JPH0825747B2 - マグネタイト粒子およびその製造方法 - Google Patents
マグネタイト粒子およびその製造方法Info
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- JPH0825747B2 JPH0825747B2 JP4242566A JP24256692A JPH0825747B2 JP H0825747 B2 JPH0825747 B2 JP H0825747B2 JP 4242566 A JP4242566 A JP 4242566A JP 24256692 A JP24256692 A JP 24256692A JP H0825747 B2 JPH0825747 B2 JP H0825747B2
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Description
その製造方法に関し、詳しくは粒子内部と表面の双方に
ケイ素成分を有し、とりわけ表面に露出したケイ素成分
存在量(ケイ素に換算した量)を制御することにより、
電気抵抗、残留磁化および流動性の諸特性をバランス良
く向上させ、特に静電複写磁性トナー用材料粉、塗料用
黒色顔料粉の用途に主に用いられるマグネタイト粒子お
よびその製造方法に関する。
性トナー用材料として、水溶液反応によるマグネタイト
粒子が広く利用されている。磁性トナーとしては各種の
一般的現像特性が要求されるが、近年、電子写真技術の
発達により、特にデジタル技術を用いた複写機、プリン
ターが急速に発達し、要求特性がより高度になってき
た。すなわち、従来の文字以外にもグラフィックや写真
等の出力も要求されており、特にプリンターの中にはイ
ンチ当り400ドット以上の能力のものも現われ、感光
体上の潜像はより精密になってきている。そのため、現
像での細線再現性の高さが強く要求されている。
安定させるためにマグネタイト粒子自身の電気抵抗が高
いことが必要である。
子として、第1の問題点に対する改善として特開昭61
−155223号公報、特開昭62−278131号公
報にはケイ素成分を粒子粉末内部のみに含有したマグネ
タイト粒子がそれぞれ開示されている。これらの粒子で
は細線再現性が改善された画質が得られるものの未だ不
充分である。さらに、これらの提案によるマグネタイト
粒子は電気抵抗が低いという欠点は解消されていない。
輸送時の振動等により粉体の充填密度が上がりすぎ、ト
ナー化時の作業性を著しく低下させる欠点がある。
4−139544号公報にはマグネタイト粒子表面にケ
イ素成分を被着させて電気抵抗を向上させることが提案
されている。しかし、この方法も電気抵抗の改善には不
充分であり、とりわけ残留磁化の改善が出来ないため、
最近の細線化へのニーズを満すことが出来ない。
技術の課題を解決すべくなされたもので、残留磁化が低
く、かつ電気抵抗が高く、しかも作業性、流動性に優れ
たマグネタイト粒子およびその製造方法を提供すること
を目的とする。
は、上記目的を達成すべく、鋭意検討の結果、マグネタ
イト粒子の内部にケイ素成分を含有するのみならず、粒
子の表面にケイ素成分、とりわけ微細なケイ素成分を、
ケイ素に換算して0.1〜2.0重量%の割合で露出さ
せることによって、両者のケイ素成分の相乗効果によっ
て、上記目的が達成し得ることを知見して本発明に到達
した。
内部にケイ素成分を含有し、かつ表面にケイ素成分、と
りわけ微細なケイ素成分が、ケイ素に換算して0.1〜
2.0重量%の割合で露出していることを特徴とする。
は、マグネタイト粒子の内部と表面の双方にケイ素成分
が存在することが必要である。マグネタイト粒子の内部
にケイ素成分が存在しても、表面にケイ素成分が露出し
ていない場合には、電気抵抗が低く、また流動性にも劣
る。また、マグネタイト粒子の表面にのみケイ素成分が
露出している場合には、残留磁化が劣るものとなる。な
お、ここでいうケイ素成分とは、ケイ素または酸化ケイ
素を主成分とする化合物である。
したケイ素成分(以下、表面露出ケイ素成分と略する)
の存在量はケイ素に換算して0.1〜2.0重量%であ
る(以下、ケイ素成分の存在量は、すべてケイ素に換算
した量である)。表面露出ケイ素成分の存在量が0.1
重量%未満では電気抵抗、残留磁化および流動性に対す
る改善効果が小さい傾向にある。また、表面露出ケイ素
成分の存在量が2.0重量%を超えると、水洗時に濾布
への目詰まりを生じる可能性があり、作業性に難を有す
る。すなわち、マグネタイト粒子には合成時に副生する
ナトリウム、カリウム等のアルカリ塩除去のため水洗工
程を必須とするが、この時に表面露出ケイ素成分の存在
量が多量であると濾布への目詰まりを生じ、このことが
作業性を低下させる原因となる。また、表面露出ケイ素
成分の存在量が過剰の場合には、それだけケイ素の消費
量が増加し、経済性にも劣ることとなる。
は、下記の分析方法によって得られた値である。
NのNaOH溶液25ミリリットルを加える。液を撹拌
しながら45℃に加温し、粒子表面のケイ素を溶解す
る。
25ミリリットルに定量し、溶出液に含まれるケイ素を
プラズマ発光分析(ICP)で定量する。 表面露出ケイ素成分(重量%)={[溶出液に含まれる
