JP5827341B2 - 銀粉末製造用反応器および連続製造法 - Google Patents
銀粉末製造用反応器および連続製造法 Download PDFInfo
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Description
(a)脱イオン水に溶解した水溶性銀塩を含む酸性銀塩水溶液を調製する工程と、
(b)i.脱イオン水に溶解した、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩およびこれらの混合物からなる群から選択される還元剤;
ii.硝酸;および
iii.1種以上の粒子改質剤;
を含む酸性還元溶液を調製する工程と、
(c)酸性銀塩水溶液と酸性還元溶液を同一温度TMに維持する工程であって、TMが10℃から90℃の範囲にある工程と、
(d)i.直径がdで、温度コントロール手段を有し、かつ2つの入口を含む混合室;および
ii.直径がDで、温度コントロール手段を有する反応室
を含むフロー反応器であって、D>dであり、前記フロー反応器は前記フロー反応器の長さ方向に沿う軸を有し、その軸は鉛直で、流れ方向が軸に沿うフロー反応器を提供する工程と、
(e)酸性銀塩水溶液を混合室の一方の入口へ連続的に供給し、酸性還元溶液を混合室の他方の入口へ連続的に供給して、混合室内で反応混合物を生成させ、混合室内の反応混合物を(c)の温度TMに維持する工程であって、混合室内の反応混合物の滞留時間は5分以下であり、滞留時間が経過すると反応混合物が混合室から流出して反応室に流入する工程と、
(f)反応室内の反応混合物を温度TRに維持する工程であって、TRが10℃〜90℃の範囲にあり、反応室内の反応混合物の滞留時間が1〜20分であって、最終水溶液中に銀粉末粒子を生成させる工程と、
(g)反応室滞留時間が経過して最終水溶液が反応室から流出するとき、最終水溶液中の銀粉末粒子を回収する工程と
を含む。
(h)銀粉末粒子を最終水溶液から分離する工程と、
(i)脱イオン水またはアルコールで銀粉末粒子を洗浄する工程と、
(j)銀粉末粒子を乾燥させる工程と
をさらに含む。
(a)長さがl、内径がdで、上端と下端を有する、円筒形シェル形状の第1ゾーンであって、dは0.25〜6インチ(0.6〜15cm)の範囲にあり、第1ゾーンが反応器の上端に位置し、反応器の軸に沿って第1の反応溶液を第1ゾーンへ注入することが可能になるように、第1ゾーンの上端に直径dの第1の入口を提供し、そして軸に対して30°〜90°の角度で第2の反応溶液を第1ゾーンへ注入することが可能になるように、軸に対してその角度に配置された内径aの第2の入口を提供する混合ティーを含み、第1ゾーンが温度コントロールの手段を有し、かつa/d比が0.1〜1の範囲にある、第1ゾーンと;
(b)先端を切り取った円錐シェル形状で、上端と下端を有する第2ゾーンであって、前記第2ゾーンが移行ゾーンとして機能し、第1ゾーン下端に接続している、上端の内径がdで、前記第2ゾーンの下端の内径がDである第2ゾーンと;
(c)長さL、内径Dで、上端および下端と、温度コントロール手段を有する円筒形シェル形状の第3ゾーンであって、前記第3ゾーンの上端は第2ゾーンの下端に接続され、D/d比は1.2〜6の範囲にあり、l/L比は0.05〜0.5の範囲にあり、Lは2〜30フィート(0.6〜9m)の範囲にある第3ゾーンと;
(d)先端を切り取った円錐シェル形状で、上端の内径がD、下端の内径がD未満である上端と下端を有し、かつ流量をコントロールし、反応器を加圧状態に維持するバルブを有する第4ゾーンであって、前記第4ゾーンの上端が第3ゾーンの下端に接続されている第4ゾーンと
を順に含む。
(a)脱イオン水に溶解した水溶性銀塩を含む酸性銀塩水溶液を調製する工程と、
(b)i.脱イオン水に溶解した、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩およびこれらの混合物からなる群から選択される還元剤;
ii.硝酸;および
iii.1種以上の粒子改質剤;
を含む酸性還元溶液を調製する工程と、
(c)酸性銀塩水溶液と酸性還元溶液とを同一温度TMに維持する工程であって、TMが10℃から90℃の範囲にある工程と、
(d)フロー反応器を提供する工程であって、反応器は反応器の長さ方向に沿う軸を有し、その軸は鉛直であり、前記反応器は、
