate aqueous solution were added. In this case, each aqueous solution was added so that magnesium and aluminum were added in the number of moles shown in Table 1, respectively. Next, the pH of the reaction solution was adjusted to 10 using sodium hydroxide. The reaction solution was aged with slow stirring for 10 hours to produce plate-like core particles composed of a composite hydroxide containing Mg and Al. The average plate diameter and plate thickness of the core particles are as shown in Table 1 (measurement method will be described later).
(2)等電点コントロール層の被覆
コア粒子が生成した反応溶液に、13.4重量%のケイ酸ナトリウム水溶液を加えた。この場合、ケイ素が表1に示すモル数添加されるように水溶液を加えた。次に、希硫酸を用いて反応溶液のpHを8に調整して、コア粒子の表面に、Siの酸化物、具体的にはSiO2ゲルと考えられる物質からなる等電点コントロール層を形成した。等電点コントロール層の厚みは表1に示す通りである(測定方法は後述する通り)。
(2) Coating of isoelectric point control layer A 13.4 wt% sodium silicate aqueous solution was added to the reaction solution in which the core particles were formed. In this case, the aqueous solution was added so that the number of moles of silicon shown in Table 1 was added. Next, the pH of the reaction solution is adjusted to 8 using dilute sulfuric acid, and an isoelectric point control layer made of a material considered to be an oxide of Si, specifically SiO 2 gel, is formed on the surface of the core particles. did. The thickness of the isoelectric point control layer is as shown in Table 1 (the measurement method is as described later).
(3)鉄酸化物層の被覆
反応溶液に70g/lの硫酸鉄(II)水溶液を加えた。この水溶液には水酸化ナトリウムも含まれていた。この場合、Fe2+が表1に示すモル数添加されるように該水溶液を加えた。また水酸化ナトリウムの濃度は、反応液のpHが6.5〜8.5に維持されるような量とした。反応液に空気を吹き込み未反応のFe2+が1g/l以下になるまで酸化を続けた。酸化反応によって反応液のpHが変化した。その場合、反応液のpHが6.5〜8.5に維持されるように水酸化ナトリウムを追加添加した。この硫酸鉄(II)水溶液の添加及びFe2+の酸化反応の操作を複回数繰り返した。これによって表1に示す厚みの鉄酸化物層(測定方法は後述する通り)が等電点コントロール層の表面に形成された本発明の黒色顔料粒子が得られた。鉄酸化物層はマグネタイトを主成分とするものであった。
(3) Coating of iron oxide layer A 70 g / l iron (II) sulfate aqueous solution was added to the reaction solution. This aqueous solution also contained sodium hydroxide. In this case, the aqueous solution was added so that Fe 2+ was added in the number of moles shown in Table 1. The concentration of sodium hydroxide was such that the pH of the reaction solution was maintained at 6.5 to 8.5. Air was blown into the reaction solution, and oxidation was continued until unreacted Fe 2+ was 1 g / l or less. The pH of the reaction solution changed due to the oxidation reaction. In that case, sodium hydroxide was additionally added so that the pH of the reaction solution was maintained at 6.5 to 8.5. The addition of this iron (II) sulfate aqueous solution and the Fe 2+ oxidation reaction were repeated several times. Thus, black pigment particles of the present invention in which an iron oxide layer having a thickness shown in Table 1 (the measurement method is as described later) was formed on the surface of the isoelectric point control layer were obtained. The iron oxide layer was composed mainly of magnetite.
〔実施例2〕
マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、鉄(II)の仕込みモル数を表1に示す量とした。またコア粒子の製造において、初めに添加する12.5mol/lの水酸化ナトリウム水溶液量を240mlとした。これら以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。得られたコア粒子及び黒色顔料粒子は球状であった。
[Example 2]
The numbers of moles of magnesium, aluminum, silicon, and iron (II) charged are shown in Table 1. In the production of the core particles, the amount of 12.5 mol / l sodium hydroxide aqueous solution added first was 240 ml. Other than these, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1. The obtained core particles and black pigment particles were spherical.
〔実施例3〕
実施例1で得られた黒色顔料粒子を350℃の水素ガス雰囲気で熱処理を行った。
Example 3
The black pigment particles obtained in Example 1 were heat-treated in a hydrogen gas atmosphere at 350 ° C.
