JPH0711160A - ペロブスカイト型構造を有するオキソニトリドの製法、該オキソニトリド及び該オキソニトリドからなる着色顔料 - Google Patents

ペロブスカイト型構造を有するオキソニトリドの製法、該オキソニトリド及び該オキソニトリドからなる着色顔料

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 反応時間が短縮された、より高い明度の、ペ
ロブスカイト型構造を有するオキソニトリドの製法、該
オキソニトリド及び該オキソニトリドからなる着色顔
料。 【構成】 アンモニア含有雰囲気下での、Ta(V)化
合物と希土類金属化合物を含有する粉末混合物のか焼に
よる製造において、この場合、か焼すべき混合物が付加
的に、アルカリ金属−もしくはアルカリ土類金属ハロゲ
ン化物の系あるいは炭酸又はC1〜C4−モノ−もしくは
ジカルボン酸のアンモニウム塩の系からの鉱化剤を含有
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アンモニア含有還元雰
囲気下でタンタル(V)化合物及び希土類金属化合物を
含有する粉末状混合物を数時間か焼することによる、一
般式LnTaON2〔式中、Lnは希土類元素を表わ
す〕で示される、ペロブスカイト型構造を有するオキソ
ニトリドの製法に関する。本発明による方法によって、
上位概念による公知の方法と比較してより高い明度のオ
キソニトリドを得ることができ:また従って本発明は、
本方法によって得られる、より高い明度の、式LaTa
ON2で示されるオキソニトリドにも関する。さらに本
発明は、より高められた明度を有する黄橙色ないし赤褐
色の着色顔料としての、本発明によれば得られるオキソ
ニトリドの使用にも関する。
【0002】着色剤及び顔料は、これらの着色剤及び顔
料で着色された粒子の応用方法及び使用方法に応じて種
々の損害を受ける。酸性もしくはアルカリ性の溶液によ
って、例えば、ニッケル−、コバルト−、亜鉛−もしく
はクロム含有スピネルから、或いは硫化カドミウム−イ
エロー又は硫セレン化カドミウム−レッドもしくは−オ
レンジから毒物学的に危険である成分を遊離することが
できる。さらに別の問題は、これらの着色剤及び顔料で
着色されたプラスチックが塵介焼却装置中で焼却される
際にこの種の顔料から毒物学的に危険である重金属が遊
離することである。従って、毒物学的に殆ど危険がない
成分を含有する、黄橙色ないし赤褐色の無機顔料の多彩
性を拡げることが特に重要である。
【0003】
【従来の技術】未公開のドイツ連邦共和国特許出願第P
42 34 938.9号明細書には、750〜950℃
での無水アンモニアを用いた、酸化物であるタンタル
(V)化合物の窒化による窒化タンタル(V)の製法な
らびに、得られた赤色の窒化タンタル(V)をプラスチ
ック及びラッカーの顔料着色のための着色顔料として使
用することが記載されている。タンタルは、毒物学的観
点からは危険がないとみなされる。
【0004】フランス国特許出願公開第2 573 06
0号明細書から、ペロブスカイト型構造を有する、一般
式ABO3-nnで示される窒化物及びオキソニトリド
は、公知である。この一般式には、Aが希土類元素を表
わし、Bがタンタルを表わし、かつnが数2を表わすオ
キソニトリドも含まれる。この種の化合物は、窒素−も
しくはアンモニア雰囲気下での、元素Aの酸化物、オキ
ソニトリドもしくは窒化物と元素Bの酸化物、オキソニ
トリドもしくは窒化物からの粉末混合物のか焼によって
行なわれる。元素A及び元素Bの酸化物から出発し、か
焼時間として48時間、か焼温度として約1000℃及
び窒化還元ガスとしてアンモニアが記載されている。使
用目的として該明細書には誘電材料のみが記載されてい
る。個々のオキソニトリドの色及び着色顔料としての該
オキソニトリドの使用可能性については、該明細書から
は不明である。
【0005】上記で評価された、公知の方法のとおりに
処理を行なった際に、このようにして得られた、一般式
LnTaON2で示されるオキソニトリドは本質的に褐
色の色調を有しているが、しかしこの色調は、明度が僅
