WO2010100794A1 - 顔料微粒子の表面処理方法 - Google Patents

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WO2010100794A1
WO2010100794A1 PCT/JP2009/069073 JP2009069073W WO2010100794A1 WO 2010100794 A1 WO2010100794 A1 WO 2010100794A1 JP 2009069073 W JP2009069073 W JP 2009069073W WO 2010100794 A1 WO2010100794 A1 WO 2010100794A1
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榎村 眞一
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エム・テクニック株式会社
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    • C09B68/425Anionic groups
    • C09B68/4253Sulfonic acid groups

Definitions

  • the present invention relates to a surface treatment method for pigment fine particles.
  • the pigment fine particles are used by being dispersed in a dispersion medium such as water or an organic solvent.
  • a dispersion medium such as water or an organic solvent.
  • the smaller the size of the pigment fine particles the more difficult it is to disperse in the dispersion medium, which requires a large amount of energy such as a bead mill and a high-pressure homogenizer to disperse, or once the dispersion is completed.
  • dispersion stability such as aggregation again. Therefore, for the purpose of uniformly dispersing the pigment fine particles, the surface of the pigment fine particles is modified to improve the affinity for the dispersion medium and the affinity for the dispersant contained in the dispersion medium.
  • a method is known as a known technique (Patent Document 1, Patent Document 2).
  • a water-wet organic pigment paste is added to a sulfonated reaction solvent to disperse the pigment, and then water is eliminated. Then, a sulfonic acid group is formed on the surface of the organic pigment particles by a sulfonating agent.
  • the surface treatment of once dried particles or agglomerated particles is performed, the surface treatment must generally be performed after the intended particles are dispersed again in a solvent. For this reason, it is difficult to require a large amount of energy in order to uniformly disperse particles that have not been surface-treated, or to uniformly treat each particle. In addition, a large amount of energy is required each time the surface modification is performed after the step of atomization. Furthermore, since a reagent for performing the target treatment is required for each process, the cost is increased and a great amount of resources are wasted.
  • an organic pigment solution in which a pigment is dissolved in a solvent that is a good solvent for the pigment and a solvent that is a poor solvent for the pigment are mixed, and the pigment is substantially precipitated as a particle in the mixed solution.
  • a strong acid solution of a compound that is sparingly soluble in water in which an acidic functional group is bonded to a dye portion and a compound that is a constituent component of an organic pigment is put into water.
  • a method of producing a surface-treated pigment characterized by adsorbing the precipitated mixture on the particle surface of an organic pigment is mentioned.
  • a step of producing a compound having a modifying group in a dye part and the modification of the dye part are performed. Since it comprises a step of dissolving and re-depositing a mixture of a compound having a group and a pigment, there are problems such as an increase in the number of steps and cost.
  • the modifying group refers to at least a functional group or radical introduced or bonded to the particle surface.
  • dissolved the organic pigment in the 1st solvent which is a good solvent for it, and the 2nd solvent used as a poor solvent with respect to the said organic pigment are mixed,
  • the said organic pigment is mixed.
  • Patent Document 6 invented by the applicant of the present application, a minute interval is maintained between two relatively rotating processing surfaces that can be moved toward and away from each other, and the two treatments maintained at the minute interval are maintained. Even when a thin film fluid (forced thin film) of the fluid to be treated is formed by using a flow path of the fluid to be treated between the surfaces, and an apparatus for producing pigment fine particles in the thin film fluid (forced thin film) is used. The easy dispersibility of the prepared pigment fine particles could not be established.
  • an object of the present invention is to perform surface treatment of pigment fine particles efficiently with small energy and without increasing the cost, for example, to introduce a modifying group on at least the surface of the pigment fine particles.
  • the invention according to claim 1 of the present application supplies a fluid to be processed between processing surfaces that are capable of approaching / separating and relatively displaced, and between the supply pressure of the fluid and the rotating processing surface.
  • the distance between the processing surfaces is maintained at a minute interval by the balance between the force in the approaching direction including the pressure and the force in the separation direction, and the distance between the two processing surfaces maintained at the minute interval is covered.
  • a pigment characterized in that a fluid to be treated forms a thin film fluid by forming a flow path for the treatment fluid, pigment fine particles are generated in the thin film fluid, and the generated pigment fine particles are surface-modified. This is a surface treatment method for fine particles.
  • the fluid pressure applying mechanism that applies pressure to the fluid to be processed, the first processing portion, and the first processing portion can be relatively approached and separated.
  • the second processing unit includes at least two processing units, and a rotation drive mechanism that relatively rotates the first processing unit and the second processing unit.
  • At least two processing surfaces, a first processing surface and a second processing surface are provided at opposing positions, and each of the processing surfaces is sealed so that the fluid to be processed having the pressure is flowed.
  • at least the second processing portion of the first processing portion and the second processing portion includes a pressure receiving surface, and at least of the pressure receiving surface. Part of the surface is constituted by the second processing surface, and the pressure receiving surface is the fluid pressure applicator described above.
  • a kind of fluid to be treated which has been pressurized by the fluid pressure imparting mechanism, is passed between the first processing surface and the second processing surface, An independent separate introduction path through which another kind of fluid to be treated different from the kind of fluid to be treated is passed is provided, and at least one opening leading to the introduction path has the first processing surface and the second treatment path.
  • the other kind of fluid to be treated is introduced between the processing surfaces through the introduction path, and the kind of fluid to be treated and the other kind of fluid are introduced.
  • the invention according to claim 4 of the present application is the surface treatment method for pigment fine particles according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface modification of the pigment fine particles is performed in the thin film fluid.
  • the invention according to claim 5 of the present application is the surface treatment method for pigment fine particles according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface modification is performed by treating the surface of the pigment fine particles with an acidic group. is there.
  • the invention according to claim 6 of the present application is characterized in that the surface modification is carried out by treating the surface of the pigment fine particles with a basic group treatment. It is.
  • the invention according to claim 7 of the present application is pigment fine particles obtained by the surface treatment method for pigment fine particles according to any one of claims 1 to 6.
  • the invention according to claim 8 of the present application is a dispersion of pigment fine particles obtained by the surface treatment method for pigment fine particles according to any one of claims 1 to 6.
  • the present invention has been able to effectively and efficiently modify the surface of pigment fine particles. Furthermore, since the atomization process and the surface modification process can be performed substantially simultaneously, the process can be simplified. Furthermore, since the process which requires enormous energy can be omitted, the conventional problems mentioned above can be improved.
  • FIG. 1 is a substantially longitudinal cross-sectional view which shows the concept of the apparatus used for implementation of this invention
  • B is a general
  • C is the said It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the concept of other embodiment of an apparatus
  • D is a general
  • A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG.
  • A) is the principal part schematic bottom view of the apparatus shown in FIG.2 (C)
  • B) is the principal part schematic bottom view of other embodiment of the said apparatus
  • C) is another implementation.
  • FIG. 4D is a schematic bottom view showing the concept of still another embodiment of the apparatus
  • FIG. 4E is a concept of still another embodiment of the apparatus
  • (F) is a schematic bottom view showing the concept of still another embodiment of the above apparatus.
  • A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG. (A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG. (A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG. (A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG. (A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG. (A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 to (C) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG. (A) to (D) are schematic longitudinal sectional views showing the concept of still another embodiment of the apparatus shown in FIG. (A)
  • FIG. 1 is a principal part outline of the apparatus shown in FIG. 1 (A). It is a bottom view.
  • (A) is a principal part schematic longitudinal cross-sectional view which shows other embodiment about the pressure receiving surface of the apparatus shown to FIG. 1 (A)
  • (B) is a principal part abbreviation of other embodiment of the said apparatus. It is a longitudinal cross-sectional view.
  • (D) is a partially notch principal part schematic longitudinal cross-sectional view of other embodiment of the said apparatus. It is a principal part schematic longitudinal cross-sectional view of further another embodiment of the apparatus shown to FIG. 12 (A).
  • (A) is a general
  • (B) is a partial notch principal part explanatory drawing of the said apparatus.
  • (A) is a top view of the 1st process part of the apparatus shown to FIG. 12 (A), (B) is the principal part longitudinal cross-sectional view.
  • (A) is a longitudinal sectional view of the main part of the first and second processing parts of the apparatus shown in FIG. 12 (A), and (B) is a view of the first and second processing parts with a minute gap therebetween. It is a principal part longitudinal cross-sectional view.
  • (A) is a top view of other embodiment of the said 1st process part,
  • (B) is the principal part general
  • (A) is a top view of further another embodiment of the said 1st process part, (B) is the principal part general
  • (A) is a top view of other embodiment of the 1st processing part, (B) is a top view of other embodiment of the 1st processing part.
  • FIG. 25 is a schematic plan view of a first processing surface of the apparatus shown in FIG. 25, and (B) is an enlarged view of a main part of the first processing surface of the apparatus shown in FIG. (A) is sectional drawing of a 2nd introduction path, (B) is a principal part enlarged view of the processing surface for demonstrating a 2nd introduction path.
  • A) And (B) is a principal part expanded sectional view for demonstrating the inclined surface provided in the part for a process, respectively.
  • Example 1 is a bottom view of the 2nd process part
  • B is the principal part expanded sectional view of the 1st and 2nd process part. is there.
  • It is an IR measurement result in Example 1.
  • 2 is a result of XPS measurement of binding energy of 2p orbital of sulfur (S) in Example 1.
  • S 2p orbital of sulfur
  • 2 is a NMR measurement result using heavy DMSO as a solvent in Example 1.
  • 2 is a TOF-SIMS measurement result in Example 1.
  • FIG. 2 is a TEM photograph of copper phthalocyanine fine particles obtained in Example 1.
  • FIG. 4 is a result of XPS measurement of binding energy of 1s orbital of oxygen (O) in Example 2.
  • FIG. 3 is a TEM photograph of copper phthalocyanine fine particles obtained in Example 2.
  • FIG. The NMR measurement result in the comparative example 1 is shown.
  • 4 is a TEM photograph of copper phthalocyanine fine particles in Comparative Example 1.
  • FIG. 4 is a graph showing infrared absorption spectra of copper phthalocyanine fine particles obtained in Examples 3 to 6.
  • 7 is an XPS measurement result of binding energy of sulfur (S) 2p orbit in Examples 3 to 6. It is a XPS measurement result of the bond energy of 1s orbital of oxygen (O), (A) is in Example 3 (Ex.1), (B) is in Example 6 (Ex.4).
  • Example 3 For the organic solvent dispersion of copper phthalocyanine fine particles in each of Example 3 (Ex.1 / white triangle) and Example 6 (Ex.4 / black square), the change in particle diameter with respect to the dispersion treatment time is shown.
  • A shows D 50 (volume 50% diameter)
  • B shows D 90 (volume 90% diameter). It is a figure which shows the particle size distribution in the organic solvent dispersion liquid of the copper phthalocyanine fine particle in each of Example 3 (Ex.1 / white triangle) and Example 6 (Ex.4 / black square) after a dispersion process.
  • Example 3 For the aqueous dispersion of copper phthalocyanine fine particles in each of Example 3 (Ex.1 / white triangle), Example 4 (Ex.2 / white circle), and Example 6 (Ex.3 / white square), the dispersion treatment time Changes in particle diameter are shown.
  • A) shows D 50 (volume 50% diameter), and
  • B) shows D 90 (volume 90% diameter).
  • A) shows D 50 (volume 50% diameter)
  • B) shows D 90 (volume 90% diameter).
  • the present invention maintains a minute interval of 1 mm or less between two relatively rotating processing surfaces that can approach and leave, and the flow path of the fluid to be processed is maintained between the two processing surfaces maintained at the minute interval.
  • a surface treatment method for pigment fine particles characterized in that a thin film fluid (forced thin film) of a fluid to be treated is formed, and the fine particles generated in the thin film fluid (forced thin film) are surface treated. Specifically, it is a surface modification method.
  • the kind of pigment fine particles to be surface-treated is not particularly limited.
  • a minute interval of 1 mm or less is maintained between the two relatively rotating processing surfaces that can be moved toward and away from each other, and a flow path of the fluid to be processed is defined between the two processing surfaces maintained at the minute interval.
  • the apparatus for forming a thin film fluid (forced thin film) of the fluid to be treated and producing pigment fine particles in the thin film fluid (forced thin film) is not particularly limited, but for example, an international publication WO2009 / 8388 pamphlet (patent) A device using the principle described in the literature 6) can be used.
  • a fluid containing a pigment solution in which a pigment is dissolved in a solvent, and a solvent that has a low solubility of the pigment in the pigment solution and can be a poor solvent is a method for producing pigment fine particles by mixing a fluid containing the pigment and depositing pigments, and each of the fluids described above is disposed so as to be able to approach and separate from each other, and at least one of them is rotated with respect to the other.
  • the above-mentioned fluid is mixed as a thin film fluid between the surfaces, and a pigment fine particle production method characterized by precipitating pigment fine particles in the thin film fluid can be used.
  • This manufacturing method will be described below. However, this manufacturing method is only an example, and the present invention is not limited to this manufacturing method.
  • this apparatus includes first and second processing units 10 and 20 that face each other, and at least one processing unit rotates.
  • the opposing surfaces of the processing parts 10 and 20 are processed surfaces 1 and 2, respectively, and the processing target fluid is processed between the processing surfaces.
  • the first processing unit 10 includes a first processing surface 1
  • the second processing unit 20 includes a second processing surface 2. Both processing surfaces 1 and 2 are connected to the flow path of the fluid to be processed and constitute a part of the flow path of the fluid to be processed. More specifically, this apparatus constitutes at least two flow paths for the fluid to be processed and joins the flow paths together.
  • this apparatus is connected to the flow path of the first fluid to be treated, forms a part of the flow path of the first fluid to be treated, and is separate from the first fluid to be treated. 2 A part of the flow path of the fluid to be treated is formed. And this apparatus makes both flow paths merge, mixes both fluids between the processing surfaces 1 and 2, and makes it react when a reaction is accompanied.
  • each of the above-mentioned flow paths is sealed, and is liquid-tight (when the fluid to be treated is liquid) or air-tight (when the fluid to be treated is gas). It is said that.
  • this apparatus includes a first processing unit 10, a second processing unit 20, and a first processing unit 10 that holds the first processing unit 10.
  • the rotation drive unit is not shown in the figure.
  • At least one of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 can be approached / separated from at least either one, and both processing surfaces 1 and 2 can be approached / separated.
  • the second processing unit 20 approaches and separates from the first processing unit 10.
  • the first processing unit 10 may approach or separate from the second processing unit 20, and both processing units 10 and 20 may approach or separate from each other. It may be.
  • the second processing unit 20 is disposed above the first processing unit 10, and the lower surface of the second processing unit 20, that is, the lower surface is the second processing surface 2, and
  • the first processing surface 1 is an upper surface, that is, an upper surface of the first processing portion 10.
  • the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are each an annular body, that is, a ring.
  • the first processing unit 10 is referred to as a first ring 10
  • the second processing unit 20 is referred to as a second ring 20 as necessary.
  • both the rings 10 and 20 are members whose one end made of metal is mirror-polished, and the mirror surfaces are defined as a first processing surface 1 and a second processing surface 2. That is, the upper end surface of the first ring 10 is mirror-polished as the first processing surface 1, and the lower end surface of the second ring 20 is mirror-polished as the second processing surface 2.
  • At least one of the holders can be rotated relative to the other holder by the rotation driving unit.
  • Reference numeral 50 in FIG. 1A denotes a rotation shaft of the rotation drive unit.
  • An electric motor can be adopted as the rotation drive unit.
  • the processing surface of the other ring can be rotated relative to the processing surface of the one ring.
  • the first holder 11 receives the driving force from the rotation driving unit at the rotation shaft 50 and rotates with respect to the second holder 21.
  • the integrated first ring 10 rotates with respect to the second ring 20.
  • the rotation shaft 50 is provided in the first holder 11 so as to be concentric with the center of the circular first ring 10 in plan view.
  • the rotation of the first ring 10 is centered on the axis of the first ring 10.
  • the axis indicates the center line of the first ring 10 and is an imaginary line.
  • each of the first and second holders 11 and 21 includes a concave ring housing portion.
  • the first ring 10 is fixed to the ring housing portion so that the first ring 10 fits into the ring housing portion of the first holder 11 and does not protrude from the ring housing portion of the first holder 11. ing.
  • the material of the first ring 10 is not only metal, but also ceramic, sintered metal, wear-resistant steel, other metal that has been subjected to hardening treatment, or hard material that has been subjected to lining, coating, plating, or the like. .
  • it since it rotates, it is desirable to form the 1st process part 10 with a lightweight raw material. What is necessary is just to employ
  • the ring accommodating part 41 with which the 2nd holder 21 is provided accommodates the processing surface 2 of the 2nd ring 20 so that it can protrude and retract.
  • the ring holder 41 included in the second holder 21 is a recess that mainly stores a portion of the second ring 20 on the side opposite to the processing surface 2 side. It is a groove.
  • the ring accommodating portion 41 is formed larger than the size of the second ring 20 and accommodates the second ring 20 with a sufficient clearance between the ring accommodating portion 41 and the second ring 20. By this clearance, the second ring 20 can be displaced in the ring accommodating portion 41 in the axial direction of the annular ring accommodating portion 41 and in the direction intersecting with the axial direction.
  • the second ring 20 can be displaced with respect to the ring housing part 41 so that the center line of the second ring 20 breaks the parallel relationship with the axial direction of the ring housing part 41.
  • a portion of the second holder 21 surrounded by the second ring 20 is referred to as a central portion 22.
  • the second ring 20 is further decentered with respect to the thrust direction of the ring accommodating portion 41, that is, the direction in which the second ring 20 protrudes and retracts, with respect to the center of the ring accommodating portion 41. Is accommodated so that it can be displaced.
  • the second ring 20 can be displaced so that the width of the protrusions and depressions from the ring accommodating portion 41 is different at each position in the circumferential direction of the second ring 20 with respect to the ring accommodating portion 41, that is, the second center can be swung.
  • the ring 20 is accommodated.
  • the second ring 20 includes the first ring 10 while having the above three degrees of freedom of freedom, that is, the degree of freedom of the second ring 20 with respect to the ring accommodating portion 41 in the axial direction, the eccentric direction, and the center deflection direction. Is held by the second holder 21 so as not to follow the rotation.
  • this point may be implemented by providing each ring accommodating portion 41 and the second ring 20 with an appropriate contact that restricts the ring accommodating portion 41 from rotating in the circumferential direction. However, the hit must not impair the three degrees of freedom of displacement.
  • Said contact surface pressure provision mechanism 4 provides the processing part with a force that causes the first processing surface 1 and the second processing surface 2 to approach each other.
  • the contact pressure applying mechanism 4 is provided in the second holder 21 and biases the second ring 20 toward the first ring 10.
  • the contact surface pressure application mechanism 4 urges each position in the circumferential direction of the second ring 20, that is, each position of the second processing surface 2, evenly toward the first ring 10.
  • a specific configuration of the contact surface pressure imparting mechanism 4 will be described in detail later.
  • the case 3 is arranged outside the outer peripheral surfaces of both the rings 10 and 20 and is generated between the processing surfaces 1 and 2. Contains the product discharged to the outside. As shown in FIG.
  • the case 3 is a liquid-tight container that houses the first holder 11 and the second holder 21.
  • the 2nd holder 21 can be implemented as what was formed integrally with case 3 as a part of the case 3 concerned.
  • the second holder 21 when the second holder 21 is formed as a part of the case 3 or formed separately from the case 3, the second holder 21 has a space between the rings 10 and 20, that is, both processing surfaces 1. It is not movable so as to affect the distance between the two. In other words, the second holder 21 does not affect the distance between the processing surfaces 1 and 2.
  • the case 3 is provided with a discharge port 32 for discharging the product outside the case 3.
  • the first introduction part d1 supplies the first fluid to be processed between the processing surfaces 1 and 2.
  • the fluid pressure applying mechanism p1 is connected to the first introduction part d1 directly or indirectly and applies a fluid pressure to the first fluid to be treated.
  • a compressor or other pump can be employed for the fluid pressure imparting mechanism p1.
  • the first introduction portion d1 is a fluid passage provided inside the central portion 22 of the second holder 21, and one end of the first introduction portion d1 is a flat surface of the second holder 21 and the second ring 20 is flat. An opening is made at the center position of the circle presented in the view.
  • the other end of the first introduction part d1 is connected to the fluid pressure applying mechanism p1 outside the second holder 21, that is, outside the case 3.
  • the second introduction part d2 supplies the second fluid to be mixed with the first fluid to be treated between the processing surfaces 1 and 2.
  • the second introduction part is a fluid passage provided inside the second ring 20, one end of which opens at the second processing surface 2, and the other end has a second The fluid supply part p2 is connected.
  • a compressor and other pumps can be adopted for the second fluid supply part p2.
  • the first fluid to be treated which is pressurized by the fluid pressure imparting mechanism p1
  • the first introduction part d1 into the space inside both the rings 10 and 20, and the first treatment surface 1 and the first 2 Passes between the processing surfaces 2 and tries to pass outside the rings 10 and 20.
  • the second ring 20 that has received the pressure of the first fluid to be treated moves away from the first ring 10 against the urging force of the contact surface pressure imparting mechanism 4, and a minute amount between both treatment surfaces. Open a large interval. The distance between both surfaces 1 and 2 due to the approach and separation of both processing surfaces 1 and 2 will be described in detail later.
  • the second fluid to be treated is supplied from the second introduction part d ⁇ b> 2, merges with the first fluid to be treated, and mixing (reaction) is caused by the rotation of the processing surface. Promoted. And the product by mixing (reaction) of both fluids is discharged
  • the mixing and reaction of the fluid to be processed (when accompanied by a reaction) is performed by rotating the first processing surface 1 and the second processing by rotation by the rotation driving unit of the first processing unit 10 with respect to the second processing unit 20.
  • the downstream side of the opening m2 of the second introduction portion d2 mixes the first fluid to be treated and the second fluid to be treated. It becomes a room.
  • the second introduction is performed in the inner and outer direction r ⁇ b> 1 of the diameter of the second ring 20, which is indicated by diagonal lines.
  • the opening m2 of the part that is, the region H outside the second opening m2 functions as the processing chamber. Therefore, this processing chamber is located downstream of both openings m1 and m2 of the first introduction part d1 and the second introduction part d2 between the processing surfaces 1 and 2.
  • the processing surfaces 1 and 2 With respect to the first fluid to be processed introduced from the first opening m1 to the space between the processing surfaces 1 and 2 through the space inside the ring, the processing surfaces 1 and 2 from the second opening m2.
  • the second fluid to be treated introduced between them is mixed in the region H serving as the treatment chamber, and when the reaction is involved, both fluids to be treated react.
  • the fluid is supplied by the fluid pressure applying mechanism p1 and the fluid tries to move outside the ring through a minute gap between the processing surfaces 1 and 2, but the first ring 10 is rotating.
  • the mixed fluid does not move linearly from the inside to the outside in the inner and outer directions of the diameter of the ring, but is centered on the rotation axis of the ring in a state where the processing surface is viewed in plan view.
  • the ring moves from the inside of the ring to the outside.
  • the section required for sufficient mixing (reaction) at a minute interval between the processing surfaces 1 and 2 by moving spirally from the inside to the outside. Can be ensured, and uniform mixing can be promoted.
  • a product generated by mixing becomes a homogeneous product between the minute first and second processing surfaces 1 and 2, and in particular, fine particles in the case of crystallization and precipitation.
  • the distance between the processing surfaces 1 and 2 can be balanced between the processing surfaces 1 and 2, which can balance the interval to a preferable minute interval, and further receive the pressure applied by the fluid pressure applying mechanism p 1 and the centrifugal force due to the rotation of the ring Mixing (reaction) is promoted by moving the minute gap in a spiral.
  • the above-mentioned mixing (reaction) is forcibly performed by the pressure feeding applied by the fluid pressure applying mechanism p1 and the rotation of the ring. That is, mixing (reaction) is forcedly and uniformly performed between the processing surfaces 1 and 2 that are disposed so as to be able to approach and separate from each other and at least one rotates relative to the other. Therefore, in particular, the crystallization or precipitation of the product due to the reaction is performed by a method that is relatively easy to control, such as adjustment of the feed pressure applied by the fluid pressure imparting mechanism p1, and adjustment of the rotation speed of the ring, that is, the rotation speed of the ring. Can be controlled.
  • this fluid processing apparatus can control the distance between the processing surfaces 1 and 2 that affect the size of the product by adjusting the feeding pressure and the centrifugal force. This is excellent in that the distance traveled in the region H that affects generation can be controlled.
  • said process is not restricted to what a product precipitates, but includes the case of a liquid.
  • the product when the product is a fine mass such as fine particles, the product may be precipitated in the treated fluid, and is in a dispersion state in which a dispersed phase exists in the continuous phase. It may be a thing.
  • the rotating shaft 50 is not limited to the one arranged vertically, but may be arranged in the horizontal direction or may be arranged inclined.
  • the 1st introduction part d1 has corresponded with the axis of the 2nd ring 20 in the 2nd holder 21, and has shown what was extended vertically.
  • the first introduction part d1 is not limited to the one that coincides with the axis of the second ring 20, and the first fluid to be treated is supplied to the space surrounded by the rings 10 and 20. As long as it is possible, it may be provided at other positions of the central portion 22 of the second holder 21, and may extend obliquely rather than vertically.
  • FIG. 12A shows a more preferable embodiment of the above apparatus.
  • the second processing section 20 includes the second processing surface 2 and a pressure receiving surface 23 located inside the second processing surface 2 and adjacent to the second processing surface 2.
  • the pressure receiving surface 23 is also referred to as a separation adjusting surface 23.
  • the separation adjusting surface 23 is an inclined surface.
  • the ring holder 41 is formed at the bottom or lower part of the second holder 21, and the second processing member 20 is received in the ring holder 41.
  • the second processing unit 20 is received so as not to rotate with respect to the second holder 21 by being prevented from rotating.
  • the second processing surface 2 is exposed from the second holder 21.
  • the inside of the first processing part 10 and the second processing part 20 between the processing surfaces 1 and 2 is an inflow part of the workpiece, and the first processing part 10 and the second processing part 20
  • the outside of the processing portion 20 is an outflow portion of the object to be processed.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 presses the second processing surface 2 against the first processing surface 1 in a pressure contact state or a close state, and both processes such as the contact surface pressure and the fluid pressure are performed.
  • a thin film fluid having a predetermined thickness is formed by balance with the force separating the working surfaces 1 and 2. In other words, the distance between the processing surfaces 1 and 2 is kept at a predetermined minute distance by the balance of the forces.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 includes the ring accommodating portion 41 and the ridge receiving portion 42 provided at the back of the ring accommodating portion 41, that is, at the deepest portion of the ring accommodating portion 41. And a spring 43 and an air introduction portion 44.
  • the contact surface pressure imparting mechanism 4 only needs to include at least one of the ring accommodating portion 41, the sway receiving portion 42, the spring 43, and the air introducing portion 44.
  • the ring accommodating portion 41 loosely fits the second processing portion 20 so that the position of the second processing portion 20 in the ring accommodating portion 41 can be displaced deeply or shallowly, that is, vertically. .
  • One end of the spring 43 is in contact with the back of the sway receiving portion 42, and the other end of the spring 43 is in contact with the front portion, that is, the upper portion of the second processing portion 20 in the ring housing portion 41.
  • the plurality of springs 43 press each part of the second processing unit 20. That is, by increasing the number of springs 43, a more uniform pressing force can be applied to the second processing unit 20. Therefore, the second holder 21 is preferably a multi-type in which several to several tens of springs 43 are attached.
  • the air introduction part 44 can introduce air into the ring housing part 41 from others.
  • the space between the ring accommodating portion 41 and the second processing portion 20 can be used as a pressurizing chamber, and the air pressure can be given to the second processing portion 20 together with the spring 43 as a pressing force. Therefore, it is possible to adjust the contact pressure of the second processing surface 2 with respect to the first processing surface 1 during operation by adjusting the air pressure introduced from the air introducing portion 44. It is also possible to use a mechanism that generates a pressing force with another fluid pressure such as a hydraulic pressure instead of the air introduction portion 44 that uses the air pressure.
  • the contact surface pressure application mechanism 4 supplies and adjusts a part of the pressing force, that is, the contact surface pressure, and also serves as a displacement adjustment mechanism and a buffer mechanism.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 is a displacement adjusting mechanism, and can follow the axial displacement due to the elongation or wear in the axial direction at the start or during operation by adjusting the air pressure, and can maintain the initial pressing force.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 also functions as a buffer mechanism for fine vibration and rotational alignment by adopting a floating mechanism that holds the second processing member 20 in a displaceable manner.
  • the first fluid to be processed is introduced from the first introduction part d1 into the internal space of the sealed case under pressure supplied from the fluid pressure imparting mechanism p1.
  • the first processing unit 10 is rotated by the rotation of the rotating shaft 50 by the rotation driving unit.
  • the 1st processing surface 1 and the 2nd processing surface 2 rotate relatively in the state where a minute interval was maintained.
  • the first fluid to be processed becomes a thin film fluid between the processing surfaces 1 and 2 with a very small interval
  • the second fluid to be processed introduced from the second introduction part d2 is the both processing surfaces 1. 2 is joined with the thin film fluid to form a part of the thin film fluid.
  • the first and second fluids to be treated are mixed to form a product.
  • both fluids react to promote a uniform reaction and form a reaction product.
  • This makes it possible to produce relatively uniform and fine particles in the case of precipitation, and even in the case of no precipitation, a uniform mixed state (a uniform reaction in the case of reaction). ) Is realized.
  • the precipitated product may be further refined by being sheared with the second processing surface 2 by the rotation of the first processing surface 1.
  • the first processing surface 1 and the second processing surface 2 are adjusted to a minute interval of 1 ⁇ m to 1 mm, particularly 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, so that a uniform mixed state (in the case involving reaction) (Uniform reaction) and ultrafine particles of several nanometers can be generated.
  • the product exits between the processing surfaces 1 and 2 and is discharged from the discharge port 32 of the case 3 to the outside of the case.
  • the discharged product is atomized in a vacuum or a reduced-pressure atmosphere by a known decompression device, and the product that has fallen as a fluid by hitting the other in the atmosphere is recovered as a liquid after degassing can do.
  • the processing apparatus is provided with a case.
  • the processing apparatus may be implemented without providing such a case.
  • a depressurization tank that is, a vacuum tank for degassing may be provided, and a processing apparatus may be disposed inside the tank.
  • the above-described discharge port is not provided in the processing apparatus.
  • the first processing surface 1 and the second processing surface 2 can be adjusted to a minute interval of ⁇ m, which is impossible by setting a mechanical clearance.
  • the first processing surface 1 and the second processing surface 2 are relatively close to and away from each other and rotate relatively.
  • the first processing surface 1 rotates and the second processing surface 2 approaches and separates from the first processing surface 1 with a structure (floating structure) that can move in the axial direction. Therefore, in this example, the axial position of the second processing surface 2 is set with an accuracy in units of ⁇ m by the force, that is, the balance between the contact surface pressure and the separation force described above, whereby both processing surfaces 1, A minute interval between the two is set.
  • examples of the contact pressure include the pressure when air pressure, that is, positive pressure is applied from the air introduction portion 44 in the contact pressure applying mechanism 4, and the pressing force of the spring 43. .
  • the second introduction part d2 is omitted in order to avoid complication of the drawings. This may be considered as a cross section at a position where the second introduction part d2 is not provided.
  • U indicates the upper side
  • S indicates the lower side.
  • the separation force the fluid pressure acting on the separation-side pressure receiving surface, that is, the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23, the centrifugal force due to the rotation of the first processing unit 10, and the air introduction unit 44.
  • the negative pressure when a negative pressure is applied to can be mentioned.
  • the processing surfaces 1 and 2 can be separated greatly, and cleaning can be performed easily. Then, due to the balance between these forces, the second processing surface 2 is stabilized at a predetermined distance from the first processing surface 1 so that setting with an accuracy of ⁇ m is realized. .
  • the second processing unit 20 in the sealed flow path receives the feeding pressure of the fluid to be processed, that is, the fluid pressure, from the fluid pressure applying mechanism p1.
  • the surface opposite to the first processing surface in the flow path that is, the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23 become the separation pressure receiving surface, and fluid pressure acts on the pressure receiving surface to Separation force due to pressure is generated.
  • the centrifugal force when the first processing unit 10 rotates at a high speed, the centrifugal force acts on the fluid, and a part of the centrifugal force acts in a direction to move the processing surfaces 1 and 2 away from each other. It becomes power.
  • the negative pressure acts as a separation force.
  • the force that separates the first and second processing surfaces 1 and 2 from each other is described as a separation force, and the above-described force is not excluded from the separation force.
  • the separation force and the contact surface pressure exerted by the contact surface pressure applying mechanism 4 are balanced through the fluid to be processed between the processing surfaces 1 and 2.
  • a uniform mixed state is realized between the processing surfaces 1 and 2
  • a uniform reaction is realized, and a fine product is crystallized / Form a thin film fluid suitable for performing the deposition.
  • this apparatus forces a thin space between the processing surfaces 1 and 2 by passing a thin film fluid between them. In this way, it was possible to maintain the fine particles as a product with high accuracy.
  • the thickness of the thin film fluid between the processing surfaces 1 and 2 is adjusted to a desired thickness by adjusting the above-described separation force and contact surface pressure, and the required uniform mixed state (in the case where there is a reaction). Can achieve a uniform reaction) and can produce fine products. Therefore, when trying to reduce the thickness of the thin film fluid, the contact surface pressure or the separation force may be adjusted so that the contact surface pressure is relatively increased with respect to the separation force. In this case, the separation force or the contact surface pressure may be adjusted so that the separation force is relatively increased with respect to the contact surface pressure.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 may apply air pressure, that is, positive pressure from the air introduction portion 44, or the spring 43 may be changed to one having a large pressing force or the number thereof may be increased.
  • the feeding pressure of the fluid pressure applying mechanism p1 is increased, or the areas of the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23 are increased, and in addition to this, the first processing unit 10
  • the centrifugal force may be increased by adjusting the rotation of the air or the pressure from the air introduction part 44 may be reduced. Alternatively, negative pressure may be applied.
  • the spring 43 is a pushing ridge that generates a pressing force in the extending direction, but can be a part or all of the configuration of the contact surface pressure applying mechanism 4 as a pulling ridge that generates a force in the contracting direction.
  • the feeding pressure of the fluid pressure imparting mechanism p1 is decreased, or the areas of the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23 are decreased, and in addition to this, the first processing unit 10
  • the centrifugal force may be reduced by adjusting the rotation of the air or the pressure from the air introduction part 44 may be increased. Alternatively, the negative pressure may be reduced.
  • the properties of the fluid to be treated such as viscosity can be added as an element for increasing and decreasing the contact surface pressure and the separation force.
  • the fluid pressure acting on the separation-side pressure receiving surface that is, the second processing surface 2 and the separation adjustment surface 23 is understood as a force constituting an opening force in the mechanical seal.
  • the second processing unit 20 corresponds to a compression ring.
  • this force is used as an opening force.
  • the second processing portion 20 is provided with only the pressure-receiving surface on the separation side, that is, the second processing surface 2 and the separation adjustment surface 23. All of the infeed pressure constitutes the opening force.
  • the pressure receiving surface is provided also in the back side of the 2nd process part 20, specifically in FIG.12 (B) and FIG.17 mentioned later, it is as separation force among sending pressure. The difference between what works and what works as contact pressure is the opening force.
  • the second processing portion 20 is exposed from the ring accommodating portion 41 and has an inner peripheral surface side facing the opposite side, that is, the upper side, of the second processing surface 2.
  • An adjustment surface 24 is provided.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 includes a ring housing portion 41, an air introduction portion 44, and the approach adjustment surface 24.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 includes at least one of the ring housing portion 41, the sway receiving portion 42, the spring 43, the air introduction portion 44, and the approach adjusting surface 24. If it is.
  • the approach adjustment surface 24 receives a predetermined pressure applied to the fluid to be treated and generates a force for moving the first treatment surface 1 in the direction in which the second treatment surface 2 is brought closer to the approaching contact surface. As a part of the pressure application mechanism 4, it plays the role of the contact pressure supply side.
  • the second processing surface 2 and the above-described separation adjusting surface 23 are moved in a direction to separate the second processing surface 2 from the first processing surface 1 under a predetermined pressure applied to the fluid to be processed. Force to generate, and to play the role of the supply side for a part of the separation force.
  • the approach adjusting surface 24, the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23 are both pressure receiving surfaces that receive the pressure of the fluid to be processed, and the direction of the contact surface pressure is generated depending on the orientation thereof. It has a different effect of generating separation force.
  • the area ratio A1 / A2 of the total area A2 of the projected areas of the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23 is called a balance ratio K and is important for adjusting the opening force.
  • Both the tip of the approach adjustment surface 24 and the tip of the separation adjustment surface 23 are defined by the inner peripheral surface 25 of the annular second processing portion 20, that is, the tip line L ⁇ b> 1. For this reason, the balance ratio K is adjusted by determining where the base end line L2 of the approach adjustment surface 24 is placed.
  • the total projected area of the second processing surface 2 and the separation adjusting surface 23 is determined by the approach adjusting surface 24. By making it larger than the projected area, an opening force according to the area ratio can be generated.
  • the opening force can be adjusted by the pressure of the fluid to be treated, that is, the fluid pressure, by changing the balance line, that is, the area A1 of the approach adjustment surface 24.
  • the sliding surface actual surface pressure P that is, the contact surface pressure due to the fluid pressure is calculated by the following equation.
  • P1 represents the pressure of the fluid to be treated, that is, the fluid pressure
  • K represents the balance ratio
  • k represents the opening force coefficient
  • Ps represents the spring and back pressure.
  • the product can be made finer.
  • the processing becomes rough and the processing amount per unit time increases. Therefore, by adjusting the sliding surface actual surface pressure P described above, the gap between the processing surfaces 1 and 2 is adjusted to obtain a desired uniform mixed state (a uniform reaction in the case where a reaction is involved). It can be realized and a fine product can be obtained.
  • the actual sliding surface pressure P is referred to as a surface pressure P. To summarize this relationship, when the product is roughened, the balance ratio is reduced, the surface pressure P is reduced, the gap is increased, and the thickness is increased.
  • the approach adjustment surface 24 is formed as a part of the contact surface pressure applying mechanism 4, and the contact surface pressure is adjusted at the balance line position, that is, the gap between the processing surfaces is adjusted. Can also be implemented.
  • the clearance is adjusted in consideration of the pressing force of the spring 43 and the air pressure of the air introduction portion 44 as described above.
  • adjustment of the fluid pressure that is, the feed pressure of the fluid to be processed
  • the adjustment of the rotation of the first processing unit 10, that is, the first holder 11, which is an adjustment of the centrifugal force are also important adjustment factors.
  • this apparatus uses the second processing unit 20 and the first processing unit 10 that rotates relative to the second processing unit 20 to feed the fluid to be processed and the rotational centrifugal force,
  • the pressure is balanced by the contact surface pressure, and a predetermined thin film fluid is formed on both processing surfaces.
  • at least one of the rings has a floating structure to absorb alignment such as runout and eliminate the risk of wear due to contact.
  • the configuration other than the provision of the adjustment surface is the same as that of the embodiment shown in FIG. Further, in the embodiment shown in FIG. 12B, as shown in FIG. 17, it is possible to carry out without providing the separation adjusting surface 23 described above.
  • the approach adjusting surface 24 is provided as in the embodiment shown in FIG. 12B or FIG. 17, the opening force is set by making the area A1 of the approach adjusting surface 24 larger than the area A2.
  • the predetermined pressure applied to the fluid to be treated works as the contact pressure.
  • the processing surfaces 1 and 2 can be balanced by increasing other separation force. With the above area ratio, the force that acts in the direction of separating the second processing surface 2 from the first processing surface 1 is determined as the resultant force of the force received from the fluid.
  • the spring 43 is preferably attached in a larger number in order to apply a uniform stress to the sliding surface, that is, the processing surface.