〔実施例4〕
実施例1で得られた黒色顔料粒子を950℃の窒素ガス雰囲気で熱処理を行った。
Example 4
The black pigment particles obtained in Example 1 were heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at 950 ° C.
〔実施例5〕
実施例1において、鉄酸化物層の形成の際に、鉄(II)及びTiを、表1に示す仕込みモル数となるように添加した。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。Ti源としては酸化チタニルを用いた。得られた黒色顔料粒子における鉄酸化物層は主としてイルメナイト構造を有していた。また粒子は板状であった。
Example 5
In Example 1, when the iron oxide layer was formed, iron (II) and Ti were added so as to have the charged mole numbers shown in Table 1. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1. Titanyl oxide was used as the Ti source. The iron oxide layer in the obtained black pigment particles mainly had an ilmenite structure. The particles were plate-like.
〔実施例6〕
実施例1において、鉄酸化物層の形成の際に、鉄(II)及びAlを、表1に示す仕込みモル数となるように添加した。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。Al源としては硫酸アルミニウムを用いた。得られた黒色顔料粒子における鉄酸化物層は主としてヘルシナイト構造を有していた。また粒子は板状であった。
Example 6
In Example 1, when the iron oxide layer was formed, iron (II) and Al were added so as to have the number of moles charged as shown in Table 1. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1. Aluminum sulfate was used as the Al source. The iron oxide layer in the obtained black pigment particles mainly had a hercinite structure. The particles were plate-like.
〔実施例7〕
コア粒子として板状Al2O3微粒子(河合石灰工業(株)製)を用いる以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。使用に際し、1molのAl2O3微粒子を水に分散させて2.5lの分散液とし、分散液をホモジナイザー(IKA製ULTRA-TURRAX T50)を用いて1分間分散させた。
Example 7
Black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that plate-like Al 2 O 3 fine particles (manufactured by Kawai Lime Industry Co., Ltd.) were used as the core particles. At the time of use, 1 mol of Al 2 O 3 fine particles were dispersed in water to make a 2.5 liter dispersion, and the dispersion was dispersed for 1 minute using a homogenizer (IKRA ULTRA-TURRAX T50).
〔実施例8〕
コア粒子として球状CaO微粒子(ホソカワミクロン(株)製)を用いた。使用に際し、1molのCaO微粒子を水に分散させて2.5lの分散液とし、分散液をホモジナイザー(IKA製ULTRA-TURRAX T50)を用いて1分間分散させた。また、鉄酸化物層の形成の際の鉄(II)の仕込みモル数を表1に示す量とした。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。
Example 8
Spherical CaO fine particles (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) were used as the core particles. At the time of use, 1 mol of CaO fine particles were dispersed in water to make a 2.5 liter dispersion, and the dispersion was dispersed for 1 minute using a homogenizer (IKRA ULTRA-TURRAX T50). The number of moles of iron (II) charged during the formation of the iron oxide layer was set to the amount shown in Table 1. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1.
〔実施例9〕
コア粒子として球状TiO2微粒子(ホソカワミクロン(株)製)を用いた。使用に際し、1molのTiO2微粒子を水に分散させて2.5lの分散液とし、分散液をホモジナイザー(IKA製ULTRA-TURRAX T50)を用いて1分間分散させた。また、鉄酸化物層の形成の際の鉄(II)の仕込みモル数を表1に示す量とした。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。
Example 9
Spherical TiO 2 fine particles (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) were used as the core particles. At the time of use, 1 mol of TiO 2 fine particles were dispersed in water to make a 2.5 liter dispersion, and the dispersion was dispersed for 1 minute using a homogenizer (IKRA ULTRA-TURRAX T50). The number of moles of iron (II) charged during the formation of the iron oxide layer was set to the amount shown in Table 1. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1.
