JPS61140110A - 磁気記録材料用針状α−FeOOHの製造方法 - Google Patents

磁気記録材料用針状α−FeOOHの製造方法

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JPS61140110A
JPS61140110A JP59262518A JP26251884A JPS61140110A JP S61140110 A JPS61140110 A JP S61140110A JP 59262518 A JP59262518 A JP 59262518A JP 26251884 A JP26251884 A JP 26251884A JP S61140110 A JPS61140110 A JP S61140110A
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feooh
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、特に粒度分布を改善した磁気記録材料用針状
α−FeOOHの製造方法に関する。
〔従来技術とその問題点〕
磁気記録媒体の記録材料として汎用されているマグネタ
イト(γ−FezO−)、マグネタイト(FesO−)
、ベルトライド系化合物(FeOx、1.33<X<1
.5)、それらをコバルト等の金属化合物で変成した磁
性酸化鉄、または針状メタル(α−Fe、合金鉄)など
の磁性粉末は、通常含水酸化鉄粉末(α、β、γ−Fe
OOH)を加熱処理して脱水、還元または還元した後酸
化することによって製造されている。このような方法で
製造された磁性粉末は、粒度分布が揃っていないことが
多く、このために例えば樹脂バインダーと混練して磁性
塗料を調製する場合に、磁性粉末が均一に分散されにく
く、高充填度でかつ良好な磁気特性を有する磁気記録媒
体を得ることはきわめてむずかしいとされている。
しかしながら、近時磁気記録媒体の高密度化とあいまっ
て、より小さな粒子でかつ粒度分布がシャープで充填性
の一層大きい磁性粉末が望まれており、前記問題点の解
決が強く求められている。
前記問題点を解決するために、前記磁性粉末の前駆体で
あるα−FeOOHについて、その粒度分布を改善する
製造方法が種々提案されている。例乏ぽ、α−FeOO
H核晶生戒時にリン酸塩イオン、Znイオン、Snイオ
ンなどを添加する方法(特公昭39−25546、特公
昭55−23217、特開昭56−155024)、v
&1鉄塩水溶液に予め一定量のアンモニウム塩を存在さ
せた後、該液をアンモニアで部分中和してα−Fe00
H核晶を生成する方法(特公昭51−17518)、高
アルカリ条件でα−FeOOHを製造する方法(特開昭
53−127400)などが挙げられる。しかし、これ
らの方法で得られるα−FeOOHは、粒度分布、粒子
形状性などにおいて必ずしも充分でなく、これらを用い
て製造した磁性粉末の磁気特性においても充分でないの
で、なお一層の改良が望まれている。
〔発明の目的〕
本発明の目的は前記従来技術の問題点を解消し、粒度分
布がシャープで粒子形状性が優れた磁気記録材料用α−
Fe○○Hの製造方法を提供することにある。
、  〔発明の概要〕 本発明者達は、上記目的を達成するべく種々研究を重ね
た結果、第1鉄塩水溶液を部分中和、酸化してα−Fe
OOH核晶を生成させた懸濁液を、特定の温度条件下で
熟成し、次いで膣液或は膣液に第1鉄塩水溶液を加えた
液を中和、酸化して該核晶を成長させる。と、粒度分布
がシャープで、枝分れなどが少なく結晶形状が明確なα
−FeOOHを得ることができ、これを用いて製造した
磁性粉末の各種磁気特性も良好であり、前記問題点をい
ずれも解決しうるとの知見に基づいて本発明を完成した
。すなわち、本発明は第1鉄塩水溶液を部分中和、酸化
してα−FeOOH核晶を生成させた懸濁液を、so’
c以上かつ該核晶生成温度よりも高い温度で熟成し、次
