KR20080018178A

KR20080018178A - 나노입자의 농축 방법 및 응집 나노입자의 분산 방법

Info

Publication number: KR20080018178A
Application number: KR1020077028413A
Authority: KR
Inventors: 요우스케 미야시타; 하치로 나카니시; 히토시 가사이; 아키토 마스하라
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤; 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2008-02-27
Also published as: WO2006121170A1; US8679341B2; US20090071908A1

Abstract

본 발명은 분산 용매 내에 나노입자가 분산되어 있는 나노입자 분산액에 추출 용매를 첨가하고 혼합하고, 그에 의해 나노입자를 추출 용매의 상(phase)으로 농축 및 추출하고, 농축 추출액을 필터 여과함으로써 분산 용매를 제거하는 단계를 포함하는 나노입자의 농축 방법에 있어서, 추출 용매는 분산 용매와 실질적으로 섞이지 않으며, 추출 용매가 분산 용매와 혼합되어 혼합물이 정지한 후에 추출 용매가 경계면을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법; 및 응집된 나노입자를 포함하는 액에 주파수가 다른 둘 이상의 초음파를 가하고, 그에 의해 응집된 나노입자를 미세화 및 분산시키는 단계를 포함하는 응집 나노입자의 분산 방법에 관한 것이다.

Description

나노입자의 농축 방법 및 응집 나노입자의 분산 방법{METHOD OF CONCENTRATING NANOPARTICLES AND METHOD OF DEAGGREGATING AGGREGATED NANOPARTICLES}

본 발명은 나노입자를 제조하는 방법, 특히 분산액에 함유되는 나노입자를 효율적으로 농축하는 방법, 및 응집 나노입자를 효율적으로 분산시키는 방법에 관한 것이다.

입자의 크기를 감소시키려는 연구가 진행되어 왔다. 특히, 분쇄, 석출 등의 종래 방법으로 구현할 수 없는 나노미터 크기 (예를 들어, 10 ~ 100㎚) 로 입자를 감소시키는 것을 목표로 하는 연구가 집중적으로 진행되고 있다. 또한, 나노미터 크기로 입자의 크기를 감소시키는 것 뿐만 아니라 단분산된 상태의 입자를 얻는 것을 목표로 하는 다른 연구가 진행되고 있다.

이러한 나노미터 크기의 미립자는 벌크 입자 (더 큰) 와 다르고, 분자 및 원자 (더 작은) 와도 다르다. 즉, 나노미터 크기의 미립자는 그 사이에 위치한다. 따라서, 이러한 나노입자는 종래 크기의 입자와는 다른 예상치 못한 특성을 나타낸다고 여겨진다. 또한, 단분산될 수 있다면, 나노입자의 상기 특성을 안정화시킬수 있다. 따라서, 이러한 가능성을 가지는 나노입자가 다양한 분야 에서 관심을 받고 있으며, 생화학, 신규 재료, 전자 요소, 발광 표시 장치, 인쇄, 및 의학 등의 다양한 분야에서 연구가 늘고 있다.

특히, 유기 화합물 자체가 다양하게 변경될 수 있기 때문에, 유기 화합물로 이루어진 유기 나노입자는 큰 잠재력을 가진다. 유기 화합물 중에서, 유기 안료는 도료, 인쇄 잉크, 전자 사진용 토너, 잉크젯 잉크, 및 컬러 필터 등의 용도로 사용되기 때문에, 생활에 없어서는 안 될 중요한 물질이다. 특히, 고성능이 요구되며 실용적인 중요성을 가지는 유기 안료로는 잉크젯 잉크 및 컬러 필터용 안료를 들 수 있다.

잉크젯 잉크용 착색제로서 염료가 사용되어 왔지만, 내수성 및 내광성에서의 염료의 문제점을 해결하기 위해 최근에는 안료가 사용되고 있다. 안료 잉크를 사용하여 얻어지는 화상은 염료계 잉크를 사용하여 형성되는 화상에 비해 내광성 및 내수성이 뛰어나다는 장점이 있다. 그러나, 나노미터 사이즈 범위로 균일하게 입자를 미세화 (즉, 단분산) 하는 것이 어렵기 때문에, 안료 입자가 종이 표면 상의 구멍으로 침투하기 어렵다. 결과적으로, 이러한 이미지는 종이에 대한 점착성이 더 약하다는 문제점을 가진다.

게다가, 디지털 카메라의 픽셀수의 증가에 따라, CCD 센서 등의 광학 소자 및 표시 장치에 이용되는 컬러 필터의 두께가 얇아질 필요성이 커지고 있다. 유기 안료는 컬러 필터에 사용되어 왔고, 필터 두께는 유기 안료의 입자 직경에 크게 의존한다. 따라서, 단분산된 상태에서 안정된 나노미터 크기의 미립자를 제조할 필요가 있다.

유기 나노입자의 제조 방법에 대해서, 예를 들어, 가스상법 (불활성 가스 환경 하에서 샘플을 승화시키고 기판에 입자를 퇴적시키는 방법), 액상법 (양용매 (good solvent) 에 용해된 샘플을 미세한 노즐을 통해, 교반 조건 및 온도가 제어된 빈용매 (poor solvent) 에 주입함으로써 나노입자를 얻는 방법), 레이저 절제법 (용액에 용해된 샘플의 레이저 절제에 의해 입자의 크기를 줄이는 방법) 에 대해 연구되고 있다. 또한, 이 방법들에 의해 원하는 입자 크기를 가지는 단분산화 나노입자를 조제하는 것이 보고되고 있다 (일본 특허공표공보 2002-092700호, 일본 특허공개공보 평06-79168호, 일본 특허공개공보 2004-91560호 참조).

반면에, 조제된 나노입자를 분리하고 회수하는 방법에 대해서는 많은 연구가 이루어지지 않았다. 특히, 액상법 또는 레이저 절제법에 의해 조제된 미립자는 용매에 분산된 채로 얻어진다. 따라서, 미립자를 분리하고 회수하는 방법을 결정하는 것이 중요하다. 원하는 나노입자가 분산 형태로 조제된 경우라 하더라도, 분리/회수 단계에서 입자 크기가 변하여 입경의 균일성이 상실되거나, 나노입자의 회수에 더 큰 비용이 든다면, 실용적인 것이 아니다.

분산으로부터 나노입자를 농축하고 회수하는 몇몇 방법이 개시되었지만, 아직 공업적 규모의 제조를 고려한 실용적인 방법이 확립되지 않고 있다.

예를 들어, 일본 특허공개공보 2004-181312호는 증류 촉진액이 더해진 나노입자 함유 수용액을 증류함으로써 나노입자를 농축하는 방법을 개시한다. 그러나, 이 방법에서 사용되는 증류는 가열 등의 별도의 에너지를 필요로 한다. 따라서, 이 방법은 공업적인 이용에는 적합하지 않다. 또한, 나노입자의 종류에 따라, 증류에서의 열이 나노입자를 변질시키기 때문에, 이 방법은 그 적용 범위가 한정된다.

