JPS5941931B2 - 鉄系黄色顔料粉末の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＦｅとＺｎとから成る複合酸化物である鉄系
黄色顔料粉末の製造法に関するものであり、その目的と
するところは、平均粒子径０．１〜０．５μｍであり、
粒子径の平均値に対する標準偏差の割合が２２％以下で
あって、鮮明、且つ顔料分散性にも優れた鉄系黄色顔料
を提供するところにある。

従来、無機物質より成る黄色顔料としては黄色酸化鉄（
含水酸化第二鉄）顔料の他、黄鉛、カドミウム・エロー
等が存在する。

しかしながら、前者の黄色酸化鉄（含水酸化第二鉄）顔
料は他の黄色顔料に比べ耐熱性が劣るという欠点を有し
、後者の黄鉛、カドミウム・エロー等の顔料は、鉛、カ
ドミウム等の人体に対し有害な金属を含んでいるもので
あり、公害問題がクローズアップされて来つつある昨今
においては、これに代る無公害性黄色顔料の開発が望ま
れている。

一方、上掲のもの以外に、黄色顔料としてＦｅとＺｎと
から成る複合酸化物粉末（以下、このものを特に限定す
る場合を除き「鉄系黄色顔料」と称する。

）が知られている。この「鉄系黄色顔料」は、耐熱性は
勿論、耐候性、耐光性にも優れた無公害の黄色顔料とさ
れており、その需要は近年増大の一途をたどっている。

しかしながら、現在、市販されている「鉄系黄色顔料」
は、一般に粉末の粒度や粒度分布が不均斉であり、また
粒子形状も不揃いのものである。

粗大粒子や極微細な粒子を含む粉末は不適当な粒度、不
均斉な粒度分布であるために色調が不鮮明となり望まし
い黄色を呈する顔料粒子が得られないばかりでなく、塗
料化に際しては、顔料粒子が分散し難く、また塗料の貯
蔵に際してはケーキング等を生起して安定性が悪いとい
う欠点を有するものである。

ところで色材工業界に於いては、その使用上の顔料特性
は益々高品質、高性能化が要求されている。

特に、鮮明な黄色を呈する塗料や優れた着色効果を得よ
うさする場合には、塗料化時の顔料粒子の分散性の向上
を始めとし、塗料の貯蔵安定性が重要となる。

そこで本発明者は従来の「鉄系黄色顔料」の欠点を解消
すべく永年に亘って研究を進めて来た。

そして本発明者は「鉄系黄色顔料」の色調の鮮明さ及び
顔料分散性は、出発原料である酸化鉄粒子の粒子径、粒
度分布に依存していることを確めたのである。

従来、「鉄系黄色顔料」の製造に当っては、出発原料で
ある酸化鉄粒子の取扱いに対する配慮が充分でなく、従
ってその生成物粒子に与える影響に関しても明らかにさ
れていなかった。

本発明者等は生成物であるＦｅとＺｎとから成る複合酸
化物である鉄系黄色顔料粉末の粉体特性と出発原料であ
る酸化鉄粒子との関連性について検討した。

出発原料である酸化鉄粒子とＺｎＯ粒子の混合物を８０
０℃以上の高温度で焼成すると、固相反応によりＦｅと
Ｚｎとから成る複合酸化物が生成する。

この生成過程は出発原料である酸化鉄粒子へのＺｎＯの
拡散反応によるＦｅとＺｎとから成る複合酸化物粒子の
生成と高温度（８００℃以上）下に於ける生成物粒子の
急速な粒子成長とが併合して生起するものである。

出発原料として針状晶含水酸化第二鉄粒子を用い、脱水
して得た比表面積の大きい酸化第二鉄粒子を使用すると
、通常の酸化鉄を使用した場合に比し、比表面積の大き
いことに起因して酸化鉄へのＺｎＯの拡散反応が極めて
容易となり、結果として酸化鉄粒子へのＺｎＯの拡散反
応が均一に生起するので鮮明な鉄系黄色顔料とすること
が可能となるが、出発原料である酸化鉄粒子への均一な
ＺｎＯの拡散反応と高温度（８００℃以上）下に於ける
粒子成長の制御を充分に配慮しない従来法では不均一な
拡散反応と急速な粒子成長の為に出発物である酸化鉄の
形骸粒子の大きさにとどまらないで粗大な粒子に成長す
る。

