JP2017122035A - Coated magnetite particle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetite particle having an octahedron shape and high dispersibility and high resistance.SOLUTION: A coated magnetite particle has a core particle of magnetite and a coating layer positioned with neighboring a surface of the core particle as an outermost layer. The coating layer positioned on each surface of an octahedron consist of oxide, the coating layer contains iron, silicon and aluminum and has a plurality of salients projecting from surfaces thereof. Average particle diameter of a primary particle measured by an electron microscope observation is 50 nm to 150 nm. Dust resistance is preferably 1.0×10Ω cm to 5.0×10Ω cm.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、マグネタイトのコア粒子の表面が被覆層で被覆されてなる被覆マグネタイト粒子に関する。   The present invention relates to a coated magnetite particle in which the surface of a magnetite core particle is coated with a coating layer.

マグネタイト粒子の表面にケイ素化合物やアルミニウム化合物を含む被覆層を形成してなる被覆マグネタイト粒子が知られている。例えば特許文献1には、ケイ素化合物及びアルミニウム化合物によって表面が被覆されているマグネタイト粒子を、酸化性雰囲気中で加熱酸化して、これらの化合物の酸化物を含有するマグヘマイト・ヘマタイト複合粒子を生成させ、次いでこのマグヘマイト・ヘマタイト複合粒子を、還元性雰囲気中で加熱還元してマグネタイト粒子を製造する方法が記載されている。得られたマグネタイト粒子はその形状が八面体であると、同文献には記載されている。特許文献2にも、同様の方法で製造されたマグネタイト粒子が記載されている。   Coated magnetite particles are known in which a coating layer containing a silicon compound or an aluminum compound is formed on the surface of magnetite particles. For example, in Patent Document 1, magnetite particles whose surfaces are coated with a silicon compound and an aluminum compound are heated and oxidized in an oxidizing atmosphere to generate maghemite-hematite composite particles containing oxides of these compounds. Subsequently, a method for producing magnetite particles by heating and reducing the maghemite / hematite composite particles in a reducing atmosphere is described. The literature describes that the obtained magnetite particles are octahedral in shape. Patent Document 2 also describes magnetite particles produced by the same method.

特許文献3には、粒子内部にケイ素を含有しており、かつ粒子表面にシリカとアルミナの共沈物が付着ないし固着しているマグネタイト粒子が記載されている。特許文献4には、粒子表面にSi及びAlを有し、形状が八面体等の多面体であるマグネタイト粒子が記載されている。このマグネタイト粒子は、水酸化アルカリを含む第一鉄塩水溶液中に空気を通気して酸化を行い、鉄の反応率が50%以降のいずれかのときに、水可溶性ケイ酸塩及び水可溶性アルミニウム塩を添加して、引き続き残りの反応を行うことで製造される。   Patent Document 3 describes magnetite particles that contain silicon inside the particles, and on which the coprecipitates of silica and alumina adhere or adhere to the surface of the particles. Patent Document 4 describes magnetite particles having Si and Al on the particle surface and having a polyhedron shape such as an octahedron. The magnetite particles are oxidized by aeration of air in an aqueous ferrous salt solution containing alkali hydroxide, and the water-soluble silicate and water-soluble aluminum when the iron reaction rate is 50% or more. Produced by adding salt followed by the rest of the reaction.

特許文献5には、下層にAlとFeの複合酸化鉄の被覆層を有し、更に上層にSiとFeの複合酸化鉄の被覆層を有する酸化鉄粒子が記載されている。また特許文献6には、下層にSiとFeの複合酸化鉄の被覆層を有し、更に上層にAlとFeの複合酸化鉄の被覆層を有する酸化鉄粒子が記載されている。   Patent Document 5 describes iron oxide particles having a coating layer of a composite iron oxide of Al and Fe as a lower layer and a coating layer of a composite iron oxide of Si and Fe as an upper layer. Patent Document 6 describes iron oxide particles having a coating layer of a composite iron oxide of Si and Fe as a lower layer and a coating layer of a composite iron oxide of Al and Fe as an upper layer.

特開平4−170325号公報JP-A-4-170325 特開平5−281778号公報JP-A-5-281778 特開平7−110598号公報JP-A-7-110598 特開2008−230960号公報JP 2008-230960 A 特開2001−72424号公報JP 2001-72424 A 特開2002−128525号公報JP 2002-128525 A

特許文献1及び2に記載のマグネタイト粒子は、原料のマグネタイト粒子を酸化して一旦マグヘマイト・ヘマタイト複合粒子に変化させた後、これを還元してマグネタイト粒子に戻している。したがって、還元熱処理工程で粒子どうしの凝集が進むため、分散性の悪化や低抵抗化が起こると考えられる。また、原料のマグネタイト粒子に含まれていたケイ素化合物及びアルミニウム化合物が、マグヘマイト・ヘマタイト複合粒子の還元後にどのような化合物の状態となっているのかが不明である。   In the magnetite particles described in Patent Documents 1 and 2, the raw material magnetite particles are oxidized and once converted into maghemite / hematite composite particles, and then reduced to return to magnetite particles. Therefore, it is considered that the dispersibility is deteriorated and the resistance is lowered because the particles are aggregated in the reduction heat treatment step. Further, it is unclear what compound state the silicon compound and aluminum compound contained in the raw magnetite particles are after the reduction of the maghemite / hematite composite particles.

特許文献3に記載のマグネタイト粒子は、その表面にシリカとアルミナの共沈物が存在しているものなので、シリカとアルミナが別個に存在しているものではない。同様に特許文献4に記載のマグネタイト粒子においても、水可溶性ケイ酸塩及び水可溶性アルミニウム塩の存在下に、空気の通気による酸化でマグネタイト粒子を生成させているので、ケイ素とアルミニウムとは何らかの化合物を生成していると考えられる。   Since the magnetite particles described in Patent Document 3 have a coprecipitate of silica and alumina on the surface thereof, silica and alumina do not exist separately. Similarly, in the magnetite particles described in Patent Document 4, magnetite particles are generated by oxidation by aeration of air in the presence of a water-soluble silicate and a water-soluble aluminum salt. It is thought that is generated.

特許文献5及び6に記載の酸化鉄粒子は、中心に位置する酸化鉄の粒子の表面に、AlとFeの複合酸化鉄の被覆層、及びSiとFeの複合酸化鉄の被覆層を、この順で又はこれと反対の順で有する2層構造のものであり、単一の被覆層中にSiとAlとFeとを含むものではない。   In the iron oxide particles described in Patent Documents 5 and 6, a coating layer of a composite iron oxide of Al and Fe and a coating layer of a composite iron oxide of Si and Fe are formed on the surface of the iron oxide particle located at the center. It has a two-layer structure in order or in the opposite order, and does not contain Si, Al, and Fe in a single coating layer.

