JPS63206315A - 黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化チタン粉末の製造方法 - 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】 光呵Ω挟逝欠刀 本発明は、黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化チタン
粉末の製造方法に関し、さら゛に詳しくは主に黒色顔料
としての用途、あるいは導電材などの用途が期待される
黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化チタン粉末の製造
方法に関する。

日の゛、自些皿ｔらびこ２のＵ″１ 従来黒色顔料としてカーボンブラック粉末あるいは四三
酸化鉄粉末が広く用いられている。このうちカーボンブ
ラックは、黒色度および着色力ともに優れているが、疎
水性であるなめ水に濡れにくく、また一般に粒径が極端
に小さ過ぎるため、混合して用いる場合配合に応じ流動
性が敏感に変動しすぎ、このため使用時に困難が伴なう
という問題点があった。またカーボンブラックには、３
．４−ベンツピレンなどの発癌性物質が混入する可能性
が指摘されており、人体への悪影響が懸念されている。

一方、四三酸化鉄は、その磁性のため凝集しやすく、顔
料として用いた場合に、色むらが生じやすいという問題
点があった。そしてまた、四三酸化鉄は、大気中で約１
５０℃程度の温度に加熱されると、酸化されてγ−Ｆｅ
２Ｏ３に変化するため、熱安定性に乏しいという点で間
厘点があった。

このように従来公知の黒色顔料には、何らかの問題点が
あり、より品質の優れた黒色顔料が望まれ、このような
情況のもとて二酸化チタンを水素還元して黒色系低次酸
化チタンを得る方法がすでに提案されている。しかし、
この方法では、１，１００°Ｃ以上の高温に加熱しない
と還元反応は進行せず、しかもこの際粒子が焼結して粗
大化し、微細で分散性の良い粉末を得ることはできなか
った。

＾呵ム■珀 本発明は、上記のような従来技術に伴なう問題点を解決
しようとするものであって、微細で分散性が良く、顔料
、導電材などの用途が期待される黒色系色彩を有する超
微粒子低次酸化チタン粉末の製造方法を提供することを
目的とする。

ル咀ｎ鬼裂 上記のような技術的課題を解決するため、本発明者等は
鋭怠研究したところ、正方晶系結晶の超微粒子（−最に
粒径が０．１μｍ以下の粒子を超微粒子と呼んでいる）
状態の二酸化チタン粉末を水素および窒素からなる混合
ガス雰囲気下で７００〜１，１００℃の温度で加熱還元
することによって、Ｔ　１　ｎ　Ｏ２ｎ−１（１≦ｎ≦
１０）の化学式を有するであろうと推察される黒色系の
低次酸化チタンが得られることを見出し、さらに詳細に
検討し本発明を完成さぜな。

本発明に係る黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化チタ
ン粉末の製造方法は、正方品系結晶の超微粒子二酸化チ
タン粉末を水素および窒素からなる混合ガス雰囲気下で
、７００〜１，１００°Ｃの温度で加熱還元することを
特徴としている。

なお、前記Ｔｉｎ　０２ｎ−１の化学式中のｎ値は、二
酸化チタン粒子の粒径、二酸化チタンの種類（アナター
ゼ型、ルチル型、プルカイト型）、反応温度、水素およ
び窒素から混合ガスの組成、あるいは流量等に応じて変
化する。すなわち、製造条件を変えることにより、種々
の黒色麿、粒径および導電性を有する超微粒子の低次酸
化チタン粉末が得られ、目的および用途に応じた適した
ものを製造することが可能となる。

＾肌Ω且生釣韮朋 以下本発明に係る黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化
チタン粉末の製造方法について具体的に説明する。

黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化チタン粉末を製造
する超微粒子状態の二酸化チタンには、まず正方晶系結
晶の超微粒子状態の二酸化チタン粉末を準備する。この
超微粒子状態の二酸化チタンの粒径は０．０１〜０．０
４μｍであることが好ましい。本発明にあっては、酸化
チタンはアナターゼ型、ルチル型あるいはブルツカイト
型のいずれを用いてもよくその種類は問わない。

また、原料として正方晶系結晶の超微粒子二酸化チタン
を用いることにより、粒径０．０２〜０．０５μｍとい
う微細な黒色低次酸化チタン粉末が得られる。

また、粒径０．０１〜０．０４μｍの超微粒子二酸化チ
タン粉末を用いることによって、還元反応を促進するこ
とができ、従来の水素還元法に比叙して、より加熱処理
温度を下げることができるという効果が認められる。す
なわち、本発明にあっては、加熱処理温度を７００℃程
度にまで下げることが可能であり、このなめ粒子同士が
焼結しにくくなり、還元反応により得られる黒色低次酸
化チタンの粒径を小さくすることができ、０．０２〜０
６０５μｍ程度の低次酸化チタンの黒色粉末が得られる
。