  • a single coil spring can be adopted as the spring 43. As shown in the figure, this is a single coil spring whose center is concentric with the annular second processing portion 20. A space between the second processing unit 20 and the second holder 21 is hermetically sealed, and well-known means can be employed for the seal.
  • the second holder 21 is provided with a temperature adjustment jacket 46 capable of adjusting the temperature of the second processing unit 20 by cooling or heating.
  • 3 of FIG. 14 has shown the above-mentioned case, This case 3 is also provided with the temperature-adjusting jacket 35 for the same purpose.
  • the temperature adjustment jacket 46 of the second holder 21 is a water space formed in the side surface of the ring housing portion 41 in the second holder 21, and passages 47 and 48 that communicate with the outside of the second holder 21. I'm in touch.
  • One of the passages 47 and 48 introduces a cooling or heating medium into the temperature adjusting jacket 46, and either one discharges the medium.
  • the temperature adjusting jacket 35 of the case 3 allows heating water or cooling water provided between the outer peripheral surface of the case 3 and the covering portion 34 to pass through the covering portion 34 covering the outer periphery of the case 3. It is a passage.
  • the second holder 21 and the case 3 are provided with the above-described temperature adjustment jacket.
  • the first holder 11 can also be provided with such a jacket. is there.
  • a cylinder mechanism 7 shown in FIG. 15 may be provided as a part of the contact surface pressure applying mechanism 4.
  • the cylinder mechanism 7 includes a cylinder space portion 70 provided in the second holder 21, a communication portion 71 that connects the cylinder space portion 70 to the ring storage portion 41, and a communication portion 71 that is accommodated in the cylinder space portion 70.
  • a pressing body 75 such as a ridge formed between the piston body 72 and the piston body 72 is provided.
  • the piston body 72 can slide up and down in the cylinder space 70, and the second processing portion 20 slides up and down by the sliding of the piston body 72, and the first processing surface 1.
  • the gap between the second processing surface 2 can be changed.
  • a pressure source such as a compressor and the first nozzle 73 are connected, and air pressure, that is, positive pressure is applied from the first nozzle 73 to the piston body 72 in the cylinder space 70.
  • the piston body 72 can be slid downward to narrow the gap between the first and second processing surfaces 1 and 2.
  • a pressure source such as a compressor is connected to the second nozzle 74, and air pressure, that is, positive pressure is applied from the second nozzle 74 to the lower side of the piston body 72 in the cylinder space 70.
  • the contact pressure can be adjusted by the air pressure obtained by the nozzles 73 and 74.
  • the piston body 72 is set to abut on the uppermost part 70a of the cylinder space part 70.
  • the uppermost portion 70a of the cylinder space 70 defines the upper limit of the width of the gap between the processing surfaces 1 and 2. That is, the piston body 72 and the uppermost portion 70a of the cylinder space 70 serve as a separation restraining portion that restrains the separation of the processing surfaces 1 and 2, and in other words, the maximum gap between the processing surfaces 1 and 2 is maximum. It functions as a mechanism that regulates the opening amount.
  • the lowermost portion 70b of the cylinder space portion 70 is The lower limit of the width of the gap between the processing surfaces 1 and 2 is defined.
  • the piston body 72 and the lowermost portion 70b of the cylinder space 70 serve as a proximity deterrence unit that deters the proximity of both processing surfaces 1 and 2, in other words, the minimum gap between the processing surfaces 1 and 2 It functions as a mechanism that regulates the opening amount.
  • the gap z1 between the piston body 72 and the uppermost portion 70a of the cylinder space portion 70 in other words, between the piston body 72 and the lowermost portion 70b of the cylinder space portion 70, while restricting the maximum and minimum opening amounts of the gap.
  • the interval z2 is adjusted by the air pressure of the nozzles 73 and 74.
  • the nozzles 73 and 74 may be connected to separate pressure sources, or may be connected by switching or connecting one pressure source.
  • the pressure source can be implemented by either a positive pressure supply or a negative pressure supply.
  • a negative pressure source such as a vacuum is connected to the nozzles 73 and 74, the above operation is reversed.
  • Such a cylinder mechanism 7 is provided in place of the other contact surface pressure applying mechanism 4 or as a part of the contact surface pressure applying mechanism 4 described above, and the nozzles 73 and 74 are provided depending on the viscosity and properties of the fluid to be processed.
  • the pressure of the pressure source to be connected and the interval z1 and z2 are set, the thickness of the thin film fluid is set to the desired value, and a shearing force is applied to achieve a uniform mixed state (a uniform reaction if a reaction is involved). Particles can be generated.
  • a cylinder mechanism 7 it is possible to forcibly open and close the sliding portion at the time of cleaning or steam sterilization to increase the reliability of cleaning and sterilization.
  • the recesses 13... 13 can be implemented as curved or spirally extending on the first processing surface 1.
  • the present invention can be carried out even if the individual concave portions 13 are bent in an L shape, and the concave portions 13 ... 13 extend straight radially as shown in FIG. 16 (C). Even if it is, it can be implemented.
  • the recess 13 in FIGS. 16 (A) to 16 (C) is carried out with a gradient so as to become deeper toward the center side of the first processing surface 1.
  • the groove-shaped recess 13 can be implemented even if it is continuous or intermittent. By forming such a concave portion 13, there are effects such as a response to an increase in the discharge amount of the fluid to be processed or a decrease in the heat generation amount, a cavitation control, and a fluid bearing effect.
  • the recess 13 is formed on the first processing surface 1, but can also be formed on the second processing surface 2.
  • the present invention can also be implemented by forming both the first and second processing surfaces 1 and 2.
  • the influence of the surface roughness of the processing surfaces 1 and 2 on the fluid to be processed Is larger than that forming the recess 13. Therefore, in such a case, the smaller the particles of the fluid to be treated, the lower the surface roughness, that is, the finer the surface.
  • the surface roughness of the processing surface should be the same as the above-described mirror surface, that is, the surface subjected to mirror finishing, in a uniform mixed state (in the case where reaction is accompanied).
  • the inside of the case is all sealed. However, only the inside of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 is sealed, and the outside is opened. It can also be implemented. That is, the flow path is sealed until it passes between the first processing surface 1 and the second processing surface 2, and the fluid to be processed receives all the pressure, but after passing, May be opened, and the treated fluid after treatment may not be subjected to pressure.
  • the fluid pressure application mechanism p1 is preferably implemented by using a compressor as a pressurizing device. It can also be implemented using.
  • the present invention can be implemented by constantly applying a constant pressure to the fluid to be treated by utilizing the weight of the fluid to be treated.
  • a predetermined pressure is applied to the fluid to be processed, and the first processing is applied to the sealed fluid flow path through which the fluid to be processed that has received the predetermined pressure flows.
  • the processing surface 1 and the second processing surface 2 are connected to each other at least two processing surfaces that can be moved toward and away from each other. 2
  • a thin film fluid used for the seal in the mechanical seal is generated using the fluid to be processed, and reversely to the mechanical seal (the thin film fluid is used for the seal)
  • the thin film fluid is intentionally leaked from between the first processing surface 1 and the second processing surface 2
  • the processing of mixing reaction
  • Realized and recovered between fluids A By such an epoch-making method, it is possible to adjust the distance between the processing surfaces 1 and 2 to be 1 ⁇ m to 1 mm, particularly 1 to 10 ⁇ m.
  • the inside of the apparatus constitutes a closed fluid flow path, and the fluid pressure application mechanism p1 provided on the introduction part side (of the first fluid to be processed) of the processing apparatus, The fluid to be treated was pressurized.
  • pressurization using such a fluid pressure applying mechanism p1 is not possible, and the flow path of the fluid to be processed can be opened even if it is open.
  • 18 to 20 show an embodiment of such a processing apparatus.
  • the processing apparatus an apparatus having a function of removing a liquid from a generated product and finally securing only a target solid (crystal) is illustrated.
  • 18A is a schematic longitudinal sectional view of the processing apparatus
  • FIG. 18B is a partially cutaway enlarged sectional view thereof.
  • FIG. 19 is a plan view of the first processing unit 101 provided in the processing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 20 is a schematic vertical sectional view showing a part of the first and second processing parts 101 and 102 of the processing apparatus, partly cut away.
  • the apparatus shown in FIGS. 18 to 20 is, as described above, charged with a fluid to be processed, that is, a fluid to be processed or a fluid that conveys the object to be processed under atmospheric pressure. .
  • the second introduction part d2 is omitted and drawn (to be considered as a cross section at a position where the second introduction part d2 is not provided) in order to avoid complication of the drawings. ).
  • the fluid processing apparatus includes a mixing apparatus G and a decompression pump Q.
  • the mixing apparatus G includes a first processing unit 101 that is a rotating member, a first holder 111 that holds the processing unit 101, and a second processing unit 102 that is a member fixed to the case.
  • the first processing unit 101 is moved together with the second holder 121 to which the second processing unit 102 is fixed, the urging mechanism 103, the dynamic pressure generation mechanism 104 (FIG. 19A), and the first holder 111.
  • a drive unit that rotates, a housing 106, a first introduction part d1 that supplies (inputs) a first fluid to be processed, and a discharge part 108 that discharges fluid to the decompression pump Q are provided.
  • the illustration of the drive unit is omitted.
  • Each of the first processing unit 101 and the second processing unit 102 is an annular body formed by hollowing out the center of a cylinder. Both the processing parts 101 and 102 are members having the processing surfaces 110 and 120 as one bottom surface of a cylinder exhibited by each of the processing parts 101 and 102.
  • the processing surfaces 110 and 120 have flat portions that are mirror-polished.
  • the processing surface 120 of the second processing unit 102 is a flat surface in which the entire surface is mirror-polished.
  • the processing surface 110 of the first processing unit 101 is entirely flat as in the second processing unit 102, but as shown in FIG. 19A, a plurality of grooves are formed in the flat surface. 112 ... 112.
  • the surface roughness Ra is preferably set to 0.01 to 1.0 ⁇ m.
  • Ra is more preferably 0.03 to 0.3 ⁇ m.
  • the material of the processing parts 101 and 102 a hard material that can be mirror-polished is adopted.
  • the hardness of the processing parts 101 and 102 at least a Vickers hardness of 1500 or more is preferable.
  • SIC silicon carbide
  • DLC diamond-like carbon
  • the surface DLC coating is applied to the WC, ZrB 2 and BTC, boron ceramics with a Vickers hardness of 4000-5000 represented by B 4 C It is preferable to employ one.
  • the housing 106 shown in FIG. 18 is a bottomed cylindrical body, although the illustration of the bottom is omitted, and the upper part is covered with the second holder 121.
  • the second processing portion 102 is fixed to the lower surface, and the introduction portion d1 is provided above.
  • the introduction part d1 includes a hopper 170 for introducing a fluid and an object to be processed from the outside.
  • the drive unit includes a power source such as an electric motor and a shaft 50 that rotates upon receiving power from the power source.
  • the shaft 50 is arranged inside the housing 106 and extends vertically.
  • the first holder 111 is provided at the upper end of the shaft 50.
  • the first holder 111 holds the first processing part 101, and is provided on the shaft 50 as described above, so that the processing surface 110 of the first processing part 101 is processed by the second processing part 102. It corresponds to the work surface 120.
  • the first holder 111 is a cylindrical body, and the first processing portion 101 is fixed at the center of the upper surface.
  • the first processing unit 101 is fixed so as to be integrated with the first holder 111 and does not change its position with respect to the first holder 111.
  • a receiving recess 124 for receiving the second processing portion 102 is formed in the center of the upper surface of the second holder 121.
  • the receiving recess 124 has an annular cross section.
  • the second processing portion 102 is accommodated in the cylindrical receiving recess 124 so as to be concentric with the receiving recess 124.
  • the structure of the receiving recess 124 is the same as that of the embodiment shown in FIG.
  • the first processing portion 101 is the first ring 10
  • the first holder 111 is the first holder 11
  • the second processing is the second processing portion.
  • the part 102 corresponds to the second ring 20 and the second holder 121 corresponds to the second holder 21).
  • the second holder 121 includes the urging mechanism 103 described above.
  • the urging mechanism 103 preferably uses an elastic body such as a spring.
  • the urging mechanism 103 corresponds to the contact surface pressure applying mechanism 4 in FIG. 1A and adopts the same configuration. That is, the urging mechanism 103 presses the surface opposite to the processing surface 120 of the second processing portion 102, that is, the bottom surface, and positions each position of the second processing portion 102 on the first processing portion 101 side, that is, below. Energize evenly.
  • the inner diameter of the receiving recess 124 is larger than the outer diameter of the second processing portion 102, so that when arranged concentrically as described above, the outer peripheral surface 102 b of the second processing portion 102 and the receiving recess 124.
  • a gap t1 is set between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface.
  • a gap t2 is set between the inner peripheral surface 102a of the second processing portion 102 and the outer peripheral surface of the central portion 22 of the receiving recess 124 as shown in FIG.
  • Each of the gaps t1 and t2 is for absorbing vibration and eccentric behavior, and is set to a size that can ensure the operating dimension or more and can be sealed.
  • each of the gaps t1 and t2 is preferably 0.05 to 0.3 mm.
  • the first holder 111 is integrally fixed to the shaft 50 and rotates together with the shaft 50.
  • the second processing unit 102 does not rotate with respect to the second holder 121 due to the rotation stop.
  • a clearance of 0.1 to 10 ⁇ m necessary for processing that is, a minute interval t shown in FIG. 20B, between both processing surfaces 110 and 120, as shown in FIG. 18B.
  • a gap t3 is provided between the bottom surface of the receiving recess 124, that is, the top portion, and the top portion 124a of the second processing portion 102, that is, the top surface.
  • the gap t3 is set in consideration of the deflection and elongation of the shaft 50 together with the clearance.
  • the first processing unit 101 is variable in the direction z1 that approaches and separates from the second processing unit 102.
  • the tilt direction z2 of the processing surface 110 is variable. That is, in this embodiment, the urging mechanism 103 and the gaps t1 to t3 constitute a floating mechanism, and at least the center and the inclination of the second processing unit 102 are several ⁇ m to several ⁇ m by this floating mechanism. A slight amount of about mm is variable. As a result, the center axis of the rotating shaft, the axial expansion, the surface deflection and vibration of the first processing unit 101 are absorbed.
  • the groove 112 provided in the processing surface 110 of the first processing unit 101 will be described in more detail.
  • the rear end of the groove 112 reaches the inner peripheral surface 101a of the first processing part 101, and the front end extends toward the outside y of the first processing part 101, that is, the outer peripheral surface side.
  • the groove 112 has a cross-sectional area from the center x side of the annular first processing portion 101 toward the outer side y of the first processing portion 101, that is, the outer peripheral surface side. It is supposed to gradually decrease.
  • the distance w1 between the left and right side surfaces 112a and 112b of the groove 112 decreases from the center x side of the first processing portion 101 toward the outside y of the first processing portion 101, that is, the outer peripheral surface side. Further, as shown in FIG. 19B, the depth w2 of the groove 112 decreases from the center x side of the first processing portion 101 toward the outside y of the first processing portion 101, that is, the outer peripheral surface side. Become. That is, the bottom 112c of the groove 112 becomes shallower from the center x side of the first processing part 101 toward the outer side y of the first processing part 101, that is, the outer peripheral surface side.
  • the groove 112 gradually decreases in both the width and the depth toward the outer side y, assuming that both the width and the depth gradually decrease toward the outer side y, that is, the outer peripheral surface side.
  • channel 112 is a dead end. That is, the tip of the groove 112, that is, the y side does not reach the outer peripheral surface 101b of the first processing portion 101, and the outer flat surface 113 is interposed between the tip of the groove 112 and the outer peripheral surface 101b.
  • the outer flat surface 113 is a part of the processing surface 110.
  • the left and right side surfaces 112a and 112b and the bottom 112c of the groove 112 constitute a flow path restricting portion.
  • the flow path restricting portion, the flat portion around the groove 112 of the first processing portion 101, and the flat portion of the second processing portion 102 constitute a dynamic pressure generating mechanism 104.
  • only one of the width and depth of the groove 112 may reduce the cross-sectional area by adopting the above configuration.
  • a minute interval of 0.1 to 10 ⁇ m can be generated between the processing surfaces 110 and 120.
  • Such a minute interval may be adjusted and selected according to the object of processing, but is preferably 1 to 6 ⁇ m, and more preferably 1 to 2 ⁇ m.
  • this apparatus it is possible to realize an unprecedented uniform mixing state (a uniform reaction in the case where a reaction is involved) and generation of fine particles by the above-described minute intervals.
  • Each of the grooves 112... 112 can be implemented even if it extends straight from the center x side to the outer side y. However, in this embodiment, as shown in FIG. 19A, the center x side of the groove 112 precedes the outer side y of the groove 112 in the rotational direction r of the first processing portion 101.
  • the groove 112 is curved and extends so as to be positioned forward. In this way, the grooves 112... 112 are curved and extended, so that the separation force can be generated more effectively by the dynamic pressure generation mechanism 104.
  • the first fluid R to be processed that is introduced from the hopper 170 and passes through the first introduction part d1 passes through the hollow part of the annular second processing part 102 and passes through the first part.
  • the processing surface 110 of the first processing unit 101 and the processing surface 120 of the second processing unit 102 that enter and rotate between the processing units 101 and 102 under the centrifugal force due to the rotation of the processing unit 101 and the processing surface 120 of the second processing unit 102 In between, uniform mixing (reaction) and, in some cases, generation of fine particles are performed. Thereafter, the particles exit outside the processing units 101 and 102 and are discharged from the discharge unit 108 to the decompression pump Q side.
  • the first treated fluid R is simply referred to as a fluid R as necessary).
  • the fluid R that has entered the hollow portion of the annular second processing portion 102 first enters the groove 112 of the rotating first processing portion 101 as shown in FIG.
  • both the processing surfaces 110 and 120 that are mirror-polished and are flat portions are kept airtight even through a gas such as air or nitrogen. Therefore, even if the centrifugal force due to the rotation is received, the fluid R cannot enter from the groove 112 between the processing surfaces 110 and 120 pressed together by the biasing mechanism 103.
  • the fluid R gradually strikes the both side surfaces 112a, 112b and the bottom 112c of the groove 112 formed as the flow path restricting portion, and generates a dynamic pressure that works in a direction that separates both the processing surfaces 110, 120. As shown in FIG. 20B, this allows the fluid R to ooze out from the groove 112 to the flat surface, and to secure a minute interval t, that is, a clearance between the processing surfaces 110 and 120. Then, uniform mixing (reaction) and, in some cases, generation of fine particles are performed between such mirror-polished flat surfaces. In addition, the above-described curvature of the groove 112 more reliably causes the centrifugal force to act on the fluid, thereby making the generation of the dynamic pressure more effective.
  • this fluid processing apparatus ensures a fine and uniform interval, that is, clearance, between both mirror surfaces, that is, the processing surfaces 110 and 120, by balancing the dynamic pressure and the urging force by the urging mechanism 103. It was possible. And by said structure, the said micro space
  • the floating mechanism is a mechanism provided only in the second holder 121.
  • a floating mechanism can be provided also in the first holder 111.
  • FIGS. 21 to 23 show other embodiments of the groove 112 described above.
  • the groove 112 can be implemented as having a flat wall surface 112d at the tip as a part of the flow path restricting portion.
  • a step 112e is provided between the first wall surface 112d and the inner peripheral surface 101a in the bottom 112c, and this step 112e also forms a part of the flow path restricting portion.
  • the groove 112 includes a plurality of branch portions 112f... 112f that branch into a plurality of portions, and each branch portion 112f includes a flow path restriction portion by narrowing the width thereof. It can also be implemented.
  • configurations other than those specifically shown are the same as those of the embodiments shown in FIGS. 1 (A), 11 (C), and 18 to 20.
  • the flow path restriction is achieved by gradually reducing the size of at least one of the width and the depth of the groove 112 from the inner side to the outer side of the first processing portion 101.
  • the part was to be configured.
  • the end surface 112f can be used as a flow path restriction unit.
  • the generation of dynamic pressure is achieved by changing the width and depth of the groove 112 as described above so that the bottom and both side surfaces of the groove 112 are inclined surfaces.
  • the end surface of the groove 112 serves as a pressure receiving portion for the fluid to generate dynamic pressure.
  • the configuration of the groove 112 is not limited to that shown in FIGS. 19 and 21 to 23 described above, and the groove 112 can be implemented as having a channel restricting portion having another shape. For example, in the case shown in FIGS. 19 and 21 to 23, the groove 112 does not penetrate to the outside of the first processing portion 101.
  • the outer flat surface 113 exists between the outer peripheral surface of the first processing unit 101 and the groove 112.
  • the present invention is not limited to such an embodiment, and the groove 112 reaches the outer peripheral surface side of the first processing portion 101 as long as the above-described dynamic pressure can be generated.
  • it can be implemented.
  • a portion having a smaller cross-sectional area than other portions of the groove 112 is formed on the outer flat surface 113. Can do.
  • the groove 112 is formed so that the cross-sectional area gradually decreases from the inside to the outside as described above, and the portion (terminal) of the groove 112 reaching the outer periphery of the first processing portion 101 has the largest cross-sectional area. It may be small (not shown). However, in order to effectively generate the dynamic pressure, it is preferable that the groove 112 does not penetrate to the outer peripheral surface side of the first processing portion 101 as shown in FIGS. 19 and 21 to 23.
  • FIGS. 18 to 23 will be summarized.
  • a rotating member having a flat processing surface and a fixing member having the same flat processing surface are concentrically opposed to each other by the flat processing surface, and the opening of the fixing member is rotated under the rotation of the rotating member.
  • a pressure increasing mechanism is provided on the rotating member to generate the pressure.
  • the rotating member and the fixed member have a flat processing surface on the outer peripheral portion thereof, and the flat processing surface has a sealing function on the surface, so that it is hydrostatic or hydrostatic. It is an object of the present invention to provide a fluid processing apparatus of a high-speed rotation type that generates a large force, a hydrodynamic or hydrodynamic force, or an aerostatic-aerodynamic force. The above force can generate a slight gap between the sealing surfaces, and can provide a fluid processing apparatus that is non-contact, mechanically safe, and has a function of highly uniform mixing (reaction).
  • the decompression pump Q is connected to the discharge portion of the mixing apparatus G.
  • the housing 106 is not provided, and the decompression pump Q is not provided.
  • the processing apparatus can be a tank T for pressure reduction, and the mixing apparatus G can be disposed in the tank T. In this case, by reducing the pressure in the tank T to a vacuum or a state close to a vacuum, the object to be processed generated by the mixing device G is sprayed into the tank T in a mist form, and hits the inner wall of the tank T and flows down.
  • the pressure reducing pump Q as shown in FIG. 24B, by connecting an airtight tank T to the mixing device G via the pressure reducing pump Q, processing is performed in the tank T.
  • the object to be processed can be separated and extracted by atomizing the object to be processed later.
  • the decompression pump Q is directly connected to the tank T, and the decompression pump Q and a discharge part of the fluid R different from the decompression pump Q are connected to the tank T.
  • the target product can be separated. In this case, the vaporizing part is sucked by the decompression pump Q, and the liquid R (liquid part) is discharged from the discharging part separately from the vaporizing part.
  • the first and second fluids to be treated are introduced from the second holders 21 and 121 and the second rings 20 and 102, respectively, and mixed (reacted). Indicated. Next, other embodiments relating to the introduction of the fluid to be processed into the apparatus will be described in order.
  • the processing apparatus shown in FIG. 1 (A) is provided with a third introduction part d3 to introduce a third fluid to be processed between the processing surfaces 1 and 2, Similar to the second fluid to be treated, the first fluid to be treated can be mixed (reacted).
  • the third introduction part d3 supplies the third processed fluid to be mixed with the first processed fluid between the processing surfaces 1 and 2.
  • the third introduction part d3 is a fluid passage provided inside the second ring 20, one end of which opens at the second processing surface 2, and the other end has a third fluid.
  • the supply part p3 is connected. A compressor and other pumps can be employed for the third fluid supply part p3.
  • the opening in the second processing surface 2 of the third introduction part d3 is located outside the center of rotation of the first processing surface 1 relative to the opening of the second introduction part d2. That is, on the second processing surface 2, the opening of the third introduction part d3 is located on the downstream side of the opening of the second introduction part d2. A gap is provided between the opening of the third introduction part d3 and the opening of the second introduction part d2 in the inner and outer directions of the diameter of the second ring 20.
  • the apparatus shown in FIG. 1 (B) is the same as the embodiment shown in FIG. 1 (A) except for the third introduction part d3. In FIG. 1B, and in FIGS.
  • case 3 is omitted in order to avoid complication of the drawing.
  • FIG.9 (B) (C) FIG.10, FIG.11 (A) (B)
  • a part of case 3 is drawn.
  • the processing apparatus shown in FIG. 1B is provided with a fourth introduction part d4 to introduce the fourth fluid to be processed between the processing surfaces 1 and 2. And it can implement also as what is mixed (reacted) to the 1st to-be-processed fluid like the 2nd and 3rd to-be-processed fluid.
  • the fourth introduction part d4 supplies the fourth processed fluid to be mixed with the first processed fluid between the processing surfaces 1 and 2.
  • the fourth introduction part d4 is a fluid passage provided inside the second ring 20, one end of which opens at the second processing surface 2, and the other end has a fourth fluid.
  • the supply part p4 is connected.
  • a compressor or other pump can be employed.
  • the opening in the second processing surface 2 of the fourth introduction part d4 is located outside the center of rotation of the first processing surface 1 relative to the opening of the third introduction part d3. That is, in the second processing surface 2, the opening of the fourth introduction part d4 is located on the downstream side of the opening of the third introduction part d3.
  • the apparatus shown to this FIG.1 (C) about structure other than the 4th introduction part d4, it is the same as that of embodiment shown to FIG.1 (B).
  • the second introduction part d2 is provided in the apparatus of FIG. 1A.
  • the opening of the first introduction part d1 is located closer to the center of rotation, that is, the upstream side than the second introduction part d2.
  • the opening of the second introduction part d2 and the opening of the third introduction part d3 are both arranged on the second processing surface 2 of the second ring 20. there were.
  • the opening of the introduction part is not limited to such an arrangement with respect to the processing surface. In particular, as shown in FIG.
  • the opening of the second introduction part d2 may be provided at a position adjacent to the second processing surface 2 on the inner peripheral surface of the second ring 20.
  • the opening of the third introduction part d3 is arranged on the second processing surface 2 as in the apparatus shown in FIG. 1B, but the second introduction part d2
  • the second fluid to be treated is immediately introduced into the processing surface by arranging the opening in the second processing surface 2 at a position adjacent to the second processing surface 2 in this manner. it can.
  • the opening of the first introduction part d1 is provided in the second holder 21, and the opening of the second introduction part d2 is located inside the second processing surface 2 and adjacent to the second processing surface 2. (In this case, it is not essential to provide the third introduction part d3).
  • the fluid to be treated introduced from the first introduction part d1.
  • the to-be-processed fluid introduced from the second introduction part d2 can be introduced between the processing surfaces 1 and 2 in a state where they are not reacted, and both can be reacted for the first time between the processing surfaces 1 and 2. Therefore, the said structure is suitable especially when using the to-be-processed fluid with high reactivity.
  • the “adjacent” described above is not limited to the case where the opening of the second introduction portion d2 is provided so as to contact the inner side surface of the second ring 20 as shown in FIG. .
  • the distance from the second ring 20 to the opening of the second introduction part d2 is such that the mixing (reaction) is not completely performed before the plurality of fluids to be processed are introduced between the processing surfaces 1 and 2.
  • it may be provided at a position close to the second ring 20 of the second holder 21.
  • the apparatus shown in FIG. 1B there is an interval between the opening of the third introduction part d3 and the opening of the second introduction part d2 in the inner and outer directions of the diameter of the second ring 20. 2B.
  • FIG. 2 (B) when the second and third fluids to be processed are introduced between the processing surfaces 1 and 2 without providing such an interval, It can also be implemented as a combination of fluids.
  • Such an apparatus shown in FIG. 2B may be selected depending on the processing target.
  • the distance between the opening of the first introduction part d1 and the opening of the second introduction part d2 is about the inner and outer directions of the diameter of the second ring 20.
  • the first and second fluids to be treated are introduced between the processing surfaces 1 and 2, and both fluids can be immediately merged. (Not shown). What is necessary is just to select arrangement
  • the opening of the third introduction part d3 on the second processing surface 2 is located downstream of the opening of the second introduction part d2.
  • the second ring 20 is disposed outside the opening of the second introduction part d2 in the inner and outer directions of the diameter.
  • the opening of the third introduction part d 3 is replaced with the opening of the second introduction part d 2 and the second ring 20. It can also be implemented as being arranged at different positions in the circumferential direction r0.
  • m1 represents the opening of the first introduction part d1, that is, the first opening
  • m2 represents the opening of the second introduction part d2
  • m3 represents the opening of the third introduction part d3 (the first opening).
  • r1 indicates the inner and outer directions of the ring diameter.
  • the opening of the first introduction part d1 is formed on the second processing surface 2 with respect to the second introduction part d2. It can implement also as what arrange
  • the processing surface 2 of the second ring 20 is shown in which the openings of the two introduction portions are arranged at different positions in the circumferential direction r0.
  • the openings of the three introduction portions are arranged at different positions in the circumferential direction r0 of the ring, or four introduction portions are arranged at different positions in the circumferential direction r0 of the ring as shown in FIG. It can also be carried out by arranging openings.
  • m4 represents the opening of the fourth introduction part
  • m5 in FIG. 3C represents the opening of the fifth introduction part.
  • the opening of the introduction part may be provided by providing five or more openings at different positions in the circumferential direction r0 of the ring.
  • the second introduction unit to the fifth introduction unit can introduce different fluids to be treated, that is, second, third, fourth, and fifth fluids to be treated.
  • the same kind of, that is, the second fluid to be processed can be introduced between the processing surfaces through the second to fifth openings m2 to m5.
  • the second introduction unit to the fifth introduction unit communicate with each other inside the ring and can be implemented as being connected to one fluid supply unit, that is, the second fluid supply unit p2. .
  • each of the outer openings may be provided at the same position as the inner opening in the circumferential direction r0 of the ring, but in consideration of the rotation of the ring, as shown in FIG. It can also be carried out by providing at different positions in the circumferential direction r0 of the ring.
  • the opening is not limited to the arrangement and number shown in FIG.
  • the radially outer opening is arranged at the vertex position of a polygon, that is, in this case, the vertex position of a quadrangle, and the radially inner opening is located on the side of the polygon. It can also arrange so that it may be located. Of course, other arrangements are possible.
  • the openings for introducing each second fluid to be treated are treated.
  • the circumferential direction r0 can be implemented as a continuous opening.
  • the second introduction part d2 provided in the second ring 20 in the apparatus shown in FIG. 1 (A) is similar to the first introduction part d1. It can also be carried out by providing the central portion 22 of the second holder 21. In this case, the opening of the second introduction part d2 is positioned outside the opening of the first introduction part d1 located at the center of the second ring 20 with a gap therebetween.
  • the 3rd introduction part d3 can also be provided in the 2nd ring 20, and it can implement.
  • FIG. 4C in the apparatus shown in FIG.
  • the present invention can be implemented even if both fluids merge immediately when the first and second fluids to be treated are introduced into the inner space.
  • the third introduction part d3 is also provided in the second holder 21 in the same manner as the second introduction part d2. be able to.
  • the fourth ring d4 is provided in the second ring 20, and the fourth fluid to be processed is subjected to both processing. It can also be implemented as an installation between the working surfaces 1 and 2.
  • the second introduction part d2 is provided in the first ring 10, and the first processing surface 1 is provided with the opening of the second introduction part d2. It can also be implemented.
  • the third introduction part d3 is provided in the first ring 10, and the opening of the third introduction part d3 is formed on the first processing surface 1. Further, the present invention can be carried out by disposing the opening of the second introduction part d2 and the circumferential position of the first ring 10 at different positions.
  • FIG. 5 (D) in the apparatus shown in FIG.
  • the first introduction part d1 is provided in the second ring 20, and second processing is performed. It can also be implemented by arranging the opening of the first introduction part d1 on the work surface 2. In this case, both openings of the first and second introduction portions d1 and d2 are arranged at the same position in the inner and outer directions of the diameter of the ring.
  • the third introduction part d3 is provided in the first ring 10, and the opening of the third introduction part d3 is provided in the first processing surface 1. It can also be implemented as an arrangement. In this case, both openings of the second and third introduction portions d2 and d3 are arranged at the same position in the inner and outer directions of the diameter of the ring. However, it is good also as what arrange
  • both the opening portions of the second and third introduction portions d2 and d3 are provided at the same position in the inner and outer directions of the diameter of the first ring 10, and the circumferential direction of the first ring 10 is provided. That is, although provided in different positions in the rotational direction, in the apparatus, as shown in FIG. 6B, both openings of the second and third introduction parts d2 and d3 are located at the same position in the circumferential direction of the first ring 10.
  • the first ring 10 may be provided at different positions in the inner and outer directions of the diameter of the first ring 10. In this case, as shown in FIG.
  • the second and third introduction portions d2 and d3 may be provided with an interval in the inner and outer directions of the diameter of the first ring 10 between the openings.
  • the second treated fluid and the third treated fluid may be immediately joined without opening the interval.
  • the first introduction part d1 instead of providing the first introduction part d1 in the second holder 21, the first introduction part d1 may be provided in the first ring 10 together with the second introduction part d2. it can.
  • the opening of the first introduction part d ⁇ b> 1 is provided upstream of the opening of the second introduction part d ⁇ b> 2 (inside in the inner and outer directions of the diameter of the first ring 10).
  • a gap is provided between the opening of the first introduction part d1 and the opening of the second introduction part d2 in the inner and outer directions of the diameter of the first ring 10.
  • the present invention can be carried out without such an interval.
  • the first introduction part d1 and the second introduction part 1 are located at different positions in the circumferential direction of the first ring 10 on the first processing surface 1 of the apparatus shown in FIG. 6 (C). It can be implemented as arranging the opening of each introduction part d2.
  • three or more introduction portions are provided in the first ring 10, and the circumferential positions on the second processing surface 2 are different.
  • each opening may be arranged at a different position in the inner and outer directions of the diameter of the ring.
  • the arrangement of the openings shown in FIGS. 3B to 3F adopted in the second processing surface 2 can also be adopted in the first processing surface 1.
  • the second introduction part d2 can be provided in the first holder 11 instead of being provided in the second ring 20.
  • the opening of the second introduction part d2 is arranged at the center of the central axis of rotation of the first ring 10 in a portion surrounded by the first ring 10 on the upper surface of the first holder 11.
  • the third introduction part d3 is provided in the second ring 20, and the opening of the third introduction part d3 is provided on the second processing surface. 2 can be arranged. Further, as shown in FIG.
  • the first introduction part d ⁇ b> 1 can be provided in the first holder 11 instead of being provided in the second holder 21.
  • the second introduction part d2 can be provided in the first ring 10 and the opening can be arranged in the first processing surface 1.
  • the second introduction part d2 can be provided in the second ring 20, and the opening can be arranged in the second processing surface 2.
  • FIG. 7D the second introduction part d2 shown in FIG.
  • the opening of the second introduction part d2 is arranged at a part surrounded by the first ring 10 on the upper surface of the first holder 11.
  • the second introduction part d2 provided in the second ring 20 may be the third introduction part d3.
  • the first holder 11 and the first ring 10 are rotated with respect to the second holder 21 and the second ring 20.
  • the second holder 2 is provided with a rotating shaft 51 that rotates by receiving a rotational force from the rotation driving unit, and the first holder 11 It can also be implemented as rotating the second holder 21 in the opposite direction.
  • the rotation driving unit for the rotating shaft 51 may be provided separately from the rotating shaft 50 of the first holder 11 or the rotating shaft 50 of the first holder 11 is rotated by power transmission means such as a gear. It can also be implemented as receiving power from the drive unit.
  • the second holder 21 is formed separately from the above-described case and is rotatably accommodated in the case like the first holder 11.
  • the first holder 11 is provided in the same manner as in the apparatus of FIG. 7B.
  • the second introduction part d2 can be provided in the embodiment.
  • the second introduction part d ⁇ b> 2 can be provided in the second holder 21 instead of the first holder 11.
  • the second introduction part d2 is the same as the apparatus of FIG.
  • FIG. 8C in the apparatus shown in FIG.
  • the second ring 20 is provided with the third introduction part d3, and the opening part of the introduction part d3 is arranged on the second processing surface 2. It can also be implemented. Further, as shown in FIG. 8D, the first holder 11 can be rotated without rotating the second holder 21 alone. Although not shown, the apparatus shown in FIGS. 1B to 7 can also be implemented by rotating the second holder 21 together with the first holder 11 or rotating only the second holder 21 alone.
  • the second processing unit 20 is a ring
  • the first processing unit 10 is not a ring, but a direct rotating shaft 50 similar to the first holder 11 of the other embodiments. It can be set as the member which rotates by providing.
  • the upper surface of the first processing portion 10 is the first processing surface 1, and the processing surface is not an annular shape, that is, a flat surface having no hollow portion.
  • the second introduction part d2 is provided in the second ring 20, and the opening is arranged in the second processing surface 2. ing.
  • the second holder 21 is independent of the case 3, and the second ring 20 is interposed between the case 3 and the second holder 21.
  • the contact surface pressure applying mechanism 4 such as an elastic body that approaches and separates from the first processing portion 10 provided with the above-described structure may be provided.
  • the second processing portion 20 is not a ring but a member corresponding to the second holder 21, and the lower surface of the member is the second processing surface 2.
  • the first processing unit 10 is not a ring, but is similar to the apparatus shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B).
  • the portion corresponding to the first holder 11 can be used as the first processing portion 10, and the upper surface thereof can be used as the first processing surface 1.
  • At least the first fluid to be processed is supplied from the first processing part 10 and the second processing part 20, that is, from the central part of the first ring 10 and the second ring 20.
  • the treatment with the fluid to be treated that is, mixing (reaction)
  • the inside and outside directions of the diameter were discharged to the outside.
  • FIG. 10 (B) it can implement also as what supplies a 1st to-be-processed fluid toward the inner side from the outer side of the 1st ring 10 and the 2nd ring 20.
  • the outer sides of the first holder 11 and the second holder 21 are hermetically sealed with the case 3, and the first introduction part d1 is provided directly on the case 3 so that both the rings 10 are inside the case.
  • the opening of the introduction part is arranged at a part corresponding to the butting position.
  • the discharge part 36 is provided in the position used as the center of the ring 1 in the 1st holder 11, ie, the position where the 1st introduction part d1 was provided in the device of Drawing 1 (A).
  • the opening of the second introduction part d2 is arranged on the opposite side of the opening of the case across the central axis of rotation of the holder.
  • the opening of the second introduction part d2 may be located inside the case and at the part corresponding to the butting position of both the rings 10 and 20 like the opening of the first introduction part d1.
  • the present invention is not limited to being formed on the opposite side of the opening of the first introduction part d1. In this case, the outside of the diameters of both rings 10 and 20 is upstream, and the inside of both rings 10 and 20 is downstream.
  • the first processing portion 1 is formed on the first processing surface 1 of the first processing portion 10. It is also possible to carry out by forming groove-like recesses 13... 13 extending from the outer side of 10 toward the center side. By forming such recesses 13... 13, the balance ratio K is preferably an unbalanced type of 100% or more. As a result, dynamic pressure is generated in the groove-like recesses 13... 13 during rotation, and both the processing surfaces 1 and 2 can be reliably rotated without contact, and there is no danger of wear due to contact. In the embodiment shown in FIG. 16E, the separation force due to the pressure of the fluid to be processed is generated at the inner end 13 a of the recess 13.
  • the second introduction part d2 provided in the side part of the case 3 is provided in the first ring 10 instead of the position, and the opening part is provided. Can also be carried out by arranging them on the first processing surface 1.
  • the first processing unit 10 is not formed as a ring, but is similar to the apparatus shown in FIGS. 9A, 9B, and 10A.
  • a portion corresponding to the first holder 11 is a first processing portion 10, an upper surface thereof is a first processing surface 1, and a second introduction portion is further provided in the first processing portion 10.