かでありかつ従って色彩的には魅力的ではないことが確
認された。その上、長い反応時間、高い温度、窒化剤と
して作用するアンモニアの高い流速は、公知の方法にお
いて不利であること判明している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、公知の生成物と比較して高められた明度を有してい
る、一般式LnTaON2〔式中、Lnは希土類元素を
表わす〕で示されるペロブスカイト型構造を有するオキ
ソニトリドを提供することである。もう1つの課題は、
より高い明度の所望のオキソニトリドを得ることができ
る程度にまで、公知の方法を改善することである。要求
される方法改善の別の観点は、必要な反応時間の短縮で
ある。さらに、本発明のもう1つの課題は、オキソニト
リドの新規の使用の提示である。
【0007】
【課題を解決するための手段】か焼すべき混合物が付加
的に、アルカリ金属−もしくはアルカリ土類金属ハロゲ
ン化物、Na3AlF6、Na2SiF6、AlF3の系あ
るいは炭酸又はC原子1〜4個を有するモノ−もしくは
ジカルボン酸のアンモニウム塩の系からの少なくとも1
種の鉱化剤をTa化合物とLn化合物からの混合物1重
量部につき0.1〜10重量部の量で含有しており、か
つ、必要に応じて、鉱化剤を湿式処理法によって、か焼
された反応混合物から除去することによって特徴づけら
れる、アンモニア含有還元雰囲気下での、(a)酸化T
a(V)、酸化Ta(V)水和物もしくはTa(V)オ
キソニトリドの系からのタンタル(V)化合物ならびに
(b)C1〜C4−モノ−もしくはジカルボン酸の酸化
物、酸化物水和物、ヒドロキシド、カルボネート、ニト
レートもしくはカルボキシレートの系からの希土類金属
化合物を含有している、粉末状混合物の数時間にわたる
か焼による、高められた明度を有する、一般式LnTa
ON2〔式中、Lnは希土類元素を表わす〕で示される
ペロブスカイト型構造を有するオキソニトリドの製法が
見出された。
【0008】
【作用】請求項2から9までのいずれか1項は、本発明
の有利な実施態様に関する。
【0009】本発明による方法によって得られる、一般
式LnTaON2で示されるオキソニトリドは、黄橙色
ないし赤褐色を有している。本発明によるオキソニトリ
ドのUVスペクトルの吸収端は、公知のオキソニトリド
の吸収端と比較して、より長い波長に移動している。本
発明によって得られた、高められた明度を有するオキソ
ニトリドと比較して、公知の方法によって得られた、同
じ化学組成を有するオキソニトリドは常に本質的に、よ
り光沢がない、かつ、より褐色である印象を与える。本
発明によるオキソニトリドのより高い明度は、本発明に
よる方法によって可能となった完全な変換ひいてはより
高い相純度、ならびに該方法によって得られたより高い
粒子微細度及びより狭い粒子スペクトルの結果であると
推測される。
【0010】本発明によって得られる有利なオキソニト
リドは、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオ
ジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム及びカドリ
ニウムの化合物である。LaTaON2、PrTaON2
及びGdTaON2が特に有利であり;はじめの2つの
化合物、LaTaON2及びPrTaON2は、美しい赤
褐色の色調であり、これに対してGdTaON2は輝き
のある橙色の色調である。公知の方法によって得られた
オキソニトリドと比較した上記化合物の吸収スペクトル
は、図1〜3に次ぎのとおり示されている:図1は、公
知の方法(VB1)ならびに本発明による方法(B
1)によって得られたLaTaON2の吸収スペクトル
を示し;図2は、公知の方法(VB 2)ならびに本発
明による方法(B 2)によって得られたPrTaON
2の吸収スペクトルを示し;図3は、本発明による方法
によって得られたGdTaON2の吸収スペクトルを示
す。
【0011】本発明によるオキソニトリドの製造の場合
には、か焼すべき混合物は、タンタル(V)化合物とし
て酸化物Ta25、式Ta25・aq〔式中、aqは水