いで膣液或は膣液に第1鉄塩水溶液を加えた液を中和、
酸化して該核晶を成長させ、α−FeOOHを得ること
を特徴とする、磁気記録材料用針状α−FeOOHの製
造方法である。
使用する第1鉄塩としては、硫酸第1鉄、塩化第1鉄、
硝酸第1鉄などの鉱酸の第1鉄塩及び炭酸第1鉄などが
あり、工業的には硫酸第1鉄が望ましい。第1鉄塩の中
和に用いるアルカリとしては、アルカリ金属或はアルカ
リ土類金属の水酸化物、酸化物又は炭酸塩があり、水酸
化す) 17ウム、水酸化カリウム、酸化ナトリウム、
炭酸ナトリウムなどが挙げられる。またアンモニアガス
、アンモニア水溶液、炭酸アンモニウムなどもアルカリ
として使用できる。
工業的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモ
ニアが望ましい。酸化剤は空気、酸素、過酸化ソーダ、
過酸化水素、塩素酸ソーダなどが挙げられるが一般に空
気が好適である。
本発明方法においては、先ず第1鉄塩水溶液を部分中和
し、酸化して液中のFe分の一部をα−FeOOHの核
晶にするが、第1鉄塩水溶液の濃度は通常30〜90g
/12であり、アルカリの添加量は、母液中のFeイオ
ンを5〜50%、Feイオン濃度でいえば5〜25g/
ρだけ沈殿させるに必要な量である。この生成核晶濃度
が上記範囲より低すぎると製造効率が低下して工業的(
経済的)実施に適さなくなり、一方高すぎると核晶反応
液の粘度が高くなり、均一な酸化反応を妨げ、粒度分布
がシャープでなくなり、ひいてはこれから誘導される磁
性粉末の磁気特性の低下につながる。
この核晶生成段階での反応温度は通常30〜80°Cで
あり、望ましくは40〜70°Cである。この温度が上
記範囲より低すぎると反応時間が長くなり、粒度分布が
シャープでなくなる。一方高すぎると粒状のマグネタイ
トが生成しやすくなり、核晶として好ましくないものに
なる。
この生成反応は、なるべく短時間に終らせるのが核晶の
粒度分布をシャープにする上からよいが、例えば20〜
180分程度に調程度るのがよい。得られる核晶は、B
ET比表面積40〜140ri”/g程度のものである
ことがよい。
上述の核晶生成反応の終った液は、α−FeOOH核晶
の懸濁した第1鉄塩水溶液であり、本発明方法では、次
いでこの液を熟成処理に供する。熟成方法としては、該
懸濁液をそのまま所定の条件下で熟成する方法と該懸濁
液を濾過し得られた核晶を水または新しい母液に分散さ
せた懸濁液を所定の条件下で熟成する方法とがあるが、
いずれの場合でも熟成の効果は得られる。しかし工業的
にみた場合、核晶生成反応の終った液をそのまま熟成処
理に供するのが好ましい。
熟成温度は50℃以上かつ核晶生成温度よりも高い温度
であり、望ましくは60℃以上かつ核晶生成温度よりも
高い温度である。この温度が50°C未満では、核晶の
溶解析出反応が抑制され、粒度分布がシャープで枝分れ
が少ない粒子を生成することが難しく、熟成時間を長く
する必要があり、工業的に不利となる。この温度は高い
程、粒度分布や粒子形状性を改善する上で効果が大きく
、熟成時間の短縮も可能となる。したがってオートクレ
ーブを用いた100°C以上での熟成でもその効果は得
られるのであるが、工業的実施の容易さ、製造コストな
どを考慮すると、通常常圧下での50〜95°Cの範囲
が望ましい。熟成時間については少くとも30分は必要
であり、その上限は特にないが、工業的にみると10時
間以下で充分である。
熟成時のpHは通常2〜6の開に、望ましくは2.5〜
5.5の開に保たれる。このpHが上記範囲より低すぎ
ると核晶が凝集しやすくなり、凝集塊或はイガ果状の粒
子が生成するので好ましくない。一方高すぎるとマグネ
タイトの生成安定域となり、共存する水酸化鉄やグリー
ンテストからマグネタイトが生成したり、微細な核晶が
マグネタイトに転移したりして好ましくない。なお、熟
成時のpHはできるだけ変動幅が小さいように保持する
