JPH07289870A - 湿式高圧霧化分散方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被分散物が分散後の粒度分布、経時安定性に優
れた分散系を得られる分散方法提供することである。 【構成】顔料、染料、粉体等を被分散物として少なくと
も溶媒等と共に分散する湿式分散法において、高圧送液
ポンプとそれにつながる少なくとも１つ以上のオリフィ
スを有する液吐出治具と該吐出治具より吐出された液を
捕集する特定の空間を有する拡散チャンバ−より構成さ
れ、被分散物を少なくとも溶媒と共に前記高圧送液ポン
プに供給し、オリフィスより拡散チャンバ−内に高圧吐
出することにより分散を進行させることを特徴とする湿
式高圧霧化分散方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧ポンプを利用して
これにつながるオリフィスより被分散物を溶媒等と共に
特定の空間を有する拡散チャンバ−内に吐出させ、その
際の吐出エネルギ−により被分散物を分散させる湿式分
散方法及びその装置に関し、さらには分散強度を任意に
調製できる改良された湿式分散方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被分散物を分散させる技術には、ベッセ
ルと呼ばれる容器内に被分散物をメディアと呼ばれる高
硬度のビ−ズ状物、その他と共に封入し、何らかの手段
によって回転する円盤状、円筒状回転体でベッセル内に
剪断力を加え分散する通称サンドミル装置またはサンド
ミル装置のメディアを比較的大きなステンレス、セラミ
ック等のボ−ルに置き換えたボ−ルミル装置、接近ある
いは接触した２本の棒状ロ−ルを回転させそのロ−ル間
に被分散物を通過させるロ−ルミル装置、ベッセルその
ものを振とうさせ内部の被分散物を分散させる振とう型
分散装置、被分散物を高圧で衝突させることにより分散
を進める衝突分散装置、その他超音波分散装置またはこ
れ等の技術の複合型等様々なものがある。これら分散装
置の中から被分散物の性質や分散の結果得られる分散系
の性質を勘案し、最も好適な分散装置を選択してきた。

【０００３】しかしながら、これら分散装置は、それぞ
れ装置固有の特徴を有し、被分散物の性質によってはそ
の分散に適応しがたい装置も存在した。即ち、サンドミ
ル装置においては、その分散剪断力の多くをベッセル内
で回転する回転部材によっているので均質な分散系を得
ようとした場合には強力な回転力を必要とする。また回
転力を落とすと均質な分散が得られなかったり、非常に
長時間を要する結果となる。このことは、脆弱な被分散
物を分散する場合には障害となり、均質な分散系を得た
時点では、被分散物が破壊されていたり、被分散物の破
壊を避ける弱い回転力では均質な分散系が得られず分散
が進んだ箇所と進まない箇所が混在するという不具合が
発生する場合がある。このことは、ボ−ルミル装置でも
同様な傾向を示す。また、ロ−ルミル装置はその構成
上、被分散物にある程度の粘度が必要であり、低粘度媒
体ではロ−ル間の擦り抜け現象により剪断力が加わらな
い場合がある。振とう型分散装置は、ベッセルそのもの
が振とうするので常に系内が均質ではあるが大型の装置
を高速振とうさせるには無理があり、即ち、少量バッチ
式にならざるを得ず、量産適応は難しい。衝突型分散装
置は、被分散物が高圧状況になるため局所的な発熱が避
けられず熱安定性に欠ける被分散物には適さない。超音
波分散装置は、分散強度の再現が取りずらく簡便である
が再現性の低い分散系となる。