일본 특허공개공보 2004-292632호는 미립자 함유 분산에 실질적으로 불용해성인 이온액을 더하고, 이온액 내로 미립자를 농축하는 방법을 개시한다. 그러나, 상기 방법은 이온액 내에 미립자의 농축을 불충하게 하는 경우가 종종 생기기 때문에, 비효율적이다.

또한, "최신 안료 분산 기술 (Current Pigment Dispersion Technology)", Technical Information Institute Co., Ltd., 1995, 166페이지에는 소위 니더(kneader)라는 장치를 이용하여 안료와 수지를 물상으로부터 오일상으로 옮기는 방법이 개시된다. 그러나, 상기 개시된 방법은 잉크를 조제하는 방법의 일부이며, 나노입자를 농축하는데 적용할 수 있는지는 확실하지 않다. 그 외에도, 상기 방법은 강력한 교반기, 오일상에서 남는 물을 제거하기 위한 가열/배출 단계를 필요로 하고, 따라서 공업적인 생산을 위해 대규모의 시설을 필요로 하기 때문에 비실용적이다.

또한, 나노입자의 분리 및 회수, 또는 그에 관련된 처리는 분산액 내의 나노입자가 응집할 수 있다는 문제점을 가진다. 분산액 내의 응집된 나노입자를 분산시키는 방법으로서, 분산제 또는 첨가제, 또는 이러한 첨가제를 적절히 선택한 혼합물을 첨가하는 방법이 고려될 수 있다. 이러한 첨가제의 첨가는 나노입자가 분산 상태에서 조제되는 경우에도 나노입자의 특성을 악화시키는 경우가 있다. 따라서, 모든 조건을 만족시키는 분산제와 다른 첨가제를 선택하기가 어렵다.

다른 가능한 분산 방법으로는 물리적인 에너지를 이용하여 응집 상태에 있는 입자를 분리시키는 방법이 있다. 예를 들어, "최신 안료 분산 기술 (Current Pigment Dispersion Technology)", Technical Information Institute Co., Ltd., 1995, 166페이지에는 초음파 세척기에서 입자를 분산시키는 방법이 일반적으로 기재되어 있다. 대안적으로, 일본 특허공개공보 평11-269432호는 운송 수단에 기능성 미립자를 혼합하고 분산시키고, 초음파를 이용하여 미립자의 응집을 방지함으로써, 분산을 안정화시키는 방법을 개시한다. 그러나, 단지 일정한 주파수의 초음파 만을 조사하는 상기 방법은 추가의 미세화와 재분산화의 조건을 만족시킬 수 없다.

본 발명에 따르면,

(1) 분산 용매 내에 나노입자가 분산되어 있는 나노입자 분산액에 추출 용매를 첨가하여 혼합하고,

그에 의해 나노입자를 추출 용매의 상(phase)으로 농축 및 추출하고,

농축 추출액을 필터 여과함으로써 분산 용매를 제거하는 단계를 포함하며,

추출 용매는 분산 용매와 실질적으로 섞이지 않으며, 추출 용매가 분산 용매와 혼합되어 혼합물이 정지한 후에 추출 용매가 경계면을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법;

(2) (1) 에 있어서, 나노입자를 추출 용매의 상으로 농축 및 추출함으로써, 나노입자가 재분산될 수 있는 정도로 응집이 일어나는 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법;

(3) (1) 또는 (2) 에 있어서, 상기 나노입자 분산액의 분산 용매는 수용매, 알코올 화합물 용매, 케톤 화합물 용매, 에테르 화합물 용매, 방향족 화합물 용매, 이황화탄소 용매, 지방족 화합물 용매, 니트릴 화합물 용매, 설폭시드 화합물 용매, 할로겐화 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매, 이온 용매, 및 그 혼합 용매 중에서 선택된 용매인 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법;

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 나노입자는 유기 안료, 유기 색소, 풀러린, 고분자 화합물, 방향족 탄화수소, 및 지방족 탄화수소로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법;

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 추출 용매는 에스테르 화합물 용매인 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법;

(6) 응집된 나노입자를 포함하는 액에 주파수가 다른 둘 이상의 초음파를 가하고,

그에 의해 응집된 나노입자를 미세화 및 분산시키는 단계를 포함하는 응집 나노입자의 분산 방법;

(7) (6) 에 있어서, 응집된 나노입자를 포함하는 액에 가해지는 초음파의 주파수는 2 ~ 200kHz 의 범위 내에서 더 높은 주파수로 변하는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법;

(8) (6) 또는 (7) 에 있어서, 10kHz 이상, 30kHz 미만의 초음파가 가해지고, 그 다음에 30 내지 60kHz 의 다른 초음파가 가해지는 방식으로, 응집된 나노입자를 포함하는 액에 다른 초음파가 가해지는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법;

(9) (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 주파수가 다른 둘 이상의 초음파를 가하는 것으로 일련의 초음파 조사가 이루어지며, 상기 일련의 초음파 조사는 다수의 횟수로 반복적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법;

(10) (6) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 상기 나노입자는 유기 안료, 유기 색소, 풀러린, 고분자 화합물, 방향족 탄화수소, 및 지방족 탄화수소로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법; 및

(11) (6) 내지 (10) 중 어느 하나에 있어서, 응집된 나노입자를 포함하는 액이 5℃ ~ 60℃ 의 온도로 유지되면서, 상기 초음파가 가해지는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법이 제공된다.

첨부된 도면과 관련하여, 이하의 설명에서, 본 발명의 다른 특징과 이점이 더 상세히 나타난다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법을 다음과 같이 설명한다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에 사용되는 나노입자는 분산 용매에서 분산될 수만 있으면, 특별히 한정되지 않으며, 무기 또는 유기 나노입자, 또는 그 조합일 수 있다. 유기 나노입자의 예로는, 유기 안료, 유기 색소, 풀러린, 폴리디아세틸렌 등의 고분자 화합물, 방향족 또는 지방족 탄화수소 (예를 들어, 자기 배향성 방향족 또는 지방족 탄화수소, 또는 승화성 방향족 또는 지방족 탄화수소) 등을 들 수 있으며, 유기 안료, 유기 색소, 및 고분자 화합물의 나노입자가 바람직하며, 유기 안료의 나노입자가 특히 바람직하다. 또한, 그 혼합물도 사용될 수 있다.

