JPS6345106A - 黒色粉末およびその製造方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は黒色顔料粉末及びその製造方法に関する。より
具体的には、チタンとニオブとの酸窒化物からなり分散
性が良く、かつ製造の容易な黒色粉末およびその製造方
法に関する。

［従来技術］ 従来の黒色顔料としては　カーボンブラック粉末、マグ
ネタイト粉末が良く知られている。カーボンブラック粉
末は充填材として使用するとき母材によっては馴染が悪
く、分散し難く、嵩高であり他の顔料に比べ比表面積が
はるかに大きいため他の線量と混合して用いると不均一
な分散になりやすいなどの欠点がある。

マグネタイト粉末は磁性による凝集があり１分散性に劣
る。また耐熱性についても大気中１５０℃付近で茶色の
マグネタイト（γ−Ｆｅ　２０３　）　ヘと酸化される
などの問題がある。これらの欠点を解消する黒色粉末と
しては低次チタン酸化物ＴｉつＯ（２≦ｎ≦８）が知ら
れている。これは二酸化チタン粉末を↑ｊ粒粉末しくは
水素ガスと共に１０００℃以上の温度で還元することに
よって得られる。しかしこれらの方法では粒子の成長と
焼結が著しく、顔料用としては不適な粗大粒子（１，０
−脂以上）となってしまう欠点があった。

本発明者等は先に二酸化チタン粉末とアンモニアガスを
５００〜８５０℃の温度で反応させると、もとの粒子の
大きさを維持した黒色調の微細なチタン酸窒化物粉末が
得られることを見出した。この製造方法によれば、粒子
の焼結による粗大化を避けることが出来るものの、工業
規模で実施する場合には酸化チタン粉末とアンモニアガ
スとの反応効率を高める必要がある。

［発明の構成］ 本発明者は上記酸化チタンを用いる黒色粉末の製造方法
の改良を試み、その結果、比表面積の大きい本酸化チタ
ン粉末を出発原料とするとアンモニアガスとの反応性が
増大することが判明した。

さらに、より短時間に少ないＮ１（３使用量で黒色化す
る出発原料の検討を行い、本酸化チタン及び酸化チタン
と全屈化合物との複合化による効果を調べた。添加する
金属塩としてはＮ　ｂ　、　Ｃｒ　、　Ｍ　ｎＦｅ、Ｃ
ｕ、Ｍｏ、Ｗ等）７−／化カリウム１、アンモニウム塩
、酢酸塩、硝１％ｉ＋塩、修酸塩等を選び、反応の際支
障の生ずる塩化物、硫酸塩は避けた。この結果、本酸化
チタン及び酸化チタンの粉末にニオブ化合物を付着させ
てアンモニアガスと加熱反応させると黒色度が高く、し
かも微細な黒色粒子を短時間に得られることを見出した
。さらに、−上記製造方法によって得られる酸窒化物は
Ｔｉ　、Ｎｂ、Ｏ，Ｎが所定の成分量範囲において最も
好適な黒色度を有しており、またその結晶形によっても
黒色度が変化する知見が得られた。

本発明は上記知見に基づくものであり、本発明によれば
、チタンとニオブの酸窒化物粒子からなり、ニオブ含有
量が０．１以上１０．０重量％未満、酸素含有量が５以
上３６重量％未満、窒素含有量が２以上２０重量％未満
であることを特徴とする黒色粉末が提供され、さらに、
本酸化チタンまたは酸化チタンの粉末にニオブ化合物を
付着させた後、これをアンモニアガスと加熱反応させる
ことからなる黒色粉末の製造方法が提供される。

本発明においてニオブ化合物はフッ化ニオブ酸カリウム
（Ｋ　２　ＮｂＦ　ｔ　）および、本酸化ニオブ（Ｎｂ
（ＯＨ）５　）が好適に用いられる。

ニオブ化合物の本酸化チタン及び酸化チタン粉末の表面
への付着方法は浸漬−吸若法と混練性により簡単に行え
る。

本酸化チタンは全屈イオンの吸着俺が大きいため、フッ
化ニオブ酸カリウム（Ｋ　２　ＮｂＦ　７　）　　を０
．５〜５０ｇ１文の濃度に溶解させた水溶液中に本酸化
チタン粒子を５０〜３００ｇ／又のスラリー濃度で懸濁
させフッ化ニオブ酸イオンを本酸化チタンに吸着させ、
その後直ちに固液分離を行い、澱物を乾燥、解砕して用
いればよい。