【０００４】特に近年急速に需要を高めている有機系電
子写真感光体製造の分野では、有機顔料、染料、その他
導電性粉体や滑材等の分散工程が不可欠であるが、該有
機顔料、染料、その他の材料は比較的熱安定性に欠ける
上、電子写真特性を確保するために分散溶媒、分散バイ
ンダ−等が限定され、更に、感光体製造工程において
は、均質かつ安定な分散系が求められる等多岐にわたる
制約を加えられ、従来の分散技術では、分散強度、熱負
荷、均質性等これらの制御性に欠け満足の得られないも
のであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、被分
散物が分散後の粒度分布、経時安定性に優れた分散系を
得られる分散方法並びにその装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、顔料、染料、
粉体等を被分散物として少なくとも溶媒等と共に分散す
る湿式分散法において、高圧送液ポンプとそれにつなが
る少なくとも１つ以上のオリフィスを有する液吐出治具
と該吐出治具より吐出された液を捕集する特定の空間を
有する拡散チャンバ−より構成され、被分散物を少なく
とも溶媒と共に前記高圧送液ポンプに供給し、オリフィ
スより拡散チャンバ−内に高圧吐出することにより分散
を進行させることを特徴とする湿式高圧霧化分散方法か
ら構成される。

【０００７】また、本発明は、顔料、染料、粉体等を被
分散物として少なくとも溶媒等と共に分散する湿式分散
法において、高圧送液ポンプとそれにつながる少なくと
も１つ以上のオリフィスを有する液吐出治具と該吐出治
具より吐出された液を捕集する特定の空間を有する拡散
チャンバ−より構成され、被分散物を少なくとも溶媒と
共に前記高圧送液ポンプに供給し、オリフィスより拡散
チャンバ−内に高圧吐出することにより分散を進行させ
ることを特徴とする湿式高圧霧化分散装置から構成され
る。

【０００８】本発明の詳細を図面によって説明する。た
だし、図面は一例であり、本発明はこの形態に限定され
るものではない。

【０００９】図１は、本発明を表わす全体図である。適
当な溶媒、バインダ−樹脂、更に必要であれば界面活性
剤と共に混合された被分散物を含む試料２は、試料供給
タンク１に投入され試料押し込みポンプ６により高圧ポ
ンプ３に供給される。高圧ポンプは繰り返し使用時に安
定した圧力の発生する多連のプランジャ−タイプまたは
シリンダ−タイプが好ましい。高圧ポンプ３より送り出
された試料２は、オリフィス治具４により一気に圧力が
高められる。オリフィス治具は直接配管に取りつけら
れ、最も高圧となるオリフィス部は超硬金属、セラミッ
クまたはダイヤモンド製が好ましく、１個またはそれ以
上のオリフィスが必要に応じて設けられている。オリフ
ィス形態は、高圧ポンプ能力にもよるが数十〜数百μｍ
の直径で長さ１〜５ｍｍ程度の円筒状の穴が好適であ
る。

【００１０】オリフィスを通過した試料２は拡散チャン
バ−５内に放出され、この際の放出エネルギ−の大小に
よって分散度合いが決定される。即ち、オリフィス通過
時の圧力が大なる試料は放出エネルギ−も大きくより強
い分散剪断力を受けることになる。また、拡散チャンバ
−への試料放出形態も重要なファクタ−で霧状に霧化さ
れた状態で放出される場合と一条に連なって放出される
場合とでは、試料の受ける衝撃は異なる。これら霧化形
態は、オリフィスの出口形状と試料粘性により決定され
る。また、オリフィス治具４、拡散チャンバ−５には、
試料温度を任意にコントロ−ルするための温調ジャケッ
ト（不図示）を具備することも可能である。

【００１１】圧力計７は本発明における最も重要なファ
クタ−であるオリフィス圧を監視するものである。拡散
チャンバ−内に放出された試料は、分散液９となって捕
集されるか、必要であれば三方弁８により再びタンクに
戻され複数回の高圧処理をされることも可能である。

