JPH0375226A - 整粒酸化クロムおよびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細かつ整粒した酸化クロムおよびその製造法
に係り、更に言えば磁気テープ用の研摩材など精密研摩
材や顔料等に有用な酸化クロムを提イ共することを目的
としたものである。

〔従来の技術〕

酸化クロムは従来から顔料、研摩材あるいは耐火材等の
用途を対象に以下のような各種の方法により工業的に製
造されている。

０３価クロム塩水溶液をアルカリ剤で中和して水酸化ク
ロムとし、これを高温度で坑底する方法。

■重クロム酸アルカリに炭素、硫黄またはＳ０２、Ｈ！
Ｓガス等の還元剤を作用させて加熱焼成した後、水洗、
分離する方法。

上記■、■はいわゆる湿式法と呼ばれ、例えば特公昭５
９−３８１７０号公報、特公昭５９−３５８４３号公報
、特公昭６２−５０４１０号公報などに開示されている
。

■無水クロム酸や重クロム酸アンモニウムを加熱分解す
る方法。

この方法は、いわゆる乾式法と呼ばれ工業的製法として
は最も代表的な方法である。この方法において比表面積
の大きい顔料特性のすぐれたものを得る改善方法として
、含窒素化合物を存在させることか知られている（特公
昭５４−１５０４０号公報、特公昭５５−２３２１３号
公報）。

■前記■の変法として重クロム酸アルカリや重クロム酸
アンモニウムに酸および含窒素化合物を加えて熱分解す
る方法が知られている（特開昭５１−１０８６９７号公
報、特開昭５２−８９９９号公報、特公昭５８−１０４
７号公報）。

更に酸化クロムを温風下で乾式遠心分級することにより
整粒酸化クロムとする方法（特開昭６０−２６０４２６
号公報〉や実質的に球状で０．０３〜０．３　ミクロン
の粒径をもつ微細な酸化クロムを研摩剤とすることなど
も知られている（特開昭６３−４５１２５号公報）。

〔発明が解決しようとする課題〕

近時、酸化クロムにおいて従来のものと異なり、より機
能性を具備することが要求され、従来の粒子特性のもの
では追従することができなくなってきている。

即ち、酸化クロムはその製法上、加熱工程を必要とする
が、この段階で生成する酸化クロムの粒子は相互に不規
Ｒすに付着、凝集する傾向が強いため、平均粒径がｌ−
前後の微細でかつその粒度分布がシャープで単分散に近
い酸化クロムの粒子は得ることが難かしいことから、見
かけの粒子は単結晶粒子に比してかなり大きなものとな
っている。

かかる傾向は、何も酸化クロムに限った問題ではなく、
−ａに粒子が微細になればなる程見られる現象であるが
、焼成工程を不可避的に採る酸化クロムにあっては粒子
間の焼結もあって単分散に近いものの形成は極めて困難
とされてきた。

従って、通常は生成した酸化クロムに強力な粉砕および
分級の操作を施して所望粒度に近い部分のみを選択して
回収する手段が講じられている。

本発明は、上記の従来の技術では得ることができなかっ
た平均粒径が２−以下、特に１ｐＩ１１以下でかつ単分
散に近いシャープな粒度分布である特定な粒子状態の酸
化クロムと、従来の技術における上記の問題点を未然に
回避して特別な粉砕、分級等の工程の付加を必要とせず
に、このような酸化クロムを得る製造法を提供しようと
するものであ〔課題を解決するための手段〕 すなわち、本発明は実質的に球状で、平均粒子径が０．
１〜２．０−であり、且つ粒度分布がロジン−ランムラ
ー線図におけるｎ値として３以上であることを特徴とす
る整粒酸化クロムに係る。

さらに本発明は、６価クロム化合物、アルカリ塩および
含窒素化合物を含有する原料調合物の水溶液を噴霧乾燥
または噴霧熱分解した後、８００〜１２００℃の温度で
焼成し、次いで該焼成物を水洗処理することを特徴とす
る整粒酸化クロムの製造法に係る。

以下、本発明について詳述する。

本発明に係る酸化クロムは、上記のように実質的に球状
であることが特徴の１つとなっている。

ここに実質的に球状とは、酸化クロムの一次粒子が凸部
を有しない連続的で円滑な曲面からなることを意味し、
例えば結晶面で構成される陵等が明確には認められない
ことをいう。

Ｍ化りロムの粒子がこのような球状であることは、第１
図に示すように電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察で確認
することができる。

かかる形状の特徴は適度の粒径と相俟って、顔料や精密
研摩に適用できる機能を与えることができる。

次に、本発明に係る酸化クロムは平均粒子が０゜１〜２
ｐ１１の範囲にあり、且つロジン−ランムラーの線図に
おけるｎ値が３以上であることが第２の特徴となってし
９る。

