JP2583076B2 - 導電性酸化鉄粒子粉末及びその製造法 - Google Patents

導電性酸化鉄粒子粉末及びその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、安定性と導電性に優れている赤染色〜暗紫
色又は黄金色を呈する導電性酸化鉄粒子粉末及びその製
造法である。
本発明に係る導電性酸化鉄粒子粉末の主な用途は、帯
電防止材料である。
〔従来の技術〕
近年、安全面、衛生面や精度面からクリーンルームの
使用が多くなり、クリーンルームのほこりやごみを極力
少なくする為、クリーンルームに帯電防止された素材が
使用され始めている。また、ICやLSIの放電破壊を防ぐ
為にも帯電防止が必要となっている。
一般に、帯電防止された素材は、導電性材料粒子粉末
を塗料、ゴム、プラスチック等に分散させて導電性を付
与することにより製造されている。帯電防止された素材
は、製造に際して、出来るだけ塗料等の特性を劣化させ
ないことが重要であり、その為には、塗料等に分散させ
る導電性材料粒子粉末自身の導電性が優れていることに
よって出来るだけ少ない含有量で所望の導電性を付与で
きることが要求される。この事実は、例えば、色材協会
関東支部、顔料技術研究会、日本顔料技術協会関東支部
共催「第24回顔料工学講座−導電材料とその応用−」
(1986年)第1〜19頁の「‥‥導電フィラーとして望ま
しい特性を図−2に示したが、低含有量で導電性が出
せ、かつ、樹脂の特性を劣化することが少ないものが要
求されることは言うまでもない。」なる記載の通りであ
る。
また、導電性材料粒子粉末は、塗料等の作成時におけ
るビヒクル中の酸に対する耐性が大きく、また、環境汚
染等に対する耐候性も優れていることが要求される。こ
の事実は、前出資料中の「図−2」の「好ましい導電フ
ィラーの特性‥‥安定性‥‥」なる記載の通りである。
一方、近年、文化、生活の向上により、商品の機能品
質の向上にとどまらず、感覚的、趣味的な面からの外観
特性が要求されており、色彩に関して言えば、種々多様
な色彩が強く要求されており、特に、黒色、灰色等の無
彩色以外の美麗な有彩色が要求されている。
現在、導電性材料粒子粉末としては、種々のものが使
用されており、例えば、カーボンブラック等のカーボン
系粉末、銅粉末、アルミニウム粉末、ニッケル粉末等の
金属系粉末、還元酸化チタン粉末、Sb固溶SnO2やTiO2
被覆された雲母粉末、Sb固溶SnO2で被覆された酸化チタ
ン粉末等の金属酸化物系粉末等が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
安定性と導電性に優れた導電性材料粒子粉末は、現在
最も要求されているところであるが、上述した通りの公
知方法による場合、カーボン系粉末は、安定性に優れて
はいるが色彩が黒色である為、感覚的、趣味的な面にお
ける難点があり、また、金属系粉末は、優れた導電性を
有するものではあるがビヒクル中の酸に対する耐性が小
さく、環境汚染等に対する耐候性も劣り、安定性に欠け
るという問題があった。更に、金属酸化物系粉末は、酸
化物である為、安定性においては優れているが、導電性
の点で不十分であり、例えば、金属酸化物顔料として最
も代表的な酸化鉄粒子粉末の電気抵抗は108〜109Ω−cm
程度である。そこで、金属酸化物系粉末を還元したり、
各種物質で被覆することにより導電性を付与することが
行われているが、前出公知の金属酸化物系導電性材料粒
子粉末は、いずれも白又は灰色〜黒色の無彩色である。
そこで、安定性と導電性に優れており、しかも、黒色
以外の美麗な有彩色を有する導電性材料粒子粉末を得る
為の技術手段の確立が強く要望されている。
〔問題点を解決する為の手段〕
本発明者は、安定性と導電性に優れており、しかも、
黒色以外の美麗な有彩色を有する導電性材料粒子粉末を