この為、後に粉砕して得たＦｅとＺｎとから成る複合酸
化物粉末は粒度や粒度分布が不均斉なものとなる。

本発明者は、出発原料として針状晶含水酸化第二鉄粒子
を加熱脱水して得た比表面積の大きい酸化第二鉄粒子を
用い、且つ粒度、並びに粒度分布を所望する大きさに予
じめ調整しておくことにより、出発原料である酸化鉄粒
子へのＺｎＯの均一な拡散反応を起こさせてＦｅとＺｎ
とからなる複合酸化物を得る条件を見い出し、粒度並び
に粒度分布が極めて均斉な鉄系黄色顔料を得ることを可
能とし、本発明を完成したのである。

即ち本発明は、長軸の平均粒子径０．４〜１．５μｍで
あり、且つ長軸の粒子径の平均値に対する標準偏差の割
合が２５％以下である針状晶含水酸化第二鉄粒子を加熱
脱水して得た４０〜１５０ｍ２／ｇの比表面積（ＢＥＴ
法による）の酸化第二鉄粒子を出発原料とし、該出発原
料４７〜５３モル％に対しＺｎＯを５３〜４７モル％混
合し、８００〜９５０℃の温度範囲で焼成することによ
り得られるＦｅとＺｎとからなる複合酸化物を粉砕し、
平均粒子径０，１〜０．５μｍ、粒子径の平均値に対す
る標準偏差の割合が２２％以下である粉末とすることを
特徴とする鉄系黄色顔料粉末の製造法である。

次に本発明の構成、効果について説明する。

先ず、本発明の出発原料について説明する。

本発明の目的とする鮮明な黄色を呈し、且つ顔料分散性
にも優れた鉄系黄色顔料粉末を得るためには、長軸の平
均粒子径０．４〜１．５μｍであり、且つ長軸の粒子径
の平均値に対する標準偏差の割合が２５％以下である針
状晶含水酸化第二鉄粒子を加熱脱水した比表面積（ＢＥ
Ｔ法による）４０〜１５０ｍ／ｇの酸化第二鉄粒子でな
ければならない。

ここでの長軸の平均粒子径については電子顕微鏡写真に
より測定した値であり、０．４μｍ以下の場合には、焼
成時において酸化鉄粒子の凝集が起り易く、更にはＺｎ
Ｏとの固相反応時に粒子間の焼結が生じ易く、一方、１
．５μｍ以上の場合には、均一な固相反応が起りにくく
、その結果、鮮黄色を有する鉄系黄色顔料粉末が得られ
ず好ましくない。

また長軸の粒子径の平均値に対する標準偏差の割合が２
５％以上の場合、粒度分布が不均斉な鉄系黄色顔料とな
り望ましい鮮黄色が得難く、しかも顔料分散性に悪影響
を及ぼす為好ましくない。

尚、工業的見地からすると長軸の平均粒子径０．７〜１
．０μｍであり、且つ長軸の粒子径の平均値に対する標
準偏差の割合が２０％以下のものを使用するのが好まし
い。

尚、上述のような針状晶含水酸化第二鉄粒子は、例えば
以下に示す様な製法により得ることができる。

即ち、第一鉄塩水溶液にアルカリを添加して水酸化第一
鉄を生成し、所定のｐＨ１温度で空気を吹き込み酸化し
て針状晶含水酸化第二鉄粒子とする製法がある。

上記した製法により得られる針状晶含水酸化第二鉄粒子
は通常軸比（長軸／短軸）が２以上の形状異方性を有す
るものである。

また、針状晶含水酸化第二鉄としてはα−Ｆｅ００Ｈ１
β−Ｆｅ００Ｈ１γ−Ｆｅ００Ｈ等が知られているが、
いずれもまったく同様に使用できる。

次に、上記の如くして得られた出発原料としての酸化第
二鉄粒子の比表面積（ＢＥＴ法による）は４０〜１５０
ｍ／ｇでなければならない。

４０ｍ′／、！ｌｉ！以下の場合には比表面積が大きい
ことによる酸化鉄粒子へのＺｎＯの均一な拡散反応性等
の効果が期待できなくなる。

一方１５０ｍ”７ｇ以上のものは工業的には得にくい。

次に出発原料である含水酸化第二鉄を脱水して得た酸化
第二鉄粒子と混合させるＺｎＯについて説明すると、Ｚ
ｎＯは、８００〜９５０°Ｃの温度範囲で、酸化鉄粒子
に拡散反応し得るものであればいかなるものでもよいが
、作業性等を勘案すると亜鉛酸化物、亜鉛水酸化物が好
ましい。

次に、本発明の目的物である鉄系黄色顔料粉末とする為
の原料配合割合について説明する。

本発明の目的とする鉄系黄色顔料粉末を得るためには、
針状晶含水酸化第二鉄粒子を脱水して得た酸化第二鉄粒
子４７〜５３モル％に対し、Ｚｎ０（酸化亜鉛）を５３
〜４７モル％混合できる範囲に設定することが必要であ
る。