ことが、粒度分布がシャープで粒子形状性が優れたα−
FeOOHを得る上において好ましい。熟成時に攪拌に
よって懸濁液中に空気が巻き込まれると、酸化反応が進
行してpHの低下をきたすので、できるだけ空気の混入
を防ぐため、攪拌を低速にしたり或は反応容器内の空気
をN2ガスで置換したりすることがpHを一定にする上
からよい。
上述の熟成処理を施したα−Fe○○H核晶は、所望の
粒子サイズのα−FeOOHを得るために、通常引きつ
づいて核晶成長反応に供される。この成長反応は、熟成
処理の終った懸濁液或は膣液に第1鉄塩水溶液を追加し
た液を、アルカリを添加しながら空気などの酸化剤を加
えて酸化することによって行なわれる。
反応温度は通常50℃以上であり、望ましくは熟成温度
と同じかそれ以上の温度である。この温度が50°C未
満では、α−FeOOHの3つの結晶軸方向への成長速
度が異なってきて結晶に乱れを生じ、粒度分布や粒子形
状性の上からよくない。
I&長倍率は核晶に対する重量比率で1〜5、望ましく
は1.5〜3になるようにする。この倍率が上記範囲よ
り高すぎると粒度分布幅が大きくなり、かつ粒子の枝分
れも多くなる。この工程では、生成するα−FeOOH
のBET比表面積が、例えば25〜100m27Hにな
るようにするのが好ましい。
成長反応によって所望の粒子サイズとしたα−Fe00
Hは、通常の濾過、水洗、乾燥を経て、α−FeOOH
粉末として得られる。このα−FeOOH粉末を通常の
方法で加熱処理して脱水、還元または還元した後酸化す
ることによってマグヘマイト(γ−Fe20− )、マ
グネタイト(Fe、○、)、ベルトライド系化合物(F
e○x1.33<X<1.5)、針状メタル(α−Fe
、合金鉄)などの磁性粉末にすることができる。
上記磁性粉末のうち、マグヘマイト、マグネタイト、ベ
ルトライド系化合物などの磁性酸化鉄については、それ
らをコバルトなどの金属化合物で変成してコバルト含有
磁性酸化鉄とすることができる。
上記のα−FeOOH粉末の熱処理に際しては、粒子の
焼結防止及び生成物の磁気特性を向上させるため、通常
P、Si、Ti、AR、Mg、Ca、B、Znなどの化
合物が耐熱剤として使用される。
〔実施例〕
以下本発明を実施例をもって説明する。
(1)核晶の生成反応 空気吹き込み管と攪拌器を備えた反応容器に1.50モ
ル/QのFeSO4水溶液2ORを入れ、40°C或は
60”Cに昇温し、この温度を維持しなが呟 5モル/
QのNaOH水溶i2.1412を攪拌下に加え(沈殿
Fel 5g/Q)、この中へ10θ/分の速度で空気
を吹き込み、80〜100分間反応させてα−FeOO
Hの核晶を得た。
(2)核晶の熟成 上記核晶の生成反応で得られた懸濁液について、液温及
びpHをすみやかに所定の値に調整し、所定の時lJl
′v!、yI!。
した。pHの調整は、微量のNaOH水溶液またはH2
SO。
水溶液を懸濁液に添加することにより行ない、熟成中p
Hを設定値の±0.2以内に保持させた。なお、熟成中
攪拌によって液中に空気が巻き込まれるのをできるだけ
防ぐため、攪拌速度は低速にした。
上記熟成処理で得られたα−FeOOH核晶についてB
ET法による比表面積(SSA)を測定し、さらに下記
の方法に五り粒度分布(σL/L)を測定し、第1表〜
第3表の結果を得た。
粒度分布(σL/L)の測定方法 よく分散されたα−FeOOH核晶を試料とし、電子顕
微鏡により約500個の粒子の長袖粒子径を読みとり、
その算術平均軸長″:L(μ)と標準偏差σL(μ)を
決め、下記の式に従って粒度分布(L分布)を求める。
L分布 = σL/E。
このし分布の値が小さいほど粒度分布がシャープであり
、この値でもって粒度分布改善の指標とした。
第1表(熟成温度の影響) 第2表(熟成pHの影響) 第3表(熟成時間の影響) (3)核晶の成長反応 前記熟成処理終了後の懸濁液を所定の温度に調整し、お
よそ1 ON /分の速度で空気を吹き込みながら、5
モル/I2のNaOH水溶液を反応液のpHを3.5−