【００１２】分散の要となるオリフィス治具４、拡散チ
ャンバ−５について図面により説明すると、図２に各種
オリフィス治具４、拡散チャンバ−５の略図を示した
が、オリフィス治具では穴径及び穴長を様々な設定にす
る他に穴の数や出口形状により分散形態に差異が生じ
る。特にオリフィス出口にスリット等を設けることによ
りオリフィスより吐出された液は、霧化されスプレ−状
の拡散をする。スプレ−状に拡散された場合、チャンバ
−壁への衝突エンネルギ−も小さくなり特にこの場合、
機械的、熱的に弱い顔料には好適な場合がある。

【００１３】また、拡散チャンバ−の形状であるが、吐
出された液のチャンバ−壁への衝突エネルギ−を加味し
てオリフィス治具とセットで考えられる。円筒状、円す
い状の比較的単純な形状から吐出された液が均等な衝突
をする球状の霧化チャンバ−が均質な分散を期待できる
場合が多い。

【００１４】本発明を実際の系に当てはめて更に詳しく
説明する。本発明は、前述したように被分散物の機械
的、熱的強度に応じた適切なシェア、均一性、一様性、
温度条件を任意に設定できるため、あらゆる分散に応用
できるものであるが、このような特質を生かし電子写真
感光体における感光体組成材料（以下、感光材料とい
う）は、基体上に感光層として形成されることにより初
めて機能を発現するものである。特に生産性、無公害
性、機能性の向上により近年の電子写真感光体の主流と
なっている有機感光体においては感光層を形成するに当
たって、感光材料を塗料化し、該感光材料塗料を基体上
に塗布、乾燥することにより電子写真感光体として成立
させている。

【００１５】これら有機電子写真感光体は、電荷発生
材、電荷輸送材及びこれらの機能を補助する増感剤や酸
化防止剤、滑材などの添加材、更に塗膜を形成するため
のバインダ−樹脂等が組み合わされるものであるが、本
発明では、これらを塗料化するに当たって材料を分散す
る場合の全てにわたって応用可能である。

【００１６】具体的には、近年の有機電子写真感光体の
主たる形態である機能分離型積層感光体を例に取れば、
電荷発生層における電荷発生材や保護層における滑材の
分散に特に有用である。電荷発生材としてはアゾ顔料、
キノン顔料、ペリレン顔料、キノシアニン顔料、インジ
ゴ顔料、ビスベンゾイミダゾ−ル顔料、キナクリドン顔
料、フタロシアニン顔料等が挙げられ、これらの１種あ
るいはそれ以上を適当な溶媒と共に、更には必要であれ
ばバインダ−樹脂と共に分散液として使用することが一
般的である。滑材としては４フッ化エチレン樹脂、３フ
ッ化エチレン樹脂、４フッ化エチレン樹脂と６フッ化プ
ロピレン樹脂の共重合体、フッ化ビニリデン樹脂、シリ
コ−ン樹脂、ポリエチレン等の粉体が挙げられ、これら
を適当な溶媒と共にバインダ−樹脂、更には界面活性剤
等と共に分散され、保護層塗料として感光体最外層を形
成する。

【００１７】分散に当たっては、均質な塗膜を得るため
に、一様かつ均質に良好な電子写真特性が得られる粒径
に分散されること、有機化合物であるので分散中に過度
の熱にさらされないこと、また、工業的には安定性や分
散処理時間が相応であること等が要求される。本発明に
おける高圧霧化分散では、狭いオリフィスを全試料がも
れなく通過するので、撹拌力を利用するサンドミル、ボ
−ルミル等に比べ一様性に優れ、また、オリフィス通過
後霧化拡散されるので通常の高圧分散のように過度に昇
温することなく、任意の圧力、任意の処理回数を設定可
能なため、液安定性に優れ、装置そのものの設計により
単位時間当りの処理量の自由度は高いものである。

【００１８】

【実施例】

実施例１ 分散装置としては、図１に示す装置を基本とした。高圧
ポンプはエアレス塗布に用いられる市販のピストンポン
プを用い、オリフィス治具は、図２の４−ａタイプの形
状で径１５ｍｍのむくの鉄棒に径０．３ｍｍ、長さ１０
ｍｍのドリル加工穴を設け、配管でポンプに接続した。
拡散チャンバ−は図２の５−ａタイプの形状で内径１０
０ｍｍ、長さ２００ｍｍの円筒とし、試料供給タンクか
ら下記の試料を投入した。