酸化チタンについては吸着悌が小さいためバナジン酸ア
ンモニウムを溶解した水溶液と酸化チタン粉末とを充分
に混練し、乾燥、粉砕して用いればよい。

本発明の黒色粉末は、ニオブ０．１〜１０．０重量％酸
素５〜３８重量％、窒素２〜２０重量％の組成を有する
。酸素が３６重量％を越え、窒素が２．０重量％未満で
あると粉末は青灰色な呈し黒色化が不充分となる。また
酸素が５重量％未満および窒素が２０重９％を越えると
還元窒素化が進み過ぎて粉末が茶褐色となり黒色粉末と
ならない０次にニオブは少量の添加で無添加の場合に比
べ黒色度の優れた、また焼結粒成長が抑制された比表面
積の大きな微細な粉末となる。ここでニオブの添加量が
０．１重量％未満であると酸素および窒素の含有量が上
記範囲内でも黒色度が不充分となる。またニオブ含有量
が１０．０重量％を越えると酸素および窒素の量に係わ
らず黒色化が進まず寧ろ茶褐色を呈するようになる。

次に、本発明の製造方法は本酸化チタンまたは酸化チタ
ンの粉末に所定量のニオブ化合物を付着させた後、これ
をアンモニアガスと加熱反応させて上記黒色粉末を製造
する。アンモニアとの加熱反応の温度は５５０〜８００
℃の範囲である。５５０℃未満であると長時間加熱して
も黒色度が不足した粉末となりやすく、また３００℃を
越えると茶色になり黒色化し難くなり、かつ一部焼結が
生じ粒子が粗大化して微細な粉末が得られ難くなる。ア
ンモニアガスの流量は炉内線速度で０．５ｃｍ／ｓｅａ
以上であれば良い。

チタンとニオブの酸窒化物の上記黒色粉末はその結品形
によっても黒色度が相違する。即ちＸ線の構造解析によ
る強度比（正方晶系／立方晶系）が８７２未満、即ち、
立方晶系の割合が多いと黒色の粉末になる。但し、立方
晶系のみになっても酸素および窒素の含有量が窒素２０
重量％を越え、かつ酸素が５重量％未満になると粉末は
茶褐色化する０本発明の製造方法は、上記成分量を所定
の範囲としニオブ化合物を付着させてアンモニアガスと
所定温度で加熱反応させることにより従来に比べ立方晶
系の多い、従ってより一層黒色度の高い粉末の製造を可
能にする。

［発明の効果］ 本発明の製造方法によれば、ニオブ化合物を含まないチ
タン酸窒化物に比べ黒色度が高く、しかも反応時の焼結
が抑えられた比表面積の大きな微粒子を短時間に（ｌ＋
ることができる。これは、本酸化チタンまたは酸化チタ
ンにニオブ化合物を付着させることにより、反応性が増
大し、焼結を生ぜず短時間で原料が黒色粉末になるため
であり、また、チタンとニオブとの複合効果により黒色
度が増加するためと考えられる。

（）られた黒色粉末は顔料としてばかりではなく１０〜
１０３Ωｃｍの導電性を有することから導電性フィラー
としても用いられる。

［実施例および比較例］ 実施例１ 比表面ａ２３０ｍ２／ｇの本酸化チタン粉末（東北化学
製）　３００ｇをフッ化ニオブ酸カリウム（Ｋ　２　Ｎ
ｂＦ　７　）の濃度１０ｇ／文の水溶液１文中に懸濁さ
せ、充分に攪拌する。これを炉別、乾燥、粉砕し、粉末
２０ｇをポートに装入し、アンモニアを炉内線速度で３
ｃｍ／ｓｅｃで流し、炉内温度７５０℃で１時間の反応
を行った０回収した粉末は１７．２ｇで青黒色を呈して
いた。黒色度はＬ値（スガ試験機製カラーコンピュータ
ーＳＭ３で測色）　１０．４、比表面Ｊｊｉ　３１　ｍ
２／ｇ、電気抵抗　２．４Ｘ１０Ωｃｍ（５０Ｋｇ／ｃ
１１２の圧粉体）であった、またＮｂ、Ｏ，Ｎのそれぞ
れの含有量は１．２　、３０．８重量％であった。

