JP2006193652A - Organic pigment fine particle and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は有機顔料微粒子の製造方法に関する。より詳しくは、流路(チャンネル)中、層流として流れる有機顔料溶液の水素イオン指数(pH)を変化させるに際し、流通液に含有させる高分子分散剤の分子量を変えることを特徴とする製造方法であり、その方法によって得られる有機顔料およびそれを含有する分散液に関する。 The present invention relates to a method for producing organic pigment fine particles. More specifically, the production method is characterized by changing the molecular weight of the polymer dispersant contained in the flowing liquid when changing the hydrogen ion index (pH) of the organic pigment solution flowing as a laminar flow in the channel (channel). And an organic pigment obtained by the method and a dispersion containing the organic pigment.
顔料は、鮮明な色調と高い着色力とを示し、多くの分野で広く使用されている。例えば、塗料、印刷インク、電子写真用トナー、インクジェットインク、カラーフィルター等を用途として挙げることができ、今や、生活上欠くことができない重要な化合物である。顔料の一般的な性質、及び用途別分類等は、例えば、非特許文献1等に記載されている。前記用途の中でも高性能が要求され、実用上特に重要なものとしては、インクジェットインク用顔料およびカラーフィルター用顔料が挙げられる。 Pigments exhibit vivid color tone and high coloring power, and are widely used in many fields. For example, paints, printing inks, electrophotographic toners, ink-jet inks, color filters and the like can be cited as applications, and now they are important compounds that are indispensable in daily life. The general properties of pigments and the classification by use are described in Non-Patent Document 1, for example. Among the above-mentioned uses, high performance is required, and particularly important in practical use include pigments for inkjet inks and pigments for color filters.
インクジェット用インクの色材には染料が用いられてきたが、耐水性や耐光性の面で難点があり、それを改良するために顔料が用いられるようになってきている。顔料インクにより得られた画像は、染料系のインクによる画像に較べて耐光性、耐水性に優れるという特筆すべき利点を有する。しかしながら、紙表面の空隙に染み込むことが可能なナノメートルサイズに均一に微細化(すなわち単分散化)することは難しく、紙への密着性に劣るという問題があった。 Dyes have been used as coloring materials for ink-jet inks, but there are drawbacks in terms of water resistance and light resistance, and pigments have been used to improve them. The image obtained with the pigment ink has a remarkable advantage in that it is superior in light resistance and water resistance as compared with the image obtained with the dye-based ink. However, it has been difficult to uniformly refine (ie, monodisperse) a nanometer size that can penetrate into the voids on the paper surface, resulting in poor adhesion to paper.
デジタルカメラの高画素化に伴い、CCDセンサーに用いるカラーフィルターの薄層化が望まれている。カラーフィルターには有機顔料が用いられているが、フィルターの厚さは有機顔料の粒子径に大きく依存するため、ナノメートルサイズレベルでの単分散で安定な微粒子の製造が望まれていた。 With the increase in the number of pixels of a digital camera, it is desired to reduce the thickness of a color filter used for a CCD sensor. An organic pigment is used for the color filter. However, since the thickness of the filter greatly depends on the particle diameter of the organic pigment, production of monodispersed and stable fine particles at a nanometer size level has been desired.
一般に微粒子の製造法は、非特許文献2等に示されるようにバルク物質から粉砕などにより製造するブレイクダウン法、気相中または液相中からの粒子成長により製造するビルドアップ法に大別されている。従来から多用されている粉砕法は実用性が高い微粒子製造法であるが、有機物質のナノメートルサイズの粒子を製造するには、極めて生産性が低いことや適用できる物質が限定されるなどの種々の問題点があり、近年、ビルドアップ法により有機物質のナノメートルサイズの微粒子化ができないか検討されている。 In general, the method for producing fine particles is roughly divided into a breakdown method for producing from a bulk material by pulverization or the like, as shown in Non-Patent Document 2, etc., and a build-up method for producing by particle growth from the gas phase or liquid phase. ing. Conventionally, the pulverization method that is frequently used is a fine particle production method that is highly practical. However, in order to produce nanometer-sized particles of organic substances, the productivity is extremely low and applicable substances are limited. There are various problems, and in recent years, it has been examined whether nano-sized organic substances can be made into fine particles by the build-up method.
最近開示されている方法の一つとして、有機顔料の一つであるアゾ顔料を超臨界流体もしくは亜臨界流体を利用して微粒子化する方法がある(例えば特許文献1)。すなわち、超臨界流体もしくは亜臨界流体中に顔料を溶解させ、それを常温・常圧に戻すことにより結晶成長させ微粒子を製造する方法である。この方法を行うには超臨界温度・圧力近傍の極めて高い温度、圧力を実現できる装置が必要であること、およびそのような条件では有機化合物は一般に分解しやすいなどの問題がある。 As one of the methods disclosed recently, there is a method of atomizing an azo pigment, which is one of organic pigments, using a supercritical fluid or a subcritical fluid (for example, Patent Document 1). That is, it is a method for producing fine particles by dissolving a pigment in a supercritical fluid or a subcritical fluid and returning it to room temperature and normal pressure to grow crystals. In order to carry out this method, there is a problem that an apparatus capable of realizing an extremely high temperature and pressure in the vicinity of the supercritical temperature and pressure is necessary, and that organic compounds are generally easily decomposed under such conditions.
二つ目の方法として、マイクロ化学プロセス技術(後述)の一つであるマイクロジェットリアクターを用いて微粒子化する方法がある(例えば特許文献2、3、4)。この方法は、顔料を溶解した溶液と沈殿媒体液を互いに対峙するマイクロメートルサイズの異なる二つノズルへ高圧(例えば5MPa)でポンプ導入し、両液のジェット流が衝突する部分にはガス(圧縮空気等)を垂直に導入し、そのガス流(約0.5m3/h)で顔料懸濁液を排出する方法である。これらのうち、特許文献2及び4に記載の方法は顔料懸濁液同士をチャンバー内で衝突させることにより顔料粒子を微細化するブレイクダウン法に相当する。一方、特許文献3に記載の方法は、顔料の溶液と沈殿媒体とをチャンバー中に噴霧して沈殿させることにより微細な粒子を製造するものであり、ビルドアップ法と見るのが適当である。この方法はマイクロメートルスケールの小さな空間で粒子を生成させ、それを直ちに装置外に取り出すことにより顔料微粒子による装置の閉塞を防ぐように工夫されており、狭い粒径分布の微粒子を得るのに好ましい方法であるが、両液の接触時間をコントロールし難いため微妙な反応制御が難しいなどの問題点がある。 As a second method, there is a method of microparticulation using a microjet reactor which is one of microchemical process techniques (described later) (for example, Patent Documents 2, 3, and 4). In this method, a solution in which a pigment is dissolved and a precipitation medium liquid are pumped into two nozzles of different micrometer sizes facing each other at high pressure (for example, 5 MPa). In this method, air is introduced vertically, and the pigment suspension is discharged with the gas flow (about 0.5 m 3 / h). Among these, the methods described in Patent Documents 2 and 4 correspond to a breakdown method in which pigment particles are made fine by colliding pigment suspensions in a chamber. On the other hand, the method described in Patent Document 3 is to produce fine particles by spraying a pigment solution and a precipitation medium into a chamber to cause precipitation, and is appropriately regarded as a build-up method. This method is devised to generate particles in a small space on the micrometer scale and immediately take them out of the device to prevent clogging of the device with pigment fine particles, which is preferable for obtaining fine particles with a narrow particle size distribution. However, it is difficult to control the contact time between the two liquids, which makes it difficult to control the reaction delicately.
三つ目の方法として、有機顔料を溶解した溶液を水性媒体と徐々に接触させ顔料を析出させる方法(いわゆる共沈法(再沈法))において、いずれかに分散剤を共存させることにより安定な微粒子を製造する方法がある(特許文献5)。この方法ではナノメートルサイズの粒子が簡単に製造できるが、スケールアップした時に粒子サイズにばらつきが生じたり、針状の粒子が生成しやすいため、粒子測定装置ではシングルナノメートルの粒子と観測されても、透過型電子顕微鏡で粒子形を観測すると、長さがかなり長い針状粒子であり、球形が好ましいインクジェットインク用の微粒子としては不適当であった。 A third method is a method in which a solution in which an organic pigment is dissolved is gradually brought into contact with an aqueous medium to precipitate the pigment (so-called coprecipitation method (reprecipitation method)). There is a method for producing fine particles (Patent Document 5). With this method, nanometer-sized particles can be easily produced, but when the scale is scaled up, the particle size varies, and needle-shaped particles are easily generated. However, when the particle shape was observed with a transmission electron microscope, it was a needle-like particle having a considerably long length, and it was unsuitable as a fine particle for an inkjet ink having a spherical shape.
この他、アミド系溶媒に溶解した有機顔料溶液を、貧溶媒中に撹拌条件下で注入して有機顔料微粒子を製造する方法が開示されている(特許文献6)。しかし、この方法では攪拌により溶媒と接触させるため、得られる粒子サイズおよび単分散性の点で問題があり、さらに溶剤がアミド系に限定されるなど汎用性に乏しい。 In addition, a method of producing organic pigment fine particles by injecting an organic pigment solution dissolved in an amide solvent into a poor solvent under stirring conditions is disclosed (Patent Document 6). However, since this method is brought into contact with the solvent by stirring, there are problems in terms of the particle size and monodispersibility obtained, and the solvent is limited to amides, and is not versatile.
また、ビルドアップ法とブレイクダウン法との中間に位置する方法として粗粒子を熱処理して粒子径を整える、コンディショニング法という方法があるが、最近マイクロ化学プロセス技術(後述)の考えを利用したミクロ反応器中での有機顔料のコンディショニングを行う方法が開示されている(特許文献7)。液体顔料前駆体の懸濁液(粒子径分布が広い顔料を溶液に懸濁したもの)を連続的にミクロ反応器に導入し熱処理することにより、懸濁液中の顔料結晶微粒子の相変化がおきると同時に、前駆体より平均粒子径が大きくなるが粒径分布が狭い粒子が製造できるとしている。この方法は、粒径分布の狭い粒子が得られるという利点はあるものの、前駆体中のせっかく小さい粒子径の粒子径をも大きくしてしまうという欠点がある。 In addition, there is a method called conditioning that heats coarse particles to adjust the particle size as a method that is intermediate between the build-up method and breakdown method. Recently, a micro method using the idea of micro chemical process technology (described later). A method for conditioning an organic pigment in a reactor is disclosed (Patent Document 7). By continuously introducing a suspension of liquid pigment precursor (a pigment with a wide particle size distribution in a solution) into a microreactor and heat-treating, the phase change of the pigment crystal particles in the suspension At the same time, the average particle size is larger than that of the precursor, but particles having a narrow particle size distribution can be produced. Although this method has an advantage that particles having a narrow particle size distribution can be obtained, there is a disadvantage that the particle size of a small particle size in the precursor is increased.
近年、化学反応を効率的に行なえることから、微小な流路断面積の反応路を用いて化学反応をおこなう技術、いわゆる「マイクロ化学プロセス技術」が注目されている。「マイクロ化学プロセス技術」とは、マイクロ加工技術などにより固体基板上に作成された幅数μm〜数百μmのマイクロ流路内で発現する化学・物理現象を利用した物質生産・化学分析技術である。 In recent years, since a chemical reaction can be performed efficiently, a technology for performing a chemical reaction using a reaction channel having a minute channel cross-sectional area, a so-called “micro chemical process technology”, has attracted attention. “Micro chemical process technology” is a material production / chemical analysis technology that uses chemical / physical phenomena expressed in a micro flow channel of several μm to several hundred μm wide created on a solid substrate by micro processing technology. is there.
ジスアゾ縮合系顔料の一般的製造方法については、例えば、前出の非特許文献3等に記載されている。一方、マイクロ化学プロセス技術に基づくミクロ反応器中にて顔料を製造する方法としてはジスアゾ縮合系顔料とジケトピロロピロール系顔料を製造する方法が、例えば、特許文献8および9に開示されている。これらはビルドアップ法の一種と考えることが出来る。特許文献8の記載では、ジスアゾ系顔料合成に至る工程をミクロ反応器内にて行っているが、原料化合物自身の溶解性が低い為、懸濁液にてミクロ反応器に導入している。これは条件コントロールを誤ると経路を閉塞する可能性が高くあり、再現性、連続製造の観点から難ありと言わざるを得ない。 A general method for producing a disazo condensation pigment is described in, for example, Non-Patent Document 3 described above. On the other hand, as a method for producing a pigment in a microreactor based on a microchemical process technology, methods for producing a disazo condensation pigment and a diketopyrrolopyrrole pigment are disclosed in, for example, Patent Documents 8 and 9. . These can be considered as a kind of build-up method. In the description of Patent Document 8, the process leading to disazo pigment synthesis is performed in the microreactor, but since the raw material compound itself has low solubility, it is introduced into the microreactor as a suspension. If the condition control is mistaken, there is a high possibility that the path will be blocked, and it must be said that there is difficulty in terms of reproducibility and continuous production.