본 발명에 사용되는 유기 안료의 색조는 한정되지 않으며, 마젠타색 안료, 황색 안료, 또는 청록색 안료일 수 있다. 특히, 유기 안료는 페릴렌, 페리논, 퀴나크리돈, 퀴나크리돈퀴논, 안트라퀴논, 안트안트론, 벤즈이미다졸론, 농축 디스아조, 디스아조, 아조, 인단트론, 프탈로시아닌, 트리아릴 카르보늄, 디옥사진, 아미노안트라퀴논, 디케토피롤로피롤, 티오인디고, 이소인돌린, 이소인돌리논, 피란트론, 또는 이소비오란트론계 안료 또는 그 혼합물의 마젠타색 안료, 황색 안료, 또는 청록색 안료일 수 있다.

더 상세하게, 유기 안료의 예로는, C.I. Pigment Red 190 (C.I.No. 71140), C.I. Pigment Red 224 (C.I.No. 71127), C.I. Pigment Violet 29 (C.I.No. 71129) 등의 페릴렌 화합물 안료, C.I. Pigment Orange 43 (C.I.No. 71105), C.I. Pigment Red 194 (C.I.No. 71100) 등의 페리논 화합물 안료, C.I. Pigment Violet 19 (C.I.No. 73900), C.I. Pigment Violet 42, C.I. Pigment Red 122 (C.I.No. 73915), C.I. Pigment Red 192, C.I. Pigment Red 202 (C.I.No. 73907), C.I. Pigment Red 207 (C.I.No. 73900, 73906), 또는 C.I. Pigment Red 209 (C.I.No. 73905) 등의 퀴나크리돈 화합물 안료, C.I. Pigment Red 206 (C.I.No. 73900/73920), C.I. Pigment Orange 48 (C.I.No. 73900/73920), C.I. Pigment Orange 49 (C.I.No. 73900/73920) 등의 퀴나크리돈퀴논 화합물 안료, C.I. Pigment Yellow 147 (C.I.No. 60645) 등의 안트라퀴논 화합물 안료, C.I. Pigment Red 168 (C.I.No. 59300) 등의 안트안트론 화합물 안료, C.I. Pigment Brown 25 (C.I.No. 12510), C.I. Pigment Violet 32 (C.I.No. 12517), C.I. Pigment Yellow 180 (C.I.No. 21290), C.I. Pigment Yellow 181 (C.I.No. 11777), C.I. Pigment Orange 62 (C.I.No. 11775), C.I. Pigment Red 185 (C.I.No. 12516) 등의 벤즈이미다졸론 화합물 안료, C.I. Pigment Yellow 93 (C.I.No. 20710), C.I. Pigment Yellow 94 (C.I.No. 20038), C.I. Pigment Yellow 95 (C.I.No. 20034), C.I. Pigment Yellow 128 (C.I.No. 20037), C.I. Pigment Yellow 166 (C.I.No. 20035), C.I. Pigment Orange 34 (C.I.No. 21115), C.I. Pigment Orange 13 (C.I.No. 21110), C.I. Pigment Orange 31 (C.I.No. 20050), C.I. Pigment Red 144 (C.I.No. 20735), C.I. Pigment Red 166 (C.I.No. 20730), C.I. Pigment Red 220 (C.I.No. 20055), C.I. Pigment Red 221 (C.I.No. 20065), C.I. Pigment Red 242 (C.I.No. 20067), C.I. Pigment Red 248, C.I. Pigment Red 262, C.I. Pigment Brown 23 (C.I.No. 20060) 등의 농축 디스아조 화합물 안료, C.I. Pigment Yellow 13 (C.I.No. 21110), C.I. Pigment Yellow 83 (C.I.No. 21108), C.I. Pigment Yellow 188 (C.I.No. 21094) 등의 디스아조 화합물 안료, C.I. Pigment Red 187 (C.I.No. 12486), C.I. Pigment Red 170 (C.I.No. 12475), C.I. Pigment Yellow 74 (C.I.No. 11714), C.I. Pigment Red 48 (C.I.No. 15865), C.I. Pigment Red 53 (C.I.No. 15585), C.I. Pigment Orange 64 (C.I.No. 12760), C.I. Pigment Red 247 (C.I.No. 15915) 등의 아조 화합물 안료, C.I. Pigment Blue 60 (C.I.No. 69800) 등의 인단트론 화합물 안료, C.I. Pigment Green 7 (C.I.No. 74260), C.I. Pigment Green 36 (C.I.No. 74265), C.I. Pigment Green 37 (C.I.No. 74255), C.I. Pigment Blue 16 (C.I.No. 74100), C.I. Pigment Blue 75 (C.I.No. 74160:2), 15 (C.I.No. 74160) 등의 프탈로시아닌 화합물 안료, C.I. Pigment Blue 56 (C.I.No. 42800), C.I. Pigment Blue 61 (C.I.No. 42765:1) 등의 트리아릴 카르보늄 화합물 안료, C.I. Pigment Violet 23 (C.I.No. 51319), C.I. Pigment Violet 37 (C.I.No. 51345) 등의 디옥사진 화합물 안료, C.I. Pigment Red 177 (C.I.No. 65300) 등의 아미노안트라퀴논 화합물 안료, C.I. Pigment Red 254 (C.I.No. 56110), C.I. Pigment Red 255 (C.I.No. 561050), C.I. Pigment Red 264, C.I. Pigment Red 272 (C.I.No. 561150), C.I. Pigment Orange 71, C.I. Pigment Orange 73 등의 디케토피롤로피롤 화합물 안료, Pigment Red 88 (C.I.No. 73312) 등의 티오인디고 화합물 안료, C.I. Pigment Yellow 139 (C.I.No. 56298), C.I. Pigment Orange 66 (C.I.No. 48210) 등의 이소인돌린 화합물 안료, C.I. Pigment Yellow 109 (C.I.No. 56284), C.I. Pigment Orange 61 (C.I.No. 11295) 등의 이소인돌리논 화합물 안료, C.I. Pigment Orange 40 (C.I.No. 59700), C.I. Pigment Red 216 (C.I.No. 59710) 등의 피란트론 화합물 안료, 또는 C.I. Pigment Violet 31 (C.I.No. 60010) 등의 이소비오란트론 화합물 안료를 들 수 있다.

바람직한 안료는 퀴나크리돈 화합물 안료, 디케토피롤로피롤 화합물 안료, 프탈로시아닌 화합물 안료, 또는 아조 화합물 안료이다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에서, 둘 이상의 유기 안료, 유기 안료의 고용체, 또는 유기 및 무기 안료의 조합의 혼합물을 사용할 수도 있다.

유기 착색제의 예로서, 아조 화합물 착색제, 시아닌 화합물 착색제, 메로시아닌 화합물 착색제, 쿠마린 화합물 착색제 등을 들 수 있다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에 사용되는 나노입자는 용매에서 순조롭게 분산될 수 있기만 하면, 분산액 내에서의 입경, 입자의 형상, 및 입자 균일성 (즉, 입자 크기가 다르지 않음) 에는 제한이 없다.

