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Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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-nNn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。
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。
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。
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。
の有利な実施態様に関する。
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。
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。
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Ta2O5、式Ta2O5・aq〔式中、aqは水
和水を表わす〕で示され、かつaq量がTa2O5・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。
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、Ta2O5・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Ta2O5・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。
化物前駆体、即ち、か焼温度への加熱中に式Ln2O3で
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。
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Ta2O5及びLa2O3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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
a2O3)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。
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。
1)」は、吸収スペクトルを示している。
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
2O5と酸化プラセオジム(Pr2O3)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。
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。
例1を繰り返した。
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。
したことのみ以外は、例1を繰り返した。
色のGdTaON2の吸収スペクトルを示している。
N2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。
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。
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。
られたLaTaON2の吸収スペクトルを示す線図であ
る。
られたPrTaON2の吸収スペクトルを示す線図であ
る。
N2の吸収スペクトルを示す線図である。
Claims (10)
- 【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。 - 【請求項2】 か焼すべき混合物が、タンタル(V)化
合物としてTa2O5又は、水和水含量(aq)14〜1
7重量%を有するTa2O5・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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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