〔実施例10〕
実施例1において、コア粒子が生成した反応溶液に、ケイ酸ナトリウムに代えて、硫酸チタニルをTi換算で表1に示す量加え等電点コントロール層を形成した。このとき反応溶液のpHが8に維持されるようにした。硫酸チタニルは、硫酸を加えてpHを1に調整した水溶液の形で加えた。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。等電点コントロール層はTiO2から構成されていた。
Example 10
In Example 1, an isoelectric point control layer was formed by adding titanyl sulfate in an amount shown in Table 1 in terms of Ti instead of sodium silicate to the reaction solution in which the core particles were generated. At this time, the pH of the reaction solution was maintained at 8. Titanyl sulfate was added in the form of an aqueous solution adjusted to pH 1 by adding sulfuric acid. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1. The isoelectric point control layer was composed of TiO 2 .
〔実施例11〕
実施例1において、コア粒子が生成した反応溶液に、ケイ酸ナトリウムに代えて、四ホウ酸ナトリウム(Na2B4O7・10H2O)をB換算で表1に示す量加えた後、pH8に中和して等電点コントロール層を形成した。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。等電点コントロール層は主としてB2O3から構成されていた。
Example 11
In Example 1, instead of sodium silicate, sodium tetraborate (Na 2 B 4 O 7 .10H 2 O) was added in the amount shown in Table 1 in terms of B to the reaction solution in which the core particles were formed. The isoelectric point control layer was formed by neutralizing to pH 8. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1. The isoelectric point control layer was mainly composed of B 2 O 3 .
〔実施例12〕
実施例1において、コア粒子が生成した反応溶液に、ケイ酸ナトリウムに代えて、リン酸ナトリウム(Na3PO4)をP換算で表1に示す量加えた後、pH8に中和して等電点コントロール層を形成した。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。等電点コントロール層は主としてP4O10から構成されていた。
Example 12
In Example 1, instead of sodium silicate, sodium phosphate (Na 3 PO 4 ) was added in the amount shown in Table 1 in terms of P to the reaction solution in which the core particles were formed, and then neutralized to pH 8 and so on. An electric point control layer was formed. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1. The isoelectric point control layer was mainly composed of P 4 O 10 .
〔実施例13〕
実施例1において、コア粒子が生成した反応溶液に、ケイ酸ナトリウムに代えて、アルミン酸ナトリウム(NaAlO2)をAl換算で表1に示す量加えた後、pH8に中和して等電点コントロール層を形成した。これ以外は実施例1と同様にして黒色顔料粒子を得た。等電点コントロール層は主としてγ−AlOOHから構成されていた。
Example 13
In Example 1, instead of sodium silicate, sodium aluminate (NaAlO 2 ) was added in the amount shown in Table 1 in terms of Al to the reaction solution in which the core particles were formed, and then neutralized to pH 8 to obtain an isoelectric point. A control layer was formed. Other than this, black pigment particles were obtained in the same manner as in Example 1. The isoelectric point control layer was mainly composed of γ-AlOOH.
〔比較例1〕
等電点コントロール層を形成せず、コア粒子の表面に直接鉄酸化物層を形成する操作を行った以外は実施例1と同様にして粒子を得た。
[Comparative Example 1]
Particles were obtained in the same manner as in Example 1 except that the operation of forming an iron oxide layer directly on the surface of the core particle was performed without forming the isoelectric point control layer.
〔比較例2〕
実施例1において、等電点コントロール層の形成の際に用いたケイ酸ナトリウムに代えて硫酸マグネシウムを用い、pH10が維持されるように水酸化ナトリウムと同時に添加した。この場合、マグネシウムが表1に示すモル数添加されるようにした。これによりコア粒子の表面に水酸化マグネシウムの層を形成した。これ以外は実施例1と同様にして粒子を得た。
[Comparative Example 2]
In Example 1, instead of sodium silicate used in forming the isoelectric point control layer, magnesium sulfate was used and added simultaneously with sodium hydroxide so that pH 10 was maintained. In this case, magnesium was added in the number of moles shown in Table 1. This formed a magnesium hydroxide layer on the surface of the core particles. Except for this, particles were obtained in the same manner as in Example 1.
〔性能評価〕
実施例及び比較例で得られた粒子について、以下の測定及び評価を行った。それらの結果を表1に示す。
[Performance evaluation]
The following measurements and evaluations were performed on the particles obtained in Examples and Comparative Examples. The results are shown in Table 1.
