JP2885496B2 - 無機酸化物ピグメントの製造方法 - Google Patents

無機酸化物ピグメントの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は混合酸化物から無機セラミックピグメントを
製造する方法に関するものである。
(技術的背景及び従来技術) 無機混合酸化物ピグメント或は酸化物混合相ピグメン
トと称されるのは、安定酸化物格子内で結晶し、この格
子中の有色陽イオンからそれぞれの色彩を呈するピグメ
ントである。最も重要な混合相ピグメントはスピネルMg
Al2O4の結晶格子を有し、このマグネシウム及び/或は
アルミニウムが有色カチオンで置換されているスピネル
混合相ピグメント、例えばコバルトブルーCoAl2O4、亜
鉛鉄ブラウンZnFe2O4及び逆スピネル、例えば(Co,Ni,A
n)2TiO2(コバルトグリーン)である。また有色遷移金
属がチタニウムの位置を占めるルチル型格子を持つ混合
相ピグメントもある。セラミック工業において使用され
る無機酸化物ピグメントも、遷移金属酸化物相互の化合
物或はこれと周規律表主族元素の金属酸化物との化合物
の形態で存在し、これも同様にスピネル構造を有するこ
とができる。しかしながら、これらはまた無色化合物、
例えば珪酸ジルコニウム、酸化ジルコニウム或は酸化錫
を主体とし、その結晶格子が、例えばジルコニウムバナ
ジウムブルー、ジルコニウムプラセオジムイエロー、錫
バナジウムイエロー、ジルコニウム鉄ピンクにおけるよ
うに有色遷移金属イオンを有するものであってもよい。
これら酸化物化合物は、基本的には酸化物構成分或は
焼温度で酸化物に転化され得る化合物を、800−1400
℃の温度において固相反応させることにより得られる。
このために粉末状出発材料の混合物をセラミックカプセ
ルに入れて加熱炉、例えばハースタイプ、プッシャータ
イプ或はトンネルタイプの炉内で必要な温度に被曝され
る。しかしながら、このような方法では、層厚さ全体に
わたって均斉な温度をもたらすことはほんとど不可能で
あるので、均質な製品を得難い欠点がある。回転炉はこ
のような欠点を持たないが、その代りに反応構成分の比
重の相違から混合物の分離をもたらす傾向があり、この
ために生成物の組成が均質でない難点がある。
西独出願公開23 20 806号公報には、水分含有量80か
ら70重量%の水性懸濁液或はペーストの形態における出
発材料混合物を水平方向に配置され、中心部に関して回
転し、500℃を下廻らない温度に加熱された環状体表面
に施こし、この環状体が一回転したとき、混合物が赤熱
状態に加熱され、次いで焼され、しかる後に環状体か
ら除去される方法が記憶されている。しかしながら、こ
の方法は懸濁液の可溶性構成分が乾燥処理中に晶出して
環状体表面に堆積され、構成分の分離、皮相化をもたら
し、これにより均質な製品の製造を困難ならしめる欠点
がある。
また西独特許32 42 747号明細書には、二酸化ジルコ
ニウムと他の金属酸化物もしくは非金属酸化物との粉体
混合物を圧縮してから焼し、得られた赤熱材料を粉砕
する方法が記載されている。この焼は炉床を有するプ
ッシャータイプの炉或は回転炉により行なわれる。この
方法は著しく緻密に圧縮された赤熱体が必要とされる反
応温度まで極めて徐々に加熱されるため、圧縮体の外方
部分がその中心部分より著しく早く所望温度に達してし
まう欠点がある。結晶成長速度は、特定の温度と、時間
/温度相関関係に存在するので、圧縮体内における非均
斉的な結晶成長がもたらされ、これはピグメント製品の
特性に好ましくない影響を及ぼす。
そこで本発明の目的は、出発材料を水の存在下、助剤
の存在下もしくは不存在下に混合し、乾燥し、次いで回
転炉中において焼し、場合によりさらに赤熱生成物を
摩砕し、洗浄しかつ/或は乾燥することにより無機酸化
物ピグメントを製造する方法であって上述した欠点をも
たらさない方法を提供することである。
(本発明の要約) しかるに上述の目的は出発材料を水の存在下に混練し
て、少なくとも50%が10μmより小さく、かつ100%が5
0μmより小さい粒度のポンプ処理可能の懸濁液とし、
この懸濁液を噴霧乾燥により脱水して多孔質顆粒とし、
少くとも97%が20から800μmの粒径範囲内にある顆粒
を焼することにより達成され得ることが本発明者らに
より見出された。
(発明の構成) 本発明方法を実施するための出発材料は、製造される
べきピグメントを構成する組成分酸化物或は焼温度に