ところで、マグネタイト粒子には、一般に球形のものと、上述した特許文献1等に記載のとおり八面体等の多面体のものとが知られている。球形のものを用いるか、それとも八面体のものを用いるかは、マグネタイト粒子の具体的な用途に応じて選択される。近年では電子複写機やプリンターの高速印刷化が進んでおり、磁性トナーの原料として使用されるマグネタイトには、高速印刷時にカブリが発生しないよう高い残留磁化が求められる。また、消費電力低減の観点から磁性トナーには低温定着性が求められている。樹脂中のマグネタイトを減らすことで低温定着性は向上するが磁性トナーの着色力は低下するため、着色力の低下を防ぐよう、微粒子のマグネタイトを樹脂中に高分散させることが求められている。上述の各特許文献に記載のマグネタイト粒子は、かかる要求を満たすものではなかった。このような高い残留磁化の要求特性を満たすためには八面体形状のマグネタイトの使用が好ましい。しかし、八面体形状のマグネタイトは粒子表面が平滑であるため、粒子どうしが面で接触してしまい凝集塊が解れにくい性質があり、微粒子のマグネタイトを樹脂中に高分散させて、高抵抗のマグネタイト粒子を製造することはこれまで困難であった。   By the way, magnetite particles are generally known to be spherical and those of polyhedron such as octahedron as described in Patent Document 1 and the like described above. Whether to use a spherical or octahedral one is selected depending on the specific application of the magnetite particles. In recent years, high-speed printing of electronic copying machines and printers has been progressing, and magnetite used as a raw material for magnetic toner is required to have high residual magnetization so that fog does not occur during high-speed printing. Further, from the viewpoint of reducing power consumption, magnetic toners are required to have low temperature fixability. By reducing the magnetite in the resin, the low-temperature fixability is improved, but the coloring power of the magnetic toner is reduced. Therefore, it is required to highly disperse the fine magnetite in the resin so as to prevent the coloring power from being lowered. The magnetite particles described in the above-mentioned patent documents do not satisfy such requirements. In order to satisfy the required characteristics of such high remanent magnetization, it is preferable to use octahedral magnetite. However, since octahedral magnetite has a smooth particle surface, the particles are in contact with each other and the agglomerates are difficult to break. High-resistance magnetite is dispersed by dispersing finely-magnetized magnetite in the resin. It has been difficult to produce particles.

したがって本発明の課題は、分散性が良く、高抵抗である八面体のマグネタイト粒子を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide octahedral magnetite particles having good dispersibility and high resistance.

本発明は、マグネタイトのコア粒子と、該コア粒子の表面に隣接して位置する最外層としての被覆層とを有し、
八面体の形状からなり、
前記八面体における各面に位置する前記被覆層が酸化物からなり、該被覆層が鉄とケイ素とアルミニウムとを含み、かつ該被覆層はその表面から突出した複数の凸部を有し、
電子顕微鏡観察によって測定された一次粒子の平均粒子径が50nm以上150nm以下である被覆マグネタイト粒子を提供するものである。
The present invention has magnetite core particles and a coating layer as an outermost layer located adjacent to the surface of the core particles,
It consists of an octahedron shape,
The covering layer located on each face of the octahedron is made of an oxide, the covering layer includes iron, silicon, and aluminum, and the covering layer has a plurality of protrusions protruding from the surface;
The present invention provides coated magnetite particles in which the average particle diameter of primary particles measured by electron microscope observation is 50 nm or more and 150 nm or less.

本発明によれば、八面体の形状を有し、高分散、高抵抗であるマグネタイト粒子が提供される。   According to the present invention, magnetite particles having an octahedral shape, high dispersion, and high resistance are provided.

図1は、本発明の被覆マグネタイト粒子における凸部の高さを測定する方法を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a method for measuring the height of a convex portion in the coated magnetite particle of the present invention. 図2は、実施例1で得られた被覆マグネタイト粒子の走査型電子顕微鏡像である。FIG. 2 is a scanning electron microscope image of the coated magnetite particles obtained in Example 1. 図3(a)ないし(c)は、実施例1で得られた被覆マグネタイト粒子の透過型電子顕微鏡像である。3A to 3C are transmission electron microscope images of the coated magnetite particles obtained in Example 1. FIG. 図4(a)ないし(c)は、実施例2で得られた被覆マグネタイト粒子の透過型電子顕微鏡像である。4A to 4C are transmission electron microscope images of the coated magnetite particles obtained in Example 2. FIG. 図5(a)ないし(c)は、比較例1で得られたマグネタイト粒子の透過型電子顕微鏡像である。5A to 5C are transmission electron microscope images of the magnetite particles obtained in Comparative Example 1. FIG.

以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき説明する。本発明の被覆マグネタイト粒子は、マグネタイトのコア粒子とその表面に位置する被覆層とを基本構造とするものである。被覆層は、本発明の被覆マグネタイト粒子の最外層をなすものである。つまり被覆層よりも外側に他の層は存在していない。また被覆層は、コア粒子の表面に隣接して位置している。つまり、コア粒子の表面と被覆層との間には他の層は介在していない。したがって本発明の被覆マグネタイト粒子は、コア粒子及び被覆層の2つの部位からなることを基本構造としている。尤も、被覆マグネタイト粒子の具体的な用途によっては、被覆層の外面に、1層又は2層以上の他の層を積層してもよい。あるいはコア粒子と被覆層との間に、1層又は2層以上の他の層を介在させてもよい。   Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments thereof. The coated magnetite particles of the present invention have a basic structure of magnetite core particles and a coating layer located on the surface thereof. The coating layer is the outermost layer of the coated magnetite particle of the present invention. That is, no other layer exists outside the coating layer. The coating layer is located adjacent to the surface of the core particle. That is, no other layer is interposed between the surface of the core particle and the coating layer. Therefore, the coated magnetite particle of the present invention has a basic structure consisting of two parts, a core particle and a coating layer. However, depending on the specific application of the coated magnetite particles, one layer or two or more other layers may be laminated on the outer surface of the coating layer. Alternatively, one layer or two or more other layers may be interposed between the core particles and the coating layer.

コア粒子はマグネタイトから構成される。コア粒子としては、これをXRD測定したときに主ピークがマグネタイトのピークと一致するものが用いられる。この場合、マグネタイトのピークのみが観察されてもよく、あるいはマグネタイトの主ピークの他に、マグヘマイト等のピークが観察されてもよい。コア粒子は、被覆マグネタイト粒子の具体的な用途に応じ、例えばSi、Ti、Al、Zr、Mn、Zn、Mg等の1種又は2種以上の元素を、例えばその酸化物やFeとの複合酸化物等の状態で、粒子内に含んでいてもよい。   The core particle is composed of magnetite. As the core particles, those whose main peak coincides with the peak of magnetite when XRD measurement is performed are used. In this case, only the magnetite peak may be observed, or a peak such as maghemite may be observed in addition to the main peak of magnetite. Depending on the specific application of the coated magnetite particles, the core particles may be composed of one or more elements such as Si, Ti, Al, Zr, Mn, Zn, Mg, etc. It may be contained in the particles in the state of an oxide or the like.

