WO2017135326A1 - 微粒子分散液の精密改質方法 - Google Patents

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WO2017135326A1
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dispersion
fine particle
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particle dispersion
fine particles
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榎村眞一
本田大介
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エム・テクニック株式会社
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    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/64Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Definitions

  • the present invention relates to a precision modification method for a fine particle dispersion.
  • Fine particles are materials used in a wide range of fields, such as semiconductors, toners, paints, ceramics, metals, chemicals, cosmetics, chemicals, color filters, etc.
  • Various manufacturing methods have been proposed. When the fine particles are actually used, they are used by dispersing them in various solvents.
  • the fine particles are aggregated, that is, in a state where secondary particles are formed, the characteristics as nanoparticles cannot be sufficiently exhibited.
  • nanometer-sized fine particles of 200 nm or less improve the properties, there is a problem that it becomes easier to form aggregates, and the dispersibility of the fine particles is controlled and further dispersed to primary particles.
  • the fine particle dispersion contains impurities derived from the fine particle raw material liquid or the fine particle precipitation solvent. Therefore, although high dispersibility can be maintained within a certain period of time after the fine particles are precipitated, the fine particles often aggregate and settle in the fine particle dispersion due to the above-described impurities due to the change over time.
  • fine particles immediately after precipitation have a small particle diameter.
  • the particle diameters are uniform and the original dispersibility is high, the influence of aggregation due to change with time may be large.
  • the fine particle dispersion is concentrated by using a method such as centrifugation, suction filtration, or filter press, and a cleaning liquid such as pure water is added to the fine particle dispersion again. It is common to remove impurities in the fine particle dispersion by repeating centrifugation, suction filtration, and the like.
  • Patent Document 3 discloses a method for purifying fine particles that separates and removes ionic impurities contained in the fine particles.
  • an ionic impurity is separated and removed together with a permeate to obtain a concentrated fine particle aqueous dispersion, and water is added to the concentrated fine particle aqueous dispersion to obtain a fine particle concentration.
  • the fine particles are purified by a circulating membrane filtration method in which dilution is performed to a specific range and membrane filtration is again performed by a cross flow method.
  • the degree of progress of the ionic impurity removal treatment is easily confirmed, and it is considered that high dispersibility can be obtained.
  • a mechanism for dispersing or crushing the aggregate is not provided, it is difficult to remove impurities contained in the aggregate even when purification is performed to the target pH. It was difficult to obtain a fine particle dispersion with controlled dispersibility.
  • Patent Document 4 it is conceivable to stir the fine particle dispersion before being subjected to the treatment with the filtration membrane. However, simply stirring can disperse the aggregates of the fine particles to the primary particles. difficult.
  • paragraph 0159 (Example 12) of Patent Document 5 it is shown that a disperser (manufactured by Campe Co., Ltd .: BATCH) SAND) was used before the treatment with the filtration membrane. They were only used to produce dispersions. Moreover, the disperser is used for coarse dispersion and is used as a batch disperser, and it is difficult to perform a treatment with a filtration membrane continuously after the dispersion.
  • Patent Documents 4 and 5 do not propose a technique that pays attention to the origin of impurities in the fine particle dispersion, and it is also proposed that impurities be removed before reaggregation. Not. Therefore, the inventions shown in these documents do not propose to reduce the total amount of impurities present in the dispersion containing the fine particles, but to improve the dispersibility of the fine particles after completion of the treatment. It wasn't something to do.
  • the present invention removes not only the impurities present in the liquid of the fine particle dispersion but also the impurities present in the aggregates of the primary particles and the like so that the total amount of impurities present in the dispersion containing the fine particles is reduced. It is an object of the present invention to provide a method for modifying a fine particle dispersion that can be reduced. Another object of the present invention is to provide a method for modifying a fine particle dispersion that can enhance the dispersibility of the fine particles.
  • the present invention provides a method for modifying a fine particle dispersion that improves the dispersibility of fine particles, wherein physical energy is applied to the fine particle aggregates contained in the fine particle dispersion so that the fine particles are smaller than the fine particle aggregates.
  • a dispersion treatment to disperse the particles, the impurities contained in the aggregate are released into the dispersion, and before the reaggregation is completely performed by the impurities, the impurities are dispersed by the removal unit.
  • a method for modifying a fine particle dispersion characterized by performing a removal treatment to remove the liquid.
  • the impurities in the aggregate are released into the dispersion, it is difficult to completely avoid reaggregation due to the released impurities or impurities previously present in the dispersion.
  • the said impurity does not ask
  • the impurities include in-liquid impurities present in the dispersion independently of the aggregates and in-particle impurities present in the aggregates.
  • a method for reforming a fine particle dispersion comprising a transfer step for sending to a section and a removal treatment step for removing impurities in the liquid from the dispersion at the removal section.
  • the present invention also provides a method for modifying a fine particle dispersion, characterized in that the dispersion treatment and the removal treatment are performed continuously and repeatedly.
  • the removal unit includes a filtration membrane, and the fine particle dispersion is characterized in that the impurities are removed from the dispersion by supplying the dispersion to the filtration membrane and filtering by a cross flow method.
  • a liquid modification method is provided.
  • the present invention also provides a method for modifying a fine particle dispersion, wherein the filtration membrane is an ultrafiltration membrane.
  • the present invention provides at least one of a path length, a flow velocity, a flow rate, a fluid pressure, and a temperature in the immediately preceding transfer path for sending the dispersion liquid after releasing the impurities to the removal unit.
  • the dispersion treatment is a treatment in which the physical energy is applied to the aggregate by a rotary disperser that rotates the stirring blade in the dispersion, and the peripheral speed of the stirring blade is 10 m.
  • a method for modifying a fine particle dispersion characterized by carrying out dispersion treatment at a rate of not less than / s.
  • the present invention provides a method for modifying a fine particle dispersion, which controls the dispersibility of the fine particles in the fine particle dispersion by controlling the pH of the fine particle dispersion after the removal treatment.
  • the pH control of the fine particle dispersion may be performed by continuously and repeatedly performing the dispersion treatment and the removal treatment, or a pH adjuster is added after completing these treatments.
  • the pH may be adjusted, or both may be used in combination.
  • the primary particle diameter of the fine particles is not particularly limited, and can be applied to particles having an extremely small primary particle diameter.
  • it can be applied to a dispersion of fine particles having a primary particle diameter of 200 nm or less.
  • the structure of the fine particles is not particularly limited.
  • metal fine particles such as silver-copper alloy fine particles, organic fine particles such as curcumin fine particles, and zinc oxide fine particles or iron oxide fine particles whose surface is coated with silicon oxide. It can be applied to oxide fine particles.
  • the fine particles used in the practice of the present invention may be obtained by breakdown or may be obtained by build-up, and the origin of the fine particles and the dispersion thereof is not particularly questioned. Absent.
  • the primary particle diameter of the fine particles is a fine particle in the unit of nm, as a method of efficiently producing a fine particle dispersion, the above-described relatively rotating processing surfaces that can be approached and separated can be used.
  • the present invention was able to provide a method for producing a fine particle dispersion exhibiting stable dispersibility by performing the above-described method for modifying the fine particle dispersion after performing the step of obtaining the dispersion. .
  • the present invention can reduce the total amount of impurities present in the dispersion, including impurities present in the liquid of the fine particle dispersion and impurities present in the aggregates of the primary particles. It has been possible to provide a method for modifying a fine particle dispersion. Further, the present invention has been able to provide a method for producing a fine particle dispersion to which such a fine particle dispersion modification method is applied.
  • (A) is a schematic diagram of a dispersion reforming apparatus in an embodiment of the present invention
  • (B) is a schematic diagram of a dispersion reforming apparatus in another embodiment of the present invention
  • (C) is It is the schematic of the dispersion liquid reforming apparatus in other embodiment of this invention. It is a principle diagram of the dispersion reforming method of the present invention.
  • (A) is a schematic sectional view of the precipitation treatment apparatus according to the embodiment of the present invention
  • (a) is the result of 10000 times
  • (b) is the result observed at 800000 times.
  • 6 is a TEM photograph of fine particles in a fine particle dispersion obtained in Experimental Example A1-6 of the present invention.
  • (a) is a result of 50,000 times
  • (b) is a result of 100000 times observation.
  • 4 is a TEM photograph of fine particles in a fine particle dispersion obtained in Experimental Example A1-4 of the present invention.
  • (a) is the result of 10000 times
  • (b) is the result observed at 600000 times.
  • 6 is a TEM photograph of fine particles in a fine particle dispersion obtained in Experimental Example B1-5 of the present invention.
  • (a) is the result of observing 2500 times and (b) is 20,000 times.
  • 7 is a TEM photograph of fine particles in a fine particle dispersion obtained in Experimental Example B1-7 of the present invention.
  • (a) is the result of observing 2500 times and (b) is 10000 times.
  • 4 is a TEM photograph of fine particles in a fine particle dispersion obtained in Experimental Example B1-4 of the present invention.
  • (a) is the result of observing 2500 times and (b) is 10000 times.
  • 6 is a TEM photograph of oxide fine particles in the oxide fine particle dispersion obtained in Experimental Example C1-6 of the present invention.
  • (a) is the result of 10000 times
  • (b) is the result observed at 800000 times.
  • 4 is a TEM photograph of oxide fine particles in an oxide fine particle dispersion obtained in Experimental Example C1-9 of the present invention.
  • (a) is the result of 10000 times and (b) is the result observed at 100000 times.
  • 4 is a TEM photograph of oxide fine particles in an oxide fine particle dispersion obtained in Experimental Example C1-4 of the present invention.
  • (a) is the result of 10000 times and (b) is the result of observing at 250,000 times.
  • propylene glycol dispersions prepared using oxide fine particle dispersions obtained under the conditions of Experimental Example C1-2, Experimental Example C1-4, Experimental Example C1-6, and Experimental Example C1-9 of the present invention It is a UV-Vis spectrum measurement result (transmission spectrum).
  • FIG. 6 is a TEM photograph of oxide fine particles in the oxide fine particle dispersion obtained in Experimental Example C5-6 of the present invention.
  • (a) is the result of 10000 times and (b) is the result of observing at 250,000 times.
  • 4 is a TEM photograph of oxide fine particles in the oxide fine particle dispersion obtained in Experimental Example C5-3 of the present invention.
  • (a) is the result of 10000 times and (b) is the result of observing at 250,000 times.
  • 4 is a TEM photograph of oxide fine particles in the oxide fine particle dispersion obtained in Experimental Example C5-2 of the present invention.
  • (a) is the result of 10000 times and (b) is the result observed at 100000 times.
  • the fine particle dispersion reforming method of the present invention is implemented as a method comprising a step of reforming using a dispersion reforming apparatus 100 as shown in FIGS. 1 (A), (B), and (C). Can do.
  • the fine particle dispersion to be modified can be manufactured or prepared by various methods, and can be manufactured by a deposition apparatus shown in FIG. 3 as an example. In the following description, first, the step of modifying the fine particle dispersion will be described with reference to FIG. 1, and then the step of obtaining the fine particle dispersion will be described with reference to FIG.
  • the dispersion reforming apparatus 100 includes a dispersion processing apparatus 110, a removal unit 120 including a filtration membrane, and a storage container 130, which are connected by a piping system.
  • the dispersion processing apparatus 110 includes a dispersion container 101 and a dispersion machine 102 laid on the dispersion container 101 as main components.
  • the fine particle dispersion L1 sent by the pump 104 overflows in the dispersion container 101, and is sent to the removal section 120 having a filtration membrane through which the crossflow cleaning liquid L2 is passed and filtered. .
  • the filtered liquid containing impurities is discharged as the filtrate L3 together with the crossflow cleaning liquid L2, and the rest is put into the storage container 130 again.
  • the container 130 is preferably provided with a stirrer 200 for making the concentration of the dispersion uniform.
  • the fine particle dispersion charged again in the storage container 130 is supplied again to the dispersion container 101, and the above-described dispersion and impurity removal are continuously and repeatedly performed.
  • the fine particle dispersion is subjected to pH and / or conductivity control while being dispersed by the disperser 102.
  • the conductivity of the fine particle dispersion is preferably 100 ⁇ S / cm or less, more preferably 50 ⁇ S / cm or less.
  • the pH control range can be adjusted to the target pH by the target fine particles.
  • FIGS. 2 (A) and 2 (B) show the principle diagrams regarding impurity removal when the dispersion reforming apparatus 100 according to the present invention is used.
  • the physical energy E of the disperser 102 laid on the dispersion container 101 is used, in particular, the fine particles in the dispersion liquid.
  • the aggregate b of a is temporarily or instantaneously dispersed or crushed, and the impurities c in the particles are released into the dispersion.
  • the fine particle dispersion liquid to which the physical energy E is added is sent to the removal unit having the filtration membrane d immediately after the physical energy E is added, whereby the particles in the particles discharged to the fine particle dispersion liquid
  • the impurities c are filtered by the filtration membrane d and removed.
  • FIG. 2 (C) only a conventional filtration process is used, and a mechanism such as a disperser 102 that applies physical energy E to the aggregates is not laid, or fine particle aggregates are dispersed.
  • the fine particles a reaggregate, and the impurities c are taken into the aggregate b.
  • the impurity c may cause aggregation of the fine particles a, that is, a nucleus of the aggregate b, and the aggregate b is dispersed or crushed to release the impurities c in the particles into the fine particle dispersion.
  • the dispersion is performed within 3 seconds, preferably within 1 second. It is preferable to start the removal process for removing the impurity c from the liquid.
  • T1 sec (seconds)
  • the time (T1: sec (seconds)) until the removal unit 120 starts removing impurities from the dispersion vessel 101 in which the disperser 102 is laid down is the path length (Lea: m), the flow rate (FL: m). 3 / sec) and the pipe inner diameter (Leb: m).
  • T1 Lea / (FL / ((Leb / 2) 2 ⁇ ⁇ ))
  • the FL, Lea, and Leb are controlled, and T1 is in the range of 0 to 3 seconds, preferably 0.05 to 1 second.
  • the process of removing impurities from the dispersion can be carried out within 3 seconds, preferably within 1 second after adding E to release the impurities in the particles to the fine particle dispersion.
  • the dispersibility of the fine particles in the fine particle dispersion can be controlled by controlling the fluid pressure of the fluid flowing in the dispersion reforming apparatus and the fluid temperature.
  • the range of the fluid pressure and the fluid temperature can be appropriately selected according to the type and material of the dispersing device, the dispersing machine, and the filtration membrane to be used, and the target fine particle dispersion.
  • the disperser 102 laid on the dispersion vessel 101 is preferably a disperser having a stirring blade among various dispersers described later. Further, during the treatment, as the peripheral speed of the stirring blade is increased, the number of aggregates dispersed or crushed in the dispersion vessel 101 is increased, and the size of the aggregates is likely to be reduced.
  • the dispersion treatment is preferably performed with the peripheral speed of the stirring blade set to 10 m / s or more, and more preferably 15 m / s or more.
  • the filtration membrane in the present invention can use a general membrane filtration membrane according to the particle size of the target substance fine particles and the intended treatment conditions, and is not particularly limited, but is not limited to a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane.
  • Various filtration membranes such as nanofiltration membranes can be used.
  • examples of the form include a hollow fiber type filtration membrane, a tubular membrane, a spiral membrane, and a flat membrane.
  • the material of the filter membrane is not particularly limited, but ceramics such as alumina and titanium oxide, polysulfone polymers, polyester polymers, aromatic ether polymers, (meth) acrylic polymers, (meth) Examples include acrylonitrile polymers, fluorine polymers, olefin polymers, vinyl alcohol polymers, and cellulose polymers.
  • ceramics such as alumina and titanium oxide, polysulfone polymers, polyester polymers, aromatic ether polymers, (meth) acrylic polymers, (meth) Examples include acrylonitrile polymers, fluorine polymers, olefin polymers, vinyl alcohol polymers, and cellulose polymers.
  • a film having an appropriate material, a molecular weight cut off, and a pore size can be used.
  • Examples of the disperser in the present invention include a normal rotary disperser, a high-pressure homogenizer, an ultrasonic homogenizer, and the like. It is desirable to disperse using a dispersing device such as a rotary disperser that achieves homogeneous mixing by applying force.
  • Examples of the high-pressure homogenizer include Starburst (manufactured by Sugino Machine), high-pressure homogenizer HPH (manufactured by IKA), and HIGH PRESSURE HOMOGENIZER (manufactured by Sanmaru Kikai Kogyo).
  • ultrasonic homogenizer examples include UX series (Mitsui Denki Seisakusho), US-1200TCVP and SUSH-300T (Nihon Seiki Seisakusho), UP200 and UIP16000 (Heelscher).
  • a stirrer and a disperser disclosed in Japanese Patent No. 5147091 can be applied.
  • the rotary disperser is preferably carried out continuously, and in the case of carrying out continuously, the supply and discharge of the fluid to and from the stirring tank may be performed continuously without using the stirring tank.
  • a continuous disperser may be used, and the stirring energy E can be appropriately controlled using a known stirrer or stirring means.
  • the stirring energy E is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-114725 by the applicant of the present application.