  • d2 may be provided, and the opening may be disposed on the first processing surface 1.
  • the second processing portion 20 is not formed as a ring, but a member corresponding to the second holder 21 in the other embodiment is used.
  • the second processing unit 20 can be used, and the lower surface thereof can be used as the second processing surface 2.
  • the second processing unit 20 is a member independent of the case 3, and between the case 3 and the second processing unit 20, the apparatus shown in FIGS. 9B, 9 C, and 10 A.
  • the same contact pressure application mechanism 4 can be provided and implemented.
  • the second introduction part d2 of the apparatus shown in FIG. 11A can be used as the third introduction part d3, and the second introduction part d2 can be provided separately.
  • the opening of the second introduction part d2 is arranged on the downstream side of the opening of the third introduction part d3 on the second processing surface 2.
  • the other fluid to be treated merges with the first fluid to be treated, and is not suitable for a material having a fast crystallization or precipitation reaction. However, such a device can also be employed for those having a slow reaction rate.
  • the fluid processing apparatus includes a fluid pressure applying mechanism that applies a predetermined pressure to the fluid to be processed, and a first fluid channel that is provided in a sealed fluid flow path through which the fluid to be processed having the predetermined pressure flows.
  • a fluid pressure applying mechanism that applies a predetermined pressure to the fluid to be processed
  • a first fluid channel that is provided in a sealed fluid flow path through which the fluid to be processed having the predetermined pressure flows.
  • At least two processing parts of the second processing part 20 that are relatively close to and away from the processing part 10 and the first processing part 10, and the processing parts 10 and 20, at positions facing each other.
  • At least two processing surfaces of the first processing surface 1 and the second processing surface 2 provided, and a rotation drive mechanism that relatively rotates the first processing portion 10 and the second processing portion 20.
  • At least the second processing unit 20 of the first processing unit 10 and the second processing unit 20 includes a pressure receiving surface, and at least a part of the pressure receiving surface is constituted by the second processing surface 2.
  • the pressure receiving surface receives a pressure applied to at least one of the fluids to be processed by the fluid pressure applying mechanism and generates a force for moving the second processing surface 2 away from the first processing surface 1.
  • this fluid processing apparatus it is preferable to employ a device provided with a buffer mechanism for adjusting fine vibration and alignment of at least one of the first processing surface 1 and the second processing surface 2.
  • the thin film fluid between the processing surfaces 1 and 2 is adjusted by adjusting the axial displacement of one or both of the first processing surface 1 and the second processing surface 2 due to wear or the like. It is preferable to employ a mechanism having a displacement adjusting mechanism that can maintain the thickness.
  • a pressurizing apparatus such as a compressor that applies a constant feeding pressure to the fluid to be processed can be employed as the fluid pressure applying mechanism.
  • the separation between the first processing surface 1 and the second processing surface 2 is defined so as to prevent further separation between the processing surfaces 1 and 2.
  • a thing provided with a deterrent part can be adopted.
  • a minimum distance between the first processing surface 1 and the second processing surface 2 is defined, and further proximity of both processing surfaces 1 and 2 is suppressed.
  • a thing provided with a proximity deterrent part can be adopted.
  • the fluid processing apparatus may be one having a temperature adjusting jacket for adjusting the temperature of one or both of the first processing surface 1 and the second processing surface 2.
  • At least a part of one or both of the first processing surface 1 and the second processing surface 2 is mirror-finished for the fluid processing apparatus.
  • one or both of the first processing surface 1 and the second processing surface 2 may be provided with a recess.
  • the fluid processing apparatus includes a separate introduction path that is independent from the passage of the one fluid to be treated, as supply means for the other fluid to be treated that is mixed (reacted) with one fluid to be treated.
  • the at least one of the first processing surface and the second processing surface is provided with an opening that leads to the separate introduction path, and the other fluid to be processed that has been sent from the separate introduction path, It is preferable to employ one that can be introduced into the one fluid to be treated.
  • a fluid pressure applying mechanism for applying a predetermined pressure to the fluid to be processed and a sealed fluid flow path through which the fluid to be processed having the predetermined pressure flows are connected. At least two processing surfaces that are relatively close to and away from the first processing surface 1 and the second processing surface 2, and a contact surface pressure applying mechanism that applies a contact pressure between the processing surfaces 1 and 2. And a rotational drive mechanism that relatively rotates the first processing surface 1 and the second processing surface 2, thereby providing at least two kinds of fluids to be processed between the processing surfaces 1 and 2. Between the first processing surface 1 and the second processing surface 2 that rotate relative to each other while the contact surface pressure is applied, pressure is applied from the fluid pressure application mechanism.
  • At least one kind of fluid to be treated is passed, and another kind of fluid to be treated is passed.
  • the one kind of fluid to be treated that has been pressurized by the fluid pressure imparting mechanism passes between the processing surfaces 1 and 2 while forming a thin film fluid having a predetermined thickness
  • a material to be treated can be mixed and a desired mixed state (reaction) can be generated between the fluids to be treated.
  • This contact surface pressure imparting mechanism can be implemented as a buffer mechanism or a displacement adjustment mechanism for adjusting fine vibrations and alignment in the above-described apparatus.
  • a first introduction part for introducing at least one of the two treatment fluids to be mixed (reacted) into the apparatus, and a first introduction part A fluid pressure applying mechanism p that is connected to apply pressure to the one processed fluid, and a second introduction unit that introduces at least one of the two processed fluids to be mixed (reacted) into the apparatus.
  • a first processing unit 10 and a second processing unit that are relatively close to and away from the first processing unit 10 provided in a sealed fluid flow path through which the one fluid to be processed flows.
  • a holder 21 that receives the rotation, a rotational drive mechanism that relatively rotates the first processing unit 10 and the second processing unit 20, and the second processing surface 2 is pressed against the first processing surface 1.
  • a contact surface pressure applying mechanism 4 that presses the second processing portion 20 in a close state, and performs a mixing (reaction) process between the fluids to be processed between the processing surfaces 1 and 2. 21 is provided with the opening of the first introduction part and is not movable so as to affect the gap between the processing surfaces 1 and 2, the first treatment part 10 and the second introduction part 20.
  • At least one includes the opening of the second introduction portion, the second processing portion 20 is an annular body, and the second processing surface 2 slides with respect to the holder 21 so that the first processing surface 1
  • the second processing unit 20 includes a pressure receiving surface, and the pressure receiving surface is formed by the fluid pressure applying mechanism p and the fluid to be processed. In response to the applied pressure, a force for moving the second processing surface 2 away from the first processing surface 1 is generated, and at least a part of the pressure receiving surface is configured by the second processing surface 2.
  • One of the fluids to be treated is passed between the first processing surface 1 and the second processing surface 2 that can move toward and away from each other, and the other one of the processing surfaces.
  • the fluids to be processed pass between the processing surfaces 1 and 2 while forming a thin film fluid having a predetermined thickness.
  • desired mixing between the fluids to be processed is promoted, and the contact surface pressure of the contact surface pressure applying mechanism 4 and the fluid applied by the fluid pressure applying mechanism p.
  • the thin film fluid having a predetermined thickness is balanced by the balance between the pressure and the force separating the processing surfaces 1 and 2. It is possible to employ one that keeps a minute interval between the two processing surfaces 1 and 2 to generate the.
  • the second introduction unit can also be implemented by being connected to a separate fluid pressure imparting mechanism similar to that connected to the first introduction unit and pressurized.
  • the fluid to be treated introduced from the second introduction part is not pressurized by a separate fluid pressure applying mechanism, but by the fluid pressure of the fluid to be treated introduced by the first introduction part.
  • the present invention can also be implemented by sucking and supplying between the processing surfaces 1 and 2 due to the negative pressure generated in the second introduction part.
  • the other fluid to be processed can be implemented by moving in the second introduction portion by its own weight, that is, flowing downward from above and supplied between the processing surfaces 1 and 2.
  • the opening of the first introduction part that serves as a supply port for one of the fluids to be processed is not limited to the one provided in the second holder, but the opening of the first introduction part. May be provided on the first holder.
  • transducing part can also be formed and formed in at least one of both processing surfaces.
  • the opening of the second introduction part that serves as a supply port needs to be arranged downstream of the opening of the first introduction part on any of the processing surfaces.
  • the fluid processing apparatus includes a plurality of introduction units that separately introduce two or more types of fluids to be mixed (reacted), and a fluid pressure that applies pressure to at least one of the two or more types of fluids to be processed.
  • the second processing unit that is relatively close to and away from the first processing unit 10 and the first processing unit 10 provided in the sealed fluid flow path through which the fluid to be processed flows. At least two processing surfaces of the unit 20, and at least two processing surfaces 1 of the first processing surface 1 and the second processing surface 2 provided at positions facing each other in the processing units 10 and 20.
  • the second processing portion 20 includes a pressure receiving surface, and at least a part of the pressure receiving surface is constituted by the second processing surface 2, and the fluid pressure applying mechanism is a fluid to be processed. In response to the pressure applied to the first processing surface 1, a force is generated to move the second processing surface 2 away from the first processing surface 1, and the second processing portion 20 is opposite to the second processing surface 2.
  • the approaching adjustment surface 24 faces the side, and the approaching adjustment surface 24 receives a predetermined pressure applied to the fluid to be treated and causes the second processing surface 2 to approach the first processing surface 1.
  • the resultant force of the total pressure received from the fluid to be treated is generated by the area ratio between the projected area in the approaching / separating direction of the approach adjusting surface 24 and the projected area in the approaching / separating direction of the pressure receiving surface.
  • the second processing surface 2 moves away from the first processing surface 1.
  • the fluid to be treated is passed between the first processing surface 1 and the second processing surface 2 that are capable of approaching, separating, and relatively rotating, and the processed fluid.
  • the other fluids to be mixed (reacted) with the body are mixed between the processing surfaces, and the mixed fluid passes between the processing surfaces 1 and 2 while forming a thin film fluid having a predetermined thickness. By doing so, a desired product is obtained while passing between the processing surfaces.
  • a predetermined pressure is applied to the first fluid to be processed, and the fluid to be processed that has received the predetermined pressure is sealed.
  • the contact surface pressure that connects at least two processing surfaces that are relatively close to and away from each other, that is, the first processing surface 1 and the second processing surface 2, to the two fluid flow paths.
  • the first processing surface 1 and the second processing surface 2 are relatively rotated, and a fluid to be processed is introduced between the processing surfaces 1 and 2.
  • a second treated fluid to be mixed (reacted) with the body is introduced between the processing surfaces 1 and 2 through the above-described and separate flow paths, and both treated fluids are mixed (reacted).
  • At least the predetermined pressure applied to the first fluid to be processed is separated from both processing surfaces 1 and 2.
  • the processing surfaces 1 and 2 are maintained at a predetermined minute interval.
  • the fluid to be treated is passed between the treatment surfaces 1 and 2 as a thin film fluid having a predetermined thickness, and the fluids to be treated are uniformly mixed (reaction) during this passage, and the reaction accompanied by precipitation.
  • a desired reaction product is crystallized or precipitated.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view of a fluid processing apparatus that processes an object to be processed between processing surfaces in which at least one of the approachable / separable members rotates relative to the other.
  • 26A is a schematic plan view of the first processing surface of the apparatus shown in FIG. 25, and FIG. 26B is an enlarged view of a main part of the processing surface of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 27A is a cross-sectional view of the second introduction path, and FIG. 27B is an enlarged view of a main part of the processing surface for explaining the second introduction path.
  • U indicates the upper side
  • S indicates the lower side.
  • R indicates the rotation direction.
  • C indicates the centrifugal force direction (radial direction).
  • This apparatus uses at least two kinds of fluids, of which at least one kind of fluid contains at least one kind of object to be processed, and is disposed so as to be able to approach and separate from each other, and at least One of the above-mentioned fluids joins between the processing surfaces rotating with respect to the other to form a thin film fluid, and is an apparatus for processing the object to be processed in the thin film fluid.
  • the “treatment” is not limited to a form in which an object to be treated reacts, but includes a form in which only mixing and dispersion are performed without causing a reaction.
  • this apparatus includes a first holder 11 and a second holder 21 disposed above the first holder 11 and a fluid pressure application mechanism P and a contact pressure application mechanism.
  • the contact surface pressure applying mechanism includes a spring 43 and an air introduction portion 44.
  • the first holder 11 is provided with a first processing part 10 and a rotating shaft 50.
  • the first processing unit 10 is an annular body called a maining ring, and includes a first processing surface 1 that is mirror-finished.
  • the rotary shaft 50 is fixed to the center of the first holder 11 by a fixing tool 81 such as a bolt, and the rear end thereof is connected to a rotary drive device 82 (rotary drive mechanism) such as an electric motor.
  • a driving force is transmitted to the first holder 11 to rotate the first holder 11.
  • the first processing unit 10 rotates integrally with the first holder 11.
  • the upper part of the first holder 11 is provided with a receiving part capable of receiving the first processing part 10.
  • the first processing part to the first holder 11 is fitted into the receiving part.
  • Ten of the above attachments have been made.
  • the first processing portion 10 is fixed by a rotation preventing pin 83 so as not to rotate with respect to the first holder 11.
  • the rotation prevention pin 83 instead of the rotation prevention pin 83, it may be fixed so as not to rotate by a method such as shrink fitting.
  • the first processing surface 1 is exposed from the first holder 11 and faces the second holder 21.
  • ceramic, sintered metal, anti-abrasion steel, or other metal subjected to hardening treatment, or hard material subjected to lining, coating, plating, or the like is employed.
  • the second holder 21 is provided with a second processing portion 20, a first introduction portion d1 into which a fluid is introduced from the inside of the processing portion, a spring 43 as the contact surface pressure applying mechanism, and an air introduction portion 44. It has been.
  • the second processing unit 20 is an annular body called a compression ring, and is located on the inner side of the second processing surface 2 that is mirror-finished and adjacent to the second processing surface 2.
  • Pressure receiving surface 23 (hereinafter referred to as separation adjusting surface 23).
  • the separation adjusting surface 23 is an inclined surface.
  • the mirror finishing applied to the second processing surface 2 employs the same method as the first processing surface 1 described above. Further, the same material as that of the first processing unit 10 is also used for the material of the second processing unit 20.
  • the separation adjusting surface 23 is adjacent to the inner peripheral surface 25 of the annular second processing portion 20.
  • a ring accommodating portion 41 is formed at the bottom (lower portion) of the second holder 21, and the second processing portion 20 is received in the ring accommodating portion 41 together with the O-ring. Further, the second processing unit 20 is received by the rotation stopper 84 so as not to rotate with respect to the second holder 21. The second processing surface 2 is exposed from the second holder 21. In this state, the second processing surface 2 faces the first processing surface 1 of the first processing unit 10.
  • the ring holder 41 included in the second holder 21 is a recess that mainly stores a portion of the second ring 20 on the side opposite to the processing surface 2 side, and is a groove formed in an annular shape in plan view.
  • the ring accommodating portion 41 is formed larger than the size of the second ring 20 and accommodates the second ring 20 with a sufficient clearance between the ring accommodating portion 41 and the second ring 20.
  • the second processing portion 20 is accommodated in the ring accommodating portion 41 so as to be displaced in the axial direction of the accommodating portion 41 and further in the direction intersecting the axial direction. Further, the second processing portion 20 is accommodated such that the center line (axial direction) of the second processing portion 20 can be displaced relative to the ring accommodating portion 41 so as not to be parallel to the axial direction of the ring accommodating portion 41. Yes.
  • At least the ring accommodating portion 41 of the second holder 21 is provided with a spring 43 as a processing portion biasing portion. The spring 43 urges the second processing unit 20 toward the first processing unit 10.
  • the second processing unit 20 held by the second holder 21 using the pressurizing means for supplying air pressure or other fluid pressure such as the air introduction unit 44 is transferred to the first processing unit 10.
  • a method of biasing in the approaching direction may be used.
  • the contact surface pressure applying mechanism such as the spring 43 and the air introduction part 44 urges each position in the circumferential direction of the second processing part 20 (each position on the processing surface) equally toward the first processing part 10.
  • the first introduction part d1 is provided in the center of the second holder 21, and the fluid that is pumped from the first introduction part d1 to the outer periphery of the processing part is first held by the second holder 21.
  • the fluid pressure applying mechanism P is applied to the pressure receiving surface 23 provided in the second processing portion 20 in a direction in which the second processing portion 20 is separated from the first processing portion 10 against the urging force of the urging portion. Receives the fluid pressure (supply pressure).
  • supply pressure the fluid pressure
  • a portion 23 ⁇ / b> X not provided with the pressure receiving surface 23 is also used as the pressure receiving surface, and the fluid is supplied by the fluid pressure applying mechanism P.
  • Pressure supply pressure
  • the introduction effect (micropump effect) of the fluid to be processed between the working surfaces may be used.
  • the micropump effect means that the fluid in the recess advances at a speed toward the tip in the outer circumferential direction of the recess 13 by the rotation of the first processing surface 1 and then the fluid fed to the tip of the recess 13 This is an effect of receiving pressure from the inner peripheral direction of the recess 13 and finally becoming pressure in a direction to separate the processing surface, and simultaneously introducing the fluid between the processing surfaces.
  • the pressure received by the fluid in the recess 13 provided in the first processing surface 1 finally acts on the second processing surface 2 as a pressure receiving surface that acts on the separation side.
  • the pressure receiving surface 23 and the recess 13 can be provided together in one apparatus.
  • the recess 13 has a depth of 1 ⁇ m to 50 ⁇ m, more preferably 3 ⁇ m to 20 ⁇ m, and is a recess provided in the processing surface.
  • the recess 13 is not limited to the total in the horizontal direction with respect to the processing surface.
  • the area is 5% to 50%, preferably 15% to 25% with respect to the entire processing surface, and the number is not particularly limited, but is 3 to 50, preferably 8 to 24, and the shape is It is assumed that the surface to be processed extends in a curve or spiral shape, or is bent in an L shape.
  • the fluid can be stably introduced between the processing surfaces from a high viscosity region to a low viscosity region, and even when the fluid introduced using the micropump effect contains a solid.
  • the recess 13 provided in the processing surface may be connected to each other on the introduction side, that is, inside the processing surface, or may be divided.
  • the pressure receiving surface 23 is an inclined surface.
  • This inclined surface pressure-receiving surface 23
  • the downstream end portion 60 of the inclined surface (pressure receiving surface 23) is placed on the axial projection surface of the concave portion 13.
  • the angle ⁇ 1 of the inclined surface with respect to the second processing surface 2 is preferably in the range of 0.1 ° to 85 °, more preferably in the range of 10 ° to 55 °, and still more preferably in the range of 15 ° to 45 °. .
  • This angle ⁇ 1 can be appropriately changed depending on the properties of the workpiece before processing.
  • the downstream end portion 60 of the inclined surface has a downstream end portion 13 from a position that is 0.01 mm downstream from the upstream end portion 13-b of the concave portion 13 provided in the first processing surface 1.
  • the position of the downstream end 60 can be appropriately changed according to the properties of the object to be processed.
  • the inclined surface pressure receiving surface 23
  • the workpieces can be introduced more uniformly.
  • the recess 13 can be implemented even if it is intermittent as well as continuous as described above.
  • the upstream end of the intermittent recess 13 on the innermost peripheral side of the first processing surface 1 becomes the above-mentioned 13-b, and also the upstream of the first processing surface 1 on the outermost peripheral side.
  • the side end becomes 13-c.
  • the concave portion 13 is formed on the first processing surface 1 and the pressure receiving surface 23 is formed on the second processing surface 2. Conversely, the concave portion 13 is formed on the second processing surface 2. It is also possible to form the pressure receiving surface 23 on the first processing surface 1.
  • the recesses 13 are formed on both the first processing surface 1 and the second processing surface 2, and the recesses 13 and the pressure receiving surfaces 23 are alternately provided in the circumferential direction of the processing surfaces 1 and 2, thereby
  • the concave portion 13 formed on the first processing surface 1 and the pressure receiving surface 23 formed on the second processing surface 2 face each other, and at the same time, the pressure receiving surface 23 formed on the first processing surface 1 and the second processing surface 2 It is also possible that the formed recess 13 is opposed.
  • a groove different from the recess 13 can be formed on the processing surface. As a specific example, as shown in FIGS. 16 (F) and 16 (G), it extends radially outward (FIG. 16 (F)) or radially inward (FIG. 16 (G)) from the recess 13. A new recess 14 can be applied. This is advantageous when it is desired to extend the residence time between the processing surfaces or when processing a highly viscous fluid.
  • the groove can be formed according to the purpose.
  • the second processing portion 20 is formed with a second introduction portion d2 having an opening d20 that communicates between the processing surfaces independently of the flow path of the fluid introduced into the processing surface.
  • the second introduction part d2 has a predetermined introduction direction from the opening d20 of the second processing surface 2 with respect to the second processing surface 2. Is inclined at an elevation angle ( ⁇ 1).
  • the elevation angle ( ⁇ 1) is set to be more than 0 degrees and less than 90 degrees, and in the case of a reaction with a higher reaction rate, it is preferably set at 1 to 45 degrees.
  • the introduction direction from the opening d20 of the second processing surface 2 has a directivity in a plane along the second processing surface 2. .
  • the introduction direction of the second fluid is a component in the radial direction of the processing surface that is an outward direction away from the center and a component with respect to the rotation direction of the fluid between the rotating processing surfaces. Is forward.
  • a line segment in the radial direction passing through the opening d20 and extending outward is defined as a reference line g and has a predetermined angle ( ⁇ 2) from the reference line g to the rotation direction R.
  • This angle ( ⁇ 2) is also set to be greater than 0 ° and less than 90 °, and is discharged from the opening d20 toward the shaded portion in FIG.
  • the angle ( ⁇ 2) may be small, and when the reaction rate is slow, the angle ( ⁇ 2) is preferably set to be large. This angle can be changed and implemented according to various conditions such as the type of fluid, reaction speed, viscosity, and rotational speed of the processing surface.
  • the diameter of the opening d20 is preferably 0.2 ⁇ m to 3000 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the diameter of the second introduction part d2 may be set within the range.
  • the opening d20 in the separate flow path is a spiral laminar flow in which the flow direction when introduced by the micropump effect from the concave portion provided in the first processing surface 1 is formed between the processing surfaces. What is necessary is just to install in the outer diameter side rather than the point converted into a flow direction. That is, in FIG. 26B, it is preferable that the distance n from the radially outer side of the processing surface to the radially outer side of the recess 13 provided in the first processing surface 1 is 0.5 mm or more. Further, when a plurality of openings are provided for the same fluid, it is preferable to install them on concentric circles.
  • reactions such as C + D ⁇ E are executed in order, and reactions such as A + B + C ⁇ F should not occur at the same time. It is effective in avoiding the problem that the reaction is not carried out without contact. Further, it can be carried out by immersing the processing part in a fluid and mixing (reacting) the processing part between the processing surfaces and directly putting it into a liquid outside the processing part or a gas other than air. . Furthermore, ultrasonic energy can be added to the workpiece between the processing surfaces or immediately after being discharged from the processing surface.
  • thermocontrol mechanisms J1 and J2 are provided in order to generate a temperature difference between the first processing surface 1 and the second processing surface 2, that is, between the processing surfaces.
  • temperature control mechanisms J1 and J2 are provided in order to generate a temperature difference between the first processing surface 1 and the second processing surface 2, that is, between the processing surfaces.
  • this temperature control mechanism is not particularly limited, when the purpose is cooling, the processing units 10 and 20 are provided with a cooling unit. Specifically, a cooling element capable of electrically or chemically cooling action such as piping for passing ice water or various refrigerants as a temperature control medium or a Peltier element is attached to the processing parts 10 and 20. When the purpose is heating, the processing parts 10 and 20 are provided with heating parts.
  • a heating element that can generate heat electrically or chemically, such as steam as a temperature control medium, piping for passing various heating media, or an electric heater is attached to the processing units 10 and 20. .
  • the temperature of the processing surface can be controlled using the heat conduction of the processing portion.
  • a cooling element or a heating element in the processing parts 10 and 20 and energizing it or by embedding a passage for passing a cooling / heating medium and passing a temperature adjusting medium (cooling / heating medium) through the passage, it is used for processing from the inside.
  • the surface can also be temperature controlled.
  • the temperature control mechanisms J1 and J2 shown in FIG. 25 are examples thereof, and are pipes (jackets) through which the temperature control medium provided in the processing units 10 and 20 is passed.
  • the temperature of one processing surface is higher than that of the other processing surface, and a temperature difference is generated between the processing surfaces.
  • the first processing unit 10 is heated to 60 ° C. by any of the above methods
  • the second processing unit 20 is set to 15 ° C. by any of the above methods.
  • the temperature of the fluid introduced between the processing surfaces changes from 60 ° C. to 15 ° C. from the first processing surface 1 toward the second processing surface 2. That is, a temperature gradient is generated in the fluid between the processing surfaces.
  • the fluid between the processing surfaces starts to convect due to the temperature gradient, and a flow in the direction perpendicular to the processing surface is generated.
  • the “vertical flow” means that the flow direction component includes at least a component perpendicular to the processing surface.
  • the temperature difference between the processing surfaces can be 1 to 400 degrees, preferably 5 to 100 degrees.
  • the rotating shaft 50 in this apparatus is not limited to what is arrange
  • position diagonally This is because the influence of gravity can be substantially eliminated by the fluid thin film formed between the processing surfaces 1 and 2 during processing.
  • the first introduction part d1 coincides with the axial center of the second ring 20 in the second holder 21, and extends vertically.
  • the first introduction part d1 is not limited to the one that coincides with the axis of the second ring 20, and the first fluid to be treated is supplied to the space surrounded by the rings 10 and 20.
  • the central portion 22 of the second holder 21 may be provided at a position other than the axis, and may extend obliquely instead of vertically. In any of the arrangement angles, a flow perpendicular to the processing surface can be generated by the temperature gradient between the processing surfaces.
  • the critical Rayleigh number at which Benard convection begins to occur is about 1700, although it depends on the nature of the interface between the processing surface and the workpiece fluid. Larger values cause Benard convection.
  • the Rayleigh number Ra is a value larger than around 10 10 , the fluid becomes a turbulent state. In other words, the temperature difference ⁇ T between the processing surfaces or the distance L between the processing surfaces is adjusted so that the Rayleigh number Ra is 1700 or more, so that the processing surface is adjusted between the processing surfaces.
  • a vertical flow can be generated, and the above mixing (reaction) operation can be performed.
  • Benard convection hardly occurs at a distance between processing surfaces of about 1 to 10 ⁇ m. Strictly speaking, when the Rayleigh number is applied to a fluid in an interval of 10 ⁇ m or less and the Benard convection generation conditions are examined, the temperature difference in the case of water needs to be several thousand degrees Celsius or more. difficult. Benard convection is convection due to density difference in the temperature gradient of the fluid, that is, convection related to gravity. There is a high possibility of a microgravity field between the processing surfaces of 10 ⁇ m or less, and buoyancy convection is suppressed in such a place. That is, Benard convection actually occurs in this apparatus when the distance between the processing surfaces exceeds 10 ⁇ m.
  • the critical Marangoni number at which Marangoni convection begins to occur is around 80, and Marangoni convection occurs under conditions that are larger than that value.
  • the temperature difference ⁇ T between the processing surfaces or the distance L between the processing surfaces is adjusted so that the Marangoni number Ma is 80 or more, so that even if the flow path is 10 ⁇ m or less.
  • a flow in a direction perpendicular to the processing surface can be generated between the surfaces, and the above mixing (reaction) operation can be performed.
  • the method for maintaining the gap between the processing surfaces of the fluid processing apparatus is not limited to the method using pressure balance.
  • the distance between the processing surfaces may be set mechanically, or the distance between the processing surfaces may be maintained using principles such as magnetic repulsion, magnetic levitation, electromagnetic repulsion, and electromagnetic repulsion.
  • the material of the processing surfaces 1 and 2 that are arranged so as to be able to approach and separate from each other and at least one rotates with respect to the other is not particularly limited, but ceramic, sintered metal, wear-resistant steel, and other metals Alternatively, it can be made of a metal that has been hardened, or a hard material that has been constructed by lining, coating, plating, or the like.
  • the distance between the processing surfaces 1 and 2 that are arranged so as to be able to approach and separate from each other and at least one of which rotates with respect to the other is 0.1 ⁇ m to 100 ⁇ m, particularly 1 to 10 ⁇ m. Is preferred.
  • reactions such as precipitation / precipitation or crystallization are arranged opposite to each other so as to be able to approach and separate, and at least one of the processing surfaces 1 and 2 rotates with respect to the other. Occurs with forcible uniform mixing. Control of the particle diameter and monodispersity of the fine particles can be adjusted by appropriately adjusting the rotational speed and flow velocity of the processing units 10 and 20, the distance between the processing surfaces, the raw material concentration, the dispersion medium, and the like.
  • mixing in the mixing channel can be performed under laminar flow control or turbulent flow control.
  • the thin film fluid can be heated and cooled ( FIG. 25).
  • the processing fluid is heated and the reaction is accelerated by providing a microwave generator such as a magnetron for irradiating at least one or both of the processing units 10 and 20 with microwaves.
  • a microwave generator such as a magnetron for irradiating at least one or both of the processing units 10 and 20 with microwaves.
  • an element such as a lamp that irradiates ultraviolet rays is provided on at least one or both of the processing units 10 and 20, and ultraviolet rays (UV) are applied to the thin film fluid from the corresponding processing surfaces.
  • At least one or both of the processing units 10 and 20 can be provided with an ultrasonic oscillator, and mixing and reaction between the processing surfaces can be performed in an ultrasonic atmosphere. It can also be carried out in a container.
  • the deposition is performed in a container capable of securing a reduced pressure or a vacuum state, and at least the secondary side from which the fluid is discharged after the treatment is set to a reduced pressure or a vacuum state, whereby the gas generated during the precipitation reaction and the fluid are contained in the fluid.
  • the contained gas can be degassed or the fluid can be desolvated.
  • the third introduction part d3 can also be provided in the processing apparatus.
  • a poor solvent is provided from each of the introduction parts. It is possible to introduce a fluid containing a pigment solution, a surfactant solution, a surface modifier, and the like separately into the processing apparatus. If it does so, the density
  • the fourth or more introduction portions are provided, and the fluid to be introduced into the processing apparatus can be subdivided in this way.
  • the forced ultrathin film rotary reaction method can freely change the Reynolds number of the microchannel, so that it can be monodispersed and redispersible depending on the purpose, such as particle diameter, particle shape, and crystal type. Good fine particles can be produced. Moreover, due to its self-discharging properties, there is no clogging of the product even in the case of a reaction involving precipitation, and a large pressure is not required. Therefore, the fine particles can be stably produced, and the safety is excellent, the impurities derived from the apparatus are hardly mixed, and the cleaning property is good. Furthermore, since it can be scaled up according to the target production volume, it is possible to provide a method for producing fine particles with high productivity.
  • the modifying group in the present invention refers to a functional group or radical introduced or bonded to at least the particle surface. This also includes functional groups or radicals contained in substances present on the particle surface by methods such as adsorption.
  • a fluid containing a solvent that can be a poor solvent for a pigment solution as a first fluid is disposed opposite to each other so as to be able to approach and separate from the first introduction part d1 that is one channel, and at least one of them is disposed. Introduced between the processing surfaces 1 and 2 rotating relative to the other, a thin film fluid composed of the first fluid is made between the processing surfaces.
  • a fluid containing a pigment solution in which a pigment is dissolved is directly introduced as a second fluid into the thin film fluid composed of the first fluid from the second introduction part d2 which is a separate flow path.
  • the first fluid and the second fluid are thin films between the processing surfaces 1 and 2 whose distance is controlled by the pressure balance between the fluid supply pressure and the pressure applied between the rotating processing surfaces. While maintaining the state, it is possible to carry out a reaction that is instantaneously mixed to produce pigment fine particles.
  • the second fluid is introduced from the first introduction part d 1 and the first fluid is introduced from the second introduction part d 2. May be introduced.
  • the expressions “first” and “second” in each solvent only have a meaning for identification that they are the n-th of a plurality of solvents, and third or more solvents may exist.
  • the combination of the first fluid and the second fluid is not particularly limited, and any combination of a fluid containing a pigment solution and a solvent that has a lower solubility in the pigment than the pigment solution and can be a poor solvent can be used.
  • the good solvent is a solvent having a solubility of the fine particle raw material of preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 1% by mass or more.
  • the poor solvent is a solvent having a fine particle raw material solubility of preferably 0.01% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or less, and further preferably 0.001% by mass or less.
  • the solvent for dissolving the pigment is not particularly limited.
  • sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, trifluoroacetic acid, phosphoric acid and the like can be used.
  • the pigment can be dissolved in a solution obtained by adding an alkali or acid substance to an organic solvent to prepare a pigment solution.
  • Examples of the alkali added to the organic solvent include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide and the like.
  • Examples of the acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, trifluoroacetic acid, phosphoric acid and the like as described above.
  • the solvent that can be a poor solvent for precipitating the pigment is not particularly limited. It can carry out using the solvent whose solubility with respect to a pigment is lower than the solvent which dissolved the said pigment.
  • the solvent whose solubility with respect to a pigment is lower than the solvent which dissolved the said pigment.
  • water alcohol solvent, ketone solvent, ether solvent, aromatic solvent, carbon disulfide, aliphatic solvent, nitrile solvent, sulfoxide solvent, halogen solvent, ester solvent, ionic solution, Or it is preferable to select from these 2 or more types of mixed solvents.
  • the first fluid and the second fluid are disposed between the processing surfaces 1 and 2 whose distance is controlled by the pressure balance between the fluid supply pressure and the pressure applied between the rotating processing surfaces 1 and 2. Can be mixed instantaneously while maintaining the thin film state, and a reaction to form pigment fine particles can be performed.
  • the surface modification of the obtained fine particles can be performed between the processing surfaces 1 and 2 at the same time or immediately after the deposition of the fine particles, or after the fine particles are discharged from between the processing surfaces 1 and 2. Can also be implemented. As a result, at least the pigment surface is modified by introducing a modifying group.
  • the introduction of the modifying group on at least the surface of the pigment fine particles can be performed by including a surface modifier in the fluid introduced between the processing surfaces 1 and 2.
  • the surface modifier may be contained in either the pigment solution (first fluid) or the poor solvent (second fluid), or both, or in a third fluid different from the pigment solution or the poor solvent. It may be included. Further, the combination of the first fluid and the second fluid is not particularly limited to the above.
  • a minute interval of 1 mm or less is maintained between two relatively rotating processing surfaces that can be moved toward and away from each other, and between the two processing surfaces maintained at the minute interval,
  • a thin film fluid (forced thin film) of the fluid to be processed is formed.
  • the “thin film fluid (forced thin film)” in the present invention means a thin film flow having no free surface.
  • the second fluid diffuses rapidly and completely with respect to the first fluid.
  • this thin film fluid forced thin film
  • the type of the modifying group introduced at least on the pigment surface as the surface modifying group is not particular limitation.
  • a solvent for dispersion or a dispersion What is necessary is just to use properly according to a kind.
  • polar groups such as acidic groups and basic groups, salt structures of the polar groups, highly polar atoms such as oxygen and sulfur, and / or structures with large polarizability introduced with aromatic rings, hydrogen bonding groups, hetero groups
  • polar groups such as acidic groups and basic groups, salt structures of the polar groups, highly polar atoms such as oxygen and sulfur, and / or structures with large polarizability introduced with aromatic rings, hydrogen bonding groups, hetero groups
  • polar groups such as acidic groups and basic groups, salt structures of the polar groups, highly polar atoms such as oxygen and sulfur, and / or structures with large polarizability introduced with aromatic rings, hydrogen bonding groups, hetero groups
  • polar groups such as acidic groups and basic groups, salt structures of the polar groups, highly polar
  • Examples of the acidic group include a hydroxyl group (hydroxy group), a sulfonic acid group (sulfo group), a carboxylic acid group, a phosphoric acid group, and a boric acid group.
  • An amino group etc. are mentioned as a basic group.
  • Examples of the hydrogen bonding group include a urethane moiety, a thiourethane moiety, a urea moiety, and a thiourea moiety.
  • acidic groups are not particularly limited, but for example, —SO 2 NHCH 2 SO 3 H, —SO 2 NH (CH 2 ) 2 SO 3 H, —SO 2 NH (CH 2 ) 3 SO 3 H, —SO 2 NHC 6 H 4 SO 3 H, —CH 2 NHCOCH 2 NHCH 2 SO 3 H, —CH 2 NHCOCH 2 NH (CH 2 ) 2 SO 3 H, —CH 2 NHCOCH 2 NH (CH 2 ) 3 SO 3 H, —CH 2 NHCOCH 2 NHC 6 H 4 SO 3 H, —CONHCH 2 SO 3 H, —CONH (CH 2 ) 2 SO 3 H, —CONH (CH 2 ) 3 SO 3 H, — CONHC 6 H 4 SO 3 H, -SO 2 NH (CH 2) 4 COOH, -SO 2 NH (CH 2) 6 COOH, -SO 2 NHC 6 H 4 COOH, CH 2 NHCOCH 2 NH (CH 2 ) 4 COOH, CH 2
  • the surface of the pigment fine particles is subjected to acidic group treatment, for example, sulfonation treatment, it can be carried out by including a sulfonating agent as a surface modifier in the first fluid or the second fluid.
  • a pigment sulfonating agent solution in which a pigment is dissolved in a sulfonating agent solution and a solvent that can be a poor solvent for example, water such as ion-exchanged water or ultrapure water, alcohols such as methanol or ethanol, or ketones such as acetone or methyl ethyl ketone
  • the sulfonating agent is not particularly limited.
  • fuming sulfuric acid, concentrated sulfuric acid, chlorosulfuric acid, sulfur trioxide, fluorosulfuric acid, amidosulfuric acid, a complex of sulfur trioxide and a tertiary amine, N-alkylsulfamide examples thereof include sulfamic acid or a sulfonated pyridine salt, a sulfur trioxide pyridine complex, a sulfur trioxide dimethylformamide complex, a sulfur trioxide triethylamine complex, a sulfur trioxide trimethylamine complex, dioxane ⁇ 2SO 3 , dioxane ⁇ SO 3 and the like.
  • the combination of the first fluid and the second fluid is not particularly limited.
  • the sulfonating agent may be contained in the pigment solution, the poor solvent, or both, or may be contained in a third fluid different from the pigment solution and the poor solvent.
  • a solvent that can be a poor solvent for precipitating pigment such as pure water or alcohol is used for the first fluid, and the pigment is dissolved in fuming sulfuric acid, concentrated sulfuric acid, chlorosulfuric acid, or a mixture thereof in the second fluid.
  • examples thereof include a method using a pigment solution of the sulfonating agent as in the pigment solution.
  • a fluid containing a sulfonating agent such as water or alcohol in which a complex, dioxane ⁇ 2SO 3 , dioxane ⁇ SO 3 or a mixture thereof is dissolved or dispersed is used as a poor solvent, and N-methylpyrrolidone (NMP) is used as the second fluid.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the first fluid or the second fluid contains a basic compound
  • the third fluid contains a basic compound.
  • Basic treatment is possible.
  • salt of alkali metals such as Na and K
  • salt of alkali metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide, or NH 3 or organic amines.
  • organic amine primary amine, secondary amine, tertiary amine, and quaternary amine can be used.
  • primary amines are secondary amines such as ethylamine, propylamine, isopropylamine, butylamine, isobutylamine, sec-butylamine, ethanolamine, isopropanolamine, octylamine, dodecylamine, laurylamine, stearylamine, oleylamine, etc.
  • Amine is dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diethanolamine, distearylamine, etc.
  • tertiary amine is trimethylamine, triethylamine, triethanolamine, triisopropanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, n-butyldiethanolamine, N, N-dimethyl-1,3-diaminopropane, N, N-diethyl-1,3-diaminopropane, dimethyloctylamine, dimethyl Silamine, dimethyllaurylamine, dimethylmyristylamine, dimethylpalmitylamine, dimethylstearylamine, dimethylbehenylamine, dilaurylmonomethylamine, trioctylamine, etc. And trimethylstearyl ammonium chloride.