本発明における粒度分布は、電子顕微鏡法若しくは光散
乱式の粒度測定法によって求められた値で表わしたもの
であり、平均粒子径は累積値の５０％代表径（Ｒ５０）
を意味し、特に０．１〜１．０−の範囲が好ましい。

また、粒度分布をロジン−ランムラー（Ｒｏｓｉｎ−Ｒ
ａａｕｅｒｅｒ）式Ｒ（Ｄｐ）　　＝１００ｅｘｐ（−
ｂＤｐ”　　）　　　（Ｒ（Ｏｐ）は粒子径Ｄｐよりも
大きい粒子の重量％、ｂ、ｎは定数〕おいて求められて
いるｎ値が大きい程粒子分布がシャープであると言える
が、本発明に係る酸化クロムはこれが３以上であること
が特徴となっている。

更に、このような粒子特性をもつ酸化クロムは、実質的
に単分散状の粒子であって、非常に分散性がよく、従来
の凝集性の酸化クロムとは異なっているものである。

このような酸化クロムは、前記の特徴的操作により工業
的に製造することができる。

まず、原料となる６価クロム化合物としては、例えば無
水クロム酸、重クロム酸アルカリ、重クロム酸アンモニ
ウム、クロム酸アルカリ等が挙げられ、アルカリ塩とし
ては、前記アルカリ塩のほかに硫酸アルカリ、塩化アル
カリ、硝酸アルカリ等が挙げられる。

また、含窒素化合物としては、アンモニア、アンモニウ
ム塩、硝酸塩、尿素、グアニジン等を使用することがで
きる。

なお、以上の各原料はそれぞれ１種または２種以上を併
用しても差支えない。

従って、前記から明らかなように６価クロム化合物、ア
ルカリ塩および含窒素化合物はそれぞれ個別的に用いる
ことは必ずしも必要ではなく、原料調合物中に結果的に
それらの３戒分が所定量含有されていればよい。

ただし、かかる６価クロム含有の原料調合物は、後述の
焼成したときに酸化クロムと中性塩類を生成するような
配合でなければならない。

この理由は、焼成後アルカリ性を示す塩類を生成するよ
うな原料配合では焼成物中に６価クロムが残留し、酸化
クロム収率低下をきたすことになるからである。

また、出発原料とし′て使用する塩類の量的割合は、焼
成物中に副生ずる中性アルカリ塩の量が生成する酸化ク
ロム（ＣｒｚＯｓ）に対し２０〜１２０モル％の範囲に
あり、特に３０〜１００モル％となるようにすることが
好ましい、副生ずる中性アルカリ塩の量が２０モル％未
満では、生成する酸化クロムの粒子成長が不充分でしか
も粒度分布が不均一となる。

一方、１２０モル％を越えると、焼成物全体が融体状と
なって焼成炉壁に付着し、炉からの排出が困難となるう
え、粒度分布が不均一かつ粒成長して目的とする粒度特
性のものが得られなくなる。

同様の理由から、含窒素化合物はＣｒ１ｅｓに対し８０
〜１２０モル％の範囲が好適である。

本発明において、かかる原料調合物水溶液を噴霧乾燥ま
たは噴霧分解のいずれかの操作を施すことが重要であり
、これらは噴霧する際の熱雰囲気が異なるだけである。

噴霧乾燥は、いわゆる所望のスプレードライヤーを使用
して霧状にした水溶液を熱風と接触させて瞬間的に水分
を蒸発、除去することによって行なわれ、微細かつ均一
な乾燥粉末を得る。この操作自体は化学の分野で周知の
ものである。

混合塩水溶液の噴霧分解は、約３００℃以上の高温度で
噴霧を行ない、前者の乾燥粉末よりも微細で嵩高な均一
分解物を得るこ、とができる、このような操作は、また
３００℃以上の高温に加熱された例えば、ロータリーキ
ルン中に水溶液を直接噴霧することによっても得ること
ができる。この噴霧分解法は、瞬間的な水分の蒸発除去
と原料の加熱分解を行なわせるものであり、微細かつ均
−分解生成物の粉末が得られることから、噴霧乾燥法に
より合理的であるといえる。

このようにして得られる噴霧乾燥物または分解生成物の
粉末は、ロータリーキルン、シャトルキルン、その他の
炉により８００〜１２００℃の温度で０゜５〜３時間焼
成し、その焼成物を水で洗浄して副生物の塩類を可及的
に除去し、乾燥することによって目的の酸化クロムが得
られる。