おいて熱的に酸化物に転化されるべき化合物、ことに水
酸化物、炭酸塩、硝酸塩及び酸である。反応構成分は
極めて微細に粉砕された粉体として使用され、十分な量
の水と混和してポンプ処理可能の懸濁液になされる。こ
の懸濁液は一般に20から40重量%の固体分を含有する。
この水性懸濁液は一般に20から40重量%の固体分を含有
する。この水性混合物は次いで例えば撹拌ボールミル或
は通常のボールミルにより湿潤混練され、水溶性材料が
すでに十分に微細な粉体になされているならば、例えば
高速撹拌器を備えた撹拌容器により湿潤均質化処理に附
される。この混練は粉体の少くとも50%が10μmより小
さい粒度を有し、その100%が50μmより小さい粒度を
示す状態で完了する。上記粒度はレーザ粒度測定器で測
定される。
出発材料はもちろん同じく水溶性の助剤と共に混合さ
れ得る。この助剤としては、例えば結晶成長に有効な公
知の鉱化剤(ミネラライザー)、すなわちアルカリ金属
もしくはアルカリ土類金属のハロゲン化物、アルカリ金
属の燐酸塩、硼酸塩が挙げられる。
懸濁液は次いで噴霧ノズルに給送され、これからスプ
レータワー内に噴霧され、賦形剤を使用することなく、
液滴はタワー降下中に固化される。
これにより多孔質構造の顆粒が得られる。この顆粒は
分級され、必要であれば過小、過大のものを除去し、顆
粒の少くとも97%が20から800μmの粒度範囲に入るよ
うにする。過小、過大の顆粒は、懸濁液調製の際の材料
として再使用され得る。
上述した粒度範囲の顆粒は、次いで最終製品の場合と
は異なる温度で回転炉中において焼される。焼され
るべき噴霧乾燥顆粒の特殊な多孔性のために、例えば粉
末混合物の慣用の焼におけるよりは低い温度及び/或
は短かい滞留時間で焼を行なうことができる。このた
めに間接加熱回転炉を使用して多量のピグメントを製造
し得る利点がもたらされる。この種の加熱炉は、炉の本
体を形成するための合金は一般に耐熱性を欠き、限定さ
れた焼温度でなければならないからである。
実施例1 1000kgの二酸化チタン(鋭錐石)、152kgの酸化アン
チモン(III)、56kgの酸化クロム(III)、21kgの炭酸
マグネシウムを、5000lの容器中において高速撹拌器を
使用して2100lの完全純水中に懸濁させる。得られた懸
濁液をロータ/ステータ式粉砕機(Dispax反応器)中を
6時間にわたり循環させる。このDispax反応器は3000l/
時の容量を有するものを使用した。懸濁液中の粉体の平
均粒度は0.9μm、その99.7%は5.0μmより小さく、10
0%は10.0μmより小さい粒度を示した。懸濁液中の固
体分は38重量%であった。次いでこの懸濁液を、直径3.
8m、円筒形高さ6.0mの噴霧乾燥機中に、ノズル(直径1.
8mm)から12バールの噴霧圧力で噴霧し、向流/帯同流
法により乾燥し、スポンジ状小球体から成るピグメント
前駆体を形成する。この場合に使用される乾燥空気は、
直接加熱で入口温度340℃、出口温度150℃を有する。得
られた微細顆粒は、ふるい分け試験により以下の粒度分
布を示した。すなわち >500μm:0.0%、>250μm:6.2%、>125μm:82%、
>90μm:95%、>20μm:99.7%。残留水は0.5重量%よ
り少なく、平均粒度は180μmであった。
形成された微細顆粒は、計量螺杆により中間貯蔵槽を
経て、直接加熱回転炉に給送される。これは長さ5.5m、
内径0.37mの高熱圏を有する。ここの赤熱温度は1040
℃、回転炉高熱圏における滞留時間は30分とした。Sb
(III)からSb(V)へのアンチモン酸化は、回転炉加
熱圏への硝酸の直接給送により行なわれる。回転炉中に
おけるケーキング乃至ダスティングは全く認められず、
粒子の自由流動床が形成され、このため全ピグメント粒
子がすべて同じ赤熱温度に服せしめられる。
これにより得られた赤熱生成物は、混練、濾過、乾燥
混練もしくは全体振り掛けによる乾燥混練及び均質化か
ら成る慣用の処理に附される。この最終生成物は、ルチ
ル構造を有する、色彩的に純粋な黄土色のクロムチタン
ピグメントである。
実施例2 1875kgの二酸化チタン、340kgの酸化アンチモン及び1
28kgの酸化クロム(III)、ならびに129.3gの窒化マグ
ネシウムを、内容積10,000l、高速撹拌器を備えた容器
中において、4130lの純水に懸濁させる。この懸濁液をD
ispax反応器(容量3,000l/h)中において8時間循環さ
せた。懸濁液中の粒子の中央粒径は1.0μm、粒子の95.