i.長さがl、内径がdで上端と下端を有する、円筒形シェル形状の第1ゾーンであって、dは0.25〜6インチ(0.6〜15cm)の範囲にあり、第1ゾーンが反応器の上端に位置し、反応器の軸に沿って第1の反応溶液を第1ゾーンへ注入することが可能になるように、第1ゾーンの上端に直径dの第1の入口を提供し、そして軸に対して30°〜90°の角度で第2の反応溶液を第1ゾーンへ注入することが可能になるように、軸に対してその角度に配置された内径aの第2の入口を提供する混合ティーを含み、第1ゾーンが温度コントロールの手段を有し、かつa/d比が0.1〜1の範囲にある第1ゾーンと;
ii.先端を切り取った円錐シェル形状で、上端と下端を有する第2ゾーンであって、第2ゾーンが移行ゾーンとして機能し、第1ゾーン下端に接続しているその上端の内径がdで、その下端の内径がDである第2ゾーンと;
iii.長さL、内径Dで、上端および下端と、温度コントロール手段を有する円筒形シェル形状の第3ゾーンであって、第3ゾーンの上端は第2ゾーンの下端に接続され、D/d比は1.2〜6の範囲にあり、l/L比は0.05〜0.5の範囲にあり、Lは2〜30フィート(0.6〜9m)の範囲にある第3ゾーンと;
iv.先端を切り取った円錐シェル形状で、上端の内径がD、下端の内径がD未満である上端と下端を有し、かつ流量をコントロールし、反応器を加圧状態に維持するバルブを有する第4ゾーンであって、前記第4ゾーンの前記上端が前記第3ゾーンの前記下端に接続されている第4ゾーンと
を順に含む工程と、
(e)酸性銀塩水溶液をフロー反応器の第1ゾーンの一方の入口へ連続的に供給し、酸性還元溶液をフロー反応器の第1ゾーンの他方の入口へ連続的に供給して、第1ゾーンで反応混合物を生成させ、第1ゾーンの反応混合物を(c)の温度TMに維持する工程であって、反応混合物は、フロー反応器の第1ゾーンを通って第2ゾーンへ流入し、第1ゾーンおよび第2ゾーン内の反応混合物の滞留時間は5分以下であり、滞留時間が経過すると反応混合物が第2ゾーンから流出してフロー反応器の第3ゾーンに流入する工程と、
(f)反応混合物が第3ゾーンを通って流れるとき、第3ゾーン内の反応混合物を温度TRに維持する工程であって、TRが10℃〜90℃の範囲にあり、フロー反応器の第3ゾーン内の反応混合物の滞留時間が1〜20分であって、第3ゾーン滞留時間が経過すると、フロー反応器の第4ゾーンに流入する最終水溶液中に銀粉末粒子を生成させる工程と、
(g)最終水溶液がフロー反応器の第4ゾーンから流出するとき、最終水溶液中の銀粉末粒子を回収する工程と
を含む。
(h)銀粉末粒子を最終水溶液から分離する工程と、
(i)脱イオン水またはアルコールで銀粉末粒子を洗浄する工程と、
(j)銀粉末粒子を乾燥させる工程と
をさらに含む。
一群の実施形態では、本連続法は閉鎖構造および滑らかな表面を有する球状銀粒子を提供する。酸性銀塩水溶液および酸性還元溶液を上記のように調製し、両者を温度TMに維持する。混合室で2つの溶液を混合して反応混合物を生成させるとき、2つの溶液と生成された反応混合物を、それと同じ温度TMに維持する。反応室では、反応混合物を温度TRに維持する。これらの実施形態では、温度TMおよびTRは、それぞれ10〜90℃の範囲である。
他の一群の実施形態では、本連続法は、銀要素が集合して粒子を形成している(SEM像に明確に表れる)開放構造を有する球状銀粒子を提供する。酸性銀塩水溶液および酸性還元溶液を上記のように調製し、両者を温度TMに維持する。混合室で2つの溶液を混合して反応混合物を生成させるとき、2つの溶液および生成された反応混合物を、それと同じ温度TMに維持する。反応室では、反応混合物を温度TRに維持する。これらの実施例では、温度TMおよびTRは、それぞれ10〜90℃の範囲に入る。
この実施例では、大略球形で滑らかな表面を有する銀粒子を製造した。
この実施例では、大略球状で滑らかな表面の銀粒子を製造した。
この実施例では、集合して球状の開放構造の粒子を形成する銀要素を含む銀粒子を製造した。
この実施例では、集合して球形開放構造の粒子を形成する、長さ100〜500nm、幅80〜100nm、そして厚さ80〜100nmの銀要素を含む銀粒子であって、その表面がオレンジの皮の表面に類似している銀粒子を製造した。
この実施例では、集合して開放構造の表面を形成する、サイズが20〜200nmの非球状銀要素を含む球状粒子を含む銀粒子を製造した。
本発明は以下の実施の態様を含むものである。