得るべく種々検討を重ねた結果、本発明に到達したので
ある。
即ち、板状ヘマタイト粒子表面にSbが固溶したSnO2
子が存在しており、且つ、体積固有抵抗が5×106Ω−c
m以下である板状ヘマタイト粒子からなる導電性酸化鉄
粒子粉末及び板状ヘマタイト粒子とSbを含有するSnO2
和物粒子とを含む水懸濁液を混合撹拌することにより、
前記板状ヘマタイト粒子の粒子表面にSbを含有するSnO2
水和物粒子を沈着させ、次いで、過、水洗、乾燥した
後、400〜800℃の温度範囲で加熱焼成することからなる
板状ヘマタイト粒子表面にSbが固溶したSnO2粒子が存在
しており、且つ、体積固有抵抗が5×106Ω−cm以下で
ある板状ヘマタイト粒子からなる導電性酸化鉄粒子粉末
の製造法である。
〔作用〕
先ず、本発明において最も重要な点は、板状ヘマタイ
ト粒子とSbを含有するSnO2水和物粒子とを含む水懸濁液
を混合撹拌することにより、前記板状ヘマタイト粒子の
粒子表面にSbを含有するSnO2水和物粒子を沈着させ、次
いで、過、水洗、乾燥した後、400〜800℃の温度範囲
で加熱焼成した場合には、板状ヘマタイト粒子表面にSb
が固溶したSnO2粒子を存在させることができ、その結
果、安定性と導電性に優れており、しかも、赤紫色〜暗
紫色又は黄金色を呈する導電性酸化鉄粒子粉末が得られ
るという事実である。
本発明に係る導電性酸化鉄粒子粉末は、酸化物である
為、塗料等の作成時におけるビヒクル中の酸に対する耐
性が大きく、また環境汚染等に対する耐候性も優れてい
る。
本発明に係る導電性酸化鉄粒子粉末は、電気抵抗が5
××106Ω−cm以下である。
本発明に係る導電性酸化鉄粒子粉末は、通常赤紫色〜
暗紫色であり、特に、平均径が0.5〜5.0μm、厚み50〜
500Åであって、板状比50:1〜500:1である板状ヘマタイ
ト粒子の場合には、高級感を高める黄金色を呈する。
尚、従来、赤紫色〜暗紫色又は黄金色を呈する導電性
金属酸化物粒子粉末は知られていない。
次に、本発明実施にあたっての諸条件について述べ
る。
本発明における板状ヘマタイト粒子としては、天然の
ものでもまた合成によって得られたものでもよく、平均
径0.5〜100μm、厚み0.005〜15μmであって、板状比
2:1〜500:1の粒子が使用できる。
平均径0.5〜100μm、厚み0.3〜15μmであって、板
状比2:1〜500:1の板状ヘマタイトは通常暗紫色である。
平均径0.5〜100μm、厚み0.05〜0.3μmであって、
板状比2:1〜500:1の板状ヘマタイトは通常赤紫色であ
る。
特に、平均径0.5〜5.0μm、厚み50〜500Åであっ
て、板状比50:1〜500:1の板状ヘマタイト粒子を使用し
た場合には、明度L値が30以上、色相θ=tan-1b/a
が50゜以上、彩度 が17以上(式中、L,a,bはCIE 1976(L,a,b
)均等知覚色空間で表示した値である。)の黄金色を
呈する。
本発明におけるSbを含有するSnO2水和物粒子は、塩化
スズ(SnCl4)と塩化アンチモン(SnCl3)とを含むアル
コール溶液を70℃以上に加熱して上記塩化スズを加水分
解させることにより得られる。
本発明においては、別に作成したSbを含有するSnO2
和物粒子を含むアルコール溶液を板状ヘマタイト粒子を
含む水懸濁液に添加して混合してもよいし、また、70℃
以上に保持した板状ヘマタイト粒子を含む水懸濁液中に
塩化スズと塩化アンチモンとを含むアルコール溶液を添
加して、該水懸濁液中で塩化スズを加水分解させてSbを
含有するSnO2水和物粒子を生成沈着させてもよい。
本発明においては、板状ヘマタイト粒子とSbを含有す
るSnO2水和物とを含む水懸濁液を混合撹拌することによ
り前記板状ヘマタイト粒子の粒子表面にSbを含有するSn
O2水和物粒子を沈着させることができる。