  • the method of stirring and dispersion treatment in the present invention is not particularly limited, but it is carried out by using various shearing type, friction type, high pressure jet type, ultrasonic type stirring machines, dissolvers, emulsifiers, dispersing machines, homogenizers and the like. be able to.
  • Examples include Ultra Tarrax (manufactured by IKA), Polytron (manufactured by Kinematica), TK Homomixer (manufactured by Primex), Ebara Milder (manufactured by Ebara Seisakusho), TK Homomic Line Flow (manufactured by Primics), Colloid Mill (manufactured by Shinko Pan) Tech), Thrasher (Nihon Coke Kogyo), Trigonal Wet and Fine Crusher (Mitsui Miike Chemical), Cavitron (Eurotech), Fine Flow Mill (Pacific Kiko), etc. ⁇ Batch-type or continuous dual-use dispersers such as Technic), Claremix dissolver (MTechnic), Fillmix (Primics) can be listed.
  • the stirring process for applying energy E to the aggregate b includes a stirring blade that rotates at high speed, a screen that is provided outside the stirring blade, and a fluid that is discharged from the opening of the screen as a jet stream. It is desirable to use a machine, particularly the above-mentioned Claremix (made by M Technique) or Claremix dissolver (made by M Technique).
  • FIG. 1 (B) and 1 (C) show other embodiments of the dispersion reforming apparatus 100 according to the present invention.
  • the removal unit 120 having a plurality of filtration membranes is laid in series, and the fine particle dispersion liquid dispersed by the dispersion treatment apparatus 110 is a plurality of filtration membranes.
  • the container is returned to the container 130.
  • the storage container 130 is connected to the dispersion container 101 via the pump 105, and the fine particle dispersion filtered through the filtration membrane of the removing unit 120 is stored in the storage container 130.
  • the dispersion is sent to the dispersion container 101 without passing through the process, and the fine particle dispersion circulates without passing through the storage container 130.
  • the fine particle dispersion after the treatment is sent to the next treatment or container by opening the on-off valve 106 arranged at an appropriate position in the circulation path.
  • the dispersion container 101 in the dispersion processing apparatus 110 performs instantaneous dispersion processing in the dispersion machine 102 as a pipe or the like in which the dispersion machine 102 is laid without having a substantial volume (for example, one complete pass) (Continuous type) and a mode in which physical energy E is dropped into the fine particle dispersion (not shown).
  • a bypass passage 107 is provided so that a flow passage that repeatedly passes only the removal unit 120 without passing through the disperser 102 can be formed as necessary. May be.
  • the gist of the present invention is that the dispersion treatment and the removal treatment are continuously performed, but the continuous treatment does not need to be continuously performed during the entire time for performing the modification treatment of the fine particle dispersion.
  • a valve for selecting a flow path such as a three-way valve is switched to the bypass passage 107 side, and the fine particle dispersion is passed through the bypass passage 107 without passing through the disperser 102. Only the part 120 is allowed to pass through, and the filter membrane removes impurities previously present in the fine particle liquid by filtration. When the amount of impurities previously present in the liquid is reduced, the flow is reduced.
  • the path selection valve may be switched to the disperser 102 side to perform the above-described continuous processing, and as a post-processing of the above-described continuous processing, only the removal unit 120 may be passed. Also good.
  • (Fine particles) In the present invention, it is intended for a fine particle dispersion in which fine particles are dispersed in a dispersion, and the type of fine particles and the type of the dispersion can be variously changed and obtained by breakdown. May be obtained by build-up, and the origin of the fine particles and the dispersion thereof is not particularly questioned.
  • the dispersion can be prepared by various methods.
  • the prepared fine particles may be appropriately dispersed in the dispersion, and in that case, various mixing stirrers should be used according to a conventional method. You can also.
  • the form of the fine particles may be composed of a single element, may be composed of a plurality of types of elements, may be a core-shell type fine particle, or may be an aggregate.
  • the method for producing a fine particle dispersion in the present invention is preferably applied to fine particles having a primary particle size of 200 nm or less, and more preferably applied to fine particles having a particle size of 50 nm or less, but is not limited thereto, and the primary particle size is 200 nm. Larger particulates may be accommodated.
  • the kind of the fine particles to be treated and the dispersion medium it can be used for fine particles having a primary particle diameter of more than 200 nm and not more than 1 ⁇ m.
  • the particles before treatment may be an aggregate having a diameter of 1 ⁇ m or more.
  • the fine particles in the dispersion according to the present invention can be applied to various fine particles disclosed in Patent Documents 1 and 2.
  • various reactions shown in Patent Documents 1 and 2 can be applied to the reaction for obtaining the fine particles.
  • the fluids to be mixed are not particularly limited.
  • oxides, metals, ceramics, and semiconductors oxides, metals, ceramics, and semiconductors
  • a fluid capable of precipitating inorganic fine particles such as silica and organic fine particles such as organic pigments and drugs can be shown. In many cases, since these fine particles are fine, they often form aggregates, and the usefulness of applying the present invention is recognized.
  • the raw material of the fine particles used for the production of the fine particles in the present invention there are no particular limitations on the raw material of the fine particles used for the production of the fine particles in the present invention. Any method can be used as long as it becomes fine particles by a method such as reaction, crystallization, precipitation, and coprecipitation. In the present invention, the method is hereinafter referred to as precipitation.
  • the oxide raw material used for the production of the fine particles is a substance that is a raw material of the fine particles, for example, a simple substance of metal or nonmetal, a metal compound or nonmetal. A compound.
  • the metal in the present invention is not particularly limited. Preferred are all metal elements on the chemical periodic table.
  • the nonmetal in the present invention is not particularly limited, but preferably, B, Si, Ge, As, Sb, C, N, O, S, Te, Se, F, Cl, Br, I, At, and the like are used.
  • Non-metallic elements can be mentioned. These metals and nonmetals may be a single element, or may be an alloy composed of a plurality of elements or a substance containing a nonmetallic element in the metal element. In the present invention, the above metal compound is referred to as a metal compound.
  • a metal or nonmetallic salt and oxide for example, a metal or nonmetallic salt and oxide, hydroxide, hydroxide oxide, nitride, carbide, complex, organic salt, Organic complexes, organic compounds or their hydrates, organic solvates and the like can be mentioned.
  • the metal salt or non-metal salt is not particularly limited, but metal or non-metal nitrate or nitrite, sulfate or sulfite, formate or acetate, phosphate or phosphite, hypophosphorous acid Examples thereof include salts, chlorides, oxy salts, acetylacetonate salts or hydrates thereof, and organic solvates.
  • organic compounds include metal or non-metal alkoxides. As described above, these metal compounds or nonmetal compounds may be used alone or as a mixture of two or more.
  • the core oxide raw material is zinc or iron. Examples thereof include oxides, hydroxides, other compounds such as zinc salts and alkoxides, and hydrates thereof.
  • inorganic compounds such as zinc or iron chlorides, nitrates and sulfates, and organic compounds such as zinc or iron alkoxides and acetylacetonates can be mentioned.
  • Specific examples include zinc oxide, zinc chloride, zinc nitrate, iron chloride (III), iron chloride (II), iron nitrate (III), iron sulfate (III), zinc acetylacetonate, iron acetylacetonate, Examples thereof include hydrates thereof.
  • oxide material for the shell include silicon oxides and hydroxides, other compounds such as silicon salts and alkoxides, and hydrates thereof.
  • TMOS tetramethyl ortho Silicate
  • TEOS tetraethylorthosilicate
  • oligomeric condensates of TEOS such as ethylsilicate 40, tetraisopropylsilane, tetra
  • siloxane compounds bis (triethoxysilyl) methane, 1,9-bis (triethoxysilyl) nonane, diethoxydichlorosilane, triethoxychlorosilane, and the like may be used as the oxide material for the shell.
  • a fine particle raw material solution containing at least a fine particle raw material is used.
  • the fine particle raw material is solid, it is preferably used in a state where the fine particle raw material is melted or mixed or dissolved in a solvent described later (including a state in which molecules are dispersed).
  • the fine particle raw material is a liquid or a gas, it may be used in a state of being mixed or dissolved in a solvent described later (including a state of molecular dispersion).
  • the fine particle raw material liquid can be carried out even if it includes a dispersion liquid or slurry.
  • the fine particle depositing substance in the production of the fine particles is not particularly limited as long as the fine particle raw material can be precipitated as fine particles.
  • an acidic substance or a basic substance can be used.
  • the fine particle depositing substance is not particularly limited as long as the fine particle raw material can be deposited as fine particles.
  • an acidic substance or a basic substance can be used.
  • Basic substance examples of the basic substance as the fine particle precipitation substance include metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, metal alkoxides such as sodium methoxide and sodium isopropoxide, amines such as triethylamine, diethylaminoethanol and diethylamine. System compounds and ammonia.
  • metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide
  • metal alkoxides such as sodium methoxide and sodium isopropoxide
  • amines such as triethylamine, diethylaminoethanol and diethylamine. System compounds and ammonia.
  • the acidic substance as the fine particle precipitation substance examples include inorganic acids such as aqua regia, hydrochloric acid, nitric acid, fuming nitric acid, sulfuric acid and fuming sulfuric acid, formic acid, acetic acid, citric acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, oxalic acid and trifluoro Examples include organic acids such as acetic acid and trichloroacetic acid.
  • inorganic acids such as aqua regia, hydrochloric acid, nitric acid, fuming nitric acid, sulfuric acid and fuming sulfuric acid, formic acid, acetic acid, citric acid, chloroacetic acid, dichloroacetic acid, oxalic acid and trifluoro
  • organic acids such as acetic acid and trichloroacetic acid.
  • a fine particle precipitation solvent containing at least a fine particle precipitation substance is used, and it is preferable to prepare a fine particle precipitation solvent by mixing, dissolving, and molecularly dispersing at least the fine particle precipitation substance in a solvent.
  • the solvent used for preparing the fine particle raw material liquid and the fine particle precipitation solvent include water, an organic solvent, and a mixed solvent composed of a plurality of them.
  • the water include tap water, ion-exchanged water, pure water, ultrapure water, and RO water.
  • the organic solvent include alcohol compound solvents, amide compound solvents, ketone compound solvents, ether compound solvents, and aromatic compounds.
  • Examples include solvents, carbon disulfide, aliphatic compound solvents, nitrile compound solvents, sulfoxide compound solvents, halogen compound solvents, ester compound solvents, ionic liquids, carboxylic acid compounds, and sulfonic acid compounds.
  • Each of the above solvents may be used alone or in combination.
  • the alcohol compound solvent include monohydric alcohols such as methanol and ethanol, polyols such as ethylene glycol and propylene glycol, and the like.
  • the acidic substance may be mixed with the fine particle raw material liquid as necessary within a range that does not adversely affect the production of the fine particles.
  • the same dispersion treatment apparatus used for dispersing the fine particles can be applied.
  • dispersants and surfactants may be used according to the purpose and necessity as long as they do not adversely affect the production of fine particles.
  • a dispersing agent or surfactant various commercially available products generally used, products, or newly synthesized ones can be used. Examples include anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants, dispersants such as various polymers, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the above surfactant and dispersant may be contained in at least one fluid of the fine particle raw material liquid, the fine particle precipitation solvent, and the shell raw material liquid, or may be used as an independent fluid.
  • the origin of the fine particles is not limited, but a fine particle dispersion can be obtained using a microreactor shown in FIG.
  • the precipitation treatment apparatus in the present embodiment can be implemented using an apparatus related to the development of the applicant of the present application shown in Patent Document 1, International Publication WO2009 / 008392 pamphlet, and the like.
  • This apparatus includes first and second processing units 10 and 20 that face each other, and the first processing unit 10 rotates.
  • the opposing surfaces of both processing parts 10 and 20 are 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 paths d1, d2, and d3 of the first, second, and third processed fluids, and constitute a part of the sealed flow path of the processed fluid.
  • the distance between the processing surfaces 1 and 2 is usually adjusted to 1 mm or less, for example, a minute distance of about 0.1 ⁇ m to 50 ⁇ m. As a result, the fluid to be processed passing between the processing surfaces 1 and 2 becomes a forced thin film fluid forced by the processing surfaces 1 and 2.
  • this precipitation processing apparatus performs the fluid process which mixes and reacts the 1st, 2nd, or 3rd to-be-processed fluid between the processing surfaces 1 and 2, and precipitates microparticles
  • the apparatus includes a first holder 11 that holds the first processing portion 10, a second holder 21 that holds the second processing portion 20, and a contact pressure application mechanism 43. , A rotation drive mechanism (not shown), a first introduction part d10, a second introduction part d20, a third introduction part d30, and fluid pressure applying mechanisms p1, p2, and p3.
  • the first processing unit 10 and the second processing unit 20 are annular disks, and an upstream gap between the first processing unit 10 and the second processing unit 20 (this example Then, the annular inner circumferential gap) constitutes the first introduction part d10, and the fluid to be treated introduced from the first introduction part d10 to the processing surfaces 1 and 2 is downstream (in this example, the annular outer circumferential side). Flow out of the processing surfaces 1 and 2 from the gap).
  • the second introduction part d20 and the third introduction part d30 are open to at least one of the processing surfaces 1 and 2, and are introduced between the processing surfaces 1 and 2 from the first introduction part d10.
  • the fluids to be treated are joined from the middle, and the fluids to be treated are mixed on the treatment surfaces 1 and 2.
  • the opening of the third introduction part d30 is located downstream of the opening of the second introduction part d20 (in this example, outside in the radial direction).
  • These fluids to be processed become forced thin film fluids and try to move downstream of both processing surfaces 1 and 2.
  • the mixed fluid is subjected to a combined vector of an annular radial movement vector and a circumferential movement vector. It acts on the processing fluid and moves from the inside to the outside in a substantially spiral shape.
  • the second holder 21 is fixed to the apparatus, the first holder 11 attached to the rotation shaft 50 of the rotation drive mechanism rotates, and the first processing supported by the first holder 11 is performed.
  • the working unit 10 rotates with respect to the second processing unit 20.
  • the second processing unit 20 may be rotated, or both may be rotated.
  • the rotation speed can be set to, for example, 350 rpm to 5000 rpm.
  • the second processing unit 20 approaches and separates in the axial direction of the rotation shaft 50 with respect to the first processing unit 10, and the storage unit 41 provided in the second holder 21 2 A portion of the processing portion 20 opposite to the processing surface 2 side is accommodated so that it can appear and disappear.
  • the first processing unit 10 may be moved closer to and away from the second processing unit 20, and both the processing units 10 and 20 moved closer to and away from each other. May be.
  • the contact surface pressure applying mechanism is a force that pushes the first processing surface 1 of the first processing portion 10 and the second processing surface 2 of the second processing portion 20 in the approaching direction (hereinafter referred to as contact surface pressure).
  • a mechanism using the spring 43, fluid pressure, gravity or the like can be employed.
  • a thin film fluid having a minute film thickness of nm to ⁇ m is generated while keeping the distance between the surfaces 1 and 2 at a predetermined minute distance.
  • the concave portion 13 may be formed.
  • the recess 13 can be formed on at least one of the processing surfaces 1 and 2, and by forming these recesses 13, a micropump effect for sending a fluid to be processed between the processing surfaces 1 and 2 can be obtained. be able to.
  • the introduction parts d20 and d30 described above at a position facing the flat surface 16 without the recess 13.
  • the direction of introduction from the introduction portions d20 and d30 can be inclined at a predetermined elevation angle with respect to the second processing surface 2, thereby suppressing the occurrence of turbulence with respect to the flow of the first fluid to be processed.
  • a second fluid to be processed can be introduced between the processing surfaces 1 and 2.
  • the introduction direction from the introduction parts d20 and d30 may have directionality in the plane along the second processing surface 2 described above.
  • the mixed fluids discharged to the outside of the processing parts 10 and 20 are collected in a container (not shown) through the vessel v as a fine particle dispersion, or dispersed in FIG. 1 without passing through the container. It is sent to the liquid reformer 100.
  • the opening d20 and the opening d30 are provided in the region between the processing surfaces 1 and 2.
  • the region between the two is a precipitation forming region of the fine particles serving as the core related to the precipitation of the fine particles serving as the core.
  • the region downstream (outside in the example in the figure) from the opening d30 is the oxide deposition region that becomes the shell related to the deposition of the coating that becomes the shell.
  • both processes may not be completely separated. In other words, even after the deposition of the coating that becomes the shell is started, the precipitation and growth of the fine particles that become the core may continue partially.
  • the number of fluids to be treated and the number of flow paths are three in the example of FIG. 3A, but may be two, and the surfactants and dispersants are distinguished as other fluids.
  • Four or more channels may be formed for introduction.
  • the shape, size, and number of the openings of the introduction portions provided in each processing portion are not particularly limited, and can be implemented with appropriate changes. For example, it may be an annular shape, a plurality of discontinuous openings arranged in an annular shape, or a single opening.
  • the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
  • the following experiments were conducted as examples and comparative examples.
  • the liquid A refers to the first fluid to be treated introduced from the first introduction part d10 of the deposition apparatus shown in FIG. 3A
  • the liquid B is the same as the deposition apparatus (B )
  • the third introduction part d30 was not laid and the third fluid to be treated was not used except during the preparation of the fine particle dispersion for performing Experimental Examples C1 to C3.