1%の粒径は5.0μmより小さく、99.0%は10.0μmより
小さく、100%は20μmより小さい。懸濁液中の固体分
は37重量%である。この懸濁液を実施例1におけるよう
にして乾燥し、以下の粒度分布は以下の通りであった。
>500μm:1.8%、>250μm:19.2%、>125μm:81.3
%、>90μm:92.7%、>20μm:100% その後の処理を実施例1におけるように反覆して、色
彩的に純粋な、強い帯赤色クロムチタンピグメントを得
た。
実施例3 50kgの水酸化アルミニウム(バイドラーギライト、D
50:1.5μm)を、20kgの水酸化コバルト及び165lの水と
共に、内容積400lのボールミル中において8時間にわた
り処理した。処理媒体として粒径20から50mmのボール10
0kgを使用し、回転速度は30rpmとした。
得られた懸濁液の固体分含有量は29.8重量%であり、
粒子全部が粒径10μmより小さかった。実施例1と同様
に以下の条件で噴霧乾燥した。
噴霧圧力 14バール ノズル径 1.1mm 入口気体温度 330℃ 出口気体温度 145℃ 得られた微細顆粒は、篩分け分析の結果、以下の粒度
分布を示した。
>500μm:0.0%、>250μm:1.4%、>125μm:59%、
>90μm:82%、>20μm:99.9% この微細顆粒を加熱圏長さ2100mm、直径170mmの回転
炉において1150℃で焼した。加熱圏における顆粒の滞
留時間は40分とした。顆粒は自由流動床を形成し、この
結果すべての顆粒は同じ温度に被曝された。このため回
転炉内においてケーキング乃至ダスティングは生起せ
ず、顆粒形状も変化せずに維持された。顆粒内における
塩化亜鉛の均斉な分布のために、ピグメントの色彩特
性、ことに純粋性を変えることなく、従来技術において
必要であった処理温度1220℃を1150℃まで低下させるこ
とが可能となった。色彩的に純粋なコバルトブルーピグ
メントを形成するため、金属筒体を有する間接加熱回転
炉を使用することが、本発明方法により可能になされ
た。
残余の処理は、従来技術により湿潤混練、濾過及び乾
燥混練により行なわれた。最終生成物は色彩的に純粋
で、濃緑帯色コバルトブルーピグメントが得られた。
実施例5 実施例4におけると同様の処理を反覆して、204.8kg
の水酸化アルミニウム、82.4kgの水酸化コバルト及び2
3.6kgの塩化マグネシウム・6H2Oを450lの水に分散させ
て、濃帯赤色の、色彩的に純粋なコバルトブルーピグメ
ントが得られた。水性分散液中の固体分は40.8%であっ
た。残余の処理は実施例4と同様に行ない、加熱圏温度
も1150℃とした。
実施例6 実施例1におけるように、78kgの酸化プラセオジム
(Pr6O11)、10kgの弗化ナトリウム、5kgの塩化ナトリ
ウム、307kgの二酸化珪素(D50:6.5μm)及び550kgの
二酸化ジルコニウム(D50:8.0μm)を、2000lの撹拌容
器中において650lの水に懸濁させ、直径1.5mmの酸化ア
ルミニウムボールを充填したボールミルに反覆給送し
て、粉体材料の中央粒径が3.8μm、その60%が5.0μm
より、89%が10.0μmより、100%が20.0μmより小さ
くなるまで磨砕する。固形分含有量は59.0%であった。
この懸濁液を実施例1に記載したように以下の条件で噴
霧乾燥した。
噴霧圧力 18バール ノズル直径 1.1mm 入口気体温度 320℃ 出口気体温度 150℃ これにより得られた顆粒の粒度分布は篩分け分析の結
果以下の通りであった。
>800μm:0%、>500μm:3.1%、>250μm:35.4%、
>125μm:70.6%、>90μm:90.9%、>20μm:100.0%。
可溶性鉱化剤NaF及びNaClは、均斉は顆粒中に分散さ
れている。実施例1と同様にさらに処理したが、焼温
度は1000℃とし、材料混合物に対して1.6%の鉱化剤を
使用して、従来技術において3.6%の鉱化剤を使用して
もたらされていたピグメント粉粒中の結晶成長をもたら
し得た。さらに実施例1と同様の処理を進めて、プラセ
ジムイエローを得た。
実施例7 実施例1におけると同様にして、978kgの二酸化チタ
ン(鋭錐石)、140kgの三酸化アンチモン及び126.2kgの
窒化ニッケルを、5000l容器中において高速撹拌器によ
り1800lの水に懸濁させて、ルチル構造、レモン色混合
相ピグメントを得た。残余の処理を実施例1と同様に行
なって、色彩的に純粋なニッケルチタニウムピグメント
が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エゴン、リーデック ドイツ連邦共和国、7300、エスリンゲ ン、ホルンダー‐ヴェーク、16 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09C 1/00 - 3/12 C01B 13/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】出発材料を水の存在下、助剤の存在もしく
    は不存在下に混合し、乾燥し、次いで回転炉中において
    か燒し、場合によりさらに赤熱生成物を摩砕し、洗浄し
    かつ/あるいは乾燥することにより無機酸化物ピグメン
    トを製造する方法において、出発材料を水の存在下に混
    練して、少なくとも50%が10μmより小さく、かつ100
    %が50μmより小さい粒度のポンプ処理可能の懸濁液と
    し、この懸濁液を噴霧乾燥により脱水して多孔質顆粒と
    し、少なくとも97%が20から800μmの粒径範囲内にあ
    る顆粒をか焼することを特徴とする方法。
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