水懸濁液のpHを3〜12の範囲に調製した場合には、板
状ヘマタイト粒子の粒子表面にSbを含有するSnO2水和物
粒子を特に均一且つ強固に沈着させることができる。
本発明においては、添加したSbを含有するSnO2水和物
粒子は略全量が板状ヘマタイト粒子上に沈着する。
本発明における粒子表面にSbを含有するSnO2水和物粒
子が沈着した板状ヘマタイト粒子の加熱焼成温度は、40
0〜800℃である。この加熱焼成により、板状ヘマタイト
粒子の粒子表面に沈着したSbを含有するSnO2水和物粒子
は、Sbを固溶したSnO2粒子となり、電気抵抗が5×106
Ω−cm以下となる。電気抵抗を考慮した場合、500〜600
℃の範囲が特に好ましい。
本発明におけるSbが固溶したSnO2粒子中のSb量はSnO2
に対し0.1〜40.0重量%であり、電気抵抗を考慮すれ
ば、4.0〜12.0重量%が好ましい。
本発明におけるSbが固溶したSnO2量は、板状ヘマタイ
ト粒子に対し、5.0〜200重量%である。5重量%未満の
場合には、電気抵抗を下げる効果が不十分であり、本発
明の目的を達成することができない。200重量%を越え
る場合にも、本発明の目的を達成することができるが、
必要以上に沈着させる意味がない。実用上は、10〜100
重量%の範囲内で選定することが好ましい。
〔実施例〕
次に、実施例並びに比較例により、本発明を説明す
る。
尚、以下の実施例並びに比較例における粒子の平均径
は電子顕微鏡写真から測定した数値の平均値で示したも
のであり、厚み及び板状比はBET法により測定した比表
面積値と上記平均径から求めた数値で示した。
また、L値(明度)、a値及びb値は、測色用
試料片をカラーマシンCM−1500−A型(カラーマシン
(株)製)を用いてHunterのLab空間によりL値、a
値、b値をそれぞれ測色し、国際照明委員会(Comm
ission International de l′Eclairage、CIE)1976
(L,a,b)均等知覚色空間に従って表示した値で
示した。
測定用試料片は、ヘマタイト粒子粉末0.5gとヒマシ油
1.0ccをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、
このペーストにクリヤラッカー4.5gを加え混練し塗料化
して、キャストコート紙上に6milのアプリケータを用い
て塗布することによって得た。
体積固有抵抗は、粒子粉末を温度25℃、湿度60%の条
件下に24時間放置して安定化させた後、該粒子粉末を上
下一対のステンレス製電極間に挟んで面積2.57cm2×厚
み2mmの円柱状試料とし、次いで、該試料部の荷重圧力
が0.47Kg/cm2となるように、1.2kgの荷重を加えた後、
前記一対のステンレス製電極間に生じる電気抵抗をホイ
ーストンブリッヂ(WHEATSTONE BRIDGE)タイプ2768
(横河北辰電機(株)製)で測定し、当該測定値から下
記式に従って求めた値で示した。
R:測定した電気抵抗値(Ω) d:電極間距離(cm) S:電極面積 実施例1 試料Aの板状ヘマタイト粒子粉末(平均径2.4μm、
厚み0.018μm、板状比133:1、L値44.9、色相64.5、
彩度27.5、体積固有抵抗2.0×107Ω−cm)50gを含む水
懸濁液2.0を70℃に30分間保持した後、該水懸濁液中
に混合撹拌しながら、SnCl4 0.1molとSbCl3 0.01molと
を含むイソブチルアルコール溶液200mlを滴下し、次い
でNaOHを添加してpHを6.5に調整することにより、前記
板状ヘマタイト粒子の表面にSbを含むSnO2水和物を沈着
させた。
上記粒子表面にSbを含むSnO2水和物が沈着している板
状ヘマタイト粒子を含む懸濁液を、常法により過、水
洗、乾燥した後、500℃で0.5時間加熱焼成した。
得られた加熱焼成後の粒子粉末は、黄金色(L44.