  • Experimental example A is modification of a metal fine particle dispersion, and for the table relating to experimental example A, numbers starting from A1 were used.
  • Experiment B is modification of the organic fine particle dispersion, and for the table relating to Experiment B, numbers starting from B1 were used.
  • Experimental Example C is modification of the oxide fine particle dispersion, and for the table relating to Experimental Example C, numbers starting from C1 were used.
  • Experimental example A shows the modification of the silver-copper alloy fine particle dispersion as the modification of the metal fine particle dispersion.
  • the effect of improving the fine particle dispersibility is shown.
  • Example A Experiment of metal fine particle (silver copper alloy fine particle) dispersion
  • Table A4-1 The criteria for evaluating the sedimentation degree to show the dispersion stability in Table A4-1 are as follows.
  • the degree of sedimentation was confirmed by visual observation from above, side and bottom surfaces of the beaker filled with the dispersion. At that time, the height of the sediment, the brightness of the sediment (the dark sediment is considered to have more sediment than the bright sediment), the presence or absence of unevenness of the sediment, and the clarity of the two-layer separation was evaluated comprehensively and the above evaluation was performed. This evaluation is the same for all of Experimental Examples A, B, and C described later.
  • Example A A metal raw material liquid and a metal precipitation solvent were prepared using CLEARMIX (product name: CLM-2.2S, manufactured by M Technique), which is a high-speed rotary dispersion emulsifier, as a pretreatment for the step of obtaining a dispersion.
  • CLEARMIX product name: CLM-2.2S, manufactured by M Technique
  • each component of the metal raw material liquid is prepared at 30 ° C. with a preparation temperature of 50 ° C. and a rotor rotation speed of 20000 rpm using CLEARMIX.
  • the mixture was homogeneously mixed to prepare a metal raw material liquid.
  • each component of a metal precipitation solvent is stirred for 30 minutes at the preparation temperature of 45 degreeC and the rotation speed of a rotor at 15000 rpm using CLEARMIX. To prepare a metal precipitation solvent.
  • AgNO 3 is silver nitrate (manufactured by Kanto Chemical)
  • Cu (NO 3 ) 2 .3H 2 O is copper nitrate trihydrate (manufactured by Kanto Chemical)
  • EG ethylene glycol (manufactured by Kishida Chemical)
  • HMH is hydrazine monohydrate (manufactured by Kanto Chemical)
  • DMAE 2-dimethylaminoethanol (Kanto Chemical)
  • KOH is potassium hydroxide (product name: Kasei Califlakes, manufactured by Nippon Soda)
  • pure water is pH 5.86 (measurement temperature 18.4 ° C.), conductivity 0.83 ⁇ S / cm (measurement temperature 18.3) ° C) water was used.
  • the prepared metal raw material liquid and metal precipitation solvent were mixed in a precipitation treatment apparatus shown in FIG.
  • the third introduction part d30 was not laid, and the third fluid to be treated was not used (not shown).
  • the metal raw material liquid is introduced between the processing surfaces 1 and 2 as the A liquid, and the metal deposition solvent is used as the B liquid between the processing surfaces 1 and 2 while the processing unit 10 is operated at a rotational speed of 1700 rpm.
  • the metal precipitation solvent and the metal raw material liquid were mixed in a thin film fluid to deposit metal fine particles between the processing surfaces 1 and 2.
  • a fluid containing metal fine particles (metal fine particle dispersion) was discharged from between the processing surfaces 1 and 2 of the deposition processing apparatus.
  • the discharged fine metal particle dispersion was collected in a beaker via a vessel v.
  • Table A2 shows the operating conditions of the precipitation treatment apparatus.
  • the introduction temperature (liquid feeding temperature) and the introduction pressure (liquid feeding pressure) of the liquid A and the liquid B shown in Table A2 are sealed introduction paths (the first introduction part d1 and the first introduction line) between the processing surfaces 1 and 2. 2 is measured using a thermometer and a pressure gauge provided in the introduction part d2), and the introduction temperature of the liquid A shown in Table A2 is an actual temperature under the introduction pressure in the first introduction part d1.
  • the temperature of the A liquid, and the introduction temperature of the B liquid is the actual temperature of the B liquid under the introduction pressure in the second introduction part d2.
  • a pH meter of Model No. D-71 manufactured by HORIBA, Ltd. was used for the pH measurement. Before introducing the liquid A and the liquid B into the precipitation treatment apparatus, the pH was measured at the temperature described in Table A1. Moreover, since it is difficult to measure the pH of the mixed fluid immediately after mixing the metal raw material liquid and the metal precipitation solvent, the pH of the metal fine particle dispersion discharged from the apparatus and collected in a beaker was measured at room temperature.
  • Example A1 The dispersion modification experiment according to Experimental Example A1 corresponds to an example of the present invention.
  • step of modifying the dispersion impurities are removed and the pH is adjusted using the dispersion reformer 100 shown in FIG. 1 (A) from the metal fine particle dispersion discharged from the precipitation treatment apparatus and collected in the beaker. went.
  • Table A3 which will be described later, shows the method and conditions of the reforming treatment according to each of Experimental Examples A1 to A4 of the present invention. Specifically, first, 5 kg of pure water (Table A3: (1), pH 5.86 (measurement temperature 23.2 ° C.), conductivity 0.83 ⁇ S / cm (in FIG.
  • the measurement temperature is 23.1 ° C.) and the operation of the pump 104 is started, so that the pure water is removed from the disperser 102 (Table A3: (3), Claremix, which is a high-speed rotary dispersion emulsifier, product (Name: CLM-2.2S, rotor: R1, screen: S0.8-48, manufactured by M Technique) was supplied to the dispersion vessel 101.
  • the pure water sent by the pump 104 overflows the dispersion container 101, overflows, is sent to the removing unit 120, and is partly discharged as the filtrate L3 together with the crossflow cleaning liquid, and part is accommodated again. Returned to container 130.
  • the removal unit 120 includes a filtration membrane (Table A3: (4) hollow fiber type dialyzer, product name: APS-21MD New, membrane area: 2.1 m 2 , material: polysulfone, manufactured by Asahi Kasei Medical).
  • a cross-flow cleaning solution pure water is 1.5 L / min, 21 ° C. (Table A3: (2), pH 5.86 (measurement temperature 23.2 ° C.), conductivity 0.83 ⁇ S / cm (measurement temperature 23. 1 ° C)) was used.
  • the operation of the disperser 102 was started, and the rotor rotational speed was set to 20000 rpm (Table A3: (5) peripheral speed: 31.4 m / s).
  • the metal fine particle dispersion (hereinafter referred to as metal fine particle dispersion) discharged from the precipitation treatment apparatus and collected in the beaker. ( ⁇ 3 kg) was put into the container 130 (Table A3: (6), (7)).
  • the metal fine particle dispersion was mixed with pure water circulating in the apparatus and circulated from the container to the container via the dispersion treatment apparatus and the filtration membrane in the same manner as the pure water.
  • the pH of the metal fine particle dispersion in the container 130 is 11.39 (measurement temperature: 25.4 ° C.) (Table A3: (8)), and the conductivity is 645 ⁇ S / cm (measurement temperature: 25.1 ° C.). (Table A3: (9)) (shown in Experimental Example A1-1 of Table A4-1).
  • the metal fine particle dispersion was dispersed in the dispersion vessel 101, then sent to the removing unit 120 and filtered, and the filtrate L3 containing impurities was discharged together with the crossflow cleaning liquid.
  • the metal fine particle dispersion liquid fed to the flow rate of 6.4 L / min by the pump 104 (Table A3: (10)) was returned to the container 130 again at 5.4 L / min (Table A3: ( 11)), the filtrate L3 containing impurities is discharged at a flow rate of 1.0 L / min by the filtration membrane of the removing unit 120 (Table A3: (12)).
  • the storage container 130 is supplied with pure water (pH 5.86 (measurement temperature: 23.2 ° C.)).
  • the immediately preceding transfer path from the dispersion container 101 to the removal unit 120 has a connection length (Lea) of 0.3 m (Table A3: (19)) and a pipe inner diameter (Leb) of 0.0105 m (Table). A3: (20)).
  • the flow rate of the fine particle dispersion in the immediately preceding transfer path is 1.2 m / sec (Table A3: (21)), and the time T1 until the removal of impurities by the removing unit 120 from the dispersion container 101 is 0. 24 seconds (0.24 seconds) (Table A3: (22)), that is, after the impurities are released into the dispersion, a removal process for removing the impurities from the dispersion is started within 3 seconds.
  • thermometer (not shown) laid in the dispersion vessel 101 is 25 ° C. to 29 ° C. (Table A3: (23)), and the temperature of the metal fine particle dispersion in the container 130 is 24 to 29 ° C. during the treatment. (Table A3: (24)).
  • an electrical conductivity meter of model number ES-51 manufactured by HORIBA, Ltd. was used (Table A3: (25)).
  • Experimental Example A1-1 to Experimental Example A1-6 the metal fine particle dispersions collected from the container 130 every treatment time are referred to as Experimental Example A1-1 to Experimental Example A1-6, and the pH of the metal fine particle dispersion of Experimental Example A1-6 is adjusted to pH.
  • the dispersions to which the adjusting agent was added were designated as Experimental Example A1-7 and Experimental Example A1-8.
  • the concentrations of metal fine particles in the metal fine particle dispersions of Experimental Example A1-1 to Experimental Example A1-8 were all 0.2 wt% as a silver-copper alloy.
  • Table A4-1 shows the pH, conductivity, and PVP residual ratio of the metal fine particle dispersion during the modification of the metal fine particle dispersion.
  • the concentration was calculated by ICP analysis, and the value obtained by subtracting the concentration of the silver-copper alloy from the solid content concentration obtained by vacuum drying a part of the dispersion was defined as the PVP concentration, and the PVP concentration relative to the concentration of the silver-copper alloy The ratio at the start of the modification treatment of the dispersion was calculated as a residual rate of 100%.
  • the metal fine particle dispersions of Experimental Example A1-1 and Experimental Example A1-2 were confirmed to settle at the time described in the initial sedimentation confirmation time in Table A4-1, and contained a layer containing metal fine particles and almost metal fine particles. It was confirmed that they were separated into layers that were not.
  • the initial sedimentation confirmation time refers to the dispersion liquid fractionated during the reforming process and the sedimentation of the fine particles first after the pH of the dispersion liquid is adjusted by adding a pH adjuster to the fractionated dispersion liquid. This time was confirmed, and this evaluation is the same for all of Experimental Example A, Experimental Example B, and Experimental Example C described later.
  • the dispersibility of the metal fine particles in the metal fine particle dispersion can be controlled by controlling the pH or conductivity based on the processing time of the metal fine particle dispersion using the dispersion liquid reforming apparatus of the present invention. Further, in Experimental Example A1-5, it was confirmed that the precipitate of the metal fine particles was further reduced when left to stand for 2 weeks after fractionation than when it was allowed to stand for 1 week after fractionation. The thing was not confirmed.
  • the pH of the metal fine particle dispersion By adjusting the pH of the metal fine particle dispersion to be in the range of 6.5 to 8.5, the dispersibility of the metal fine particles contained in the metal fine particle dispersion can be improved.
  • the metal fine particles in the metal fine particle dispersion in the range of 5 to 7.5 were dispersed once again without any dispersion treatment, especially for the sediment once generated after standing for one week. It was considered that the metal fine particles were included.
  • Experimental Example A1-7 which was prepared to have a pH of 6.73 (measurement temperature: 25.1 ° C.) and an electric conductivity of 4.16 ⁇ S / cm (measurement temperature: 25.3 ° C.), is a metal fine particle of Experimental Example A1-5
  • the dispersion stability and self-dispersibility were the same as the dispersion.
  • Experimental Example A1-8 adjusted to pH 7.74 (measurement temperature: 25.6 ° C.) and conductivity of 5.94 ⁇ S / cm (measurement temperature: 25.6 ° C.), Experimental Example A1-3 and Dispersion stability and self-dispersibility similar to those of the metal fine particle dispersion obtained under the conditions of Experimental Example A1-4 were exhibited.
  • FIG. 4 shows a TEM photograph of the metal fine particles in the metal fine particle dispersion of Experimental Example A1-5. From the 10,000 times TEM photograph of FIG. 4A, it was confirmed that the metal fine particles were uniformly dispersed. Moreover, it was confirmed that the primary particle diameter is about 10 nm from the 800,000 times TEM photograph of FIG.4 (b). Similar results were obtained for metal fine particles produced under the conditions of Experimental Example A1-7 (not shown).
  • the TEM observation in Experimental Example A was performed using a transmission electron microscope, JEM-2100 (manufactured by JEOL). The observation conditions were that the acceleration voltage was 200 kV and the observation magnification was 10,000 times or more. Evaluated.
  • FIG. 5 shows a TEM photograph of the metal fine particles obtained under the conditions of Experimental Example A1-6. From the 50,000 times TEM photograph of FIG. 5A and the 100,000 times TEM photograph of FIG. 5A, it is observed that the metal fine particles are aggregated as compared to Experimental Example A1-5, and the number of aggregates is large. Observed.
  • FIG. 6 shows a TEM photograph of the metal fine particles obtained under the conditions of Experimental Example A1-4. From FIG. 6 (a) 10000 times TEM photograph and (b) 600,000 times TEM photograph, it was observed that metal fine particles were aggregated as compared with Experimental Example A1-5. Compared with the metal fine particles obtained under the conditions, the number of aggregates was small, and it was observed that the particles were uniformly dispersed. Similar results were obtained for the metal fine particles of Experimental Example A1-3 and Experimental Example A1-8 (not shown).
  • the dispersibility of the metal fine particles in the metal fine particle dispersion can also be controlled by controlling the pH or conductivity after the impurity removal treatment in the method for modifying a dispersion of the present invention. Furthermore, it was found that PVP in the metal fine particle dispersion can also be reduced by performing the above treatment.
  • Example A2 In Experimental Example A2 and Experimental Example A3, the reforming process was performed in the same manner as in Experimental Example A1 except that the number of revolutions of the disperser 102 (CLEARMIX) in Experimental Example A1 was changed.
  • Experimental Example A4 is shown in FIG. Except for the dispersion machine 102 and the dispersion container 101 of the apparatus described in 1), except that the container 104 filled with the metal fine particle dispersion was directly sent to the removal unit 120 using the pump 104 and filtered. The modification treatment was performed in the same manner as in Experimental Example A1.
  • Experimental example A2 is a condition performed by changing the number of revolutions of the disperser to 15000 rpm (peripheral speed: 23.6 m / sec), and experimental example A3 is changed to 6000 rpm (peripheral speed: 7.9 m / sec, experimental example A3).
  • the removal of impurities is started by the removal unit 120 from the dispersion vessel 101 in the immediately preceding transfer path from the dispersion vessel 101 to the removal unit 120, the pipe length (Lea), the pipe inner diameter (Leb), the flow rate of the fine particle dispersion,
  • the time T1 until the process was performed was the same as in Experimental Example A1.
  • Table A3 shows the conditions of Experimental Examples A2, A3, and A4, Table A4-2 shows the results of Experimental Example A2, Table A4-3 shows the results of Experimental Example A3, and Table A4-4 shows the results of Experimental Example A4.
  • Table A3 shows the conditions of Experimental Examples A2, A3, and A4
  • Table A4-2 shows the results of Experimental Example A2
  • Table A4-3 shows the results of Experimental Example A3
  • Table A4-4 shows the results of Experimental Example A4.
  • Dispersion stability and self-dispersibility similar to those of the fine particle dispersion were exhibited, and Experimental Example A2-8 exhibited the same dispersion stability as the fine metal particle dispersions of Experimental Example A2-3 and Experimental Example A2-4. That is, the dispersibility of the metal fine particles in the metal fine particle dispersion can also be controlled by controlling the pH or conductivity after the removal treatment in the method for modifying a dispersion of the present invention as in Experimental Example A1. all right.
  • the dispersion of the agglomerate b is insufficient from the middle of the treatment or partly dispersed when the liquid is sent from the disperser 102 to the removing unit 120 It is considered that all of the particles that have been returned to the aggregate b are in a state as shown in FIG.
  • Example A5 As Experimental Example A5, the dispersion of metal fine particles, which were discharged from the deposition apparatus in Experimental Example A and collected in a beaker, was separately subjected to a batch-type dispersion process and a modification process by membrane filtration. Note that Experimental Example A5 corresponds to a comparative example of the present invention.
  • the solution was directly sent from the storage container 130 to the removing unit 120 using the pump 104 and filtered.
  • the filtration membrane, cleaning liquid, pump, and the like used for the treatment are the same as in Experimental Examples A1 to A4. Note that the time from the end of the dispersion treatment to the start of filtration required 20 minutes, and apparent aggregation and sedimentation of metal fine particles were already observed at the start of filtration.
  • the membrane filtration treatment when the metal fine particle dispersion in the container reaches 2 L ( ⁇ 2.0 kg), the metal fine particle dispersion is extracted from the processing apparatus, and the pH, conductivity, dispersibility and Dispersion stability was confirmed.