입자의 직경에 대하여, 몇몇 측정 방법에 의해 집단의 평균 크기가 수치화될 수 있다. 분포의 최대치를 나타내는 모드(mode) 직경, 적분 도수 분포 곡선의 중간값에 상당하는 중간 직경, 및 다양한 평균 직경 (수 평균, 길이 평균, 면적 평균, 중량 평균, 등) 등과 같은 파라미터가 자주 사용된다. 본 발명에서, 특별한 언급이 없으면, 입경은 수 평균 직경을 의미한다. 본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에서 사용되는 나노입자 분산액 내에 함유되는 나노입자 (1차 입자) 의 입경은 바람직하게는 1 ~ 200㎚ 이며, 더 바람직하게는 2 ~ 100㎚ 이며, 특히 바람직하게는 5 ~ 80 ㎚ 이다.

또한, 본 발명에서, 특별한 언급이 없으면, 수 평균 직경 (Mn) 에 대한 체적 평균 직경 (Mv) 의 비 (Mv/Mn) 가 입자 크기의 균일성 (크기가 균일한 입자의 단분산도) 의 척도로서 사용된다. 본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에서 사용되는 나노입자 분산액 내에 함유되는 입자 (1차 입자) 의 비 (Mv/Mn) 는 바람직하게는 1.0 ~ 2.0 이며, 더 바람직하게는 1.0 ~ 1.8 이며, 특히 바람직하게는 1.0 ~ 1.5 이다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에서 사용되기 알맞은 분산 용매를 이하 설명한다. 분산 용매는 나노입자를 분산시킬 수 있고 응집된 나노입자를 분산시키기에 적합하기만 하면, 특별히 제한되지는 않으며, 나노입자에 대해 빈용매인 것이 바람직하다. 분산 용매의 예로는, 수용매 (예를 들어, 물 또는 염산 수용액, 수산화나트륨 수용액, 및 계면활성제를 포함하는 수용액처럼 물을 주로 포함하는 용액), 알코올 화합물 용매, 케톤 화합물 용매, 에테르 화합물 용매, 방향족 화합물 용매, 탄소 화합물 2황화물 용매, 지방족 화합물 용매, 니트릴 화합물 용매, 설폭시드 화합물 용매, 할로겐화 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매, 이온 용매, 그 혼합 용매 등을 들 수 있다.

알코올 화합물 용매의 예로는 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n-프로필 알코올, 1-메톡시-2-프로필 알코올 등을 들 수 있다. 케톤 화합물 용매의 예로는 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등을 들 수 있다. 에테르 화합물 용매의 예로는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 테트라하이드로푸란 등을 들 수 있다. 방향족 화합물 용매의 예로는 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있다. 지방족 화합물 용매의 예로는 헥산 등을 들 수 있다. 니트릴 화합물 용매의 예로는 아세토니트릴 등을 들 수 있다. 설폭시드 화합물 용매의 예로는 디메틸설폭시드 등을 들 수 있다. 할로겐화 화합물 용매의 예로는 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌 등을 들 수 있다. 에스테르 화합물 용매의 예로는 에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트 등을 들 수 있다. 이온 용매의 예로는 1-부틸-3-메틸이미다조륨과 PF₆ ^- 의 염 등을 들 수 있다.

바람직한 분산 용매는 수용매, 케톤 화합물 용매, 알코올 화합물 용매, 및 에스테르 화합물 용매이며, 수용매 및 알코올 화합물 용매가 더 바람직하다. 분산 용매는 상기 바람직한 용매로 된 순수한 용매이거나 다수의 용매의 혼합물일 수 있다.

사용되는 분산 용매의 양은 나노입자를 분산시킬 수 있으면, 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 분산 용매 1000㎖ 가 나노입자 10 ~ 10,000㎎ 에 대한 것이하며, 더 바람직하게는 분산 용매 1000㎖ 가 나노입자 20 ~ 7,000㎎ 에 대한 것이며, 특히 바람직하게는 분산 용매 1000㎖ 가 나노입자 50 ~ 5,000㎎ 에 대한 것이다. 너무 많은 분산 용매는 농축 시간이 너무 오래 걸리는 문제가 있으며, 너무 적은 분산 용매는 입경을 너무 크게 하는 등의 문제가 있다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에 사용되는 분산제는 양호한 분산 상태를 얻을 수 있으면, 특별히 제한되지 않는다.

나노입자 분산액을 조제하기 위해 통상의 방법 중 하나가 사용될 수 있으며, 예를 들어, 분산제에 용해된 유기 안료의 용액 및 수용매 등의 빈용매를 준비하고, 교반기 등으로 빈용매를 휘저으면서, 안료 용액을 빈용매에 점진적으로 더하는 방법이 사용될 수 있다.

한편, 액상법 또는 레이저 절제법에 의해 조제된 나노입자 분산액을 사용할 수 있다. 이것은, 입자 크기를 제어한 나노입자의 분산액을 제조하는 방법과 본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법이 결합될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 분산액 내에서 원하는 나노입자를 제조하고, 나노입자를 농축, 추출하고, 더 나아가서 나노입자를 분리, 회수함으로써 일련의 제조 공정이 실현될 수 있다. 또한, 바람직하게는, 이하에서 설명되는 응집된 나노입자를 분산시키는 방법이 본 발명의 나노입자 농축 방법 뒤에 결합될 수 있다. 따라서, 나노입자의 형성, 농축, 추출, 및 재분산이 한번에 수행될 수 있으며, 그에 의해 제조 효율 및 질이 향상될 수 있다. 예를 들어, 일본 특허공개공보 평06-79168호 및 일본 특허공개공보 2004-91560호에 개시된 방법이 나노입자 분산액을 조제하는 방법으로서 사용될 수 있다. 이 때, 나노입자 분산액에는, 본 발명의 추출 및 농축 작용을 방해하지 않는다면, 제조 공정에 더해지는 첨가제가 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에 사용되는 추출 용매는 나노입자를 추출할 수만 있으면, 특별히 한정되지는 않지만, 분산 용매와 실질적으로 섞이지 않으며 (본 발명에서, 실질적으로 섞이지 않는다는 것은 친화성이 낮아서, 바람직하게는 용매가 50 wt% 이하의 양으로 녹을 수 있으며, 더 바람직하게는 30 wt% 이하의 양으로 녹을 수 있는 것이다. 용해량의 하한은 특별히 제한되지 않지만, 용매는 실질적으로 1 wt% 이상의 양으로 녹을 수 있다.), 추출 용매가 분산 용매와 혼합되어 정지된 후에 경계면을 형성하는 용매인 것이 바람직하다.