和水を表わす〕で示され、かつaq量がTa25・aq
に対して14〜17重量%である酸化タンタル(V)水
和物又はタンタル(V)オキソニトリド、例えば特にT
aONを含有している。
【0012】Ta25及びTa25・aq(上記の水和
水含量14〜17重量%は四水和物ないし五水和物に相
応する)は、有利とされる。1000℃までのか焼によ
って決定された残水含量約16重量%を有する、有利に
使用可能である、X線非晶質(roentogenamorphes)であ
る、Ta25・aqは、塩化タンタル(V)を濃厚化さ
れた塩溶液中に溶解し、かつ、水を用いた希釈及びpH
7でのアンモニア溶液の添加の後にTa25・aqが沈
殿し、かつ沈殿した生成物を洗浄しかつ乾燥することに
よって得ることができる。
【0013】希土類金属化合物として、酸化物の他に酸
化物前駆体、即ち、か焼温度への加熱中に式Ln23
示される酸化物に変換される化合物は、使用することも
できる。特に有利に、原子番号39、57〜60ならび
に62〜71の希土類元素の酸化物、酸化物水和物もし
くはヒドロキシドが使用される。これらの希土類元素の
中では、原子番号57〜60ならびに62〜64の希土
類元素、しかしながら殊にランタン、プラセオジム及び
カドリニウムが有利とされる。希土類金属化合物をでき
るかぎり純粋な形で使用することが有利ではあるが、1
種を超える希土類元素を含有している化合物を使用する
こともできる。
【0014】タンタル(V)化合物及びLn化合物は、
タンタル対ランタンもしくはランタニド元素の原子比約
1対1が得られる化学量論的比で、か焼すべき混合物中
に含有されている。例えばTa25及びLa23が原料
として使用される場合には、これらの化合物は等モル比
で使用される。
【0015】本発明にとって重要である、か焼すべき混
合物の成分は、鉱化剤であり、この場合、該鉱化剤は個
々の物質であってもよいし、物質の混合物であってもよ
い。鉱化剤として作用するアルカリ金属ハロゲン化物及
びアルカリ土類金属ハロゲン化物のうち、1000℃未
満の融点を有するものが有利とされる。アルカリ金属リ
チウム、ナトリウム及びカリウムのハロゲン化物、殊に
それぞれのフッ化物及び塩化物は、特に有効である。そ
のより低い融点のためにマグネシウム及びカルシウムの
塩化物は、マグネシウム及びカルシウムのフッ化物より
有利である。
【0016】鉱化剤の別の種類は、炭酸のアンモニウム
塩又はC原子1〜4個を有するモノ−もしくはジカルボ
ン酸のアンモニウム塩であり;この場合には、炭酸アン
モニウム、重炭酸アンモニウム、酢酸アンモニウム及び
蓚酸アンモニウムが有利である。
【0017】一方でハロゲン化物及びもう一方でアンモ
ニウム塩を基礎とする鉱化剤の作用は、これまで詳細に
は研究されていない種々の原理に起因していると推測さ
れる。アンモニウム塩は、本来の反応温度未満でアンモ
ニウム塩が分解されるか又は昇華されるにもかかわら
ず、最初の窒化を生じさせることは可能のようである。
ハロゲン化物鉱化剤の場合には、ペロブスカイト型構造
の形成を液状鉱化剤相によって有利にすることができ
る。
【0018】使用される鉱化剤量は、広い範囲、即ち、
Ta化合物とLn化合物からの混合物1重量部につき
0.1〜10重量部の範囲内にあってもよく;Ta化合
物とLn化合物からの混合物1重量部につき0.5〜3
重量部、殊に1〜3重量%の範囲内の鉱化剤量は、有利
とされる。
【0019】有利に、か焼すべき粉末状混合物は本来の
か焼工程前に強力に混合されかつ均質化され、この場
合、特に良好な均質化は、強力ミル、殊にボールミル中
で粉末混合物が処理されることによって行なわれる。選
択的に、1種もしくはそれ以上の鉱化剤は、水溶液もし
くは水懸濁液の形でTa化合物とLn化合物からの混合
物に添加することもできる。
【0020】本来のか焼工程は、炉中でアンモニア含有
還元雰囲気の存在下で行なわれる。アンモニアの他に、
炉の雰囲気は、窒素及び場合によっては水素を含有して
いてもよい。通常、雰囲気は、本質的にアンモニア10
〜100容量部及び窒素0〜90容量部からなり;主と