何カならば、酸化第二鉄が５３モル％を越える場合、即
ち酸化亜鉛が４７モル％以下の場合に於いては赤味を帯
びている顔料が得られ易く、酸化第二鉄が４７モル％以
下の場合、即ち酸化亜鉛が５３モル％を越える場合に於
いても本発明の目的とする鮮黄色を有する鉄系黄色顔料
が得られにくく好ましくない。

次に焼成温度について説明すると、本発明方法において
焼成温度は、８００〜９５０℃の範囲でなければならな
い。

９５０℃以上の場合には生成物粒子が過度に粒子成長を
起し、塗料化するに当って樹脂中に顔料粒子が均一に分
散せず不適轟な顔料特性を示すとともに不鮮明な色調を
呈する顔料となる。

一方、焼成温度が８００℃以下の場合、固相反応が生起
し難く本発明の目的とする鮮明な黄色系の顔料が得られ
ず赤味を帯びた顔料が得られ好ましくない。

次にＦｅとＺｎとから成る複合酸化物である鉄系黄色顔
料の粉体特性について述べると、平均粒子径０．１〜０
．５μｍ（電子顕微鏡写真により測定した値）であり、
粒子径の平均値に対する標準偏差の割合が２２％以下で
なければならない。

平均粒子径０．１〜０．５μｍの範囲外であれば鮮黄色
を有する鉄系黄色顔料粉末が得られず、また粒子径の平
均値に対する標準偏差の割合が２２％以上の場合には粒
度分布が広く、不均斉なものとなり鉄系黄色顔料として
望ましい鮮黄色が得られないばかりでなく塗料化するに
当っての顔料分散性に悪影響を及ぼすため好ましくない
。

以上詳細に亘り説明した本発明の奏する効果について述
べる。

本発明方法を使用すれば、鮮明、且つ顔料分散性に優ね
た鉄系黄色顔料粉末を容易に得ることができる。

また、上記したような顔料分散性に優れていることに起
因して、鉄系黄色顔料の着色力、隠ペイ力等の特性も従
来品と比較してはるかに向上したものとなる。

次に本発明を実施例及び比較例により説明する。

尚、実施例及び比較例に於ける分散性の度合の評価は以
下に示す様にして行なったものである。

即ち、顔料とフェス（ミラミン及びアルキッド樹脂）を
分散機で塗料化し、一定時間毎に塗料の一部を抜き取り
ＪＩＳＫ５４００に従いグラインドゲージで粗粒分を読
みとり塗料化分散速度として表したものである。

実施例 １ 長軸の平均粒子径０．７μｍであり、゛長軸の粒子径の
平均値に対する標準偏差の割合が１９，４％である針状
晶含水酸化第二鉄粒子を２８０°Ｃの温度で脱水して比
表面積（ＢＥＴ法による）か１０５ｍ／ｇである酸化第
二鉄とした。

得られた酸化第二鉄粒子と酸化亜鉛粉末とをＦｅ２Ｏ３
： ５１モル％、ＺｎＯ：４９モル％の配合化で充分に
混合させ１０００ｇの混合物を得た後、該混合物を造粒
し、電気炉にて８５０°Ｃで３時間維持焼成した。

焼成後、常法に従い粉砕し、平均粒子径０．１４μｍで
あり、粒子径の平均値に対する標準偏差の割合が１８．
３％である鉄系黄色顔料粉末を得た。

得られた鉄系黄色顔料粉末を用いて測色用試１験片を作
成し、この試験片の塗膜を色差計にて測定した結果、明
度Ｌ：４４．６、色度ａおよびｂはそれぞれａ ： ３
１．７、ｂ：２６．１であった。

また顔料として重要な塗料化時の顔料分散性の度合は、
分散機により鉄系黄色顔料を分散させ１０μｍ以下に分
散させるのに要する時間を測定して塗料化分散速度とし
て表した。

その結果ｉ ４ｍｍ１１０μｍであった。

実施例 ２ 長軸の平均粒子径１．２μｍであり、長軸の粒子径の平
均値に対する標準偏差の割合が２４１％である針状晶含
水酸化第二鉄粒子を４００°Ｃの温度で脱水して比表面
積（ＢＥＴ法による）が７０ｍ１ｇである酸化第二鉄と
した。

得られた酸化第二鉄と酸化亜鉛とをＦｅ２Ｏ３： ５１
モル％、ＺｎＯ： ４９モル％の配合比で混合した後、
実施例１と同様にして平均粒子径０．３４μｍであり、
粒子径の平均値に対する標準偏差の割合が２１．６％で
ある鉄系黄色顔料粉末を得た。