Ｘ線回折による正方晶系／立方晶系の強度比は７／３で
あった。

実施例２〜６ 実施例１で用いた本酸化チタン粉末３００ｇを、Ｋ　２
ＮｂＦ　７濃度を２０．５０ｇ／ｌと変化させた水溶液
１、Ｑ中に分散し、炉別、乾燥、粉砕後、ポートに２Ｑ
ｇ取りアンモニアガスを炉内線速度で３Ｃ層／ｓｅｅで
流し、加熱温度と時間を変えて反応を行った。

回収した粉末の結果を表１に示す。

実施例７ 実施例１で用いた本酸化チタン粉末もしくは二酸化チタ
ン粉末（東北化学製、比表面［９■２／ｇ）の１００ｇ
を、本酸化ニオブ　（Ｎｂ（ＯＨ）５　）のスラリー濃
度１５ｇ／文の水溶液１文中に分散させ、スプレードラ
イヤーにて乾燥させた。この粉末２０ｇをポートに取り
アンモニアガスを炉内線速度３Ｃ■／ｓｅｅで流し、炉
内温度７５０℃で反応を行った。この結果を表１に示す
。

比較例１〜２ 実施例１で用いた本酸化チタン粉末および実施例７で用
いた二酸化チタン粉末をポートに装入し、アンモニアガ
スを炉内線速度で３ｃｍ／ｓｅｃで流し、炉内温度７５
０℃で、反応を行った。その結果を表１に示した。

比較例３ 実施例１で用いた本酸化チタン粉末３００ｇをＫ　２　
ＮｂＦ　７の濃度０．７ｇ／文の水溶液ｌ２中に懸濁さ
せ、充分に攪拌し、炉別、乾燥、粉砕した。粉末２０８
をポートに装入し、アンモニアガスを炉内線速度で３ｃ
＋＊／ｓｅｃで流し、炉内温度７５０℃で１時間、反応
させた０回収した粉末は２０ｇで青黒色を呈していたが
、黒色度はＬ値ｌＢ、５、　比表面積は１８ｍ＋２／ｇ
、電気抵抗は５　Ｘ　１０２Ω６４であった。また、Ｎ
ｂ、０、Ｎの含有量はそれぞれ０．０８３５．１．７重
量％であった。またＸ線回折による正方品系／立方晶系
の強度比は８．５／１．５であった。

比較例４ 実施例１で用いた本酸化チタン粉末１００ｇを、Ｋ　２
　ＮｂＦ　７の濃度　５０ｇ／文の水溶液１文中に懸濁
させ、充分に攪拌する。これをスプレードライヤーにて
乾燥させた。粉末２０ｇをポートに装入し、比較例３と
同じ条件で反応を行った０回収した粉末は１３．５ｇで
茶黒色を呈し、黒色度のＬ値は１４．１であり比表面積
２６　ｍ２／ｇ、電気抵抗６×１０Ω・ｃｍであった。

またＮｂ、０、Ｎのそれぞれの含有量は１１．２０．１
１であり、Ｘ線回折による正方晶系／立方晶系の強度比
は６／４であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チタンとニオブの酸窒化物粒子からなり、ニオブ含
   有量が０．１以上１０．０重量％未満、酸素含有量が５
   以上３８重量％未満、窒素含有量が２以上２０重量％未
   満であることを特徴とする黒色粉末。 ２、特許請求の範囲第１項の黒色粉末であって、チタン
   とニオブの酸窒化物が正方晶系と立方晶系の複合体もし
   くは立方晶系のみであることを特徴とする黒色粉末。 ３、本酸化チタンまたは酸化チタンの粉末にニオブ化合
   物を付着させた後、これをアンモニアガスと加熱反応さ
   せることからなる黒色粉末の製造方法。 ４、特許請求の範囲第３項の製造方法であって、アンモ
   ニアガスとの反応を５５０〜９００℃の温度範囲で行う
   ことを特徴とする製造方法。