【００１９】被分散物としては、電子写真感光材料の中
から下記構造式のジスアゾ顔料を選択し、

【化１】 シクロヘキサノン及びバインダ−樹脂としてブチラ−ル
樹脂（商品名エスレックＢＬＳ、積水化学（株）製）を
混合、溶解させタンクに投入した。混合比率は、ジスア
ゾ顔料５部（重量部、以下同様）、ブチラ−ル樹脂２．
５部、シクロヘキサノン１２０部とし、タンク投入前に
前処理として１時間撹拌を行った。

【００２０】このような条件のもと試料押し込みポンプ
を作動させ、次いで高圧ポンプを作動させ、拡散チャン
バ−より回収される液を採取した。なお、高圧ポンプ作
動条件は、表１に示すような様々な条件とし、更に試料
は拡散チャンバ−より採取後、複数回の処理を実施し、
その際の分散状態を粒径分布として表１に示した。

【００２１】得られた分散液の分散状態は、粒度分布測
定器（商品名ＣＡＰＡ５００、堀場製作所（株）製）を
用いて、分散直後、５時間後、２４時間後及び１週間後
のそれぞれの分散粒径を測定することにより評価した。

【００２２】また、電子写真特性を評価した。即ち、ア
ルミシ−ト上に本発明で得られた前記分散液をマイヤ−
バ−で乾燥後膜厚２００ｍｇ／ｍ² で塗布し、次いで、
下記構造式のスチリル化合物１０部を

【化２】 ビスフェノ−ルＺ型ポリカ−ボネ−ト１０部と共にクロ
ロベンゼン６０部に溶解させ、得られた溶解液を同様に
マイヤ−バ−にて乾燥後膜厚２０μｍになるように塗布
した。作成した電子写真感光体を、川口電機（株）製モ
デルＥＰＡ−８１００を用いて、暗部電位−７００Ｖを
ハロゲン光露光により−２００Ｖにする際の感度（ｌｕ
ｘ／ｓｅｃ）及び強露光後の残留電位を測定した。表１
に結果を示す。

【００２３】比較例１ 実施例１で用いた本発明の分散装置に代え、図３に示す
構造の通常のサンドミル装置（容積１リットル）を用い
て、実施例１におけると同様の試料の分散を行った。な
お、回転部材の回転数は１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐ
ｍ及び３０００ｒｐｍの３水準とし、実施例１と同様の
粒度分布測定を実施し、平均粒径が最も小さくなった時
点で評価試料とした。平均粒径経時変化及び電子写真特
性に関しては実施例１と同様の評価を実施した。結果を
表２に示す。

【００２４】実施例１と比較例１の結果から、本発明に
よる分散では、比較的広範囲の分散条件にわたって良好
な分散液が得られ、また、経時安定性にも優れることが
分かる。このことは、電子写真特性を示す電子写真感光
体用塗工液を長期にわたって供給することを可能として
いる。

【００２５】実施例２ 分散装置としては実施例１と全く同様な装置とした。

【００２６】被分散物としては、電子写真感光材料の中
から下記構造式のフタロシアニン顔料を選択し、

【化３】 シクロヘキサノン及びバインダ−樹脂としてブチラ−ル
樹脂（商品名エスレックＢＸ１、積水化学（株）製）を
混合し、ベッセルに投入した。混合比率は、フタロシア
ニン顔料５部、ブチラ−ル樹脂５部、シクロヘキサノン
１２０部とた。投入量はベッセル内にフタロシアニン顔
料、バインダ−樹脂及び溶媒が充満する量とした。