  • the combination of the first fluid and the second fluid is not particularly limited.
  • the basic compound may be contained in the pigment solution, the poor solvent, or both, or may be contained in a third fluid different from the pigment solution and the poor solvent.
  • a solvent that can be a poor solvent for precipitating a pigment such as pure water or alcohol is used for the first fluid
  • the second fluid is a pigment solution in which the pigment is dissolved in the basic compound or a mixture thereof.
  • a method using a pigment solution of a basic compound is used as a poor solvent, and for example, N-methylpyrrolidone is used in the second fluid.
  • a solvent that can be a poor solvent for depositing a pigment such as a solvent such as pure water or alcohol, is used for the first fluid, and the sodium hydroxide, a pigment solution in which the pigment is dissolved,
  • a method containing a basic substance such as potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxide and the like.
  • a fluid containing a basic substance such as water or alcohol in which the above basic substance or a mixture thereof is dissolved or dispersed in the first fluid is used as a poor solvent, and for example, N-methylpyrrolidone is used in the second fluid.
  • a pigment solution in which a pigment is dissolved in a solvent not containing the basic substance such as (NMP), pyridine, and a mixed solvent of NMP-pyridine.
  • the pH of the mixed fluid for depositing the pigment fine particles is 7 or more before the treatment, or the fluid discharged from between the treatment surfaces 1 and 2 is treated.
  • the pH before the treatment is preferably adjusted to 7 or more.
  • a base such as sodium hydroxide or potassium hydroxide in the method for producing the pigment fine particles.
  • a basic compound is further added to the pigment dispersion obtained by the above method and the surface of which is sulfonated, and at least a part of the acidic groups previously formed on the pigment surface is neutralized with the basic compound.
  • the basic group treatment can also be carried out by forming a modifying group having a salt or by substitution of the acidic group and the basic group.
  • neutralization (salt formation) with the basic compound can be performed between the processing surfaces 1 and 2 by, for example, using a third flow path in the fluid processing apparatus.
  • modifying groups For other examples of modifying groups, the following modifying groups such as —OM, —COOM, —CO—, —SO 3 M, —SO 2 NH 2 , —RSO 2 M, —PO 3 HM, —PO 3 M 2 , —SO 2 NHCOR, —NH 3 , —NH 2 , —NR 3 (wherein M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or organic ammonium, and R represents a carbon number of 1 to 12).
  • M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or organic ammonium
  • R represents a carbon number of 1 to 12
  • an alkyl group, an optionally substituted phenyl group, an optionally substituted naphthyl group, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, an optionally substituted phenylene group or a substituted group In the case of modifying the surface of the pigment fine particles by, for example, a naphthylene group which may have a group), a substance containing the functional group may be used.
  • the modifier containing the functional group is not particularly limited, but is an aqueous polymer such as polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, sodium polyacrylate and sodium alginate, sodium carboxymethylcellulose, xanthan gum, color ginnan, pullulan, and gelatin. Is mentioned.
  • the combination of the first fluid and the second fluid is not particularly limited.
  • the aqueous polymer compound may be contained in the pigment solution, the poor solvent, or both, or may be contained in a third fluid that is different from the pigment solution and the poor solvent
  • the first fluid or the second fluid has an oleophilic functional group.
  • an oleophilic functional group can be introduced as a modifying group on the surface of the pigment fine particles discharged from between the processing surfaces 1 and 2 for oleophilic treatment.
  • the lipophilic functional group is not particularly limited, and may be properly used depending on the type of pigment fine particles and the type of solvent, and examples thereof include -C n H 2n + 1 and -C 6 H 5 .
  • the surface modifier containing the lipophilic functional group is not particularly limited, but paraffins such as petrolatum, paraffin wax, liquid paraffin, dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, alkyl-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil. , Fluorosilicone oils, silicone oils containing terminal functional groups, silicone oils other than the above-mentioned polyether-modified silicones, long chain fatty acids such as caprylic acid, capric acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, and esters thereof , Natural fats such as beef tallow, pork tallow, rosin, coconut oil, palm oil and the like.
  • the combination of the first fluid and the second fluid is not particularly limited.
  • the surface modifier containing the lipophilic functional group may be contained in the pigment solution, the poor solvent, or both, or may be contained in a third fluid different from the pigment solution and the poor solvent.
  • the first fluid uses a solvent that can be a poor solvent for depositing the pigment, such as a solvent such as pure water or alcohol
  • the second fluid contains the lipophilic functional group in the pigment solution in which the pigment is dissolved.
  • examples thereof include a method using a fluid containing a surface modifier.
  • a fluid containing a substance containing a lipophilic functional group such as water or alcohol in which the surface modifying agent containing the lipophilic functional group or a mixture thereof is dissolved or dispersed in the first fluid is used as a poor solvent.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • pyridine pyridine
  • NMP-pyridine N-methylpyrrolidone
  • the pigment fine particles discharged from between the processing surfaces 1 and 2 by containing a substance containing the resin in the first fluid or the second fluid. At least a part of the surface can be covered with a resin, for example, hydrophilic treatment can be performed.
  • the resin for this purpose is not particularly limited, and may be properly used depending on the type of the target pigment fine particles and the type of solvent.
  • rosin resin and derivatives thereof are those obtained by polymerizing one kind of resin acid collected from Pinaceae plants.
  • the resin acid As the resin acid, abietic acid and its analogs such as dihydroabietic acid, dehydroabietic acid, anhydrous
  • the mixture which consists of components, such as abietic acid, etc. are mentioned.
  • the terpene resins and derivatives thereof are thermoplastic oligomers obtained by refining and polymerizing turpentine oil obtained from pine trees and orange oil obtained from citrus peel, such as ⁇ -pinene and ⁇ -pinene.
  • orange oil includes a mixture of limonene or the like as a main component.
  • Shellac resins and their derivatives are polymers of a mixture of many resin acids extracted from the secretion of Larva, and more specifically, resins formed by ester bonding of aleuric acid, jaralic acid, laxialaric acid, etc. Etc.
  • the combination of the first fluid and the second fluid is not particularly limited.
  • the resin may be contained in the pigment solution, the poor solvent, or both, or may be contained in a third fluid that is different from the pigment solution and the poor solvent.
  • a solvent that can be a poor solvent for depositing a pigment such as a solvent such as pure water or alcohol, is used for the first fluid
  • a fluid that contains the resin in a pigment solution in which the pigment is dissolved is used as the second fluid. The method etc.
  • a fluid containing a resin such as water or alcohol in which the above-mentioned resin or a mixture thereof is dissolved or dispersed in the first fluid is used as a poor solvent, and for example, N-methylpyrrolidone (NMP) is used as the second fluid.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • the surface treatment is not limited to the case where the surface modification of the pigment fine particles is performed between the processing surfaces 1 and 2 as described above, and can be performed even after the pigment fine particles are discharged from between the processing surfaces 1 and 2.
  • the substance used for the surface treatment of the pigment fine particles is added to the discharged liquid, and the operation such as stirring is performed.
  • surface treatment of the pigment fine particles can be performed.
  • impurities can be removed from the fluid containing the pigment fine particles with a dialysis tube or the like, and then a substance for surface treatment can be added.
  • the surface treatment can be performed after the liquid component of the fluid containing the pigment fine particles discharged from between the processing surfaces 1 and 2 is dried to obtain the pigment fine particle powder. Specifically, it can be carried out by dispersing the obtained pigment fine particle powder in a target solvent, adding the above-mentioned substance for the surface treatment and performing a treatment such as stirring.
  • FIG. 1 (A) Uniform in a thin film fluid (forced thin film) shown in FIG. 1 (A) formed between processing surfaces 1 and 2 that are disposed so as to be able to approach and separate from each other and at least one rotates relative to the other. Then, using a stirring and mixing apparatus, copper phthalocyanine is dissolved, and a copper phthalocyanine solution is combined with a solvent in a thin film fluid (forced thin film) and mixed uniformly to precipitate copper phthalocyanine.
  • the “thin film fluid (forced thin film)” in this embodiment is a surface in which the fluid flow path is defined by the processing surfaces 1 and 2 and the fluid is in contact with the gas in the flow path. In other words, it is a thin film in which the space between the processing surfaces 1 and 2 is filled with fluid.
  • “from the center” means “from the first introduction part d1” of the processing apparatus shown in FIG. 1A, and the first fluid is the above-mentioned first fluid. 1 refers to the fluid to be treated, and the second fluid refers to the above-described second fluid to be treated that is introduced from the second introduction portion d2 of the treatment apparatus illustrated in FIG.
  • “part” here means “part by weight”.
  • the particle size distribution was measured using a Nanotrac particle size distribution analyzer UPA-EX150 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), and the volume average particle size was adopted.
  • PH measurement The pH measurement was made by HORIBA, D-51, measurement range: 0.00 to 14.00.
  • Example 1 While feeding ethanol at 25 ° C. as the first fluid from the center at a supply pressure of 0.15 MPa and a rotation speed of 900 rpm, copper phthalocyanine as the second fluid is 5% fuming sulfuric acid (5% SO 3 —H 2 SO 4
  • the fuming sulfuric acid solution of copper phthalocyanine dissolved in 1) was introduced between the processing surfaces 1 and 2 at 10 ml / min and mixed so that the discharge flow rate was 100 g / min.
  • the copper phthalocyanine fine particles in the discharged copper phthalocyanine dispersion liquid are loosely aggregated, and the aggregated copper phthalocyanine fine particles are filtered using a filter paper and Nutsche, washed with ethanol, and dried at 60 ° C.
  • FIG. 30 shows IR measurement results (infrared absorption spectrum of the obtained copper phthalocyanine is shown by a solid line (lower line in the figure), and a spectrum of raw material copper phthalocyanine is shown by a broken line (upper line in the figure)). Further, as a result of XPS of the obtained copper phthalocyanine powder, a peak attributed to a sulfo group was confirmed.
  • the XPS measurement result of the binding energy of 2p orbital of sulfur (S) is shown in FIG. From the results of XPS surface elemental analysis, it was confirmed that one sulfo group was present for every seven copper phthalocyanine molecules on the surface. Furthermore, the NMR measurement result using heavy DMSO as a solvent is shown in FIG. From the NMR measurement results, it was confirmed that a sulfo group was bonded to the copper phthalocyanine molecule from the broad peak observed at 9.6 to 10.8 ppm.
  • FIG. 33 shows the measurement results of m / z 300 to 800 in the TOF-SIMS measurement.
  • the obtained copper phthalocyanine dry powder was dissolved in a solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a dispersant of Disper Big BYK-2000 (manufactured by Big Chemie) dissolved in 20% of the active ingredient with respect to the weight of the copper phthalocyanine powder.
  • PGMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • Dispersant of Disper Big BYK-2000 manufactured by Big Chemie
  • the obtained copper phthalocyanine powder was charged and dispersed with Claremix 0.8S (M Technique Co., Ltd.).
  • the volume average particle size after the dispersion treatment was 8.3 nm.
  • a TEM photograph of the obtained copper phthalocyanine fine particles is shown in FIG. Moreover, as a result of diluting the obtained copper phthalocyanine pigment dispersion 100 times with pure water and measuring ion chromatography, sulfate ions were not detected.
  • Example 2 While feeding pure water at 25 ° C as the first fluid from the center at a supply pressure of 0.15 MPa and a rotation speed of 1000 rpm, a sulfuric acid solution of copper phthalocyanine dissolved in sulfuric acid as a second fluid is 10 ml / min.
  • the mixture was introduced between the processing surfaces 1 and 2 and mixed so that the discharge flow rate was 200 g / min.
  • the copper phthalocyanine fine particles in the discharged copper phthalocyanine dispersion are loosely aggregated, and the aggregated copper phthalocyanine fine particles are filtered using a filter paper and Nutsche, washed with pure water, and dried at 60 ° C. and ⁇ 0.1 MPa. did.
  • FIG. 35 shows the XPS measurement result of the binding energy of the oxygen (O) 1s orbital. From the results of elemental analysis of the surface by XPS, it was confirmed that one hydroxyl group was present for every three copper phthalocyanine molecules on the surface.
  • the obtained copper phthalocyanine powder was added to a solution obtained by dissolving 2% of an active ingredient by dispersing sodium dodecyl sulfate (SDS) in pure water with pure copper phthalocyanine powder. Dispersed with 0.8S (M Technique Co., Ltd.). The volume average particle size after the dispersion treatment was 14.8 nm.
  • a TEM photograph of the obtained copper phthalocyanine fine particles is shown in FIG.
  • the copper phthalocyanine fine particles in the discharged copper phthalocyanine dispersion are loosely aggregated, and the aggregated copper phthalocyanine fine particles are filtered using a filter paper and Nutsche, washed with pure water, and dried at 60 ° C. and ⁇ 0.1 MPa. did.
  • a peak attributed to a surface modifying group such as a sulfo group or a hydroxyl group was not confirmed.
  • the NMR measurement results are shown in FIG. As a result of NMR measurement, no peaks other than those derived from copper phthalocyanine molecules were observed, and no peaks derived from sulfo groups bonded to copper phthalocyanine were observed.
  • the obtained copper phthalocyanine dry powder was dissolved in a solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and a dispersant of Disper Big BYK-2000 (manufactured by Big Chemie) dissolved in 50% of the active ingredient with respect to the weight of the copper phthalocyanine powder.
  • PMEA propylene glycol monomethyl ether acetate
  • Dispersant of Disper Big BYK-2000 manufactured by Big Chemie
  • a TEM photograph of the obtained copper phthalocyanine fine particles is shown in FIG. Although primary particles with a size of about 10 nm were observed, it was confirmed that they were aggregated. In this comparative example, since the modifying group was not introduced into the surface of the copper phthalocyanine pigment fine particles, it was judged that the dispersibility was low.
  • Example 6 As the raw material copper phthalocyanine, the same ⁇ -type copper phthalocyanine as in Example 6 (trade name: PV FAST BLUE BG, manufactured by Clariant Japan Co., Ltd.) was used. Concentrated sulfuric acid and fuming sulfuric acid for dissolving copper phthalocyanine are 98% concentrated sulfuric acid (special grade reagent, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and fuming sulfuric acid (special grade reagent, 30% SO 3 concentration, manufactured by Yotsuhata Chemical Co., Ltd.) Was used. SO 3 concentration of 5% fuming sulfuric acid was prepared by mixing 98% concentrated sulfuric acid and SO 3 concentration of 30% fuming sulfuric acid under a nitrogen atmosphere.
  • concentrated sulfuric acid and fuming sulfuric acid for dissolving copper phthalocyanine are 98% concentrated sulfuric acid (special grade reagent, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) and fuming sulfuric acid (special grade reagent, 30% SO 3 concentration, manufactured by Yotsuhata
  • a surfactant for preparing an aqueous dispersion of copper phthalocyanine fine particles sodium dodecyl sulfate (reagent grade 1, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., hereinafter abbreviated as “SDS” as in Example 6) was used.
  • organic solvents for preparing an organic solvent dispersion of copper phthalocyanine fine particles include propylene glycol monomethyl ether acetate (special grade reagent, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., hereinafter abbreviated as “PGMEA”) and propylene glycol monomethyl ether (special grade reagent). Manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., hereinafter abbreviated as “PGME”).
  • Disperbyk-2000 modified acrylic copolymer, amine value 4 mg KOH / g, active ingredient 40%, manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.
  • the aqueous sodium hydroxide solution used for pH adjustment was prepared by dissolving sodium hydroxide (special grade reagent, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) in pure water.
  • Example 3 is also referred to as “Ex.1”
  • Example 4 is also referred to as “Ex.2”
  • Example 5 is also referred to as “Ex.3”
  • Example 6 is referred to as “Ex. .4 ".
  • Copper phthalocyanine was dissolved in concentrated sulfuric acid (Examples 3 to 5) or fuming sulfuric acid having a SO 3 concentration of 5% (Example 6) to prepare a copper phthalocyanine solution. While rotating pure water as the first fluid (“Fluid [A]” in Table 3) from the center between the processing surfaces 1 and 2 of the FTFR, the rotation of the processing section is started while feeding at a feed temperature of 20 ° C. A copper phthalocyanine solution was introduced between the processing surfaces 1 and 2 as the second fluid (“Fluid [B]” in Table 3).
  • the discharged copper phthalocyanine fine particle aqueous dispersion was allowed to stand for 22 hours in a constant temperature room at 25 ° C. (Example 5 (Ex. 3), Example 6 (Ex. 4)).
  • Example 3 (Ex.1) and Example 4 (Ex.2) the discharged copper phthalocyanine fine particle aqueous dispersion (pH 1.58, Example 5 (Ex.3)) was added to 3 mol / L water. It adjusted to pH 7.01 (Example 4 (Ex.2)) and pH 12.55 (Example 3 (Ex.1)) using sodium oxide aqueous solution, and left still at 25 degreeC thermostat for 22 hours.
  • a mixed solution of PGMEA and PGME and an active ingredient concentration of 2 wt% Disperbyk-2000 solution were added to the copper phthalocyanine fine particle dry powder to prepare a copper phthalocyanine fine particle organic solvent dispersion. (Prescription conditions: copper phthalocyanine fine particle solid concentration 2 wt%, Disperbyk-2000 active ingredient concentration 1 wt%).
  • IR Infrared absorption spectrum
  • FT / IR-4100 type A measuring condition: ATR method, resolution 4.0 cm -1 , integration 16 times
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • Shimadzu Corporation X-ray source: AlK ⁇ ray (1486.6 eV), output 10 kV, 20 mA, the standard of binding energy is the lowest binding energy among C 1S peaks. 284.6 eV)).
  • Time-of-flight secondary ion mass spectrometry is PHI TRIFT IV (measurement conditions: ion species Bi 3 ++ , acceleration voltage 30 keV, ion current 0.7 nA (Bi 3 ++ only) manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd. ) Raster range 100 ⁇ m, mass range 0-1850 atomic mass unit).
  • FIG. 39 shows an infrared absorption spectrum in the fingerprint region of the copper phthalocyanine fine particles.
  • peaks about 1117-1118, 1089-1090, 1065-1066, 943, 864-865, 717-719 cm ⁇ 1 .
  • a shoulder peak peak marked with * in the figure
  • copper phthalocyanine fine particles prepared using fuming sulfuric acid as the second fluid It was confirmed that a sulfo group was present and surface treatment was performed.
  • Table 2 shows the binding energy of the peaks confirmed in the XPS spectra of C 1s , N 1s , Cu 2p3 / 2 , Cu 2p1 / 2 , S 2p , and O 1s .
  • the peaks of C 1s , N 1s , Cu 2p3 / 2 , and Cu 2p1 / 2 confirmed for Example 3 (Ex.1) to Example 6 (Ex.4) are those of copper phthalocyanine reported so far.