してアンモニアからなる雰囲気が有利とされる。炉に供
給される還元しかつ窒化する雰囲気は、できるかぎり水
分が除去されていなければならない。炉の雰囲気、例え
ば本質的にアンモニアからなる雰囲気を少なくとも部分
的に再循環することができるようにするために、該雰囲
気を乾燥機に導通しかつ引き続き再循環させることが有
利である。
【0021】か焼工程は、使用された原料から、相が純
粋である、式LaTaON2で示されるオキソニトリド
が形成されるまで行なわれる。か焼温度は通常、公知の
方法の場合のか焼温度未満、即ち1000℃未満であ
る。有利にか焼温度は、750〜950℃、殊に850
〜950℃である。850〜950℃の範囲内のか焼温
度及び本質的にアンモニアからなる炉の雰囲気の場合に
は、酸化物もしくは酸化物前駆体の形のTa化合物とL
n化合物を使用した場合のか焼時間は、10〜30時間
である。
【0022】部分的に鉱化剤は、か焼工程中に既に分解
もしくは昇華によって、か焼混合物から排出される。場
合によって、もしくは必要に応じて、か焼工程の後にさ
らに、存在する鉱化剤成分の溶出を目的として湿式処理
を引き続き行なってもよい。後処理は、例えばボールミ
ル中での通常の磨砕工程と組み合わせることができる。
湿式処理には、pH値が、有利に中性ないし酸性である
水溶液が使用される。
【0023】固体反応を促進する助剤は、専門書中では
鉱化剤と呼称されたり、また、融剤と呼称されたりもす
るが、鉱化剤と呼称される助剤が共用される、本発明に
よる方法よって、より高い明度を有するオキソニトリド
を達成することが意外にも可能になった。
【0024】製造された、一般式LnTaON2で示さ
れるオキソニトリドの、本発明による方法によって得ら
れる高い明度のため、この生成物に新規の使用分野、即
ち、着色顔料としての使用が開発される。公知の方法に
よって製造される、上位概念に記載のオキソニトリドが
着色顔料として使用されることは、色彩に関して魅力的
ではない褐色の色彩ならびに不十分な明度によってこれ
まで妨げられていた。本発明による方法によってこの欠
点を除去することが可能となり、その結果、毒物学的に
危険である金属を含有していない、熱安定性である、黄
橙色ないし赤褐色の新規の顔料が提供される。着色顔料
としての、本発明によるオキソニトリドのための使用分
野は、特にプラスチック、ラッカー、印刷インキ及びイ
ンキである。オキソニトリドの高い熱安定性によって、
200〜300℃の温度での押出が引き続いて行なわれ
る、塊状物の形のプラスチックの顔料着色が可能とな
る。また焼付け塗料は、顔料の熱安定性のため、良好に
該顔料で着色することもできる。
【0025】着色顔料として適当である、より高い明度
の、相が純粋であるオキソニトリドを製造することがで
きるという利点の他に、本発明による方法は、次の別の
利点を示している:即ち、意外にも反応時間が、公知の
方法と比較して顕著に短縮することができた。公知の方
法の場合には、か焼温度約1000℃及び付加的に、粉
末混合物上の窒化ガス(アンモニア)の著しく高い流速
が必要とみなされていたが、本発明による方法によっ
て、か焼温度を低下させることができ、かつ付加的に窒
化ガスの流速を低下させることができる。従って、本発
明による方法は、研究室規模から工業的規模への移行に
とって重要であるプロセス工学的利点と結びついてい
る。
【0026】次の例及び比較的は、本発明による方法及
び該方法で得られる生成物の卓越性を示している。さら
に別の例は、本発明によって得られたオキソニトリド
の、プラスチックの顔料着色への使用に関している。
【0027】
【実施例】
比較例 1 酸化タンタル(V)(Ta25)及び酸化ランタン(L
23)をモル比1対1で混合し、かつボールミル中で
30分間磨砕することによって均質化した。
【0028】該混合物2gを、外部から加熱される反応
管中のコランダムボート中でアンモニア流(15 l/
時間)下で950℃で48時間か焼し、この場合、La
TaON2への変換が行なわれた。
【0029】図1の曲線「LaTaON2(VB
1)」は、吸収スペクトルを示している。