【００２７】このような条件のもと回転部材を４００ｒ
ｐｍで２時間回転させ、その後に分散液をメディアと分
離し取り出した。得られた分散液の分散度は、実施例１
と同様の測定機器を用い、同様にして分散粒径を測定し
て評価した。

【００２８】また、アルミシ−ト上に本発明で得られた
前記分散液をマイヤ−バ−で乾燥後膜厚１５０ｍｇ／ｍ
² で塗布し、次いで、実施例１と同様のスチリル化合物
１０部をビスフェノ−ルＺ型ポリカ−ボネ−ト１０部と
共にクロロベンゼン６０部に溶解させ、得られた溶解液
を同様にマイヤ−バ−にて乾燥後膜厚２０μｍになるよ
うに塗布した。作成した電子写真感光体について、実施
例１と同様にして電子写真特性を評価した。結果を表１
に示す。

【００２９】比較例２ 実施例１で用いた本発明の分散装置に代え、図３に示す
構造の通常のサンドミル装置（容積１リットル）を用い
て、実施例１におけると同様の試料の分散を行った。な
お、回転部材の回転数は５００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍ
及び１５００ｒｐｍの３水準とした他は、実施例１と同
様にして平均径経時変化、実施例２と同様にして電子写
真特性を評価した。結果を表２に示す。

【００３０】実施例２と比較例２の結果から、本発明に
よる分散では、比較的広範囲の分散条件にわたって良好
な分散液が得られ、また、経時安定性にも優れることが
分かる。このことは、電子写真特性を示す電子写真感光
体用塗工液を長期にわたって供給することを可能として
いる。

【００３１】実施例３ 分散装置としては、オリフィス治具を図２の４−ｄタイ
プ（穴径、長さは前出４−ａタイプと同じ）、拡散チャ
ンバ−は図２の５−ｃタイプとした他は、同様の装置を
用いた。

【００３２】被分散物としては、電子写真感光材料の中
から下記構造式のジスアゾ顔料を選択し、

【化４】 シクロヘキサノン及びバインダ−樹脂としてブチラ−ル
樹脂（商品名エスレックＢＬＳ、積水化学（株）製）を
混合、溶解させタンクに投入した。混合比率は、ジスア
ゾ顔料５部、ブチラ−ル樹脂２部、シクロヘキサノン１
２０部とし、このような条件のもと試料押し込みポンプ
を作動させ、次いで高圧ポンプを作動させ、拡散チャン
バ−より回収される液を採取した。なお、高圧ポンプ作
動条件は、表１に示すような様々な条件とし、更に試料
は拡散チャンバ−より採取後、複数回の処理を実施し、
その際の分散状態を粒径分布として表１に示した。

【００３３】得られた分散液の粒径分布及び電子写真特
性の評価は、実施例１と同様にして評価した。表１に結
果を示す。

【００３４】

【表１】

【表２】

【００３５】実施例４ 分散装置としては、高圧ポンプをより高圧を発生する３
連ブランジャ−タイプとした他は、実施例３と同様な装
置を用いた。

【００３６】被分散物としては、滑材としてポリテトラ
フルオロエチレン粒子（商品名ルブロンＬ−２、ダイキ
ン工業（株）製）を選択し、クロロベンゼン及びバイン
ダ−樹脂としてビスフェノ−ルＺ型ポリカ−ボネ−ト
（商品名ユ−ピロンＺ２００、三菱瓦斯化学（株）
製）、更に界面活性剤（商品名アロンＧＦ３００、東亜
合成化学（株）製）を混合、溶解させタンクに投入し
た。混合比率は、ポリテトラフルオロエチレン粒子５
部、ビスフェノ−ルＺ型ポリカ−ボネ−ト５部、クロロ
ベンゼン３５部、界面活性剤０．５部とし、タンク投入
前に前処理として１時間の撹拌を行った。このような条
件のもと試料押し込みポンプを作動させ、次いで高圧ポ
ンプを作動させ、拡散チャンバ−より回収される液を採
取した。なお、高圧ポンプ作動条件は、表 〜に示すよ
うな様々な条件とし、更に試料は拡散チャンバ−より採
取後、複数回の処理を実施し、その際の分散状態を粒径
分布として表３に示した。