本発明は、従来のビルドアップ法の問題点を解決した有機顔料微粒子、およびその製造方法を提供することを目的とする。より詳しくは、簡便に、また純度よく有機顔料を得ることを目的とし、且つその具体的な製造方法の提供を目的とする。さらに、粒径が揃った有機顔料微粒子(単分散有機顔料微粒子)として得ること、および微粒子のサイズを任意に制御しうる有機顔料微粒子の製造方法を提供することを目的としている。 An object of this invention is to provide the organic pigment fine particle which solved the trouble of the conventional buildup method, and its manufacturing method. More specifically, an object is to obtain an organic pigment simply and with high purity, and to provide a specific production method thereof. It is another object of the present invention to provide organic pigment fine particles (monodispersed organic pigment fine particles) having a uniform particle size and to provide a method for producing organic pigment fine particles capable of arbitrarily controlling the size of the fine particles.
上記課題は下記の手段により達成された。
(1)水性媒体に有機顔料を溶解した有機顔料溶液と、その溶液のpH調整用溶液とを流路(チャンネル)中を層流として接触流通させ、その流通過程で有機顔料溶液の水素イオン指数(pH)を変化させるとともに、前記有機顔料溶液に含有させる高分子分散剤の分子量を変えることにより、生成微粒子のサイズを制御することを特徴とする有機顔料微粒子の製造方法。
(2)前記有機顔料溶液がアルカリ性であることを特徴とする(1)に記載の有機顔料微粒子の製造方法。
(3)前記有機顔料溶液が、水と有機溶媒の均一混合溶媒に有機顔料を溶解した均一溶液であることを特徴とする(1)または(2)記載の有機顔料微粒子の製造方法。
(4)前記流路の等価直径が10mm以下であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載の有機顔料微粒子の製造方法。
(5)有機顔料微粒子が、その分散液として得られる(1)〜(4)のいずれか1項に記載の有機顔料微粒子の製造方法。
(6)前記流路の等価直径が1mm以下であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の有機顔料微粒子の製造方法。
(7)層流の流路がマイクロ反応場であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれか1項に記載の有機顔料微粒子の製造方法。
(8)有機顔料溶液および水性媒体の少なくとも一方が高分子分散剤を有し、これら両者を等価直径1mm以下の流路中で接触させるとともに、前記高分子分散剤の分子量を変えることにより、生成微粒子のサイズを制御することを特徴とする顔料分散液の製造方法。
(9)前記有機顔料溶液がアルカリ性であることを特徴とする(8)に記載の有機顔料微粒子の製造方法。
The above problems have been achieved by the following means.
(1) An organic pigment solution in which an organic pigment is dissolved in an aqueous medium and a pH adjusting solution of the solution are circulated in a flow path (channel) as a laminar flow, and the hydrogen ion index of the organic pigment solution in the flow process A method for producing fine organic pigment particles, wherein the size of the produced fine particles is controlled by changing (pH) and changing the molecular weight of the polymer dispersant contained in the organic pigment solution.
(2) The method for producing organic pigment fine particles according to (1), wherein the organic pigment solution is alkaline.
(3) The method for producing organic pigment fine particles according to (1) or (2), wherein the organic pigment solution is a homogeneous solution in which an organic pigment is dissolved in a homogeneous mixed solvent of water and an organic solvent.
(4) The method for producing organic pigment fine particles according to any one of (1) to (3), wherein the flow path has an equivalent diameter of 10 mm or less.
(5) The method for producing organic pigment fine particles according to any one of (1) to (4), wherein the organic pigment fine particles are obtained as a dispersion thereof.
(6) The method for producing organic pigment fine particles according to any one of (1) to (5), wherein the flow path has an equivalent diameter of 1 mm or less.
(7) The method for producing organic pigment fine particles according to any one of (1) to (6), wherein the laminar flow path is a micro reaction field.
(8) At least one of the organic pigment solution and the aqueous medium has a polymer dispersant, and both are brought into contact in a flow path having an equivalent diameter of 1 mm or less, and the molecular weight of the polymer dispersant is changed. A method for producing a pigment dispersion, wherein the size of the fine particles is controlled.
(9) The method for producing fine organic pigment particles according to (8), wherein the organic pigment solution is alkaline.
本発明によれば、層流流路でフロー反応を行うことで、従来のフラスコ等で行う方法に比べ、簡便で、温和な条件下、速やかに顔料微粒子およびその分散液を製造することができる。
すなわち、層流流路を用いるフロー反応で反応時間を制御し、さらに狭い空間での反応温度制御の精密さを利用し、好ましくない副反応を抑えることができる。また、微粒子化顔料調製、特に顔料分散液調製において、従来のスケールアップとは異なり、製造プロセスをナンバリングアップ(装置の並列化)できることから製品化にかかる検討時間を激減できる。
また本発明の製造方法により、有機顔料微粒子のより精密な単分散状態を実現でき、粒径、粒子形状の制御を可能とし、広い範囲で目的のサイズの微粒子を得ることができる。得られる分散液、またはそこに含まれる微粒子に新たな機能やより高い機能を発現させることも期待できる。
According to the present invention, by carrying out a flow reaction in a laminar flow channel, pigment fine particles and a dispersion thereof can be rapidly produced under a simple and mild condition as compared with a conventional method using a flask or the like. .
That is, the reaction time can be controlled by a flow reaction using a laminar flow channel, and the precision of reaction temperature control in a narrow space can be used to suppress undesirable side reactions. Also, in the preparation of finely divided pigments, particularly in the preparation of pigment dispersions, the number of manufacturing processes can be increased (equipment of devices) unlike conventional scale-up, so that the time required for commercialization can be drastically reduced.
In addition, the production method of the present invention can realize a more precise monodispersed state of organic pigment fine particles, enables control of particle diameter and particle shape, and can obtain fine particles having a desired size in a wide range. It can also be expected that a new function or a higher function is expressed in the obtained dispersion liquid or the fine particles contained therein.
有機顔料微粒子の製造方法として、フラスコやタンク内で攪拌、混合する方法があるが(バッチ方式)、その混合比率などを変えても殆ど粒子サイズを変化させることができず、その制御範囲は限られてしまう。本発明の製造方法によれば、顔料微粒子の溶液を流路中に流通させるに際し、流通液中の高分子分散剤の分子量を変えることにより、広い範囲で粒子サイズの制御を可能とし、また粒子の単分散性も改善しうるものである。以下、本発明について詳細に説明する。 As a method for producing organic pigment fine particles, there is a method of stirring and mixing in a flask or tank (batch method), but the particle size can hardly be changed by changing the mixing ratio, and the control range is limited. It will be. According to the production method of the present invention, the particle size can be controlled in a wide range by changing the molecular weight of the polymer dispersant in the flowing liquid when flowing the pigment fine particle solution in the flow path. The monodispersibility of can also be improved. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明の製造方法に用いられる流路は、層流を形成しうる等価直径を有する流路であることが好ましい。
等価直径(equivalent diameter)は相当(直)径、とも呼ばれ、機械工学の分野で用いられる用語である。任意断面形状の配管(本発明では流路)に対し等価な円管を想定するとき、その等価円管の直径を等価直径という。等価直径(deq)は、A:配管の断面積、p:配管のぬれぶち長さ(周長)を用いて、deq=4A/pと定義される。円管に適用した場合、この等価直径は円管直径に一致する。等価直径は等価円管のデータを基に、その配管の流動あるいは熱伝達特性を推定するのに用いられ、現象の空間的スケール(代表的長さ)を表す。等価直径は、一辺aの正四角形管ではdeq=4a2/4a=a、一辺aの正三角形管では、
The channel used in the production method of the present invention is preferably a channel having an equivalent diameter capable of forming a laminar flow.
Equivalent diameter, also called equivalent diameter, is a term used in the field of mechanical engineering. When an equivalent circular pipe is assumed for a pipe having an arbitrary cross-sectional shape (a flow path in the present invention), the diameter of the equivalent circular pipe is referred to as an equivalent diameter. The equivalent diameter (d eq ) is defined as d eq = 4 A / p, using A: the cross-sectional area of the pipe, and p: the wet wetting length (circumferential length) of the pipe. When applied to a circular tube, this equivalent diameter corresponds to the circular tube diameter. The equivalent diameter is used to estimate the flow or heat transfer characteristics of the pipe based on the data of the equivalent circular pipe, and represents the spatial scale (typical length) of the phenomenon. The equivalent diameter is d eq = 4a 2 / 4a = a for a regular square tube with one side a, and for a regular triangle tube with one side a,
管の中に水を流し、その中心軸状に細い管を挿入し着色した液を注入すると、水の流速が遅い間は、着色液は一本の線となって流れ、水は管壁に平行にまっすぐに流れる。しかし、流速を上げ、ある一定の流速に達すると急に水流の中に乱れが生じ、着色液は水流と混じって全体が着色した流れになる。前者の流れを層流(laminar flow)、後者を乱流(turbulent flow)という。
流れが層流になるか乱流になるかは流れの様子を示す無次元数であるレイノルズ数(Reynolds number)が、ある臨界値以下であるかによって決まる。レイノルズ数が小さいほど層流を形成しやすい。管内の流れのレイノルズ数Reは次式で表される。
When water is poured into the tube, a thin tube is inserted into its central axis and colored liquid is injected, the colored liquid flows as a single line while the flow rate of water is low, and the water flows on the tube wall. It flows straight in parallel. However, when the flow velocity is increased and reaches a certain flow velocity, the water flow suddenly becomes turbulent, and the colored liquid is mixed with the water flow to become a colored flow. The former flow is called laminar flow, and the latter flow is called turbulent flow.
Whether the flow becomes laminar or turbulent depends on whether the Reynolds number, which is a dimensionless number indicating the flow, is below a certain critical value. The smaller the Reynolds number, the easier it is to form a laminar flow. The Reynolds number Re of the flow in the pipe is expressed by the following equation.
Re=D<υx>ρ/μ
Dは管の等価直径、<υx>は断面平均速度、ρは流体の密度、μは流体の粘度を表す。この式からわかるように等価直径が小さいほどレイノルズ数は小さくなるので、μmサイズの等価直径の場合は安定な層流を形成しやすくなる。また、密度や粘度の液物性もレイノルズ数に影響し、密度が小さく、粘度が大きいほどレイノルズ数は小さくなるので層流を形成しやすいことがわかる。
Re = D <υ x > ρ / μ
D is the equivalent diameter of the tube, <υ x > is the average cross-sectional velocity, ρ is the density of the fluid, and μ is the viscosity of the fluid. As can be seen from this equation, the smaller the equivalent diameter, the smaller the Reynolds number. Therefore, in the case of an equivalent diameter of μm, it becomes easy to form a stable laminar flow. It can also be seen that the liquid physical properties of density and viscosity also affect the Reynolds number, and the smaller the density and the larger the viscosity, the smaller the Reynolds number and the easier it is to form a laminar flow.
臨界値を示すレイノルズ数を臨界レイノルズ数(critical Reynolds number)と呼ぶ。臨界レイノルズ数は必ずしも一定とはいえないが、凡そ次の値が基準となる。
Re<2300 層流
Re>3000 乱流
3000≧Re≧2300 過渡状態
流路の等価直径が小さくなるにつれ、単位体積あたりの表面積(比表面積)は大きくなるが、流路がマイクロスケールになると比表面積は格段に大きくなり、流路の器壁を通じた熱伝達効率は非常に高くなる。流路を流れる流体中の熱伝達時間(t)は、t=deq 2/α(α:液の熱拡散率)で表されるので、等価直径が小さくなるほど熱伝達時間は短くなる。すなわち、等価直径が1/10になれば熱伝達時間は1/100になることになり、等価直径がマイクロスケールである場合、熱伝達速度は極めて速い。
A Reynolds number indicating a critical value is called a critical Reynolds number. The critical Reynolds number is not always constant, but the next value is the standard.
Re <2300 laminar flow
Re> 3000 Turbulence
3000 ≧ Re ≧ 2300 Transient state As the equivalent diameter of the flow path decreases, the surface area per unit volume (specific surface area) increases, but when the flow path becomes microscale, the specific surface area increases dramatically. The heat transfer efficiency through the wall is very high. Since the heat transfer time (t) in the fluid flowing through the flow path is expressed by t = d eq 2 / α (α: the thermal diffusivity of the liquid), the heat transfer time becomes shorter as the equivalent diameter becomes smaller. That is, when the equivalent diameter is 1/10, the heat transfer time is 1/100. When the equivalent diameter is microscale, the heat transfer speed is extremely fast.