得られた鉄系黄色顔料粉末を用い実施例１と同様にして
明度および色度を測定した結果、明度Ｌ：４１．１、色
度ａおよびｂはそれぞれａ：３０．９、ｂ：２５．２で
あった。

また実施例１と同様にして測定した塗料化分散速度は２
２ｍ１ｙｔ７１０μｍであった。

実施例 ３ 実施例１の出発原料として用いた酸化第二鉄粒子と同一
の酸化第二鉄粒子を用い、該酸化第二鉄粒子と酸化亜鉛
粉末とをＦｅ２Ｏ３： ５３モル％、ＺｎＯ： ４７モ
ル％の配合比で充分に混合させ１０００ｇの混合物を得
た後、焼成温度を９００℃とした以外は実施例１と同様
にして平均粒子径０．２３μｍであり、粒子径の平均値
に対する標準偏差の割合が１９．６％である鉄系黄色顔
料粉末を得た。

得られた鉄系黄色顔料粉末を用い実施例１と同様にして
明度および色度を測定した結果、明度Ｌ：３８．４、色
度ａおよびｂはそれぞれａ：３０．９、ｂ：２４０であ
った。

また実施例１と同様にして測定した塗料化分散速度は２
２ｍｖｔ／１０μｍであつた。

比較例 １ 長軸の平均粒子径１．２μｍであり、長軸の粒子径の平
均値に対する標準偏差の割合が３５．５％である針状晶
含水酸化第二鉄粒子を実施例１と同様にして脱水し、比
表面積８７７７１″／ｇの酸化第二鉄粒子とした。

上記酸化第二鉄粒子を出発原料として用い、実施例１と
同一の配合割合、焼成条件、及び粉砕を行って、平均粒
子径０．４０μｍであり、粒子径の平均値に対する標準
偏差の割合が３６．０％である鉄系黄色顔料粉末を得た
。

得られた鉄系黄色顔料粉末を用い実施例１と同様にして
明度および色度を測定した結果、明度Ｌ：３４８、色度
ａおよびｂはそれぞれａ：２８．７、ｂ：１９．２であ
った。

また、実施例１と同様にして測定した塗料化分散速度は
３４ｍｍ７１０μｍであった。

比較例 ２ 長軸の平均粒子径１．８μｍであり、長軸の粒子径の平
均値に対する標準偏差の割合が２０％である針状晶含水
酸化第二鉄粒子を６００℃の温度で脱水して比表面積（
ＢＥＴ法による）が１７ ｍ”／ ｇである酸化第二鉄
とした。

上記酸化第二鉄粒子を出発原料として用い実施例１と同
一の配合割合、焼成条件、及び粉砕を行って、平均粒子
径１．２５μｍであり、粒子径の平均値に対する標準偏
差の割合が３３．６％である鉄系黄色顔料粉末を得た。

得られた鉄系黄色顔料粉末を用い実施例１と同様にして
、明度および色度を測定した結果、明度Ｌ：３２．５、
色度ａおよびｂはそれぞれａ：２７．０、ｂ：１６．５
であった。

また実施例１と同様にして測定した塗料化分散速度は４
０ｍ１ｙｔ７１０μｍであった。

【図面の簡単な説明】

図面は、鉄系黄色顔料の分散度合を表したものであり、
図中Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ実施例１、実施例２、比較例
１により得られた鉄系黄色顔料の分散度合を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長軸の平均粒子径０．４〜１．５μｍであり、且つ
   長軸の粒子径の平均値に対する標準偏差の割合が２５％
   以下である針状晶含水酸化第二鉄粒子を加熱脱水して得
   た４０〜１５０ ｍ”／９の比表面積（ＢＥＴ法による
   ）の酸化第二鉄粒子を出発原料とし、該出発原料４７〜
   ５３モル％に対し、ＺｎＯを５３〜４７モル％混合し、
   ８００〜９５０℃の温度範囲で焼成することにより得ら
   れるＦｅとＺｎとからなる複合酸化物を粉砕し、平均粒
   子径０．１〜０．５μｍ、粒子径の平均値に対する標準
   偏差の割合が２２％以下である粉末とすることを特徴と
   する鉄系黄色顔料粉末の製造法。 ２ 針状晶含水酸化第二鉄粒子の長軸の平均粒子径が０
   ．７〜１．０μｍであり、且つ長軸の粒子径の平均値に
   対する標準偏差の割合が２０％以下である特許請求の範
   囲第１項記載の鉄系黄色顔料粉末の製造法。 ３ 酸化第二鉄粒子の比表面積（ＢＥＴ法による）が６
   ０〜１２０ ｒｒｌ／ ｇである特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の鉄系黄色顔料粉末の製造法。