【００３７】得られた分散液の分散状態は、粒度分布測
定器（前出）を用いて、分散直後、２４時間後、１週間
後のそれぞれの分散粒径を測定して評価した。

【００３８】また、得られた分散液をマイヤ−バ−にて
平滑なアルミ基板上に塗布、乾燥させて塗膜の表面状態
を小坂研究所製表面粗さ計にて測定し、塗膜平滑性を評
価した。結果を表３に示す。

【００３９】比較例３ 比較例１と同様に図３に示す構造の通常のサンドミル装
置を用いて処理する他は、実施例４と同様な系の試料の
分散を行った。なお、回転部材の回転数は５００ｒｐ
ｍ、１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ及び３０００ｒｐ
ｍの４水準とし、実施例４と同様の評価を実施した。結
果を表３に示す。

【００４０】

【表３】

【００４１】表３の結果が示すように本発明による分散
方法では、極めて広範な条件で微分散、かつ、安定な分
散液が得られ、また、塗膜化した際においても平滑で突
起の少ない塗膜が得られ、電子写真感光体表面層に求め
られる表面性を十分満足するものである。

【００４０】

【発明の効果】本発明方法及び装置によって分散された
被分散物は分散後の粒度分布、経時安定性に優れてお
り、かつ、広範な分散条件においても良好な分散が行わ
れるので、分散強度、分散均質性に大きな制約のある電
子写真感光材料の分散に大きな改善が得られ、更に、本
発明の分散装置は分散均質性を良好なレベルに保った状
態で分散強度を調整することも可能であり、様々な被分
散物の分散に対応できる顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の分散方法を実施するための分散装置の
構成該略図

【図２】本発明の分散装置のためのオリフィス治具と拡
散チャンバ−の状態図

【図３】サンドミル装置略図

【符号の説明】

１ 試料供給タンク ２ 被分散物を混合した試料 ３ 高圧ポンプ ４ オリフィス治具 ５ 拡散チャンバ− ６ 試料押し込みポンプ ７ 圧力計 ８ 三方弁 ９ 分散液 １０ オリフィス治具 １１ 拡散チャンバ− ４−ａ １穴式オリフィス治具 ４−ｂ ２穴式オリフィス治具 ４−ｃ 多穴式オリフィス治具 ４−ｄ スプレ−式オリフィス治具 ５−ａ 円筒状拡散チャンバ− ５−ｂ 円すい状拡散チャンバ− ５−ｃ 円筒状で先端球状拡散チャンバ− ５−ｄ 球状拡散チャンバ−治具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料、染料、粉体等を被分散物として少
   なくとも溶媒等と共に分散する湿式分散法において、高
   圧送液ポンプとそれにつながる少なくとも１つ以上のオ
   リフィスを有する液吐出治具と該吐出治具より吐出され
   た液を捕集する特定の空間を有する拡散チャンバ−より
   構成され、被分散物を少なくとも溶媒と共に前記高圧送
   液ポンプに供給し、オリフィスより拡散チャンバ−内に
   高圧吐出することにより分散を進行させることを特徴と
   する湿式高圧霧化分散方法。
2. 【請求項２】 顔料、染料、粉体等を被分散物として少
   なくとも溶媒等と共に分散する湿式分散法において、高
   圧送液ポンプとそれにつながる少なくとも１つ以上のオ
   リフィスを有する液吐出治具と該吐出治具より吐出され
   た液を捕集する特定の空間を有する拡散チャンバ−より
   構成され、被分散物を少なくとも溶媒と共に前記高圧送
   液ポンプに供給し、オリフィスより拡散チャンバ−内に
   高圧吐出することにより分散を進行させることを特徴と
   する湿式高圧霧化分散装置。 【０００１】