게다가, 본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에 사용되는 추출 용매는 나노입자가 추출 용매에서 재분산될 수 있는 정도로 약한 응집을 야기하는 용매인 것이 바람직하다. 본 발명에서, 재분산할 수 있는 약한 응집이란 응집체가 교반에 의해 재분될 수 있으며, 바람직하게는, 밀링(milling) 또는 고속 교반 등에 의한 높은 전단력(shearing force)이 없더라도 응집체가 재분산될 수 있는 것을 의미한다. 이러한 상태는 입자 크기를 변화시킬 수 있는 강한 응집을 방지할 수 있고, 원하는 나노입자를 추출 용매로 팽창시킬 수 있으며, 그 외에도 물 등의 분산 용매를 필터 여과에 의해 용이하고 신속하게 제거할 수 있다. 응집된 입자의 크기는 여과가 가능하면 특별히 제한되지 않지만, 수 평균 입자 직경의 하한은 예를 들어, 바람직하게는 5㎚, 더 바람직하게는 10㎚, 특히 바람직하게는 20㎚ 이고, 수 평균 입자 직경의 상한은 예를 들어, 바람직하게는 5000㎚, 더 바람직하게는 2000㎚, 더욱 바람직하게는 1000㎚, 특히 바람직하게는 20㎚ 이다.

응집된 입자를 분산시키기 위해 종래의 어떠한 방법도 사용될 수 있으며, 예를 들어, 초음파 조사가 실행될 수 있다.

따라서, 본 발명에 다른 나노입자의 농축 방법에 사용되는 추출 용매는 분산 용매 및 나노입자와의 관계를 고려하여 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 나노 입자가 유기 안료로 만들어진 입자이고 분산 용매가 수용매인 경우에, 추출 용매는 수용매와 실질적으로 섞이지 않으며, 혼합되어 정지될 때 경계면을 형성하며, 바람직하게는 나노입자의 약한 응집을 야기하는 용매이다.

추출 용매의 예로는 에스테르 화합물 용매 (에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트 등), n-부탄올, 이소부탄올, n-헥산, 시클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등을 들 수 있고, 에스테르 화합물 용매 (에틸 아세테이트, 에틸 락테이트, 부틸 아세테이트 등) 가 바람직하며, 에틸 락테이트 또는 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트가 더 바람직하며, 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트가 특히 바람직하다. 추출 용매는 상기 바람직한 용매 중 하나로 된 순수한 용매일 수도 있고, 다수의 용매가 혼합된 용매일 수도 있다.

추출 용매의 양은, 용매가 나노입자를 추출할 수 있다면, 특별히 제한되지는 않지만, 농축에 대한 추출을 고려하여 추출 용매의 양은 나노입자 분산액의 양보다 적은 것이 바람직하다. 체적비로 나타내는 경우에, 나노입자 분산액 100 에 대해, 더해지는 추출 용매의 양은 바람직하게는 1 ~ 50, 더 바람직하게는 2 ~ 33, 특히 바람직하게는 10 ~ 25 이다. 양이 너무 많으면 농축 시간이 길어지게 되고, 양이 너무 적으면 추출이 불충분해진다.

추출 용매의 첨가 후에, 분산액과 충분히 상호 접촉하도록 잘 교반시키는 것이 바람직하다 (예를 들어, 10 ~ 2,000rpm). 교반 및 혼합은 종래의 어떠한 방법도 사용될 수 있다. 추출 용매의 첨가 및 혼합 중의 온도는 특별히 제한되지는 않지만, 바람직하게는 5 ~ 60℃ 이고, 더 바람직하게는 10 ~ 50℃ 이다. 추출 용매의 첨가 및 혼합에 대해서, 각 단계에 적합하기만 하면, 어떠한 장치도 사용될 수 있지만, 분별 깔때기형 장치 등이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 나노입자의 농축 방법에 사용되는 여과 방법은 농축 추출액 (본 발명에서, 농축 추출액이란 나노입자 분산액을 농축 및 추출함으로써 얻어지는 액체를 의미한다) 을 잔여 분산 용매로부터 분리할 수 있으면, 특별히 제한되지 않으며, 필터를 사용하는 여과가 바람직하다. 필터 여과용 장치는 예를 들어, 고압 필터 장치이다. 바람직한 필터는 나노필터, 울트라필터(ultrafilter) 등을 들 수 있다. 필터 여과에 의해, 잔여 분산 용매를 제거하고, 농축 추출액 내에서 나노입자를 농축시켜, 나노입자 농축액을 조제하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 얻어지는 나노입자 농축액의 밀도는 바람직하게는 0.1 ~ 50 wt% 이며, 더 바람직하게는 1 ~ 40 wt% 이며, 특히 바람직하게는 5 ~ 30 wt% 이다. 나노입자 농축액은 고밀도의 페이스트(paste)의 상태일 수 있다.

본 발명의 나노입자의 농축 방법에 따르면, 나노입자 분산액으로부터 나노입자를 효율적으로 농축할 수 있다. 농축비에 관해서, 예를 들어, 원료 액체인 나노입자 분산액의 밀도로부터 나노입자의 밀도를 바람직하게는 100 ~ 1,000 배, 더 바람직하게는 500 ~ 1,000 배로 높일 수 있다.

게다가, 본 발명의 나노입자의 농축 방법에 따르면, 나노입자의 추출 후에 잔여 분산 용매 내의 잔여 나노입자를 거의 제거함으로써 높은 추출율을 실현할 수 있어, 예를 들어, 분산 용매 내의 잔여 나노입자의 양을 약 0.1 ~ 1 wt% 까지 감소시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 응집 나노입자의 분산 방법을 설명한다.

본 발명의 응집 나노입자의 분산 방법에 따르면, 응집 상태에 있는 나노입자를 미세화 및 분산시킬 수 있다 (본 발명에서, 미세화 및 분산이란 분산액 내의 입자의 응집을 깨뜨리고 분산도를 높이는 것을 의미한다).

특히 상기 나노입자 농축액이 신속한 필터 여과를 가능하게 하는 상태로 만들어진 경우에, 일반적으로 농축에 의해 나노입자가 응집된다. 따라서, 일반적인 분산 방법에 의한 재분산화는 나노입자로의 전환에 불충분하고, 미세화 및 분산에 대한 더 높은 효율을 가지는 방법이 필요하다. 이러한 응집 나노입자에 있어서도 (본 발명에서, 응집 나노입자라는 용어는 응집체처럼, 2차 힘에 의해 결합된 다수의 나노입자를 의미한다), 본 발명의 응집 나노입자를 분산시키는 방법에 따라 주파수가 다른 초음파를 순차적으로 가함으로써 나노입자를 미세화 및 재분산시킬 수 있다. 순차적으로 가해지는 초음파의 주파수는 낮은 주파수로부터 높은 주파수로 높아지는 것이 바람직하다.