(1)添加元素含有率
サンプルを溶解し、ICPにて測定した。
(1) Content of additive element The sample was dissolved and measured by ICP.
(2)FeO含有量
サンプルを硫酸にて溶解し、過マンガン酸カリウム標準溶液を用い酸化還元滴定にて測定した。
(2) FeO content The sample was dissolved in sulfuric acid and measured by redox titration using a potassium permanganate standard solution.
(3)コア粒子及び黒色顔料粒子の板径(粒径)及び板厚
走査型電子顕微鏡写真(倍率40,000倍)によりフェレ径を測定し、平均板径(球状の場合には平均粒径)及び平均板厚を求めた。
(3) Plate diameter (particle diameter) and plate thickness of core particles and black pigment particles The ferret diameter was measured by scanning electron micrograph (magnification 40,000 times), and the average plate diameter (average particle diameter in the case of spherical shape). ) And average plate thickness.
(4)等電点コントロール層の厚み
等電点コントロール層形成後の粒子のフェレ径からコア粒子のフェレ径を差し引いて算出した。
(4) Thickness of isoelectric point control layer Calculated by subtracting the ferret diameter of the core particles from the ferret diameter of the particles after formation of the isoelectric point control layer.
(5)鉄酸化物層の厚み
黒色顔料粒子のフェレ径から等電点コントロール層形成後の粒子のフェレ径を差し引いて算出した。
(5) Thickness of iron oxide layer The thickness was calculated by subtracting the ferret diameter of the particles after formation of the isoelectric point control layer from the ferret diameter of the black pigment particles.
(6)比重
島津製作所社製のマルチボリウム密度計1305型を用いて、室温20℃の環境下で測定した。
(6) Specific gravity Using a multi-volume density meter 1305 manufactured by Shimadzu Corporation, the specific gravity was measured in an environment at room temperature of 20 ° C.
(7)飽和磁化
東英工業製振動試料型磁力計VSM−P7を使用し、外部磁場79.6kA/mにて測定した。
(7) Saturation magnetization Using a vibrating sample magnetometer VSM-P7 manufactured by Toei Industry Co., Ltd., measurement was performed with an external magnetic field of 79.6 kA / m.
(8)黒色L値
試料2.0gにヒマシ油1.4ccを加え、フーバー式マーラーで練り込む。この練り込んだサンプル2.0gにラッカー7.5gを加え、さらに練り込んだ後、これをミラーコート紙上に4milのアプリケータを用いて塗布した。乾燥後、色差計(東京電色社製カラーアナライザーTC−1800型)にて測定した。
(8) Black L value 1.4 cc of castor oil is added to 2.0 g of a sample and kneaded with a Hoover type Mahler. 7.5 g of lacquer was added to 2.0 g of this kneaded sample, and further kneaded, and then this was applied onto mirror-coated paper using a 4 mil applicator. After drying, the color difference was measured with a color difference meter (Tokyo Denshoku Color Analyzer TC-1800 type).
(9)BET比表面積
島津−マイクロメリティックス製2200型BET計にて測定した。
(9) BET specific surface area Measured with a 2200 type BET meter manufactured by Shimadzu Micromeritics.
(10)鉄酸化物層の耐剥離性の評価
実施例及び比較例でそれぞれ得られた粒子2gを試験管に入れ、そこに純水5mlを添加した。100Wの超音波バスに試験管を浸漬し1分間超音波を加えた。試験管を超音波バスから引き上げ、試験管内の液を固液分離した。固形分をSEM観察し鉄酸化物層の剥離の有無を調べて以下の基準で評価した。
◎・・・超音波を加える前と比較して全く変化なし。
○・・・超音波を加える前と比較して板状水酸化物の表面が1割程度見える。
×・・・超音波を加える前と比較して板状水酸化物の表面が5割程度見えるか、又は超音波を加える前から板状水酸化物がそのまま見え、鉄酸化物が別の粒子として形成されているのが見える。
(10) Evaluation of peel resistance of iron oxide layer 2 g of the particles obtained in each of the examples and comparative examples were put in a test tube, and 5 ml of pure water was added thereto. The test tube was immersed in a 100 W ultrasonic bath, and ultrasonic waves were applied for 1 minute. The test tube was pulled up from the ultrasonic bath, and the liquid in the test tube was separated into solid and liquid. The solid content was observed with an SEM, and the presence or absence of peeling of the iron oxide layer was examined and evaluated according to the following criteria.