コア粒子としては八面体の形状のものを用いることが好ましい。八面体の形状のコア粒子は、その各稜線が明確になっていてもよく、あるいは稜線の部位が丸みを帯びていてもよい。後述するとおり、コア粒子の表面を被覆する被覆層はその厚みが薄いことから、本発明の被覆マグネタイト粒子の形状は、コア粒子の八面体の形状を反映した八面体の形状となる。本発明の被覆マグネタイト粒子が八面体の形状であるとは、該被覆マグネタイト粒子を任意に100個選択してその形状を観察したとき、80個以上の粒子が八面体の形状を有していることをいう。したがって、すべての被覆マグネタイト粒子が八面体の形状を有していることは要しない。   It is preferable to use an octahedral shape as the core particle. In the octahedral core particle, each ridgeline may be clear, or the portion of the ridgeline may be rounded. As will be described later, since the coating layer covering the surface of the core particle is thin, the shape of the coated magnetite particle of the present invention is an octahedral shape reflecting the shape of the octahedral shape of the core particle. The coated magnetite particles of the present invention have an octahedral shape. When 100 coated magnetite particles are arbitrarily selected and the shape thereof is observed, 80 or more particles have an octahedral shape. That means. Therefore, it is not necessary that all coated magnetite particles have an octahedral shape.

コア粒子の大きさは、目的とする被覆マグネタイト粒子の大きさを反映したものとなる。コア粒子の大きさは、走査型電子顕微鏡(SEM)観察によるフェレ径で表して50nm以上150nm以下であることが好ましく、60nm以上130nm以下であることが更に好ましい。   The size of the core particle reflects the size of the target coated magnetite particle. The size of the core particle is preferably 50 nm or more and 150 nm or less, and more preferably 60 nm or more and 130 nm or less, expressed as a ferret diameter by observation with a scanning electron microscope (SEM).

コア粒子の表面に位置する被覆層は、単一の層中に鉄、ケイ素及びアルミニウムを構成元素として含むものである。被覆層は酸化物を含有している。以下、この酸化物のことを「鉄含有酸化物」という。鉄含有酸化物は、鉄とケイ素との複合酸化物であるか、鉄とアルミニウムとの複合酸化物であるか、又は鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物である。鉄含有酸化物は微粒子の状態でコア粒子の表面に堆積しており、該微粒子の堆積層から単一の被覆層が形成されている。鉄含有酸化物の微粒子は、鉄とケイ素との複合酸化物及び鉄とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、鉄とケイ素との複合酸化物及び鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、又は鉄とアルミニウムとの複合酸化物及び鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有している。したがって、該微粒子の堆積体からなる被覆層も、鉄とケイ素との複合酸化物及び鉄とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、鉄とケイ素との複合酸化物及び鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、又は鉄とアルミニウムとの複合酸化物及び鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有している。被覆層においては、鉄含有酸化物の微粒子は概ね均一に分散している。「単一の被覆層」とは、該被覆層が多層構造でない単層構造であることを意味する。   The coating layer located on the surface of the core particle includes iron, silicon, and aluminum as constituent elements in a single layer. The coating layer contains an oxide. Hereinafter, this oxide is referred to as “iron-containing oxide”. The iron-containing oxide is a composite oxide of iron and silicon, a composite oxide of iron and aluminum, or a composite oxide of iron, silicon, and aluminum. The iron-containing oxide is deposited on the surface of the core particle in the form of fine particles, and a single coating layer is formed from the deposited layer of the fine particles. The iron-containing oxide fine particles contain a composite oxide of iron and silicon and a composite oxide of iron and aluminum, a composite oxide of iron, silicon and aluminum, or iron and silicon. Or a composite oxide of iron, silicon, and aluminum, or a composite oxide of iron, aluminum, and a composite oxide of iron, silicon, and aluminum. Therefore, the coating layer made of the deposit of fine particles also contains a composite oxide of iron and silicon and a composite oxide of iron and aluminum, or a composite oxide of iron, silicon, and aluminum. Or a composite oxide of iron and silicon and a composite oxide of iron, silicon and aluminum, or a composite oxide of iron and aluminum and a composite oxide of iron, silicon and aluminum. ing. In the coating layer, the iron-containing oxide fine particles are substantially uniformly dispersed. “Single coating layer” means that the coating layer has a single layer structure which is not a multilayer structure.

マグネタイト粒子の表面にケイ素化合物やアルミニウム化合物を付着させることは、先に述べた各特許文献に記載されているとおり、当該技術分野においてしばしば採用されている技術である。しかし、コア粒子として八面体形状のマグネタイト粒子を用い、かつそのような形状を有するマグネタイト粒子の表面に、前記の鉄含有酸化物を形成することはこれまで知られていなかった。これに対して本発明者は、八面体形状のマグネタイトのコア粒子の表面に鉄含有酸化物を含む単一の被覆層を形成することで、目的とする被覆マグネタイト粒子の抵抗を高くすることが可能となることを見出した。特に、八面体の形状を有する本発明の被覆マグネタイト粒子において、該八面体の各面に位置する被覆層が、その表面から突出した複数の凸部を有していると、該被覆マグネタイト粒子の表面が荒れて、該粒子どうしが点接触するようになり、該粒子間の接触抵抗が増加することを見出した。この凸部も鉄含有酸化物から構成されている。また、八面体の各面に位置する前記被覆層が、その表面から突出した複数の凸部を有していると、該被覆マグネタイト粒子の分散性が向上することも判明した。ここで言う分散性とは、本発明の被覆マグネタイト粒子を例えば磁性トナーの原料として用いる場合における樹脂中への分散性のことである。   Adhering a silicon compound or an aluminum compound to the surface of magnetite particles is a technique often employed in the technical field as described in the above-mentioned patent documents. However, it has not been known so far to use octahedral magnetite particles as the core particles and to form the iron-containing oxide on the surface of the magnetite particles having such a shape. On the other hand, the present inventors can increase the resistance of the target coated magnetite particles by forming a single coating layer containing iron-containing oxide on the surface of octahedral magnetite core particles. I found it possible. In particular, in the coated magnetite particle of the present invention having an octahedral shape, when the coating layer located on each surface of the octahedron has a plurality of convex portions protruding from the surface, the coated magnetite particle It has been found that the surface becomes rough, the particles come into point contact, and the contact resistance between the particles increases. This convex part is also comprised from the iron containing oxide. It has also been found that the dispersibility of the coated magnetite particles is improved when the coating layer located on each face of the octahedron has a plurality of protrusions protruding from the surface. The dispersibility here refers to the dispersibility in a resin when the coated magnetite particles of the present invention are used as a raw material for a magnetic toner, for example.

上述した凸部は、鉄含有酸化物の微粒子1個又は2個以上から構成されている。後述する図3に示すとおり、被覆マグネタイト粒子をTEM観察した場合、凸部は数nm程度の大きさで観察される。具体的には、1nm以上40nm以下、特に7nm以上20nm以下の大きさである。凸部の大きさとは、被覆マグネタイト粒子をTEM観察したときに、被覆層の基面から突出している高さのことである。凸部は、被覆層の表面に隙間なく存在していてもよく、あるいは、被覆層の基面(すなわち、凸部が立ち上がる基準面)がTEMで観察される程度に疎らに存在していてもよい。凸部の大きさは、被覆マグネタイト粒子をTEM観察し、15個以上の凸部を対象として、図1に示すとおり、被覆層の基面から凸部の頂点までの高さhを測定し、測定値を相加平均することで求める。   The convex part mentioned above is comprised from 1 or 2 or more of iron-containing oxide fine particles. As shown in FIG. 3 described later, when the coated magnetite particles are observed with a TEM, the convex portions are observed with a size of about several nm. Specifically, the size is 1 nm to 40 nm, particularly 7 nm to 20 nm. The size of the convex portion is the height protruding from the base surface of the coating layer when the coated magnetite particles are observed with a TEM. The convex portion may be present on the surface of the coating layer without any gap, or may be present so loosely that the base surface of the coating layer (that is, the reference surface on which the convex portion rises) is observed by TEM. Good. The size of the convex portion is obtained by TEM observation of the coated magnetite particles and measuring the height h from the base surface of the coating layer to the top of the convex portion as shown in FIG. Obtained by arithmetically averaging the measured values.