  • XPS measurement results T. Enokida, R. Hirohashi: Mol. Cryst. Liq. Cryst., 195, 265 (1991) / Y.
  • Example 6 Example 6 (Ex. 4), which is considered to be a peak derived from a sulfo group observed in IR measurement.
  • the O 1s peak 532.7 eV confirmed for Example 3 (Ex.1) to Example 6 (Ex.4) was also reported in the past (Y. Niwa, H. Kobayashi, T. Tsuchiya). : J. Chem. Phys., 60, 799 (1974) / J. Mizuguchi: Jpn. J. Appl.
  • Example 3 Example 1
  • Example 6 Example 6
  • FIGS. 41A and 41B it was confirmed that the O 1s peaks in Example 3 (Ex.1) and Example 6 (Ex.4) consist of a plurality of components.
  • the O 1s peak of Example 3 (Ex.1) is separated into two components of 532.7 eV and 530.4 eV
  • the peak of Example 6 (Ex.4) is It was separated into two components, 532.7 eV and 530.8 eV.
  • Example 4 is considered to be a peak derived from a sulfo group.
  • the peak located at 530.4 eV is located on the lower energy side than the peak derived from the sulfo group of Example 6 (Ex.4). Since it is considered to be a peak caused by the bond between hydrogen and oxygen having a low electronegativity, it is suggested that a hydroxyl group exists on the surface of the copper phthalocyanine nanoparticle prepared under the conditions of Example 3 (Ex.1). It was.
  • Example 43 (A) and 43 (B) show the copper phthalocyanine mass regions of the negative mass spectra obtained in Example 3 (Ex.1) and Example 6 (Ex.4), and FIG. 44 shows Example 6 (Ex.4).
  • FIG. 44 shows Example 6 (Ex.4).
  • the gray line shown in each figure is a theoretical value of the abundance ratio of stable isotopes of copper phthalocyanine (FIG. 43) or sulfonated copper phthalocyanine (FIG. 44), and the measurement results are in good agreement with the theoretical values. I understand that. Examples 562 and 588u of Example 3 (Ex.1) and 562 and 590u of Example 6 (Ex.4) were considered to be decomposition products of copper phthalocyanine generated during the measurement.
  • FIG. 45 shows the change in particle diameter with respect to the dispersion treatment time for the organic solvent dispersion of copper phthalocyanine fine particles prepared under the experimental conditions of Example 3 (Ex.1) and Example 6 (Ex.4). Moreover, the particle size distribution after processing is shown in FIG.
  • the copper phthalocyanine fine particles prepared under the conditions of Example 6 (Ex.4) were dispersible to particles of several nm of 10 nm or less, whereas the copper phthalocyanine fine particles of Example 3 (Ex.1) The dispersion was about 60-200 nm.
  • Example 4 Example 4
  • Example 6 Example 6
  • FIG. 47 shows the change in particle diameter with respect to dispersion treatment time for the aqueous dispersions of copper phthalocyanine fine particles of Example 3 (Ex. 1), Example 4 (Ex. 2) and Example 5 (Ex. 3).
  • FIG. 48 shows the particle size distribution after processing.
  • the copper phthalocyanine fine particles prepared under the conditions of Example 3 (Ex. 1) were dispersible to particles of several nm, whereas Examples 4 (Ex. 2) and 5 (Ex.
  • the copper phthalocyanine fine particles of 3) were found to have a dispersion of about 150 to 300 nm without any change in the dispersed particle diameter after 20 minutes of treatment.
  • the copper phthalocyanine fine particles of Example 3 (Ex.1) are dispersed to a few nanometers, so that each particle is uniformly surface-treated. it is conceivable that.
  • FIG. 49 shows the transmission spectrum of 0.005 wt% -copper phthalocyanine particle dispersion in the wavelength region of 350 to 800 nm for the aqueous dispersion of Example 3 (Ex.1) and the organic solvent dispersion of Example 6 (Ex.4). Indicates.
  • Example 3 (Ex. 1) and Example 6 (Ex. 4) are almost the same, and it is considered that the functional groups present on the surface of the copper phthalocyanine fine particles have little influence on the spectral characteristics. It was also found that the copper phthalocyanine fine particles showed the same transmission spectrum both in the aqueous solution system and in the organic solvent system.

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Abstract

【課題】小さなエネルギで効率よくコストの増加を伴わずに顔料微粒子の表面処理を行うこと。 【解決手段】接近・離反可能な相対的に回転する2つの処理用面間に1mm以下の微小間隔を維持し、この微小間隔に維持された2つの処理用面間を被処理流動体の流路とすることによって、被処理流動体の薄膜流体(強制薄膜)を形成し、この薄膜流体(強制薄膜)中において顔料微粒子が生成され、上記薄膜流体(強制薄膜)中において上記生成された顔料微粒子を表面修飾する事を特徴とする、顔料微粒子の表面処理方法である。

Description

顔料微粒子の表面処理方法
 本発明は、顔料微粒子の表面処理方法に関する。
 顔料微粒子は水や有機溶媒などの分散媒に分散して使用される。しかし、一般的に顔料微粒子のサイズが小さくなればなるほど、分散媒への分散が難しく、分散させるためにビーズミルや高圧ホモジナイザーのような多大なエネルギーを必要とするか、または一旦分散が完了しても、再度凝集するなど、分散安定性の問題がある。そのため、顔料微粒子を均一に分散する事を目的として、顔料微粒子の表面を改質し、分散媒への親和性を向上する方法や、分散媒中に含まれる分散剤との親和性を向上する方法などが公知技術として知られている(特許文献1、特許文献2)。
 その他、特許文献3のようにスルホン化反応溶剤中に、水湿潤有機顔料ペーストを加えて顔料を分散させた後、水を脱離し、次いでスルホン化剤により上記有機顔料の粒子表面にスルホン酸基(スルホ基)を導入する方法や、特許文献4のようにフタロシアニンに酸性官能基もしくはその塩を導入した水溶性フタロシアニン誘導体を溶解させた水性の液体中でフタロシアニン系顔料粒子を分散させて該フタロシアニン系顔料粒子の表面に上記水溶性フタロシアニン誘導体を吸着させる方法、または特許文献5のように銅フタロシアニンを含有する水スラリーを入れ、この溶液中に水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpH12.0とし、オゾンを含む酸素を毎分0.5リットルで通気しながら超音波発振機装置1により超音波振動子2から38kHz、150Wで超音波を照射して銅フタロシアニン微粒子表面に親水性官能基を導入する方法が知られている。
 しかし、一旦乾燥した粒子や、凝集している粒子の表面処理を行う場合には目的とする粒子を溶媒に再度分散した後に表面処理を行わなければならないのが一般的である。そのため、表面処理されていない粒子を均一に分散するために多大なエネルギーを必要とする事や、各々の粒子に均一に表面処理を施す事が難しい。また、微粒子化の工程を経て、その後に表面修飾を行う場合は、その都度多大なエネルギーを必要とする。さらに工程毎に目的の処理を行うための試薬が必要となるため、コストの増加、資源の多大な浪費に繋がる。
 また、顔料をそれに対する良溶媒である溶媒に溶解した有機顔料溶液と、前記顔料に対して貧溶媒となる溶媒とを混合し、前記顔料を粒子として混合液中に析出させる工程と実質的にほぼ同時に粒子の表面処理をする方法としては、特許文献7のように色素部分に酸性官能基が結合した水に難溶性の化合物と、有機顔料の構成成分である化合物との強酸溶液から水中に析出した混合物を有機顔料の粒子表面に吸着させることを特徴とする表面処理顔料の製造方法が挙げられるが、この方法では、色素部分に修飾基を持つ化合物を製造する工程と前記色素部分に修飾基をもつ化合物と顔料との混合物を溶解して、再び析出させる工程とから成るため、工程数とコストが増大するなどの問題がある。なお、修飾基とは、少なくとも粒子表面に導入または結合された官能基またはラジカルを指す。
 そして、特許文献8のように有機顔料をそれに対する良溶媒である第1溶媒に溶解した有機顔料溶液と、前記有機顔料に対して貧溶媒となる第2溶媒とを混合し、前記有機顔料をナノ粒子として混合液中に析出させ、次いで、質量平均分子量1000以上の高分子化合物を導入すると同時に実質的に表面修飾基を導入する方法があるが、この場合には、表面修飾基に必ず高分子を含むため、作製された粒子の分散媒や分散剤に応じて表面修飾基と高分子の両方を選定しなければならない等の問題がある。
 さらに本願出願人によって発明された特許文献6に示されるような接近・離反可能な相対的に回転する2つの処理用面間に微小間隔を維持し、この微小間隔に維持された2つの処理用面間を被処理流動体の流路とすることによって、被処理流動体の薄膜流体(強制薄膜)を形成し、この薄膜流体(強制薄膜)中において顔料微粒子を作製する装置を用いた場合でも、作製された顔料微粒子の易分散性までは確立できていなかった。
特開2000-256593号公報 特開平8-3498号公報 特開平10-110110号公報 特開2000-303014号公報 特開2004-182751号公報 国際公開WO2009/8388号パンフレット 特開2002-317126号公報 特開2008-231169号公報
 上記に鑑み本発明は、小さなエネルギーで、効率よく、コストの増加を伴わずに顔料微粒子の表面処理を行う事、例えば顔料微粒子の少なくとも表面に修飾基を導入する事を課題とする。
 本願の請求項1に係る発明は、接近・離反可能、且つ相対的に変位する処理用面の間に被処理流動体を供給し、当該流動体の供給圧と回転する処理用面の間にかかる圧力とを含む接近方向への力と離反方向への力との圧のバランスによって処理用面間の距離を微小間隔に維持し、この微小間隔に維持された2つの処理用面間を被処理流動体の流路とすることによって、被処理流動体が薄膜流体を形成し、この薄膜流体中において顔料微粒子が生成され、上記生成された顔料微粒子を表面修飾する事を特徴とする、顔料微粒子の表面処理方法である。
 本願の請求項2に係る発明は、被処理流動体に圧力を付与する流体圧付与機構と、第1処理用部、及び、この第1処理用部に対して相対的に接近・離反可能な第2処理用部の、少なくとも2つの処理用部と、上記の第1処理用部と第2処理用部とを相対的に回転させる回転駆動機構とを備え、上記の各処理用部において互いに対向する位置に、第1処理用面及び第2処理用面の少なくとも2つの処理用面が設けられており、上記の各処理用面は、上記圧力の被処理流動体が流される、密封された流路の一部を構成するものであり、上記第1処理用部と第2処理用部のうち、少なくとも第2処理用部は受圧面を備えるものであり、且つ、この受圧面の少なくとも一部が上記の第2処理用面により構成され、この受圧面は、上記の流体圧付与機構が被処理流動体に付与する圧力を受けて第1処理用面から第2処理用面を離反させる方向に移動させる力を発生させ、接近・離反可能、且つ相対的に回転する第1処理用面と第2処理用面との間に上記所定圧力の被処理流動体が通されることにより、上記被処理流動体が上記薄膜流体を形成し、この薄膜流体中において顔料微粒子が生成され、上記生成された顔料微粒子を表面修飾する事を特徴とする、請求項1記載の顔料微粒子の表面処理方法である。
[規則91に基づく訂正 14.12.2009] 
 本願の請求項3に係る発明は、上記の流体圧付与機構から圧力を付与された一種の被処理流動体が上記第1処理用面と第2処理用面との間に通され、上記の一種の被処理流動体とは異なる他の一種の被処理流動体が通される独立した別途の導入路を備え、この導入路に通じる少なくとも一つの開口部が上記第1処理用面と第2処理用面の少なくとも何れか一方に設けられ、この導入路から上記の他の一種の被処理流動体を、上記両処理用面間に導入し、前記一種の被処理流動体と他の一種の被処理流動体とを、上記薄膜流体中で混合する事を特徴とする、請求項2記載の顔料微粒子の表面処理方法である。
[規則91に基づく訂正 14.12.2009] 
 本願の請求項4に係る発明は、上記顔料微粒子の表面修飾を、上記薄膜流体中において行う事を特徴とする、請求項1から3いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法である。
 本願の請求項5に係る発明は、上記表面修飾が、上記顔料微粒子の表面を酸性基処理する事によってなされる事を特徴とする請求項1から4いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法である。
 本願の請求項6に係る発明は、上記表面修飾が、上記顔料微粒子の表面を塩基性基処理する事によってなされる事を特徴とする請求項1から4いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法である。
 本願の請求項7に係る発明は、上記請求項1から6いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法にて得られた顔料微粒子である。
 本願の請求項8に係る発明は、上記請求項1から6いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法にて得られた顔料微粒子の分散液である。
 本発明は、顔料微粒子の表面修飾を効果的且つ効率的に行う事ができたものである。さらに、微粒化の工程と表面修飾の工程を実質的に同時に行う事ができるため、工程の簡素化を可能とした。さらに多大なエネルギーを必要とする工程を省くことができるため、上記に挙げた従来の問題を改善できたものである。
(A)は本願発明の実施に用いる装置の概念を示す略縦断面図であり、(B)は上記装置の他の実施の形態の概念を示す略縦断面図であり、(C)は上記装置のまた他の実施の形態の概念を示す略縦断面図であり、(D)は上記装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)~(D)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)は図2(C)に示す装置の要部略底面図であり、(B)は上記装置の他の実施の形態の要部略底面図であり、(C)はまた他の実施の形態の要部略底面図であり、(D)は上記装置の更に他の実施の形態の概念を示す略底面図であり、(E)は上記装置のまた更に他の実施の形態の概念を示す略底面図であり、(F)は上記装置の更にまた他の実施の形態の概念を示す略底面図である。 (A)~(D)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)~(D)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)~(D)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)~(D)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)~(D)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)~(C)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)~(D)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図である。 (A)及び(B)は、夫々、図1に示す装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図であり、(C)は図1(A)に示す装置の要部略底面図である。 (A)は図1(A)に示す装置の受圧面について、他の実施の形態を示す要部略縦断面図であり、(B)は当該装置の更に他の実施の形態の要部略縦断面図である。 図12(A)に示す装置の接面圧付与機構について、他の実施の形態の要部略縦断面である。 図12(A)に示す装置に、温度調整用ジャケットを設けた、他の実施の形態の要部略縦断面図である。 図12(A)に示す装置の接面圧付与機構について、更に他の実施の形態の要部略縦断面図である。 (A)は図12(A)に示す装置の更に他の実施の形態の要部略横断面であり、(B)(C)(E)~(G)は当該装置のまた他の実施の形態の要部略横断面図であり、(D)は当該装置のまた他の実施の形態の一部切欠要部略縦断面図である。 図12(A)に示す装置の更に他の実施の形態の要部略縦断面図である。 (A)は本願発明の実施に用いる装置の更に他の実施の形態の概念を示す略縦断面図であり、(B)は当該装置の一部切欠要部説明図である。 (A)は図12(A)に示す装置の第1処理用部の平面図であり、(B)はその要部縦断面図である。 (A)は図12(A)に示す装置の第1及び第2処理用部の要部縦断面図であり、(B)は微小間隔が開けられた上記第1及び第2処理用部の要部縦断面図である。 (A)は上記第1処理用部の他の実施の形態の平面図であり、(B)はその要部略縦断面図である。 (A)は上記第1処理用部の更に他の実施の形態の平面図であり、(B)はその要部略縦断面図である。 (A)は第1処理用部のまた他の実施の形態の平面図であり、(B)は第1処理用部の更にまた他の実施の形態の平面図である。 (A)(B)(C)は、夫々、処理後の被処理物の分離方法について、上記以外の実施の形態を示す説明図である。 本願発明の装置の概要を説明するための縦断面の概略図である。 (A)は図25に示す装置の第1処理用面の略平面図であり、(B)は図25に示す装置の第1処理用面の要部拡大図である。 (A)は第2導入路の断面図であり、(B)は第2導入路を説明するための処理用面の要部拡大図である。 (A)及び(B)は、夫々、処理用部に設けられた傾斜面を説明するための要部拡大断面図である。 処理用部に設けられた受圧面を説明するための図であり、(A)は第2処理用部の底面図、(B)は第1及び第2処理用部の要部拡大断面図である。 実施例1におけるIR測定結果である。 実施例1における、硫黄(S)の2p軌道の結合エネルギーのXPS測定結果である。 実施例1における、溶媒に重DMSOを用いたNMR測定結果である。 実施例1におけるTOF-SIMS測定結果である。 実施例1で得られた銅フタロシアニン微粒子のTEM写真である。 実施例2における、酸素(O)の1s軌道の結合エネルギーのXPS測定結果である。 実施例2で得られた銅フタロシアニン微粒子のTEM写真である。 比較例1における、NMR測定結果を示す。 比較例1における、銅フタロシアニン微粒子のTEM写真である。 実施例3~6で得られた銅フタロシアニン微粒子の赤外吸収スペクトルを示す図である。 実施例3~6における、硫黄(S)の2p軌道の結合エネルギーのXPS測定結果である。 酸素(O)の1s軌道の結合エネルギーのXPS測定結果であり、(A)が実施例3(Ex.1)におけるもの、(B)が実施例6(Ex.4)におけるものである。 TOF-SIMS測定結果であり、(A)が実施例3(Ex.1)におけるもの、(B)が実施例6(Ex.4)におけるものである。 m/sが572から579までのTOF-SIMS測定結果であり、(A)が実施例3(Ex.1)におけるもの、(B)が実施例6(Ex.4)におけるものである。灰色の線は、銅フタロシアニンの安定同位体の存在比の理論値を示す。 実施例6(Ex.4)における、m/sが649から662までのTOF-SIMS測定結果である。灰色の線は、銅フタロシアニンのスルホン化物の安定同位体の存在比の理論値を示す。 実施例3(Ex.1/白三角)および実施例6(Ex.4/黒四角)の各々における銅フタロシアニン微粒子の有機溶剤分散液について、分散処理時間に対する粒子径の変化を示す。(A)はD50(体積50%径)、(B)はD90(体積90%径)を示す。 実施例3(Ex.1/白三角)、実施例6(Ex.4/黒四角)の各々における銅フタロシアニン微粒子の、分散処理後の有機溶剤分散液における粒度分布を示す図である。 実施例3(Ex.1/白三角)、実施例4(Ex.2/白丸)、実施例6(Ex.3/白四角)の各々における銅フタロシアニン微粒子の水分散液について、分散処理時間に対する粒子径の変化を示す。(A)はD50(体積50%径)、(B)はD90(体積90%径)を示す。 実施例3(Ex.1/白三角)、実施例4(Ex.2/白丸)、実施例6(Ex.3/白四角)の各々における銅フタロシアニン微粒子の、分散処理後の水分散液における粒度分布を示す図である。 波長領域350-800 nmにおける、実施例3及び6に係る銅フタロシアニン粒子の0.0050%分散液の透過スペクトルを示す図である。黒色の線が実施例3の透過スペクトルを示し、灰色の線が実施例6の透過スペクトルを示す。
 本発明は接近・離反可能な相対的に回転する2つの処理用面間に1mm以下の微小間隔を維持し、この微小間隔に維持された2つの処理用面間を被処理流動体の流路とすることによって、被処理流動体の薄膜流体(強制薄膜)を形成し、この薄膜流体(強制薄膜)中において生成された微粒子を表面処理する事を特徴とする顔料微粒子の表面処理方法、より詳しくは表面修飾方法である。
 表面処理される顔料微粒子の種類としては特に限定されない、例えばペリレン化合物顔料、ペリノン化合物顔料、キナクリドン化合物顔料、キナクリドンキノン化合物顔料、アントラキノン化合物顔料、アントアントロン化合物顔料、ベンズイミダゾロン化合物顔料、ジスアゾ縮合化合物顔料、ジスアゾ化合物顔料、アゾ化合物顔料、インダントロン化合物顔料、フタロシアニン化合物顔料、トリアリールカルボニウム化合物顔料、ジオキサジン化合物顔料、アミノアントラキノン化合物顔料、ジケトピロロピロール化合物顔料、チオインジゴ化合物顔料、イソインドリン化合物顔料、イソインドリノン化合物顔料、ピラントロン化合物顔料、イソビオラントロン化合物顔料、またはそれらの混合物が挙げられる。
 上記接近・離反可能な相対的に回転する2つの処理用面間に1mm以下の微小間隔を維持し、この微小間隔に維持された2つの処理用面間を被処理流動体の流路とすることによって、被処理流動体の薄膜流体(強制薄膜)を形成し、この薄膜流体(強制薄膜)中において顔料微粒子を作製する装置としては特に限定されないが、例えば国際公開WO2009/8388号パンフレット(特許文献6)に記載されている原理を用いた装置を使用することができる。
 本発明の表面修飾方法に用いる顔料微粒子を製造するために、一例として、顔料を溶媒に溶解した顔料溶液を含む流体と、顔料溶液に対して顔料の溶解度の低い、貧溶媒と成り得る溶媒を含む流体とを混合して顔料を析出させて顔料微粒子を製造する方法で、上記の各流体を、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間にて、上記流体を薄膜流体として混合するものであり、当該薄膜流体中において顔料微粒子を析出させることを特徴とする顔料微粒子の製造方法を用いることができる。以下にこの製造方法について説明する。しかし、この製造方法はほんの一例であって、本発明はこの製造方法に限定されない。
 以下、この方法の実施に適した流体処理装置について説明する。
 図1(A)へ示す通り、この装置は、対向する第1及び第2の、2つの処理用部10、20を備え、少なくとも一方の処理用部が回転する。両処理用部10、20の対向する面が、夫々処理用面1、2として、両処理用面間にて、被処理流動体の処理を行う。第1処理用部10は第1処理用面1を備え、第2処理用部20は第2処理用面2を備える。
 両処理用面1、2は、被処理流動体の流路に接続され、被処理流動体の流路の一部を構成する。
 より詳しくは、この装置は、少なくとも2つの被処理流動体の流路を構成すると共に、各流路を、合流させる。
 即ち、この装置は、第1の被処理流動体の流路に接続され、当該第1被処理流動体の流路の一部を形成すると共に、第1被処理流動体とは別の、第2被処理流動体の流路の一部を形成する。そして、この装置は、両流路を合流させて、処理用面1、2間において、両流動体を混合し、反応を伴う場合においては反応させる。図1(A)へ示す実施の形態において、上記の各流路は、密閉されたものであり、液密(被処理流動体が液体の場合)・気密(被処理流動体が気体の場合)とされている。
 具体的に説明すると、図1(A)に示す通り、この装置は、上記の第1処理用部10と、上記の第2処理用部20と、第1処理用部10を保持する第1ホルダ11と、第2処理用部20を保持する第2ホルダ21と、接面圧付与機構4と、回転駆動部と、第1導入部d1と、第2導入部d2と、流体圧付与機構p1と、第2流体供給部p2と、ケース3とを備える。
 尚、回転駆動部は図示を省略する。
 第1処理用部10と第2処理用部20とは、少なくとも何れか一方が、少なくとも何れか他方に、接近・離反可能となっており、両処理用面1、2は、接近・離反できる。
 この実施の形態では、第1処理用部10に対して、第2処理用部20が接近・離反する。但し、これとは逆に、第1処理用部10が、第2処理用部20に対して接近・離反するものであってもよく、両処理用部10、20が互いに接近・離反するものであってもよい。
 第2処理用部20は、第1処理用部10の上方に配置されており、第2処理用部20の、下方を臨む面即ち下面が、上記の第2処理用面2であり、第1処理用部10の、上方を臨む面即ち上面が、上記の第1処理用面1である。
 図1(A)へ示す通り、この実施の形態において、第1処理用部10及び第2処理用部20は、夫々環状体、即ちリングである。以下、必要に応じて第1処理用部10を第1リング10と呼び、第2処理用部20を第2リング20と呼ぶ。
 この実施の形態において、両リング10、20は、金属製の一端が鏡面研磨された部材であり、当該鏡面を第1処理用面1及び第2処理用面2とする。即ち、第1リング10の上端面が第1処理用面1として、鏡面研磨されており、第2リング20の下端面が第2処理用面2として、鏡面研磨されている。
 少なくとも一方のホルダは、回転駆動部にて、他方のホルダに対して相対的に回転することができる。図1(A)の50は、回転駆動部の回転軸を示している。回転駆動部には電動機を採用することができる。回転駆動部にて、一方のリングの処理用面に対して、他方のリングの処理用面を相対的に回転させることができる。
 この実施の形態において、第1ホルダ11は、回転軸50にて、回転駆動部から駆動力を受けて、第2ホルダ21に対して回転するものであり、これにて、第1ホルダ11と一体となっている第1リング10が第2リング20に対して回転する。第1リング10の内側において、回転軸50は、平面視、円形の第1リング10の中心と同心となるように、第1ホルダ11に設けられている。
 第1リング10の回転は、第1リング10の軸心を中心とする。図示はしないが、軸心は、第1リング10の中心線を指し、仮想線である。
 上記の通り、この実施の形態において、第1ホルダ11は、第1リング10の第1処理用面1を上方に向けて、第1リング10を保持し、第2ホルダ21は、第2リング20の第2処理用面2を下方に向けて、第2リング20を保持している。
 具体的には、第1及び第2ホルダ11、21は、夫々は、凹状のリング収容部を備える。この実施の形態において、第1ホルダ11のリング収容部に、第1リング10が嵌合し、第1ホルダ11のリング収容部から出没しないように、第1リング10はリング収容部に固定されている。
 即ち、上記の第1処理用面1は、第1ホルダ11から露出して、第2ホルダ21側を臨む。
 第1リング10の材質は、金属の他、セラミックや焼結金属、耐磨耗鋼、その他金属に硬化処理を施したものや、硬質材をライニングやコーティング、メッキなどを施工したものを採用する。特に、回転するため、軽量な素材にて第1処理用部10を形成するのが望ましい。第2リング20の材質についても、第1リング10と同様のものを採用して実施すればよい。
 一方、第2ホルダ21が備えるリング収容部41は、第2リング20の処理用面2を出没可能に収容する。
 この第2ホルダ21が備えるリング収容部41は、第2リング20の、主として処理用面2側と反対側の部位を収容する凹部であり、平面視において、円を呈する、即ち環状に形成された、溝である。
 リング収容部41は、第2リング20の寸法より大きく形成され、第2リング20との間に十分なクリアランスを持って、第2リング20を収容する。
 このクリアランスにより、当該第2リング20は、このリング収容部41内にて、環状のリング収容部41の軸方向について、更に、当該軸方向と交差する方向について、変位することができる。言い換えれば、このクリアランスにより、当該第2リング20は、リング収容部41に対して、第2リング20の中心線を、上記リング収容部41の軸方向と平行の関係を崩すようにも変位できる。
 以下、第2ホルダ21の、第2リング20に囲まれた部位を、中央部分22と呼ぶ。
 上記について、換言すると、当該第2リング20は、このリング収容部41内にて、リング収容部41のスラスト方向即ち上記出没する方向について、更に、リング収容部41の中心に対して偏心する方向について、変位することが可能に収容されている。また、リング収容部41に対して、第2リング20の周方向の各位置にて、リング収容部41からの出没の幅が夫々異なるようにも変位可能に即ち芯振れ可能に、当該第2リング20は収容されている。
 上記の3つの変位の自由度、即ち、リング収容部41に対する第2リング20の、軸方向、偏心方向、芯振れ方向についての自由度を備えつつも、第2リング20は、第1リング10の回転に追従しないように第2ホルダ21に保持される。図示しないが、この点については、リング収容部41と第2リング20との夫々に、リング収容部41に対してその周方向に対する回転を規制する適当な当たりを設けて実施すればよい。但し、当該当たりは、上記3つの変位の自由度を損なうものであってはならない。
 上記の接面圧付与機構4は、第1処理用面1と第2処理用面2とを接近させる方向に作用させる力を、処理用部に付与する。この実施の形態では、接面圧付与機構4は、第2ホルダ21に設けられ、第2リング20を第1リング10に向けて付勢する。
 接面圧付与機構4は、第2リング20の周方向の各位置即ち第2処理用面2の各位置を均等に、第1リング10へ向けて付勢する。接面圧付与機構4の具体的な構成については、後に詳述する。
 図1(A)へ示す通り、上記のケース3は、両リング10、20外周面の外側に配置されたものであり、処理用面1、2間にて生成され、両リング10、20の外側に排出される生成物を収容する。ケース3は、図1(A)へ示すように、第1ホルダ11と第2ホルダ21を、収容する液密な容器である。但し、第2ホルダ21は、当該ケース3の一部としてケース3と一体に形成されたものとして実施することができる。
 上記の通り、ケース3の一部とされる場合は勿論、ケース3と別体に形成される場合も、第2ホルダ21は、両リング10、20間の間隔、即ち、両処理用面1、2間の間隔に影響を与えるようには可動となっていない。言い換えると、第2ホルダ21は、両処理用面1、2間の間隔に影響を与えない。
 ケース3には、ケース3の外側に生成物を排出するための排出口32が設けられている。
 第1導入部d1は、両処理用面1、2間に、第1の被処理流動体を供給する。
 上記の流体圧付与機構p1は、直接或いは間接的に、この第1導入部d1に接続されて、第1被処理流動体に、流体圧を付与する。流体圧付与機構p1には、コンプレッサやその他のポンプを採用することができる。
 この実施の形態において、第1導入部d1は、第2ホルダ21の上記中央部分22の内部に設けられた流体の通路であり、その一端が、第2ホルダ21の、第2リング20が平面視において呈する円の中心位置にて、開口する。また、第1導入部d1の他の一端は、第2ホルダ21の外部即ちケース3の外部において、上記流体圧付与機構p1と接続されている。
 第2導入部d2は、第1の被処理流動体と混合させる第2の流動体を処理用面1、2間へ供給する。この実施の形態において、第2導入部は、第2リング20の内部に設けられた流体の通路であり、その一端が、第2処理用面2にて開口し、他の一端に、第2流体供給部p2が接続されている。
 第2流体供給部p2には、コンプレッサ、その他のポンプを採用することができる。
 流体圧付与機構p1により、加圧されている、第1の被処理流動体は、第1導入部d1から、両リング10、20の内側の空間に導入され、第1処理用面1と第2処理用面2との間を通り、両リング10、20の外側に通り抜けようとする。
 このとき、第1被処理流動体の送圧を受けた、第2リング20は、接面圧付与機構4の付勢に抗して、第1リング10から遠ざかり、両処理用面間に微小な間隔を開ける。両処理用面1、2の接近・離反による、両面1、2間の間隔について、後に詳述する。
 両処理用面1、2間において、第2導入部d2から第2の被処理流動体が供給され、第1の被処理流動体と合流し、処理用面の回転により、混合(反応)が促進される。そして、両流動体の混合(反応)による生成物が両処理用面1、2から、両リング10、20の外側に排出される。両リング10、20の外側に排出された生成物は、最終的に、ケース3の排出口32からケース3の外部に排出される(自己排出)。
 上記の被処理流動体の混合及び反応(反応を伴う場合)は、第2処理用部20に対する第1処理用部10の回転駆動部による回転にて、第1処理用面1と第2処理用面2とによって行われる。
 第1及び第2の処理用面1、2間において、第2導入部d2の開口部m2の下流側が、上記の第1の被処理流動体と第2の被処理流動体とを混合させる処理室となる。具体的には、両処理用面1、2間において、第2リング20の底面を示す図11(C)にて、斜線で示す、第2リング20の径の内外方向r1について、第2導入部の開口部m2即ち第2開口部m2の外側の領域Hが、上記の処理室として機能する。従って、この処理室は、両処理用面1、2間において、第1導入部d1と第2導入部d2の両開口部m1、m2の下流側に位置する。
 第1開口部m1からリングの内側の空間を経て両処理用面1、2間へ導入された第1の被処理流動体に対して、第2開口部m2から、両処理用面1、2間に導入された第2の被処理流動体が、上記処理室となる領域Hにて、混合され、反応を伴う場合においては両被処理流動体は反応する。流体圧付与機構p1により送圧を受けて、流動体は、両処理用面1、2間の微小な隙間にて、リングの外側に移動しようとするが、第1リング10は回転しているので、上記領域Hにおいて、混合された流動体は、リングの径の内外方向について内側から外側へ直線的に移動するのではなく、処理用面を平面視した状態において、リングの回転軸を中心として、渦巻き状にリングの内側から外側へ移動する。このように、混合(反応)を行う領域Hにて、渦巻状に内側から外側へ移動することによって、両処理用面1、2間の微小間隔にて、十分な混合(反応)に要する区間を確保することができ、均一な混合を促進することができる。
 また、混合(反応)にて生ずる生成物は、上記の微小な第1及び第2の処理用面1、2間にて、均質な生成物となり、特に晶析や析出の場合微粒子となる。
 少なくとも、上記の流体圧付与機構p1が負荷する送圧と、上記の接面圧付与機構4の付勢力と、リングの回転による遠心力のバランスの上に、両処理用面1、2間の間隔を好ましい微小な間隔にバランスさせることができ、更に、流体圧付与機構p1が負荷する送圧とリングの回転による遠心力を受けた被処理流動体が、上記の処理用面1、2間の微小な隙間を、渦巻き状に移動して、混合(反応)が促進される。
 上記の混合(反応)は、流体圧付与機構p1が負荷する送圧やリングの回転により、強制的に行われる。即ち、混合(反応)は、接近・離反可能に互いに対向して配設され且つ少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1、2間で、強制的に、均一に起こる。
 従って、特に、反応による生成物の晶出又は析出は、流体圧付与機構p1が負荷する送圧の調整や、リングの回転速度即ちリングの回転数の調整という、比較的コントロールし易い方法により、制御できる。
 このように、この流体処理装置は、送圧や遠心力の調整にて、生成物の大きさに影響を与える処理用面1、2間の間隔の制御を行え、更に、生成物の均一な生成に影響を与える上記領域Hにて移動する距離の制御が行える点で優れたものである。
 また、上記の処理は、生成物が析出するものに限らず、液体の場合も含む。また、生成物が微粒子などの微細な固まりである場合、生成物が処理後の流体中に沈殿するものであっても良く、また、連続相中に分散相が存在する分散液の状態にあるものであっても良い。
 尚、回転軸50は、鉛直に配置されたものに限定されるものではなく、水平方向に配位されたものであってもよく、傾斜して配位されたものであってよい。処理中、両処理用面1、2間の微細な間隔にて混合(反応)がなされるものであり、実質的に重力の影響を排除できるからである。
 図1(A)にあっては、第1導入部d1は、第2ホルダ21において、第2リング20の軸心と一致し、上下に鉛直に伸びたものを示している。但し、第1導入部d1は、第2リング20の軸心と一致しているものに限定されるものではなく、両リング10、20に囲まれた空間に、第1被処理流動体を供給できるものであれば、第2ホルダ21の中央部分22の他の位置に設けられていてもよく、更に、鉛直でなく、斜めに伸びるものであってもよい。
 図12(A)へ、上記装置のより好ましい実施の形態を示す。図示の通り、第2処理用部20は、上記の第2処理用面2と共に、第2処理用面2の内側に位置して当該第2処理用面2に隣接する受圧面23とを備える。以下この受圧面23を離反用調整面23とも呼ぶ。図示の通り、この離反用調整面23は、傾斜面である。
 前述の通り、第2ホルダ21の底部即ち下部には、リング収容部41が形成され、そのリング収容部41内に、第2処理用部20が受容されている。また、図示はしないが、回り止めにて、第2処理用部20は、第2ホルダ21に対して回転しないよう、受容されている。上記の第2処理用面2は、第2ホルダ21から露出する。
 この実施の形態において、処理用面1、2間の、第1処理用部10及び第2処理用部20の内側が、被処理物の流入部であり、第1処理用部10及び第2処理用部20の外側が、被処理物の流出部である。
 前記の接面圧力付与機構4は、第1処理用面1に対して第2処理用面2を、圧接又は近接した状態に押圧するものであり、この接面圧力と流体圧力などの両処理用面1、2間を離反させる力との均衡によって、所定厚みの薄膜流体を形成する。言い換えれば、上記力の均衡によって、両処理用面1、2間の間隔を所定の微小間隔に保つ。
 具体的には、この実施の形態において、接面圧力付与機構4は、上記のリング収容部41と、リング収容部41の奥に即ちリング収容部41の最深部に設けられた発条受容部42と、スプリング43と、エア導入部44とにて構成されている。
 但し、接面圧力付与機構4は、上記リング収容部41と、上記発条受容部42と、スプリング43と、エア導入部44の少なくとも、何れか1つを備えるものであればよい。
 リング収容部41は、リング収容部41内の第2処理用部20の位置を深く或いは浅く、即ち上下に、変位することが可能なように、第2処理用部20を遊嵌している。
 上記のスプリング43の一端は、発条受容部42の奥に当接し、スプリング43の他端は、リング収容部41内の第2処理用部20の前部即ち上部と当接する。図1において、スプリング43は、1つしか現れていないが、複数のスプリング43にて、第2処理用部20の各部を押圧するものとするのが好ましい。即ち、スプリング43の数を増やすことによって、より均等な押圧力を第2処理用部20に与えることができるからである。従って、第2ホルダ21については、スプリング43が数本から数十本取付けられたマルチ型とするのが好ましい。
 この実施の形態において、上記エア導入部44にて他から、空気をリング収容部41内に導入することを可能としている。このような空気の導入により、リング収容部41と第2処理用部20との間を加圧室として、スプリング43と共に、空気圧を押圧力として第2処理用部20に与えることができる。従って、エア導入部44から導入する空気圧を調整することにて、運転中に第1処理用面1に対する第2処理用面2の接面圧力を調整することが可能である。尚空気圧を利用するエア導入部44の代わりに、油圧などの他の流体圧にて押圧力を発生させる機構を利用しても実施可能である。
 接面圧力付与機構4は、上記の押圧力即ち接面圧力の一部を供給し調節する他、変位調整機構と、緩衝機構とを兼ねる。
 詳しくは、接面圧力付与機構4は、変位調整機構として、始動時や運転中の軸方向への伸びや磨耗による軸方向変位にも、空気圧の調整によって追従し、当初の押圧力を維持できる。また、接面圧力付与機構4は、上記の通り、第2処理用部20を変位可能に保持するフローティング機構を採用することによって、微振動や回転アライメントの緩衝機構としても機能するのである。
 次に、上記の構成を採る処理装置の使用の状態について、図1(A)に基づいて説明する。
 まず、第1の被処理流動体が、流体圧付与機構p1からの送圧を受けて、密閉されたケースの内部空間へ、第1導入部d1より導入される。他方、回転駆動部による回転軸50の回転によって、第1処理用部10が回転する。これにより、第1処理用面1と第2処理用面2とは微小間隔を保った状態で相対的に回転する。
 第1の被処理流動体は、微小間隔を保った両処理用面1、2間で、薄膜流体となり、第2導入部d2から導入された第2被処理流動体は、両処理用面1、2間において、当該薄膜流体と合流して、同様に薄膜流体の一部を構成する。この合流により、第1及び第2の被処理流動体が混合されて生成物が形成される。そして反応を伴う場合にあっては、両流動体が反応して、均一な反応が促進されて、その反応生成物が形成される。これにより、析出を伴う場合にあっては比較的均一で微細な粒子の生成が可能となり、析出を伴わない場合にあっても、均一な混合状態(反応を伴う場合にあっては均一な反応)が実現される。なお、析出した生成物は、第1処理用面1の回転により第2処理用面2との間で剪断を受けることにて、さらに微細化される場合もあると考えられる。ここで、第1処理用面1と第2処理用面2とは、1μmから1mm、特に1μmから10μmの微小間隔に調整されることにより、均一な混合状態(反応を伴う場合にあっては均一な反応)を実現すると共に、数nm単位の超微粒子の生成をも可能とする。
 生成物は、両処理用面1、2間から出て、ケース3の排出口32からケース外部へ排出される。排出された生成物は、周知の減圧装置にて、真空或いは減圧された雰囲気内にて霧状にされ、雰囲気内の他に当たることによって流動体として流れ落ちたものが脱気後の液状物として回収することができる。
 尚、この実施の形態において、処理装置は、ケースを備えるものとしたが、このようなケースを設けずに実施することもできる。例えば、脱気するための減圧タンク即ち真空タンクを設け、そのタンク内部に、処理装置を配置して、実施することが可能である。その場合、当然上記の排出口は、処理装置には備えられない。
 上記のように、第1処理用面1と第2処理用面2とは、機械的なクリアランスの設定では不可能とされたμm単位の微小間隔に調整され得るものであるが、そのメカニズムを次に説明する。
 第1処理用面1と第2処理用面2とは、相対的に接近離反可能であり、且つ相対的に回転する。この例では、第1処理用面1が回転し、第2処理用面2が軸方向に移動可能な構造(フローティング構造)を持って第1処理用面1に対して接近離反する。
 よって、この例では、第2処理用面2の軸方向位置が、力即ち、前述の接面圧力と離反力のバランスによって、μm単位の精度で設定されることにより、両処理用面1、2間の微小間隔の設定がなされる。
 図12(A)へ示す通り、接面圧力としては、接面圧力付与機構4において、エア導入部44から空気圧即ち正圧を付与した場合の当該圧力、スプリング43の押圧力を挙げることができる。
 尚、図12~15、17に示す実施の形態において、図面の煩雑を避けるため、第2導入部d2は、省略して描いてある。この点について、第2導入部d2が設けられていない位置の断面と考えればよい。また、図中、Uは上方を、Sは下方を、夫々示している。