주파수는 더 높은 주파수로 변하는 것이 바람직하며, 즉 2 ~ 200kHz 에서 높아지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 2kHz 이상, 30kHz 미만의 초음파가 가해지고, 다음에 30kHz 이상, 100kHz 미만의 초음파가 가해지며, 이어서 100 내지 200kHz 의 초음파가 가해진다. 특히 바람직하게는, 10kHz 이상, 30kHz 미만의 초음파가 가해지고, 30 내지 60kHz 의 초음파가 가해진다. 게다가, 일련의 다른 주파수로 다른 초음파를 여러 번 반복적으로 가할 수 있다. 주파수는 연속적이거나 불연속적으로 전환될 수 있다.

초음파 조사는 분산이 완료될 수 있을 때까지 제한 없이 여러 번 실행될 수 있지만, 사이클의 횟수는 바람직하게는 2 ~ 100 번이고, 더 바람직하게는 2 ~ 10 번이다. 각각의 주파수에서의 초음파 조사 시간은 제한되지 않지만, 바람직하게는 10 ~ 1,000 분이고, 더 바람직하게는 10 ~ 600 분이다. 본 발명에 따른 응집 나노입자를 분산시키는 방법에서 사용되는 초음파 조사 장치는 10kHz 이상의 초음파를 가할 수 있는 장치인 것이 바람직하며, 그 예로는 초음파 분산기, 초음파 세척기 등을 들 수 있다. 액체 온도의 상승은 나노입자의 열적 응집을 일으키기 때문에 ("최신 안료 분산 기술 (Current Pigment Dispersion Technology)", Technical Information Institute Co., Ltd., 1995, 166페이지), 초음파 조사 중의 액체 온도는 1 ~ 100℃ 로 유지되는 것이 바람직하며, 5 ~ 60℃ 로 유지되는 것이 더 바람직하다. 예를 들어, 분산액의 온도를 제어하기 위한 온도 제어층의 온도를 조절함으로써 분산액의 온도를 간접적으로 조절하는 것 등에 의해 온도가 제어될 수 있다.

고정된 주파수로 초음파를 조사하는 방법과는 다른, 본 발명의 응집 나노입자를 분산시키는 방법은 나노입자 및 용매의 충분한 친화력에 의해 응집 나노입자를 미세화 및 분산시킬 수 있다. 본 발명의 응집 나노입자를 분산시키는 방법에 의해 얻어진 나노입자는 1차 입자로 분산되는 것이 바람직하며, 그 입경이 바람직하게는 1 ~ 200㎚ 이며, 더 바람직하게는 2 ~ 100㎚ 이며, 특히 바람직하게는 5 ~ 80㎚ 이다.

고정된 주파수의 조사에 의해 얻어진 분산 상태와 비교할 때, 본 발명의 응집 나노입자를 분산시키는 방법은 평균 입경을 바람직하게는 10 ~ 90%, 더 바람직하게는 20 ~ 90% 만큼 줄일 수 있다. 또한, 입경 분포에 관해서, 응집 나노입자를 분산시키는 방법은 Mv/Mn 을 바람직하게는 10 ~ 90%, 더 바람직하게는 20 ~ 90% 만큼 감소시킬 수 있다.

본 발명의 나노입자를 농축시키는 방법에 따르면, 나노입자 분산액 (예를 들어, 액상법에 의해 조제된 유기 안료 나노입자를 포함하는 분산액) 으로부터 분산 용매를 제거함으로써 나노입자를 효율적으로 농축할 수 있다 (예를 들어, 약 500 ~1,000 배). 또한, 불필요한 에너지 또는 과도한 시설 없이 상업적인 생산 규모로 실용적으로 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 방법은 응집체가 재분산될 수 있는 정도로 약한 응집을 일으키는 추출 용매를 사용함으로써 나노입자를 신속하게 농축할 수 있으며, 그에 의해 미세한 입경을 가지는 나노입자 (1차 입자) 가 단분산 상태로 얻어질 수 있다. 본 발명에 따른 농축 방법에 의해 조제된 나노입자 농축액 및 그로부터 얻어지는 나노입자는 바람직하게는 잉크젯 잉크 내에서 또는 그 내부의 원료 미립자로서, 그리고 컬러 필터 코팅 용액 내에서 또는 그 내부의 원료 미립자로서 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 응집 나노입자을 분산시키는 방법에 따르면, 슬러리 상태로 존재하는 입자 같은 응집 나노입자를 효율적으로 재분산할 수 있다. 또한, 적은 에너지 소비로 단 시간 내에 효율적으로, 액상법 또는 레이저 절제법에 의해 조제된 분산액으로부터 얻어진 농축액 내의 응집 나노입자를 분산시킬 수 있다. 본 발명의 응집 나노입자를 분산시키는 방법에 따르면, 주파수가 다른 초음파를 조사함으로써, 입자를 지금까지 불가능했던 정도로 미세하게 분산시킬 수 있다. 또한, 컬러 필터 코팅 용액 및 잉크젯 잉크에서 사용되기에 적합한 나노입자 및 그 분산을 상업적 규모로 생산할 수 있다.

본 발명은 이하의 실시예를 근거로 더 상세히 설명되지만, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니다.

도 1 은 안료액의 광산란 강도의 변화와 초음파 조사량과의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하의 실시예에서, 입자의 분산/응집 상태는 주사형 전자 현미경 및 Nikkso Co., Ltd 에 의해 제작된 Nanotrack UPA-EX150 을 사용하여 측정된다.

(실시예 1)

안료 (Pigment Red 122) 410㎎ 를 1-메틸-2-피롤리돈 120㎖ 에 용해시켜, 안료 용액을 얻었다. 별도로, 물 1000㎖ 을 빈용매로서 이용가능하게 만들었다.

Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd. 에 의해 제작된 Ramond stirrer GK-0222-10 로 교반하면서, Nihon Seimitsu Kagaku 사에 의해 제작된 대용량 무맥동 펌프 NP-KX-500 을 사용하여 50㎖/분의 유량으로 안료 용액을 1℃ 의 온도로 유지된 빈용매에 주입해서, 나노안료 분산액 (입경 20㎚, 및 Mv/Mn : 1.41) 을 얻었다.

이렇게 조제된 나노안료 분산액 (나노안료 밀도 : 약 0.04 wt%) 에 200㎖ 의 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트를 첨가하고, 혼합물을 20℃ 에서 100rpm 으로 10 분 동안 교반함으로써 나노안료를 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트 상에서 추출되게 해서, 농축 추출액을 얻었다. 추출 후에, 잔여 분산 용매에 포함되는 나노안료의 양이 약 5 wt% 이하로 감소되었다.

추출된 나노안료를 포함하는 농축 추출액을 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc., 에 의해 제작된 FP-100 필터를 사용해 여과해서 안료를 포함하는 페이스트형 농축액 (나노안료 밀도 : 약 30 wt%) 을 얻었다. 이 결과에 의해, 본 발명의 나노입자를 농축시키는 방법에 따라서, 나노안료가 원료 분산액로부터 약 750 배로 용이하게 농축되었다는 것을 알 수 있었다.