◎ ・ ・ ・ No change compared to before applying ultrasonic waves.
○: About 10% of the surface of the plate-like hydroxide is visible compared to before the ultrasonic wave is applied.
X: The surface of the plate-like hydroxide can be seen about 50% compared to before the ultrasonic wave is applied, or the plate-like hydroxide is visible as it is before the ultrasonic wave is applied, and the iron oxide is another particle Can be seen as formed.
(11)等電点
実際の等電点の測定については、前述した通りに行った。
コア粒子
実施例1〜6及び10〜13並びに比較例1及び2については、コア粒子の生成後のスラリーをサンプリングし、固形分を洗浄して余分な塩分等を取り除き、次いでコア粒子を濾別した。コア粒子を50℃で乾燥させた後、測定した。実施例7〜9については、原料粒子を測定した。
等電点コントロール層
コア粒子の表面に等電点コントロール層を形成した後のスラリーをサンプリングし、固形分を洗浄して余分な塩分等を取り除き、次いで粒子を濾別した。粒子を50℃で乾燥させた後、測定した。
鉄酸化物層
実施例1、2及び5〜13並びに比較例1及び2については、黒色顔料粒子の生成後のスラリーをサンプリングし、固形分を洗浄して余分な塩分等を取り除き、次いで黒色顔料粒子を濾別した。黒色顔料粒子を50℃で乾燥させた後、測定した。実施例3及び4については、熱処理を行った後に測定した。
(11) Isoelectric point The actual isoelectric point was measured as described above.
For core particle examples 1 to 6 and 10 to 13 and comparative examples 1 and 2, the slurry after the generation of the core particles is sampled, the solid content is washed to remove excess salt, and then the core particles are filtered off. did. The measurement was performed after the core particles were dried at 50 ° C. For Examples 7 to 9, raw material particles were measured.
Isoelectric point control layer The slurry after forming the isoelectric point control layer on the surface of the core particles was sampled, the solid content was washed to remove excess salt, and then the particles were filtered off. The particles were measured after drying at 50 ° C.
For iron oxide layers Examples 1, 2, and 5-13 and Comparative Examples 1 and 2, the slurry after the formation of black pigment particles was sampled, the solid content was washed to remove excess salt, etc., and then the black pigment The particles were filtered off. The measurement was performed after drying the black pigment particles at 50 ° C. About Example 3 and 4, it measured after heat-processing.
表1に示す結果から明らかな通り、各実施例で得られた粒子(本発明品)は、黒色度が高いものであるにもかかわらず、比重及び飽和磁化が小さいものであることが判る。また、鉄酸化物層の剥離も観察されなかった。比較例1及び2では、コア粒子の表面に鉄酸化物層が首尾良く形成されなかった。この理由は、コア粒子の表面及び鉄酸化物層の表面がそれぞれ負に帯電してたことに起因して、電気的に反発しあったからであると考えられる。
As is clear from the results shown in Table 1, it can be seen that the particles (product of the present invention) obtained in each example have a small specific gravity and saturation magnetization despite having high blackness. Also, no peeling of the iron oxide layer was observed. In Comparative Examples 1 and 2, the iron oxide layer was not successfully formed on the surface of the core particle. The reason for this is considered to be that the surface of the core particle and the surface of the iron oxide layer were electrically repelled due to being negatively charged.
Claims (17)
前記等電点コントロール層はその等電点が、前記コア粒子および前記酸化物層それぞれの等電点よりも低いものである黒色顔料粒子。 Black pigment particles having nonmagnetic core particles composed of light elements having an atomic number of 22 or less, an isoelectric point control layer covering the core particles, and an oxide layer containing at least iron covering the intermediate layer Because
The isoelectric point control layer is a black pigment particle having an isoelectric point lower than that of each of the core particle and the oxide layer.
An image forming method using an electrophotographic method using the electrophotographic toner according to claim 16.
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