1.銀粒子を含む銀粉末を調整するための連続法であって、
a.脱イオン水に溶解した水溶性銀塩を含む酸性銀塩水溶液を調製する工程と、
b.酸性還元溶液を調製する工程であって、前記酸性還元溶液が、
i.脱イオン水に溶解した、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩およびこれらの混合物からなる群から選択される還元剤;
ii.硝酸;および
iii.1種以上の粒子改質剤;
を含む、工程と、
c.前記酸性銀塩水溶液と前記酸性還元溶液を同一温度T M に維持する工程であって、T M が10℃から90℃の範囲にある工程と、
d.フロー反応器を提供する工程であって、前記フロー反応器が、
i.直径がdで、温度コントロール手段を有し、かつ2つの入口を含む混合室;および
ii.直径がDで、温度コントロール手段を有し、D>dであり、前記フロー反応器は前記フロー反応器の長さ方向に沿う軸を有し、前記軸は鉛直で、流れ方向が前記軸に沿う、工程と、
e.前記酸性銀塩水溶液を前記混合室の一方の入口へ連続的に供給し、前記酸性還元溶液を前記混合室の他方の入口へ連続的に供給して、前記混合室内で反応混合物を生成させ、前記混合室内の前記反応混合物を前記(c)の温度T M に維持する工程であって、前記混合室内の前記反応混合物の滞留時間は5分以下であり、前記滞留時間が経過すると前記反応混合物が前記混合室から流出して前記反応室に流入する工程と、
f.前記反応室内の前記反応混合物を温度T R に維持する工程であって、T R が10℃〜90℃の範囲にあり、前記反応室内の前記反応混合物の前記滞留時間が1〜20分であって、最終水溶液中に前記銀粉末粒子を生成させる工程と、
g.前記反応室滞留時間が経過して前記最終水溶液が前記反応室から流出するとき、前記最終水溶液中の前記銀粉末粒子を回収する工程と
を含む連続法。
2.h.前記銀粉末粒子を前記最終水溶液から分離する工程と、
i.脱イオン水またはアルコールで前記銀粉末粒子を洗浄する工程と、
j.前記銀粉末粒子を乾燥させる工程と
をさらに含む前記1に記載の連続法。
3.前記混合室内の前記反応混合物の前記滞留時間が20秒以下であり、かつ前記反応室内の前記反応混合物の前記滞留時間が1〜5分である前記1に記載の連続法。
4.前記T M および前記T R が同じ温度である前記1に記載の連続法。
5.フロー反応器であって、前記フロー反応器が前記フロー反応器の長さ方向に沿う軸を有し、前記軸は鉛直であり、かつ流れ方向が前記軸に沿っており、前記フロー反応器が、
a.長さがl、内径がdで、上端と下端を有する、円筒形シェル形状の第1ゾーンであって、dは0.25〜6インチ(0.6〜15cm)の範囲にあり、前記第1ゾーンが前記反応器の上端に位置し、前記反応器の前記軸に沿って第1の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記第1ゾーンの前記上端に直径dの第1の入口を備え、そして前記軸に対して30°〜90°の角度で第2の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記軸に対して前記角度に配置された内径aの第2の入口を備える混合ティーを含み、前記第1ゾーンが温度コントロールの手段を有し、かつa/d比が0.1〜1の範囲にある、第1ゾーンと;
b.先端を切り取った円錐シェル形状で、上端と下端を有する第2ゾーンであって、前記第2ゾーンが移行ゾーンとして機能し、前記第1ゾーンの前記下端に接続している前記上端の内径がdで、前記第2ゾーンの前記下端の内径がDである、第2ゾーンと;
c.長さL、内径Dで、上端および下端と、温度コントロール手段を有する円筒形シェル形状の第3ゾーンであって、前記第3ゾーンの前記上端は前記第2ゾーンの前記下端に接続され、D/d比は1.2〜6の範囲にあり、l/L比は0.05〜0.5の範囲にあり、Lは2〜30フィート(0.9〜9m)の範囲にある、第3ゾーンと;
d.先端を切り取った円錐シェル形状で、上端の内径がD、下端の内径がD未満である上端と下端を有し、かつ流量をコントロールし、前記反応器を加圧状態に維持するバルブを有する第4ゾーンであって、前記第4ゾーンの前記上端が前記第3ゾーンの前記下端に接続されている第4ゾーンと
を順に含むフロー反応器。