(실시예 2)

안료 (Pigment Red 122) 610㎎ 과 1 mol/ℓ 의 수산화나트륨 수용액 10㎖ 를 1-메틸-2-피롤리돈 120㎖ 에 용해시켜, 안료 용액을 얻었다. 별도로, 1 mol/ℓ 의 염화수소 수용액 8㎖ 를 포함하는 고순도의 물 1,000㎖ 를 빈용매로서 이용가능하게 만들었다.

Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd. 에 의해 제작된 Ramond stirrer GK-0222-10 로 교반하면서, Nihon Seimitsu Kagaku Co., Ltd. 에 의해 제작된 대용량 무맥동 펌프 NP-KX-500 을 사용하여 50㎖/분의 유량으로 안료 용액을 1℃ 의 온도로 유지된 빈용매에 주입해서, 나노안료 분산액 (입경 21㎚, 및 Mv/Mn : 1.35) 을 얻었다.

이렇게 조제된 나노안료 분산액 (나노안료 밀도 : 약 0.06 wt%) 에 200㎖ 의 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트를 첨가하고, 혼합물을 20℃ 에서 100rpm 으로 10 분 동안 교반함으로써 나노안료를 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트 상에서 추출되게 해서, 농출 추출액을 얻었다. 추출 후에, 잔여 분산 용매에 포함되는 나노안료의 양이 약 5 wt% 이하로 감소되었다.

추출된 나노안료의 농축 추출액을 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc., 에 의해 제작된 FP-100 필터를 사용해 여과해서 안료를 포함하는 페이스트형 농축액 (나노안료 밀도 : 약 30 wt%) 을 얻었다. 이 결과에 의해, 본 발명의 나노입자를 농축시키는 방법에 따라서, 나노안료가 원료 분산액로부터 약 500 배로 농축되 었다는 것을 알 수 있었다.

(시험예)

2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트가 다른 실시예에서는 에틸 아세테이트, 톨루엔, n-헥산, 또는 시클로헥산으로 대체되고, 비교예에서는 클로로포름으로 대체되는 것을 제외하고는 실시예 2 와 유사한 방식으로 나노안료를 농축하였다. 이 결과를 실시예 2 의 결과와 함께 표 1 에 나타냈다.

추출 효율은 잔여 분산 용매에 존재하는 안료의 양으로 구하였고, 10 wt% 미만의 잔여량은 "양호" 로, 10 wt% 이상, 20 wt% 미만은 "보통" 으로, 20 wt% 이상은 "불량" 으로 나타내었다.

여과 효율은 농축률로 구하였고, 200 배 이상의 농축률은 "양호" 로, 100 배 이상, 200 배 미만의 농축률은 "보통" 으로 나타내었다.

분산 효율은 재분산 후 입경/분산시 입경의 비율로 구하였고, 1 이상, 2 미만의 비율은 "양호" 로, 2 이상, 5 미만의 비율은 "보통" 으로 나타내었다.

(실시예 3)

안료 (Pigment Red 122) 410㎎ 을 1-메틸-2-피롤리돈 120㎖ 에 용해시켜, 안료 용액을 얻었다. 별도로, 물 1,000㎖ 를 빈용매로서 이용가능하게 만들었다.

Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd. 에 의해 제작된 Ramond stirrer GK-0222-10 로 교반하면서, Nihon Seimitsu Kagaku 사에 의해 제작된 대용량 무맥동 펌프 NP-KX-500 을 사용하여 50㎖/분의 유량으로 안료 용액을 1℃ 의 온도로 유지된 빈용매에 주입해서, 나노안료 분산액을 얻었다.

이렇게 조제된 나노안료 분산액 (나노안료 밀도 : 약 0.04 wt%) 에 200㎖ 의 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트를 첨가하고, 혼합물을 25℃ 에서 500rpm 으로 10 분 동안 교반하고 180 분 동안 정지시킴으로써 나노안료를 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트 상에서 추출되게 해서, 농축 추출액을 얻었다.

추출된 나노안료를 포함하는 농축 추출액을 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc., 에 의해 제작된 FP-100 필터를 사용해 여과해서 안료를 포함하는 페이스트형 농축액 (나노안료 밀도 : 약 30 wt%) 을 얻었다. 이 상태에서, 안료는 응집된 상태가 되었고, 입경은 103㎚ 이었다.

시클로헥사논 5㎖ 를 안료를 포함하는 페이스트형 농축액 1.0g 에 더해서, 초음파 조사를 위한 시료 안료액 (I) 을 얻었다. 시료 안료액 (I) 을 Branson 에 의해 제작된 초음파 분산기 Sonifier II 에서 20kHz 의 주파수로 5 분 동안 초음파처리하였다 (초음파 조사 i). 추가적으로, 상기 액을 Branson 에 의해 제작된 초음파 분산기 Model 200bdc-h 40:0.8 에서 40kHz 의 주파수로 10 분 동안 초음파처리하였다 (초음파 조사 ii).

초음파 조사 i 및 ii 는 안료 입자의 완전한 분산이 육안으로 확인될 때까지 5 번 반복되었다. 초음파 조사 중에, 시료 안료액은 Yamato Scientific Co., Ltd. 에 의해 제작된 Coolnics CTW400 에서 냉각되면서 25℃ 로 유지되었다. 얻어진 시료액 내의 안료 미립자는 22㎚ 의 입경과 1.39 의 Mv/Mn 비를 가졌다.

(실시예 4)

Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd. 에 의해 제작된 Ramond stirrer GK-0222-10 로 교반하면서, Nihon Seimitsu Kagaku Co., Ltd. 에 의해 제작된 대용량 무맥동 펌프 NP-KX-500 을 사용하여 50㎖/분의 유량으로 안료 용액을 1℃ 의 온도로 유지된 빈용매에 주입해서, 나노안료 분산액을 얻었다.

이렇게 조제된 나노안료 분산액 (나노안료 밀도 : 약 0.06 wt%) 에 200㎖ 의 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트를 첨가하고, 혼합물을 25℃ 에서 500rpm 으로 10 분 동안 교반하고 180 분 동안 정지시킴으로써 나노안료를 2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트 상에서 추출되게 해서, 농축 추출액을 얻었다.

추출된 나노안료의 농축 추출액을 Sumitomo Electric Fine Polymer Inc., 에 의해 제작된 FP-100 필터를 사용해 여과해서 안료를 포함하는 페이스트형 농축액 (나노안료 밀도 : 약 30 wt%) 을 얻었다. 이 상태에서, 안료는 응집된 상태가 되었고, 입경은 120㎚ 이었다.