  • Table A4-5 shows the results of modifying the metal fine particle dispersion by charging 3.0 L of pure water into the storage container 130 and repeating the above processing operation.
  • the modification treatment was performed until the pH of the metal fine particle dispersion reached 6.79. However, even when the treatment was repeated, the treatment until the pH fell below 6.79 was difficult. Further, even when the treatment was performed up to the same pH as in Experimental Example A1, the same dispersibility and dispersion stability as in Experimental Example A1 could not be confirmed, and metal fine particles were observed within 3 days for all conditions. Sedimentation was confirmed. This is because, in Experimental Example A5, since the batch-type dispersion treatment and the removal treatment by membrane filtration were each carried out independently, before the reaggregation by the impurities, all of the impurities were dispersed by the removal section. This is because the removal process of removing from the liquid could not be performed.
  • Experiments A6 to A9 were conducted by changing the conditions for the reforming treatment in Experiment A1.
  • Experiments A6 to A9 correspond to examples of the present invention.
  • the changed conditions are shown in Table A4-6.
  • the pressure gauge display Pa shown in Table A4-6 is a pressure display for both of the pressure gauges Pa shown in FIG.
  • the condition of Experimental Example A6 is an experimental example in which the flow rate of the pump 104, that is, the liquid flow rate of the metal fine particle dispersion liquid from the container 130 to the dispersion processing device 110 and the removing unit 120 is increased as compared with Experimental Example A1. Since Lea and Leb are the same as those in Experimental Example A1, the flow velocity (FL) of the dispersion in the immediately preceding transfer path is increased and T1 is decreased. Under the conditions of Experimental Example A6, by performing the modification treatment up to the same pH or electrical conductivity as in Experimental Example A1, a metal fine particle dispersion exhibiting better dispersibility or dispersion stability than Experimental Example A1 can be prepared. It was.
  • the discharge time of the filtrate L3 could be increased by increasing the flow rate of the pump 104 over that of A1, thereby shortening the processing time. I was able to.
  • the conditions of Experimental Example A7 are experimental examples in which the temperature of the metal fine particle dispersion is increased as compared with Experimental Example A1. Since the discharge amount of the filtrate L3 could be increased by raising the temperature of the metal fine particle dispersion, the treatment time could be shortened, and the modification treatment was performed to the same pH or conductivity as in Experimental Example A1. Thus, a metal fine particle dispersion having the same dispersibility or dispersion stability as in Experimental Example A1 could be prepared.
  • the metal fine particle dispersion obtained in Experimental Example A6 and having a dispersibility or dispersion stability superior to Experimental Example A1 is, for example, a pH obtained in Experimental Example A1-4 of 7.77.
  • the initial sedimentation confirmation time becomes longer, and the TEM observation confirmed that the fine metal particles were more dispersed than in Experimental Example A1-4. It shows a metal fine particle dispersion.
  • the conditions of Experimental Example A8 are experimental conditions in which the flow rate of the pump 104 is reduced and Lea is increased compared to Experimental Example A1.
  • the amount of discharge of the filtrate L3 is reduced and T1 is long, but by performing the modification treatment to the same pH or conductivity as in Experimental Example A1, the same dispersibility or dispersion stability as in Experimental Example A1 is exhibited.
  • a metal fine particle dispersion could be prepared.
  • the conditions of Experimental Example A9 are the conditions changed so that T1 becomes 3 seconds or more by changing Lea and Leb from the conditions of Experimental Example A1.
  • the modification treatment could be performed up to the same pH or conductivity as in Experimental Example A1, even when the modification treatment was performed up to the same pH as in Experimental Example A1-5, it was obtained in Experimental Example A1-5. It was not possible to prepare a fine particle dispersion exhibiting such dispersibility and dispersion stability.
  • the dispersibility of the metal fine particles contained in the metal fine particle dispersion can be controlled by changing the flow velocity, flow rate, fluid pressure, or temperature in the immediately preceding transfer path, and the dispersibility of the metal fine particles can be improved by changing them. It was possible to do.
  • Example B Experiment of organic fine particle (curcumin fine particle) dispersion
  • Curcumin which is an organic substance
  • Claremix product name: CLM-2.2S, manufactured by M Technique
  • CLM-2.2S high-speed rotary dispersion emulsifier
  • each component of organic substance precipitation solvent is stirred for 30 minutes at the preparation temperature of 35 degreeC, and the rotation speed of a rotor at 15000 rpm using CLEARMIX.
  • the mixture was homogeneously mixed to prepare an organic substance precipitation solvent.
  • HPMC is hydroxymethyl cellulose (Metroose SE-03 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), citric acid (Kanto Chemical Co., Ltd.), EtOH is ethanol (purity 99.5).
  • the prepared organic raw material liquid and organic precipitation solvent were mixed in a precipitation treatment apparatus shown in FIG.
  • the third introduction part d30 was not laid, and the third fluid to be treated was not used (not shown).
  • an organic material precipitation solvent is introduced between the processing surfaces 1 and 2 as a liquid B while an organic substance precipitation solvent is introduced between the processing surfaces 1 and 2 as the liquid A and the processing unit 10 is operated at a rotation speed of 500 rpm.
  • the organic precipitation solvent and the organic raw material liquid were mixed in the thin film fluid, and organic fine particles were precipitated between the processing surfaces 1 and 2.
  • a fluid containing organic fine particles (organic fine particle dispersion) was discharged from between the processing surfaces 1 and 2 of the deposition processing apparatus.
  • the discharged organic fine particle dispersion was collected in a beaker via the vessel v.
  • Table B2 shows the operating conditions of the precipitation treatment apparatus.
  • the introduction temperature (liquid feeding temperature) and the introduction pressure (liquid feeding pressure) of the liquid A and the liquid B shown in Table B2 are sealed introduction paths (the first introduction part d1 and the first introduction path) between the processing surfaces 1 and 2. 2 was measured using a thermometer and a pressure gauge provided in the introduction part d2), and the introduction temperature of the liquid A shown in Table B2 was actually measured under the introduction pressure in the first introduction part d1.
  • the temperature of the A liquid, and the introduction temperature of the B liquid is the actual temperature of the B liquid under the introduction pressure in the second introduction part d2.
  • a pH meter of Model No. D-71 manufactured by HORIBA, Ltd. was used for the pH measurement. Before introducing the liquid A into the precipitation treatment apparatus, its pH was measured at the temperature described in Table B1. Further, since it is difficult to measure the pH of the mixed fluid immediately after mixing the organic raw material liquid and the organic precipitation solvent, the pH of the organic fine particle dispersion liquid discharged from the apparatus and collected in a beaker was measured at room temperature.
  • Example B1 The modification experiment of the dispersion according to Experimental Example B1 corresponds to an example of the present invention.
  • step of modifying the dispersion impurities are removed and the pH is adjusted from the organic fine particle dispersion discharged from the precipitation processing apparatus and collected in a beaker using the dispersion reforming apparatus 100 of FIG. went.
  • Table B3 which will be described later, shows the method and conditions of the reforming treatment according to each of Experimental Examples B1 to B4 of the present invention. The treatment was performed in the same manner as in Experimental Example A except for the conditions described in Table B3.
  • Experimental Example B1-1 the organic fine particle dispersions separated from the container 130 every processing time while the reforming process is continued are referred to as Experimental Example B1-1 to Experimental Example B1-5.
  • the dispersion obtained by adding a pH adjuster to the organic fine particle dispersion of Experimental Example B1-5 was designated as Experimental Example B1-6 and Experimental Example B1-7, and the dispersion obtained by adding the pH adjusting agent to Experimental Example B1-6 was tested. It was set as Example B1-8.
  • the concentration of organic fine particles in the organic fine particle dispersions obtained under the conditions of Experimental Example B1-1 to Experimental Example B1-8 was 0.2 wt% as curcumin.
  • Table B4-1 shows the pH, conductivity, and ethanol residual ratio (EtOH residual ratio) of the organic fine particle dispersion during the modification treatment of the organic fine particle dispersion.
  • Experimental Example B1-5 0.05 wt% aqueous sodium hydrogen carbonate solution as a pH adjuster was added to the organic fine particle dispersion of Experimental Example B1-5, and Claremix (product name: CLM-2.2S, rotor: R1, screen: S0.8).
  • Experimental Example B1-6 and Experimental Example B1-7 were produced by dispersion treatment at 20000 rpm for 30 minutes at ⁇ 48, manufactured by M Technique.
  • 0.02 wt% citric acid aqueous solution as a pH adjuster was added to Experimental Example B1-6, and Claremix (product name: CLM-2.2S, rotor: R1, screen: S0.8-48, M.M.
  • Experimental Example B1-6 for 30 minutes at 20000 rpm to prepare an organic fine particle dispersion of Experimental Example 1-8.
  • the results of Experimental Example B1-6 to Experimental Example B1-8 are shown in Table B4-1.
  • Experimental Example B1-6 prepared to have a pH of 6.51 (measurement temperature: 25.1 ° C.) and an electric conductivity of 6.29 ⁇ S / cm (measurement temperature: 25.3 ° C.), Experimental Example B1-6 3 or the same dispersion stability as that of the organic fine particle dispersion of Experimental Example B1-4.
  • Experimental Example B1-7 prepared to have a pH of 7.68 (measurement temperature: 25.1 ° C.) and a conductivity of 20.1 ⁇ S / cm (measurement temperature: 25.1 ° C.), Experimental Example B1-7 Compared with 5, dispersion stability decreased.
  • Experimental Example B1-8 prepared to have a pH of 5.81 (measurement temperature: 25.4 ° C.) and a conductivity of 18.6 ⁇ S / cm (measurement temperature: 25.1 ° C.), Experimental Example B1-8 Dispersion stability and self-dispersibility similar to those of the organic fine particle dispersion obtained under the condition 5 were exhibited.
  • FIG. 7 shows a TEM photograph of the organic fine particles obtained under the conditions of Experimental Example B1-5. From the 2500-times TEM photograph of FIG. 7A, it was confirmed that the organic fine particles were uniformly dispersed. Moreover, it was confirmed from the 20,000 times TEM photograph of FIG.7 (b) that a primary particle diameter is about 50 nm to 100 nm. Similar results were also obtained for organic fine particles produced under the conditions of Experimental Example B1-8 (not shown).
  • the TEM observation in Experimental Example B was conducted using a transmission electron microscope, JEM-2100 (manufactured by JEOL), and as the observation conditions, the acceleration voltage was 80 kV, the observation magnification was 2500 times or more, and the dispersibility of the organic fine particle dispersion was increased. evaluated.
  • an organic fine particle dispersion was obtained. It was found that the dispersibility of the organic fine particles contained therein can be controlled, and the dispersion stability can be improved by controlling the pH or conductivity based on the processing time of the organic fine particle dispersion. Further, it was found that the dispersibility of the organic fine particles in the organic fine particle dispersion can also be controlled by controlling the pH or conductivity after performing the impurity removal treatment in the method for modifying the dispersion of the present invention.
  • Example B4 was a dispersion of the apparatus described in FIG. The same method as in Experimental Example B1, except that the machine 102 and the dispersing container 101 are removed and the container 130 filled with the organic fine particle dispersion is directly fed to the removing unit 120 and filtered using the pump 104.
  • the reforming process was performed.
  • the processing conditions are shown in Table B3, the results of Experimental Example B2 are shown in Table B4-2, the results of Experimental Example B3 are shown in Table B4-3, and the results of Experimental Example B4 are shown in Table B4-4. Note that the modification experiment of the dispersion according to Experimental Example B2 corresponds to an example of the present invention, and the modification experiment of the dispersion according to Experimental Example B3 and Experimental Example B4 corresponds to a comparative example of the present invention.
  • Experimental Example B2-6 prepared by adding 0.05 wt% aqueous sodium hydrogen carbonate solution as a pH adjuster to the organic fine particle dispersion of Experimental Example B2-5 by the same method as Experimental Example B1 is the same as Experimental Example B2-5
  • the dispersibility was lower, and 0.02 wt% citric acid aqueous solution was added to Experimental Example B2-6.
  • ⁇ 7 showed the same dispersion stability as Experimental Example B2-5. That is, the dispersibility of the organic fine particles in the organic fine particle dispersion can also be controlled by controlling the pH or conductivity after performing the removal treatment in the method for modifying a dispersion of the present invention as in Experimental Example B1. all right.
  • Example B5 As Experimental Example B5, the organic fine particle dispersion liquid discharged from the precipitation processing apparatus in Experimental Example B and collected in a beaker was subjected to a batch dispersion process and a modification process by membrane filtration, respectively.
  • Experimental example B5 corresponds to a comparative example in the present invention. Specifically, 5 kg ( ⁇ 5.0 L) of the organic fine particle dispersion discharged from the precipitation processing apparatus and collected in a beaker is charged into the container 130, and Claremix (product name: BLM-2.2S, rotor: Dispersion treatment was performed for 20 minutes at 20000 rpm (peripheral speed: 31.4 m / s) using R1, screen: S0.8-48, manufactured by M Technique.
  • Claremix product name: BLM-2.2S, rotor: Dispersion treatment was performed for 20 minutes at 20000 rpm (peripheral speed: 31.4 m / s) using R1, screen: S0.8-48, manufactured by M Technique.
  • the temperature of the organic fine particle dispersion was 24 to 28 ° C. during the treatment.
  • the organic fine particle dispersion is filled using the dispersion machine 102 and the dispersion vessel 101 of the apparatus shown in FIG.
  • the solution was directly sent from the storage container 130 to the removing unit 120 using the pump 104 and filtered.
  • the filtration membrane, cleaning liquid, pump, etc. used in the treatment are the same as in Experimental Examples B1 to B4.
  • the time from the end of the dispersion treatment to the start of filtration required 20 minutes, and apparent aggregation and sedimentation of organic fine particles were already observed at the start of filtration.
  • the modification treatment was performed until the pH of the organic fine particle dispersion reached 5.39. However, even when the treatment was repeated, the treatment until the pH exceeded 5.39 was difficult. Further, even when the treatment was performed up to the same pH as in Experimental Example B1, the dispersibility and dispersion stability equivalent to Experimental Example B1 could not be confirmed. This is because, in Experimental Example B5, since the batch-type dispersion treatment and the removal treatment by membrane filtration were each carried out independently, before the re-aggregation by the impurities, all of the impurities were dispersed by the removal section. This is because the removal process of removing from the liquid could not be performed.
  • Experiments B6 to B9 were conducted by changing the conditions for the reforming treatment in Experiment B1.
  • Experiments B6 to B8 correspond to examples of the present invention, and experiment B9 corresponds to a comparative example.
  • the changed conditions are shown in Table B4-6.
  • the pressure gauge display Pa shown in Table B4-6 is a pressure display for both of the pressure gauges Pa shown in FIG.
  • the conditions of Experimental Example B6 are experimental examples in which the flow rate of the pump 104, that is, the liquid flow rate of the organic fine particle dispersion liquid from the storage container 130 to the dispersion processing device 110 and the removing unit 120 is increased as compared with Experimental Example B1. Since Lea and Leb are the same as those in Experimental Example B1, the flow velocity (FL) of the dispersion in the immediately preceding transfer path is improved and T1 is shortened. Under the conditions of Experimental Example B6, by performing the modification treatment to the same pH or conductivity as in Experimental Example B1, it is possible to prepare an organic fine particle dispersion that exhibits better dispersibility or dispersion stability than Experimental Example B1. It was.
  • the conditions of Experimental Example B7 are experimental examples in which the pressure in the immediately preceding transfer path of the organic fine particle dispersion is increased as compared with Experimental Example B1.
  • an organic fine particle dispersion exhibiting the same dispersibility or dispersion stability as in Experimental Example B1 can be prepared, and the filtrate L3 is discharged. Since the amount could be increased, the processing time could be shortened.
  • the organic fine particle dispersion having excellent dispersibility or dispersion stability in the organic fine particles obtained in Experimental Example B6 and superior to that in Experimental Example B1 is, for example, the pH obtained in Experimental Example B1-4 is 5.52.
  • the initial sedimentation confirmation time becomes longer, and in TEM observation, it was confirmed that the organic fine particles were more dispersed than in Experimental Example B1-4.
  • the organic fine particle dispersion is shown.
  • the conditions of Experimental Example B8 are experimental conditions in which the flow rate of the pump 104 is reduced and Lea is increased compared to Experimental Example B1.
  • the discharge amount of the filtrate L3 is reduced and T1 is long, but by performing the modification treatment to the same pH or conductivity as in Experimental Example B1, the same dispersibility or dispersion stability as in Experimental Example B1 is exhibited.
  • An organic fine particle dispersion could be prepared.
  • the condition of Experimental Example B9 is a condition in which T1 is changed to 3 seconds or more by changing Lea and Leb from the condition of Experimental Example B1, and the process until the pH exceeds 5.29 even when the process is repeated.
  • dispersibility and dispersion stability equivalent to those of Experimental Example B1 could not be confirmed, and sedimentation of organic fine particles was confirmed within 3 days under all conditions.
  • T1 is 3 seconds or more
  • the organic fine particles once dispersed by the physical energy E from the disperser 102 to the aggregate b are fed to the removing unit 120 from the disperser 102 to the aggregate b. It is considered that the reason is that the state shown in FIG.