ケイ素(g/l)×125÷1000]/0.900
(g)}×100 なお、総Si量は、試料を塩−フッ酸溶液に溶解し、プ
ラズマ発光分析(ICP)で定量する。
にマグネタイト粒子の内部と表面の双方にケイ素成分が
存在することが必要である。このような本発明はマグネ
タイト粒子の表面に露出するケイ素成分と内部に存在す
るケイ素成分を区分する上記分析方法を本発明者等が見
出したことによって、初めて達成されたものである。
Tによるマグネタイト粒子の比表面積(m2 /g)が下
記(1)式で示され、上記の表面露出ケイ素の存在量
(重量%)をAとしたときに、B/A≧30の関係を満
足することが、電気抵抗、残留磁化や流動性の点から望
ましい。 BET(m2 /g)=6/(粒径(μm)×5.2)+B (1) 逆に、マグネタイト粒子がB/A<30の関係にあると
きには、電気抵抗、残留磁化および流動性が低下する。
2〜36ml/100gであることが望ましく、電気抵
抗値が、1×104〜1×107Ω・cmであることが
望ましい。従来、優れた分散性を有する粒子粉末は、一
般に粒径に対して小さな比表面積を有し、吸油量が低い
ことが必要とされてきたが、本発明に係るマグネタイト
粒子は粒径に対して大きな比表面積を有しかつ吸油量が
高いものである。本発明のマグネタイト粒子にあっては
粉体表面にケイ素を有しているために樹脂と濡れ易く、
それが分散性の向上に寄与しているものと思われる。
対するケイ素成分の総量の含有量(C:ケイ素換算量)
と表面露出ケイ素の存在量(A)の割合(A/C)は、
0.1〜0.6の範囲にあることが、特性の点から望ま
しい。
る。先ず、主成分が第1鉄塩である溶液中にケイ素成分
を添加する。ここに用いられる第1鉄塩としては硫酸第
1鉄が好ましく、またケイ素成分としてはケイ酸化合物
から調整されたケイ素コロイドを含む溶液が好ましい。
1当量のアルカリと混合して水酸化第1鉄を生成させ
る。
しくは空気を吹き込み、60〜100℃、好ましくは8
0〜90℃で酸化反応を行ない、種晶を生成させる。こ
の酸化反応量の制御は反応中に未反応の水酸化第1鉄の
分析と通気、酸素含有ガス量を調整して行なう。この酸
化反応においては、pHを7〜10に維持することが肝
要である。
化量の1〜30%、好ましくは2〜10%となったとき
に、当初のアルカリに対して0.9〜1.2当量、好ま
しくは1.05〜1.15当量となる不足の鉄を追加す
る。ここで用いられる鉄としては、硫酸第1鉄等の第1
鉄塩溶液が望ましい。
0、好ましくは6〜9に維持しながら酸化反応を継続
し、粒子を生成させ、さらに常法により洗浄、濾過、乾
燥、粉砕し、マグネタイト粒子を得る。
pHを6〜10に調整することが好ましい。その理由
は、酸化反応時のpHを中性域より高くするとケイ素は
マグネタイト粒子の内部に取り込まれ、逆に低くした時
は内部に取り込まれにくく表面に析出することができる
からである。
いて観察した結果では、最初の反応で生成する種晶は不
定形だが後半の中性域、弱アルカリ域(pH6〜9)下
では、球状に変化していく。この球状のものが好ましく
用いられる。本発明によれば、マグネタイト粒子が球状
となっても表面にケイ素が存在しているため、吸油量、
BET比表面積共に高いものが得られる。なお、ここで
いう「球状」とは、最大径/最小径=1.0〜1.1の
ものである。
後のマグネタイト粒子を乾燥時もしくは乾燥後、造粒処
理を行なうことにより、より流動性および作業性に優れ
たものとなる。
する。
トルに、SiO2 品位28%のケイ酸ソーダ1005g
を取り、pH調整後添加した。
と、上記ケイ酸成分を含有する硫酸第1鉄水溶液を混合
し、温度80℃に維持しながら40リットル/分の量の
空気を吹き込み、30分間で種晶を生成させた。
リーに種晶生成時と同組成の硫酸第1鉄水溶液6.5リ
ットルを加え、温度80℃に維持しながら40リットル
/分の量の空気を吹き込み、酸化反応を進行させた。途
中pH低下が検知された時点から12.5NのNaOH
水溶液を加え、pH8〜10に維持しながら6時間で反
応を終了させた。生成粒子は常法により洗浄、濾過、乾
燥、粉砕した。
の表面露出ケイ素成分の存在量(ケイ素換算)、粒径、
作業性、電気抵抗、残留磁化、帯電量、流動性、吸油量
等を測定し、結果を表1に示す。なお、表面露出ケイ素
成分の存在量の測定は前述の分析方法によって行ない、
また粒径、電気抵抗等は下記の方法によって行なった。
粒子径を計測し、その平均をもって粒径とした。
を加えて25mmφの錠剤型に成型後、電極を取り付
け、150kg/cm2 の加圧状態で測定する。測定に
使用した試料の厚さおよび断面積と抵抗値から算出し
て、マグネタイト粒子の電気抵抗値を求めた。
印加磁場10KOeで測定した。そして、σr が5〜6
emu/gの範囲を“中”とし、この範囲を越えるもの
を“高”、この範囲未満のものを“低”と表示した。
および凝集度を測定し、安息角は40度以下を「小」、
41度以上を「大」と表示した。そして、安息角、凝集
度が小さいほど流動性の優れた粉体と判定した。
変化させた以外は、実施例1と同様にしてマグネタイト
粒子を得た。