被覆層は、コア粒子の表面の全域を満遍なく被覆しているか、又はコア粒子の表面が一部露出した状態で被覆している。いずれの被覆態様であっても、被覆層はコア粒子の表面を薄く被覆している。被覆マグネタイト粒子をTEM観察したとき被覆層の厚みは、1nm以上50nm以下であることが好ましく、2nm以上20nm以下であることが更に好ましい。被覆層の厚みは、被覆マグネタイト粒子をTEM観察し、15箇所以上の位置で該被覆層の厚みを測定し、測定値を相加平均することで求める。被覆層の厚みには、前記の凸部の大きさは含まれない。   The coating layer covers the entire surface of the core particle evenly or covers the surface of the core particle in a partially exposed state. In any of the coating modes, the coating layer covers the surface of the core particle thinly. When the coated magnetite particles are observed with a TEM, the thickness of the coating layer is preferably 1 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 20 nm or less. The thickness of the coating layer is obtained by TEM observation of the coated magnetite particles, measuring the thickness of the coating layer at 15 or more positions, and averaging the measured values. The thickness of the covering layer does not include the size of the convex portion.

被覆層に含まれるケイ素、アルミニウム及び鉄のそれぞれの割合は、ケイ素に関しては、被覆層に含まれるケイ素、アルミニウム及び鉄の総質量に対して5質量%以上30質量%以下であることが好ましく、7質量%以上20質量%以下であることが更に好ましい。アルミニウムに関しては、被覆層に含まれるケイ素、アルミニウム及び鉄の総質量に対して10質量%以上45質量%以下であることが好ましく、13質量%以上42質量%以下であることが更に好ましく、15質量%以上37質量%以下であることが一層好ましい。鉄に関しては、被覆層に含まれるケイ素、アルミニウム及び鉄の総質量に対して40質量%以上83質量%以下であることが好ましく、42質量%以上80質量%以下であることが更に好ましく、44質量%以上78質量%以下であることが一層好ましい。また、本発明の被覆マグネタイト粒子が、被覆層の表面に複数の凸部を有するためには、該被覆層における鉄に対するケイ素のモル比が0.2以上1.0以下、特に0.3以上0.9以下であることが好ましく、鉄に対するアルミニウムのモル比が0.5以上2.0以下、特に0.5以上1.8以下であることが好ましい。これらの元素の割合等は、50℃の5質量%希硫酸5Lに、本発明の被覆マグネタイト粒子25gを懸濁させて測定液を得た後、測定液の一部を一定時間毎(5,15,25,35,45,60,75,90,105,120分)に25mlずつサンプリングし、これをメンブランフィルタで濾過し得られたろ液に含まれるケイ素、アルミニウム及び鉄の濃度をICPにて定量することによって測定することができる。この測定において、ケイ素及びアルミニウムの検出量が一定となった時点までに溶出した鉄の総量を、被覆層中の鉄の量とみなす。   The respective ratios of silicon, aluminum and iron contained in the coating layer are preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total mass of silicon, aluminum and iron contained in the coating layer, More preferably, it is 7 mass% or more and 20 mass% or less. Regarding aluminum, it is preferably 10% by mass or more and 45% by mass or less, more preferably 13% by mass or more and 42% by mass or less, based on the total mass of silicon, aluminum and iron contained in the coating layer. More preferably, it is at least 37% by mass. Regarding iron, it is preferably 40% by mass or more and 83% by mass or less, more preferably 42% by mass or more and 80% by mass or less, based on the total mass of silicon, aluminum and iron contained in the coating layer. More preferably, it is at least 78% by mass. In order for the coated magnetite particles of the present invention to have a plurality of convex portions on the surface of the coating layer, the molar ratio of silicon to iron in the coating layer is 0.2 or more and 1.0 or less, particularly 0.3 or more. The molar ratio of aluminum to iron is preferably 0.5 or more and 2.0 or less, and particularly preferably 0.5 or more and 1.8 or less. The ratio of these elements was determined by suspending 25 g of the coated magnetite particles of the present invention in 5 L of 5% by mass dilute sulfuric acid at 50 ° C. 15, 25, 35, 45, 60, 75, 90, 105, 120 minutes), and the concentration of silicon, aluminum, and iron contained in the filtrate obtained by filtering this with a membrane filter is determined by ICP. It can be measured by quantification. In this measurement, the total amount of iron eluted up to the point where the detected amounts of silicon and aluminum become constant is regarded as the amount of iron in the coating layer.

被覆マグネタイト粒子に占める被覆層中のケイ素、アルミニウム及び鉄の総質量の割合は、1.0質量%以上5.5質量%以下であることが好ましく、1.8質量%以上4.1質量%以下であることが更に好ましい。この範囲で被覆層を形成することで、被覆マグネタイト粒子の抵抗を十分に高くすることができる。また、樹脂中への分散性を十分に高くすることができる。被覆マグネタイト粒子に占める被覆層中のケイ素、アルミニウム及び鉄の総質量の割合は、50℃の5質量%希硫酸5Lに、本発明の被覆マグネタイト粒子25gを懸濁させて測定液を得た後、測定液の一部を一定時間毎(5,15,25,35,45,60,75,90,105,120分)に25mlずつサンプリングし、これをメンブランフィルタで濾過し得られたろ液に含まれるSi、Al及びFeの濃度をICPにて定量することで測定することができる。この測定において、ケイ素及びアルミニウムの検出量が一定となった時点までのケイ素、アルミニウム及び鉄それぞれの総量(g)を25gで除し、100を乗じることで、各元素の割合を算出する。   The ratio of the total mass of silicon, aluminum and iron in the coating layer in the coated magnetite particles is preferably 1.0% by mass or more and 5.5% by mass or less, and more preferably 1.8% by mass or more and 4.1% by mass. More preferably, it is as follows. By forming the coating layer in this range, the resistance of the coated magnetite particles can be made sufficiently high. Further, the dispersibility in the resin can be sufficiently increased. The ratio of the total mass of silicon, aluminum, and iron in the coating layer in the coated magnetite particles was obtained by suspending 25 g of the coated magnetite particles of the present invention in 5 L of 5% by weight diluted sulfuric acid at 50 ° C. to obtain a measurement solution. A part of the measurement solution is sampled every 25 ml at regular time intervals (5, 15, 25, 35, 45, 60, 75, 90, 105, 120 minutes), and this is filtered through a membrane filter. The concentration of Si, Al and Fe contained can be measured by quantifying with ICP. In this measurement, the ratio of each element is calculated by dividing the total amount (g) of silicon, aluminum, and iron up to the time when the detected amounts of silicon and aluminum become constant and dividing by 25 g and multiplying by 100.