  • the dispersibility of organic fine particles contained in the organic fine particle dispersion can be controlled by changing the flow velocity, flow rate or fluid pressure in the immediately preceding transfer path, and the dispersibility of the organic fine particles can be improved by changing them. It was possible.
  • Example C Experiment of oxide fine particle dispersion
  • Claremix product name: CLM-2.2S, manufactured by M Technique
  • CLM-2.2S high-speed rotary dispersion emulsifier
  • An oxide raw material liquid was prepared. Specifically, based on the formulation of the first fluid (liquid A) shown in Table C1, each component of the oxide raw material liquid is prepared using Claremix at a preparation temperature of 40 ° C. and the rotor rotation speed at 20000 rpm. The mixture was homogeneously mixed by stirring for 30 minutes to prepare an oxide raw material liquid.
  • each component of an oxide precipitation solvent is stirred for 30 minutes at the preparation temperature of 45 degreeC and the rotation speed of a rotor at 15000 rpm using CLEARMIX.
  • the mixture was homogeneously mixed to prepare an oxide precipitation solvent.
  • each component of the silicon oxide raw material liquid was prepared using Claremix, a preparation temperature of 20 ° C., and a rotor rotation speed of 6000 rpm. The mixture was homogeneously mixed by stirring for 10 minutes to prepare a silicon oxide raw material liquid.
  • the prepared oxide raw material liquid, oxide precipitation solvent, and silicon oxide raw material liquid were mixed in a precipitation treatment apparatus shown in FIG. Specifically, the oxide raw material liquid is introduced as the A liquid between the processing surfaces 1 and 2, and the processing portion 10 is operated at a rotation speed of 1130 rpm, while the oxide precipitation solvent is used as the B liquid for the processing surfaces 1 and 2. Introduced between the two, the oxide precipitation solvent and the oxide raw material liquid were mixed in the thin film fluid to precipitate oxide fine particles between the processing surfaces 1 and 2. Next, a silicon oxide raw material liquid was introduced between the processing surfaces 1 and 2 as a C liquid and mixed with a mixed fluid containing oxide fine particles previously deposited in a thin film fluid.
  • oxide fine particle dispersion coated with silicon oxide fluid containing oxide fine particles coated with silicon oxide in which silicon oxide is deposited on the surface of the oxide fine particles previously deposited (hereinafter referred to as oxide fine particle dispersion coated with silicon oxide) was discharged from between the processing surfaces 1 and 2 of the deposition processing apparatus.
  • the fine oxide particle dispersion coated with the discharged silicon oxide was collected in a beaker via the vessel v.
  • Table C2 shows the operating conditions of the precipitation treatment apparatus.
  • the introduction temperature (liquid feeding temperature) and the introduction pressure (liquid feeding pressure) of the liquid A, liquid B and liquid C shown in Table C2 are sealed introduction paths (first introduction part) leading to the processing surfaces 1 and 2. d1, the second introduction part d2, and the thermometer and pressure gauge provided in the third introduction path C3), and the introduction temperature of the liquid A shown in Table C2 is the first introduction
  • the actual temperature of the liquid A under the introduction pressure in the part d1 and the introduction temperature of the liquid B is the actual temperature of the liquid B under the introduction pressure in the second introduction part d2, and the introduction temperature of the liquid C Is the actual temperature of the liquid C under the introduction pressure in the third introduction part d3.
  • a pH meter of model number C-71 manufactured by HORIBA, Ltd. was used for pH measurement. Before introducing the A liquid, the B liquid, and the C liquid into the deposition apparatus, the pH was measured at room temperature. Moreover, it is possible to measure the pH of the mixed fluid immediately after mixing the oxide raw material liquid and the oxide precipitation solvent, and the pH immediately after mixing the fluid containing the oxide fine particles previously deposited and the silicon oxide raw material liquid. Since it was difficult, the pH of the oxide fine particle dispersion liquid coated with silicon oxide that was discharged from the apparatus and collected in a beaker was measured at room temperature.
  • Example C1 The dispersion modification experiment according to Experimental Example C1 corresponds to an example of the present invention.
  • the dispersion liquid reforming apparatus 100 in FIG. 1A is used from the oxide fine particle dispersion liquid coated with silicon oxide that is discharged from the precipitation treatment apparatus and collected in the beaker. Removal of impurities and pH adjustment were performed.
  • Table C12 which will be described later, shows the method and conditions of the reforming treatment according to each of Experimental Examples C1 to C3 and Experimental Examples C5 to C6 of the present invention. The treatment was performed in the same manner as in Experimental Example A except for the conditions described in Table C12.
  • Experimental Example C1-1 to Experimental Example C1-9 A dispersion obtained by adding a pH adjuster to the oxide fine particle dispersion of Experimental Example C1-9 was designated as Experimental Example C1-10, Experimental Example C1-11, and Experimental Example C1-12.
  • the concentrations of the oxide fine particles in the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C1-1 to Experimental Example C1-12 were all 4.0 wt% as Fe 2 O 3 .
  • Table C3 shows the pH and conductivity of the oxide fine particle dispersion during the modification treatment of the oxide fine particle dispersion.
  • IPA isopropyl alcohol
  • UV-Vis spectrum For the UV-Vis spectrum, a visible ultraviolet absorption spectrophotometer (product name: UV-2450, manufactured by Shimadzu Corporation) was used. The transmission spectrum was measured with a measurement range of 200 nm to 800 nm, a sampling rate of 0.2 nm, and a low measurement speed. In the transmission spectrum measurement, a dispersion liquid in which silicon oxide-coated iron oxide was dispersed in PG at a concentration of 2.1 ⁇ 10 ⁇ 3 mol / L (as Fe 2 O 3 ) was used as a measurement sample.
  • the oxide fine particles when it was allowed to stand for 1 week after fractionation, the oxide fine particles were slightly precipitated, but the amount of the precipitate was about 0.1 wt% of the oxide fine particles contained in the dispersion. Met.
  • Experimental Example C1-3 and Experimental Example C1-4 a slightly larger amount of oxide fine particles settled at the time of standing for 1 week (2 weeks after sorting) than at the time of standing for 1 week after sorting.
  • the amount of the sediment was about 0.2 wt% of the oxide fine particles contained in the dispersion. It has been found that the dispersion stability of the oxide fine particle dispersion is improved when the pH of the oxide fine particle dispersion is in the range of 6.5 to 8.5 using the dispersion reforming apparatus of the present invention.
  • Experimental Example C1-10 prepared at pH 6.72 and conductivity 3.51 ⁇ S / cm (measurement temperature: 26.7 ° C.), pH 7.24, conductivity 6.25 ⁇ S / cm (measurement temperature)
  • Experimental Example C1-11 prepared at 26.8 ° C. showed the same dispersion stability and self-dispersibility as the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C1-5 to Experimental Example C1-7.
  • Experimental Example C1-12 prepared to have a pH of 8.35 and an electrical conductivity of 25.9 ⁇ S / cm (measurement temperature: 26.9 ° C.) is the oxide fine particle dispersion of Experimental Example C1-3 and Experimental Example C1-4 Showed the same dispersion stability and self-dispersibility.
  • FIG. 11 (a) A TEM photograph of the oxide fine particles of Experimental Example C1-9 is shown in FIG. From the 10000 ⁇ TEM photograph in FIG. 11 (a) and the 100000 ⁇ TEM photograph in (b), it was observed that the oxide fine particles were aggregated as compared with Experimental Example C1-6, and the number of aggregates was also Many were observed. Similar results were obtained for the oxide fine particles of Experimental Example C1-8 (not shown).
  • FIG. 12A A TEM photograph of the oxide fine particles of Experimental Example C1-4 is shown in FIG. From the 10000 ⁇ TEM photograph of FIG. 12A and the 25000 ⁇ TEM photograph of FIG. 12A, it was observed that the oxide fine particles were aggregated as compared with Experimental Example C1-6. Compared to 9 oxide fine particles, the number of aggregates was small, and a state of uniform dispersion was observed. Similar results were obtained for the oxide fine particles of Experimental Example C1-3 and Experimental Example C1-12.
  • UV-Vis spectrum measurement results UV-Vis spectrum measurement results (transmission) performed using the PG dispersion prepared using the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C1-2, Experimental Example C1-4, Experimental Example C1-6, and Experimental Example C1-9
  • the spectrum is shown in FIG. PG dispersions prepared using the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C1-4 and Experimental Example C1-6 show substantially the same spectral shape, exhibiting absorption in the wavelength region of 200 nm to 400 nm, and having a wavelength of 700 nm to 800 nm. In the region, the transmittance was 95% or more.
  • the PG dispersions prepared using the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C1-2 and Experimental Example C1-9 have transmittances in the range of 700 nm to 800 nm in Experimental Example C1-4 and Experimental Example C1-6. It became low compared. Since the dispersibility of the oxide fine particles in the oxide fine particle dispersion of Experimental Example C1-2 and Experimental Example C1-9 is lower than that of Experimental Example C1-4 and Experimental Example C1-6, Experimental Example C1-2, Since the oxide fine particles contained in the oxide fine particle dispersion of Experimental Example C1-9 were not uniformly dispersed in the PG dispersion, and aggregates were also formed, the PG of Experimental Examples C1-4 and 1-6 It is considered that the light transmittance in the visible region is lower than that of the dispersion.
  • oxide fine particles were prepared by preparing an oxide fine particle dispersion using a device comprising an apparatus for removing impurities from the oxide fine particle dispersion by a cross flow method using a filtration membrane and a disperser. It was found that the dispersion stability can be improved by controlling the pH or conductivity based on the treatment time of the dispersion. It was also found that the dispersibility of the oxide fine particle dispersion was improved when a dispersion using another dispersion medium was prepared using the obtained oxide fine particle dispersion.
  • the pH or conductivity of the dispersion is controlled to control the dispersibility of the oxide fine particles contained in the oxide fine particle dispersion. I understood that I could do it. Further, for example, with respect to the oxide fine particle dispersion having a pH of 6.01, the dispersion stability is improved by adjusting the pH again in the range of 6.5 to 8.5, and the obtained oxide fine particle dispersion is obtained. It was found that the dispersibility of the oxide fine particle dispersion was also improved when a dispersion using another dispersion medium was prepared by using.
  • Example C2 The dispersion modification experiment according to Experimental Example C2 corresponds to a comparative example of the present invention.
  • the disperser 102 and the dispersion container 101 of the apparatus described in FIG. 1A are removed, and the pump 104 is used to transfer the removal container 120 from the storage container 130 filled with the oxide fine particle dispersion.
  • the pump 104 is used to transfer the removal container 120 from the storage container 130 filled with the oxide fine particle dispersion.
  • impurities in the oxide fine particle dispersion were removed and pH was adjusted by the same method as in Experimental Example C1, and the oxide fine particle dispersion was modified.
  • Table C4 shows the results of Experimental Example C2.
  • the modification treatment was performed until the pH of the oxide fine particle dispersion reached 7.48. However, even when the treatment was repeated, the treatment until the pH fell below 7.48 was difficult. Further, even when the modification treatment was performed up to the same pH and conductivity as in Experimental Example C1, the same dispersibility and dispersion stability as in Experimental Example C1 could not be confirmed.
  • Example C3 The modification experiment of the dispersion according to Experimental Example C3 corresponds to an example in which the peripheral speed of the disperser in the present invention is 10 m / s or less.
  • Experimental Example C3 the modification process of the oxide fine particle dispersion was performed in the same manner as in Experimental Example C1, except that the peripheral speed of the disperser was set to 7.1 m / s for the apparatus described in FIG. It was.
  • the conditions of Experimental Example C3 are shown in Table C12, and the results are shown in Table C5.
  • Experimental Example C3-8 pH 6.31
  • Claremix product name: CLM-2.2S, rotor: R1, screen
  • S0.8-48 manufactured by M Technique
  • Experimental Example C3-9 which was prepared with a pH of 6.81 and a conductivity of 6.12 ⁇ S / cm (measurement temperature: 26.7 ° C.), had a pH of 7.36 and a conductivity of 6.77 ⁇ S / cm (measurement temperature).
  • Experimental Example C3-10 prepared at 26.8 ° C. showed the same dispersion stability and self-dispersibility as the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C3-6 and Experimental Example C3-7.
  • Experimental Example C3-11 prepared at a pH of 8.25 and an electrical conductivity of 23.3 ⁇ S / cm (measurement temperature: 26.9 ° C.) is an oxide fine particle dispersion of Experimental Example C3-4 and Experimental Example C3-5 Showed the same dispersion stability and self-dispersibility.
  • Example C4 As Experimental Example C4, the oxide fine particle dispersion liquid coated with silicon oxide that was discharged from the precipitation treatment apparatus in Experimental Example C and collected in a beaker was subjected to batch processing and removal processing by membrane filtration, respectively. It went alone.
  • Experimental example C4 corresponds to a comparative example of the present invention. Specifically, 14 kg ( ⁇ 14 L) of the oxide fine particle dispersion discharged from the precipitation processing apparatus and collected in a beaker is charged into the container 130, and Claremix (product name: CLM-2.2S, rotor: R1).
  • the membrane filtration treatment is performed by extracting the oxide fine particle dispersion from the processing apparatus when the oxide fine particle dispersion in the container reaches 1.5 L ( ⁇ 1.5 kg), and adjusting the pH, conductivity, and the like of the oxide fine particle dispersion. The rate, dispersibility and dispersion stability were confirmed.
  • Table C6 shows the results of modifying the oxide fine particle dispersion by charging 13.5 L of pure water into the storage container 130 and repeating the above operation.
  • the modification treatment was performed until the pH of the oxide fine particle dispersion reached 7.04. However, even when the treatment was repeated, the treatment until the pH fell below 7.04 was difficult. Moreover, even when it was washed to the same pH as in Experimental Example C1, the dispersibility and dispersion stability equivalent to Experimental Example C1 could not be confirmed. This is because, in Experimental Example C4, since the batch dispersion process and the removal process by membrane filtration were each performed independently, the impurities were dispersed by the removal unit before all re-aggregation by the impurities. This is because the removal process of removing from the liquid could not be performed.
  • the prepared oxide raw material liquid and the oxide precipitation solvent were mixed in a precipitation treatment apparatus shown in FIG. Specifically, an oxide precipitation solvent is introduced as the liquid A between the processing surfaces 1 and 2, and the processing unit 10 is operated at a rotational speed of 1700 rpm, while the oxide raw material liquid is processed as the liquid B. 2 and mixing the oxide precipitation solvent and the oxide raw material liquid in a thin film fluid to precipitate oxide fine particles between the processing surfaces 1 and 2, and a fluid containing oxide fine particles (hereinafter, The oxide fine particle dispersion) was discharged from between the processing surfaces 1 and 2 of the deposition processing apparatus. The discharged oxide fine particle dispersion was collected in a beaker via the vessel v. Table C8 shows the operating conditions of the precipitation treatment apparatus.
  • the introduction temperature (liquid feeding temperature) and the introduction pressure (liquid feeding pressure) of the liquid A and liquid B shown in Table C8 are sealed introduction paths (the first introduction part d1 and the first introduction part) between the processing surfaces 1 and 2. 2 was measured using a thermometer and a pressure gauge provided in the introduction part d2), and the introduction temperature of the liquid A shown in Table C8 is the actual pressure under the introduction pressure in the first introduction part d1.
  • the temperature of the A liquid, and the introduction temperature of the B liquid is the actual temperature of the B liquid under the introduction pressure in the second introduction part d2.
  • a pH meter of model number C-71 manufactured by HORIBA, Ltd. was used for pH measurement. Before introducing the A liquid and the B liquid into the precipitation treatment apparatus, the pH was measured at room temperature. Moreover, since it is difficult to measure the pH of the mixed fluid immediately after mixing the oxide raw material liquid and the oxide precipitation solvent, the pH of the oxide fine particle dispersion liquid discharged from the apparatus and collected in a beaker is adjusted to room temperature. It was measured.
  • Example C5 The dispersion modification experiment according to Experimental Example C5 corresponds to an example of the present invention.
  • step of modifying the dispersion impurities are removed from the dispersion of oxide fine particles discharged from the deposition apparatus and collected in a beaker using the dispersion reformer 100 of FIG. Adjustments were made to modify the oxide fine particle dispersion.
  • Table C12 shows the conditions. The treatment was performed in the same manner as in Experimental Example C1 except for the conditions described in Table C12.
  • the oxide fine particle dispersions separated from the container 130 every processing time while the above processing was continued were designated as Experimental Example C5-1 to Experimental Example C5-7.
  • the concentrations of oxide fine particles in the oxide fine particle dispersions obtained under the conditions of Experimental Example C5-1 to Experimental Example C5-7 were all 4.0 wt% as ZnO.
  • Table C9 shows the results of Experimental Example C5 together with the pH and conductivity of the oxide fine particle dispersion during the modification of the oxide fine particle dispersion. By performing the modification treatment, the pH and conductivity of the oxide fine particle dispersion approached the same values as MeOH used in the modification treatment. Further, the oxide fine particle dispersion was fractionated under the conditions of Experimental Example C5-1 to Experimental Example 5-7 shown in Table C9.