【0030】図1〜3の吸収スペクトルについての測定
パラメータは次のとおりである: 装置: キャリー2400 UV-VIS-分光光度計(Cary 2400 U
V-VIS-Spektrophotometer) Varian社、Darmstadt 測定範囲: 400〜780nm ベースライン: 補正測定 秤量した量: BaSO44.5gに対して試料60m
g 縦軸: 吸収 横軸: nmで表わされる波長 走査速度: 1mm/秒 測定間隔: 0.5nm 比較例 2 比較例1の場合と同様にして等モルの粉末混合物をTa
25と酸化プラセオジム(Pr23)からの等モル量の
粉末混合物を混合し、均質化し、かつNH3の流れの中
で950℃で48時間か焼した。図2の曲線「PrTa
ON2(VB2)」は、得られたPrTaON2の吸収ス
ペクトルを示している。
【0031】例 1 Ta25とLa23からの等モルの混合物を3倍の重量
のNaCl/KCl−混合物(重量比44/56)と反
応させ、かつ全ての混合物をボールミル中で30分間磨
砕することによって均質化した。均質化混合物(コラン
ダムボート1個につき2g)を比較例1に記載された炉
装置中で次のとおりにか焼した: 温度: 900℃ 時間: 24時間 NH3の流れ: 10 l/時間 図1の曲線「LaTaON2(B 1)」は、製造され
た、比較例1の生成物より高い明度の、赤方偏移したオ
キソニトリドLaTaON2の吸収スペクトルを示して
いる。
【0032】例 2 La23の代りにPr23を使用したことのみ以外は、
例1を繰り返した。
【0033】図2の曲線「PrTaON2(B 2)」
は、比較例2の生成物より高い明度の、赤方偏移したP
rTaON2の吸収スペクトルを示している。
【0034】例 3 La23の代りに酸化ガドリニウム(Gd23)を使用
したことのみ以外は、例1を繰り返した。
【0035】図3は、製造された、より高い明度の、橙
色のGdTaON2の吸収スペクトルを示している。
【0036】例 4 例1〜3のオキソニトリドLaTaON2、PrTaO
2及びGdTaON2を純色ならびに白色顔料で淡色に
した形でPVC−プラスチゾル中に混入し、かつ色彩に
ついて試験した。純色の場合には各オキソニトリド1g
とプラスチゾル3gを混合し、かつ顔料磨砕装置中で分
散させた。
【0037】白色顔料で淡色にする場合には、オキソニ
トリド0.1gとTiO2 1gと混合し、引き続き、該
混合物をPVC−プラスチゾル3gと混合しかつ均質化
した。
【0038】スライダー(Schlitten)を用いてペースト
から塗膜を0.5mmの厚さで得、該塗膜のゲル化を1
40℃に10分間加熱することによって行なった。分光
光度計を用いて色価L*、a*、b*をCIE−LAB−
系(DIN 5033、第3部)で測定した:結果は、
次の表のとおりである。
【0039】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】公知方法ならびに本発明による方法によって得
られたLaTaON2の吸収スペクトルを示す線図であ
る。
【図2】公知方法ならびに本発明による方法によって得
られたPrTaON2の吸収スペクトルを示す線図であ
る。
【図3】本発明による方法によって得られたGdTaO
2の吸収スペクトルを示す線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディートリヒ シュペール ドイツ連邦共和国 ハナウ グリュンアウ シュトラーセ 5

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニア含有還元雰囲気下で、(a)
    酸化Ta(V)、酸化Ta(V)水和物もしくはTa
    (V)オキソニトリドの系からのタンタル(V)化合物
    ならびに(b)C1〜C4−モノーもしくはジカルボン酸
    の酸化物、酸化物水和物、ヒドロキシド、カルボネー
    ト、ニトレートもしくはカルボキシレートの系からの希
    土類金属化合物を含有している粉末状混合物の数時間か
    焼することによる、高められた明度を有する、一般式L