すなわち、等価直径がマイクロスケールであるマイクロサイズ空間ではレイノルズ数が小さいので安定な層流支配のもとでフロー反応を行うことができる。そして層流間の界面表面積が非常に大きいので、層流を保ったまま、界面間の分子拡散により高速で精密な成分分子の混合が可能となる。また、大きな表面積を有する流路壁の利用により精密温度制御、フロー反応の流速コントロールによる反応時間の精密制御なども可能となる。従って、本発明の層流を形成する流路のうち、高度に反応制御可能な場である等価直径を有するマイクロスケールの流路を、マイクロ反応場と定義する。
前記レイノルズ数の説明で示したように、層流の形成は等価直径の大きさだけでなく粘度および密度という液物性を含めた流動条件にも大きく影響される。よって、本発明では流路を層流にできれば、流路の等価直径は限定されないが、容易に層流が形成できるサイズが好ましい。好ましくは10mm以下であり、より好ましくはマイクロ反応場を形成する1mm以下である。更に好ましくは10μm〜1mmであり、特に好ましくは20〜300μmである。
That is, since the Reynolds number is small in a micro-size space having an equivalent diameter of microscale, the flow reaction can be performed under stable laminar flow control. Since the interfacial surface area between the laminar flows is very large, it is possible to mix the component molecules at high speed and accurately by molecular diffusion between the interfaces while maintaining the laminar flow. In addition, the use of a channel wall having a large surface area enables precise temperature control and precise control of reaction time by flow rate control of the flow reaction. Therefore, among the channels forming the laminar flow of the present invention, a microscale channel having an equivalent diameter which is a field capable of highly controlling reaction is defined as a micro reaction field.
As shown in the description of the Reynolds number, the formation of a laminar flow is greatly influenced not only by the size of the equivalent diameter but also by the flow conditions including liquid properties such as viscosity and density. Therefore, in the present invention, the equivalent diameter of the flow path is not limited as long as the flow path can be made laminar, but a size capable of easily forming a laminar flow is preferable. Preferably it is 10 mm or less, More preferably, it is 1 mm or less which forms a micro reaction field. More preferably, it is 10 micrometers-1 mm, Most preferably, it is 20-300 micrometers.
本発明の製造方法に好ましいマイクロスケールのサイズの流路(チャンネル)を有する反応装置の代表的なものは一般に「マイクロリアクター」と総称され、最近大きな発展を遂げている(例えば、W. Ehrfeld, V. Hessel, H. Loewe, “ Microreactor ”, 1Ed(2000) WILEY−VCH 参照)。
前記一般のマイクロリアクターには、その断面を円形に換算した場合の等価直径が数μm〜数百μm程度の複数本のマイクロ流路、及びこれらのマイクロ流路と繋がる混合空間が設けられており、このようなマイクロリアクターでは、複数本のマイクロ流路を通して複数の溶液をそれぞれ混合空間へ導入することで、複数の溶液を混合し、又は混合と共に化学反応を生じさせる。
A typical reactor having a microscale-sized flow path (channel) preferable for the production method of the present invention is generally referred to as a “microreactor”, and has recently been greatly developed (for example, W. Ehrfeld, V. Hessel, H. Loewe, “Microreactor”, 1Ed (2000) WILEY-VCH).
The general microreactor is provided with a plurality of microchannels having an equivalent diameter of several μm to several hundreds of μm when the cross section is converted into a circle, and a mixing space connected to these microchannels. In such a microreactor, a plurality of solutions are introduced into a mixing space through a plurality of microchannels, thereby mixing the plurality of solutions or causing a chemical reaction with the mixing.
次に、マイクロリアクターによる反応がタンク等を用いたバッチ方式と異なる主な点を説明する。液相の化学反応、二相系の液相の化学反応は、一般に反応液の界面において分子同士が出会うことによって反応が起こるので、微小空間(マイクロ流路)内で反応を行うと相対的に界面の面積が大きくなり、反応効率は著しく増大する。また分子の拡散そのものも拡散時間は距離の二乗に比例する。このことは、スケールを小さくするに従って、反応液を能動的に混合しなくても、分子の拡散によって混合が進み、反応が起こり易くなることを意味している。また、微小空間においては、レイノルズ数(流れを特徴づける無次元の数)が小さいために層流支配の流れとなり、溶液同士が層流状態となっている界面でそれぞれの溶液内に存在する分子の交換が起こり、移動した分子により析出や反応が引き起こされる。 Next, the main points in which the reaction by the microreactor is different from the batch method using a tank or the like will be described. Liquid-phase chemical reactions and two-phase liquid-phase chemical reactions generally occur when molecules meet at the interface of the reaction solution. The area of the interface increases and the reaction efficiency increases significantly. In addition, the diffusion time of the molecule itself is proportional to the square of the distance. This means that as the scale is reduced, the reaction proceeds more easily due to the diffusion of the molecules without active mixing of the reaction solution, and the reaction tends to occur. In microspaces, the Reynolds number (the dimensionless number that characterizes the flow) is small, so the flow is dominated by laminar flow, and the molecules that exist in each solution at the interface where the solutions are in a laminar flow state. Exchange occurs, and the migrated molecules cause precipitation and reaction.
このような特徴を有するマイクロリアクターを用いれば、反応の場として大容積のタンク等を用いた従来のバッチ方式と比較し、溶液同士の反応時間及び温度の精密な制御が可能になる。またバッチ方式の場合には、特に、反応速度が速い溶液間では混合初期の反応接触面で反応が進行し、さらに溶液間の反応により生成された一次生成物が容器内で引き続き反応を受けてしまう場合があるから、生成物が不均一になったり、混合容器内で生成物の結晶が必要以上に成長して粗大化してしまうおそれがある。これに対して、本発明に用いられるマイクロリアクターによれば、溶液が混合容器内に殆ど滞留することなく連続的に流通するので、溶液間の反応により生成された一次生成物が混合容器内に滞留する間に引き続き反応を受けてしまうことを抑止でき、従来では取り出すことが困難であった純粋な一次生成物を取り出すことも可能になり、また混合容器内での結晶の凝集や粗大化も生じ難くなる。 When a microreactor having such characteristics is used, the reaction time and temperature between solutions can be precisely controlled as compared with a conventional batch system using a large volume tank or the like as a reaction field. In the case of the batch method, the reaction proceeds at the reaction contact surface at the initial stage of mixing, particularly between solutions with a high reaction rate, and the primary product generated by the reaction between the solutions continues to be reacted in the vessel. Therefore, there is a possibility that the product becomes non-uniform or the crystals of the product grow more than necessary and become coarse in the mixing container. On the other hand, according to the microreactor used in the present invention, the solution circulates continuously with almost no stagnation in the mixing container, so that the primary product generated by the reaction between the solutions is in the mixing container. It is possible to suppress the subsequent reaction during the stay, and it is possible to take out pure primary products that were difficult to remove in the past, and also to agglomerate and coarsen crystals in the mixing vessel It becomes difficult to occur.
また、実験的な製造設備により製造された少量の化学物質を大規模の製造設備により多量に製造(スケールアップ)する際には、従来、実験的な製造設備に対し、バッチ方式による大規模の製造設備での再現性を得るために多大の労力及び時間を要していたが、必要となる製造量に応じてマイクロリアクターを用いた製造ラインを並列化(ナンバリングアップ)することにより、このような再現性を得るための労力及び時間を大幅に減少できる可能性がある。 In addition, when a small amount of chemical substances produced by an experimental production facility is manufactured (scaled up) in a large amount by a large-scale production facility, a large-scale batch method is conventionally used. It took a great deal of labor and time to obtain reproducibility at the manufacturing facility, but by parallelizing (numbering up) the production lines using microreactors according to the required production volume, The labor and time required to obtain a good reproducibility can be greatly reduced.
本発明に用いられる流路の好ましい作製方法を以下に説明する。流路の等価直径が1mm以上のサイズの場合は従来の機械加工技術を用いることで比較的容易に作成可能であるが、サイズが1mm以下のマイクロサイズ、特に500μm以下になると格段に作製が難しくなる。マイクロサイズの流路(マイクロ流路)は固体基板上に微細加工技術を用いて作成される場合が多い。基板材料としては腐食しにくい安定な材料であれば何でもよい。例えば、金属(例えば、ステンレス、ハステロイ(Ni−Fe系合金)、ニッケル、アルミニウム、銀、金、白金、タンタルまたはチタン)、ガラス、プラスチック、シリコーン、テフロン(登録商標)またはセラミックスなどである。 A preferred method for producing the channel used in the present invention will be described below. If the equivalent diameter of the flow path is 1 mm or more, it can be made relatively easily by using conventional machining techniques. However, if the size is a micro size of 1 mm or less, particularly 500 μm or less, it is extremely difficult to manufacture. Become. A micro-sized channel (micro channel) is often formed on a solid substrate using a microfabrication technique. The substrate material may be anything as long as it is a stable material that does not easily corrode. For example, metal (for example, stainless steel, hastelloy (Ni—Fe alloy), nickel, aluminum, silver, gold, platinum, tantalum, or titanium), glass, plastic, silicone, Teflon (registered trademark), or ceramics.
マイクロ流路を作製するための微細加工技術として代表的なものを挙げれば、X線リソグラフィを用いるLIGA(Roentgen−Lithographie Galvanik Abformung)技術、EPON SU−8(商品名)を用いた高アスペクト比フォトリソグラフィ法、マイクロ放電加工法(μ−EDM(Micro Electro Discharge Machining))、Deep RIE(Reactive Ion Etching)によるシリコンの高アスペクト比加工法、Hot Emboss加工法、光造形法、レーザー加工法、イオンビーム加工法、およびダイアモンドのような硬い材料で作られたマイクロ工具を用いる機械的マイクロ切削加工法などがある。これらの技術を単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。好ましい微細加工技術は、X線リソグラフィを用いるLIGA技術、EPON SU−8を用いた高アスペクト比フォトリソグラフィ法、マイクロ放電加工法(μ−EDM)、および機械的マイクロ切削加工法である。また、近年では、エンジニアリングプラスチックへの微細射出成型技術の適用が検討されている。 Representative examples of microfabrication techniques for producing microchannels include LIGA (Roentgen-Lithographie Galvanik Abforming) technology using X-ray lithography, high aspect ratio photo using EPON SU-8 (trade name). Lithography method, micro electric discharge machining method (μ-EDM (Micro Electro Discharge Machining)), deep RIE (Reactive Ion Etching) silicon high aspect ratio processing method, Hot Emboss processing method, optical modeling method, laser processing method, ion beam Machining methods, and mechanical micro-cutting methods using micro tools made of hard materials such as diamond. These techniques may be used alone or in combination. Preferred microfabrication techniques are LIGA technology using X-ray lithography, high aspect ratio photolithography using EPON SU-8, micro electrical discharge machining (μ-EDM), and mechanical micro-cutting. In recent years, the application of fine injection molding technology to engineering plastics has been studied.
マイクロ流路を作成する際、よく接合技術が用いられる。通常の接合技術は大きく固相接合と液相接合に分けられ、一般的に用いられている接合方法は、固相接合として圧接や拡散接合、液相接合として溶接、共晶接合、はんだ付け、接着等が代表的な接合方法である。さらに、組立に際しては高温加熱による材料の変質や大変形による流路等の微小構造体の破壊を伴わない寸法精度を保った高度に精密な接合方法が望ましいが、そのような技術としてはシリコン直接接合、陽極接合、表面活性化接合、水素結合を用いた直接接合、HF水溶液を用いた接合、Au−Si共晶接合、ボイドフリー接着などがある。 Joining techniques are often used when creating microchannels. The usual bonding techniques are roughly divided into solid phase bonding and liquid phase bonding, and the commonly used bonding methods are pressure bonding and diffusion bonding as solid phase bonding, welding, eutectic bonding, soldering as liquid phase bonding, Adhesion or the like is a typical joining method. In addition, during assembly, a highly precise bonding method that maintains dimensional accuracy without deteriorating material due to high temperature heating or destruction of micro structures such as flow paths due to large deformation is desirable. There are bonding, anodic bonding, surface activation bonding, direct bonding using hydrogen bonding, bonding using HF aqueous solution, Au-Si eutectic bonding, void-free bonding, and the like.
本発明の製造方法に用いられるマイクロ流路は、固体基板上に微細加工技術を用いて作成されたものに限らず、例えば、入手可能な数μm〜数百μmの内径を有する各種ヒューズドシリカキャピラリーチューブでもよい。高速液体クロマトグラフ用、ガスクロマトグラフ用部品として市販されている数μm〜数百μmの内径を有する各種シリコンチューブ、フッ素樹脂製管、ステンレス管、PEEK管(ポリエーテルエーテルケトン管)も同様に利用可能である。 The micro flow path used in the manufacturing method of the present invention is not limited to those prepared on a solid substrate using a microfabrication technique, and for example, various types of fused silica having an inner diameter of several μm to several hundred μm that can be obtained. A capillary tube may be used. Various silicon tubes, fluororesin tubes, stainless steel tubes, PEEK tubes (polyether ether ketone tubes) with an inner diameter of several μm to several hundreds of μm that are commercially available for high-performance liquid chromatographs and gas chromatographs are also used. Is possible.