 他方、離反力としては、離反側の受圧面、即ち第2処理用面2及び離反用調整面23に作用する流体圧と、第1処理用部10の回転による遠心力と、エア導入部44に負圧を掛けた場合の当該負圧とを挙げることができる。
 尚、装置を洗浄するに際して、上記のエア導入部44に掛ける負圧を大きくすることにより、両処理用面1、2を大きく離反させることができ、洗浄を容易に行うことができる。
 そして、これらの力の均衡によって、第2処理用面2が第1処理用面1に対して所定の微小間隔を隔てた位置にて安定することにより、μm単位の精度での設定が実現する。
 離反力をさらに詳しく説明する。
 まず、流体圧に関しては、密閉された流路中にある第2処理用部20は、流体圧付与機構p1から被処理流動体の送り込み圧力即ち流体圧を受ける。その際、流路中の第1処理用面に対向する面、即ち第2処理用面2と離反用調整面23が離反側の受圧面となり、この受圧面に流体圧が作用して、流体圧による離反力が発生する。
 次に、遠心力に関しては、第1処理用部10が高速に回転すると、流体に遠心力が作用し、この遠心力の一部は両処理用面1、2を互いに遠ざける方向に作用する離反力となる。
 更に、上記のエア導入部44から負圧を第2処理用部20へ与えた場合には、当該負圧が離反力として作用する。
 以上、本願の説明においては、第1第2の処理用面1、2を互いに離反させる力を離反力として説明するものであり、上記に示した力を離反力から排除するものではない。
 上述のように、密閉された被処理流動体の流路において、処理用面1、2間の被処理流動体を介し、離反力と、接面圧力付与機構4が奏する接面圧力とが均衡した状態を形成することにより、両処理用面1、2間に、均一な混合状態を実現し、反応を伴う場合にあっては均一な反応を実現すると共に、微細な生成物の晶出・析出を行うのに適した薄膜流体を形成する。このように、この装置は、処理用面1、2間に強制的に薄膜流体を介することにより、従来の機械的な装置では不可能であった微小な間隔を、両処理用面1、2の間に維持することを可能として、生成物として微粒子を、高精度に生成することを実現したのである。
 言い換えると処理用面1、2間における薄膜流体の厚みは、上述の離反力と接面圧力の調整により、所望の厚みに調整し、必要とする均一な混合状態(反応を伴う場合にあっては均一な反応)の実現と、微細な生成物の生成処理を行うことができる。従って、薄膜流体の厚みを小さくしようとする場合、離反力に対して相対的に接面圧力が大きくなるように、接面圧力或いは離反力を調整すればよく、逆に薄膜流体の厚みを大きくしようとすれば、接面圧力に対して相対的に離反力が大きくなるように、離反力或いは接面圧力を調整すればよい。
 接面圧力を増加させる場合、接面圧力付与機構4において、エア導入部44から空気圧即ち正圧を付与し、又は、スプリング43を押圧力の大きなものに変更或いはその個数を増加させればよい。
 離反力を増加させる場合、流体圧付与機構p1の送り込み圧力を増加させ、或いは第2処理用面2や離反用調整面23の面積を増加させ、またこれに加えて、第1処理用部10の回転を調整して遠心力を増加させ或いはエア導入部44からの圧力を低減すればよい。もしくは負圧を付与すればよい。スプリング43は、伸びる方向に押圧力を発する押し発条としたが、縮む方向に力を発する引き発条として、接面圧力付与機構4の構成の一部又は全部とすることが可能である。
 離反力を減少させる場合、流体圧付与機構p1の送り込み圧力を減少させ、或いは第2処理用面2や離反用調整面23の面積を減少させ、またこれに加えて、第1処理用部10の回転を調整して遠心力を減少させ或いはエア導入部44からの圧力を増加させれば良い。もしくは負圧を低減すればよい。
 さらに、接面圧力及び離反力の増加減少の要素として、上記の他に粘度などの被処理流動体の性状も加えることができ、このような被処理流動体の性状の調整も、上記の要素の調整として、行うことができる。
 なお、離反力のうち、離反側の受圧面即ち、第2処理用面2及び離反用調整面23に作用する流体圧は、メカニカルシールにおけるオープニングフォースを構成する力として理解される。
 メカニカルシールにあっては、第2処理用部20がコンプレッションリングに相当するが、この第2処理用部20に対して流体圧が加えられた場合に、第2処理用部20を第1処理用部10から離反する力が作用する場合、この力がオープニングフォースとされる。
 より詳しくは、上記の第1の実施の形態のように、第2処理用部20に離反側の受圧面即ち、第2処理用面2及び離反用調整面23のみが設けられている場合には、送り込み圧力の全てがオープニングフォースを構成する。なお、第2処理用部20の背面側にも受圧面が設けられている場合、具体的には、後述する図12(B)及び図17の場合には、送り込み圧力のうち、離反力として働くものと接面圧力として働くものとの差が、オープニングフォースとなる。
 ここで、図12(B)を用いて、第2処理用部20の他の実施の形態について説明する。
 図12(B)に示す通り、この第2処理用部20のリング収容部41より露出する部位であり且つ内周面側に、第2処理用面2と反対側即ち上方側を臨む接近用調整面24が設けられている。
 即ち、この実施の形態において、接面圧力付与機構4は、リング収容部41と、エア導入部44と、上記接近用調整面24とにて構成されている。但し、接面圧力付与機構4は、上記リング収容部41と、上記発条受容部42と、スプリング43と、エア導入部44と、上記接近用調整面24の少なくとも、何れか1つを備えるものであればよい。
 この接近用調整面24は、被処理流動体に掛けた所定の圧力を受けて第1処理用面1に第2処理用面2を接近させる方向に移動させる力を発生させ、接近用接面圧力付与機構4の一部として、接面圧力の供給側の役目を担う。一方第2処理用面2と前述の離反用調整面23とは、被処理流動体に掛けた所定の圧力を受けて第1処理用面1から第2処理用面2を離反させる方向に移動させる力を発生させ、離反力の一部についての供給側の役目を担うものである。
 接近用調整面24と、第2処理用面2及び離反用調整面23とは、共に前述の被処理流動体の送圧を受ける受圧面であり、その向きにより、上記接面圧力の発生と、離反力の発生という異なる作用を奏する。
 処理用面の接近・離反の方向、即ち第2リング20の出没方向と直交する仮想平面上に投影した接近用調整面24の投影面積A1と、当該仮想平面に投影した第2処理用部20の第2処理用面2及び離反用調整面23との投影面積の合計面積A2との、面積比A1/A2は、バランス比Kと呼ばれ、上記のオープニングフォースの調整に重要である。
 接近用調整面24の先端と離反用調整面23の先端とは、共に環状の第2処理用部20の内周面25即ち先端線L1に規定されている。このため、接近用調整面24の基端線L2をどこに置くかの決定で、バランス比Kの調整が行われる。
 即ち、この実施の形態において、被処理用流動体の送り出しの圧力をオープニングフォースとして利用する場合、第2処理用面2及び離反用調整面23との合計投影面積を、接近用調整面24の投影面積より大きいものとすることによって、その面積比率に応じたオープニングフォースを発生させることができる。
 上記のオープニングフォースについては、上記バランスライン、即ち接近用調整面24の面積A1を変更することで、被処理流動体の圧力、即ち流体圧により調整できる。
 摺動面実面圧P、即ち、接面圧力のうち流体圧によるものは次式で計算される。
 P=P1×(K-k)+Ps
 ここでP1は、被処理流動体の圧力即ち流体圧を示し、Kは上記のバランス比を示し、kはオープニングフォース係数を示し、Psはスプリング及び背圧力を示す。
 このバランスラインの調整により摺動面実面圧Pを調整することで処理用面1、2間を所望の微小隙間量にし被処理流動体による薄膜流体を形成させ、生成物を微細とし、また、均一な混合(反応)処理を行うのである。
 通常、両処理用面1、2間の薄膜流体の厚みを小さくすれば、生成物をより細かくすることができる。逆に、当該薄膜流体の厚みを大きくすれば、処理が粗くなり単位時間あたりの処理量が増加する。従って、上記の摺動面実面圧Pの調整により、両処理用面1、2間の隙間を調整して、所望の均一な混合状態(反応を伴う場合にあっては均一な反応)を実現すると共に微細な生成物を得ることができる。以下、摺動面実面圧Pを面圧Pと呼ぶ。
 この関係を纏めると、上記の生成物を粗くする場合、バランス比を小さくし、面圧Pを小さくし、上記隙間を大きくして、上記厚みを大きくすればよい。逆に、上記の生成物をより細かくする場合、バランス比Kを大きくし、面圧Pを大きくし、上記隙間を小さくし、上記厚みを小さくする。
 このように、接面圧力付与機構4の一部として、接近用調整面24を形成して、そのバランスラインの位置にて、接面圧力の調整、即ち処理用面間の隙間を調整するものとしても実施できる。
 上記の隙間の調整には、既述の通り、他に、前述のスプリング43の押圧力や、エア導入部44の空気圧を考慮して行う。また、流体圧即ち被処理流動体の送り圧力の調整や、更に、遠心力の調整となる、第1処理用部10即ち第1ホルダ11の回転の調整も、重要な調整の要素である。
 上述の通り、この装置は、第2処理用部20と、第2処理用部20に対して回転する第1処理用部10とについて、被処理流動体の送り込み圧力と当該回転遠心力、また接面圧力で圧力バランスを取り両処理用面に所定の薄膜流体を形成させる構成にしている。またリングの少なくとも一方をフローティング構造とし芯振れなどのアライメントを吸収し接触による磨耗などの危険性を排除している。
 この図12(B)の実施の形態においても、上記の調整用面を備える以外の構成については、図1(A)に示す実施の形態と同様である。
 また、図12(B)に示す実施の形態において、図17に示すように、上記の離反用調整面23を設けずに実施することも可能である。
 図12(B)や図17に示す実施の形態のように、接近用調整面24を設ける場合、接近用調整面24の面積A1を上記の面積A2よりも大きいものとすることにより、オープニングフォースを発生させずに、逆に、被処理流動体に掛けられた所定の圧力は、全て接面圧力として働くことになる。このような設定も可能であり、この場合、他の離反力を大きくすることにより、両処理用面1、2を均衡させることができる。
 上記の面積比にて、流体から受ける力の合力として、第2処理用面2を第1処理用面1から離反させる方向へ作用させる力が定まる。
 上記の実施の形態において、既述の通り、スプリング43は、摺動面即ち処理用面に均一な応力を与える為に、取付け本数は、多いほどよい。但し、このスプリング43については、図13へ示すように、シングルコイル型スプリングを採用することも可能である。これは、図示の通り、中心を環状の第2処理用部20と同心とする1本のコイル型スプリングである。
 第2処理用部20と第2ホルダ21との間は、気密となるようにシールし、当該シールには、周知の手段を採用することができる。
 図14に示すように、第2ホルダ21には、第2処理用部20を、冷却或いは加熱して、その温度を調整することが可能な温度調整用ジャケット46が設けられている。また、図14の3は、前述のケースを示しており、このケース3にも、同様の目的の温度調整用ジャケット35が設けられている。
 第2ホルダ21の温度調整用ジャケット46は、第2ホルダ21内において、リング収容部41の側面に形成された水回り用の空間であり、第2ホルダ21の外部に通じる通路47、48と連絡している。通路47、48は、何れか一方が温度調整用ジャケット46に、冷却用或いは加熱用の媒体を導入し、何れか他方が当該媒体を排出する。
 また、ケース3の温度調整用ジャケット35は、ケース3の外周を被覆する被覆部34にて、ケース3の外周面と当該被覆部34との間に設けられた、加熱用水或いは冷却水を通す通路である。
 この実施の形態では、第2ホルダ21とケース3とが、上記の温度調整用のジャケットを備えるものとしたが、第1ホルダ11にも、このようなジャケットを設けて実施することが可能である。
 接面圧力付与機構4の一部として、上記以外に、図15に示すシリンダ機構7を設けて実施することも可能である。
 このシリンダ機構7は、第2ホルダ21内に設けられたシリンダ空間部70と、シリンダ空間部70をリング収容部41と連絡する連絡部71と、シリンダ空間部70内に収容され且つ連絡部71を通じて第2処理用部20と連結されたピストン体72と、シリンダ空間部70上部に連絡する第1ノズル73と、シリンダ空間部70下部に連絡する第2ノズル74と、シリンダ空間部70上部とピストン体72との間に介された発条などの押圧体75とを備えたものである。
 ピストン体72は、シリンダ空間部70内にて上下に摺動可能であり、ピストン体72の当該摺動にて第2処理用部20が上下に摺動して、第1処理用面1と第2処理用面2との間の隙間を変更することができる。
 図示はしないが、具体的には、コンプレッサなどの圧力源と第1ノズル73とを接続し、第1ノズル73からシリンダ空間部70内のピストン体72上方に空気圧即ち正圧を掛けることにて、ピストン体72を下方に摺動させ、第1及び第2処理用面1、2間の隙間を狭めることができる。また図示はしないが、コンプレッサなどの圧力源と第2ノズル74とを接続し、第2ノズル74からシリンダ空間部70内のピストン体72の下方に空気圧即ち正圧を掛けることにて、ピストン体72を上方に摺動させ、第2処理用部20を移動させて第1及び第2処理用面1、2間の隙間を広げる、即ち開く方向に移動させることができる。このように、ノズル73、74にて得た空気圧で、接面圧力を調整できるのである。
 リング収容部41内における第2処理用部20の上部と、リング収容部41の最上部との間に余裕があっても、ピストン体72がシリンダ空間部70の最上部70aと当接するよう設定することにより、このシリンダ空間部70の最上部70aが、両処理用面1、2間の隙間の幅の上限を規定する。即ち、ピストン体72とシリンダ空間部70の最上部70aとが、両処理用面1、2の離反を抑止する離反抑止部として、更に言い換えると、両処理用面1、2間の隙間の最大開き量を規制する機構として機能する。
 また、両処理用面1、2同士が当接していなくても、ピストン体72がシリンダ空間部70の最下部70bと当接するよう設定することにより、このシリンダ空間部70の最下部70bが、両処理用面1、2間の隙間の幅の下限を規定する。即ち、ピストン体72とシリンダ空間部70の最下部70bとが、両処理用面1、2の近接を抑止する近接抑止部として、更に言い換えると、両処理用面1、2間の隙間の最小開き量を規制する機構として機能する。
 このように上記隙間の最大及び最小の開き量を規制しつつ、ピストン体72とシリンダ空間部70の最上部70aとの間隔z1、換言するとピストン体72とシリンダ空間部70の最下部70bとの間隔z2を上記ノズル73、74の空気圧にて調整する。
 ノズル73、74は、別個の圧力源に接続されたものとしてもよく、一つの圧力源を切り換えて或いはつなぎ換えて接続するものとしてもよい。
 また圧力源は、正圧を供給するものでも負圧を供給するものでも何れでも実施可能である。真空などの負圧源と、ノズル73、74とを接続する場合、上記の動作は反対になる。
 前述の他の接面圧力付与機構4に代え或いは前述の接面圧力付与機構4の一部として、このようなシリンダ機構7を設けて、被処理流動体の粘度や性状によりノズル73、74に接続する圧力源の圧力や間隔z1、z2の設定を行い薄膜流体の厚みを所望値にしせん断力をかけて均一な混合状態(反応を伴う場合にあっては均一な反応)を実現し、微細な粒子を生成させることができる。特に、このようなシリンダ機構7にて、洗浄時や蒸気滅菌時など摺動部の強制開閉を行い洗浄や滅菌の確実性を上昇させることも可能とした。
 図16(A)~(C)に示すように、第1処理用部10の第1処理用面1に、第1処理用部10の中心側から外側に向けて、即ち径方向について伸びる溝状の凹部13...13を形成して実施してもよい。この場合、図16(A)へ示すように、凹部13...13は、第1処理用面1上をカーブして或いは渦巻き状に伸びるものとして実施可能であり、図16(B)へ示すように、個々の凹部13がL字状に屈曲するものであっても実施可能であり、また、図16(C)に示すように、凹部13...13が真っ直ぐ放射状に伸びるものであっても実施可能である。
 また、図16(D)へ示すように、図16(A)~(C)の凹部13は、第1処理用面1の中心側に向かう程深いものとなるように勾配をつけて実施するのが好ましい。また、溝状の凹部13は、連続したものの他、断続するものであっても実施可能である。
 この様な凹部13を形成することにより被処理流動体の吐出量の増加または発熱量の減少への対応や、キャビテーションコントロールや流体軸受け効果などの効果がある。
 上記の図16に示す各実施の形態において、凹部13は、第1処理用面1に形成するものとしたが、第2処理用面2に形成するものとしても実施可能であり、更には、第1及び第2の処理用面1、2の双方に形成するものとしても実施可能である。
 処理用面に、上記の凹部13やテーパを設けない場合、若しくは、これらを処理用面の一部に偏在させた場合、処理用面1、2の面粗度が被処理流動体に与える影響は、上記凹部13を形成するものに比して、大きいものとなる。従って、このような場合、被処理流動体の粒子が小さくなればなるほど、面粗度を下げる、即ちきめの細かいものとする必要がある。特に均一な混合(反応)を目的とする場合、その処理用面の面粗度については、既述の鏡面即ち鏡面加工を施した面とするほうが均一な混合状態(反応を伴う場合にあっては均一な反応)を実現し、微粒子を得る事を目的とする場合には、微細で単分散な生成物の晶出・析出を実現する上で有利である。
 図12乃至図17に示す実施の形態においても、特に明示した以外の構成については図1(A)又は図11(C)に示す実施の形態と同様である。
 また、上記の各実施の形態において、ケース内は全て密封されたものとしたが、この他、第1処理用部10及び第2処理用部20の内側のみ密封され、その外側は開放されたものとしても実施可能である。即ち、第1処理用面1及び第2処理用面2との間を通過するまでは流路は密封され、被処理流動体は送圧を全て受けるものとするが、通過後は、流路は開放され処理後の被処理流動体は送圧を受けないものとしてもよい。
 流体圧付与機構p1には、加圧装置として、既述のとおり、コンプレッサを用いて実施するのが好ましいが、常に被処理流動体に所定の圧力を掛けることが可能であれば、他の手段を用いて実施することもできる。例えば、被処理流動体の自重を利用して、常に一定の圧力を被処理流動体に付与するものとしても実施可能である。
 上記の各実施の形態における処理装置について総括すると、被処理流動体に所定の圧力を付与し、この所定の圧力を受けた被処理流動体が流される密封された流体流路に、第1処理用面1及び第2処理用面2の少なくとも2つの接近離反可能な処理用面を接続し、両処理用面1、2を接近させる接面圧力を付与し、第1処理用面1と第2処理用面2とを相対的に回転させることにより、メカニカルシールにおいてシールに利用される薄膜流体を、被処理流動体を用いて発生させ、メカニカルシールと逆に(薄膜流体をシールに利用するのではなく)、当該薄膜流体を第1処理用面1及び第2処理用面2の間から敢えて漏らして、混合(反応)の処理を、両面間1、2にて膜とされた被処理流動体間にて実現し、回収することを特徴とするものである。
 このような画期的な方法により、両処理用面1、2間の間隔を1μmから1mmとする調整、特に、1~10μmとする調整を可能とした。
 上記の実施の形態において、装置内は密閉された流体の流路を構成するものであり、処理装置の(第1被処理流動体の)導入部側に設けた流体圧付与機構p1にて、被処理流動体は加圧されたものであった。
 この他、このような流体圧付与機構p1を用いて加圧するものではなく、被処理流動体の流路は開放されたものであっても実施可能である。
 図18乃至図20へ、そのような処理装置の一実施の形態を示す。尚、この実施の形態において、処理装置として、生成されたものから、液体を除去し、目的とする固体(結晶)のみを最終的に確保する機能を備えた装置を例示する。
 図18(A)は処理装置の略縦断面図であり、図18(B)はその一部切欠拡大断面図である。図19は、図18に示す処理装置が備える第1処理用部101の平面図である。図20は、上記処理装置の第1及び第2処理用部101、102の一部切欠要部略縦断面図である。
 この図18乃至図20に示す装置は、上記の通り、大気圧下で、処理の対象となる流体即ち被処理流動体或いはこのような処理の対象物を搬送する流体が投入されるものである。
 尚、図18(B)及び図20において、図面の煩雑を避けるため、第2導入部d2は、省略して描いてある(第2導入部d2が設けられていない位置の断面と考えればよい)。
 図18(A)に示す通り、この流体処理装置は、混合装置Gと、減圧ポンプQとを備えたものである。この混合装置Gは、回転する部材である第1処理用部101と、当該処理用部101を保持する第1ホルダ111と、ケースに対して固定された部材である第2処理用部102と、当該第2処理用部102が固定された第2ホルダ121と、付勢機構103と、動圧発生機構104(図19(A))と、第1ホルダ111と共に第1処理用部101を回転させる駆動部と、ハウジング106と、第1被処理流動体を供給(投入する)する第1導入部d1と、流体を減圧ポンプQへ排出する排出部108とを備える。駆動部については図示を省略する。
 上記の第1処理用部101と第2処理用部102は、夫々、円柱の中心をくり抜いた形状の環状体である。両処理用部101、102は、両処理用部101、102の夫々が呈する円柱の一底面を処理用面110、120とする部材である。
 上記の処理用面110、120は、鏡面研磨された平坦部を有する。この実施の形態において、第2処理用部102の処理用面120は、面全体に鏡面研磨が施された平坦面である。また、第1処理用部101の処理用面110は、面全体を第2処理用部102と同様の平坦面とするが、図19(A)へ示す通り、平坦面中に、複数の溝112...112を有する。この溝112... 112は、第1処理用部101が呈する円柱の中心を中心側として円柱の外周方向へ、放射状に伸びる。
 上記の第1及び第2の処理用部101、102の処理用面110、120についての、鏡面研磨は、面粗度Raを0.01~1.0μmとするのが好ましい。この鏡面研磨については、Raを0.03~0.3μmとするのがより好ましい。
 処理用部101、102の材質については、硬質且つ鏡面研磨が可能なものを採用する。処理用部101、102のこの硬さについて、少なくともビッカース硬さ1500以上が好ましい。また、線膨張係数が小さい素材を、若しくは、熱伝導の高い素材を、採用するのが好ましい。処理にて熱を発する部分と他の部分との間で、膨張率の差が大きいと歪みが発生して、適正なクリアランスの確保に影響するからである。
 このような処理用部101、102の素材として、特に、SIC即ちシリコンカーバイトでビッカース硬さ2000~2500のもの、表面にDLC即ちダイヤモンドライクカーボンでビッカース硬さ3000~4000のもの、コーティングが施されたSIC、WC即ちタングステンカーバイトでビッカース硬さ1800のもの、表面にDLCコーティングが施されたWC、ZrBやBTC、BCに代表されるボロン系セラミックでビッカース硬さ4000~5000のものなどを採用するのが好ましい。
 図18に示されるハウジング106は、底部の図示は省略するが、有底の筒状体であり、上方が上記の第2ホルダ121に覆われている。第2ホルダ121は、下面に上記第2処理用部102が固定されており、上方に上記導入部d1が設けられている。導入部d1は、外部から流体や被処理物を投入するためのホッパ170を備える。
 図示はしないが、上記の駆動部は、電動機などの動力源と、当該動力源から動力の供給を受けて回転するシャフト50とを備える。
 図18(A)に示すように、シャフト50は、ハウジング106の内部に配され上下に伸びる。そして、シャフト50の上端部に上記の第1ホルダ111が、設けられている。第1ホルダ111は、第1処理用部101を保持するものであり、上記の通りシャフト50に設けられることにより、第1処理用部101の処理用面110を第2処理用部102の処理用面120に対応させる。
 第1ホルダ111は、円柱状体であり、上面中央に、第1処理用部101が固定されている。第1処理用部101は、第1ホルダ111と一体となるように、固着され、第1ホルダ111に対してその位置を変えない。
 一方、第2ホルダ121の上面中央には、第2処理用部102を受容する受容凹部124が形成されている。
 上記の受容凹部124は、環状の横断面を有する。第2処理用部102は、受容凹部124と、同心となるように円柱状の受容凹部124内に収容される。
 この受容凹部124の構成は、図1(A)に示す実施の形態と同様である(第1処理用部101は第1リング10と、第1ホルダ111は第1ホルダ11と、第2処理用部102は第2リング20と、第2ホルダ121は第2ホルダ21と対応する)。
 そして、この第2ホルダ121が、上記の付勢機構103を備える。付勢機構103は、バネなどの弾性体を用いるのが好ましい。付勢機構103は、図1(A)の接面圧付与機構4と対応し、同様の構成を採る。即ち、付勢機構103は、第2処理用部102の処理用面120と反対側の面即ち底面を押圧し、第1処理用部101側即ち下方に第2処理用部102の各位置を均等に付勢する。
 一方、受容凹部124の内径は、第2処理用部102の外径よりも大きく、これにて、上記の通り同心に配設した際、第2処理用部102の外周面102bと受容凹部124の内周面との間には、図18(B)に示すように、隙間t1が設定される。
 同様に、第2処理用部102の内周面102aと受容凹部124の中心部分22の外周面との間には、図18(B)に示すように、隙間t2が設定される。
 上記隙間t1、t2の夫々は、振動や偏芯挙動を吸収するためのものであり、動作寸法以上確保され且つシールが可能となる大きさに設定する。例えば、第1処理用部101の直径が100mmから400mmの場合、当該隙間t1、t2の夫々は、0.05~0.3mmとするのが好ましい。
 第1ホルダ111は、シャフト50へ一体に固定され、シャフト50と共に回転する。また、図示しないが、回り止めによって、第2ホルダ121に対して、第2処理用部102は回らない。しかし、両処理用面110、120間に、処理に必要な0.1~10μmのクリアランス、即ち図20(B)に示す微小な間隔tを確保するため、図18(B)に示すように、受容凹部124の底面、即ち天部と、第2処理用部102の天部124a、即ち上面との間に隙間t3が設けられる。この隙間t3については、上記のクリアランスと共に、シャフト50の振れや伸びを考慮して設定する。
 上記のように、隙間t1~t3の設定により、第1処理用部101は、図18(B)に示すように、第2処理用部102に対して接近・離反する方向z1に可変であるのみならず、その処理用面110の傾き方向z2についても可変としている。
 即ち、この実施の形態において、付勢機構103と、上記隙間t1~t3とが、フローティング機構を構成し、このフローティング機構によって、少なくとも第2処理用部102の中心や傾きを、数μmから数mmの程度の僅かな量、可変としている。これにて、回転軸の芯振れ、軸膨張、第1処理用部101の面振れ、振動を吸収する。
 第1処理用部101の処理用面110が備える前記の溝112について、更に詳しく説明する。溝112の後端は、第1処理用部101の内周面101aに達するものであり、その先端を第1処理用部101の外側y即ち外周面側に向けて伸ばす。この溝112は、図19(A)へ示すように、その横断面積を、環状の第1処理用部101の中心x側から、第1処理用部101の外側y即ち外周面側に向かうにつれて、漸次減少するものとしている。
 溝112の左右両側面112a、112bの間隔w1は、第1処理用部101の中心x側から、第1処理用部101の外側y即ち外周面側に向かうにつれて小さくなる。また、溝112の深さw2は、図19(B)へ示すように、第1処理用部101の中心x側から、第1処理用部101の外側y即ち外周面側に向かうにつれて、小さくなる。即ち、溝112の底112cは、第1処理用部101の中心x側から、第1処理用部101の外側y即ち外周面側に向かうにつれて、浅くなる。
 このように、溝112は、その幅及び深さの双方を、外側y即ち外周面側に向かうにつれて、漸次減少するものとして、その横断面積を外側yに向けて漸次減少させている。そして、溝112の先端即ちy側は、行き止まりとなっている。即ち、溝112の先端即ちy側は、第1処理用部101の外周面101bに達するものではなく、溝112の先端と外周面101bとの間には、外側平坦面113が介在する。この外側平坦面113は、処理用面110の一部である。
 この図19へ示す実施の形態において、このような溝112の左右両側面112a、112bと底112cとが流路制限部を構成している。この流路制限部と、第1処理用部101の溝112周囲の平坦部と、第2処理用部102の平坦部とが、動圧発生機構104を構成している。
 但し、溝112の幅及び深さの何れか一方についてのみ、上記の構成を採るものとして、断面積を減少させるものとしてよい。
 上記の動圧発生機構104は、第1処理用部101の回転時、両処理用部101、102間を通り抜けようとする流体によって、両処理用部101、102の間に所望の微小間隔を確保することを可能とする、両処理用部101、102を離反させる方向に働く力を発生させる。このような動圧の発生により、両処理用面110、120間に、0.1~10μmの微小間隔を発生させることができる。このような微小間隔は、処理の対象によって、調整し選択すればよいのであるが、1~6μmとするのが好ましく、より好ましくは、1~2μmである。この装置においては、上記のような微小間隔による従来にない均一な混合状態(反応を伴う場合にあっては均一な反応)の実現と微細な粒子の生成が可能である。
 溝112...112の夫々は、真っ直ぐ、中心x側から外側yに伸びるものであっても実施可能である。但し、この実施の形態において、図19(A)に示すように、第1処理用部101の回転方向rについて、溝112の中心x側が、溝112の外側yよりも、先行するように即ち前方に位置するように、湾曲して溝112を伸びるものとしている。
 このように溝112...112が湾曲して伸びることにより、動圧発生機構104による離反力の発生をより効果的に行うことができる。
 次に、この装置の動作について説明する。
 図18(A)に示すように、ホッパ170から投入され、第1導入部d1を通ってくる第1被処理流動体Rは、環状の第2処理用部102の中空部を通り、第1処理用部101の回転による遠心力を受け、両処理用部101、102間に入り、回転する第1処理用部101の処理用面110と、第2処理用部102の処理用面120との間にて、均一な混合(反応)と、場合により微細な粒子の生成が行われ、その後、両処理用部101、102の外側に出て、排出部108から減圧ポンプQ側へ排出される(以下必要に応じて第1被処理流動体Rを単に流体Rと呼ぶ)。
 上記において、環状の第2処理用部102の中空部に入った流体Rは、図20(A)へ示すように、先ず、回転する第1処理用部101の溝112に入る。一方、鏡面研磨された、平坦部である両処理用面110、120は、空気や窒素などの気体を通しても気密性が保たれている。従って、回転による遠心力を受けても、そのままでは、付勢機構103によって押し合わされた両処理用面110、120の間に、溝112から流体Rは入り込むことはできない。しかし、流路制限部として形成された溝112の上記両側面112a、112bや底112cに、流体Rは徐々に突き当たり、両処理用面110、120を離反させる方向に働く動圧を発生させる。図20(B)へ示すように、これによって、流体Rが溝112から平坦面に滲み出し、両処理用面110、120の間に微小間隔t即ちクリアランスを確保することができる。そして、このような鏡面研磨された平坦面の間で、均一な混合(反応)と、場合により微細な粒子の生成が行われる。また上述の溝112の湾曲が、より確実に流体へ遠心力を作用させ、上記動圧の発生をより効果的にしている。
 このように、この流体処理装置は、動圧と付勢機構103による付勢力との均衡にて、両鏡面即ち処理用面110、120間に、微細で均一な間隔即ちクリアランスを確保することを可能とした。そして、上記の構成により、当該微小間隔は、1μm以下の超微細なものとすることができる。
 また、上記フローティング機構の採用により、処理用面110、120間のアライメントの自動調整が可能となり、回転や発生した熱による各部の物理的な変形に対して、処理用面110、120間の各位置における、クリアランスのばらつきを抑制し、当該各位置における上記の微小間隔の維持を可能とした。
 尚、上記の実施の形態において、フローティング機構は、第2ホルダ121にのみ設けられた機構であった。この他、第2ホルダ121に代え、或いは第2ホルダ121と共に、フローティング機構を、第1ホルダ111にも設けるものとして実施することも可能である。
 図21乃至図23に、上記の溝112について、他の実施の形態を示す。
 図21(A)(B)に示すように、溝112は、流路制限部の一部として、先端に平らな壁面112dを備えるものとして実施することができる。また、この図21に示す実施の形態では、底112cにおいて、第1壁面112dと、内周面101aとの間に段差112eが設けられており、この段差112eも流路制限部の一部を構成する。
 図22(A)(B)に示すように、溝112は、複数に分岐する枝部112f...112fを備えるものとし、各枝部112fがその幅を狭めることにより流路制限部を備えるものとしても実施可能である。
 図21及び図22の実施の形態においても、特に示した以外の構成については、図1(A)、図11(C)、図18乃至図20に示す実施の形態と同様である。
 また、上記の各実施の形態において、溝112の幅及び深さの少なくとも何れか一方について、第1処理用部101の内側から外側に向けてその寸法を漸次小さくすることにて、流路制限部を構成するものとした。この他、図23(A)や図23(B)へ示す通り、溝112の幅や深さを変化させずに、溝112に終端面112fを設けることによって、このような溝112の終端面112fを流路制限部とすることができる。図19、図21及び図22に示す実施の形態において示した通り、動圧発生は、溝112の幅及び深さを既述の通り変化させることによって溝112の底や両側面を傾斜面とすることで、この傾斜面が流体に対する受圧部になり動圧を発生させた。一方図23(A)(B)に示す実施の形態では、溝112の終端面が流体に対する受圧部になり動圧を発生させる。
 また、この図23(A)(B)に示す場合、溝112の幅及び深さの少なくとも何れか一方の寸法を漸次小さくすることも併せて実施することができる。
 尚、溝112の構成について、上記の図19、図21乃至図23に示すものに限定されるものではなく、他の形状の流路制限部を備えたものとして実施することが可能である。
 例えば、図19、図21乃至図23に示すものでは、溝112は、第1処理用部101の外側に突き抜けるものではなかった。即ち、第1処理用部101の外周面と、溝112との間には、外側平坦面113が存在した。しかし、このような実施の形態に限定されるものではなく、上述の動圧を発生されることが可能であれば、溝112は、第1処理用部101の外周面側に達するものであっても実施可能である。
 例えば、図23(B)に示す第1処理用部101の場合、点線で示すように、溝112の他の部位よりも断面積が小さな部分を、外側平坦面113に形成して実施することができる。
 また、溝112を、上記の通り内側から外側へ向けて漸次断面積を小さくするように形成し、溝112の第1処理用部101の外周に達した部分(終端)を、最も断面積が小さいものとすればよい(図示せず)。但し、動圧を効果的に発生させる上で、図19、図21乃至図23に示すように、溝112は、第1処理用部101の外周面側に突き抜けないほうが好ましい。
 ここで、上記図18乃至図23に示す各実施の形態について、総括する。
 この流体処理装置は、平坦処理用面を有する回転部材と同じく平坦処理用面を有する固定部材とをそれらの平坦処理用面で同心的に相対向させ、回転部材の回転下に固定部材の開口部より被処理原料を供給しながら両部材の対向平面処理用面間にて処理する流体処理装置において機械的にクリアランスを調整するのではなく、回転部材に増圧機構を設けて、その圧力発生によりクリアランスを保持し、かつ、機械的クリアランス調整では不可能であった1~6μmの微小クリアランスを可能とし、混合(反応)の均一化及び、場合により生成粒子の微細化の能力が著しく向上出来たものである。
 即ち、この流体処理装置は、回転部材と固定部材がその外周部に平坦処理用面を有しその平坦処理用面において、面上の密封機能を有することで、流体静力学的な即ちハイドロスタティックな力、流体動力学的な即ちハイドロダイナミックな力、或いは、エアロスタティック-エアロダイナミックな力を発生させる高速回転式の流体処理装置を提供しようとするものである。上記の力は、上記密封面間に僅かな間隙を発生させ、また非接触で機械的に安全で高度な混合(反応)の均一化の機能を有した流体処理装置を提供することができる。この僅かな隙間が形成されうる要因は、一つは、回転部材の回転速度によるものであり、もう一つは、被処理物(流体)の投入側と排出側の圧力差によるものである。投入側に圧力付与機構が付設されていない場合即ち大気圧下で被処理物(流体)を投入される場合、圧力差が無いわけであるから回転部材の回転速度だけで密封面間の分離を生じさせる必要がある。これは、ハイドロダイナミックもしくはエアロダイナミック力として知られている。
 図18(A)に示す装置において、減圧ポンプQを上記混合装置Gの排出部に接続したものを示したが、既述の通りハウジング106を設けず、また減圧ポンプQを設けずに、図24(A)に示すように処理装置を減圧用のタンクTとして、当該タンクTの中に、混合装置Gを配設することにて実施することが可能である。
 この場合、タンクT内を真空或いは真空に近い状態に減圧することにて、混合装置Gにて生成された被処理物をタンクT内に霧状に噴射せしめ、タンクTの内壁にぶつかって流れ落ちる被処理物を回収すること、或いはこのような流れ落ちる被処理物に対して気体(蒸気)として分離されタンクT内上部に充満するものを回収することにて、処理後の目的物を得ることができる。
 また、減圧ポンプQを用いる場合も、図24(B)へ示すように、混合装置Gに、減圧ポンプQを介して、気密なタンクTを接続することにより、当該タンクT内にて、処理後の被処理物を霧状にして、目的物の分離・抽出を行うことができる。
 更に、図24(C)へ示すように、減圧ポンプQを直接タンクTに接続し、当該タンクTに、減圧ポンプQと、減圧ポンプQとは別の流体Rの排出部とを接続して、目的物の分離を行うことができる。この場合、気化部については、減圧ポンプQに吸いよせられ、液体R(液状部)は排出部より、気化部とは別に排出される。
 上述してきた各実施の形態では、第1及び第2の2つの被処理流動体を、夫々第2ホルダ21、121及び第2リング20、102から、導入して、混合(反応)させるものを示した。
 次に、装置への被処理流動体の導入に関する他の実施の形態について、順に説明する。
 図1(B)へ示す通り、図1(A)へ示す処理装置に、第3導入部d3を設けて第3の被処理流動体を、両処理用面1、2間へ導入して、第2被処理流動体と同様第1被処理流動体へ混合(反応)させるものとしても実施できる。
 第3導入部d3は、第1の被処理流動体と混合させる第3の被処理流動体を処理用面1、2間へ供給する。この実施の形態において、第3導入部d3は、第2リング20の内部に設けられた流体の通路であり、その一端が第2処理用面2にて開口し、他の一端に第3流体供給部p3が接続されている。
 第3流体供給部p3には、コンプレッサ、その他のポンプを採用することができる。
 第3導入部d3の第2処理用面2における開口部は、第2導入部d2の開口部よりも、第1処理用面1の回転の中心の外側に位置する。即ち、第2処理用面2において、第3導入部d3の開口部は、第2導入部d2の開口部よりも、下流側に位置する。第3導入部d3の開口部と第2導入部d2の開口部との間には、第2リング20の径の内外方向について、間隔が開けられている。
 この図1(B)へ示す装置も、第3導入部d3以外の構成については、図1(A)へ示す実施の形態と同様である。尚、この図1(B)、更に、以下に説明する、図1(C)、図1(D)、図2~図11において、図面の煩雑を避けるため、ケース3を省略する。尚、図9(B)(C)、図10、図11(A)(B)においては、ケース3の一部を描いてある。
  更に、図1(C)へ示すように、図1(B)へ示す処理装置に、第4導入部d4を設けて第4の被処理流動体を、両処理用面1、2間へ導入して、第2及び第3の被処理流動体と同様第1被処理流動体へ混合(反応)させるものとしても実施できる。
 第4導入部d4は、第1の被処理流動体と混合させる第4の被処理流動体を処理用面1、2間へ供給する。この実施の形態において、第4導入部d4は、第2リング20の内部に設けられた流体の通路であり、その一端が第2処理用面2にて開口し、他の一端に第4流体供給部p4が接続されている。
 第4流体供給部p4には、コンプレッサ、その他のポンプを採用することができる。
 第4導入部d4の第2処理用面2における開口部は、第3導入部d3の開口部よりも、第1処理用面1の回転の中心の外側に位置する。即ち、第2処理用面2において、第4導入部d4の開口部は、第3導入部d3の開口部よりも、下流側に位置する。
 この図1(C)へ示す装置について、第4導入部d4以外の構成については、図1(B)へ示す実施の形態と同様である。
 また、図示はしないが、更に、第5導入部や、第6導入部など、5つ以上の導入部を設けて、夫々5種以上の被処理流動体を、混合(反応)させるものとしても実施できる。
 また、図1(D)へ示す通り、図1(A)の装置では、第2ホルダ21に設けられていた第1導入部d1を、第2ホルダ21に設ける代わりに、第2導入部d2同様、第2処理用面2に設けて実施することができる。この場合、第2処理用面2において、第1導入部d1の開口部は、第2導入部d2よりも、回転の中心側即ち上流側に位置する。
 上記の図1(D)へ示す装置では、第2導入部d2の開口部と、第3導入部d3の開口部は、共に第2リング20の第2処理用面2に配置されるものであった。しかし、導入部の開口部は、このような処理用面に対する配置に限定されるものではない。特に、図2(A)へ示す通り、第2導入部d2の開口部を、第2リング20の内周面の、第2処理用面2に隣接する位置に設けて実施することもできる。この図2(A)へ示す装置において、第3導入部d3の開口部は、図1(B)へ示す装置と同様、第2処理用面2に配置されているが、第2導入部d2の開口部を、このように第2処理用面2の内側であって、第2処理用面2へ隣接する位置に配置することによって、第2の被処理流動体を処理用面に直ちに導入できる。
 このように第1導入部d1の開口部を第2ホルダ21に設け、第2導入部d2の開口部を第2処理用面2の内側であって、第2処理用面2へ隣接する位置に配置することで(この場合、上記第3導入部d3を設けることは必須ではない)、特に複数の被処理流動体を反応させる場合において、第1導入部d1から導入される被処理流動体と第2導入部d2から導入される被処理流動体とを反応させない状態で両処理用面1、2間へ導入し、両処理用面1、2間において両者を初めて反応させることができる。よって、上記構成は、特に反応性の高い被処理流動体を用いる場合に適している。
 なお、上記の「隣接」とは、第2導入部d2の開口部を、図2(A)に示すように第2リング20の内側側面に接するようにして設けた場合に限られるものではない。第2リング20から第2導入部d2の開口部までの距離が、複数の被処理流動体が両処理用面1、2間へ導入される前に混合(反応)が完全になされない程度とされていれば良く、例えば、第2ホルダ21の第2リング20に近い位置に設けたものであっても良い。また、第2導入部d2の開口部を第1リング10あるいは第1ホルダ11の側に設けても良い。
 更に、上記の図1(B)へ示す装置において、第3導入部d3の開口部と第2導入部d2の開口部との間には、第2リング20の径の内外方向について、間隔が開けられていたが、図2(B)へ示す通り、そのような間隔を設けずに、両処理用面1、2間に第2及び第3の被処理流動体を導入されると直ちに両流動体が合流するものとしても実施できる。処理の対象によって、このような図2(B)へ示す装置を選択すればよい。
 また、上記の図1(D)へ示す装置についても、第1導入部d1の開口部と第2導入部d2の開口部との間には、第2リング20の径の内外方向について、間隔が開けられていたが、そのような間隔を設けずに、両処理用面1、2間に第1及び第2の被処理流動体を導入すると直ちに両流動体が合流するものとしても実施できる(図示しない)。処理の対象によって、このような開口部の配置を選択すればよい。
 上記の図1(B)及び図1(C)に示す実施の形態では、第2処理用面2において、第3導入部d3の開口部を、第2導入部d2の開口部の下流側、言い換えると、第2リング20の径の内外方向について第2導入部d2の開口部の外側に配置するものとした。この他、図2(C)及び図3(A)へ示す通り、第2処理用面2において、第3導入部d3の開口部を、第2導入部d2の開口部と、第2リング20の周方向r0について異なる位置に配置するものとしても実施できる。図3において、m1は第1導入部d1の開口部即ち第1開口部を、m2は第2導入部d2の開口部即ち第2開口部を、m3は第3導入部d3の開口部(第3開口部)を、r1はリングの径の内外方向を、夫々示している。
 また、第1導入部d1を第2リング20に設ける場合も、図2(D)へ示す通り、第2処理用面2において、第1導入部d1の開口部を、第2導入部d2の開口部と、第2リング20の周方向について異なる位置に配置するものとしても実施できる。
 上記の図3(A)へ示す装置では、第2リング20の処理用面2において、周方向r0の異なる位置に2つの導入部の開口部が配置されたものを示したが、図3(B)へ示す通り、リングの周方向r0の異なる位置に3つの導入部の開口部を配置し、或いは図3(C)へ示す通り、リングの周方向r0の異なる位置に4つの導入部の開口部を配置して実施することもできる。尚、図3(B)(C)において、m4は、第4導入部の開口部を示し、図3(C)においてm5は第5導入部の開口部を示している。また、図示はしないが、導入部の開口部を、リングの周方向r0の異なる位置に5つ以上設けて実施することもできる。
 上記に示す装置において、第2導入部乃至第5導入部は、夫々異なる被処理流動体即ち、第2、第3、第4、第5の被処理流動体を、導入することができる。一方、第2~第5の開口部m2~m5から、全て同種の即ち、第2被処理流動体を処理用面間に導入するものとしても実施できる。図示はしないが、この場合、第2導入部乃至第5導入部は、リング内部にて連絡しており、一つの流体供給部、即ち第2流体供給部p2に接続されているものとして実施できる。
 また、リングの周方向r0の異なる位置に導入部の開口部を複数設けたものと、リングの径方向即ち径の内外方向r1の異なる位置に導入部の開口部を複数設けたものを、複合して実施することもできる。
 例えば、図3(D)へ示す通り、第2処理用面2に8つの導入部の開口部m2~m9が設けられており、そのうち4つであるm2~m5は、リングの周方向r0の異なる位置であり且つ径方向r1について同じ位置に設けられたものであり、他の4つであるm6~m9はリングの周方向r0の異なる位置であり且つ径方向r1について同じ位置に設けられている。そして、当該他の開口部m6~m9は、径方向r1について、上記4つの開口部m2~m5の径方向の外側に配置されている。また、この外側の開口部は、夫々、内側の開口部と、リングの周方向r0について同じ位置に設けてもよいが、リングの回転を考慮して、図3(D)へ示すように、リングの周方向r0の異なる位置に設けて実施することもできる。また、その場合も、開口部について、図3(D)に示す配置や数に限定されるものではない。
 例えば、図3(E)へ示す通り、径方向外側の開口部が多角形の頂点位置、即ちこの場合四角形の頂点位置に配置され、当該多角形の辺上に、径方向内側の開口部が位置するように配置することもできる。勿論この他の配置を採ることもできる。
 また、第1開口部m1以外の開口部は、何れも第2被処理流動体を処理用面間に導入するものとした場合、各第2被処理流動体を導入する当該開口部を、処理用面の周方向r0について、点在させるのではなく、図3(F)へ示す通り、周方向r0について、連続する開口部として実施することもできる。