以上の構造を有する被覆マグネタイト粒子は、コア粒子が八面体の形状を有していることに起因して、同様に八面体の形状を有している。そして、この八面体の形状を有する被覆マグネタイト粒子は、高分散、高抵抗であることによって特徴付けられる。具体的には圧粉抵抗の値が、1.0×10Ω・cm以上5.0×10Ω・cm以下、特に3.0×10Ω・cm以上2.0×10Ω・cm以下である。これに対して通常のマグネタイト粒子(被覆層を有していないマグネタイト粒子)の圧粉抵抗は10Ω・cmのオーダーである。圧粉抵抗は次の方法で測定される。10gの被覆マグネタイト粒子を用意し、これを60MPaの圧力でプレスして、直径25mmの円柱状のペレットからなる測定試料を作製する。測定試料のペレットの電気抵抗を、デジタルマルチメーター(東陽テクニカ製2400Source Meter)を用い四端子法によって測定する。 The coated magnetite particles having the above structure similarly have an octahedral shape because the core particles have an octahedral shape. The coated magnetite particles having the octahedral shape are characterized by high dispersion and high resistance. Specifically, the value of the dust resistance is 1.0 × 10 4 Ω · cm to 5.0 × 10 6 Ω · cm, particularly 3.0 × 10 4 Ω · cm to 2.0 × 10 6 Ω. -It is cm or less. On the other hand, the dust resistance of normal magnetite particles (magnetite particles having no coating layer) is on the order of 10 2 Ω · cm. The dust resistance is measured by the following method. 10 g of coated magnetite particles are prepared, and this is pressed at a pressure of 60 MPa to prepare a measurement sample made of a cylindrical pellet having a diameter of 25 mm. The electric resistance of the pellet of the measurement sample is measured by a four-terminal method using a digital multimeter (2400 Source Meter manufactured by Toyo Technica).

被覆マグネタイト粒子を例えば磁性トナーの原料として用いる場合には、画像の精細度の向上の観点から微粒のものであることが好ましい。具体的には、被覆マグネタイト粒子は、その一次粒子の平均粒子径が、SEM観察によるフェレ径で表して50nm以上150nm以下であることが好ましく、60nm以上130nm以下であることが更に好ましい。SEM観察による粒径の測定は、200個以上の粒子を測定対象とし、その平均値を求める。   When the coated magnetite particles are used as a raw material for magnetic toner, for example, the particles are preferably fine particles from the viewpoint of improving image definition. Specifically, in the coated magnetite particles, the average particle diameter of the primary particles is preferably 50 nm or more and 150 nm or less, more preferably 60 nm or more and 130 nm or less, expressed as a ferret diameter by SEM observation. In the measurement of the particle diameter by SEM observation, 200 or more particles are measured and the average value is obtained.

分散性が高いことを特徴の一つとする本発明の被覆マグネタイト粒子は、その分散性の程度を、以下の式で表されるD50減少率の値で表現することができる。
50減少率(%)={D50(A)−D50(B)}/D50(A)×100
(式中、D50(A)は10Wの出力でマグネタイト粒子を超音波分散させた後に測定されたレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径を表し、D50(B)は30Wの出力でマグネタイト粒子を超音波分散させた後に測定されたレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径を表す。)
The degree of dispersibility of the coated magnetite particles of the present invention, which is characterized by high dispersibility, can be expressed by the value of D 50 reduction rate represented by the following formula.
D 50 decrease rate (%) = {D 50 (A) −D 50 (B)} / D 50 (A) × 100
(In the formula, D 50 (A) represents a volume cumulative particle size at a cumulative volume of 50 vol% by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method measured after ultrasonically dispersing magnetite particles at an output of 10 W, and D 50 (B) represents a volume cumulative particle size at a cumulative volume of 50 vol% by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method measured after ultrasonically dispersing magnetite particles at an output of 30 W.)

レーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径D50は、その値が小さいほど、被覆マグネタイト粒子の凝集塊が小さいことを意味し、該被覆マグネタイト粒子の分散性が良好であることを、換言すれば凝集しにくいことを意味する。そして、前記の式で定義されるD50減少率は、その値が大きいほど凝集塊が解れやすく、被覆マグネタイト粒子を磁性トナーの原料として用いる場合に、樹脂中への分散性が高いことを意味する。具体的には、本発明の被覆マグネタイト粒子は、そのD50減少率が、好ましくは4%以上であり、更に好ましくは5%以上であり、一層好ましくは6%以上である。D50減少率の測定方法は、後述する実施例において詳述する。 Cumulative volume particle diameter D 50 in the cumulative volume 50% by volume by laser diffraction scattering particle size distribution measuring method, the smaller the value, it means that aggregates of the coated magnetite particles are smaller, the dispersibility of the coated magnetite particles In other words, it means good aggregation. The D 50 reduction rate defined by the above formula means that the larger the value is, the more easily the agglomerates are broken, and the higher the dispersibility in the resin when the coated magnetite particles are used as the raw material of the magnetic toner. To do. Specifically, coated magnetite particles of the present invention, the D 50 percent reduction, preferably 4% or more, still more preferably 5% or more, more preferably not less than 6%. The method for measuring the D 50 reduction rate will be described in detail in Examples described later.

次に本発明の被覆マグネタイト粒子の好適な製造方法について説明する。被覆マグネタイト粒子は、(1)コア粒子の製造工程及び(2)被覆層の形成工程に大別される。以下、それぞれの工程について説明する。   Next, the suitable manufacturing method of the covering magnetite particle | grains of this invention is demonstrated. The coated magnetite particles are roughly classified into (1) a process for producing core particles and (2) a process for forming a coating layer. Hereinafter, each process will be described.

(1)のコア粒子の製造工程においては、鉄源化合物の水溶液のpHを調整した条件下に、該水溶液中に酸化性ガスを通気して鉄イオンの湿式酸化を行う。鉄源化合物としては、二価鉄の水溶性化合物を用いることが好ましい。そのような化合物としては、例えば硫酸第一鉄や塩化第一鉄などが挙げられる。水溶液のpHは9.5以上に調整することが好ましい。pHをこの値以上に設定することで、八面体の形状のコア粒子を首尾よく製造することができる。pHの調整には、例えば水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物を用いることができる。酸化性ガスとしては、酸素含有ガス、例えば空気を用いることが好ましい。酸化性ガスの吹き込みは、液中に二価鉄イオンが存在しなくなるまで行うことが好ましい。酸化性ガスの吹き込み量は、該ガスとして空気を用いる場合には、200Lのマグネタイト製造槽に対し、1〜80L/min、特に2〜50L/minとすることが好ましい。酸化性ガスの吹き込み中は液を加熱して、60〜100℃、特に80〜95℃に保つことが、適切な反応速度を得る点から好ましい。   In the manufacturing process of the core particles of (1), wet oxidation of iron ions is performed by passing an oxidizing gas through the aqueous solution under conditions in which the pH of the aqueous solution of the iron source compound is adjusted. As the iron source compound, it is preferable to use a water-soluble compound of divalent iron. Examples of such compounds include ferrous sulfate and ferrous chloride. The pH of the aqueous solution is preferably adjusted to 9.5 or higher. By setting the pH above this value, octahedral core particles can be successfully produced. For adjusting the pH, for example, an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide can be used. As the oxidizing gas, it is preferable to use an oxygen-containing gas such as air. It is preferable to blow the oxidizing gas until no divalent iron ions exist in the liquid. When air is used as the gas, the amount of the oxidizing gas blown is preferably 1 to 80 L / min, particularly 2 to 50 L / min with respect to a 200 L magnetite production tank. It is preferable from the point of obtaining an appropriate reaction rate to heat the liquid during blowing of the oxidizing gas and keep it at 60 to 100 ° C., particularly 80 to 95 ° C.