これまでにマイクロリアクターに関しては、反応の効率向上などを目指したデバイスに関する報告がなされている。例えば、特開2003−210960、特開2003−210963、特開2003−210959はマイクロミキサーに関するものであり、本発明はこれらのマイクロデバイスを利用することもできる。 So far, microreactors have been reported on devices aimed at improving reaction efficiency. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-210960, 2003-210963, and 2003-210959 relate to micromixers, and the present invention can use these microdevices.
本発明で用いるマイクロ流路は目的に応じて表面処理してもよい。特に水溶液を操作する場合、ガラスやシリコンへの試料の吸着が問題になることがあるので表面処理は重要である。複雑な製作プロセスを要する可動部品を組み込むことなく、マイクロサイズの流路内における流体制御を実現することが望ましい。例えば、流路内に表面処理により親水性と疎水性の領域を作製し、その境界に働く表面張力差を利用して流体を操作することが可能である。ガラスやシリコンの表面処理する方法として多用されるのはシランカップリング剤を用いた疎水または親水表面処理である。 The microchannel used in the present invention may be surface-treated depending on the purpose. In particular, when an aqueous solution is manipulated, surface treatment is important because adsorption of the sample to glass or silicon may be a problem. It would be desirable to achieve fluid control within a micro-sized channel without incorporating moving parts that require complex fabrication processes. For example, it is possible to create a hydrophilic region and a hydrophobic region by surface treatment in the flow path, and manipulate the fluid by utilizing the difference in surface tension acting on the boundary. As a method for surface treatment of glass or silicon, hydrophobic or hydrophilic surface treatment using a silane coupling agent is frequently used.
流路中へ試薬やサンプルなどを導入して混合するためには、流体制御機能が必要である。特に、マイクロ流路内における流体の挙動は、マクロスケールとは異なる性質を持つため、マイクロスケールに適した制御方式を考えなければならない。流体制御方式は形態分類すると連続流動方式と液滴(液体プラグ)方式があり、駆動力分類すると電気的駆動方式と圧力駆動方式がある。 In order to introduce and mix reagents and samples into the flow path, a fluid control function is required. In particular, since the behavior of the fluid in the microchannel has a property different from that of the macroscale, a control method suitable for the microscale must be considered. The fluid control method includes a continuous flow method and a liquid droplet (liquid plug) method in terms of form classification, and an electric drive method and a pressure drive method in terms of drive force classification.
これらの方式を以下に詳しく説明する。流体を扱う形態として、最も広く用いられるのが連続流動方式である。連続流動式の流体制御では、マイクロ流路内は全て流体で満たされ、外部に用意したシリンジポンプなどの圧力源によって、流体全体を駆動するのが一般的である。この方法は、デッドボリュームが大きいことなどが難点であるが比較的簡単なセットアップで制御システムを実現できることが大きな利点である。 These methods are described in detail below. The most widely used form for handling fluid is the continuous flow system. In continuous flow type fluid control, the entire microchannel is generally filled with fluid, and the entire fluid is generally driven by a pressure source such as a syringe pump prepared outside. This method has a great advantage that a control system can be realized with a relatively simple setup, although it is difficult to have a large dead volume.
連続流動方式とは異なる方式として、液滴(液体プラグ)方式がある。この方式では、リアクター内部やリアクターに至る流路内で、空気で仕切られた液滴を動かすものであり、個々の液滴は空気圧によって駆動される。その際、液滴と流路壁あるいは液滴同士の間の空気を必要に応じて外部に逃がすようなベント構造、および分岐した流路内の圧力を他の部分と独立に保つためのバルブ構造などを、リアクターシステム内部に用意する必要がある。また、圧力差を制御して液滴の操作を行うために、外部に圧力源や切り替えバルブからなる圧力制御システムを構築する必要がある。このように液滴方式では、装置構成やリアクターの構造がやや複雑になるが、複数の液滴を個別に操作して、いくつかの反応を順次行うなどの多段階の操作が可能で、システム構成の自由度は大きくなる。 As a method different from the continuous flow method, there is a droplet (liquid plug) method. In this system, droplets partitioned by air are moved in the reactor or in a flow path leading to the reactor, and each droplet is driven by air pressure. At that time, a vent structure that allows the air between the droplet and the channel wall or between the droplets to escape to the outside as needed, and a valve structure that keeps the pressure in the branched channel independent of other parts Etc. need to be prepared inside the reactor system. Further, in order to control the pressure difference and operate the droplet, it is necessary to construct a pressure control system including a pressure source and a switching valve outside. In this way, the droplet system makes the device configuration and the reactor structure somewhat complicated, but it can be operated in multiple stages, such as operating several droplets individually and sequentially performing several reactions. The degree of freedom of configuration increases.
流体制御を行うための駆動方式として、流路(チャンネル)両端に高電圧をかけて電気浸透流を発生させ、これによって流体移動させる電気的駆動方法と、外部に圧力源を用いて流体に圧力をかけて移動させる圧力駆動方法が一般に広く用いられている。両者の違いは、たとえば流体の挙動として、流路断面内で流速プロファイルが電気的駆動方式の場合にはフラットな分布となるのに対して、圧力駆動方式では双曲線状に、流路中心部が速くて、壁面部が遅い分布となることが知られており、サンプルプラグなどの形状を保ったまま移動させるといった目的には、電気的駆動方式の方が適している。電気的駆動方式を行う場合には、流路内が流体で満たされている必要があるため、連続流動方式の形態をとらざるを得ないが、電気的な制御によって流体の操作を行うことができるため、例えば連続的に2種類の溶液の混合比率を変化させることによって、時間的な濃度勾配をつくるといった比較的複雑な処理も実現されている。圧力駆動方式の場合には、流体の電気的な性質にかかわらず制御可能であること、発熱や電気分解などの副次的な効果を考慮しなくてよいことなどから、基質に対する影響がほとんどなく、その適用範囲は広い。その反面、外部に圧力源を用意しなければならないこと、圧力系のデッドボリュームの大小に応じて、操作の応答特性が変化することなど、複雑な処理を自動化する必要がある。
本発明の製造方法における流体制御方法は、その目的によって適宜選ばれるが、好ましくは連続流動方式の圧力駆動方式である。
As a driving method for fluid control, an electric driving method is used in which an electroosmotic flow is generated by applying a high voltage to both ends of a flow path (channel) and fluid is moved by this, and pressure is applied to the fluid using a pressure source outside. In general, a pressure driving method of moving by applying a pressure is widely used. The difference between the two is that, for example, the behavior of the fluid is a flat distribution when the flow velocity profile is electrically driven in the cross section of the flow path, whereas the center of the flow path is It is known that the wall portion is fast and has a slow distribution, and the electric drive method is more suitable for the purpose of moving the sample plug while maintaining the shape thereof. When the electric drive method is used, the flow path needs to be filled with a fluid, so it must be in the form of a continuous flow method, but the fluid can be manipulated by electrical control. Therefore, for example, a relatively complicated process of creating a temporal concentration gradient by changing the mixing ratio of two kinds of solutions continuously is realized. In the case of the pressure drive system, there is almost no influence on the substrate because control is possible regardless of the electrical properties of the fluid, and secondary effects such as heat generation and electrolysis do not need to be considered. The application range is wide. On the other hand, it is necessary to automate complicated processes such as the necessity of preparing a pressure source outside and the change of the response characteristics of the operation according to the size of the dead volume of the pressure system.
The fluid control method in the production method of the present invention is appropriately selected depending on the purpose, but is preferably a continuous flow type pressure driving method.
本発明の製造方法に用いられる流路内の温度制御は、流路を持つ装置全体を温度制御された容器中に入れることにより制御してもよいし、金属抵抗線やポリシリコンなどのヒーター構造を装置内に作り込み、加熱についてはこれを使用し、冷却については自然冷却でサーマルサイクルを行ってもよい。温度のセンシングは、金属抵抗線を使用する場合はヒーターと同じ抵抗線をもう一つ作り込んでおき、その抵抗値の変化に基づいて温度検出を行うのが好ましく、ポリシリコンを使用する場合は熱電対を用いて検出を行うのが好ましい。また、ペルチェ素子を流路に接触させることによって外部から加熱、冷却を行ってもよい。どの方法を用いるかは用途や流路本体の材料などに合わせて選択される。 The temperature control in the flow path used in the production method of the present invention may be controlled by placing the entire apparatus having the flow path in a temperature-controlled container, or a heater structure such as a metal resistance wire or polysilicon. In the apparatus, the thermal cycle may be performed by using this for heating and by natural cooling for cooling. For temperature sensing, when using a metal resistance wire, it is preferable to create another resistance wire that is the same as the heater, and to detect the temperature based on the change in the resistance value. When using polysilicon, Detection is preferably performed using a thermocouple. Moreover, you may heat and cool from the outside by making a Peltier device contact a flow path. Which method is used is selected in accordance with the application and the material of the flow path body.
本発明の製造方法において顔料の製造又は顔料分散液の調製は、流路の中を流れながら、すなわち連続フロー法で行われる。そのため反応時間は流路中に滞留する時間で制御される。滞留する時間は等価直径が一定である場合、流路の長さと反応液の導入速度で決まる。流路の長さには特に制限はないが、好ましくは1mm以上10m以下であり、更に好ましくは5mm以上10m以下で、特に好ましくは10mm以上5m以下である。
本発明に用いられる流路の数は、反応装置により適宜そなえられればよく、1つでも構わないが、必要に応じて流路を何本も並列化し(ナンバリングアップ)その処理量を増大させることが出来る。
In the production method of the present invention, the production of the pigment or the preparation of the pigment dispersion is performed while flowing in the flow path, that is, by a continuous flow method. Therefore, the reaction time is controlled by the time spent in the flow path. The residence time is determined by the length of the flow path and the introduction speed of the reaction solution when the equivalent diameter is constant. Although there is no restriction | limiting in particular in the length of a flow path, Preferably they are 1 mm or more and 10 m or less, More preferably, they are 5 mm or more and 10 m or less, Especially preferably, they are 10 mm or more and 5 m or less.
The number of the flow paths used in the present invention may be one as long as it is appropriately provided by the reaction apparatus, but may be one, but if necessary, the number of flow paths is paralleled (numbering up) to increase the processing amount. I can do it.
本発明に用いられる好ましい反応装置の例を図1−1〜図4に示した。
図1−1はY字型流路を有する反応装置10の説明図であり、図1−2はそのI−I線の断面図である。流路の長さ方向に直交する断面の形は使用される微細加工技術により異なるが、台形または矩形に近い形である。流路幅・深さ(特にC,H)がマイクロサイズにて作られている場合、導入口11及び導入口12からポンプなどにより注入された溶液は導入流路13aまたは導入流路13bを経由して流体合流点13dにて接触し、安定な層流を形成して反応流路13cを流れる。そして層流として流れる間に層流間の界面における分子拡散により互いの層流に含まれる溶質の混合または反応が行われる。拡散の極めて遅い溶質は、層流間での拡散混合が起きず、排出口14に達した後に初めて混合する場合もある。注入される2つの溶液がフラスコ中で容易に混合するような場合には、流路長Fを長く取れば排出口では液の流れは均一な流れになりうるが、流路長Fが短い時には排出口まで層流が保たれる。注入される2つの溶液がフラスコ中で混合せず層分離する場合は、当然ながら2つの溶液は層流として流れて排出口14に到達する。
Examples of preferred reactors used in the present invention are shown in FIGS.