5.5に保つように徐々に加えて、核晶が所定の倍率(
重量基準)に成長するまで反応させた。
得られたα−FeOOHについて、前述の場合と同様に
して算術平均軸長しくμ)、標準偏差σL(μ)、°粒
度分布(σL/[)及び比表面積(SSA)を求め第4
表に表示した。
前記核晶成長反応で得られた各々のサンプルについて、
濾過、水洗後オルトリン酸をα−FeOOHに対して0
.2重量%(P換算量)被着した後、通常の方法により
脱水(空気中650℃3時間)、還元(水素気流中40
0℃3時間)及び再酸化(空気中300℃1時間)を行
ないγ−Fe20zを得た。各々の7・Fe2O3につ
いて、下記の配合割合に従って配合物を調製し、ボール
ミルで混練して磁性塗料を製造した。
(1) γ−Fe20.粉末      100  重
量部(2) 大豆レシチン           1.
6 〃(3)界面活性剤           4  
 〃(4)酢ビー塩ビ共重合樹脂     10.5 
 #(5) ジオクチル7タレート      4  
 〃(6) メチルエチルケトン      84  
 〃(7) トルエン            93 
  〃次いで、各々の磁性塗料をポリエステルフィルム
に通常の方法により塗布、配向した後乾燥して、約7μ
厚の磁性塗膜を有する磁気記録体を作成した。これら磁
気記録体について、通常の方法により保磁力(He)、
磁束密度(Br)、角形比(Br/Bm)、配向性(O
R)、反転磁界分布(SFD)、300Hz低域出力(
EL)及び転写(PT)を測定し第4表に表示した。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成したことにより次のような種
々の優れた効果を収めるものである。
すなわち ■ この熟成処理により、α−FeOOH核晶の粒度分
布がシャープになり、結晶の形状も明確になる。
■  この熟成処理を受けたα−FeOOH核晶を所定
の条件で成長させると、枝分れ粒子や微細粒子の発生が
少なくなり、粒度分布がシャープで粒子形状性が優れた
α−FeOOHを得ることができる。
■ このα−FeOOHを脱水、還元または還元した後
酸化することによって得られるγ−Fe20− 、Fe
50< 、ベルトライド系化合物、それらをコバルト等
の金属化合物で変成した磁性酸化鉄、または針状メタル
などの磁性粉末は粒度分布、粒子形状性が良好である。
この磁性粉末を用いて磁性塗料を調製すると、分散性が
良好で、塗料樹脂との混合分散時間の短縮、磁性塗膜の
磁性体含有比率の向上が可能となる。
■ このα−FeOOHから誘導される磁性粉末は充填
性が良好で磁束密度(Br)が高く、角形比(Br/8
m)、配向性(OR)の向上がみられ、更に保磁力(H
a)、反転磁界分布(SFD)、低域出力(EL)、転
写(PT)についても改善がみられる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1鉄塩水溶液を部分中和、酸化してα−FeOOH核
    晶を生成させた懸濁液を50℃以上かつ該核晶生成温度
    よりも高い温度で熟成し、次いで該液或は該液に第1鉄
    塩水溶液を加えた液を中和、酸化して該核晶を成長させ
    α−FeOOHを得ることを特徴とする、磁気記録材料
    用針状α−FeOOHの製造方法。
JP59262518A 1984-12-12 1984-12-12 磁気記録材料用針状α−FeOOHの製造方法 Granted JPS61140110A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63134523A (ja) * 1986-11-22 1988-06-07 Chisso Corp 針状α−オキシ水酸化鉄粒子粉末の製造方法

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