このようにして八面体形状のコア粒子が液中に得られたら、(2)の被覆層の形成工程を行う。同工程においては、コア粒子が含まれる水分散液中に、ケイ素源化合物、アルミニウム源化合物及び鉄源化合物を添加する。これらの化合物は一括添加してもよく、あるいは逐次添加してもよい。目的とする被覆層を首尾よく形成する観点からは、逐次添加することが有利である。逐次添加する場合には、まず(イ)八面体形状のコア粒子を含む水分散液中に、ケイ素源化合物及び鉄源化合物を添加し、該水分散液に酸化性ガスを吹き込んでコア粒子の表面にケイ素酸化物の微粒子及び鉄酸化物の微粒子を付着させる。次いで、(ロ)前記水分散液中に、アルミニウム源化合物及び鉄源化合物を添加し、該水分散液に酸化性ガスを吹き込んでコア粒子の表面にアルミニウム酸化物の微粒子及び鉄酸化物の微粒子を付着させて前駆体粒子を生成させる。このような手順で被覆層を形成することで、該被覆層を、鉄と、ケイ素又はアルミニウムとを含む酸化物からなる微粒子の集合体から構成することができる。しかも、該被覆層に複数の凸部を形成することができる。なお、背景技術の項で述べた特許文献6においても、前記の(イ)及び(ロ)の手順が採用されているが、そのときの鉄に対するケイ素のモル比、及び鉄に対するアルミニウムのモル比が、本製造方法で採用している条件と相違しており、そのことに起因して、同文献に記載の酸化鉄粒子では、本発明における凸部を有する単一の被覆層が形成されない。   When octahedral core particles are obtained in the liquid in this way, the coating layer forming step (2) is performed. In this step, a silicon source compound, an aluminum source compound, and an iron source compound are added to the aqueous dispersion containing the core particles. These compounds may be added all at once or sequentially. From the viewpoint of successfully forming the target coating layer, it is advantageous to add them sequentially. In the case of sequential addition, first, (i) a silicon source compound and an iron source compound are added to an aqueous dispersion containing octahedral core particles, and an oxidizing gas is blown into the aqueous dispersion to form the core particles. Silicon oxide fine particles and iron oxide fine particles are adhered to the surface. Next, (b) an aluminum source compound and an iron source compound are added to the aqueous dispersion, an oxidizing gas is blown into the aqueous dispersion, and aluminum oxide fine particles and iron oxide fine particles are formed on the surfaces of the core particles. To form precursor particles. By forming the coating layer by such a procedure, the coating layer can be composed of an aggregate of fine particles made of an oxide containing iron and silicon or aluminum. In addition, a plurality of convex portions can be formed on the coating layer. In addition, in Patent Document 6 described in the background art section, the above-described procedures (a) and (b) are employed. At that time, the molar ratio of silicon to iron, and the molar ratio of aluminum to iron. However, this is different from the conditions employed in the present production method, and as a result, the iron oxide particles described in the document do not form a single coating layer having convex portions in the present invention.

一方、ケイ素源化合物、アルミニウム源化合物及び鉄源化合物を一括添加する場合には、コア粒子を含む水分散液中にこれらの化合物を一括添加した後に、該水分散液に酸化性ガスを吹き込んでコア粒子の表面に、鉄と、ケイ素又はアルミニウムとを含む酸化物からなり、かつ該被覆層はその表面から突出した複数の凸部を有有する被覆層を形成することができる。   On the other hand, when the silicon source compound, the aluminum source compound and the iron source compound are added all at once, after adding these compounds all at once into the aqueous dispersion containing the core particles, an oxidizing gas is blown into the aqueous dispersion. On the surface of the core particle, it is possible to form a coating layer made of an oxide containing iron and silicon or aluminum and having a plurality of convex portions protruding from the surface of the coating layer.

被覆層の形成に用いられるケイ素源化合物としては、例えばケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムなどが挙げられる。これらの化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。アルミニウム源化合物としては、例えば硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、硝酸アルミニウムなどが挙げられる。これらの化合物は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。鉄源化合物としては、マグネタイトのコア粒子の製造に用いられる化合物と同様のものを用いることができる。酸化性ガスとしても、マグネタイトのコア粒子の製造に用いられるガスと同様のものを用いることができる。   Examples of the silicon source compound used for forming the coating layer include sodium silicate and potassium silicate. These compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Examples of the aluminum source compound include aluminum sulfate, sodium aluminate, and aluminum nitrate. These compounds can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. As the iron source compound, the same compounds as those used for the production of magnetite core particles can be used. As the oxidizing gas, the same gas as that used for producing the magnetite core particles can be used.

上述した逐次添加法を採用する場合、(イ)の工程で用いられるケイ素源化合物は、コア粒子に対して0.1質量%以上1.0質量%以下の量で添加されることが好ましく、0.2質量%以上0.8質量%以下の量で添加されることが更に好ましい。一方、(イ)の工程で用いられる鉄源化合物は、コア粒子に対して0.3質量%以上1.5質量%以下の量で添加されることが好ましく、0.6質量%以上1.1%質量以下の量で添加されることが更に好ましい。   When employing the sequential addition method described above, the silicon source compound used in the step (a) is preferably added in an amount of 0.1% by mass or more and 1.0% by mass or less with respect to the core particles. More preferably, it is added in an amount of 0.2% by mass or more and 0.8% by mass or less. On the other hand, the iron source compound used in the step (a) is preferably added in an amount of 0.3% by mass or more and 1.5% by mass or less, and 0.6% by mass or more and 1. More preferably, it is added in an amount of 1% by mass or less.

(イ)の工程における酸化性ガスの吹き込み量は200Lのマグネタイト製造槽に対し、1L/min以上80L/min以下、特に2L/min以上50L/min以下とすることが好ましい。酸化性ガスの吹き込み中は水分散液を加熱して、60℃以上100℃以下、特に80℃以上95℃以下に保つことが好ましい。酸化性ガスの吹き込みは、水分散液中に鉄イオンが実質的に存在しなくなるまで継続することが好ましい。   The amount of the oxidizing gas blown in the step (a) is preferably 1 L / min or more and 80 L / min or less, particularly 2 L / min or more and 50 L / min or less with respect to the 200 L magnetite production tank. During the blowing of the oxidizing gas, the aqueous dispersion is preferably heated and maintained at 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, particularly 80 ° C. or higher and 95 ° C. or lower. The blowing of the oxidizing gas is preferably continued until substantially no iron ions are present in the aqueous dispersion.