1-1 is explanatory drawing of the
図2−1は片側に挿通した流路を設けた円筒管型流路を有する反応装置(20)の説明図であり、図2−2は同装置のIIa−IIa線の断面図であり、図2−3は同装置のIIb−IIb線の断面図である。流路の長さ方向に直交する断面の形は円かそれに近い形である。円筒管の流路直径(D,E)がマイクロサイズの場合、導入口21及び導入口22からポンプなどにより注入された溶液は導入流路23aと導入流路23bを通じて流体合流点23dにて接触し、安定な円筒層流を形成して反応流路23cを流れる。そして円筒層流として流れる間に層流間の界面における分子拡散により互いの層流に含まれる溶質の混合または反応が行われるのは上記図1−1の装置と同じである。円筒管型流路をもつ本装置は、上記図1−1の装置に比べて2液の接触界面を大きく取れること、更に接触界面が装置壁面に接触する部分がないため、固体(結晶)が反応により生成する場合など壁面との接触部分からの結晶成長などがなく、流路を閉塞する可能性が低いのが特徴である。
さらに、円筒管を多重に挿通して多重層流を形成する装置とすることもできる(例えば、導入流路23bの内側に、より小径の円筒管を挿通し、3重の層流を形成することができる)。
FIG. 2-1 is an explanatory view of a reaction apparatus (20) having a cylindrical tube-type flow path provided with a flow path inserted on one side, and FIG. 2-2 is a cross-sectional view of the apparatus taken along line IIa-IIa. FIG. 2-3 is a sectional view taken along line IIb-IIb of the apparatus. The shape of the cross section perpendicular to the length direction of the flow path is a circle or a shape close thereto. When the diameter (D, E) of the cylindrical tube is a micro size, the solution injected by a pump or the like from the
Furthermore, it can also be set as the apparatus which forms a multiple laminar flow by inserting a cylindrical tube in multiple (for example, a smaller diameter cylindrical tube is inserted inside the
図3−1および図4は、2液の流れが層流のまま出口まで到達する場合、それらを分離できるように図1−1および図2−1の装置に改良を加えたものである。これらの装置を用いると反応と分離が同時にできる。また、最終的に2液が混合してしまって反応が進みすぎたり、結晶が粗大化したりすることを避けることができる。一方の液中に選択的に生成物や結晶が存在する場合には、生成物や結晶を2液が混合してしまう場合に比べて高濃度の状態で得ることができる。また、これらの装置を幾つか連結することにより、抽出操作が効率的に行われるなどのメリットがある。また、図4の装置についても、図2−1の装置と同様に多重層流を形成する多重円筒管を有する装置としてもよい。 FIGS. 3-1 and 4 are modifications of the apparatus of FIGS. 1-1 and 2-1 so that when the two liquid flows reach the outlet in a laminar flow, they can be separated. When these devices are used, reaction and separation can be performed simultaneously. Moreover, it can be avoided that the two liquids are finally mixed and the reaction proceeds too much or the crystal becomes coarse. When a product or a crystal is selectively present in one liquid, the product or the crystal can be obtained at a higher concentration than when the two liquids are mixed. In addition, by connecting several of these devices, there is an advantage that the extraction operation is performed efficiently. Also, the apparatus shown in FIG. 4 may be an apparatus having a multi-cylindrical tube that forms a multi-laminar flow as in the apparatus shown in FIG.
本発明の製造方法において、アルカリ性または酸性の水性媒体に均一に溶解した有機顔料の溶液を、前記流路中を層流として流通させ、その過程で溶液の水素イオン指数(pH)を変化させて有機顔料微粒子またはそれを含有する分散液を製造することが好ましく、この点について詳しく説明する。 In the production method of the present invention, an organic pigment solution uniformly dissolved in an alkaline or acidic aqueous medium is circulated as a laminar flow in the flow path, and the hydrogen ion index (pH) of the solution is changed in the process. It is preferable to produce organic pigment fine particles or a dispersion containing the same, and this point will be described in detail.
本発明に用いられる有機顔料は、色相的に限定されるものではなく、マゼンタ顔料、イエロー顔料、またはシアン顔料であることができる。詳しくは、ペリレン、ペリノン、キナクリドン、キナクリドンキノン、アントラキノン、アントアントロン、ベンズイミダゾロン、ジスアゾ縮合、ジスアゾ、アゾ、インダントロン、フタロシアニン、トリアリールカルボニウム、ジオキサジン、アミノアントラキノン、ジケトピロロピロール、チオインジゴ、イソインドリン、イソインドリノン、ピラントロンまたはイソビオラントロン系顔料またはそれらの混合物などのマゼンタ顔料、イエロー顔料、またはシアン顔料である。 The organic pigment used in the present invention is not limited in hue, and may be a magenta pigment, a yellow pigment, or a cyan pigment. Specifically, perylene, perinone, quinacridone, quinacridonequinone, anthraquinone, anthanthrone, benzimidazolone, disazo condensation, disazo, azo, indanthrone, phthalocyanine, triarylcarbonium, dioxazine, aminoanthraquinone, diketopyrrolopyrrole, thioindigo, Magenta pigments such as isoindoline, isoindolinone, pyranthrone or isoviolanthrone pigments or mixtures thereof, yellow pigments, or cyan pigments.
更に詳しくは、たとえば、 C.I.ピグメントレッド190(C.I.番号71140)、C.I.ピグメントレッド224(C.I.番号71127)、C.I.ピグメントバイオレット29(C.I.番号71129)等のペリレン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ43(C.I.番号71105)、もしくはC.I.ピグメントレッド194(C.I.番号71100)等のペリノン系顔料、C.I.ピグメントバイオレット19(C.I.番号73900)、 C.I.ピグメントバイオレット42、C.I.ピグメントレッド122(C.I.番号73915)、C.I.ピグメントレッド192、C.I.ピグメントレッド202(C.I.番号73907)、C.I.ピグメントレッド207(C.I.番号73900、73906)、もしくはC.I.ピグメントレッド209(C.I.番号73905)のキナクリドン系顔料、C.I.ピグメントレッド206(C.I.番号73900/73920)、C.I.ピグメントオレンジ48(C.I.番号73900/73920)、もしくはC.I.ピグメントオレンジ49(C.I.番号73900/73920)等のキナクリドンキノン系顔料、C.I.ピグメントイエロー147(C.I.番号60645)等のアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントレッド168(C.I.番号59300)等のアントアントロン系顔料、C.I.ピグメントブラウン25(C.I.番号12510)、C.I.ピグメントバイオレット32(C.I.番号12517)、 C.I.ピグメントイエロー180(C.I.番号21290)、C.I.ピグメントイエロー181(C.I.番号11777) 、C.I.ピグメントオレンジ62(C.I.番号11775)、もしくはC.I.ピグメントレッド185(C.I.番号12516)等のベンズイミダゾロン系顔料、C.I.ピグメントイエロー93(C.I.番号20710)、C.I.ピグメントイエロー94(C.I.番号20038)、C.I.ピグメントイエロー95(C.I.番号20034)、C.I.ピグメントイエロー128(C.I.番号20037)、 C.I.ピグメントイエロー166(C.I.番号20035)、C.I.ピグメントオレンジ34(C.I.番号21115)、C.I.ピグメントオレンジ13(C.I.番号21110)、C.I.ピグメントオレンジ31(C.I.番号20050)、C.I.ピグメントレッド144(C.I.番号20735)、C.I.ピグメントレッド166(C.I.番号20730)、 C.I.ピグメントレッド220(C.I.番号20055)、C.I.ピグメントレッド221(C.I.番号20065)、C.I.ピグメントレッド242(C.I.番号20067)、C.I.ピグメントレッド248、C.I.ピグメントレッド262、もしくはC.I.ピグメントブラウン23(C.I.番号20060)等のジスアゾ縮合系顔料、C.I.ピグメントイエロー13(C.I.番号21100)、C.I.ピグメントイエロー83(C.I.番号21108)、もしくはC.I.ピグメントイエロー188(C.I.番号21094) 等のジスアゾ系顔料、 C.I.ピグメントレッド187(C.I.番号12486)、C.I.ピグメントレッド170(C.I.番号12475)、C.I.ピグメントイエロー74(C.I.番号11714)、C.I.ピグメントレッド48(C.I.番号15865)、C.I.ピグメントレッド53(C.I.番号15585)、C.I.ピグメントオレンジ64(C.I.番号12760)、もしくはC.I.ピグメントレッド247(C.I.番号15915)等のアゾ系顔料、C.I.ピグメントブルー60(C.I.番号69800)等のインダントロン系顔料、C.I.ピグメントグリーン7(C.I.番号74260)、C.I.ピグメントグリーン36(C.I.番号74265)、ピグメントグリーン37(C.I.番号74255)、ピグメントブルー16(C.I.番号74100)、C.I.ピグメントブルー75(C.I.番号74160:2)、もしくは15(C.I.番号74160)等のフタロシアニン系顔料、C.I.ピグメントブルー56(C.I.番号42800)、もしくはC.I.ピグメントブルー61(C.I.番号42765:1)等のトリアリールカルボニウム系顔料、C.I.ピグメントバイオレット23(C.I.番号51319)、もしくはC.I.ピグメントバイオレット37(C.I.番号51345)等のジオキサジン系顔料、C.I.ピグメントレッド177(C.I.番号65300)等のアミノアントラキノン系顔料、C.I.ピグメントレッド254(C.I.番号56110)、C.I.ピグメントレッド255(C.I.番号561050)、C.I.ピグメントレッド264 、C.I.ピグメントレッド272(C.I.番号561150)、C.I.ピグメントオレンジ71、もしくはC.I.ピグメントオレンジ73等のジケトピロロピロール系顔料、C.I.ピグメントレッド88(C.I.番号73312)等のチオインジゴ系顔料、C.I.ピグメントイエロー139(C.I.番号56298)、C.I.ピグメントオレンジ66(C.I.番号48210)等のイソインドリン系顔料、C.I.ピグメントイエロー109(C.I.番号56284)、もしくはC.I.ピグメントオレンジ61(C.I.番号11295)等のイソインドリノン系顔料、C.I.ピグメントオレンジ40(C.I.番号59700)、もしくはC.I.ピグメントレッド216(C.I.番号59710)等のピラントロン系顔料、またはC.I.ピグメントバイオレット31(60010)等のイソビオラントロン系顔料である。
More specifically, for example, C.I. I. Pigment red 190 (C.I. No. 71140), C.I. I. Pigment red 224 (C.I. No. 71127), C.I. I. Perylene pigments such as CI Pigment Violet 29 (C.I. No. 71129); I. Pigment orange 43 (C.I. No. 71105), or C.I. I. Perinone pigments such as CI Pigment Red 194 (C.I. No. 71100); I. Pigment violet 19 (C.I. No. 73900), C.I. I.
好ましい顔料は、キナクリドン、ジケトピロロピロール、ジスアゾ縮合、またはフタロシアニン系顔料であり、特に好ましくはキナクリドン、ジスアゾ縮合、またはフタロシアニン系顔料である。本発明の製造方法において、2種類以上の有機顔料または有機顔料の固溶体または有機顔料と無機顔料の組み合わせも使用することができる。 Preferred pigments are quinacridone, diketopyrrolopyrrole, disazo condensation, or phthalocyanine pigments, and particularly preferred are quinacridone, disazo condensation, or phthalocyanine pigments. In the production method of the present invention, two or more kinds of organic pigments, solid solutions of organic pigments, or combinations of organic pigments and inorganic pigments can also be used.
有機顔料は、アルカリ性または酸性の水性媒体に均一に溶解されなければならないが、酸性で溶解するかアルカリ性で溶解するかは対象とする顔料がどちらの条件で均一に溶解し易いかで選択される。一般に分子内にアルカリ性で解離可能な基を有する顔料の場合はアルカリ性が、アルカリ性で解離する基が存在せず、プロトンが付加しやすい窒素原子を分子内に多く有するときは酸性が用いられる。例えば、キナクリドン、ジケトピロロピロール、ジスアゾ縮合系顔料はアルカリ性で、フタロシアニン系顔料は酸性で溶解される。 The organic pigment must be uniformly dissolved in an alkaline or acidic aqueous medium, but whether it dissolves in acid or alkaline depends on which conditions the target pigment is easily dissolved. . In general, in the case of a pigment having an alkaline and dissociable group in the molecule, alkali is used, and when there is no alkaline and dissociable group and there are many nitrogen atoms in the molecule that are prone to add protons, acidity is used. For example, quinacridone, diketopyrrolopyrrole, and disazo condensation pigments are alkaline, and phthalocyanine pigments are acidic.
アルカリ性で溶解させる場合に用いられる塩基は、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、もしくは水酸化バリウムなどの無機塩基、またはトリアルキルアミン、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、金属アルコキシドなどの有機塩基であるが、好ましくは無機塩基である。 Bases used for alkaline dissolution are inorganic bases such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, or barium hydroxide, or trialkylamine, diazabicycloundecene (DBU), An organic base such as a metal alkoxide is preferable, but an inorganic base is preferable.
使用される塩基の量は、顔料を均一に溶解可能な量であり、特に限定されないが、無機塩基の場合、好ましくは顔料に対して1.0〜30モル当量であり、より好ましくは2.0〜25モル当量であり、さらに好ましくは3〜20モル当量である。有機塩基の場合、好ましくは顔料に対して1.0〜100モル当量であり、より好ましくは5.0〜100モル当量であり、さらに好ましくは20〜100モル当量である。 The amount of the base used is an amount capable of uniformly dissolving the pigment, and is not particularly limited, but in the case of an inorganic base, it is preferably 1.0 to 30 molar equivalents relative to the pigment, more preferably 2. It is 0-25 molar equivalent, More preferably, it is 3-20 molar equivalent. In the case of an organic base, it is preferably 1.0 to 100 molar equivalents relative to the pigment, more preferably 5.0 to 100 molar equivalents, and even more preferably 20 to 100 molar equivalents.