6.前記内径dが1〜3インチ(2.5〜7.5cm)の範囲であり、前記a/d比が0.2〜0.6の範囲であり、前記D/d比が1.3〜3の範囲であり、前記l/L比が0.2〜0.4の範囲であり、かつ前記Lが4〜10フィート(1.2〜3m)の範囲である前記5に記載のフロー反応器。
7.前記内径dが1.5インチ(3.8cm)であり、前記a/d比が0.5であり、前記D/d比が1.33であり、前記l/L比が0.33であり、前記Lが6フィート(1.8m)であり、かつ前記角度が45°である前記6に記載のフロー反応器。
8.銀粒子を含む銀粉末を調整するための連続法であって、
a.脱イオン水に溶解した水溶性銀塩を含む酸性銀塩水溶液を調製する工程と、
b.酸性還元溶液を調製する工程であって、前記酸性還元溶液が、
i.脱イオン水に溶解した、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩およびこれらの混合物からなる群から選択される還元剤;
ii.硝酸;および
iii.1種以上の粒子改質剤;
を含む、工程と、
c.前記酸性銀塩水溶液と前記酸性還元溶液とを同一温度T M に維持する工程であって、T M が10℃から90℃の範囲にある工程と、
d.フロー反応器を提供する工程であって、前記反応器は前記反応器の長さ方向に沿う軸を有し、前記軸は鉛直であり、前記反応器は、
i.長さがl、内径がdで上端と下端を有する、円筒形シェル形状の第1ゾーンであって、dは0.25〜6インチ(0.6〜15cm)の範囲にあり、前記第1ゾーンが前記反応器の上端に位置し、前記反応器の前記軸に沿って第1の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記第1ゾーンの前記上端に直径dの第1の入口を備え、そして前記軸に対して30°〜90°の角度で第2の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記軸に対して前記角度に配置された内径aの第2の入口を備える混合ティーを含み、前記第1ゾーンが温度コントロールの手段を有し、かつa/d比が0.1〜1の範囲にある、第1ゾーンと;
ii.先端を切り取った円錐シェル形状で、上端と下端を有する第2ゾーンであって、前記第2ゾーンが移行ゾーンとして機能し、前記第1ゾーンの前記下端に接続している前記第2ゾーンの前記上端の内径がdで、前記第2ゾーンの前記下端の内径がDである、第2ゾーンと;
iii.長さL、内径Dで、上端および下端と、温度コントロール手段を有する円筒形シェル形状の第3ゾーンであって、前記第3ゾーンの上端は前記第2ゾーンの前記下端に接続され、D/d比は1.2〜6の範囲にあり、l/L比は0.05〜0.5の範囲にあり、Lは2〜30フィート(0.9〜9m)の範囲にある、第3ゾーンと;
iv.先端を切り取った円錐シェル形状で、上端の内径がD、下端の内径がD未満である上端と下端を有し、流量をコントロールし、かつ前記反応器を加圧状態に維持するバルブを有する第4ゾーンであって、前記第4ゾーンの前記上端が前記第3ゾーンの前記下端に接続されている、第4ゾーンと
を順に含む、工程と、
e.前記酸性銀塩水溶液を前記フロー反応器の前記第1ゾーンの一方の入口へ連続的に供給し、前記酸性還元溶液を前記フロー反応器の前記第1ゾーンの他方の入口へ連続的に供給して、前記第1ゾーンで反応混合物を生成させ、前記第1ゾーンの前記反応混合物を(c)の温度T M に維持する工程であって、前記反応混合物は、前記フロー反応器の前記第1ゾーンを通って前記第2ゾーンへ流入し、前記第1ゾーンおよび前記第2ゾーン内の前記反応混合物の滞留時間は5分以下であり、前記滞留時間が経過すると前記反応混合物が前記第2ゾーンから流出して前記フロー反応器の前記第3ゾーンに流入する工程と、
f.前記反応混合物が前記第3ゾーンを通って流れるとき、前記第3ゾーン内の前記反応混合物を温度T R に維持する工程であって、T R が10℃〜90℃の範囲にあり、前記フロー反応器の前記第3ゾーン内の前記反応混合物の前記滞留時間が1〜20分であって、前記第3ゾーン滞留時間が経過すると、前記フロー反応器の前記第4ゾーンに流入する最終水溶液中に前記銀粉末粒子を生成させる工程と、
g.前記最終水溶液が前記フロー反応器の前記第4ゾーンから流出するとき、前記最終水溶液中の前記銀粉末粒子を回収する工程と
を含む方法。
9.h.前記銀粉末粒子を前記最終水溶液から分離する工程と、
i.脱イオン水またはアルコールで前記銀粉末粒子を洗浄する工程と、