 尚、処理の対象によっては、図4(A)へ示す通り、図1(A)に示す装置において、第2リング20に設けていた第2導入部d2を、第1導入部d1と同様、第2ホルダ21の中央部分22へ設けて実施することもできる。この場合、第2リング20の中心に位置する第1導入部d1の開口部に対し、その外側に、間隔を開けて、第2導入部d2の開口部が位置する。また、図4(B)へ示す通り、図4(A)へ示す装置について、第2リング20に第3導入部d3を設けて実施することもできる。図4(C)へ示す通り、図4(A)へ示す装置において、第1導入部d1の開口部と第2導入部d2の開口部との間に間隔を設けず、第2リング20の内側の空間へ第1及び第2の被処理流動体を導入されると直ちに両流動体が合流するものとしても実施できる。更にまた、処理の対象によっては、図4(D)へ示す通り、図4(A)へ示す装置において、第2導入部d2同様、第3導入部d3も第2ホルダ21に設けて実施することができる。図示はしないが、4つ以上の導入部を第2ホルダ21に設けて実施することもできる。
 また、処理の対象によっては、図5(A)へ示す通り、図4(D)へ示す装置において、第2リング20に第4導入部d4を設けて第4の被処理流動体を両処理用面1、2間へ導入するものとしても実施できる。
 図5(B)へ示す通り、図1(A)へ示す装置において、第2導入部d2を、第1リング10へ設け、第1処理用面1に第2導入部d2の開口部を備えるものとしても実施できる。
 図5(C)へ示す通り、図5(B)へ示す装置において、第1リング10に第3導入部d3を設けて、第1処理用面1において、第3導入部d3の開口部を、第2導入部d2の開口部と、第1リング10の周方向について異なる位置に配置するものとしても実施できる。
 図5(D)へ示す通り、図5(B)へ示す装置において、第2ホルダ21へ第1導入部d1を設ける代わりに、第2リング20へ第1導入部d1を設け、第2処理用面2に、第1導入部d1の開口部を配置するものとしても実施できる。この場合、第1及び第2の導入部d1、d2の両開口部は、リングの径の内外方向について、同じ位置に配置されている。
 また、図6(A)へ示す通り、図1(A)へ示す装置において、第3導入部d3を、第1リング10へ設け、第1処理用面1へ第3導入部d3の開口部を配置するものとしても実施できる。この場合、第2及び第3の導入部d2、d3の両開口部は、リングの径の内外方向について、同じ位置に配置されている。但し、上記の両開口部を、リングの径の内外方向について、異なる位置に配置するものとしてもよい。
 図5(C)へ示す装置において、第2及び第3の導入部d2、d3の両開口部を、第1リング10の径の内外方向について同じ位置に設けると共に、第1リング10の周方向即ち回転方向について異なる位置に設けたが、当該装置において、図6(B)へ示す通り、第2及び第3導入部d2、d3の両開口部を、第1リング10の周方向について同じ位置に設けると共に、第1リング10の径の内外方向について異なる位置に設けて実施することができる。この場合図6(B)へ示す通り、第2及び第3導入部d2、d3の両開口部の間には、第1リング10の径の内外方向に間隔を開けておくものとしても実施でき、または図示はしないが、当該間隔を開けずに直ちに、第2被処理流動体と第3被処理流動体とが合流するものとしても実施できる。
 また、図6(C)へ示す通り、第2ホルダ21へ第1導入部d1を設ける代わりに、第2導入部d2と共に、第1リング10へ第1導入部d1を設けて実施することもできる。この場合、第1処理用面1において、第1導入部d1の開口部を、第2導入部d2の開口部の、上流側(第1リング10の径の内外方向について内側)に設ける。第1導入部d1の開口部と第2導入部d2の開口部との間には、第1リング10の径の内外方向について、間隔を開けておく。但し図示はしないが、このような間隔を開けずに実施することもできる。
 また、図6(D)へ示す通り、図6(C)へ示す装置の第1処理用面1にあって、第1リング10の周方向の異なる位置に、第1導入部d1と第2導入部d2夫々の開口部を配置するものとして実施することができる。
 また、図示はしないが、図6(C)(D)へ示す実施の形態において、第1リング10へ3つ以上の導入部を設けて、第2処理用面2において、周方向の異なる位置に、或いは、リングの径の内外方向の異なる位置に、各開口部を配置するものとして実施することもできる。例えば、第2処理用面2において採った、図3(B)~図3(F)に示す開口部の配置を第1処理用面1においても採用することができる。
 図7(A)へ示す通り、図1(A)へ示す装置において、第2導入部d2を第2リング20へ設ける代わりに、第1ホルダ11へ設けて実施することができる。この場合、第1ホルダ11上面の第1リング10に囲まれた部位において、第1リング10の回転の中心軸の中心に第2導入部d2の開口部を配置するのが好ましい。
 図7(B)へ示す通り、図7(A)へ示す実施の形態において、第3導入部d3を、第2リング20へ設けて、第3導入部d3の開口部を第2処理用面2へ配置することができる。
 また、図7(C)へ示す通り、第1導入部d1を第2ホルダ21へ設ける代わりに、第1ホルダ11へ設けて実施することができる。この場合、第1ホルダ11上面の第1リング10に囲まれた部位において、第1リング10の回転の中心軸に第1導入部d1の開口部を配置するのが好ましい。また、この場合、図示の通り、第2導入部d2を第1リング10へ設けて、第1処理用面1へ、その開口部を配置することができる。また、図示はしないが、この場合、第2導入部d2を第2リング20へ設けて、第2処理用面2へ、その開口部を配置することができる。
 更に、図7(D)へ示す通り、図7(C)へ示す第2導入部d2を、第1導入部d1と共に、第1ホルダ11へ設けて実施することもできる。この場合、第1ホルダ11上面の第1リング10に囲まれた部位において、第2導入部d2の開口部を配置する。また、この場合、図7(C)において、第2リング20へ設けた第2導入部d2を、第3導入部d3とすればよい。
 上記の図1~図7に示す各実施の形態において、第1ホルダ11及び第1リング10が、第2ホルダ21及び第2リング20に対して回転するものとした。この他、図8(A)へ示す通り、図1(A)へ示す装置において、第2ホルダ2に、回転駆動部から回転力を受けて回転する回転軸51を設けて、第1ホルダ11とは逆方向に第2ホルダ21を回転させるものとしても実施できる。回転軸51についての回転駆動部は、第1ホルダ11の回転軸50を回転させるものと別に設けるものとしてもよく、或いはギアなどの動力伝達手段により、第1ホルダ11の回転軸50を回転させる駆動部から動力を受けるものとしても実施できる。この場合第2ホルダ21は、前述のケースと別体に形成されて、第1ホルダ11と同様、当該ケース内に回転可能に収容されたものとする。
 また、図8(B)へ示す通り、図8(A)に示す装置において、第2リング20に第2導入部d2を設ける代わりに、図7(B)の装置と同様に第1ホルダ11に第2導入部d2を設けて実施することができる。
 また、図示はしないが、図8(B)へ示す装置において、第2導入部d2を、第1ホルダ11に代え第2ホルダ21へ設けて実施することもできる。この場合、第2導入部d2は、図4(A)の装置と同様である。図8(C)へ示す通り、図8(B)へ示す装置において、第2リング20に第3導入部d3を設けて、当該導入部d3の開口部を、第2処理用面2に配置して実施することもできる。
 更に、図8(D)へ示す通り、第1ホルダ11を回転させずに、第2ホルダ21のみを回転させるものとしても実施できる。図示はしないが、図1(B)~図7に示す装置においても、第1ホルダ11と共に第2ホルダ21を回転させるものや、或いは第2ホルダ21のみ単独で回転させるものとしても実施できる。
 図9(A)へ示すように、第2処理用部20はリングとし、第1処理用部10をリングでなく、他の実施の形態の第1ホルダ11と同様の、直接回転軸50を備えて回転する部材とすることができる。この場合、第1処理用部10の上面を第1処理用面1とし、当該処理用面は環状でなく、即ち中空部分を備えない、一様に平らな面とする。また、この図9(A)に示す装置において、図1(A)の装置と同様、第2導入部d2を、第2リング20に設け、その開口部を第2処理用面2に配置している。
 図9(B)へ示す通り、図9(A)へ示す装置において、第2ホルダ21を、ケース3と独立したものとし、ケース3と当該第2ホルダ21との間に、第2リング20が設けられた第1処理用部10へ接近・離反させる弾性体などの接面圧付与機構4を設けて実施することもできる。この場合、図9(C)へ示すように、第2処理用部20をリングとするのではなく、上記の第2ホルダ21に相当する部材とし、当該部材の下面を第2処理用面2として形成することができる。更に、図10(A)へ示す通り、図9(C)へ示す装置において、第1処理用部10もリングとするのではなく、図9(A)(B)へ示す装置と同様他の実施の形態において第1ホルダ11に相当する部位を第1処理用部10とし、その上面を第1処理用面1として実施することができる。
 上記の各実施の形態において、少なくとも第1の被処理流動体は、第1処理用部10と第2処理用部20即ち、第1リング10と第2リング20の中心部から供給され、他の被処理流動体による処理、即ち混合(反応)後、その径の内外方向について外側へ排出されるものとした。
 この他、図10(B)へ示す通り、第1リング10及び第2リング20の外側から、内側に向けて、第1の被処理流動体を供給するものとしても実施できる。この場合、図示の通り、第1ホルダ11及び第2ホルダ21の外側をケース3にて密閉し、第1導入部d1を当該ケース3に直接設けて、ケースの内側であって、両リング10、20の突合せ位置と対応する部位に、当該導入部の開口部を配置する。そして、図1(A)の装置において第1導入部d1が設けられていた位置、即ち第1ホルダ11におけるリング1の中心となる位置に、排出部36を設ける。また、ホルダの回転の中心軸を挟んで、ケースの当該開口部の反対側に、第2導入部d2の開口部を配置する。但し、第2導入部d2の開口部は、第1導入部d1の開口部と同様、ケースの内側であって、両リング10、20の突合せ位置と対応する部位に配置するものであればよく、上記のように、第1導入部d1の開口部の反対側に形成するのに限定されるものではない。
 この場合、両リング10、20の径の外側が、上流となり、両リング10、20の内側が下流側となる。
 このように、被処理流動体の移動を外側から内側に向けて行う場合、図16(E)に示すように、第1処理用部10の第1処理用面1に、第1処理用部10の外側から中心側に向けて伸びる溝状の凹部13...13を形成して実施することも可能である。このような凹部13...13を形成することにより、前述のバランス比Kについては、100%以上のアンバランス型とするのが好ましい。この結果、回転時に、上記の溝状の凹部13...13に動圧が発生し、両処理用面1、2は確実に非接触で回転でき、接触による磨耗などの危険がなくなる。この図16(E)に示す実施の形態において、被処理流動体の圧力による離反力は、凹部13の内端13aにて発生する。
 図10(C)に示す通り、図10(B)へ示す装置において、ケース3の側部に設けた第2導入部d2を、当該位置に代え、第1リング10に設けて、その開口部を第1処理用面1に配置するものとしても実施できる。この場合において、図10(D)に示す通り、第1処理用部10をリングとして形成するのでなく、図9(A)、図9(B)や図10(A)に示す装置と同様、他の実施の形態において第1ホルダ11に相当する部位を、第1処理用部10とし、その上面を第1処理用面1とし、更に、当該第1処理用部10内に第2導入部d2を設けて、その開口部を第1処理用面1に配置するものとして実施できる。
 図11(A)へ示す通り、図10(D)へ示す装置において、第2処理用部20もリングとして形成するのではなく、他の実施の形態において第2ホルダ21に相当する部材を第2処理用部20とし、その下面を第2処理用面2として実施することができる。そして、第2処理用部20を、ケース3と独立した部材とし、ケース3と第2処理用部20との間に、図9(B)(C)、図10(A)に示す装置と同じ接面圧付与機構4を設けて実施することができる。
 また、図11(B)へ示す通り、図11(A)に示す装置の第2導入部d2を第3導入部d3とし、別途第2導入部d2を設けるものとしても実施できる。この場合、第2処理用面2において第2導入部d2の開口部を第3導入部d3の開口部よりも下流側に配置する。
 前述の図4に示す各装置、図5(A)、図7(A)(B)(D)、図8(B)(C)に示す装置は、処理用面1、2間に達する前に、第1の被処理流動体に対して、他の被処理流動体が合流するものであり、晶出や析出の反応の速いものには適さない。しかし、反応速度の遅いものについては、このような装置を採用することもできる。
 本願発明に係る方法の発明の実施に適した流体処理装置について、以下に纏めておく。
 前述の通り、この流体処理装置は、被処理流動体に所定の圧力を付与する流体圧付与機構と、この所定圧力の被処理流動体が流される密封された流体流路に設けられた第1処理用部10と第1処理用部10に対して相対的に接近離反可能な第2処理用部20の少なくとも2つの処理用部と、これらの処理用部10、20において互いに対向する位置に設けられた第1処理用面1及び第2処理用面2の少なくとも2つの処理用面と、第1処理用部10と第2処理用部20とを相対的に回転させる回転駆動機構とを備え、両処理用面1、2間にて、少なくとも2種の被処理流動体の混合の処理を行う(反応を伴う場合にあっては反応の処理も行う)ものである。第1処理用部10と第2処理用部20のうち少なくとも第2処理用部20は、受圧面を備えるものであり、且つ、この受圧面の少なくとも一部が第2処理用面2により構成され、受圧面は、流体圧付与機構が被処理流動体の少なくとも一方に付与する圧力を受けて第1処理用面1から第2処理用面2を離反させる方向に移動させる力を発生させる。そして、この装置にあって、接近離反可能且つ相対的に回転する第1処理用面1と第2処理用面2との間に上記の圧力を受けた被処理流動体が通されることにより、各被処理流動体が所定厚みの薄膜流体を形成しながら両処理用面1、2間を通過することで、当該被処理流動体間において、所望の混合状態(反応)が生じる。
 また、この流体処理装置において、第1処理用面1及び第2処理用面2の少なくとも一方の、微振動やアライメントを調整する緩衝機構を備えたものを採用するのが好ましい。
 また、この流体処理装置において、第1処理用面1及び第2処理用面2の一方又は双方の、磨耗などによる軸方向の変位を調整して、両処理用面1、2間の薄膜流体の厚みを維持することを可能とする変位調整機構を備えたものを採用するのが好ましい。
 更に、この流体処理装置にあっては、上記の流体圧付与機構として、被処理流動体に対して一定の送り込み圧を掛けるコンプレッサなどの加圧装置を採用することができる。
 尚、上記の加圧装置は、送り込み圧の増減の調整を行えるものを採用する。この加圧装置は、設定した圧力を一定に保つことができる必要があるが、処理用面間の間隔を調整するパラメータとして、調整を行える必要があるからである。
 また、この流体処理装置には、上記の第1処理用面1と第2処理用面2との間の最大間隔を規定し、それ以上の両処理用面1、2の離反を抑止する離反抑止部を備えるものを採用することができる。
 更にまた、この流体処理装置には、上記の第1処理用面1と第2処理用面2との間の最小間隔を規定し、それ以上の両処理用面1、2の近接を抑止する近接抑止部を備えたものを採用することができる。
 更に、この流体処理装置には、第1処理用面1と第2処理用面2の双方が、互いに逆の方向に回転するものを採用することができる。
 また、この流体処理装置には、上記第1処理用面1と第2処理用面2の一方或いは双方の温度を調整する、温度調整用のジャケットを備えたものを採用することができる。
 また更に、この流体処理装置には、上記第1処理用面1及び第2処理用面2の一方或いは双方の少なくとも一部は、鏡面加工されたものを採用するのが好ましい。
 この流体処理装置には、上記第1処理用面1及び第2処理用面2の一方或いは双方は、凹部を備えたものを採用することができる。
 更に、この流体処理装置には、一方の被処理流動体に混合(反応)させる他方の被処理流動体の供給手段として、一方の被処理流動体の通路とは独立した別途の導入路を備え、上記第1処理用面と第2処理用面の少なくとも何れ一方に、上記の別途の導入路に通じる開口部を備え、当該別途の導入路から送られてきた他方の被処理流動体を、上記一方の被処理流動体に導入することができるものを採用するのが好ましい。
 また、本願発明を実施する流体処理装置として、被処理流動体に所定の圧力を付与する流体圧付与機構と、この所定圧力の被処理流動体が流される密封された流体流路に接続された第1処理用面1及び第2処理用面2の少なくとも2つの相対的に接近離反可能な処理用面と、両処理用面1、2間に接面圧力を付与する接面圧力付与機構と、第1処理用面1と第2処理用面2とを相対的に回転させる回転駆動機構と、を備えることにより、両処理用面1、2 間にて、少なくとも2種の被処理流動体の混合(反応)処理を行うものであって、接面圧力が付与されつつ相対的に回転する第1処理用面1と第2処理用面2との間に、流体圧付与機構から圧力を付与された少なくとも一種の被処理流動体が通され、更に、他の一種の被処理流動体が通されることにより、流体圧付与機構から圧力を付与された上記一種の被処理流動体が所定厚みの薄膜流体を形成しながら両処理用面1、2間を通過する際に、当該他の一種の被処理流動体が混合され、被処理流動体間にて、所望の混合状態(反応)を生じさせるものを採用することができる。
 この接面圧付与機構が、前述の装置における、微振動やアライメントを調整する緩衝機構や、変位調整機構を構成するものとして実施することができる。
 更に、本願発明を実施する流体処理装置として、混合(反応)させる2種の被処理流動体のうち少なくとも一方の被処理流動体を当該装置に導入する第1導入部と、第1導入部に接続されて当該一方の被処理流動体に圧力を付与する流体圧付与機構pと、混合(反応)させる2種の被処理流動体のうち少なくとも他の一方を当該装置に導入する第2導入部と、当該一方の被処理流動体が流される密封された流体流路に設けられた第1処理用部10と第1処理用部10に対して相対的に接近離反可能な第2処理用部20の少なくとも2つの処理用部と、これらの処理用部10、20において互いに対向する位置に設けられた第1処理用面1及び第2処理用面2の少なくとも2つの処理用面と、第2処理用面2が露出するように第2処理用部20を受容するホルダ21と、第1処理用部10と第2処理用部20とを相対的に回転させる回転駆動機構と、第1処理用面1に対して第2処理用面2を圧接又は近接した状態に第2処理用部20を押圧する接面圧付与機構4とを備え、両処理用面1、2間にて、被処理流動体間の混合(反応)処理を行い、上記ホルダ21が、上記第1導入部の開口部を備えると共に、処理用面1、2間の隙間に影響を与えるようには可動でないものであり、第1処理用部10と第2導入部20の少なくとも一方が、上記第2導入部の開口部を備え、第2処理用部20が、環状体であり、第2処理用面2がホルダ21に対して摺動して第1処理用面1に接近離反するものであり、第2処理用部20が受圧面を備え、受圧面は、流体圧付与機構pが被処理流動体に付与する圧力を受けて第1処理用面1から第2処理用面2を離反させる方向に移動させる力を発生させ、上記受圧面の少なくとも一部は、第2処理用面2にて構成され、接近離反可能且つ相対的に回転する第1処理用面1と第2処理用面2との間に圧力が付与された一方の被処理流動体が通されると共に、他の一方の被処理流動体が、両処理用面1、2間に供給されることにより、両被処理流動体が所定厚みの薄膜流体を形成しながら両処理用面1、2間を通過し、通過中の被処理流動体が混合させることで、被処理流動体間における、所望の混合(反応)を促進させるものであり、接面圧力付与機構4の接面圧力と、流体圧付与機構pが付与する流体圧力の両処理用面1、2間を離反させる力との均衡によって、上記の所定厚みの薄膜流体を発生させる微小間隔を両処理用面1、2間に保つものを採用することができる。
 この流体処理装置において、第2導入部も、第1導入部に接続されたのと同様の、別途の流体圧付与機構に接続されて、加圧されるものとしても実施できる。また、第2導入部から導入される被処理流動体は、別途の流体圧付与機構にて加圧されるのではなく、第1導入部にて導入される被処理流動体の流体圧にて第2導入部内に生じる負圧により、両処理用面1、2間に吸引されて供給されるものとしても実施できる。更に、当該他方の被処理流動体は、第2導入部内を、自重にて移動即ち上方より下方に流れて、処理用面1、2間に供給されるものとしても実施できる。
 上記のように、一方の被処理流動体の装置内への供給口となる第1導入部の開口部を第2ホルダに設けるものに限定されるものではなく、第1導入部の当該開口部を第1ホルダに設けるものとしてもよい。また、第1導入部の当該開口部を、両処理用面の少なくとも一方に形成して実施することもできる。但し、反応によって、先に処理用面1、2間に導入しておく必要のある被処理流動体を、第1導入部から供給する必要がある場合において、他方の被処理流動体の装置内への供給口となる第2導入部の開口部は、何れかの処理用面において、上記第1導入部の開口部よりも、下流側に配置する必要がある。
 更に、本願発明の実施に用いる流体処理装置として、次のものを採用することができる。
 この流体処理装置は、混合(反応)させる2種以上の被処理流動体を別々に導入する複数の導入部と、当該2種以上の被処理流動体の少なくとも一つに圧力を付与する流体圧付与機構pと、この被処理流動体が流される密封された流体流路に設けられた第1処理用部10と第1処理用部10に対して相対的に接近離反可能な第2処理用部20の少なくとも2つの処理用部と、これらの処理用部10、20において互いに対向する位置に設けられた第1処理用面1及び第2処理用面2の少なくとも2つの処理用面1、2と、第1処理用部10と第2処理用部20とを相対的に回転させる回転駆動機構とを備え、両処理用面1、2間にて、被処理流動体間の混合(反応)処理を行うものであって、第1処理用部10と第2処理用部20のうち少なくとも第2処理用部20は、受圧面を備えるものであり、且つ、この受圧面の少なくとも一部が第2処理用面2により構成され、受圧面は、流体圧付与機構が被処理流動体に付与する圧力を受けて第1処理用面1から第2処理用面2を離反させる方向に移動させる力を発生させ、更に、第2処理用部20は、第2処理用面2と反対側を向く接近用調整面24を備えるものであり、接近用調整面24は、被処理流動体に掛けた所定の圧力を受けて第1処理用面1に第2処理用面2を接近させる方向に移動させる力を発生させ、上記接近用調整面24の接近離反方向の投影面積と、上記受圧面の接近離反方向の投影面積との面積比により、被処理流動体から受ける全圧力の合力として、第1処理用面1に対する第2処理用面2の離反方向へ移動する力が決まるものであり、接近離反可能且つ相対的に回転する第1処理用面1と第2処理用面2との間に圧力が付与された被処理流動体が通され、当該被処理流動体に混合(反応)させる他の被処理流動体が両処理用面間において混合され、混合された被処理流動体が所定厚みの薄膜流体を形成しながら両処理用面1、2間を通過することで、処理用面間の通過中に所望の生成物を得るものである。
 また、本願発明に係る流体処理方法について纏めると、この流体処理方法は、第1の被処理流動体に所定の圧力を付与し、この所定の圧力を受けた被処理流動体が流される密封された流体流路へ、第1処理用面1及び第2処理用面2の少なくとも2つの相対的に接近離反可能な処理用面を接続し、両処理用面1、2を接近させる接面圧力を付与し、第1処理用面1と第2処理用面2とを相対的に回転させ且つこれらの処理用面1、2間に被処理流動体を導入するものであり、当該被処理流動体と混合(反応)する第2の被処理流動体を上記と別途の流路により、上記処理用面1、2間に導入し、両被処理流動体を混合(反応)させるものであり、少なくとも第1の被処理流動体に付与した上記の所定の圧力を両処理用面1、2を離反させる離反力とし、当該離反力と上記接面圧力とを、処理用面1、2間の被処理流動体を介して均衡させることにより、両処理用面1、2間を所定の微小間隔に維持し、被処理流動体を所定の厚みの薄膜流体として両処理用面1、2間を通過させて、この通過中に両被処理流動体の混合(反応)を均一に行い、析出を伴う反応の場合にあっては所望の反応生成物を晶出または析出させるものである。
 以下、本願発明のその他の実施形態について説明する。図25は接近・離反可能な少なくとも一方が他方に対して相対的に回転する処理用面の間で被処理物を処理する流体処理装置の略断面図である。図26の(A)は図25に示す装置の第1処理用面の略平面図であり、(B)は図25に示す装置の処理用面の要部拡大図である。図27の(A)は第2導入路の断面図であり、(B)は第2導入路を説明するための処理用面の要部拡大図である。
 図25においてUは上方を、Sは下方をそれぞれ示している。図26(A)、図27(B)においてRは回転方向を示している。図27(B)においてCは遠心力方向(半径方向)を示している。
 この装置は、少なくとも2種類の流体を用いるものであり、そのうちで少なくとも1種類の流体については被処理物を少なくとも1種類含むものであり、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面の間で上記の各流体を合流させて薄膜流体とするものであり、当該薄膜流体中において上記の被処理物を処理する装置である。なお、前記の「処理」とは、被処理物が反応する形態に限られず、反応を伴なわずに混合・分散のみがなされる形態も含む。
 図25に示す通り、この装置は、第1ホルダ11と第1ホルダ11の上方に配置された第2ホルダ21と共に流体圧付与機構Pと接面圧付与機構とを備える。接面圧力付与機構は、スプリング43と、エア導入部44とにて構成されている。
 第1ホルダ11には第1処理用部10と回転軸50が設けられている。第1処理用部10はメインティングリングと呼ばれる環状体であり鏡面加工された第1処理用面1を備える。回転軸50は第1ホルダ11の中心にボルトなどの固定具81にて固定されたものであり、その後端が電動機などの回転駆動装置82(回転駆動機構)と接続され、回転駆動装置82の駆動力を第1ホルダ11に伝えて当該第1ホルダ11を回転させる。第1処理用部10は上記第1ホルダ11と一体となって回転する。
 第1ホルダ11の上部には、第1処理用部10を受容する事が可能な受容部が設けられており、当該受容部内にはめ込む事にて、第1ホルダ11への第1処理用部10の上記取り付けが行われている。さらに第1処理用部10は回り止めピン83にて第1ホルダ11に対して回転しないように固定されている。ただし、回り止めピン83に代え、焼き嵌めなどの方法にて回転しないように固定するものとしても良い。
 上記の第1処理用面1は、第1ホルダ11から露出して、第2ホルダ21を臨む。第1処理用面の材質は、セラミックや焼結金属、対磨耗鋼、その他金属に硬化処理を施したものや、硬質材をライニングやコーティング、鍍金などを施工したものを採用する。
 第2ホルダ21には、第2処理用部20と、処理用部内側より流体が導入する第1導入部d1と、上記の接面圧付与機構としてスプリング43と、エア導入部44とが設けられている。
 第2処理用部20は、コンプレッションリングと呼ばれる環状体であり、鏡面加工された第2処理用面2と、第2処理用面2の内側に位置して当該第2処理用面2に隣接する受圧面23(以下離反用調整面23と呼ぶ。)とを備える。図示の通り、この離反用調整面23は傾斜面である。第2処理用面2に施す鏡面加工は、上記の第1処理用面1と同様の方法を採用する。また、第2処理用部20の素材についても、上記の第1処理用部10と同様のものを採用する。離反用調整面23は、環状の第2処理用部20の内周面25と隣接する。
 第2ホルダ21の底部(下部)には、リング収容部41が形成され、そのリング収容部41内に、Oリングと共に第2処理用部20が受容されている。また、回り止め84にて、第2処理用部20は、第2ホルダ21に対して回転しないよう受容されている。上記の第2処理用面2は、第2ホルダ21から露出する。この状態において、第2処理用面2は、第1処理用部10の第1処理用面1と対面する。
 この第2ホルダ21が備えるリング収容部41は、第2リング20の、主として処理用面2側と反対側の部位を収容する凹部であり、平面視において、環状に形成された溝である。
 リング収容部41は、第2リング20の寸法より大きく形成され、第2リング20との間に十分なクリアランスを持って、第2リング20を収容する。
 このクリアランスにより、当該第2処理用部20はこのリング収容部41内にて収容部41の軸方向について、さらに、当該軸方向と交差する方向について変位する事ができるように収容されている。またリング収容部41に対して第2処理用部20の中心線(軸方向)を上記リング収容部41の軸方向と平行ではなくなるように変位可能に当該第2処理用部20は収容されている。
 少なくとも第2ホルダ21のリング収容部41には、処理用部付勢部としてスプリング43が設けられている。スプリング43は第2処理用部20を第1処理用部10に向けて付勢する。さらに他の付勢方法として、空気導入部44などの空気圧またはその他の流体圧を供給する加圧手段を用いて第2ホルダ21が保持する第2処理用部20を第1処理用部10へ近づける方向に付勢する方法でもよい。
 スプリング43及び空気導入部44などの接面圧付与機構は第2処理用部20の周方向の各位置(処理用面の各位置)を均等に、第1処理用部10へ向けて付勢する。
 この第2ホルダ21の中央に上記の第1導入部d1が設けられ、第1導入部d1から処理用部外周側へ圧送されてくる流体は、まず当該第2ホルダ21が保持する第2処理用部20と第1処理用部10と当該第1処理用部10を保持する第1ホルダ11とに囲まれた空間内に導かれる。そして第1処理用部10から第2処理用部20を付勢部の付勢に抗して離反させる方向に、第2処理用部20に設けられた受圧面23に流体圧付与機構Pによる上記流体の送圧(供給圧)を受ける。
 なお、他の箇所においては説明を簡略にするため、受圧面23についてのみ説明をしているが、正確に言えば、図29(A)(B)に示すように、上記の受圧面23と共に、後述する溝状の凹部13の第2処理用部20に対する軸方向投影面のうちで、上記受圧面23が設けられていない部分23Xも受圧面として、流体圧付与機構Pによる上記流体の送圧(供給圧)を受ける。
 上記受圧面23を設けずに実施する事もできる。その場合、図26(A)に示されたように、接面圧力付与機構が機能するように形成された溝状の凹部13を備えた第1処理用面1が回転する事によって得られる処理用面間への被処理流動体の導入効果(マイクロポンプ効果)を用いても良い。ここでのマイクロポンプ効果とは、第1処理用面1が回転する事で凹部内の流体が凹部13の外周方向先端へと速度を持って進み、次に凹部13の先端に送り込まれた流体がさらに凹部13の内周方向からの圧力を受け、最終的に処理用面を離反させる方向への圧力となり、同時に流体が処理用面間に導入される効果である。さらに回転していない場合であっても、第1処理用面1に設けられた凹部13内の流体が受けた圧力は最終的に離反側に作用する受圧面として第2処理用面2に作用する。
 処理用面に設けられた凹部13については、被処理物及び生成物を含む流体の物性に対応してその深さ、処理用面に対して水平方向への総面積、本数、及び形状を実施できる。
 なお、上記受圧面23と上記凹部13とを一装置内に共に設けても実施できる。
 この凹部13は、深さについては1μm~50μm、さらに好ましくは3μm~20μmとし、前記処理用面に設けられた凹部であって、特に限定されないが、処理用面に対して水平方向への総面積が処理用面全体に対して5%~50%、好ましくは15%~25%とし、さらに、その本数が、特に限定されないが、3~50本、好ましくは8~24本とし、形状が処理用面上をカーブ、もしくは渦巻状で伸びるもの、またはL字状に屈曲するものとする。さらに深さに勾配を持たせる事で高粘度域から低粘度域まで、またマイクロポンプ効果を用いて導入する流体が固体を含む場合にも安定的に処理用面間に流体を導入できる。また、処理用面に設けられた凹部13は導入側つまり処理用面内側で各凹部同士がつながっていても良いし、分断されていても良い。
 上記のように受圧面23は傾斜面とされている。この傾斜面(受圧面23)は、被処理流動体の流れ方向を基準とした上流側端部での、凹部13が設けられた処理用部の処理用面に対する軸方向における距離が、下流側端部での同距離に比べて大きくなるように形成される。そしてこの傾斜面は、被処理流動体の流れ方向を基準とした下流側端部が上記凹部13の軸方向投影面上に設置されたものとすることが好ましい。
 具体的には図28(A)に示すように、上記傾斜面(受圧面23)の下流側端部60が上記凹部13の軸方向投影面上となるように設置する。上記傾斜面の第2処理用面2に対する角度θ1は0.1°から85°の範囲である事が好ましく、10°から55°の範囲がより好ましく、15°から45°の範囲がさらに好ましい。この角度θ1は、被処理物の処理前の性状によって適宜変更できる。また、上記傾斜面の下流側端部60は、第1処理用面1に設けられた凹部13の上流側端部13-bから下流側に0.01mm離れた位置より、下流側端部13-cから上流側に0.5mm離れた位置までの領域内に設けられる。より好ましくは、上流側端部13-bから下流側に0.05mm離れた位置より、下流側端部13-cから上流側に1.0mm離れた位置までの領域内に設けられる。上記傾斜面の角度と同様、この下流側端部60の位置についても、被処理物の性状に応じて適宜変更できる。また、図28(B)に示すように、傾斜面(受圧面23)をアール面としても実施できる。これにより、被処理物の導入をさらに均一に行うことができる。
 凹部13は上記のように連続したものの他、断続するものであっても実施可能である。断続する場合にあっては、断続する凹部13の、第1処理用面1の最も内周側における上流側端部が上記13-bとなり、同じく第1処理用面1の最も外周側における上流側端部が上記13-cとなる。
 また、上記では凹部13を第1処理用面1に形成するものとし、受圧面23を第2処理用面2に形成するものとしたが、逆に、凹部13を、第2処理用面2に形成するものとし、受圧面23を第1処理用面1に形成するものとしても実施可能である。
 更には、凹部13を第1処理用面1と第2処理用面2の両方に形成し、凹部13と受圧面23を各処理用面1、2の周方向に交互に設けることによって、第1処理用面1に形成した凹部13と第2処理用面2に形成した受圧面23とが対向し、同時に、第1処理用面1に形成した受圧面23と第2処理用面2に形成した凹部13とが対向するものとすることも可能である。
 処理用面に、凹部13とは異なる溝を施す事もできる。具体的な例としては図16(F)や図16(G)のように凹部13よりも径方向外側(図16(F))もしくは径方向内側(図16(G))に、放射状に伸びる新規な凹部14を施す事ができる。これは、処理用面間の滞留時間を延ばしたい場合や、高粘稠物の流体を処理する場合に有利である。
 尚、凹部13とは異なる溝については、形状、面積、本数、深さに関しては特に限定されない。目的に応じて当該溝を施す事ができる。
 上記の第2処理用部20には上記処理用面に導入された流体の流路とは独立し、処理用面間に通じる開口部d20を備える第2導入部d2が形成されている。
 具体的には、第2導入部d2は、図27(A)に示すように、上記の第2処理用面2の開口部d20からの導入方向が、第2処理用面2に対して所定の仰角(θ1)で傾斜している。この仰角(θ1)は、0度を超えて90度未満に設定されており、さらに反応速度が速い反応の場合には1度以上45度以下で設置されるのが好ましい。
 また、図27(B)に示すように、上記の第2処理用面2の開口部d20からの導入方向が、上記の第2処理用面2に沿う平面において、方向性を有するものである。この第2流体の導入方向は、処理用面の半径方向の成分にあっては中心から遠ざかる外方向であって、且つ、回転する処理用面間における流体の回転方向に対しての成分にあっては順方向である。言い換えると、開口部d20を通る半径方向であって外方向の線分を基準線gとして、この基準線gから回転方向Rへの所定の角度(θ2)を有するものである。
 この角度(θ2)についても、0度を超えて90度未満に設定されており、図27(B)の網かけ部分に向けて開口部d20から吐出される。さらに反応速度が速い反応の場合には、当該角度(θ2)は小さいものであってもよく、反応速度が遅い場合には、当該角度(θ2)も大きく設定することが好ましい。また、この角度は、流体の種類、反応速度、粘度、処理用面の回転速度などの種々の条件に応じて、変更して実施することができる。
 開口部d20の口径は、好ましくは0.2μm~3000μm、より好ましくは10μm~1000μmとする。また実質的には、開口部d20の径が流体の流れに影響を及ばさない場合には、第2導入部d2の径が当該範囲内に設定されればよい。また、直進性を求める場合と、拡散性を求める場合とで、開口部d20の形状などを変化させることも好ましく、これらは流体の種類、反応速度、粘度、処理用面の回転速度などの種々の条件に応じて、変更して実施することができる。
 さらに、前記別流路における開口部d20は、第1処理用面1に設けられた凹部からマイクロポンプ効果によって導入される際の流れ方向が処理用面間で形成されるスパイラル状で層流の流れ方向に変換される点よりも外径側に設置すればよい。つまり図26(B)において、第1処理用面1に設けられた凹部13の最も処理用面径方向外側から径方向外側への距離nを0.5 mm以上とするのが好ましい。さらに開口部を同じ流体に対して複数個設ける場合には同心円上に設置するのが好ましい。また、開口部を異なる流体に対して複数個設ける場合には半径の異なる同心円上に設置するのが好ましい。(1) A+B→C (2) C+D→E のような反応が順番どおり実行され、A+B+C→F のような本来同時反応すべきでは無い反応が起こることや、被処理物が効率よく接触せず反応が実行されないというような問題を回避するのに効果的である。
 また上記処理用部を流体中に浸し、上記処理用面間にて混合(反応)させて得られた流体を直接処理用部の外部にある液体、もしくは空気以外の気体に投入して実施できる。
 さらに処理用面間もしくは処理用面から吐出された直後の被処理物に超音波エネルギーを付加する事もできる。
 次に、上記第1処理用面1と第2処理用面2との間、つまり処理用面間に温度差を生じさせるために、第1処理用部10及び第2処理用部20の少なくとも一つに温調機構(温度調整機構)J1、J2を設けた場合について説明する。
 この温調機構は特に限定されないが、冷却が目的の場合には処理用部10、20に冷却部を設ける。具体的には、温調用媒体としての氷水や各種の冷媒を通す配管、あるいはペルチェ素子などの、電気的もしくは化学的に冷却作用をなすことのできる冷却素子を処理用部10、20に取り付ける。
 加熱が目的の場合には処理用部10、20に加熱部を設ける。具体的には、温調用媒体としてのスチームや各種の温媒を通す配管、あるいは電気ヒーターなどの、電気的もしくは化学的に発熱作用をなすことのできる発熱素子を処理用部10、20に取り付ける。
 また、リング収容部に処理用部と直接接する事の出来る新たな温調用媒体用の収容部を設けても良い。それらにより、処理用部の熱伝導を用いて処理用面を温調する事ができる。また、処理用部10、20の中に冷却素子や発熱素子を埋め込んで通電させたり、冷温媒通過用通路を埋め込んでその通路に温調用媒体(冷温媒)を通す事で、内側より処理用面を温調する事もできる。なお、図25に示した温調機構J1、J2は、その一例であって、各処理用部10、20の内部に設けられた温調用媒体を通す配管(ジャケット)である。
 上記温調機構J1、J2を利用して、一方の処理用面が他方の処理用面よりも温度が高いものとし、処理用面間に温度差を発生させる。例えば、第1処理用部10を上記いずれかの方法で60℃に加温し、第2処理用部20を上記いずれかの方法で15℃とする。この際、処理用面間に導入された流体の温度は第1処理用面1から第2処理用面2に向かって60℃から15℃に変化する。つまり、この処理用面間における流体に温度勾配が発生する。そして、処理用面間の流体はその温度勾配によって対流し始め、処理用面に対して垂直方向の流れが発生する事になる。なお、上記「垂直方向の流れ」とは、流れの方向成分に、少なくとも上記処理用面に対して垂直方向の成分が含まれるものを指す。
 第1処理用面1もしくは第2処理用面2が回転している場合にも、その処理用面に対して垂直方向の流れは継続されるので、処理用面が回転する事による処理用面間のスパイラル状で層流の流れに、垂直方向の流れを付加する事ができる。この処理用面間の温度差は1~400度、好ましくは5~100度で実施できる。
 尚、本装置における回転軸50は、鉛直に配置されたものに限定されるものではない。例えば斜めに配置されていてもよい。処理中、両処理用面1、2間に形成される流体の薄膜により、実質的に重力の影響を排除できるからである。図25に示す通り、第1導入部d1は、第2ホルダ21において、第2リング20の軸心と一致し、上下に鉛直に伸びる。但し、第1導入部d1は、第2リング20の軸心と一致しているものに限定されるものではなく、両リング10、20に囲まれた空間に、第1被処理流動体を供給できるものであれば、第2ホルダ21の中央部分22において、上記軸心以外の位置に設けられていてもよく、更に、鉛直でなく、斜めに伸びるものであってもよい。そのどの配置角度の場合であっても、処理用面間の温度勾配によって処理用面に対して垂直な流れを発生させる事を可能としている。
 上記処理用面間における流体の温度勾配において、その温度勾配が小さければ流体に熱伝導が行われるだけであるが、温度勾配がある臨界値を越えると、流体中にベナール対流という現象が発生する。その現象は、処理用面間の距離をL、重力の加速度をg、流体の体積熱膨張率をβ、流体の動粘性率をν、流体の温度伝導率をα、処理用面間の温度差をΔTとするとき、
Ra=L3・g・β・ΔT/(α・ν)
で定義される無次元数であるレイリー数Raによって支配される。ベナール対流が生じ始める臨界レイリー数は処理用面と被処理物流体との境界面の性質によって異なるが約1700とされている。それより大きな値ではベナール対流が発生する。さらに、そのレイリー数Raが1010付近より大きな値の条件となると流体は乱流状態となる。つまり、その処理用面間の温度差ΔTもしくは処理用面の距離Lを、レイリー数Raが1700以上になるようにして本装置を調節する事で、処理用面間に処理用面に対して垂直方向の流れを発生する事ができ、上記混合(反応)操作を実施できる。
 しかし上記ベナール対流は、1~10μm程度の処理用面間の距離においては発生しにくい。厳密には10μm以下の間隔中の流体に上記レイリー数を適用し、ベナール対流発生条件を検討すると、水の場合でその温度差に数千℃以上を必要とする事になり、現実的には難しい。ベナール対流は流体の温度勾配における密度差による対流、つまり重力に関係する対流である。10μm以下の処理用面の間は微小重力場である可能性が高く、そのような場所では浮力対流は抑制される。つまり、この装置で現実的にベナール対流が発生するのは、処理用面間の距離が10μmを超える場合である。
 処理用面間の距離が1~10μm程度では、密度差による対流ではなく、温度勾配による流体の表面張力差によって対流が発生している。そのような対流がマランゴニ対流であり、処理用面間の距離をL、流体の動粘性率をν、流体の温度伝導率をα、処理用面間の温度差をΔT、流体の密度をρ、表面張力の温度係数(表面張力の温度勾配)をσとするとき、
Ma=σ・ΔT・L/(ρ・ν・α)
で定義される無次元数であるマランゴニ数によって支配される。マランゴニ対流が発生し始める臨界マランゴニ数は80付近であり、その値よりも大きな値となる条件ではマランゴニ対流が発生する。つまり、その処理用面間の温度差ΔTもしくは処理用面の距離Lを、マランゴニ数Ma が80以上になるようにして本装置を調節する事で、10μm以下の微小流路であっても処理用面間に処理用面に対して垂直方向の流れを発生させる事ができ、上記混合(反応)操作を実施できる。
 レイリー数の計算には以下の式を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
L:処理用面間の距離[m]、 β:体積熱膨張率[1/K]、  g:重力加速度[m/s2] 
ν:動粘性率[m2/s]、 α:温度伝導率[(m2/s)]、 ΔT:処理用面間の温度差[K] 
ρ:密度[kg/m3]、 Cp:定圧比熱[J/kg・K]、 k:熱伝導率[W/m・K] 
T1:処理用面における高温側の温度[K]、 T0:処理用面における低温側の温度[K]
 ベナール対流の発生し始めるときのレイリー数を臨界レイリー数RaCとした場合、そのときの温度差ΔTC1は以下のように求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 マランゴニ数の計算には以下の式を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
L:処理用面間の距離[m]、 ν:動粘性率[m2/s]、 α:温度伝導率[(m2/s)]
ΔT:処理用面間の温度差[K]、 ρ:密度[kg/m3]、 Cp:定圧比熱[J/kg・K]
k:熱伝導率[W/m・K]、 σ:表面張力温度係数[N/m・K]
T1:処理用面における高温側の温度[K]、 T0:処理用面における低温側の温度[K]
 マランゴニ対流の発生し始めるマランゴニ数を臨界マランゴニ数MaCとした場合、そのときの温度差ΔTC2は以下のように求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 本発明において、上記流体処理装置の処理用面間の間隙の保持方法は圧力バランスによるものに限定されない。機械的に処理用面間の距離を設定しても良いし、磁気反発、磁気浮上、電磁反発、電磁反発などの原理を用いて処理用面間の距離を保持しても良い。
 接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1、2の材質は、特に制限されないが、セラミックや焼結金属、耐磨耗鋼、その他金属もしくは、金属に硬化処理を施したものや、硬質材をライニングやコーティング、メッキなどにより施工したもの等で作成することが出来る。本発明での、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1、2間の距離は、0.1μm~100μmであり、特に1~10μmが好ましい。
 析出・沈殿または結晶化のような反応が、図1(A)に示すように、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1、2の間で強制的に均一混合しながら起こる。微粒子の粒子径や単分散度の制御は処理用部10、20の回転数や流速及び処理用面間の距離や、原料濃度、分散媒体等を適宜調整することにより、調節することができる。
 本発明においては、混合流路中での混合は、層流支配下で行なうこともできるし、乱流支配下で行なうこともできる。
 さらに、処理用面間を加熱、冷却したり、あるいは処理用面間にマイクロウェーブを照射することも可能である。また処理用面間に紫外線(UV)を照射したり、また処理用面間に超音波エネルギーを与える事も可能である。特に、第1処理用面1と第2処理用面2とで温度差を設けた場合は、薄膜流体中で対流を発生させることができるため、これにより反応を促進させることができるという利点がある。
 より具体的に、加熱、冷却については、例えば各処理用部10、20の少なくとも一方或いは双方にヒーターや熱媒、冷媒を通すジャケットを設けることにより、薄膜流体を加熱、冷却できるようにする(図25参照)。あるいは、各処理用部10、20の少なくとも一方或いは双方にマイクロウェーブを照射する為の、マグネトロンなどのマイクロ波発生装置を備えることにより、処理流体の加熱、反応促進を行う。また、紫外線(UV)を照射することについては、例えば各処理用部10、20の少なくとも一方或いは双方に紫外線を照射するランプなどの素子を設け、対応する処理用面から薄膜流体に紫外線(UV)を照射できるようにする。また、超音波エネルギーを与えることについては、例えば各処理用部10、20の少なくとも一方或いは双方に超音波発振体を設けることができるし、処理用面間での混合・反応を超音波雰囲気の容器内で行っても実施できる。
 また、上記析出を減圧または真空状態を確保できる容器内で行い、少なくとも処理後流体が吐出される2次側を減圧または真空状態とする事で、析出反応中に発生するガス並びに上記流体中に含まれるガスの脱気、もしくは上記流体の脱溶剤が行える。それにより、微粒子析出とほぼ同時に脱溶剤処理を行う場合にも、処理用面間で析出した微粒子を含む流体が、処理用面より噴霧状態で吐出するため、その流体の表面積が増大し、脱溶剤効率が非常に高い。そのため、これまでよりも簡単に、実質1工程で微粒子作製処理と脱溶剤処理とが行える。