酸性で溶解させる場合に用いられる酸は、硫酸、塩酸、もしくは燐酸などの無機酸、または酢酸、トリフルオロ酢酸、シュウ酸、メタンスルホン酸、もしくはトリフルオロメタンスルホン酸などの有機酸であるが好ましくは無機酸である。特に好ましくは硫酸である。
使用される酸の量は、顔料を均一に溶解可能な量であり、特に限定されないが、塩基に比べて過剰量用いられる場合が多い。無機酸および有機酸の場合を問わず、好ましくは顔料に対して3〜500モル当量であり、より好ましくは10〜500モル当量であり、さらに好ましくは30〜200モル当量である。
The acid used for the acidic dissolution is preferably an inorganic acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or phosphoric acid, or an organic acid such as acetic acid, trifluoroacetic acid, oxalic acid, methanesulfonic acid, or trifluoromethanesulfonic acid. It is an inorganic acid. Particularly preferred is sulfuric acid.
The amount of the acid used is an amount capable of uniformly dissolving the pigment, and is not particularly limited, but is often used in an excessive amount as compared with the base. Regardless of inorganic acid or organic acid, it is preferably 3 to 500 molar equivalents, more preferably 10 to 500 molar equivalents, and further preferably 30 to 200 molar equivalents with respect to the pigment.
次に水性媒体について説明する。本発明における水性媒体とは水単独または水に可溶な有機溶媒の混合溶媒である。有機溶媒の添加は、顔料や分散剤を均一に溶解するために水のみでは不十分な場合、および流路中を流通するのに必要な粘性を得るのに水のみで不十分な場合、層流の形成に必要な場合に行われるものであり、必ずしも必要ではないが、多くの場合は水溶性有機溶媒が添加される。添加される有機溶媒は例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、もしくはトリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール系溶媒、エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、もしくはトリエチレングリコールモノエチル(又はブチル)エーテル等の多価アルコールの低級モノアルキルエーテル系溶媒、エチレングリコールジメチルエーテル(モノグライム)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライム)、もしくはトリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグライム)等のポリエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、尿素、もしくはテトラメチル尿素等のアミド系溶媒、スルホラン、ジメチルスルホキシド、もしくは3−スルホレン等の含イオウ系溶媒、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能系溶媒、酢酸、マレイン酸、ドコサヘキサエン酸、トリクロロ酢酸、もしくはトリフルオロ酢酸等のカルボン酸系溶媒、メタンスルホン酸、もしくはトリフルオロスルホン酸等のスルホン酸系溶媒が挙げられる。これらの溶媒を2種以上混合して用いてもよい。 Next, the aqueous medium will be described. The aqueous medium in the present invention is water alone or a mixed solvent of water-soluble organic solvents. The addition of an organic solvent is not sufficient with water alone to dissolve the pigment and dispersant uniformly, and when water alone is insufficient to obtain the viscosity required to flow through the flow path, Although it is carried out when necessary for the formation of a stream and is not always necessary, in many cases a water-soluble organic solvent is added. Examples of the organic solvent to be added include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, thiodiglycol, dithiodiglycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,2,6-hexanetriol, and acetylene glycol derivatives. , Polyhydric alcohol solvents such as glycerin or trimethylolpropane, polyvalent alcohols such as ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, diethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, or triethylene glycol monoethyl (or butyl) ether Lower monoalkyl ether solvent of alcohol, ethylene glycol dimethyl ether (monoglyme), diethylene glycol dimethyl ether (diglyme), or tri Polyether solvents such as tylene glycol dimethyl ether (triglyme), dimethylformamide, dimethylacetamide, 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, urea, tetramethylurea, etc. Amide solvents, sulfur-containing solvents such as sulfolane, dimethyl sulfoxide, or 3-sulfolene, polyfunctional solvents such as diacetone alcohol and diethanolamine, acetic acid, maleic acid, docosahexaenoic acid, trichloroacetic acid, or trifluoroacetic acid. Examples thereof include carboxylic acid solvents, methanesulfonic acid, and sulfonic acid solvents such as trifluorosulfonic acid. Two or more of these solvents may be mixed and used.
好ましい有機溶媒は、アルカリ性の場合はアミド系溶媒または含イオウ系溶媒であり、酸性の場合はカルボン酸系溶媒、イオウ系溶媒またはスルホン酸系溶媒であるが、更に好ましくはアルカリ性の場合は含イオウ系溶媒であり、酸性の場合はスルホン酸系溶媒である。特に好ましくは、アルカリ性の場合はジメチルスルホキシド(DMSO)、酸性の場合はメタンスルホン酸である。 A preferred organic solvent is an amide solvent or a sulfur-containing solvent in the case of alkali, a carboxylic acid solvent, a sulfur solvent or a sulfonic acid solvent in the case of acid, and more preferably a sulfur-containing solvent in the case of alkali. If it is acidic, it is a sulfonic acid solvent. Particularly preferred is dimethyl sulfoxide (DMSO) when alkaline, and methanesulfonic acid when acidic.
水と有機溶媒の混合比は均一溶解できればよい比率であり、特に限定は無い。好ましくはアルカリ性の場合には水/有機溶媒=0.05〜10(質量比)である。酸性の場合で無機酸を用いる場合は、有機溶媒を使わず、例えば硫酸単独で用いるのが好ましい。有機酸を用いるときは有機酸自身が有機溶媒であり、粘性と溶解性を調整するために複数の酸を混合したり、水を添加する。好ましくは水/有機溶剤(有機酸)=0.005〜0.1(質量比)である。 The mixing ratio of water and organic solvent is a ratio that can be uniformly dissolved and is not particularly limited. Preferably, in the case of alkaline, water / organic solvent = 0.05 to 10 (mass ratio). When an inorganic acid is used in the acidic case, it is preferable to use sulfuric acid alone, for example, without using an organic solvent. When an organic acid is used, the organic acid itself is an organic solvent, and a plurality of acids are mixed or water is added in order to adjust viscosity and solubility. Preferably, water / organic solvent (organic acid) = 0.005 to 0.1 (mass ratio).
本発明の製造方法では、均一に溶解した溶液を流路に投入することが好ましい。懸濁液を投入すると粒子サイズが大きくなったり、粒子分布が広い顔料微粒子になる。場合によっては容易に流路を閉塞してしまう。「均一に溶解」の意味は可視光線下で観測した場合にほとんど濁りが観測されない溶液であり、本発明では1μm以下のミクロフィルターを通して得られる溶液、または1μmのフィルターを通した場合に濾過される物を含まない溶液を均一に溶解した溶液と定義する。 In the production method of the present invention, it is preferable to introduce a uniformly dissolved solution into the flow path. When the suspension is added, the particle size becomes large, or the pigment particles become wide in particle distribution. In some cases, the flow path is easily blocked. The meaning of “uniformly dissolved” is a solution in which almost no turbidity is observed when observed under visible light. In the present invention, the solution is obtained through a microfilter of 1 μm or less, or filtered when passed through a 1 μm filter. A solution containing no substance is defined as a uniformly dissolved solution.
次に水素イオン指数(pH)について説明する。水素イオン指数(pH)は、水素イオン濃度(モル濃度)の逆数の常用対数であり、水素指数と呼ばれることもある。水素イオン濃度とは、溶液中の水素イオンH+の濃度であり、1Lの溶液中に存在する水素イオンのモル数を意味する。水素イオン濃度は非常に広い範囲で変化するので通常は水素イオン指数(pH)を用いて表す。例えば、純粋な水は1気圧、25℃では10−7モルの水素
イオンを含むから、そのpHは7で中性である。pH<7の水溶液は酸性、pH>7の水溶液はアルカリ性である。pHの値を測定する方法としては、電位差測定法および比色測定法がある。
Next, the hydrogen ion index (pH) will be described. The hydrogen ion index (pH) is a common logarithm of the reciprocal of the hydrogen ion concentration (molar concentration), and is sometimes called the hydrogen index. The hydrogen ion concentration is the concentration of hydrogen ions H + in the solution, and means the number of moles of hydrogen ions present in 1 L of solution. Since the hydrogen ion concentration varies within a very wide range, it is usually expressed using the hydrogen ion index (pH). For example, pure water contains 10-7 moles of hydrogen ions at 1 atmosphere and 25 ° C, so its pH is 7 and neutral. An aqueous solution with pH <7 is acidic, and an aqueous solution with pH> 7 is alkaline. As a method for measuring the pH value, there are a potentiometric method and a colorimetric method.
本発明の製造方法では、流路中を流通する過程で水素イオン指数(pH)を変化させ、顔料微粒子を製造することが好ましく、その方法は有機顔料の均一溶液の導入口とは異なる導入口を有する流路、例えば図1−1、又は図2−1に示されるような少なくとも2つの導入口を有する流路を用いて行われる。詳しくは、図1−1の導入口11、または図2−1の導入口21に有機顔料の均一溶液を導入し、図1−1の導入口12、または図2−1の導入口22に中性、酸性またはアルカリ性の水、またはそれらに分散剤を溶解した水溶液を導入し、両液を流路13c又は23c中で接触させることにより有機顔料を含む溶液の水素イオン濃度、すなわち水素イオン指数(pH)を中性(pH7)の方向に変化させる。流路の等価直径がマイクロスケールの場合は、レイノルズ数が小さいため安定な層流(図2−1では円筒層流)を形成し、両液の層間の安定界面を介して水やイオンが拡散移動して徐々に有機顔料を含む溶液の水素イオン指数(pH)が中性方向に変化する。顔料は低いアルカリ性または低い酸性では水性媒体に溶解しにくくなるため、有機顔料を含む溶液の水素イオン指数(pH)が中性方向に変化するに従い、徐々に微粒子として析出する。
In the production method of the present invention, it is preferable to produce pigment fine particles by changing the hydrogen ion index (pH) in the course of flowing through the flow path, and the method is different from the introduction port of the uniform solution of the organic pigment. For example, a channel having at least two inlets as shown in FIG. 1-1 or FIG. 2-1. Specifically, a uniform solution of the organic pigment is introduced into the introduction port 11 in FIG. 1-1 or the
水素イオン指数(pH)の変化は、アルカリ性水性媒体に溶解した顔料から顔料微粒子を製造する場合は、おおむね変化はpH16.0〜5.0の範囲内での変化であり、好ましくはpH16.0〜10.0の範囲内での変化である。酸性水性媒体に溶解した顔料から顔料微粒子を製造する場合は、おおむね変化はpH1.5〜9.0の範囲内での変化であり、好ましくはpH1.5〜4.0の範囲内での変化である。変化の幅は有機顔料溶液の水素イオン指数(pH)の値によるが、有機顔料の析出をうながすのに十分な幅でよい。 The change of the hydrogen ion index (pH) is generally a change within the range of pH 16.0 to 5.0, preferably pH 16.0 when pigment fine particles are produced from a pigment dissolved in an alkaline aqueous medium. It is a change within the range of -0.0. In the case of producing pigment fine particles from a pigment dissolved in an acidic aqueous medium, the change is generally within the range of pH 1.5 to 9.0, and preferably within the range of pH 1.5 to 4.0. It is. The width of the change depends on the value of the hydrogen ion exponent (pH) of the organic pigment solution, but it may be sufficient to encourage the precipitation of the organic pigment.
マイクロスケールの流路中で生成した顔料微粒子は、拡散せず一方の層流に含まれたまま出口へと流れるので、図3−1または図4に示されるように設計された出口を持つ流路装置を用いると、有機顔料微粒子を含む層流を分離することが出来る。この方法を用いると、濃厚な顔料分散液を得ることができると同時に、均一溶液を調製するために用いた水溶性有機溶媒、アルカリ性や酸性水、および過剰な分散剤を除去できるので有利である。また、最終的に2液が混合してしまうことにより、結晶が粗大化したり、顔料の結晶が変質することを避けることができる。 Since the pigment fine particles generated in the microscale channel do not diffuse and flow to the outlet while being contained in one laminar flow, the flow having the outlet designed as shown in FIG. 3-1 or FIG. When a road device is used, a laminar flow containing organic pigment fine particles can be separated. When this method is used, a concentrated pigment dispersion can be obtained, and at the same time, the water-soluble organic solvent, alkaline or acidic water used to prepare the uniform solution, and excess dispersant can be removed. . Further, the two liquids are finally mixed, so that it is possible to prevent the crystals from becoming coarse and the pigment crystals from being altered.
顔料微粒子を製造する場合の流路内における反応温度は、溶媒が凝固、あるいは気化しない範囲内であることが望ましいが、好ましくは、−20〜90℃、より好ましくは0〜50℃である。特に好ましくは5〜15℃である。
顔料微粒子を製造する場合の流路内を流れる流体の速度(流速)は、流体制御装置の制約、もしくは得られる微粒子のサイズにより適宜設定することができるが、好ましくは0.1mL/hr〜300L/hr、0.2mL/hr〜30L/hrがより好ましく、0.5mL/hr〜15L/hrがさらに好ましく、1mL/hr〜6L/hrが特に好ましい。
本発明の製造方法において、流路を流れる基質(有機顔料やその反応成分)の濃度範囲は、通常0.5〜20質量%が好ましく、1.0〜10質量%がより好ましい。
The reaction temperature in the flow path in the case of producing pigment fine particles is preferably within a range where the solvent does not solidify or vaporize, but is preferably -20 to 90 ° C, more preferably 0 to 50 ° C. Especially preferably, it is 5-15 degreeC.