j.前記銀粉末粒子を乾燥させる工程と
をさらに含む前記8に記載の連続法。
10.前記第1ゾーンおよび前記第2ゾーン内の前記反応混合物の前記滞留時間が20秒以下であり、かつ前記フロー反応器の前記第3ゾーン内の前記反応混合物の前記滞留時間が1〜5分である前記8に記載の連続法。
11.前記T M および前記T R が同じ温度である前記8に記載の連続法。
12.前記酸性還元溶液を前記第1ゾーンの前記上端の前記第1の入口へ連続的に供給し、かつ前記酸性銀塩水溶液を前記角度に配置された前記第2の入口へ連続的に供給する前記8に記載の連続法。
13.前記フロー反応器において、前記内径dが1〜3インチ(2.5〜7.5cm)の範囲であり、前記a/d比が0.2〜0.6の範囲であり、前記D/d比が1.3〜3の範囲であり、前記l/L比が0.2〜0.4の範囲であり、かつ前記Lが4〜10フィート(1.2〜3m)の範囲である前記8に記載の連続法。
14.前記フロー反応器において、前記内径dが1.5インチ(3.8cm)であり、前記a/d比が0.5であり、前記D/d比が1.33であり、前記l/L比が0.33であり、前記Lが6フィート(1.8m)であり、かつ前記角度が45°である前記13に記載の連続法。
15.前記1種以上の粒子改質剤が、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される第1の表面モルフォロジー調節剤と、アラビアゴム、ゼラチン、ステアリン酸、オレイン酸、ステアリン酸アンモニウムおよび他のステアリン酸塩、ベンゾトリアゾール、ポリナフタレンスルホナートホルムアルデヒド凝縮物の塩、ポロキサマーブロック共重合体、リン酸エステル、分子量範囲が200〜8000のポリエチレングリコール、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される第2の表面モルフォロジー調節剤とを含む前記1に記載の連続法。
16.前記1種以上の粒子改質剤が、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される第1の表面モルフォロジー調節剤と、アラビアゴム、ゼラチン、ステアリン酸、オレイン酸、ステアリン酸アンモニウムおよび他のステアリン酸塩、ベンゾトリアゾール、ポリナフタレンスルホナートホルムアルデヒド凝縮物の塩、ポロキサマーブロック共重合体、リン酸エステル、分子量範囲が200〜8000のポリエチレングリコール、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される第2の表面モルフォロジー調節剤とを含む前記8に記載の連続法。
17.前記1種以上の粒子改質剤が、金属コロイドからなる群から選択される粒径調節剤をさらに含む前記15に記載の連続法。
18.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、前記第1の表面モルフォロジー調節剤が硫酸カリウムであり、前記第2の表面モルフォロジー調節剤がアラビアゴムであり、かつ前記粒径調節剤が金コロイドである前記17に記載の連続法。
19.前記1種以上の粒子改質剤が、金属コロイドからなる群から選択される粒径調節剤をさらに含む前記18に記載の連続法。
20.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、前記第1の表面モルフォロジー調節剤が硫酸カリウムであり、前記第2の表面モルフォロジー調節剤がアラビアゴムであり、かつ前記粒径調節剤が金コロイドである前記19に記載の連続法。
21.前記酸性銀塩水溶液が、ゼラチンと、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールおよびこれらの混合物からなる群から選択されるアルコールをさらに含み、前記1種以上の粒子改質剤が、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される表面モルフォロジー調節剤を含む前記1に記載の連続法。
22.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、前記アルコールがエタノールであり、かつ前記表面モルフォロジー調節剤が硫酸ナトリウムである前記20に記載の連続法。