(イ)の工程の後の(ロ)の工程においては、同工程で用いられるアルミニウム源化合物は、コア粒子に対して0.3質量%以上1.5質量%以下の量で添加されることが好ましく、0.4質量%以上1.1質量%以下の量で添加されることが更に好ましい。一方、(ロ)の工程で用いられる鉄源化合物は、コア粒子に対して0.3質量%以上1.5質量%以下の量で添加されることが好ましく、0.6質量%以上1.1質量%以下の量で添加されることが更に好ましい。   In the step (b) after the step (b), the aluminum source compound used in the step is added in an amount of 0.3% by mass to 1.5% by mass with respect to the core particles. It is more preferable that it is added in an amount of 0.4% by mass or more and 1.1% by mass or less. On the other hand, the iron source compound used in the step (b) is preferably added in an amount of 0.3% by mass to 1.5% by mass with respect to the core particles. More preferably, it is added in an amount of 1% by mass or less.

(ロ)の工程における酸化性ガスの吹き込み量は200Lのマグネタイト製造槽に対し、1L/min以上80L/min以下、特に2L/min以上50L/min以下とすることが好ましい。酸化性ガスの吹き込み中は水分散液を加熱して、60℃以上100℃以下、特に80℃以上95℃以下に保つことが好ましい。酸化性ガスの吹き込みは、水分散液中に鉄イオンが実質的に存在しなくなるまで継続することが好ましい。   The amount of the oxidizing gas blown in step (b) is preferably 1 L / min or more and 80 L / min or less, particularly 2 L / min or more and 50 L / min or less with respect to the 200 L magnetite production tank. During the blowing of the oxidizing gas, the aqueous dispersion is preferably heated and maintained at 60 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, particularly 80 ° C. or higher and 95 ° C. or lower. The blowing of the oxidizing gas is preferably continued until substantially no iron ions are present in the aqueous dispersion.

以上の工程によって、八面体の形状のマグネタイトのコア粒子の表面に、鉄とケイ素とアルミニウムとを含み、且つ酸化物からなる被覆層を形成することができる。またこの被覆層の表面から突出した複数の凸部を形成することができる。この被覆層は、反応条件に応じて鉄とケイ素との複合酸化物及び鉄とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、鉄とケイ素との複合酸化物及び鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有しているか、又は鉄とアルミニウムとの複合酸化物及び鉄とケイ素とアルミニウムとの複合酸化物を含有している。被覆層及び該被覆層の表面から突出した複数の凸部の形成には、該被覆層における鉄に対するケイ素及びアルミニウムそれぞれの割合が重要な要素の一つである。鉄に対するケイ素及びアルミニウムそれぞれの割合が多すぎると、鉄含有酸化物によって形成された凸部がこれらの元素に覆われ、表面に凸部の無い被覆層となる場合がある。鉄に対するケイ酸及びアルミニウムの割合が少ない場合も同様に、鉄含有酸化物によって形成された凸部が鉄酸化物に覆われ、表面に凸部の無い被覆層となる場合がある。被覆層における鉄に対するケイ素のモル比が好ましくは0.2以上1.0以下、更に好ましくは0.3以上0.9以下の割合で、また鉄に対するアルミニウムのモル比が好ましくは0.5以上2.0以下、更に好ましくは0.5以上1.8以下の割合で鉄含有酸化物を被覆することで、得られた被覆マグネタイト粒子は、被覆層及び凸部が形成されたことに起因して分散性が向上し、その結果、該被覆マグネタイト粒子の抵抗は、被覆層が形成される前のコア粒子の抵抗に対して2桁ないし3桁程度高くなる。   Through the above steps, a coating layer containing iron, silicon, and aluminum and made of an oxide can be formed on the surface of the octahedral magnetite core particles. Moreover, the some convex part protruded from the surface of this coating layer can be formed. This coating layer contains a composite oxide of iron and silicon and a composite oxide of iron and aluminum, or a composite oxide of iron, silicon and aluminum, depending on the reaction conditions. Or a composite oxide of iron, silicon, and aluminum, or a composite oxide of iron and aluminum, and a composite oxide of iron, silicon, and aluminum. The ratio of silicon and aluminum to iron in the coating layer is one of the important factors in forming the coating layer and the plurality of protrusions protruding from the surface of the coating layer. When the ratio of silicon and aluminum to iron is too large, the convex portions formed by the iron-containing oxide may be covered with these elements, resulting in a coating layer having no convex portions on the surface. Similarly, when the ratio of silicic acid and aluminum to iron is small, the convex portion formed by the iron-containing oxide may be covered with the iron oxide, resulting in a coating layer having no convex portion on the surface. The molar ratio of silicon to iron in the coating layer is preferably 0.2 to 1.0, more preferably 0.3 to 0.9, and the molar ratio of aluminum to iron is preferably 0.5 or more. The coated magnetite particles obtained by coating the iron-containing oxide at a ratio of 2.0 or less, more preferably 0.5 or more and 1.8 or less, resulted from the formation of the coating layer and the convex portions. As a result, the dispersibility is improved, and as a result, the resistance of the coated magnetite particles is about two to three orders of magnitude higher than the resistance of the core particles before the coating layer is formed.

このようにして得られた被覆マグネタイト粒子は、例えばその高抵抗や高タップ密度、更には高分散性や高耐酸化性などの特性を生かして、静電複写用のトナーの原料や、静電潜像現像用のキャリアの原料として好適に用いられる。   The coated magnetite particles obtained in this way, for example, take advantage of their properties such as high resistance and high tap density, as well as high dispersibility and high oxidation resistance. It is suitably used as a raw material for carriers for developing latent images.

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)コア粒子の製造
Fe2+濃度が1.79mol/Lの硫酸第一鉄水溶液92Lと、3.74Nの水酸化ナトリウム水溶液88Lを加えて混合撹拌した。この溶液のpHは6.5であった。この溶液を温度89℃、pH9〜12に維持しながら、20L/minの空気を吹き込み、酸化反応を起こさせてコア粒子を生成させた。水酸化第一鉄が完全に消費された時点で、空気の吹き込みを停止し、酸化反応を終了させた。得られたマグネタイトのコア粒子は八面体の形状を有するものであった。
(2)被覆層の形成
0.7mol/Lのケイ酸ナトリウム水溶液2Lと、0.9mol/Lの硫酸第一鉄水溶液2Lを混合した水溶液5Lを、13500gのコア粒子を含む反応後のスラリーにpH7〜9を維持しながら添加した。その後、スラリー中のFe2+が残存しなくなるまで10L/minの空気を吹き込んだ。
続いて、1.5mol/Lの硫酸アルミニウム水溶液2Lと0.9mol/Lの硫酸第一鉄水溶液2Lを混合した水溶液5Lを、コア粒子を含む反応後のスラリーにpH7〜9を維持しながら添加した。その後、スラリー中のFe2+が残存しなくなるまで10L/minの空気を吹き込んだ。スラリーの温度は89℃に維持した。30分混合撹拌後にスラリーを濾過して、洗浄、乾燥させて、目的とする被覆マグネタイト粒子を得た。
[Example 1]
(1) Production of core particles 92 L of a ferrous sulfate aqueous solution having a Fe 2+ concentration of 1.79 mol / L and 88 L of a 3.74 N aqueous sodium hydroxide solution were added and mixed and stirred. The pH of this solution was 6.5. While maintaining this solution at a temperature of 89 ° C. and a pH of 9 to 12, air of 20 L / min was blown to cause an oxidation reaction to generate core particles. When ferrous hydroxide was completely consumed, air blowing was stopped and the oxidation reaction was terminated. The obtained magnetite core particles had an octahedral shape.
(2) Formation of coating layer 5 L of aqueous solution obtained by mixing 2 L of 0.7 mol / L sodium silicate aqueous solution and 2 L of 0.9 mol / L ferrous sulfate aqueous solution into the slurry after reaction containing 13500 g of core particles It was added while maintaining pH 7-9. Thereafter, 10 L / min of air was blown until Fe 2+ in the slurry no longer remained.
Subsequently, 5 L of an aqueous solution obtained by mixing 2 L of a 1.5 mol / L aluminum sulfate aqueous solution and 2 L of a 0.9 mol / L ferrous sulfate aqueous solution was added to the post-reaction slurry containing core particles while maintaining pH 7-9. did. Thereafter, 10 L / min of air was blown until Fe 2+ in the slurry no longer remained. The temperature of the slurry was maintained at 89 ° C. After mixing and stirring for 30 minutes, the slurry was filtered, washed and dried to obtain the desired coated magnetite particles.