The velocity (flow velocity) of the fluid flowing in the flow path when producing pigment fine particles can be appropriately set depending on the restrictions of the fluid control device or the size of the obtained fine particles, but preferably 0.1 mL / hr to 300 L. / Hr, 0.2 mL / hr to 30 L / hr is more preferable, 0.5 mL / hr to 15 L / hr is more preferable, and 1 mL / hr to 6 L / hr is particularly preferable.
In the production method of the present invention, the concentration range of the substrate (organic pigment and its reaction component) flowing through the flow path is usually preferably 0.5 to 20% by mass, and more preferably 1.0 to 10% by mass.
本発明の有機顔料微粒子を製造する方法では、有機顔料溶液および有機顔料溶液と接触させる溶液(例えば、水素イオン指数(pH)を変化させるための水溶液であって水性媒体など)の両方もしくは一方に分散剤を添加することができる。このとき1つの溶液に対して、分散剤を1種でも2種以上組み合わせて添加してもよいが、有機顔料溶液に少なくとも1つの高分子分散剤を添加することが好ましい。高分子分散剤の分子量は溶液に均一に溶解できるものであれば制限なく用いることができ、好ましくは分子量1,000〜2,000,000であり、5,000〜1,000,000がより好ましく、さらに10,000〜500,000が好ましく、特に10,000〜100,000が好ましい。(本発明においては、特に断りのない限り、分子量とは重量平均分子量を意味する。高分子化合物は多分散系であり、必ずしも同一の分子量または粒子量を持たない。したがって、分子量を測定すると得られた値はなんらかの形で平均された平均分子量になる。その主なものは次の3種類である。すなわち、1)数平均分子量Mn、2)重量平均分子量Mw、3)Z平均分子量Mzであり、Mn<Mw<Mzの関係が成立する。)
分散剤は(1)析出した顔料表面に素早く吸着して、微細な顔料粒子を形成し、かつ(2)これらの粒子が再び凝集することを防ぐ作用を有するものである。本発明の有機顔料微粒子の製造方法においては、有機顔料溶液に添加する高分子分散剤の分子量が大きいほど、得られる有機顔料微粒子の粒径を小さくすることができる。
本発明の有機顔料微粒子の製造方法では、高分子分散剤とともに、アニオン性、カチオン性、両イオン性、ノニオン性もしくは顔料性の分散剤などを添加することができる。なお、顔料の分散に用いる分散剤に関しては、「顔料分散安定化と表面処理技術・評価」(化学情報協会、2001年12月発行)の29〜46頁に詳しく記載されている。
In the method for producing organic pigment fine particles of the present invention, an organic pigment solution and a solution to be brought into contact with the organic pigment solution (for example, an aqueous solution for changing a hydrogen ion index (pH) and an aqueous medium, etc.) A dispersant can be added. At this time, one type of dispersant or a combination of two or more types of dispersants may be added to one solution, but it is preferable to add at least one polymer dispersant to the organic pigment solution. The molecular weight of the polymer dispersant can be used without limitation as long as it can be uniformly dissolved in a solution, and preferably has a molecular weight of 1,000 to 2,000,000, more preferably 5,000 to 1,000,000. More preferably, 10,000 to 500,000 is preferable, and 10,000 to 100,000 is particularly preferable. (In the present invention, unless otherwise specified, molecular weight means weight average molecular weight. A polymer compound is a polydisperse system and does not necessarily have the same molecular weight or particle weight. The values obtained are average molecular weight averaged in some form, the main three being: 1) number average molecular weight Mn, 2) weight average molecular weight Mw, 3) Z average molecular weight Mz Yes, the relationship of Mn <Mw <Mz is established. )
The dispersant (1) has a function of adsorbing rapidly on the surface of the deposited pigment to form fine pigment particles, and (2) preventing these particles from aggregating again. In the method for producing organic pigment fine particles of the present invention, the larger the molecular weight of the polymer dispersant added to the organic pigment solution, the smaller the particle size of the organic pigment fine particles obtained.
In the method for producing fine organic pigment particles of the present invention, an anionic, cationic, amphoteric, nonionic or pigment dispersant can be added together with the polymer dispersant. The dispersant used for dispersing the pigment is described in detail on pages 29 to 46 of "Pigment dispersion stabilization and surface treatment technology / evaluation" (Chemical Information Association, issued in December 2001).
好ましく用いられる高分子分散剤としては、具体的には、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミド、ビニルアルコール−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアルコール−部分ホルマール化物、ポリビニルアルコール−部分ブチラール化物、ビニルピロリドン−酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンオキシド/プロピレンオキシドブロック共重合体、ポリアクリル酸塩、ポリビニル硫酸塩、ポリ(4−ビニルピリジン)塩、ポリアミド、ポリアリルアミン塩、縮合ナフタレンスルホン酸塩、スチレン−アクリル酸塩共重合物、スチレン−メタクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、アクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−アクリル酸塩共重合物、メタクリル酸エステル−メタクリル酸塩共重合物、スチレン−イタコン酸塩共重合物、イタコン酸エステル−イタコン酸塩共重合物、ビニルナフタレン−アクリル酸塩共重合物、ビニルナフタレン−メタクリル酸塩共重合物、ビニルナフタレン−イタコン酸塩共重合物、セルロース誘導体、澱粉誘導体などが挙げられる。その他、アルギン酸塩、ゼラチン、アルブミン、カゼイン、アラビアゴム、トンガントゴム、リグニンスルホン酸塩などの天然高分子類も使用できる。なかでも、ポリビニルピロリドンが好ましい。これら高分子は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Specific examples of the polymer dispersant preferably used include polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyvinyl methyl ether, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyacrylamide, vinyl alcohol-vinyl acetate copolymer, and polyvinyl alcohol moiety. Formalized product, polyvinyl alcohol-partially butyralized product, vinylpyrrolidone-vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide / propylene oxide block copolymer, polyacrylate, polyvinyl sulfate, poly (4-vinylpyridine) salt, polyamide, poly Allylamine salt, condensed naphthalene sulfonate, styrene-acrylate copolymer, styrene-methacrylate copolymer, acrylate-acrylate copolymer, Crylate ester-methacrylate copolymer, methacrylate ester-acrylate copolymer, methacrylate ester-methacrylate copolymer, styrene-itaconate copolymer, itaconate-itaconate copolymer Examples thereof include a polymer, a vinyl naphthalene-acrylate copolymer, a vinyl naphthalene-methacrylate copolymer, a vinyl naphthalene-itaconate copolymer, a cellulose derivative, and a starch derivative. In addition, natural polymers such as alginate, gelatin, albumin, casein, gum arabic, tonganto gum and lignin sulfonate can also be used. Of these, polyvinylpyrrolidone is preferable. These polymers can be used alone or in combination of two or more.
アニオン性分散剤(アニオン性界面活性剤)としては、N−アシル−N−アルキルタウリン塩、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等を挙げることができる。なかでも、N−アシル−N−アルキルタウリン塩が好ましい。N−アシル−N−アルキルタウリン塩としては、特開平3−273067号明細書に記載されているものが好ましい。これらアニオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Examples of anionic dispersants (anionic surfactants) include N-acyl-N-alkyl taurine salts, fatty acid salts, alkyl sulfate esters, alkyl benzene sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, dialkyl sulfosuccinates, alkyl phosphorus Examples include acid ester salts, naphthalene sulfonic acid formalin condensate, polyoxyethylene alkyl sulfate ester salts, and the like. Of these, N-acyl-N-alkyltaurine salts are preferred. As the N-acyl-N-alkyltaurine salt, those described in JP-A-3-273067 are preferable. These anionic dispersants can be used singly or in combination of two or more.
カチオン性分散剤(カチオン性界面活性剤)には、四級アンモニウム塩、アルコキシル化ポリアミン、脂肪族アミンポリグリコールエーテル、脂肪族アミン、脂肪族アミンと脂肪族アルコールから誘導されるジアミンおよびポリアミン、脂肪酸から誘導されるイミダゾリンおよびこれらのカチオン性物質の塩が含まれる。これらカチオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 Cationic dispersants (cationic surfactants) include quaternary ammonium salts, alkoxylated polyamines, aliphatic amine polyglycol ethers, aliphatic amines, diamines and polyamines derived from aliphatic amines and fatty alcohols, fatty acids And imidazolines derived from these and salts of these cationic substances. These cationic dispersants can be used singly or in combination of two or more.
両イオン性分散剤は、前記アニオン性分散剤が分子内に有するアニオン基部分とカチオン性分散剤が分子内に有するカチオン基部分を共に分子内に有する分散剤である。
ノニオン性分散剤(ノニオン性界面活性剤)としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステルなどを挙げることができる。なかでも、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルが好ましい。これらノニオン性分散剤は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
The amphoteric dispersant is a dispersant having both an anion group part in the molecule of the anionic dispersant and a cationic group part in the molecule of the cationic dispersant.
Nonionic dispersants (nonionic surfactants) include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl ether, polyoxyethylene fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine, Examples thereof include glycerin fatty acid esters. Of these, polyoxyethylene alkylaryl ether is preferable. These nonionic dispersants can be used singly or in combination of two or more.
顔料性分散剤とは、親物質としての有機顔料から誘導され、その親構造を化学修飾することで製造される顔料性分散剤と定義する。例えば、糖含有顔料分散剤、ピペリジル含有顔料分散剤、ナフタレンまたはペリレン誘導顔料分散剤、メチレン基を介して顔料親構造に連結された官能基を有する顔料分散剤、ポリマーで化学修飾された顔料親構造、スルホン酸基を有する顔料分散剤、スルホンアミド基を有する顔料分散剤、エーテル基を有する顔料分散剤、あるいはカルボン酸基、カルボン酸エステル基またはカルボキサミド基を有する顔料分散剤などがある。 The pigment dispersant is defined as a pigment dispersant which is derived from an organic pigment as a parent substance and is produced by chemically modifying the parent structure. For example, sugar-containing pigment dispersants, piperidyl-containing pigment dispersants, naphthalene or perylene-derived pigment dispersants, pigment dispersants having functional groups linked to the pigment parent structure through methylene groups, and polymer-modified pigment parents. Examples include a structure, a pigment dispersant having a sulfonic acid group, a pigment dispersant having a sulfonamide group, a pigment dispersant having an ether group, or a pigment dispersant having a carboxylic acid group, a carboxylic ester group, or a carboxamide group.
好ましい態様として、アニオン性分散剤を水性媒体(有機顔料溶液と接触させる溶液)に含有させ、高分子分散剤を(必要に応じて、ノニオン性分散剤とともに)有機顔料の溶液に含有させ、両者を接触させる方法などを挙げることができる。
分散剤の含有量は、顔料の均一分散性および保存安定性をより一層向上させるために、顔料100質量部に対して0.1〜1000質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜500質量部の範囲であり、特に好ましくは10〜250質量部の範囲である。0.1質量部未満であると有機顔料微粒子の分散安定性の向上が見られない場合がある。
As a preferred embodiment, an anionic dispersant is contained in an aqueous medium (solution to be brought into contact with an organic pigment solution), and a polymer dispersant is contained in an organic pigment solution (along with a nonionic dispersant, if necessary). And the like.
In order to further improve the uniform dispersibility and storage stability of the pigment, the content of the dispersant is preferably in the range of 0.1 to 1000 parts by mass, more preferably 1 in terms of 100 parts by mass of the pigment. It is the range of -500 mass parts, Most preferably, it is the range of 10-250 mass parts. If the amount is less than 0.1 parts by mass, the dispersion stability of the organic pigment fine particles may not be improved.
微粒子の計測法において、数値化して集団の平均の大きさを表現する方法があるが、よく使用されるものとして、分布の最大値を示すモード径、積分分布曲線の中央値に相当するメジアン径、および各種の平均径(長さ平均、面積平均、重量平均など)がある(本発明においては、特に断らない限り、粒径とはメジアン径をいう。)。本発明の方法で製造される有機顔料微粒子の粒径は流路を閉塞しない範囲で任意であるが、1μm以下が好ましく、3nm〜800nmがより好ましく、5nm〜500nmが特に好ましい。また、インクジェット用のインクとするときには、150nm以下が好ましく、80nm以下がより好ましく、50nm以下が特に好ましい。 There is a method for expressing the average size of the population by quantifying in the particle measurement method, but the most commonly used is the mode diameter indicating the maximum value of the distribution and the median diameter corresponding to the median value of the integral distribution curve. , And various average diameters (length average, area average, weight average, etc.) (In the present invention, unless otherwise specified, the particle diameter refers to the median diameter). The particle size of the organic pigment fine particles produced by the method of the present invention is arbitrary as long as it does not block the flow path, but is preferably 1 μm or less, more preferably 3 nm to 800 nm, and particularly preferably 5 nm to 500 nm. Moreover, when it is set as the ink for inkjet, 150 nm or less is preferable, 80 nm or less is more preferable, and 50 nm or less is especially preferable.