  • a portion of each of the collected oxide fine particle dispersions was diluted with propylene glycol (hereinafter referred to as PG), and Claremix (product name: CLM-2.2S, rotor: R1, screen: S0.8-48, M -Dispersion treatment was performed at 20000 rpm (peripheral speed: 31.4 m / s) for 30 minutes using a technique.
  • Part of the obtained PG dispersion of fine oxide particles was diluted with isopropyl alcohol (hereinafter referred to as IPA), treated with an ultrasonic cleaner for 5 minutes, and dropped onto the collodion film and dried in the air for 4 hours.
  • IPA isopropyl alcohol
  • IPA isopropyl alcohol
  • the rest of the PG dispersion of oxide fine particles was used for UV-Vis spectrum measurement.
  • UV-Vis spectrum For the UV-Vis spectrum, a visible ultraviolet absorption spectrophotometer (product name: UV-2450, manufactured by Shimadzu Corporation) was used. The transmission spectrum was measured with a measurement range of 200 nm to 800 nm, a sampling rate of 0.2 nm, and a low measurement speed. In the transmission spectrum measurement, a dispersion liquid in which zinc oxide was dispersed in PG at a concentration of 1.9 ⁇ 10 ⁇ 3 mol / L (as ZnO) was used as a measurement sample.
  • the dispersion stability of the oxide fine particle dispersion was improved by setting the pH of the oxide fine particle dispersion to 7.0 to 8.5 using the dispersion reformer of the present invention.
  • the precipitates of oxide fine particles were less when they were allowed to stand for 2 weeks after fractionation than when they were allowed to stand for 1 week after fractionation. Confirmed and substantially no sediment was confirmed.
  • the oxide fine particles in the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C5-5 to Experimental Example 5-7 with a pH in the range of 7.0 to 7.5 are the precipitates once generated after standing for one week.
  • it was dispersed again without being subjected to a dispersion treatment it was considered to contain oxide fine particles having self-dispersibility.
  • FIG. 15 (a) A TEM photograph of the oxide fine particles of Experimental Example C5-3 is shown in FIG. From the TEM photograph of FIG. 15 (a) and the TEM photograph of (b), it was observed that the oxide fine particles were aggregated as compared with Experimental Example C5-6, but Experimental Example C5-1 and Experimental Example C5 Compared with -2 oxide fine particles, the number of aggregates was small, and it was observed that the particles were uniformly dispersed. Similar results were obtained for the oxide fine particles of Experimental Example C5-4 (not shown).
  • FIG. 16 (a) A TEM photograph of the oxide fine particles of Experimental Example C5-2 is shown in FIG. From the TEM photograph of FIG. 16 (a) and the TEM photograph of (b), it was observed that the oxide fine particles were aggregated as compared with Experimental Example C5-3 and Experimental Example C5-6, and the number of aggregates. Many were also observed. Similar results were obtained for oxide fine particles produced under the conditions of Experimental Example C5-1.
  • FIG. 17 shows the UV-Vis spectrum measurement results (transmission spectrum) performed using the PG dispersion prepared using the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C5-2, Experimental Example C5-3, and Experimental Example C5-6. Show.
  • the PG dispersions prepared using the oxide fine particle dispersions of Experimental Example C5-3 and Experimental Example C5-6 show substantially the same spectral shape, and show a transmittance of 90% or more in the region from 400 nm to 800 nm. It was.
  • the transmittance of the PG dispersion prepared under the conditions of Experimental Example C5-2 was lower than that of Experimental Example C5-3 and Experimental Example C5-6 in the region from 700 nm to 800 nm. Since the dispersibility of the oxide fine particles in the oxide fine particle dispersion prepared under the conditions of Experimental Example C5-2 is lower than that of Experimental Example C5-3 and Experimental Example C5-6, the conditions of Experimental Example C5-2 Since the oxide fine particles prepared in Step 1 were not uniformly dispersed in the PG dispersion and aggregates were also formed, light in the visible region was larger than the PG dispersions in Experimental Example C5-3 and Experimental Example C5-6. Is considered to be low.
  • Example C6 The dispersion modification experiment according to Experimental Example C6 corresponds to a comparative example of the present invention.
  • the disperser and the dispersion container of the apparatus described in FIG. 1A are removed, and the container is filled directly with the oxide fine particle dispersion, and then sent directly to the removing unit 120 using the pump 104.
  • the oxide fine particle dispersion was modified by the same method as in Experimental Example C5, except that the solution was filtered and filtered.
  • Table C10 shows the results of Experimental Example C6.
  • the modification treatment was performed until the pH of the oxide fine particle dispersion reached 7.59. However, even when the treatment was repeated, the treatment until the pH fell below 7.59 was difficult.
  • oxide fine particle dispersions (experimental examples C6-5 to C6-7), which were treated until the pH was the same as in experimental example C5, were also obtained as in experimental example C5. Dispersibility like a liquid and dispersion stability could not be confirmed.
  • Experimental Example C7 the oxide fine particle dispersion used in Experimental Example C5 was separately subjected to a batch dispersion process and a membrane filtration removal process.
  • Experimental example C7 corresponds to a comparative example in the present invention. Specifically, 14 kg ( ⁇ 14 L) of the oxide fine particle dispersion discharged from the precipitation processing apparatus and collected in a beaker is charged into the container 130, and Claremix (product name: CLM-2.2S, rotor: R1). Then, using a screen: S0.8-48, manufactured by M Technique, dispersion treatment was performed for 30 minutes at 20000 rpm (peripheral speed: 31.4 m / s).
  • the temperature of the oxide fine particle dispersion was 23 to 24 ° C. during the treatment.
  • the solution was directly sent to the removing unit 120 using the pump 104 and filtered.
  • the filtration membrane, cleaning liquid, pump, and the like used for the treatment are the same as those in Experimental Examples C1 to C4. Note that the time from the end of the dispersion treatment to the start of filtration required 20 minutes, and apparent aggregation and sedimentation of oxide fine particles were already observed at the start of filtration.
  • the modification treatment was performed until the pH of the oxide fine particle dispersion reached 7.88. However, even when the treatment was repeated, the treatment until the pH fell below 7.88 was difficult. Moreover, even when it was washed to the same pH as in Experimental Example C4, the same dispersibility and dispersion stability as in Experimental Example C4 could not be confirmed. This is because, in Experimental Example C7, since the batch-type dispersion treatment and the removal treatment by membrane filtration were each carried out independently, before the re-aggregation by the impurities, all of the impurities were dispersed by the removal section. This is because the removal process of removing from the liquid could not be performed.

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Abstract

分散性並びに分散安定性に優れた微粒子分散液を提供することを課題とする。 微粒子の分散性を向上させる微粒子分散液の改質方法において、微粒子分散液に含有された微粒子bの凝集体aに対して物理的エネルギーEを加えて微粒子bの凝集体aよりも小さな粒子に分散させる分散処理を行うことにより、凝集体a中に含まれていた不純物cを分散液中に放出させる。不純物cによって再凝集がなされる前に、濾過膜dを備えた除去部によって不純物cを分散液から除去する。

Description

微粒子分散液の精密改質方法
 本発明は、微粒子分散液の精密改質方法に関するものである。
 微粒子は、半導体、トナー、塗料、セラミックス、金属、薬品、化粧料、化学品、カラーフィルター等、幅広い分野において用いられる材料であり、微粒子化することによって、新たな特性が発現するために、様々な製造方法が提案されている。
 微粒子を実際に使用する際には、各種の溶媒に分散させて使用するが、微粒子が凝集した状態、即ち二次粒子を形成している状態では、ナノ粒子としての特性が十分に発揮できないことが多い。特に200nm以下のナノメートルサイズの微粒子とすることによって、その特性は向上するものの、凝集体をより形成しやすくなるという課題があり、微粒子の分散性を制御され、更には一次粒子にまで分散させた、微粒子分散液の製造方法が求められている。
通常微粒子を液相にて作製する場合、微粒子原料を溶媒に溶解させた微粒子原料液と、当該原料液より微粒子を析出させるための析出溶媒とを混合させて微粒子を析出させる方法が一般的である。とりわけ、特許文献1、2に示されている様に、接近・離反可能な相対的に回転する処理用面間において、微粒子を析出させることにより、分散性の高い微粒子分散液を比較的容易に得ることができる。
 しかし液相法を適用した場合、微粒子分散液中には、微粒子原料液または微粒子析出溶媒に由来する不純物が含まれている。そのため、微粒子析出後、ある時間内は高分散性を保持できるが、上記不純物のため、経時変化によって、微粒子分散液中において微粒子が凝集し、沈降する場合が多い。特許文献1、2に示されている接近・離反可能な相対的に回転する処理用面を備えた強制薄膜方式の流体処理装置を用いた場合においては、析出直後の微粒子は、粒子径が小さくかつ粒子径が揃っており、元々の分散性が高いものであるゆえに、経時変化による凝集の影響は大きい場合があった。
 このような微粒子分散液より不純物を取り除く方法として、微粒子分散液を遠心分離や吸引濾過、フィルタープレス等の方法を用いて微粒子分散液を濃縮し、そこに純水等の洗浄液を投入して再度遠心分離や吸引濾過等を行うことを繰り返すことで、微粒子分散液中の不純物を取り除くことが一般的である。
 例えば、特許文献3には、微粒子中に含まれるイオン性不純物を分離除去する微粒子の精製方法が開示されている。特許文献3においては、膜濾過を用いることによって、イオン性不純物を透過液と共に分離除去して濃縮された微粒子水分散液を得、濃縮された微粒子水分散液に水を加えて、微粒子濃度が特定の範囲となるように希釈し、再びクロスフロー方式により膜濾過する操作を繰り返す循環膜濾過方式により微粒子を精製する。その際、透過液のpHを監視することにより、容易にイオン性不純物の除去処理の進行度を確認し、これによって高分散性が得られるものとみなしている。しかし、凝集体を分散または解砕する機構が設けられていないため、目的のpHにまで精製の操作を行った場合であっても、凝集体中に含まれる不純物については除去することが困難であり、分散性を制御された微粒子分散液を得ることが困難であった。
 また、特許文献4に示されるように、濾過膜による処理を施す前の微粒子分散液を撹拌することも考えられるが、単に撹拌するだけでは、微粒子の凝集体を一次粒子にまで分散させることが難しい。さらに、特許文献5の段落0159(実施例12)では、濾過膜による処理を施す前に分散機(カンペ(株)製:BATCH SAND)を使用したことが示されているが、ジルコニア粉末からその分散液を製造するために用いられたものに過ぎない。しかも、同分散機は、粗分散用でありバッチ式の分散機として用いられ、その分散に連続して濾過膜による処理を行うことも困難である。また分散液で電導度が3mS/cm以下、より好ましくは0.3mS/cm以下となるまで洗浄する事が好ましいと記載されており粗洗浄の領域である。従って、これら特許文献4及び5に示された発明は、微粒子分散液中の不純物の由来に着目した技術を提案するものではなく、かつ再凝集する前に不純物の除去処理を行うことも提案されていない。よって、これらの文献に示された発明は、微粒子中を含む分散液中に存在する不純物の全体量を減少させることを提案するものではなく、処理完了後の微粒子の分散性を高めることを提案するものでもなかった。
特開2013-82621号公報 再表2009/035019号公報 特開2012-206933号公報 特表2011-530476号公報 特開2013-82609号公報