23.前記酸性銀塩水溶液が、ゼラチンと、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロピルアルコールおよびこれらの混合物からなる群から選択されるアルコールをさらに含み、前記1種以上の粒子改質剤が、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される表面モルフォロジー調節剤を含む前記8に記載の連続法。
24.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、前記アルコールがエタノールであり、かつ前記表面モルフォロジー調節剤が硫酸ナトリウムである前記23に記載の連続法。
25.前記粒子改質剤が、クエン酸ナトリウム、クエン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される表面モルフォロジー調節剤を含む前記1に記載の連続法。
26.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、かつ前記表面モルフォロジー調節剤がクエン酸ナトリウムである前記25に記載の連続法。
27.前記粒子改質剤が、クエン酸ナトリウム、クエン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される表面モルフォロジー調節剤を含む前記8に記載の連続法。
28.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、かつ前記表面モルフォロジー調節剤がクエン酸ナトリウムである前記27に記載の連続法。
29.前記粒子改質剤が、クエン酸ナトリウム、クエン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される第1の表面モルフォロジー調節剤と、水に溶解するとCu 2+ イオン源となる水溶性銅化合物からなる群から選択される第2の表面モルフォロジー調節剤とを含み、前記温度T M と前記温度T R がそれぞれ10℃〜65℃の範囲である前記1に記載の連続法。
30.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、前記第1の表面モルフォロジー調節剤がクエン酸ナトリウムであり、かつ前記第2の表面モルフォロジー調節剤が硝酸銅である前記29に記載の連続法。
31.前記粒子改質剤が、クエン酸ナトリウム、クエン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される第1の表面モルフォロジー調節剤と、水に溶解するとCu 2+ イオン源となる水溶性銅化合物からなる群から選択される第2の表面モルフォロジー調節剤を含み、前記温度T M と前記温度T R がそれぞれ10℃〜65℃の範囲である前記8に記載の連続法。
32.前記水溶性銀塩が硝酸銀であり、前記還元剤がアスコルビン酸であり、前記第1の表面モルフォロジー調節剤がクエン酸ナトリウムであり、かつ前記第2の表面モルフォロジー調節剤が硝酸銅である前記31に記載の連続法。
Claims (6)
- 銀粒子を含む銀粉末を調整するための連続法に用いられるフロー反応器であって、
前記連続法は、
(a)脱イオン水に溶解した水溶性銀塩を含む酸性銀塩水溶液を調製する工程と、
(b)酸性還元溶液を調製する工程であって、前記酸性還元溶液が、
(i)脱イオン水に溶解した、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩およびこれらの混合物からなる群から選択される還元剤;
(ii)硝酸;および
(iii)1種以上の粒子改質剤;
を含む、工程と、
(c)前記酸性銀塩水溶液と前記酸性還元溶液を同一温度TMに維持する工程であって、TMが10℃から90℃の範囲にある工程と、
(d)フロー反応器を提供する工程であって、前記フロー反応器が、
(1)内径がdで、温度コントロール手段を有し、かつ2つの入口を含む混合室;および
(2)内径がDで、温度コントロール手段を有する反応室
を含み、D>dであり、前記フロー反応器は前記フロー反応器の長さ方向に沿う軸を有し、前記軸は鉛直で、流れ方向が前記軸に沿う、工程と、