微粒子の粒子サイズが揃っていること、すなわち単分散微粒子は、含まれる粒子の大きさが揃っているだけではなく、粒子内の化学組成や結晶構造にも粒子間の変動がないことを示すので粒子の性能を決める重要な要素である。特に粒子サイズがナノメートルの超微粒子においてはその粒子の特性を支配する因子として重視される。本発明の製造方法は粒子の大きさを制御できるだけでなく、そのサイズを揃える点でも優れた方法である。サイズが揃っていることを表す指標として算術標準偏差値が用いられるが、本発明により製造される顔料微粒子の算術標準偏差値は、好ましくは130nm以下であり、特に好ましくは80nm以下である。算術標準偏差値は、粒度分布を正規分布とみなして標準偏差を求める方法で、積算分布の84%粒子径から、16%粒子径を減じた値を2で除した値である。
本発明の製造方法によれば、1μm以下という微小な粒径にもかかわらず、顔料微粒子(もしくはその分散液)を所望の粒子サイズで得ることができ、さらに単分散性も有するため、光学濃度が高く、画像表面の均一性に優れ、彩度が高く鮮明なインクとすることができる。
Since the particle size of the fine particles is uniform, that is, the monodispersed fine particles not only have the same size of contained particles, but also show that there is no variation between particles in the chemical composition and crystal structure within the particles. It is an important factor that determines the performance of particles. In particular, in the case of ultrafine particles having a particle size of nanometer, importance is attached as a factor governing the characteristics of the particles. The production method of the present invention is not only capable of controlling the size of the particles, but is also excellent in terms of making the sizes uniform. An arithmetic standard deviation value is used as an index indicating that the sizes are uniform, and the arithmetic standard deviation value of the pigment fine particles produced according to the present invention is preferably 130 nm or less, particularly preferably 80 nm or less. The arithmetic standard deviation value is a method of obtaining the standard deviation by regarding the particle size distribution as a normal distribution, and is a value obtained by dividing the value obtained by subtracting the 16% particle size from the 84% particle size of the integrated distribution by 2.
According to the production method of the present invention, pigment fine particles (or dispersions thereof) can be obtained with a desired particle size in spite of a minute particle size of 1 μm or less, and also have monodispersity, so that the optical density The ink has a high image quality, excellent image surface uniformity, high saturation, and a clear ink.
本発明の製造方法には、前述の溶媒のほか、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジグライムなどのエーテル類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、メチルエチルケトン、2−メチル−4−ペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類、エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどのアルコール類、アセトニトリル、プロピオニトリルなどのニトリル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルイミダゾリドンなどのアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド、スルホランなどの含硫黄系溶媒などが挙げられる。また、必要に応じて、例えばインク組成物に添加される水溶性有機溶媒、その他の成分をさらに添加してもよい。これら溶媒成分は、例えば、特開2002−194263、同2003−26972の各公報に記載のあるような顔料分散剤の構成要素を適用することができる。 In addition to the solvents described above, the production method of the present invention includes, for example, ethers such as tetrahydrofuran, dioxane, dimethoxyethane, and diglyme, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, methyl ethyl ketone, 2-methyl-4-pentanone, and cyclohexanone. Ketones such as ethanol, alcohols such as ethylene glycol and diethylene glycol, nitriles such as acetonitrile and propionitrile, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethyl Examples thereof include amide solvents such as imidazolidone and sulfur-containing solvents such as dimethyl sulfoxide and sulfolane. Further, for example, a water-soluble organic solvent added to the ink composition and other components may be further added as necessary. As these solvent components, for example, constituents of a pigment dispersant described in JP-A Nos. 2002-194263 and 2003-26972 can be applied.
流通させる溶液は互いに混じり合う流体同士でもよく、混じり合わない流体同士でも構わない。混じり合う流体同士とは、同じもしくは比較的性質の近い有機溶媒を用いた溶液同士、あるいはメタノールなどの極性の高い有機溶媒を用いた溶液と水などであり、混じり合わない流体同士とは、ヘキサンなどの低極性の溶媒を用いた溶液とメタノールなどの高極性の溶媒を用いた溶液があげられる。
空気または酸素などの気体を酸化剤として反応に関与させる場合、それらは反応流体に溶解させるか、または流路内に気体として導入する方法を取ることができ、気体として導入する方法が好ましい。
The solutions to be circulated may be fluids that are mixed with each other or fluids that are not mixed. Mixed fluids are solutions using the same or relatively similar organic solvent, or solutions using a highly polar organic solvent such as methanol and water. Non-mixed fluids are hexane. And a solution using a low polarity solvent such as methanol and a solution using a high polarity solvent such as methanol.
When a gas such as air or oxygen is involved in the reaction as an oxidizing agent, they can be dissolved in the reaction fluid or introduced as a gas into the flow path, and the method of introducing as a gas is preferred.
得られた顔料分散液は、濾過または遠心分離により反応液から分離するこができ、例えばN,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒でよく洗浄して高純度で得ることができる。
顔料の純度の測定は、例えばキナクリドンの場合、キナクリドンを取り出して洗浄、十分乾燥した後に、次の方法により決定することができる。キナクリドンを精秤して(例えば、2mg程度)、濃硫酸(例えば、10℃以下で100mLの95%濃硫酸)に溶解させ、UV吸収を測定し、吸収値を求め(例えば、606nmでの吸収値)、標準品の同波長での吸収値と比較して純度とすることができる。また、置換キナクリドンについては、無置換のものと比較して波長がシフトするので、測定すべき置換キナクリドンの標準品の最適波長を調節して同様に決定することができる。
ジスアゾ縮合顔料の純度の測定は、ジスアゾ縮合顔料を取り出して洗浄、十分乾燥し、水酸化ナトリウム−ジメチルスルホキシド混合溶媒などにより可溶化させた顔料溶液と純度の定まっている標準品との吸収スペクトルを比較することにより決定することができる。
The obtained pigment dispersion can be separated from the reaction solution by filtration or centrifugation, and can be obtained with high purity by thoroughly washing with an amide solvent such as N, N-dimethylacetamide, for example.
For example, in the case of quinacridone, the purity of the pigment can be determined by the following method after the quinacridone is taken out, washed and sufficiently dried. Quinacridone is precisely weighed (for example, about 2 mg), dissolved in concentrated sulfuric acid (for example, 100 mL of 95% concentrated sulfuric acid at 10 ° C. or lower), UV absorption is measured, and an absorption value is obtained (for example, absorption at 606 nm). Value), the purity compared to the absorption value at the same wavelength of the standard product. Further, since the wavelength of substituted quinacridone is shifted as compared with that of the unsubstituted quinacridone, it can be determined in the same manner by adjusting the optimum wavelength of the standard product of the substituted quinacridone to be measured.
The purity of the disazo condensation pigment is measured by taking the absorption spectrum of the pigment solution obtained by taking out the disazo condensation pigment, washing it, drying it thoroughly and solubilizing it with a mixed solvent of sodium hydroxide-dimethyl sulfoxide and the standard product with a determined purity. It can be determined by comparison.
以下に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例に示すpHは、東亜電波工業(株)のガラス電極式水素イオン濃度計HM−40V(測定範囲pH0〜14)で測定した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
The pH shown in the examples was measured with a glass electrode type hydrogen ion concentration meter HM-40V (measurement range pH 0 to 14) of Toa Denpa Kogyo Co., Ltd.
(実施例1)
2,9−ジメチルキナクリドン(クラリアント社、HOSTAPERM PINK E)0.15gをジメチルスルホキシド13.35mL、0.8mol/L水酸化カリウム水溶液 1.65mL、分散剤ポリビニルピロリドン(和光純薬(株)製、K30、分子量40,000) 0.75g(顔料に対して5倍量)に室温で溶解した(IA液)。IA液のpHは、測定限界値(pH14)を超えていた。
分散剤N−オレオイル−N−メチルタウリンナトリウム塩0.75gと蒸留水90mLを混合した(IIA液)。IIA液のpHは6.9であった。
これらを0.45μmのミクロフィルター(富士写真フイルム(株)製)を通すことでごみ等の不純物を除いた。次に、図1−1の反応装置を用いて下記の手順で反応を行った。等価直径500μmを有するテフロン(登録商標)製Y字コネクターの二つの入り口に長さ50cm、等価直径1mmのテフロン(登録商標)チューブ2本をコネクタにより接続し、その先にそれぞれIA液とIIA液を入れたシリンジを繋ぎ、ポンプにセットした。コネクタの出口には長さ1m、等価直径500μmを有するテフロン(登録商標)チューブを接続した。Y字コネクターを氷水で5℃に冷却し、IA液を1mL/h、IIA液を6mL/hの送液速度にて送り出すと流路内は層流(レイノルズ数;約5.0)となり、2,9−ジメチルキナクリドンの分散液が得られたのでこれをチューブの先端より捕集した。捕集した分散液のpHは12.4であった。得られた分散液中の微粒子の粒径を動的光散乱粒径測定装置により測定したところ、メジアン径(体積表示)83.1nmであった。
Example 1
2,9-dimethylquinacridone (Clariant, HOSTAPER PINK E) 0.15 g, dimethyl sulfoxide 13.35 mL, 0.8 mol / L potassium hydroxide aqueous solution 1.65 mL, dispersant polyvinylpyrrolidone (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., K30, molecular weight 40,000) 0.75 g (5 times the amount of pigment) was dissolved at room temperature (IA solution). The pH of the IA solution exceeded the measurement limit value (pH 14).
Dispersant N-oleoyl-N-methyltaurine sodium salt 0.75 g and distilled water 90 mL were mixed (IIA solution). The pH of the IIA solution was 6.9.
Impurities such as dust were removed by passing these through a 0.45 μm microfilter (Fuji Photo Film Co., Ltd.). Next, the reaction was performed by the following procedure using the reaction apparatus of FIG. Two Teflon (registered trademark) tubes with a length of 50 cm and an equivalent diameter of 1 mm are connected to the two inlets of a Teflon (registered trademark) Y-shaped connector having an equivalent diameter of 500 μm by a connector, and IA solution and IIA solution are respectively connected to the ends. The syringe containing was connected and set in the pump. A Teflon (registered trademark) tube having a length of 1 m and an equivalent diameter of 500 μm was connected to the outlet of the connector. When the Y-shaped connector is cooled to 5 ° C. with ice water, the IA solution is sent at a rate of 1 mL / h, and the IIA solution is sent at a rate of 6 mL / h, the inside of the channel becomes a laminar flow (Reynolds number: about 5.0). A dispersion of 2,9-dimethylquinacridone was obtained and collected from the tip of the tube. The pH of the collected dispersion was 12.4. The particle diameter of the fine particles in the obtained dispersion was measured by a dynamic light scattering particle size measuring apparatus. The median diameter (volume display) was 83.1 nm.
(実施例2)
実施例1におけるポリビニルピロリドンの分子量を、360,000(和光純薬(株)製、K90)または10,000(東京化成工業(株)製、K15)にかえた以外は実施例1と同様にして微粒子分散液の製造を行い、得られた微粒子のメジアン径(体積表示)を測定した。結果を実施例1の結果と合わせて表1に示した。なお、いずれの場合にも流路中の溶液は層流を形成していた。
(Example 2)
Except for changing the molecular weight of polyvinylpyrrolidone in Example 1 to 360,000 (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., K90) or 10,000 (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., K15), the same as in Example 1. Then, a fine particle dispersion was manufactured, and the median diameter (volume display) of the obtained fine particles was measured. The results are shown in Table 1 together with the results of Example 1. In any case, the solution in the flow path formed a laminar flow.
これらの結果から、本発明の方法によれば、微粒子形状の制御が可能であり、広い範囲で目的のサイズの微粒子を得られることが分かった。 From these results, it was found that according to the method of the present invention, the shape of the fine particles can be controlled, and fine particles having a desired size can be obtained in a wide range.
10、20、30、40 反応装置本体
11、12、21、22、31、32、41、42 導入口
13、33 流路
13a、13b、23a、23b、33a、33b、43a、43b 導入流路
13c、23c、33c、43c 反応流路
13d、23d、33d、43d 流体合流点
33e、43e 流体分流点
33f、33g、43f、43g 排出流路
14、24、34、35、44、45 排出口
10, 20, 30, 40
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