 また前述のように、第1導入部d1、第2導入部d2以外に第3導入部d3を処理装置に設けることもできるが、この場合にあっては、例えば上記各導入部から、貧溶媒、顔料溶液を含む流体、界面活性剤溶液、表面修飾剤等をそれぞれ別々に処理装置に導入することが可能である。そうすると、各溶液の濃度や圧力を個々に管理することができ微粒子が生成する反応をより精密に制御することができる。第4以上の導入部を設けた場合も同様であって、このように処理装置へ導入する流体を細分化できる。
 上記強制超薄膜回転式反応法は、その微小流路のレイノルズ数を自由に変化させる事が可能であるため、粒子径、粒子形状、結晶型など、目的に応じて単分散で再分散性の良い微粒子が作製出来る。しかもその自己排出性により、析出を伴う反応の場合であっても生成物の詰まりも無く、大きな圧力を必要としない。ゆえに、安定的に微粒子を作製でき、また安全性に優れ、装置由来の不純物等の混入もほとんど無く、洗浄性も良い。さらに目的の生産量に応じてスケールアップ可能であるため、その生産性も高い微粒子の製造方法を提供可能である。
 以下に、本発明の顔料微粒子の表面修飾方法について、一例として顔料微粒子が生成する反応及びその表面修飾方法をより詳細に説明する。
 ここで、本発明における修飾基とは、少なくとも粒子表面に導入または結合された官能基またはラジカルを指す。これは、吸着などの方法で粒子表面に存在する物質に含まれる官能基またはラジカルも含む。
(顔料微粒子の作製)
 まず、一つの流路である第1導入部d1より、第1流体として顔料溶液に対して貧溶媒となりうる溶媒を含む流体を、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1、2間に導入して、この処理用面間に第1流体から構成された薄膜流体を作る。
 次いで別流路である第2導入部d2より、第2流体として、顔料を溶解した顔料溶液を含む流体を、上記、第1流体から構成された薄膜流体に直接導入する。
 上記のように、流体の供給圧と回転する処理用面の間にかかる圧力との圧力バランスによって距離を制御された処理用面1、2間にて、第1流体と第2流体とが薄膜状態を維持したまま、瞬間的に混合され、顔料微粒子が生成する反応を行う事が出来る。
 なお、処理用面1、2間にて上記反応を行う事が出来れば良いので、上記とは逆に、第1導入部d1より第2流体を導入し、第2導入部d2より第1流体を導入するものであっても良い。つまり、各溶媒における第1、第2という表現は、複数存在する溶媒の第n番目であるという、識別のための意味合いを持つに過ぎないものであり、第3以上の溶媒も存在し得る。
 第1流体と第2流体の組み合わせとしては、特に限定されないが、顔料溶液を含む流体と前記顔料溶液よりも顔料に対する溶解度の低い、貧溶媒と成り得る溶媒であれば実施できる。なお、本発明において、良溶媒とは、微粒子原料の溶解度が好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1%質量以上の溶媒である。また、本発明において、貧溶媒とは、微粒子原料の溶解度が好ましくは0.01質量%以下、より好ましくは0.005質量%以下、さらに好ましくは0.001質量%以下の溶媒である。
 例えば、顔料を溶解するための溶媒としては、特に限定されないが、例えば酸性水溶液の場合は硫酸、塩酸、硝酸、トリフルオロ酢酸、燐酸などを用いる事ができる。その他、1-メチル-2-ピロリジノン、1、3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、2-ピロリジノン、ε-カプロラクタム、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N、N-ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N-メチルアセトアミド、N、N-ジメチルアセトアミド、N-メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミドのようなアミド系溶媒やジメチルスルホキシド、ピリジン、又はこれらの混合物等を用いる事ができる。またその他、有機溶媒にアルカリ又は酸の物質を加えた溶液に加えることで顔料を溶解して顔料溶液としても実施できる。前記有機溶媒に加えられるアルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシドなどが挙げられる。酸としては、上記と同様に硫酸、塩酸、硝酸、トリフルオロ酢酸、燐酸などを挙げる事ができる。
 顔料を析出させるための貧溶媒となりうる溶媒としては、特に限定されない。上記顔料を溶解した溶媒よりも、顔料に対する溶解度の低い溶媒を用いて実施できる。例えば、水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族系溶媒、二硫化炭素、脂肪族系溶媒、ニトリル系溶媒、スルホキシド系溶媒、ハロゲン系溶媒、エステル系溶媒、イオン性溶液、またはこれら2種以上の混合溶媒から選択されることが好ましい。
 上記のように、流体の供給圧と回転する処理用面1、2の間にかかる圧力との圧力バランスによって距離を制御された処理用面1、2間にて、第1流体と第2流体とが薄膜状態を維持したまま、瞬間的に混合され、顔料微粒子が生成する反応を行う事が出来る。
(顔料微粒子の表面修飾)
 得られた微粒子の表面修飾は、上記処理用面1、2間にて微粒子の析出と同時または析出直後に行う事もできるし、処理用面1、2間から微粒子が吐出された後に行っても実施できる。これらによって少なくとも顔料表面が、修飾基の導入などにより修飾される。
 以下に、上記製造方法にて得られた顔料微粒子の表面修飾を処理用面間1、2間で行う場合について一例を説明する。
 顔料微粒子の少なくとも表面に修飾基を導入する事は、処理用面1、2間に導入される流体に表面修飾剤を含める事によって実施できる。上記表面修飾剤は、顔料溶液(第1流体)か貧溶媒(第2流体)のいずれか、またはその両方に含まれていても良いし、上記顔料溶液や貧溶媒とも異なる第3の流体に含まれていても良い。また、第1流体及び第2流体の組み合わせとしては特に上記のものに限定されない。
上記のように、接近・離反可能な相対的に回転する2つの処理用面間に1mm以下の微小間隔を維持し、この微小間隔に維持された2つの処理用面間を被処理流動体の流路とすることによって被処理流動体の薄膜流体(強制薄膜)が形成される。ここで、本発明で言う「薄膜流体(強制薄膜)」とは自由表面を持たない薄膜状の流れを意味する。
 この薄膜流体(強制薄膜)中では、第1流体に対して第2流体が急速かつ完全に拡散する。この薄膜流体(強制薄膜)中では重力の影響が無く、さらに、圧力場及び流体の速度勾配が拡散及び反応速度を助長する効果を有し、非常に効率よい革新的な表面修飾の為の反応場が形成されていると考えられる。そのため、顔料微粒子の析出と、顔料微粒子の表面修飾とを連続して効率よく行えると考える。
 以下に、表面修飾基及び表面修飾剤について具体的な例を挙げる。しかし本発明は、下記例に限定されない。
 表面修飾基として少なくとも顔料表面に導入する修飾基の種類としては特に限定されず、表面処理の目的を分散性の向上を目的とする場合にあっては、例えば分散を目的とする溶媒や、分散剤種に応じて使い分ければ良い。例えば酸性基や塩基性基などの極性基、前記極性基の塩構造、酸素、硫黄等の極性の大きな原子および/または芳香環等が導入された分極率の大きな構造、水素結合性基、ヘテロ環、芳香環等を有する修飾基等が挙げられる。酸性基としては、水酸基(ヒドロキシ基)やスルホン酸基(スルホ基)、カルボン酸基、燐酸基、硼酸基等が挙げられる。塩基性基としてはアミノ基等が挙げられる。水素結合性基としては、ウレタン部位、チオウレタン部位、尿素部位、チオ尿素部位等が挙げられる。
 その他の酸性基(酸性官能基)としては、特に限定されないが、例示すると、-SONHCHSOH、-SONH(CHSOH、-SONH(CHSOH、-SONHCSOH、-CHNHCOCHNHCHSOH、-CHNHCOCHNH(CHSOH、-CHNHCOCHNH(CHSOH、-CHNHCOCHNHCSOH、-CONHCHSOH、-CONH(CHSOH、-CONH(CHSOH、-CONHCSOH、-SONH(CHCOOH、-SONH(CHCOOH、-SONHCCOOH、-CHNHCOCHNH(CHCOOH、-CHNHCOCHNH(CHCOOH、-CHNHCOCHNHCCOOH、-CONH(CHCOOH、-CONH(CHCOOH、および-CONHCCOOH等がある。
 例えば、顔料微粒子の表面を酸性基処理、例えばスルホン化処理する場合には、上記第1流体もしくは第2流体に、表面修飾剤としてスルホン化剤を含める事によって実施できる。顔料をスルホン化剤溶液に溶解した顔料のスルホン化剤溶液と貧溶媒となりうる溶媒、例えばイオン交換水や超純水などの水やメタノールやエタノール等のアルコール類、またはアセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等から選ばれる少なくとも1種類の溶媒を上記相対的に回転する処理用面1、2間にて混合する事で、表面にスルホ基を導入した顔料微粒子が容易に作製され、処理用面間1、2より表面にスルホ基を導入した顔料微粒子の分散液が吐出される。
 スルホン化剤としては、特に限定されないが、例えば発煙硫酸や濃硫酸、クロロ硫酸、三酸化硫黄、フルオロ硫酸、アミド硫酸、または三酸化硫黄と第三アミンとの錯体、N-アルキルスルファミド、スルファミン酸またはスルホン化ピリジン塩、三酸化硫黄ピリジン錯体、三酸化硫黄ジメチルホルムアミド錯体、三酸化硫黄トリエチルアミン錯体、三酸化硫黄トリメチルアミン錯体、ジオキサン・2SO、ジオキサン・SOなどが挙げられる。
 第1流体及び第2流体の組み合わせとしては特に限定されない。上記スルホン化剤は、顔料溶液、貧溶媒、またはその両方に含まれていても良いし、上記顔料溶液や貧溶媒とも異なる第3の流体に含まれていても良い。例えば、第1流体には、純水やアルコールなどの顔料を析出させる貧溶媒と成り得る溶媒を用い、第2流体に発煙硫酸や、濃硫酸、クロロ硫酸またはそれらの混合物などに顔料を溶解した顔料溶液の様に上記スルホン化剤の顔料溶液を用いる方法などが挙げられる。その他の例としては、第1流体にアミド硫酸や三酸化硫黄、アルキルスルファミド、スルホン化ピリジン塩、三酸化硫黄ピリジン錯体、三酸化硫黄ジメチルホルムアミド錯体、三酸化硫黄トリエチルアミン錯体、三酸化硫黄トリメチルアミン錯体、ジオキサン・2SO、ジオキサン・SOまたはこれらの混合物などを溶解または分散した水やアルコールのような、スルホン化剤を含む流体を貧溶媒として用い、第2流体にN‐メチルピロリドン(NMP)のような上記スルホン化剤を含まない溶媒などに顔料を溶解した顔料溶液を用いる方法などが挙げられる。
 その他、上記スルホン化以外にも例えば塩基性基処理する場合には、上記第1流体若しくは第2流体に塩基性化合物を含むか、もしくは第3流体に塩基性化合物を含むなどの方法で容易に塩基性処理できる。
 塩基性化合物としては、特に限定されないが、例えば、Na、K等アルカリ金属の塩、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のアルカリ金属の塩、またはNHもしくは有機アミンが挙げられる。有機アミンの種類として第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン、第四級アミンのそれぞれが使用可能である。具体的に、第一級アミンはエチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、sec-ブチルアミン、エタノールアミン、イソプロパノールアミン、オクチルアミン、ドデシルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンなど、第二級アミンはジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジエタノールアミン、ジステアリルアミンなど、第三級アミンはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、n-ブチルジエタノールアミン、N、N-ジメチル-1、3-ジアミノプロパン、N、N-ジエチル-1、3-ジアミノプロパン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジメチルベヘニルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリオクチルアミンなど、第四級アミンはジメチルジドデシルアンモニウムクロライド、ジメチルジオレイルアンモニウムクロライド、トリメチルステアリルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
 第1流体及び第2流体の組み合わせとしては特に限定されない。上記塩基性化合物は、顔料溶液、貧溶媒、またはその両方に含まれていても良いし、上記顔料溶液や貧溶媒とも異なる第3の流体に含まれていても良い。例えば、第1流体には、純水やアルコールなどの顔料を析出させる貧溶媒と成り得る溶媒を用い、第2流体に上記塩基性化合物またはこれらの混合物に顔料を溶解した顔料溶液の様に上記塩基性化合物の顔料溶液を用いる方法などが挙げられる。その他の例としては、第1流体に上記塩基性化合物またはこれらの混合物を溶解または分散した水やアルコールのような塩基性化合物を含む流体を貧溶媒として用い、第2流体に例えばN‐メチルピロリドン(NMP)のような塩基性化合物を含まない溶媒に顔料を溶解した顔料溶液を用いる方法などが挙げられる。その他例えば、第1流体には、純水やアルコールなどの溶媒のように、顔料を析出させる貧溶媒と成り得る溶媒を用い、第2流体として、顔料を溶解した顔料溶液に上記水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシドなどに挙げられるような塩基性物質を含む方法などが挙げられる。その他の例としては、第1流体に上記塩基性物質またはこれらの混合物を溶解または分散した水やアルコールのような塩基性物質を含む流体を貧溶媒として用い、第2流体に例えばN‐メチルピロリドン(NMP)、ピリジン、NMP-ピリジンの混合溶媒のような上記塩基性物質を含まない溶媒に顔料を溶解した顔料溶液を用いる方法などが挙げられる。
この塩基性基処理のためには、好ましくは、当該処理前において、顔料微粒子の析出を行う混合流体のpHが7以上である事、または、処理用面1、2間から吐出された流体の、当該処理前におけるpHを7以上に調製する事が好ましい。特に顔料微粒子表面に水酸基を導入する際には、上記の顔料微粒子の製造方法に水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの塩基を用いる事で導入が容易にできる。
 また、上記方法で得られた、表面がスルホン化処理された顔料の分散体に更に塩基性化合物を加え、顔料表面に先に形成されていた酸性基の少なくとも一部を塩基性化合物で中和した塩を有する修飾基の形成、または、上記酸性基と塩基性基との置換により塩基性基処理をすることもできる。また、その塩基性化合物による中和(塩形成)も例えば流体処理装置に第3流路を用いるなどの方法で処理用面1、2間で行う事ができる。
 また、他の修飾基の例について、下記の修飾基、例えば、-OM、-COOM、-CO-、-SOM、-SONH、-RSOM、-POHM、-PO、-SONHCOR、-NH、-NH、-NR(ただし、式中のMは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウムまたは有機アンモニウムを表わし、Rは、炭素数1~12のアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基または置換基を有していてもよいナフチル基、炭素数1~12のアルキレン基、置換基を有していてもよいフェニレン基または置換基を有していてもよいナフチレン基を表わす。)などで顔料微粒子表面を修飾する場合には前記官能基を含む物質を用いれば良い。前記官能基を含む修飾剤としては、特に限定されないが、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム及びアルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、キサタンガム、カラーギナン、プルラン、及びゼラチンなどの水性高分子化合物が挙げられる。第1流体及び第2流体の組み合わせとしては特に限定されない。上記水性高分子化合物は、顔料溶液、貧溶媒、またはその両方に含まれていても良いし、上記顔料溶液とも貧溶媒とも異なる第3の流体に含まれていても良い。
 表面処理の目的を分散性の向上以外とする場合、例えば、顔料微粒子の表面を撥水性、親油性、または親有機溶媒性とする場合には、上記第1流体若しくは第2流体に親油性官能基を含む表面修飾剤を含む事によって処理用面1、2間より吐出される顔料微粒子表面に修飾基として親油性官能基を導入し、親油性処理する事ができる。親油性官能基としては特に限定されず、目的とする顔料微粒子の種類、溶媒の種類に応じて使い分ければよいが、-CnH2n+1、-C6H5などが挙げられる。前記親油性官能基を含む表面修飾剤としては、特に限定されないが、ペトロラタム、パラフィンワックス、流動パラフィンなどのパラフィン類、さらにジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、フロロシリコーンオイル、末端官能基含有シリコーンオイルなどの、前記ポリエーテル変性シリコーン以外のシリコーンオイル、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の長鎖脂肪酸およびそのエステル類、牛脂、豚脂、鱈脂、ヤシ油、パーム油などの天然油脂などが挙げられる。第1流体及び第2流体の組み合わせとしては特に限定されない。上記親油性官能基を含む表面修飾剤は、顔料溶液、貧溶媒、またはその両方に含まれていても良いし、上記顔料溶液や貧溶媒とも異なる第3の流体に含まれていても良い。例えば、第1流体には、純水やアルコールなど溶媒のように、顔料を析出させる貧溶媒と成り得る溶媒を用い、第2流体として、顔料を溶解した顔料溶液に上記親油性官能基を含む表面修飾剤を含む流体を用いる方法などが挙げられる。その他の例としては、第1流体に上記親油性官能基を含む表面修飾剤またはこれらの混合物を溶解または分散した水やアルコールのような親油性官能基を含む物質を含む流体を貧溶媒として用い、第2流体に例えばN‐メチルピロリドン(NMP)、ピリジン、NMP-ピリジンの混合溶媒のような上記親油性官能基を含む物質を含まない溶媒に顔料を溶解した顔料溶液を用いる方法などが挙げられる。
 顔料微粒子の表面に表面修飾剤として樹脂を付加する処理を施す場合には、上記第1流体若しくは第2流体に樹脂を含む物質を含む事によって処理用面1、2間より吐出される顔料微粒子表面の少なくとも一部を樹脂で覆い、例えば親水性処理する事ができる。このための樹脂としては特に限定されず、目的とする顔料微粒子の種類、溶媒の種類に応じて使い分ければよい。例えばロジン樹脂及びこれらの誘導体としては、マツ科植物から採取される樹脂酸の一種が重合したものを示し、その樹脂酸としてはアビエチン酸とその類縁体、例えばジヒドロアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、無水アビエチン酸等の成分からなる混合物などが挙げられる。またテルペン樹脂及びこれらの誘導体としては、松の木より得られるテレピン油と柑橘類の皮より得られるオレンジオイルを精製・重合して得られる熱可塑性オリゴマーを示し、テレピン油はα-ピネン、β-ピネン等を主成分とし、オレンジオイルはリモネン等を主成分とした混合物などが挙げられる。シェラック樹脂及びこれらの誘導体としてはラックカイガラ虫の分泌液から抽出された幾多の樹脂酸混合物の重合体であり、詳細にはアレウリチン酸、ジャラール酸、ラクシジャラール酸等がエステル結合して出来た樹脂などが挙げられる。第1流体及び第2流体の組み合わせとしては特に限定されない。上記樹脂は、顔料溶液、貧溶媒、またはその両方に含まれていても良いし、上記顔料溶液とも貧溶媒とも異なる第3の流体に含まれていても良い。例えば、第1流体には、純水やアルコールなど溶媒のように、顔料を析出させる貧溶媒と成り得る溶媒を用い、第2流体として、顔料を溶解した顔料溶液に上記樹脂を含む流体を用いる方法などが挙げられる。その他の例としては、第1流体に上記樹脂をまたはこれらの混合物を溶解または分散した水やアルコールのような樹脂を含む流体を貧溶媒として用い、第2流体に例えばN‐メチルピロリドン(NMP)、ピリジン、NMP-ピリジンの混合溶媒のような上記樹脂を含まない溶媒に顔料を溶解した顔料溶液を用いる方法などが挙げられる。
 上記の表面処理は、上記のように、顔料微粒子の表面修飾を処理用面1、2間で行う場合に限らず、顔料微粒子が処理用面1、2間より吐出された後でも実施できる。その場合には、上記の顔料微粒子の表面処理を目的として使用される物質を、顔料微粒子を含む流体が処理用面1、2間から吐出された後、その吐出液に加え、攪拌などの操作により顔料微粒子の表面処理を行う事ができる。また、顔料微粒子を含む流体が吐出された後、透析チューブなどにより、その顔料微粒子を含む流体から不純物を除去してから表面処理を目的とする物質を加えても実施できる。また、処理用面1、2間から吐出された顔料微粒子を含む流体の液体成分を乾燥して顔料微粒子粉体としてから上記表面処理を行う事ができる。具体的には得られた顔料微粒子粉体を目的の溶媒に分散し、上記の表面処理を目的とする物質を加えて攪拌などの処理を施して実施できる。
 以下本発明について、本願出願人による、国際公開WO2009/8388号パンフレット(特許文献6)に記載されたものと同原理である装置を用いて、銅フタロシアニン微粒子を製造し、表面修飾した実施例を示す。しかし、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
 図1(A)に示す、接近・離反可能に互いに対向して配設され、少なくとも一方が他方に対して回転する処理用面1、2の間にできる、薄膜流体(強制薄膜)中で均一に攪拌・混合する装置を用いて、銅フタロシアニンを溶解し、銅フタロシアニン溶液としたものを薄膜流体(強制薄膜)中で溶媒と合流させ、均一混合させて、銅フタロシアニンを析出させる。
 この実施例における「薄膜流体(強制薄膜)」とは、流体の流路が処理用面1、2によって規定されたものであり、かつ、上記流路にて、流体が気体に触れている表面(自由表面)を有していない状態となっているもの、言い換えると、処理用面1、2間が流体に埋めつくされた状態とされた薄膜を言う。
 尚、以下の実施例において、「中央から」というのは、前述した、図1(A)に示す処理装置の「第1導入部d1から」という意味であり、第1流体は、前述の第1被処理流動体を指し、第2流体は、上述した、図1(A)に示す処理装置の第2導入部d2から導入される、前述の第2被処理流動体を指す。また、ここでの「部」は「重量部」のことである。
(体積平均粒子径)
 粒度分布は、ナノトラック粒度分布測定装置  UPA-EX150〔日機装(株)製〕を用いて測定し、体積平均粒子径を採用した。
(pH測定)
 pH測定はHORIBA製、D-51、測定範囲:0.00~14.00を使用した。
(イオンクロマトグラフィー)
使用機器: ポンプ (株)島津製作所製 LC-10A
検出器 東亜ディーケーケー(株) ICA-3030
カラム 日本ダイオネクス(株)製IonPac AS4A-SC+ IonPac AS4A-SC
サプレッサ: 日本ダイオネクス(株)製ASRS-ULTRA 4mm (40 mA)
溶離液: 2.3 mM Na2CO3 + 2.1 mM NaHCO3
流速: 1.5 mL/min
試料導入量: 5 μL
 (XPS)
機器名アルバック・ファイ社製「ESCA5600CI」
X線源 : MgKα 400W
(NMR)
日本電子(株)製
JNM-LA500
溶媒:ジメチルスルホキシド-d6 (DMSO-d6)
基準ピーク:2.49ppm(DMSO)
測定温度:120℃ 
(IR)
日本分光(株)製
日本分光(株)製「FT/IR-4100 typeA」
ATR法 分解能4.0cm-1
積算回数 16回
(TOF-SIMS)
アルバック・ファイ(株)製
PHI TRIFT IV
一次イオン:Bi3 2+
一次イオン照射面積:100×100μm2
積算時間:3分間
(実施例1)
 中央から第1流体として25℃のエタノールを、供給圧力=0.15MPa、回転数900 rpmで送液しながら、第2流体として、銅フタロシアニンを5%発煙硫酸(5%SO-HSO)に溶解した銅フタロシアニンの発煙硫酸溶液を10ml/minで処理用面1、2間に導入し、吐出流量が100g/minとなるように混合した。吐出された銅フタロシアニン分散液中の銅フタロシアニン微粒子を緩く凝集させ、凝集した銅フタロシアニン微粒子をろ紙とヌッチェを用いてろ過し、エタノールにて洗浄し、60℃、-0.1MPaの条件で乾燥した。得られた銅フタロシアニン粉末の赤外吸収スペクトルの結果から、原料の銅フタロシアニンとは異なり、1000~1100cm-1付近にスルホ基由来の肩のピークを確認した。図30に、IR測定結果をしめす(得られた銅フタロシアニンの赤外吸収スペクトルを実線(図示下側の線)で、原料の銅フタロシアニンのスペクトルを破線(図示上側の線)でしめす)。また、得られた銅フタロシアニン粉末のXPSの結果、スルホ基に帰属されるピークが確認された。硫黄(S)の2p軌道の結合エネルギーのXPS測定結果を図31に示す。またXPSによる表面の元素分析の結果から、表面の銅フタロシアニン分子、7分子につき、1個のスルホ基が存在している事を確認した。さらに溶媒に重DMSOを用いたNMR測定結果を図32に示す。NMRの測定結果から、9.6-10.8 ppmに見られるブロードなピークより銅フタロシアニン分子にスルホ基が結合していることを確認した。また、TOF-SIMS測定による、陰イオン側の検出結果より、m/z 575に銅フタロシアニン由来のピークとm/z 655に銅フタロシアニンにスルホ基が1個導入された構造を確認した。TOF-SIMS測定におけるm/z 300~800の測定結果を図33に示す。得られた銅フタロシアニン乾燥粉体をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)の溶媒にディスパービッグBYK-2000(ビッグケミー社製)の分散剤を銅フタロシアニン粉末重量に対して有効成分で20%溶解した溶液に得られた銅フタロシアニン粉末を投入し、クレアミックス0.8S(エム・テクニック社製)にて分散処理した。分散処理後の体積平均粒子径は8.3nmであった。得られた銅フタロシアニン微粒子のTEM写真を図34に示す。また得られた銅フタロシアニン顔料分散液を純水にて100倍に希釈し、イオンクロマトグラフィーを測定した結果、硫酸イオンは検出されなかった。
(実施例2)
 中央から第1流体として25℃の純水を、供給圧力=0.15MPa、回転数1000 rpmで送液しながら、第2流体として、銅フタロシアニンを硫酸に溶解した銅フタロシアニンの硫酸溶液を10ml/minで処理用面1、2間に導入し、吐出流量が200g/minとなるように混合した。吐出された銅フタロシアニン分散液中の銅フタロシアニン微粒子を緩く凝集させ、凝集した銅フタロシアニン微粒子をろ紙とヌッチェを用いてろ過し、純水にて洗浄し、60℃、-0.1MPaの条件で乾燥した。得られた銅フタロシアニン粉末のXPSの結果、水酸基に帰属されるピークが確認された。酸素(O)の1s軌道の結合エネルギーのXPS測定結果を図35に示す。またXPSによる表面の元素分析の結果から、表面の銅フタロシアニン分子、3分子につき、1個の水酸基が存在している事を確認した。得られた銅フタロシアニン乾燥粉体を純水にドデシル硫酸ナトリウム(SDS)の分散剤を銅フタロシアニン粉末重量に対して有効成分で2%溶解した溶液に得られた銅フタロシアニン粉末を投入し、クレアミックス0.8S(エム・テクニック社製)にて分散処理した。分散処理後の体積平均粒子径は14.8nmであった。得られた銅フタロシアニン微粒子のTEM写真を図36に示す。
 上記結果より、処理用面1、2間から吐出された銅フタロシアニン微粒子の表面に水酸基を導入した事を確認した。
 上記結果より、処理用面1、2間より吐出した銅フタロシアニン微粒子表面が水酸基処理及び親水性処理されている事を確認した。
(比較例1)
 中央から第1流体として25℃の純水を、供給圧力=0.15MPa、回転数900 rpmで送液しながら、第2流体として、銅フタロシアニンをN‐メチルピロリドン(NMP)とピリジンの1:1混合溶媒に溶解した銅フタロシアニンの溶液を10ml/minで処理用面1、2間に導入し、吐出流量が100g/minとなるように混合した。吐出された銅フタロシアニン分散液中の銅フタロシアニン微粒子を緩く凝集させ、凝集した銅フタロシアニン微粒子をろ紙とヌッチェを用いてろ過し、純水にて洗浄し、60℃、-0.1MPaの条件で乾燥した。得られた銅フタロシアニン粉末のXPSの結果、スルホ基または水酸基のような表面修飾基に帰属されるピークは確認されなかった。NMRの測定結果を図37に示す。NMRの測定結果、銅フタロシアニン分子由来のピーク以外は観測されず、銅フタロシアニンに結合したスルホ基由来のピークも観測されなかった。また、XPSの結果からも、銅フタロシアニン由来のピーク以外は観測されなかった。銅フタロシアニン分子に官能基を導入していない事を確認した。得られた銅フタロシアニン乾燥粉体をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)の溶媒にディスパービッグBYK-2000(ビッグケミー社製)の分散剤を銅フタロシアニン粉末重量に対して有効成分で50%溶解した溶液に得られた銅フタロシアニン粉末を投入し、クレアミックス0.8S(エム・テクニック社製)にて分散処理した。分散処理後の体積平均粒子径は304nmであった。得られた銅フタロシアニン微粒子のTEM写真を図38に示す。一次粒子は10nm程度のものが見られるが、凝集している様子が確認できた。本比較例においては、銅フタロシアニン顔料微粒子の表面に修飾基を導入していないため、分散性が低いと判断した。
(実施例3~6)
 次に、上記とは別の実施例について説明する。
(実験装置および実験方法)
 本実施例でも、上記の各実施例と同様、銅フタロシアニン微粒子の表面処理を、本願出願人による、国際公開WO2009/8388号パンフレット(特許文献6)に記載されたものと同原理である装置(Forced thin film reactor、エム・テクニック(株)製、商品名ULREA、以下「FTFR」と略記)を用いて行った。そして、上記表面処理した銅フタロシアニン微粒子およびその表面状態を、赤外吸収スペクトル(IR)、X線光電子分光法(XPS)、飛行時間型二次イオン質量分析 (TOF-SIMS)を用いて解析した。さらに、異なる表面処理を施した銅フタロシアニン微粒子の水溶液系および有機溶媒系への分散性を評価した。
(試薬)
 原料の銅フタロシアニンは、上記実施例6と同じβ型銅フタロシアニン(商品名:PV FAST BLUE BG、クラリアントジャパン(株)製)を用いた。銅フタロシアニンを溶解するための濃硫酸および発煙硫酸は、98%濃硫酸(試薬特級、キシダ化学(株)製)および発煙硫酸(試薬特級、SO3濃度30%、ヨツハタ化学工業(株)製)を用いた。SO3濃度5%の発煙硫酸は98%濃硫酸およびSO3濃度30%の発煙硫酸を窒素雰囲気下で混合することで調製した。銅フタロシアニン微粒子の水分散液を作製するための界面活性剤は、ドデシル硫酸ナトリウム(試薬一級、関東化学(株)製、以下、上記実施例6と同様に「SDS」と略記)を用いた。銅フタロシアニン微粒子の有機溶剤分散液を作製するための有機溶剤には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(試薬特級、関東化学(株)製、以下「PGMEA」と略記)およびプロピレングルコールモノメチルエーテル(試薬特級、関東化学(株)製、以下「PGME」と略記)を用いた。有機溶剤分散液を作製するための界面活性剤としては、Disperbyk-2000(変性アクリル系共重合物、アミン価4mg KOH/g、有効成分40%、ビックケミー・ジャパン(株)製)を用いた。pH調整に用いた水酸化ナトリウム水溶液は、水酸化ナトリウム(試薬特級、関東化学(株)製)を純水に溶解して調製した。
(銅フタロシアニン微粒子の析出(晶析)方法および表面処理方法)
 実験条件を表1に示す。なお、以下では、実施例3を「Ex.1」とも表記し、実施例4を「Ex.2」とも表記し、実施例5を「Ex.3」とも表記し、実施例6を「Ex.4」とも表記している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 銅フタロシアニンを濃硫酸(実施例3~5)、またはSO3濃度5%の発煙硫酸(実施例6)に溶解して銅フタロシアニン溶液を調製した。FTFRの処理用面1,2間に中央から第1流体(表3中の「Fluid [A]」)として純水を送液温度20℃で送液しながら処理用部の回転を開始し、第2流体(表3中の「Fluid [B]」)として銅フタロシアニン溶液を処理用面1,2間に投入した。処理用面1,2間において銅フタロシアニン微粒子が析出し、銅フタロシアニン微粒子水分散液として処理用面1,2間より吐出された。吐出された銅フタロシアニン微粒子水分散液を25℃恒温室にて22時間静置した(実施例5(Ex.3)、実施例6(Ex.4))。また、実施例3(Ex.1)および実施例4(Ex.2)においては、吐出された銅フタロシアニン微粒子水分散液(pH 1.58、実施例5(Ex.3))を3 mol/L 水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH 7.01(実施例4(Ex.2))およびpH 12.55(実施例3(Ex.1))に調整し、25℃恒温室にて22時間静置した。
(銅フタロシアニン微粒子の洗浄方法および乾燥粉体の作製)
 上記のように静置した銅フタロシアニン微粒子水分散液において銅フタロシアニン微粒子が凝集・沈降していることを確認した。沈降した銅フタロシアニン微粒子は真空アスピレーターを使用し、濾布(目開き 10 μm)を用いて濾集し、純水にて数回洗浄した後、銅フタロシアニン微粒子ペーストを得た。銅フタロシアニン微粒子ペーストを、60℃、-0.1MPaGの条件で23時間真空乾燥して乾燥粉体を得た。
(銅フタロシアニン微粒子分散液の作製)
 SDSを純水に溶解し、0.2wt%SDS水溶液を調製した。前記の銅フタロシアニン微粒子ペーストに純水および0.2wt%SDS水溶液を加え、銅フタロシアニン微粒子水分散液を調製した。(処方条件:銅フタロシアニン微粒子固形分濃度2wt%、SDS濃度0.1wt%)調製した銅フタロシアニン微粒子水分散液1Lを回転式乳化分散機(商品名:クレアミックス、エム・テクニック(株)製)を用い、ローター回転数20000 rpmにて分散処理した。
 また、Disperbyk-2000をPGMEAとPGMEとの混合溶液(体積比PGMEA/PGME=4/1)に溶解し、有効成分濃度2wt%Disperbyk-2000溶液を調製した。前記の銅フタロシアニン微粒子乾燥粉体にPGMEAとPGMEとの混合溶液および有効成分濃度2wt%Disperbyk-2000溶液を加え、銅フタロシアニン微粒子有機溶剤分散液を調製した。(処方条件:銅フタロシアニン微粒子固形分濃度2wt%、Disperbyk-2000有効成分濃度1wt%)。調製した銅フタロシアニン微粒子有機溶剤分散液5Lを回転式乳化分散機(商品名:クレアミックスダブルモーション、エム・テクニック(株)製)を用いて、ローター/スクリーン回転数18000/16200 rpmにて分散処理した。
(測定)
 銅フタロシアニン微粒子粉体の赤外吸収スペクトル(IR)は、日本分光(株)製のFT/IR-4100 type A(測定条件:ATR法、分解能4.0 cm-1、積算回数16回)を用いて測定した。X線光電子分光法(XPS)は、(株)島津製作所製 ESCA3300s (X線源:AlKα線(1486.6 eV)、出力10kV、 20mA、結合エネルギーの基準は、C1S ピークのうち最も低い結合エネルギーを284.6 eVとした。)を用いて測定した。飛行時間型二次イオン質量分析 (TOF-SIMS)はアルバック・ファイ(株)製PHI TRIFT IV(測定条件:イオン種Bi3 ++、加速電圧30 keV、イオン電流0.7 nA(Bi3 ++のみ)ラスター範囲100 μm、質量範囲0-1850 atomic mass unit)を用いて測定した。
 銅フタロシアニン微粒子分散液の粒度分布測定には、日機装(株)製の動的光散乱方式粒度分布測定装置マイクロトラックUPA-150(測定条件:粒子屈折率1.51、粒子比重1.0 g/cm3、測定時間3 min)を用いて測定した。測定に用いた希釈溶媒は銅フタロシアニン微粒子水分散液の測定には純水を使用し、銅フタロシアニン微粒子有機溶剤分散液の測定にはPGMEAとPGMEとの混合溶媒(体積比PGMEA/PGME=4/1)を使用した。D50(体積50%径)及びD90(体積90%径)は、粒子の全体積を100%として累積カーブを求めたとき、その累積カーブが各々50%、90%となる点の粒子径である。分散液のスペクトル測定には、(株)島津製作所製の紫外可視分光光度計UV-2450(測定条件:サンプリングレート0.2 nm、測定速度 低速、石英セル使用)を用いて測定した。
(表面処理銅フタロシアニン微粒子の赤外吸収スペクトル)
 図39に銅フタロシアニン微粒子の指紋領域における赤外吸収スペクトルを示す。全ての実験条件において、フタロシアニン骨格の振動に起因されるピーク(約1117-1118、1089-1090、1065-1066、943、864-865、717-719 cm-1)が確認された。さらに実施例6(Ex.4)のスペクトルには、1388cm-1付近に肩のピーク(図中、*を施したピーク)が確認され、第2流体に発煙硫酸を用いて調製した銅フタロシアニン微粒子にスルホ基が存在し、表面処理がなされたことを確認した。
(表面処理銅フタロシアニンナノ粒子のXPS測定)
 表2に、 C 1s 、N 1s 、Cu 2p3/2 、Cu 2p1/2 、S 2p 、O 1s  のXPSスペクトルにおいて確認されたピークの結合エネルギー(Binding Energy)を示す。実施例3(Ex.1)~実施例6(Ex.4)について確認されたC 1s 、N 1s 、Cu 2p3/2 、Cu 2p1/2 それぞれのピークは、これまで報告されている銅フタロシアニンのXPS測定結果(T. Enokida, R. Hirohashi : Mol. Cryst. Liq. Cryst., 195, 265 (1991)/Y. Niwa, H. Kobayashi, T.Tsuchiya : J. Chem. Phys.,60, 799(1974))と一致し、実験条件による違いは確認されなかった。しかし図40に見られるように、実施例6(Ex.4)にはS2P ピークが確認され、IR測定において観測されたスルホ基に由来するピークと考えられる。また、実施例3(Ex.1)~実施例6(Ex.4)について確認されたO1sピーク(532.7 eV)も過去に報告されている測定(Y. Niwa, H. Kobayashi, T.Tsuchiya : J. Chem. Phys.,60, 799(1974)/J. Mizuguchi : Jpn. J. Appl. Phys., 21, 822(1982))と同様の結果であり、銅フタロシアニンナノ粒子の表面に吸着した酸素に由来するピークと考えられる。しかし、図41(A)(B)に見られるように実施例3(Ex.1)および実施例6(Ex.4)のO1sピークは複数成分からなることが確認された。各図中に破線にて示した波形分離の結果、実施例3(Ex.1)のO1sピークは532.7 eVと530.4 eVの2成分に分離され、実施例6(Ex.4)のピークは532.7 eVと530.8 eVの2成分に分離された。実施例6(Ex.4)の530.8 eVに位置するピークはスルホ基に由来するピークと考えられる。実施例3(Ex.1)のO1sピークについて530.4 eVに位置するピークは実施例6(Ex.4)のスルホ基に由来するピークよりもさらに低エネルギー側に位置することから、硫黄よりも電気陰性度の小さい水素と酸素との結合によって生じたピークと考えられるため、実施例3(Ex.1)の条件で調製された銅フタロシアニンナノ粒子の表面には、水酸基が存在することが示唆された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
(表面処理銅フタロシアニン微粒子のTOF-SIMS測定)
 図42(A)(B)にTOF-SIMS測定におけるネガティブマススペクトルを示す。図示から明らかなように、実施例3(Ex.1)、実施例6(Ex.4)ともに銅フタロシアニンの分子ピーク(m/z=575u)を確認した。さらに実施例6(Ex.4)については、m/z=575uより80 u(SO3に相当する)高い位置、m/z=655uにも特徴的なピークを確認した。図43(A)(B)に実施例3(Ex.1)および実施例6(Ex.4)において得られたネガティブマススペクトルの銅フタロシアニン質量領域を、図44に実施例6(Ex.4)において得られたネガティブマススペクトルの銅フタロシアニンのスルホン化物質量領域をそれぞれ示す。各図に示した灰色の線は、銅フタロシアニン(図43)または銅フタロシアニンのスルホン化物(図44)の安定同位体の存在比の理論値であり、測定結果が理論値に良く一致していることが分かる。実施例3(Ex.1)の562、588uおよび実施例6(Ex.4)の562、590uについては、測定に際して発生した銅フタロシアニンの分解物と考えられた。
以上の結果より、実施例6(Ex.4)の条件で調製した銅フタロシアニン微粒子の表面に銅フタロシアニンのスルホン化物が存在することを確認し、表面処理により粒子表面にスルホ基を導入できたことを確認した。実施例3(Ex.1)の条件で調製した銅フタロシアニン微粒子に関しては、上記のようにXPSとTOF-SIMSの測定結果が一致していないために表面構造を断定することができないが、水酸基が導入されている可能性が示唆された。
(表面処理銅フタロシアニン微粒子の有機溶媒分散性)
 図45に実施例3(Ex.1)および実施例6(Ex.4)の実験条件にて調製した銅フタロシアニン微粒子の有機溶剤分散液について分散処理時間に対する粒子径の変化を示す。また、処理後の粒度分布を図46に示す。実施例6(Ex.4)の条件で調製した銅フタロシアニン微粒子は、10nm以下の数nmの粒子にまで分散が可能であったのに対して、実施例3(Ex.1)の銅フタロシアニン微粒子は、60 - 200 nm程度の分散であった。実施例6(Ex.4)の銅フタロシアニン微粒子は、表面にスルホ基が導入されているため、アミン価をもつ分散剤がより吸着されるためより効果的に分散が行われたと考えられた。また、実施例6(Ex.4)の銅フタロシアニン微粒子は数nmの粒子にまで分散されていることからも、各々の粒子に均一に表面処理が施されていると考えられる。
(表面処理銅フタロシアニン微粒子の水分散性)
 図47に実施例3(Ex.1)、実施例4(Ex.2)および実施例5(Ex.3)の銅フタロシアニン微粒子の水分散液について、分散処理時間に対する粒子径の変化を示す。また、処理後の粒度分布を図48に示す。実施例3(Ex.1)の条件で調製した銅フタロシアニン微粒子は、数nmの粒子にまで分散が可能であったのに対して、実施例4(Ex.2)および実施例5(Ex.3)の銅フタロシアニン微粒子は、処理20分後以降の分散粒子径に変化が確認されず、150 - 300 nm程度の分散であった。有機溶剤分散液の分散処理と同様に、実施例3(Ex.1)の銅フタロシアニン微粒子は数nmの粒子にまで分散されていることから、各々の粒子に均一に表面処理が施されていると考えられる。
(表面処理銅フタロシアニン微粒子分散液の透過スペクトル)
 図49に実施例3(Ex.1)の水分散液および実施例6(Ex.4)の有機溶剤分散液について波長領域350 -800 nmにおける、0.005wt%-銅フタロシアニン粒子分散液の透過スペクトルを示す。
 実施例3(Ex.1)および実施例6(Ex.4)のスペクトル形状には、ほぼ相違が無く、銅フタロシアニン微粒子の表面に存在する官能基がスペクトル特性に与える影響は小さいと考えられる。また、銅フタロシアニン微粒子が水溶液系においても有機溶媒系においても同様の透過スペクトルを示すことが分かった。
 1 第1処理用面
 2 第2処理用面
10 第1処理用部
11 第1ホルダ
20 第2処理用部
21 第2ホルダ

Claims (8)

  1.  接近・離反可能、且つ相対的に変位する処理用面の間に被処理流動体を供給し、
    当該流動体の供給圧と回転する処理用面の間にかかる圧力とを含む接近方向への力と離反方向への力との圧のバランスによって処理用面間の距離を微小間隔に維持し、
    この微小間隔に維持された2つの処理用面間を被処理流動体の流路とすることによって、
    被処理流動体が薄膜流体を形成し、
    この薄膜流体中において顔料微粒子が生成され、
    上記生成された顔料微粒子を表面修飾する事を特徴とする、顔料微粒子の表面処理方法。
  2.  被処理流動体に圧力を付与する流体圧付与機構と、
    第1処理用部、及び、この第1処理用部に対して相対的に接近・離反可能な第2処理用部の、少なくとも2つの処理用部と、
    上記の第1処理用部と第2処理用部とを相対的に回転させる回転駆動機構とを備え、
    上記の各処理用部において互いに対向する位置に、第1処理用面及び第2処理用面の少なくとも2つの処理用面が設けられており、
    上記の各処理用面は、上記圧力の被処理流動体が流される、密封された流路の一部を構成するものであり、
    上記第1処理用部と第2処理用部のうち、少なくとも第2処理用部は受圧面を備えるものであり、且つ、この受圧面の少なくとも一部が上記の第2処理用面により構成され、
    この受圧面は、上記の流体圧付与機構が被処理流動体に付与する圧力を受けて第1処理用面から第2処理用面を離反させる方向に移動させる力を発生させ、
    接近・離反可能、且つ相対的に回転する第1処理用面と第2処理用面との間に上記所定圧力の被処理流動体が通されることにより、上記被処理流動体が上記薄膜流体を形成し、
    この薄膜流体中において顔料微粒子が生成され、
    上記生成された顔料微粒子を表面修飾する事を特徴とする、請求項1記載の顔料微粒子の表面処理方法。
  3. [規則91に基づく訂正 14.12.2009] 
     上記の流体圧付与機構から圧力を付与された一種の被処理流動体が上記第1処理用面と第2処理用面との間に通され、
    上記の一種の被処理流動体とは異なる他の一種の被処理流動体が通される独立した別途の導入路を備え、この導入路に通じる少なくとも一つの開口部が上記第1処理用面と第2処理用面の少なくとも何れか一方に設けられ、
    この導入路から上記の他の一種の被処理流動体を、上記両処理用面間に導入し、
    前記一種の被処理流動体と他の一種の被処理流動体とを、上記薄膜流体中で混合する事を特徴とする、請求項2記載の顔料微粒子の表面処理方法。
  4. [規則91に基づく訂正 14.12.2009] 
     上記顔料微粒子の表面修飾を、上記薄膜流体中において行う事を特徴とする、請求項1から3いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法。
  5.  上記表面修飾が、上記顔料微粒子の表面を酸性基処理する事によってなされる事を特徴とする請求項1から4いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法。
  6.  上記表面修飾が、上記顔料微粒子の表面を塩基性基処理する事によってなされる事を特徴とする請求項1から4いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法。
  7.  上記請求項1から6いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法にて得られた顔料微粒子。
  8.  上記請求項1から6いずれか記載の顔料微粒子の表面処理方法にて得られた顔料微粒子の分散液。
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