(e)前記酸性銀塩水溶液を前記混合室の一方の入口へ連続的に供給し、前記酸性還元溶液を前記混合室の他方の入口へ連続的に供給して、前記混合室内で反応混合物を生成させ、前記混合室内の前記反応混合物を前記(c)の温度TMに維持する工程であって、前記混合室内の前記反応混合物の滞留時間は5分以下であり、前記滞留時間が経過すると前記反応混合物が前記混合室から流出して前記反応室に流入する工程と、
(f)前記反応室内の前記反応混合物を温度TRに維持する工程であって、TRが10℃〜90℃の範囲にあり、前記反応室内の前記反応混合物の前記滞留時間が1〜20分であって、最終水溶液中に前記銀粉末粒子を生成させる工程と、
(g)前記反応室滞留時間が経過して前記最終水溶液が前記反応室から流出するとき、前記最終水溶液中の前記銀粉末粒子を回収する工程と、を含み、
前記フロー反応器が前記フロー反応器の長さ方向に沿う軸を有し、前記軸は鉛直であり、かつ流れ方向が前記軸に沿っており、前記フロー反応器が、
a)長さがl、内径がdで、上端と下端を有する、円筒形シェル形状の第1ゾーンであって、dは0.25〜6インチ(0.635〜15.24cm)の範囲にあり、前記第1ゾーンが前記反応器の上端に位置し、前記反応器の前記軸に沿って第1の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記第1ゾーンの前記上端に内径dの第1の入口を備え、そして前記軸に対して30°〜90°の角度で第2の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記軸に対して前記角度に配置された内径aの第2の入口を備える混合ティーを含み、前記第1ゾーンが温度コントロールの手段を有し、かつa/d比が0.1〜1の範囲にある、第1ゾーンと;
b)先端を切り取った円錐シェル形状で、上端と下端を有する第2ゾーンであって、前記第2ゾーンが移行ゾーンとして機能し、前記第1ゾーンの前記下端に接続している前記上端の内径がdで、前記第2ゾーンの前記下端の内径がDである、第2ゾーンと;
c)長さL、内径Dで、上端および下端と、温度コントロール手段を有する円筒形シェル形状の第3ゾーンであって、前記第3ゾーンの前記上端は前記第2ゾーンの前記下端に接続され、D/d比は1.2〜6の範囲にあり、l/L比は0.05〜0.5の範囲にあり、Lは2〜30フィート(0.6096〜9.144m)の範囲にある、第3ゾーンと;
d)先端を切り取った円錐シェル形状で、上端の内径がD、下端の内径がD未満である上端と下端を有し、かつ流量をコントロールし、前記反応器を加圧状態に維持するバルブを有する第4ゾーンであって、前記第4ゾーンの前記上端が前記第3ゾーンの前記下端に接続されている、第4ゾーンと
を順に含み、
前記1種以上の粒子改質剤が、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される第1の表面モルフォロジー調節剤と、アラビアゴム、ゼラチン、ステアリン酸、オレイン酸、ステアリン酸アンモニウムおよび他のステアリン酸塩、ベンゾトリアゾール、ポリナフタレンスルホナートホルムアルデヒド凝縮物の塩、ポロキサマーブロック共重合体、リン酸エステル、分子量範囲が200〜8000のポリエチレングリコール、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される第2の表面モルフォロジー調節剤とを含むフロー反応器。 - 前記内径dが1〜3インチ(2.54〜7.62cm)の範囲であり、前記a/d比が0.2〜0.6の範囲であり、前記D/d比が1.3〜3の範囲であり、前記l/L比が0.2〜0.4の範囲であり、かつ前記Lが4〜10フィート(1.2192〜3.048m)の範囲である請求項1に記載のフロー反応器。
- 前記内径dが1.5インチ(3.81cm)であり、前記a/d比が0.5であり、前記D/d比が1.33であり、前記l/L比が0.33であり、前記Lが6フィート(1.8288m)であり、かつ前記角度が45°である請求項2に記載のフロー反応器。
- 銀粒子を含む銀粉末を調整するための連続法であって、
(a)脱イオン水に溶解した水溶性銀塩を含む酸性銀塩水溶液を調製する工程と、
(b)酸性還元溶液を調製する工程であって、前記酸性還元溶液が、
(i)脱イオン水に溶解した、アスコルビン酸、アスコルビン酸塩およびこれらの混合物からなる群から選択される還元剤;
(ii)硝酸;および
(iii)1種以上の粒子改質剤;
を含む、工程と、
(c)前記酸性銀塩水溶液と前記酸性還元溶液とを同一温度TMに維持する工程であって、TMが10℃から90℃の範囲にある工程と、