次に準備した前記二酸化チタン粉末を水素および窒素か
らなる混合ガス雰囲気下で７００〜１゜１００℃の温度
で加熱還元する。この際用いられる混合ガスは、水素が
１０〜９５容量％好ましくは５０〜８０容量％であり、
窒素が５〜９０容量％好ましくは２０〜５０容量％であ
ることが好ましい。このような水素・窒素混合ガスを用
いることにより、二酸化チタン中の酸素原子がこの水素
の作用で脱離する際に一部窒素原子が固溶し結晶ｔｖＪ
造が安定化するため、従来の水素還元法に比べ、より低
温での還元反応が可能になったのであろうと推察される
。

加熱温度が、７００℃未満であると、得られる酸化チタ
ンの色調が灰色系となるため好ましくない。７００℃未
満の温度で加熱した場合には、還元反応が十分進まない
ため、得られる酸化チタンの色調が灰色系となるのであ
ろうと推察される。

まな、１，１００℃を越えた温度で加熱すると高温すぎ
るため、焼結が進行しすぎて粒子が粗大化し細かい分散
性の良い粉末は得られないため、好ましくない。本発明
にあっては、７００〜１．１００℃の温度範囲内の温度
で加熱処理した場合に、良好な黒色顔料が得られるが、
−ｉに高温で加熱するほど化学式Ｔｉｎ０２ｎ−１のｎ
値が小さくなり黒色度も高まる傾向がある。

上記のような加熱は、２〜３時間程度であることが好ま
しく、比較的短時間のうちに還元反応が進行する。

羽呵Ｑ激ヌ 本発明に係る黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化チタ
ン粉末の製造方法によれば、原料として粒径０，０１〜
０．０４μｍの超微粒子状二酸化チタン粉末を用い、こ
の超微粒子状二酸化チタンを水素および窒素からなる混
合ガス雰囲気下で加熱処理することによって、従来の水
素還元法に比べ、より低温での還元反応が可能となると
ともに、還元反応が迅速に進行し、したがって焼成時間
は２〜３時間という比較的短時間で良く、その結果加熱
エネルギーが大幅に節約できコスト低減が図れる。

また、還元反応の温度、すなわち加熱温度をより低下な
らしめることが可能となるため、粉末の粗大化を防ぐこ
とができ粒径０．０２〜０．０５μｍ程度の微細な黒色
粉末状態の低次酸化チタンを得ることができるという効
果をも有する。

このように本発明に係る製造方法によって製造された低
次酸化チタン粉末は、その粒径が微細であるため従来の
ミクロン単位の黒色粉末では得られない諸々の特性を有
し、黒色顔料として用いた場合、その着色力は大きく、
また分散性が非常に良い、等の特性が得られる。

また導電材料として用いたときのテープ等へのコーテイ
ング性に著しい向上が見られ、さらに微細粒子は反応活
性が一最に高いため触媒としての用途も期待でき、焼結
体用原料粉末としての用途等にもより好適なものとして
使用できる。

以上のように、本発明に係る製造方法によって得られた
黒色系色彩を有する超微粒子低次酸化チタン粉末は、前
記のような用途が考えられるが、次に表１にカーボンブ
ラックならびに四三酸化鉄と本発明で得られた低次酸化
チタンの特性との比較を示す。

表」２ 表１より本発明で製造された超微粒子低次酸化チタンは
、その色調（Ｌ値）が８〜１０で十分な黒さを持ち、ま
た耐熱性においても優れていることがわかる。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

夾旙例ユ 原料として粒径０，０２μｍのアナターゼ型二酸化チタ
ン粉末を用いた。水素／窒素−１／１割合の混合ガスを
流速２．Ｑ／ｍｉｎで流しながら、この混合ガス雰囲気
下で前記二酸化チタン粉末を８００°Ｃの温度条件で３
時間加熱処理し、次いで一４００℃以下に冷却して生成
物を取り出した。

得られた生成物は、黒色の超微粒子粉末状態の低次酸化
チタンで、Ｘ線回折などの測定の結果、化学式はＴ　ｉ
　、　０２ｏ−１（ｎ＝１〜４）であり、その粒径は０
．０２〜０．０３）−ｔｍ、色調り値は９、比表面積は
４７ｒｒ？／ｌｒであった。

夾施群ユ 原料として粒径０，０１μｍのルチル型二酸化チタン粉
末を用いた。水素７／窒素＝２／１の割合の混合ガスを
流速Ｉｌｌ／ｍｉｎで流しながら、この混合ガス雰囲気
下で前記二酸化チタン粉末を９５０℃の温度条件で２時
間加熱処理し、次いで冷却後生成物を取り出した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 正方晶系結晶の超微粒子二酸化チタン粉末を、水素およ
   び窒素からなる混合ガス雰囲気下で、７００〜１，１０
   ０℃の温度で加熱還元することを特徴とする、黒色系色
   彩を有する超微粒子低次酸化チタン粉末の製造方法。