実施例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
を行ないマグネタイト粒子を得た。
例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
とした以外は実施例3と同様にしてマグネタイト粒子を
得た。
例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
1と同様にしてマグネタイト粒子を得た。このマグネタ
イト粒子の表面には、ケイ素成分が存在していなかっ
た。
ネタイト粒子500gを、100g/lのスラリーと
し、温度50℃に維持しながら撹拌を続けた。次いでS
iO2品位28%のケイ酸ソーダ2.7gを添加し30
分間撹拌後、1NのH2 SO4を徐々に加え、1時間で
pH7に調整し表面にケイ素成分を被覆した。生成粒子
は常法により洗浄、濾過、乾燥、粉砕した。
の性状、特性を実施例1と同様に測定し、結果を表1に
示す。
にしてマグネタイト粒子を得た。
実施例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
してマグネタイト粒子を得た。
例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
1と同様にしてマグネタイト粒子を得た。このマグネタ
イト粒子の表面には、ケイ素成分が存在していなかっ
た。
例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
2の被覆方法に準じてケイ素成分を被覆した。
例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
て、表面にケイ素成分を被覆したマグネタイト粒子を得
た。
例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
て、粒子粉末内部にのみケイ素成分を含有したマグネタ
イト粒子を得た。
例1と同様に測定し、結果を表1に示す。
造方法によって得られた実施例1〜8のマグネタイト粒
子は、電気抵抗、残留磁化および流動性のいずれの特性
も良好である。但し、実施例4は表面露出ケイ素成分の
存在量がかなり多いため、作業性や経済性に幾分劣った
ものであった。
タイト粒子の表面に、浸漬法によってケイ素成分を被覆
したものであるが、実施例1〜8に比較して電気抵抗、
残留磁化および流動性は劣るものの許容範囲にあった。
い比較例3のマグネタイト粒子や内部のみにケイ素成分
を含有する比較例4及び7のマグネタイト粒子、表面の
みにケイ素成分が露出している比較例5及び6のマグネ
タイト粒子は、いずれも電気抵抗が小さく、残留磁化が
大きい。また、比較例3〜4及び7は流動性にも劣った
ものであった。
イト粒子は、電気抵抗が高く、かつ残留磁化が低く、ま
た流動性が良好であることから、静電複写磁性トナー用
として好適である。
特性を有する上記のマグネタイト粒子が工業的規模で量
産が可能である。
Claims (3)
- 【請求項1】 内部にケイ素成分を含有し、かつ表面に
ケイ素成分が、ケイ素に換算して0.1〜2.0重量%
の割合で露出していることを特徴とするマグネタイト粒
子。 - 【請求項2】 BETによるマグネタイト粒子の比表面
積(m2/g)が下記(1)式で示され、マグネタイト
粒子に対する前記表面に露出したケイ素成分のケイ素に
換算した存在量(重量%)をAとしたときに、B/A≧
30の関係を満足する請求項1に記載のマグネタイト粒
子。 BET(m2/g)=6/(粒径(μm)×5.2)+B (1) - 【請求項3】 主成分が第一鉄塩である溶液中にケイ素
成分を添加し、さらに鉄に対して1.0〜1.1当量の
アルカリと混合した後、pHを7〜10に維持して酸化
反応を行ない、反応の途中で当初のアルカリに対して
0.9〜1.2当量となる不足の鉄を追加した後、引き
続きpH6〜10に維持して酸化反応を行なうことを特
徴とするマグネタイト粒子の製造方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP4242566A JPH0825747B2 (ja) | 1991-09-13 | 1992-08-20 | マグネタイト粒子およびその製造方法 |
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JP26134591 | 1991-09-13 | ||
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---|---|---|---|
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-
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- 1992-08-20 JP JP4242566A patent/JPH0825747B2/ja not_active Expired - Lifetime
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