시클로헥사논 5㎖ 를 안료를 포함하는 페이스트형 농축액 1.0g 에 더해서, 초음파 조사를 위한 시료 안료액 (II) 을 얻었다. 시료 안료액 (II) 을 Branson 사에 의해 제작된 초음파 분산기 Sonifier II 에서 20kHz 의 주파수로 5 분 동안 초음파처리하였다 (초음파 조사 iii). 추가적으로, 상기 액을 Branson 사에 의해 제작된 초음파 분산기 Model 200bdc-h 40:0.8 에서 40kHz 의 주파수로 10 분 동안 초음파처리하였다 (초음파 조사 iv).

초음파 조사 iii 및 iv 는 안료 입자의 완전한 분산이 육안으로 확인될 때까지 5 번 반복되었다. 초음파 조사 중에, 시료 안료액은 Yamato Scientific Co., Ltd. 에 의해 제작된 Coolnics CTW400 에서 냉각되면서 25℃ 로 유지되었다. 얻어진 시료액 내의 안료 미립자는 25㎚ 의 입경과 1.40 의 Mv/Mn 비를 가졌다.

(실시예 5)

실시예 4 에서 설명된 방법에 의해 조제된 시료 안료액 (II) 을 20kHz 로 10 분 동안 초음파처리하였고, 추가적으로 40kHz 로 10 분 동안 초음파처리하였다. Branson 사에 의해 제작된 초음파 분산기 model 450 이 20kHz 의 초음파 조사에 사용되었고, 혼다 사에 의해 제작된 초음파 세척기 W-121 이 40kHz 의 초음파 조사에 사용되었다. 시료 안료액은 Yamato Scientific Co., Ltd. 에 의해 제작된 Coolnics CTW400 에서 냉각되면서 25℃ 로 유지되었다. 도 1 에서, 안료액의 광산란 강도의 변화를 초음파 조사량에 대해 나타냈다. 광산란 강도는 Agilent 사에 의해 제작된 분광 광도계 model 8453 를 사용하여 측정되었다.

도 1 에 도시된 결과에서 알 수 있듯이, 광산란 강도는 20kHz 의 초음파 조사에 의해 감소하는 것이 멈추었지만, 40kHz 의 추가적인 초음파 조사에 의해 더 감소하였다. 상기 결과는 주파수가 다른 초음파를 가함으로써 안료 입자를 더 미세하게 미세화 및 분산시킬 수 있다는 것을 나타낸다.

사용된 시약은 이하와 같다

시약 제조업자

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Pigment Red 122 Toyo Ink Mfg Co., Ltd.

(Lionogen Magenta R)

메탄올 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

시클로헥사논 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

1-메틸-2-피롤리돈 (탈수) Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

2-(1-메톡시) 프로필 아세테이트 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

1 mol/ℓ 수산화나트륨 수용액 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

1 mol/ℓ 염화수소 수용액 Wako Pure Chemical Industries, Ltd.

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본 발명의 나노입자를 농축시키는 방법에 따르면, 나노미터 크기 (예를 들어, 10 ~ 100㎚ 의 미세한 입경을 가지는 나노입자를 추출하고 농축시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 응집 나노입자를 분산시키는 방법에 따르면, 나노입자가 농축 액 내에서 응집된 경우에도, 나노입자를 효율적으로 미세화 및 분산시킴으로써, 1차 입자로 미세화 및 분산된 나노입자를 얻을 수 있다.

이러한 이유로, 얻어진 나노입자 또는 그것을 포함하는 혼합액을, 광학 농도 및 채도가 높고 선명하며 화상 표면의 균일성이 우수한 잉크젯 잉크를 조제하기 위해서 사용할 수 있다. 또한, 광학 농도가 높고 필터 표면의 균일성이 뛰어나며 대비(contrast)가 높으며 화상의 노이즈가 더 적은 컬러 필터를 조제하기 위해서 사용할 수 있다.

본 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 상세한 설명의 어떠한 부분에 의해서도 본 발명을 한정하려는 의도는 아니며, 본 발명은 수반되는 청구항에서 정해진 범위 내에서 넓게 구성된다.

본 출원은 2005년 5월 6일에 출원된 일본 특허출원 제2005-135205호 및 2005년 5월 6일에 출원된 일본 특허출원 제2005-135206호에 근거하여 우선권을 주장하며, 각 일본 특허출원은 본 명세서에 참고로 수반된다.

Claims

분산 용매 내에 나노입자가 분산되어 있는 나노입자 분산액에 추출 용매를 첨가하여 혼합하고,

그에 의해 나노입자를 추출 용매의 상(phase)으로 농축 및 추출하고,

농축 추출액을 필터 여과함으로써 분산 용매를 제거하는 단계를 포함하며,

추출 용매는 분산 용매와 실질적으로 섞이지 않으며, 추출 용매가 분산 용매와 혼합되어 혼합물이 정지한 후에 추출 용매가 경계면을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법.
제 1 항에 있어서, 나노입자를 추출 용매의 상으로 농축 및 추출함으로써, 나노입자가 재분산될 수 있는 정도로 응집이 일어나는 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 나노입자 분산액의 분산 용매는 수용매, 알코올 화합물 용매, 케톤 화합물 용매, 에테르 화합물 용매, 방향족 화합물 용매, 이황화탄소 용매, 지방족 화합물 용매, 니트릴 화합물 용매, 설폭시드 화합물 용매, 할로겐화 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매, 이온 용매, 및 그 혼합 용매 중에서 선택된 용매인 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자는 유기 안료, 유기 색소, 풀러린, 고분자 화합물, 방향족 탄화수소, 및 지방족 탄화수소로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 추출 용매는 에스테르 화합물 용매인 것을 특징으로 하는 나노입자의 농축 방법.
응집된 나노입자를 포함하는 액에 주파수가 다른 둘 이상의 초음파를 가하고,

그에 의해 상기 응집된 나노입자를 미세화 및 분산시키는 단계를 포함하는 응집 나노입자의 분산 방법.
제 6 항에 있어서, 응집된 나노입자를 포함하는 액에 가해지는 초음파의 주파수는 2 ~ 200kHz 의 범위 내에서 더 높은 주파수로 변하는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 10kHz 이상, 30kHz 미만의 초음파가 가해지고, 그 다음에 30 내지 60kHz 의 다른 초음파가 가해지는 방식으로, 응집된 나노입자를 포함하는 액에 다른 초음파가 가해지는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 주파수가 다른 둘 이상의 초음파를 가하는 것으로 일련의 초음파 조사가 이루어지며, 상기 일련의 초음파 조사는 다수의 횟수로 반복적으로 실행되는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법.
제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자는 유기 안료, 유기 색소, 풀러린, 고분자 화합물, 방향족 탄화수소, 및 지방족 탄화수소로부터 선택된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법.
제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 응집된 나노입자를 포함하는 액이 5℃ ~ 60℃ 의 온도로 유지되면서, 상기 초음파가 가해지는 것을 특징으로 하는 응집 나노입자의 분산 방법.