 本発明は、微粒子分散液の液体中に存在する不純物のみならず、一次粒子の凝集体中などに存在していた不純物を除去して、微粒子を含む分散液中に存在する不純物の全体量を減少させることができる微粒子分散液の改質方法を提供することを課題とする。
 本発明の他の目的は、微粒子の分散性を高めることができる微粒子分散液の改質方法を提供することを課題とする。
 本発明は、微粒子の分散性を向上させる微粒子分散液の改質方法において、上記微粒子分散液に含有された上記微粒子の凝集体に対して物理的エネルギーを加えて上記微粒子の凝集体よりも小さな粒子に分散させる分散処理を行うことにより、上記凝集体中に含まれていた不純物を上記分散液中に放出させ、上記不純物によって再凝集が全てなされる前に、除去部によって上記不純物を上記分散液から除去する除去処理を行うことを特徴とする微粒子分散液の改質方法を提供する。本発明の実施に際して、上記凝集体中の不純物を上記分散液中に放出させても、放出された不純物や或いは予め分散液中に存在していた不純物による再凝集を完全に避けることは困難であるが、放出された不純物の一部が分散液中に存在している間に、除去部によって上記不純物を上記分散液から除去することによって、微粒子を含む分散液中に存在する不純物の全体量を減少させることができる。なお、上記不純物はその性状は問わないものであり、固体であってもよく、イオンであってもよい。
 また本発明は、上記不純物は、上記凝集体とは独立して上記分散液中に存在する液中不純物と、上記凝集体中に存在する粒子中不純物とを含み、上記分散処理によって、上記凝集体から上記粒子中不純物を上記分散液中に放出させて上記液中不純物とする放出ステップと、上記放出ステップを経た上記分散液を、上記液中不純物によって再凝集がなされる前に、上記除去部に送る移送ステップと、上記除去部にて上記液中不純物を上記分散液から除去する除去処理ステップとを備えた微粒子分散液の改質方法を提供する。
 また本発明は、上記分散処理と上記除去処理とを連続的且つ繰り返し行うことを特徴とする微粒子分散液の改質方法を提供する。また本発明は、上記除去部は濾過膜を備え、上記濾過膜へ上記分散液を供給してクロスフロー方式によって濾過することにより、上記不純物を上記分散液から除去することを特徴とする微粒子分散液の改質方法を提供する。また本発明は、上記濾過膜が、限外濾過膜であることを特徴とする微粒子分散液の改質方法を提供する。
 本発明の実施に際しては、上記凝集体中の上記不純物を上記分散液中に放出させた後に、時間が経過するに従って、再凝集が進行すると考えられるため、より多くの不純物が上記分散液の液体中に存在している間に、不純物を除去することが効率的である。従って、上記分散液中に放出させた直後に上記の除去を開始することが最も好ましいと言える。従って装置の物理的な制約などによって放出と除去との間の時間を0にすることが困難であったとしても、上記不純物を上記分散液中に放出させた後、3秒以内に上記分散液から除去する除去処理を行う(開始する)ことが効率的な不純物の除去にとって望ましい。例えば、除去処理を濾過膜によって行う場合には、3秒以内に上記不純物を放出させた上記分散液が濾過膜に到達することが望ましい。また本発明は、上記不純物を放出させた後の上記分散液を上記除去部に送るための直前移送経路における経路長と、流速と、流量と、流体圧と、温度との少なくとも何れか一つを制御する事で、上記微粒子分散液中の微粒子の分散性を制御することを特徴とする微粒子分散液の改質方法を提供する。また本発明は、上記分散処理は、上記分散液中で撹拌羽根を回転させる回転式の分散機により上記物理的エネルギーを上記凝集体に対して与える処理であり、上記撹拌羽根の周速度を10m/s以上として分散処理することを特徴とする微粒子分散液の改質方法を提供する。
 また本発明は、上記除去処理を行った後の上記微粒子分散液のpHを制御する事で、上記微粒子分散液中の微粒子の分散性を制御することを特徴とする微粒子分散液の改質方法を提供する。上記微粒子分散液のpH制御は、上記分散処理と上記除去処理とを連続的且つ繰り返し行うことを継続して行うものであってもよく、或いは、これらの処理を完了した後にpH調整剤を加えるなどしてpHを調整するものであってもよく、両者を併用するものであってよい。
 上記微粒子の一次粒子径は、特には問わないが、極めて小さな一次粒子径の粒子に対しても行うことができ、例えば、一次粒子径が200nm以下の微粒子の分散液にも適用できる。
 上記微粒子の構造は、特には問わないが、たとえば、銀銅合金微粒子のような金属微粒子や、クルクミン微粒子のような有機物微粒子、並びに酸化亜鉛微粒子または表面をケイ素酸化物で被覆された酸化鉄微粒子などの酸化物微粒子に対して適用することができる。
 また本発明の実施に際して用いられる微粒子は、ブレークダウンによって得られたものであってもよく、ビルドアップによって得られたものであってもよく、上記微粒子やその分散液の由来は特に問うものではない。一例として、上記微粒子の一次粒子径がnm単位の微粒子である場合、効率的に良好な微粒子分散液を製造する方法としては、接近・離反可能な相対的に回転する処理用面間において、上記微粒子の原料である微粒子原料を少なくとも含む微粒子原料液と、上記微粒子を析出させるための微粒子析出物質を少なくとも含む微粒子析出溶媒とを混合させると共に当該混合させた流体中で上記微粒子を析出させる工程を含むものを示すことができる。本発明は、この分散液を得る工程を行った後、上記微粒子分散液の改質方法をなすことによって、安定した分散性を示す微粒子分散液の製造方法を提供することができたものである。
 本発明は、微粒子分散液の液体中に存在していた不純物と一次粒子の凝集体中などに存在していた不純物とを含む、分散液中に存在する不純物の全体量を減少させることができる微粒子分散液の改質方法を提供することができたものである。また、本発明は、このような微粒子分散液の改質方法を適用した微粒子分散液の製造方法を提供することができたものである。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(A)は本発明の実施の形態における分散液改質装置の概略図であり、(B)は本発明の他の実施の形態における分散液改質装置の概略図であり、(C)は本発明のさらに他の実施の形態における分散液改質装置の概略図である。 本発明の分散液改質方法の原理図である。 (A)は本発明の実施の形態に係る析出処理装置の略断面図であり、(B)は同析出処理装置の第1処理用面の略平面図である。 本発明の実験例A1-5で得られた微粒子分散液中の微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は800000倍で観察した結果である。 本発明の実験例A1-6で得られた微粒子分散液中の微粒子のTEM写真である。なお、(a)は50000倍、(b)は100000倍で観察した結果である。 本発明の実験例A1-4で得られた微粒子分散液中の微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は600000倍で観察した結果である。 本発明の実験例B1-5で得られた微粒子分散液中の微粒子のTEM写真である。なお、(a)は2500倍、(b)は20000倍で観察した結果である。 本発明の実験例B1-7で得られた微粒子分散液中の微粒子のTEM写真である。なお、(a)は2500倍、(b)は10000倍で観察した結果である。 本発明の実験例B1-4で得られた微粒子分散液中の微粒子のTEM写真である。なお、(a)は2500倍、(b)は10000倍で観察した結果である。 本発明の実験例C1-6で得られた酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は800000倍で観察した結果である。 本発明の実験例C1-9で得られた酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は100000倍で観察した結果である。 本発明の実験例C1-4で得られた酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は250000倍で観察した結果である。 本発明の実験例C1-2、実験例C1-4、実験例C1-6、実験例C1-9の条件で得られた酸化物微粒子分散液を用いて調製したプロピレングリコール分散液を用いて行ったUV-Visスペクトル測定結果(透過スペクトル)である。 本発明の実験例C5-6で得られた酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は250000倍で観察した結果である。 本発明の実験例C5-3で得られた酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は250000倍で観察した結果である。 本発明の実験例C5-2で得られた酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子のTEM写真である。なお、(a)は10000倍、(b)は100000倍で観察した結果である。 本発明の実験例C5-2、実験例C5-3、実験例C5-6の条件で得られた酸化物微粒子分散液を用いて調製したプロピレングリコール分散液を用いて行ったUV-Visスペクトル測定結果(透過スペクトル)である。
 以下、図面に基づき本発明の実施の形態の一例をとりあげて説明する。
 本発明の微粒子分散液の改質方法は、図1(A)(B)(C)に示したような分散液改質装置100を用いて改質する工程とを備えたものとして実施することができる。この改質の対象となる微粒子分散液は、種々の方法で製造したり準備したりすることができるが、一例として図3に示す析出処理装置により製造することができる。
 以下の説明では、まず図1を参照して微粒子分散液を改質する工程を説明した後で、図3を参照して微粒子分散液を得る工程を説明する。
 図1(A)の分散液改質装置100は、微粒子分散液より、不純物を除去し、微粒子分散液のpH並びに導電率を調整するに際して本発明の実施の形態に係る改質方法を実施するために用いることができる装置の代表例である。具体的には、分散液改質装置100は、分散処理装置110と濾過膜を備えた除去部120と収容容器130とを備え、これらが配管システムで接続されている。分散処理装置110は、分散用容器101と、これに敷設された分散機102とを主たる構成要素として備える。
 図3に示す析出処理装置により生成された微粒子分散液L1を収容容器130に投入しポンプ104の運転を開始することで、微粒子分散液L1を分散用容器101に供給する。ポンプ104によって送液された微粒子分散液L1は、分散用容器101内を満たしてオーバーフローし、クロスフロー用洗浄液L2を通液された濾過膜を備えた除去部120に送液されて濾過される。上記除去部120に送液された微粒子分散液L1のうち、上記濾過された後の不純物を含む液は、濾液L3としてクロスフロー用洗浄液L2と共に排出され、残りは再び収容容器130に投入される。なお、収容容器130には分散液の濃度を均一にするための攪拌機200を備えた方が好適である。収容容器130に再び投入された微粒子分散液は、再度分散用容器101に供給され、上記の分散と不純物除去とが連続的且つ繰り返し行われる。
 本発明においては、微粒子分散液について、分散機102による分散処理を行いながら、pH並びに、もしくは導電率の制御を行うものである。この微粒子分散液の導電率は100μS/cm以下、より好ましくは50μS/cm以下であることが好ましい。pHの制御範囲は対象となる微粒子によって目的のpHに調製することが可能である。また分散機102による分散処理を行いながら濾過膜を備えた除去部120並びにpH調整の操作を行うことで、凝集した微粒子間に存在する不純物(即ち、凝集体に含まれる不純物である粒子中不純物)についても容易に除去することが可能となり、更に粒子一つ一つの表面を均一に同じ状態とすることが可能である。
 図2(A)、図2(B)に、本発明における上記分散液改質装置100を用いた場合の不純物除去に関する原理図を示した。これらの図に示したように、本発明の分散液改質装置を用いた場合においては、上記分散用容器101に敷設された分散機102の物理的エネルギーEによって、分散液中の、特に微粒子aの凝集体bに物理的エネルギーEを加えられることによって、当該凝集体bが一時的または瞬間的に分散または解砕され、粒子中の不純物cが分散液中に放出される。物理的エネルギーEを加えられた微粒子分散液が、物理的エネルギーEを加えられたその直後に濾過膜dを備えた除去部に送液されることによって、微粒子分散液に放出された粒子中の不純物cが濾過膜dにて濾過されて除去処理されることになる。これに対して、図2(C)に示したように、従来の濾過処理のみで、凝集体に物理的エネルギーEを加える分散機102のような機構を敷設しない場合や微粒子の凝集体を分散させるための物理的エネルギーEを加えることが困難な例えば棒状、板状、プロペラ状等の形状である単なる攪拌機しか用いない場合には、凝集体bが分散または解砕されないままに濾過膜dに送液されるために、液中に存在する不純物cである液中不純物の除去はできても、凝集の原因となる粒子中不純物を除去することが困難である。
 ただし、図2(B)に示したように、凝集体bに物理的エネルギーEを加えて凝集体bが分散または解砕されてから、濾過膜dに送液されるまでの時間が長時間の場合には、微粒子aが再凝集し、凝集体b中に不純物cを取り込んでしまう。その場合にあっては濾過膜dによる、粒子中不純物を除去する処理が困難となる。また、当該不純物cは微粒子aを凝集させる原因、即ち凝集体bの核となる場合もあり、凝集体bを分散または解砕させて、粒子中の不純物cを微粒子分散液中に放出させた直後に濾過膜dによって不純物を除去するのが望ましい。そのため、上記分散機102によって凝集体bに物理的エネルギーEを加えて、粒子中不純物を微粒子分散液に放出させて液中不純物とした後、3秒以内、好ましくは1秒以内に、当該分散液から不純物cを除去するための除去処理を開始することが好ましい。
 上記分散機102を敷設された分散用容器101から除去部120によって不純物の除去が開始されるまでの時間(T1:sec(秒))は、経路長(Lea:m)、流量(FL:m3/sec)、配管内径(Leb:m)を用いた式(1)にて計算することが可能である。
 T1=Lea/(FL/((Leb/2)×π))   式(1)
 本発明においては、上記FL、Lea,Lebを制御し、T1が0秒から3秒の範囲、好ましくは0.05秒から1秒とすることで、上記分散機102によって凝集体に物理的エネルギーEを加えて、粒子中不純物を微粒子分散液に放出させた後3秒以内、好ましくは1秒以内に当該分散液から不純物を除去する処理を実施できる。
 また上記分散液改質装置内を流れる流体の流体圧、並びに流体温度を制御することでも微粒子分散液中の微粒子の分散性を制御することができる。流体圧並びに流体温度の範囲は用いる分散装置、分散機並びに濾過膜の種類や材質並びに対象となる微粒子分散液に応じて適宜選択して実施することができる。
 また、微粒子分散液に含まれる対象となる微粒子に対して分散性を制御可能なpHとなるよう洗浄操作またはpH調整を行うことによって、一次粒子が凝集体を形成する原因となるイオン成分等をも除去し、且つ微粒子の各一次粒子の表面の反発力を均一に制御することによって、一次粒子同士が互いに反発し合う状態とできるため、作製された微粒子分散液中における微粒子は、安定的な分散状態を確保される。なお、上記分散用容器101に敷設された分散機102は、後述する種々の分散機の内、撹拌羽根を有する分散機であることが好ましい。また処理に際しては、上記撹拌羽根の周速度を高くするに従って、分散用容器101内で分散または解砕される凝集体の数が増え、凝集体の大きさも小さく成り易い。そのため、周速度が低い場合よりも、粒子中不純物の多くを液中に放出させることが可能となる。濾過膜の面積や材質に応じて変化する濾過膜の性能と、処理物の特性とによって決まる不純物除去の性能、即ち単位時間当たりの不純物の除去量に応じて、上記分散機の周速度を制御することが好ましい。具体的には上記撹拌羽根の周速度を10m/s以上として分散処理することが好ましく、15m/s以上とすることがさらに好ましい。10m/s以上とすることによって、微粒子分散液のpHを対象となる微粒子に対して分散性を制御可能なpHとしたにも関わらず、凝集体に含まれる不純物が除去できていない状態が発生することや、粒子一つ一つの表面を均一に同じ状態とできていない状態が発生することを抑制し、本発明によって得られた微粒子分散液のような分散性並びに分散安定性を得ることが可能となる。
 本発明における濾過膜は、対象物質である微粒子の粒子径や目的の処理条件によって、一般的な膜濾過用の濾過膜を使用可能であり、特に限定されないが、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノ濾過膜等の各種濾過膜を用いることができる。特に限定されないが、形態としての一例は、中空糸型濾過膜、チューブラー膜、スパイラル膜、平膜等が挙げられる。また、濾過膜の材質についても特に限定されないが、アルミナや酸化チタン等のセラミックスや、ポリスルホン系高分子、ポリエステル系高分子、芳香族エーテル系高分子、(メタ)アクリル系高分子、(メタ)アクリロニトリル系高分子、フッ素系高分子、オレフィン系高分子、ビニルアルコール系高分子、セルロース系高分子などが挙げられる。用いる微粒子の粒子径、不純物並びに分散媒である溶媒の種類によって、適切な材質、分画分子量、孔サイズの膜を用いて実施できる。特に限定されないが、DESAL社のG-5タイプ、G-10タイプ、G-20タイプ、G-50タイプ、PWタイプ、HWSUFタイプ、KOCH社のHFM-180,HFM-183、HFM-251、HFM-300、HFK-131、HFK-328、MPT-U20、MPS-U20P、MPS-U20S、Synder社のSPE1、SPE3、SPE5、SPE10、SPE30、SPV5、SPV50、SOW30、旭化成株式会社製のマイクローザ(登録商標)UFシリーズ、日東電工株式会社製のNTR7410、NTR7450、日本ガイシ株式会社製のセフィルトUFなどが挙げられる。また、電気透析装置である、株式会社アストム製のアスライザーEDなどを用いて実施するとこも可能である。
 本発明における上記分散機としては、通常の回転式分散機や、高圧ホモジナイザー、超音波式ホモジナイザー等が挙げられるが、撹拌羽根に対して相対的に回転するスクリーンを備えたものなど、流体にせん断力を加えるなどして、均質な混合を実現する回転式分散機などの分散装置を用いて分散されることが望ましい。高圧ホモジナイザーとしては、スターバースト(スギノマシン製)、高圧ホモジナイザーHPH(IKA製)、HIGH PRESSURE HOMOGENIZER(三丸機械工業製)などが挙げられる。超音波式ホモジナイザーとしては、UXシリーズ(三井電気精機製)や、US-1200TCVPやSUSH-300T(日本精機製作所製)、UP200やUIP16000(ヒールッシャー製)などが挙げられる。回転式分散機の好ましい例としては、特許第5147091号に開示されている撹拌機並びに分散機を適用することができる。また、回転式分散機は、連続式で行うことが好ましく、連続式で行う場合には、撹拌槽に対する流体の供給と排出とを連続的に行うものであってもよく、撹拌槽を用いずに連続式の分散機を用いて行うものであってもよく、公知の撹拌機や撹拌手段を用い、適宜撹拌エネルギーEを制御することができる。なお、撹拌エネルギーEに関しては、本願出願人による特開平04-114725号公報に詳述されている。本発明における撹拌並びに分散処理の方法は特に限定されないが、各種せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波式などの撹拌機や溶解機、乳化機、分散機、ホモジナイザーなどを用いて実施することができる。一例としては、ウルトラタラックス(IKA製)、ポリトロン(キネマティカ製)、TKホモミキサー(プライミクス製)、エバラマイルダー(荏原製作所製)、TKホモミックラインフロー(プライミクス製)、コロイドミル(神鋼パンテック製)、スラッシャー(日本コークス工業製)、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機製)、キャビトロン(ユーロテック製)、ファインフローミル(太平洋機工製)などの連続式分散機、クレアミックス(エム・テクニック製)、クレアミックスディゾルバー(エム・テクニック製)、フィルミックス(プライミクス製)などのバッチ式もしくは連続両用分散機をあげることができる。また、凝集体bにエネルギーEを加える撹拌処理は、高速回転する撹拌翼を備えたものであって、撹拌翼の外側にスクリーンを備え、スクリーンの開口から流体がジェット流となって吐出する撹拌機、特に上記のクレアミックス(エム・テクニック製)やクレアミックスディゾルバー(エム・テクニック製)を用いて行われることが望ましい。