    nTaON2〔式中、Lnは希土類元素を表わす〕で示
    される、ペロブスカイト型構造を有するオキソニトリド
    を製造する方法において、か焼すべき混合物が付加的
    に、アルカリ金属−もしくはアルカリ土類金属ハロゲン
    化物、Na3AlF6、Na2SiF6、AlF3の系ある
    いは炭酸又はC原子1〜4個を有するモノ−もしくはジ
    カルボン酸のアンモニウム塩の系からの少なくとも1種
    の鉱化剤をTa化合物とLn化合物からの混合物1重量
    部につき0.1〜10重量部の量で含有しており、か
    つ、必要に応じて、鉱化剤を湿式処理法によって、か焼
    された反応混合物から除去することを特徴とする、ペロ
    ブスカイト型構造を有するオキソニトリドの製法。
  2. 【請求項2】 か焼すべき混合物が、タンタル(V)化
    合物としてTa25又は、水和水含量(aq)14〜1
    7重量%を有するTa25・aqを含有しており、かつ
    Ln化合物として1種もしくはそれ以上の希土類元素の
    酸化物、酸化物水和物もしくはヒドロキシドを含有して
    いる、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 か焼すべき混合物が、Ln化合物として
    ランタン元素、プラセオジム元素もしくはカドリニウム
    元素の化合物を含有している、請求項1又は2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 か焼すべき混合物が、鉱化剤として、ア
    ルカリ金属ハロゲン化物、特にリチウム、ナトリウムも
    しくはカリウムのフッ化物もしくは塩化物の系又はマグ
    ネシウムもしくはカルシウムのアルカリ土類金属塩化物
    の系からの1種もしくは2種のを含有している、請求項
    1から3までのいずれか1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 か焼すべき混合物が、1種もしくはそれ
    以上の鉱化剤をTa化合物とLn化合物からの混合物1
    重量部につき0.5〜3重量部の全体量で含有してい
    る、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 粉末状混合物を750〜950℃、特に
    850〜950℃でか焼する、請求項1から5までのい
    ずれか1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 か焼を、本質的にアンモニア10〜10
    0容量部及び窒素0〜90容量部からなる雰囲気下で実
    施する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 粉末混合物を、本質的にアンモニアから
    なる雰囲気下で850〜950℃で10〜30時間か焼
    する、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】 高められた明度を有する、一般式LnT
    aON2〔式中、Lnはランタン又はランタニド元素、
    特にプラセオジムもしくはカドリニウムを表わす〕で示
    される、ペロブスカイト型構造を有するオキソニトリド
    において、請求項1から8までのいずれか1項に記載の
    方法によって得られたものであることを特徴とするオキ
    ソニトリド。
  10. 【請求項10】 特にプラスチック及びラッカーの顔料
    着色のための着色顔料において、請求項9記載のオキソ
    ニトリドを含有していることを特徴とする着色顔料。
JP11143194A 1993-05-26 1994-05-25 ペロブスカイト型構造を有するオキソニトリドの製法、該オキソニトリド及び該オキソニトリドからなる着色顔料 Expired - Fee Related JP3665364B2 (ja)

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