なお、必要により粉砕を施してもよいが、本発明では不
可欠な操作ではない。

〔作　用〕

本発明に係る酸化クロムは、実質的に球状かつ整粒され
た微細な分散性のよい粒子特性を有する。

かかる酸化クロムは、６価クロム、アルカリ塩および含
窒素化合物の原料調合物水溶液を加熱雰囲気で噴霧処理
を施すことにより、得られる微細な流動性良好な粉末が
核となって、それぞれの粒子を均一な焼成条件で完全に
熱分解することにより酸素ガス、窒素ガスおよび水等の
ガス発生とアルカリ塩の存在による酸化クロムの結晶促
進が均−な粒子毎になされるために、前記の特性を有す
る酸化クロムが得られるものと考えられる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１ 無水クロム６１　ＣＣｒＯｘ：９９．７％）　１００重
量部を水１００重量部に溶解し、硫酸ナトリウム（Ｎａ
ｇＳＯｎ：９８−ｔ％）７２重量部、アンモニア水（Ｎ
ｕｓ：２８　ｗｔ％）６１重量部を添加しｌｉＩ製した
水溶液を温度１４０℃にて噴霧乾燥した。得られた乾燥
粉末は平均粒径５ｆａの球形で、化学分析の結果、原料
の偏析等がない均一性の高い流動性のある粉体であるこ
とが！！認された。

次いで、１１００℃に温度調節された電気炉でアルミナ
ルツボ（１００ｃｃ）に入れた上記乾燥粉末３０ｇを１
時間焼成し、自然冷却した。

該焼成物を水洗して副生した硫酸ナトリウムを除去し、
乾燥後１１ｇの酸化クロムを得た。

得られた酸化クロムについて電子顕微１１（ＳＥＭ）に
て観察したところ、第１図に示すとおり実質的球状の整
った粒子が確認され、また粒度分布を測定したところ、
Ｒ５０−０，４−ロジン−ランムラー式のｎが３．１を
もつ整粒された微細な酸化クロムであった。更にＢＥＴ
比表面積を求めたところ、２．９ｍ”／ｇを有していた
。

実施例２ 重クロム酸ソーダ（ＮａｚＣｒｚＯｔ　・２ＨｚＯ：９
９．５％）５０重量部を水２５０重量部に溶解し、硫酸
（Ｈ！５０４　：９８％）　１６．７重量部尿素（（Ｎ
ｕｓ）ｘｃｏ：９８％　）　１０．２重量部を添加し完
全に溶解して得られた原料調合物水溶液を、温度４００
℃の熱雰囲気にて噴霧処理し噴霧分解を行った。

得られた粉末は、褐色の均一な流動性のよい微粒子であ
った０次いで、この微粉末を実施例１と同様に電気炉に
て１１００℃１時間焼成した後、坑底、水洗して副生硫
酸ナトリウムを可及的に除去し、乾燥して酸化クロムを
得た。

この酸化クロムの粒子特性を実施例１と同様に測定した
ところ、次の結果が得られた。

ＳＥＭ：実質的に球状 平均粒子径（Ｒ５０）：　０．３ｎ ロジン−ランムラー式のｎ値：３．３ ＢＰ、Ｔ比表面１１　：　３　、　８４　ｓ＋”／ｇ比
較例１ 実施例１において調合した水溶液を１２０℃で蒸発乾固
させた。得たられ固形物を粉砕後、１１００℃１時間（
実施例１と同様）坑底した後、水洗および乾燥して酸化
クロムを得た。

得られた酸化クロムについて粒子特性を調べたところ、
次の結果が得られた。

ＳＥＭｉｌ集性の大きい不均質粒子（第２図）平均粒子
径（Ｒ５０）　：　０．５ｎ ロジン−ランムラー式のｎ（直：１．５ＢＥＴ比表面積
：　２．　３０ｍ”／ｇ〔発明の効果〕 発明に係る酸化クロムは、実質的に球状の微細かつロジ
ン−ランムラー式のｎ値が３以上の整粒された粒子特性
をもつものである。

かかる酸化クロムは、磁気記録媒体用の精密研摩材ある
いは顔料として有用である。

一方、本発明の製造方法によれば、無水クロム酸、重ク
ロム酸塩等をクロム源とし比較的単純な工程で、また比
較的低い温度の坑底によって前記のように？ｊ＆細で粒
度分布のシャープな粒子状態の酸化クロムを得ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施Ｈ様の１つである酸化クロムの粒
子構造を示す電子顕微鏡写真（１５０００倍）、第２図
は比較例として挙げた酸化クロムの粒子構造を示す電子
顕微鏡写真（１５０００倍）である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的に球状で、平均粒径が０．１〜２．０μｍで
   あり、且つ粒度分布がロジン−ランムラー線図における
   ｎ値として３以上であることを特徴とする整粒酸化クロ
   ム。 ２、６価クロム化合物、アルカリ塩および含窒素化合物
   を含有する原料調合物の水溶液を噴霧乾燥または噴霧熱
   分解した後、８００〜１２００℃の温度で焼成し、次い
   で該焼成物を水洗処理することを特徴とする整粒酸化ク
   ロムの製造法。