3、色相56.3、彩度27.6)であり、体積固有抵抗は8×1
05Ω−cmであった。
得られた粒子粉末表面に存在しているSnO2量は螢光X
線分析の結果、板状ヘマタイト粒子に対しSnO2換算で28
重量%であり、Sb量は、Sb換算で2.4重量%であった。
また、X線回折の結果、ヘマタイトとSnO2のピークの
みが認められることからSbが固溶しているものと認めら
れる。
実施例2 SnCl4 0.1molとSbCl3 0.004molとを含むエタノール溶
液0.5を75℃に10分間保持してSnO2水和物を生成させ
た。
一方、別に作成した試料Bの板状ヘマタイト粒子粉末
(平均径7.0μm、厚み0.15μm、板状比47:1、L値2
1.7、色相16.7、彩度13.2、体積固有抵抗8×108Ω−c
m)50gを含む水懸濁液1.0を75℃に30分間保持し、次
いで、該水懸濁液中に混合撹拌しながら、前記SnO2水和
物を含むエタノール溶液500mlを滴下した後、更にKOHを
添加してpHを7.5に調整することにより、前記板状ヘマ
タイト粒子の表面にSbを含むSnO2水和物を沈着させた。
上記粒子表面にSbを含むSnO2水和物が沈着している板
状ヘマタイト粒子を含む懸濁液を、常法により過、水
洗、乾燥した後、600℃で2.0時間加熱焼成した。
得られた加熱焼成後の粒子粉末は、赤紫色(L21.
7、色相16.7、彩度13.2)であり、体積固有抵抗は1×1
05Ω−cmであった。
得られた粒子粉末表面に存在しているSnO2量は螢光X
線分析の結果、板状ヘマタイト粒子に対しSnO2換算で2
7.0重量%であり、Sb量は、Sb換算で1.0重量%であっ
た。
また、X線回折の結果、ヘマタイトとSnO2のピークの
みが認められることからSbが固溶しているものと認めら
れる。
実施例3〜5 試料の種類、Sn化合物の量、Sb化合物の量、加水分解
の方法及び温度並びに加熱処理温度及び時間を種々変化
させた以外は、実施例1と同様にしてSbが固溶したSnO2
で被覆された板状ヘマタイト粒子粉末を得た。この時の
主要製造条件及び諸特性を表1及び表2に示す。
X線回折の結果、実施例3〜5で得られたSbが固溶し
たSnO2で被覆された板状ヘマタイト粒子粉末は、いずれ
もヘマタイトとSnO2のピークのみが認められることから
Sbが固溶しているものと認められる。
実施例4で得られたSbが固溶したSnO2で被覆された板
状ヘマタイト粒子粉末のX線回折図を図1に示す。図
中、ピークAはヘマタイト、ピークBはSnO2である。
〔発明の効果〕 本発明に係る導電性酸化鉄粒子粉末は、前出実施例に
示した通り、板状ヘマタイト粒子表面にSbが固溶したSn
O2粒子が存在しており、且つ、体積固有抵抗が5×106
Ω−cmである板状ヘマタイト粒子であることに起因して
安定性と導電性に優れており、しかも、赤紫色〜暗紫色
又は黄金色という美麗な有彩色を呈する粒子であるの
で、帯電防止材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
図1は、実施例4で得られたSbが固溶したSnO2で被覆さ
れた板状ヘマタイト粒子粉末のX線回折図である。図中
ピークAはヘマタイト、ピークBはSnO2である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】板状ヘマタイト粒子表面にSbが固溶したSn
    O2粒子が存在しており、且つ、体積固有抵抗が5×106
    Ω−cm以下である板状ヘマタイト粒子からなる導電性酸
    化鉄粒子粉末。
  2. 【請求項2】板状ヘマタイト粒子とSbを含有するSnO2
    和物粒子とを含む水懸濁液を混合撹拌することにより、
    前記板状ヘマタイト粒子の粒子表面にSbを含有するSnO2
    水和物粒子を沈着させ、次いで、過、水洗、乾燥した
    後、400〜800℃の温度範囲で加熱焼成することを特徴と
    する板状ヘマタイト粒子表面にSbが固溶したSnO2粒子が
    存在しており、且つ、体積固有抵抗が5×106Ω−cm以
    下である板状ヘマタイト粒子からなる導電性酸化鉄粒子
    粉末の製造法。
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