〔実施例2ないし5及び比較例1ないし5〕
実施例1と同様にコア粒子を製造した後、表1に示す条件でマグネタイト粒子を得た。
[Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 5]
After producing core particles in the same manner as in Example 1, magnetite particles were obtained under the conditions shown in Table 1.

〔性能評価〕
実施例及び比較例で得られたマグネタイト粒子について、走査型電子顕微鏡(日本電子製JSM−6330F)、及び透過型電子顕微鏡(日本電子製JEM−2100)を用いて粒子形状及び凸部の有無を観察した。また前述の方法で、被覆層に含まれるSi、Al及びFeの割合、Si/Feモル比、及びAl/Feモル比を測定した。更に前述の方法で、一次粒子の平均粒子径及び圧粉抵抗を測定した。更に、以下の方法でD50減少率を評価した。これらの結果を表2に示す。
[Performance evaluation]
About the magnetite particle | grains obtained by the Example and the comparative example, using a scanning electron microscope (JEOL JSM-6330F) and a transmission electron microscope (JEOL JEM-2100), the particle shape and the presence or absence of a convex part were determined. Observed. Moreover, the ratio of Si, Al, and Fe contained in a coating layer, Si / Fe molar ratio, and Al / Fe molar ratio were measured by the above-mentioned method. Further, the average particle diameter and the dust resistance of the primary particles were measured by the method described above. Further, the D 50 reduction rate was evaluated by the following method. These results are shown in Table 2.

〔D50減少率〕
100mLのビーカーに、5%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液100mL及びマグネタイト粒子を0.1g投入した。BRANSON製超音波ホモジナイザーSONIFIER450を液中に浸漬し、3分間にわたりマグネタイト粒子を液中に分散させた。前記の超音波ホモジナイザーは、その振動子の下端が、ビーカーの30mLの標線の位置とほぼ一致するように鉛直方向に向けて液中に浸漬した。得られたマグネタイト分散液の粒度分布を、日機装製MicrotracMT3000を用いて測定し、そのD50の値を記録した。超音波ホモジナイザーの分散強度は、10W及び30Wの2とおりとした。分散強度はその値が大きくなるにつれ強くなる。
[D 50 decrease rate]
In a 100 mL beaker, 100 mL of 5% sodium hexametaphosphate aqueous solution and 0.1 g of magnetite particles were charged. BRANSON ultrasonic homogenizer SONIFIER 450 was immersed in the liquid, and the magnetite particles were dispersed in the liquid for 3 minutes. The ultrasonic homogenizer was immersed in the liquid in the vertical direction so that the lower end of the vibrator almost coincided with the position of the 30 mL marked line of the beaker. The particle size distribution of the obtained magnetite dispersion was measured using Microtrac MT3000 manufactured by Nikkiso, and the value of D 50 was recorded. The dispersion strength of the ultrasonic homogenizer was two types, 10W and 30W. The dispersion strength increases as the value increases.

表2から明らかなように、実施例の被覆マグネタイト粒子は比較例のマグネタイト粒子と比べ、高抵抗のものとなる。また、比較例のマグネタイト粒子は、被覆層表面に突出した複数の凸部が存在しないため、実施例と比べD50減少率の値が小さく、分散性に劣っていることが判る。 As is clear from Table 2, the coated magnetite particles of the examples have higher resistance than the magnetite particles of the comparative example. Further, the magnetite particles of Comparative Example, since the plurality of protruding portions protruding in the coating layer surface is not present, the value of D 50 percent reduction compared with Example is small, it can be seen that the poor dispersibility.

Claims (3)

マグネタイトのコア粒子と、該コア粒子の表面に隣接して位置する最外層としての被覆層とを有し、
八面体の形状からなり、
前記八面体における各面に位置する前記被覆層が酸化物からなり、該被覆層が鉄とケイ素とアルミニウムとを含み、かつ該被覆層はその表面から突出した複数の凸部を有し、
電子顕微鏡観察によって測定された一次粒子の平均粒子径が50nm以上150nm以下である被覆マグネタイト粒子。
A magnetite core particle, and a coating layer as an outermost layer located adjacent to the surface of the core particle;
It consists of an octahedron shape,
The covering layer located on each face of the octahedron is made of an oxide, the covering layer includes iron, silicon, and aluminum, and the covering layer has a plurality of protrusions protruding from the surface;
Coated magnetite particles having an average particle size of primary particles measured by electron microscope observation of 50 nm or more and 150 nm or less.
以下の式で表されるD50減少率の値が4%以上である請求項1に記載の被覆マグネタイト粒子。
50減少率(%)={D50(A)−D50(B)}/D50(A)×100
(式中、D50(A)は10Wの出力でマグネタイト粒子を超音波分散させた後に測定されたレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径を表し、D50(B)は30Wの出力でマグネタイト粒子を超音波分散させた後に測定されたレーザー回折散乱式粒度分布測定法による累積体積50容量%における体積累積粒径を表す。)
The coated magnetite particle according to claim 1, wherein the value of the D50 reduction rate represented by the following formula is 4% or more.
D 50 decrease rate (%) = {D 50 (A) −D 50 (B)} / D 50 (A) × 100
(In the formula, D 50 (A) represents a volume cumulative particle size at a cumulative volume of 50 vol% by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method measured after ultrasonically dispersing magnetite particles at an output of 10 W, and D 50 (B) represents a volume cumulative particle size at a cumulative volume of 50 vol% by a laser diffraction scattering particle size distribution measurement method measured after ultrasonically dispersing magnetite particles at an output of 30 W.)
圧粉抵抗が1.0×10Ω・cm以上5.0×10Ω・cm以下である請求項1又は2に記載の被覆マグネタイト粒子。 The coated magnetite particle according to claim 1, wherein the dust resistance is 1.0 × 10 4 Ω · cm or more and 5.0 × 10 6 Ω · cm or less.
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