(d)フロー反応器を提供する工程であって、前記反応器は前記反応器の長さ方向に沿う軸を有し、前記軸は鉛直であり、前記反応器は、
(1)長さがl、内径がdで上端と下端を有する、円筒形シェル形状の第1ゾーンであって、dは0.25〜6インチ(0.635〜15.24cm)の範囲にあり、前記第1ゾーンが前記反応器の上端に位置し、前記反応器の前記軸に沿って第1の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記第1ゾーンの前記上端に内径dの第1の入口を備え、そして前記軸に対して30°〜90°の角度で第2の反応溶液を前記第1ゾーンへ注入することが可能になるように、前記軸に対して前記角度に配置された内径aの第2の入口を備える混合ティーを含み、前記第1ゾーンが温度コントロールの手段を有し、かつa/d比が0.1〜1の範囲にある、第1ゾーンと;
(2)先端を切り取った円錐シェル形状で、上端と下端を有する第2ゾーンであって、前記第2ゾーンが移行ゾーンとして機能し、前記第1ゾーンの前記下端に接続している前記第2ゾーンの前記上端の内径がdで、前記第2ゾーンの前記下端の内径がDである、第2ゾーンと;
(3)長さL、内径Dで、上端および下端と、温度コントロール手段を有する円筒形シェル形状の第3ゾーンであって、前記第3ゾーンの上端は前記第2ゾーンの前記下端に接続され、D/d比は1.2〜6の範囲にあり、l/L比は0.05〜0.5の範囲にあり、Lは2〜30フィート(0.6096〜9.144m)の範囲にある、第3ゾーンと;
(4)先端を切り取った円錐シェル形状で、上端の内径がD、下端の内径がD未満である上端と下端を有し、かつ流量をコントロールし、前記反応器を加圧状態に維持するバルブを有する第4ゾーンであって、前記第4ゾーンの前記上端が前記第3ゾーンの前記下端に接続されている、第4ゾーンと
を順に含む工程と、
(e)前記酸性銀塩水溶液を前記フロー反応器の前記第1ゾーンの一方の入口へ連続的に供給し、前記酸性還元溶液を前記フロー反応器の前記第1ゾーンの他方の入口へ連続的に供給して、前記第1ゾーンで反応混合物を生成させ、前記第1ゾーンの前記反応混合物を(c)の温度TMに維持する工程であって、前記反応混合物は、前記フロー反応器の前記第1ゾーンを通って前記第2ゾーンへ流入し、前記第1ゾーンおよび前記第2ゾーン内の前記反応混合物の滞留時間は5分以下であり、前記滞留時間が経過すると前記反応混合物が前記第2ゾーンから流出して前記フロー反応器の前記第3ゾーンに流入する工程と、
(f)前記反応混合物が前記第3ゾーンを通って流れるとき、前記第3ゾーン内の前記反応混合物を温度TRに維持する工程であって、TRが10℃〜90℃の範囲にあり、前記フロー反応器の前記第3ゾーン内の前記反応混合物の前記滞留時間が1〜20分であって、前記第3ゾーン滞留時間が経過すると、前記フロー反応器の前記第4ゾーンに流入する最終水溶液中に前記銀粉末粒子を生成させる工程と、
(g)前記最終水溶液が前記フロー反応器の前記第4ゾーンから流出するとき、前記最終水溶液中の前記銀粉末粒子を回収する工程と
を含み、
前記1種以上の粒子改質剤が、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群から選択される第1の表面モルフォロジー調節剤と、アラビアゴム、ゼラチン、ステアリン酸、オレイン酸、ステアリン酸アンモニウムおよび他のステアリン酸塩、ベンゾトリアゾール、ポリナフタレンスルホナートホルムアルデヒド凝縮物の塩、ポロキサマーブロック共重合体、リン酸エステル、分子量範囲が200〜8000のポリエチレングリコール、ならびにこれらの混合物からなる群から選択される第2の表面モルフォロジー調節剤とを含む方法。 - (h)前記銀粉末粒子を前記最終水溶液から分離する工程と、
(i)脱イオン水またはアルコールで前記銀粉末粒子を洗浄する工程と、
(j)前記銀粉末粒子を乾燥させる工程と
をさらに含む請求項4に記載の連続法。 - 前記第1ゾーンおよび前記第2ゾーン内の前記反応混合物の前記滞留時間が20秒以下であり、前記フロー反応器の前記第3ゾーン内の前記反応混合物の前記滞留時間が1〜5分であり、かつ前記TMおよび前記TRが同じ温度である請求項5に記載の連続法。
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