 本発明における、分散液改質装置100の実施の形態について他の形態を図1(B)(C)に示す。図1(B)に示す実施の形態では、複数個の濾過膜を備えた除去部120が直列に敷設されており、分散処理装置110にて分散処理された微粒子分散液が複数個の濾過膜によって不純物を除去する処理をされてから、収容容器130に戻る形態となる。図1(C)に示す実施の形態では、ポンプ105を介して収容容器130を分散用容器101に接続したもので、除去部120の濾過膜にて濾過された微粒子分散液は、収容容器130を経ることなく、分散用容器101に送られて分散処理がなされるものであり、微粒子分散液は収容容器130を介することなく循環する。処理後の微粒子分散液は、循環経路中の適宜位置に配置された開閉弁106を開いて、次の処理や容器に送られる。さらに別の実施の形態として、図示は省略するが、分散用容器101の微粒子分散液がオーバーフローする出口に除去部120を直接敷設し、分散処理装置110から除去部120までの経路を実質的に施さないことも可能である(Lea=0)。なお、分散処理装置110における分散用容器101は、実質的に容積を持たずに分散機102を敷設された配管等として、分散機102にて瞬間的に分散処理を行い(例えば完全1パスの連続式)、微粒子分散液に物理的エネルギーEを投下する形態としても実施することができる(図示せず)。また図1の各図に示すように、バイパス路107を設けて、分散機102を経ることなく、除去部120のみを繰り返し通過するような流路を必要に応じて形成することができるようにしてもよい。即ち本発明は、分散処理と除去処理とを連続して行うことを要旨とするが、この連続処理は、微粒子分散液の改質処理を行う全時間中継続して行う必要はない。例えば、処理の当初は、三方弁などの流路選択用の弁(図示せず)をバイパス路107側に切り換えて、微粒子分散液をバイパス路107に通して分散機102を経ることなく、除去部120のみを通過させ、濾過膜で微粒子の液体中に予め存在していた不純物を濾過して除去する処理を行い、同液体中に予め存在していた不純物の量が減少した段階で、流路選択用の弁を分散機102側に切り換えて上記の連続処理を行うようにしてもかまわないし、また、上記の連続処理の後処理として、除去部120のみを通過させる処理を行うようにしてもよい。
(微粒子)
 本発明においては、微粒子を分散液に分散させた微粒子分散液を対象とするもので、微粒子の種類や分散液の種類は種々変更して実施することができるものであり、ブレークダウンによって得られたものであってもよく、ビルドアップによって得られたものであってもよく、上記微粒子やその分散液の由来は特に問うものではない。分散液の調製は種々の手法で行うことができ、例えば、予め用意された微粒子を適宜分散液に分散させたものであってもよく、その際には、定法に従い種々の混合攪拌機を用いることもできる。また、後述する微粒子原料を溶媒に溶解または分子分散させて調製した微粒子原料液と、微粒子析出溶媒とを混合させて微粒子を析出させた微粒子の分散液を用いることが好ましい。微粒子の形態は、単一の元素からなるものであってもよく、複数種類の元素からなるものものであってもよく、コアシェル型の微粒子でも良く、さらに凝集体であってもかまわない。なお、本発明における微粒子分散液の製造方法は、一次粒子径が200nm以下の微粒子について適応させることが好ましく、50nm以下の微粒子について適応させることがより好ましいが、これに限らず一次粒子径が200nmより大きい微粒子について適応させても構わない。用いる濾過膜や分散機、また被処理物である微粒子の種類や分散媒によっても異なるが、一次粒子径が200nmより大きく1μm以下の微粒子に用いることもできる。また、処理前の粒子としては、1μm以上の径の凝集体であってもかまわない。
(流体と反応の種類)
 本発明に係る分散液中の微粒子は、特許文献1や2に示された種々の微粒子に対して適用することができる。また、当該微粒子を得るための反応についても特許文献1や2に示された種々の反応を適用することができるものである。
 その一例を示せば、複数種類の流体を処理用面間に投入して混合する場合において、混合すべき流体としては、特に限定されるものではないが、例えば、酸化物、金属、セラミックス、半導体、シリカなどの無機物の微粒子や、有機顔料や薬物のような有機物の微粒子を析出可能な流体を示すことができる。多くの場合、これらの微粒子は微細であるが故に凝集体を形成していることが多く、本発明を適用する有用性が認められる。
(微粒子原料)
 本発明における微粒子の作製に用いる微粒子原料としては、特に限定されない。反応、晶析、析出、共沈等の方法で微粒子となるものであれば実施できる。本発明においては、以下、当該方法を析出と記載する。
 ここで、酸化物微粒子の場合を例にとると、同微粒子の作製に用いる酸化物原料とは、微粒子の原料である物質であって、例えば金属や非金属の単体、金属化合物や非金属の化合物である。本発明における金属は、特に限定されない。好ましくは化学周期表上における全ての金属元素である。また、本発明における非金属は、特に限定されないが、好ましくは、B,Si,Ge,As,Sb,C,N,O,S,Te,Se,F,Cl,Br,I,At等の非金属元素を挙げることができる。これらの金属や非金属について、単一の元素であっても良く、複数の元素からなる合金や金属元素に非金属元素を含む物質であっても良い。また、本発明において、上記の金属の化合物を金属化合物という。金属化合物または上記の非金属の化合物としては特に限定されないが、一例を挙げると、金属または非金属の塩や酸化物、水酸化物、水酸化酸化物、窒化物、炭化物、錯体、有機塩、有機錯体、有機化合物またはそれらの水和物、有機溶媒和物などが挙げられる。金属塩または非金属の塩としては、特に限定されないが、金属または非金属の硝酸塩や亜硝酸塩、硫酸塩や亜硫酸塩、蟻酸塩や酢酸塩、リン酸塩や亜リン酸塩、次亜リン酸塩や塩化物、オキシ塩やアセチルアセトナート塩またはそれらの水和物、有機溶媒和物などが挙げられ、有機化合物としては金属または非金属のアルコキシドなどが挙げられる。以上、これらの金属化合物または非金属の化合物は単独で使用しても良く、複数以上の混合物として使用しても良い。
 例えば微粒子が、酸化鉄または酸化亜鉛をコアとし、シェルにケイ素酸化物からなるケイ素酸化物で被覆された酸化鉄微粒子または酸化亜鉛で有る場合には、コア用酸化物原料として、亜鉛または鉄の酸化物や水酸化物、その他亜鉛の塩やアルコキシドなどの化合物やそれらの水和物などが挙げられる。特に限定されないが、亜鉛または鉄の塩化物、硝酸塩、硫酸塩などの無機化合物や、亜鉛または鉄のアルコキシドやアセチルアセトナート等の有機化合物などが挙げられる。具体的な一例としては、酸化亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛、塩化鉄(III)、塩化鉄(II)、硝酸鉄(III)、硫酸鉄(III)、亜鉛アセチルアセトナート、鉄アセチルアセトナートやそれらの水和物などが挙げられる。またシェル用酸化物原料としては、ケイ素の酸化物や水酸化物、その他ケイ素の塩やアルコキシドなどの化合物やそれらの水和物が挙げられる。特に限定されないが、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-トリフルオロプロピル-トリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、テトラメチルオルトシリケート(TMOS)、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)、およびTEOSのオリゴマ縮合物、例えば、エチルシリケート40、テトライソプロピルシラン、テトラプロポキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラブトキシシラン、および同様の物質が挙げられる。さらにシェル用酸化物原料として、その他のシロキサン化合物、ビス(トリエトキシシリル)メタン、1、9-ビス(トリエトキシシリル)ノナン、ジエトキシジクロロシラン、トリエトキシクロロシラン等を用いても構わない。
 また、上記微粒子の作製においては、微粒子原料を少なくとも含む微粒子原料液を用いるものである。上記微粒子原料が固体の場合には、上記微粒子原料を溶融させた状態、または後述する溶媒に混合または溶解された状態(分子分散させた状態も含む)で用いることが好ましい。上記微粒子原料が液体や気体の場合であっても、後述する溶媒に混合または溶解された状態(分子分散させた状態も含む)で用いてもよい。更に上記の微粒子原料液には、分散液やスラリーなどの状態のものも含んでも実施できる。
 上記微粒子の作製における微粒子析出物質としては、微粒子原料を、微粒子として析出させることができる物質であれば、特に限定されない。例えば、酸化物微粒子の場合には、酸性物質または塩基性物質を用いることができる。微粒子析出物質としては、微粒子原料を、微粒子として析出させることができる物質であれば、特に限定されず、例えば、酸性物質または塩基性物質を用いることができる。
(塩基性物質)
 上記の微粒子析出物質としての塩基性物質としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの金属水酸化物、ナトリウムメトキシドやナトリウムイソプロポキシドのような金属アルコキシド、トリエチルアミン、ジエチルアミノエタノールやジエチルアミンなどのアミン系化合物やアンモニアなどが挙げられる。
(酸性物質)
 上記の微粒子析出物質としての酸性物質としては、王水、塩酸、硝酸、発煙硝酸、硫酸、発煙硫酸などの無機酸や、ギ酸、酢酸、くえん酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸、シュウ酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸などの有機酸が挙げられる。
(微粒子析出溶媒・調製に用いられる溶媒)
 上記微粒子の作製においては、微粒子析出物質を少なくとも含む微粒子析出溶媒を用いるものであり、少なくとも微粒子析出物質を溶媒に混合・溶解・分子分散させて微粒子析出溶媒を調製することが好ましい。微粒子原料液、並びに微粒子析出溶媒の調製に用いる溶媒としては、例えば水や有機溶媒、またはそれらの複数からなる混合溶媒が挙げられる。上記水としては、水道水やイオン交換水、純水や超純水、RO水などが挙げられ、有機溶媒としては、アルコール化合物溶媒、アミド化合物溶媒、ケトン化合物溶媒、エーテル化合物溶媒、芳香族化合物溶媒、二硫化炭素、脂肪族化合物溶媒、ニトリル化合物溶媒、スルホキシド化合物溶媒、ハロゲン化合物溶媒、エステル化合物溶媒、イオン性液体、カルボン酸化合物、スルホン酸化合物などが挙げられる。上記の溶媒はそれぞれ単独で使用しても良く、または複数を混合して使用しても良い。アルコール化合物溶媒としては、メタノールやエタノールなどの1価アルコールや、エチレングリコールやプロピレングリコールなどのポリオールなどが挙げられる。また、微粒子の作製に悪影響を及ぼさない範囲において、必要に応じて、上記酸性物質を微粒子原料液に混合しても良い。
(調製装置)
 上記微粒子原料液または微粒子析出溶媒は、上記微粒子を分散させるために用いた分散処理装置と同様のものを適応することが可能である。
(分散剤等)
 また、微粒子の作製に悪影響を及ぼさない範囲において、目的や必要に応じて各種の分散剤や界面活性剤を用いてもよい。特に限定されないが、分散剤や界面活性剤としては一般的に用いられる様々な市販品や、製品または新規に合成したものなどを使用できる。一例として、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤や、各種ポリマーなどの分散剤などを挙げることができる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。上記の界面活性剤および分散剤は、微粒子原料液、微粒子析出溶媒、シェル用原料液の少なくとも何れか1つの流体に含まれていてもよく独立した流体として用いられるものであってもよい。
(反応方法:析出処理装置) 
 本発明においては、微粒子の由来は問わないが、析出処理装置の一例として、図3に示すマイクロリアクターを用いて、微粒子分散液を得ることができる。
 本実施の形態における析出処理装置は、特許文献1や国際公開WO2009/008392号パンフレットなどに示された本願出願人の開発に係る装置を用いて実施することができる。
 この装置は、対向する第1および第2の、2つの処理用部10、20を備え、第1処理用部10が回転する。両処理用部10、20の対向する面が、夫々処理用面となる。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、第1、第2、第3の被処理流体の流路d1、d2、d3に接続され、被処理流体の密封された流路の一部を構成する。この両処理用面1、2間の間隔は、通常は、1mm以下、例えば、0.1μmから50μm程度の微小間隔に調整される。これによって、この両処理用面1、2間を通過する被処理流体は、両処理用面1、2によって強制された強制薄膜流体となる。
 そして、この析出処理装置は、処理用面1、2間において、第1、第2、または第3の被処理流体を混合し反応させて微粒子を析出させる流体処理を行なう。
 より具体的に説明すると、上記装置は、上記の第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43と、回転駆動機構(図示せず)と、第1導入部d10と、第2導入部d20と、第3導入部d30と流体圧付与機構p1、p2、p3とを備える。
 上記実施の形態において、第1処理用部10、第2処理用部20は環状のディスクであり、第1処理用部10と第2処理用部20との間の上流側の隙間(この例では環状の内周側の隙間)が第1導入部d10を構成し、第1導入部d10から処理用面1、2に導入された被処理流体は、下流側(この例では環状の外周側の隙間)から処理用面1、2の外に流出する。第2導入部d20と、第3導入部d30とは、処理用面1、2のうちの少なくとも何れか一方に開口しており、第1導入部d10から処理用面1、2間に導入された被処理流体に対して、途中から合流して、これらの被処理流体が処理用面1、2で混合される。第3導入部d30の開口部は、第2導入部d20の開口部よりも、下流側(この例では半径方向の外側)に位置する。これらの被処理流体は強制された薄膜流体となり、両処理用面1、2の下流側に移動しようとする。その際、両処理用部10、20のうち少なくとも1方を回転させることにより、混合された被処理流体は、環状の半径方向への移動ベクトルと周方向への移動ベクトルとの合成ベクトルが被処理流体に作用して、内側から外側へ略渦巻き状に移動する。
 上記実施の形態においては、第2ホルダ21が装置に固定されており、回転駆動機構の回転軸50に取り付けられた第1ホルダ11が回転し、この第1ホルダ11に支持された第1処理用部10が第2処理用部20に対して回転する。もちろん、第2処理用部20を回転させるようにしてもよく、双方を回転させるようにしてもよい。本実施の形態において、上記回転速度は、例えば、350rpmから5000rpmとすることができる。
 上記実施の形態では、第1処理用部10に対して、第2処理用部20が回転軸50の軸方向に接近離反するもので、第2ホルダ21に設けられた収容部41に、第2処理用部20の処理用面2側と反対側の部位が出没可能に収容されている。ただし、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。
 接面圧付与機構は、第1処理用部10の第1処理用面1と第2処理用部20の第2処理用面2とが接近する方向に押す力(以下、接面圧力という)を発生させるための機構であり、スプリング43や流体圧や重力などを用いたものを採用できる。この接面圧力と、第1から第3の被処理流体の流体圧力による両処理用面1、2間を離反させる力(以下、離反力という)との均衡(圧力バランス)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ちつつ、nm単位ないしμm単位の微小な膜厚を有する薄膜流体を発生させる。
 ここで、図1(B)に示すように、第1処理用部10の第1処理用面1には、第1処理用部10の中心側から外側に向けて、すなわち径方向について伸びる溝状の凹部13を形成してもかまわない。この凹部13は、両処理用面1、2の少なくとも何れか一方に形成でき、これらの凹部13を形成することにより、被処理流体を両処理用面1、2間に送るマイクロポンプ効果を得ることができる。
 上述の導入部d20、d30は、凹部13のない平坦面16と対向する位置に設けることが好ましい。特に、マイクロポンプ効果によって導入される際の第1の被処理流体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下流側の平坦面16に対向する位置に導入部d20、d30の開口を設置することが好ましい。これによって、層流条件下にて複数の被処理流体の混合と、微粒子の析出を行うことが可能となる。
 第2導入部d2には方向性を持たせることが好ましい。例えば、導入部d20、d30からの導入方向が、第2処理用面2に対して所定の仰角で傾斜させることができ、これにより第1の被処理流体の流れに対する乱れの発生を抑制しつつ処理用面1、2間に第2の被処理流体を導入することができる。また、同導入部d20、d30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、方向性を有せてもかまわない。
 両処理用部10、20の外側に吐出した混合後の被処理流体は、微粒子分散液としてベッセルvを介して容器(図示せず)に集められるか、あるいは容器を経ずに図1の分散液改質装置100に送られる。
 図3(A)の実施の形態に係る析出処理装置にあって、コアシェル型の微粒子を製造する場合にあっては、両処理用面1、2間の領域において、開口部d20と開口部d30との間の領域が、コアとなる微粒子の析出に係るコアとなる微粒子の析出形成領域となる。そして、両処理用面1、2間の領域において、開口部d30より下流(図の例では外側)の領域が、シェルとなる被覆物の析出に係るシェルとなる酸化物の析出領域となる。但し、コアとなる微粒子の析出とシェルとなる被覆物の析出とは連続して行われるため、両工程は完全に切りわけられるものでなくともよい。言い換えれば、シェルとなる被覆物の析出が開始された後にも、コアとなる微粒子の析出や成長が一部続いてもかまわない。
 なお、上記の被処理流体の種類とその流路の数は、図3(A)の例では、3つとしたが、2つでもよく、界面活性剤や分散剤などを他の流体として区別して導入するために4つ以上の流路を形成してもよい。
 また、各処理用部に設けられる導入部の開口部は、その形状や大きさや数は特に制限はなく適宜変更して実施し得る。たとえば、円環形状であってもよく、円環形状に配列された不連続な複数の開口であってもよく、単独の開口であってもよい。
 以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。しかし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。実施例及び比較例として、以下の実験を行った。各実験例において、A液とは、図3(A)に示す析出処理装置の第1導入部d10から導入される第1の被処理流体を指し、B液とは、同じく析出処理装置(B)の第2導入部d20から導入される第2の被処理流体を指す。また本実施例においては、実験例C1からC3を行うための微粒子分散液の作製時を除いて第3導入部d30を敷設せず、第3の被処理流体を用いなかった。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(実験例の概要)
 本発明の実施例及び比較例を示すために、大別して実験例A、B及びCの3種類の微粒子について、以下の実験を行った。実験例Aは金属微粒子分散液の改質であり、実験例Aに関する表については、A1から始まる番号を用いた。実験例Bは有機物微粒子分散液の改質であり、実験例Bに関する表については、B1から始まる番号を用いた。実験例Cは酸化物微粒子分散液の改質であり、実験例Cに関する表については、C1から始まる番号を用いた。
(実験例A:金属微粒子分散液の実験)
実験例Aは、金属微粒子分散液の改質として、銀銅合金微粒子分散液の改質を示すものである。これらの金属微粒子分散液の改質に関する実験例においては、微粒子の分散性を向上することに対する効果を示す。
(実験例A:金属微粒子(銀銅合金微粒子)分散液の実験)
 実験例A1の結果を表A4-1に示した。表A4-1における分散安定性を示すための沈降度合いの評価基準は次の通りである。
A評価:2週間経過時点で沈降が実質的に確認されないもの。
B評価:2週間経過時点で沈降が確認されたが、極めて僅かなもの。
C評価:2週間経過時点で沈降が確認されたが、僅かなもの。
D評価:2週間経過時点で沈降が確認されたの。
E評価:2週間経過時点で多くの沈降が確認されたもの。
F評価:2週間経過時点で極めて多くの沈降が確認されたもの。
沈降度合いの評価は、分散液により満たされたビーカーの上方、側面及び底面から目視観察して沈降の程度を確認した。その際、沈降物の高さ、沈降物の明暗(暗い沈降物の方が明るい沈降物よりも沈降量が多いと考えられる)、沈降物のムラの有無、2層分離の明確性の各点を総合的に判断して、上記の評価を行った。なお、この評価は、後述する実験例A、実験例B、実験例Cの全てについて同じである。
(実験例A)
 分散液を得る工程の前処理として高速回転式分散乳化装置であるクレアミックス(製品名:CLM-2.2S、エム・テクニック製)を用いて、金属原料液、金属析出溶媒を調製した。具体的には、表A1に示す第一流体(A液)の処方に基づいて、金属原料液の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度50℃、ローターの回転数を20000rpmにて30分間撹拌することにより均質に混合し、金属原料液を調製した。また、表A1に示す第二流体(B液)の処方に基づいて、金属析出溶媒の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度45℃、ローターの回転数を15000rpmにて30分間撹拌することにより均質に混合し、金属析出溶媒を調製した。
 なお、表A1に記載の化学式や略記号で示された物質については、AgNO3は硝酸銀(関東化学製)、Cu(NO32・3H2Oは硝酸銅三水和物(関東化学製) 、EGはエチレングリコール(キシダ化学製)、HMHはヒドラジン一水和物(関東化学製)、PVPはポリビニルピロリジノン(K=30)(関東化学製)、DMAEは2-ジメチルアミノエタノール(関東化学製)、KOHは水酸化カリウム(製品名:カセイカリフレーク、日本曹達製)、純水はpH 5.86(測定温度18.4℃)、導電率0.83μS/cm(測定温度18.3℃)の水を使用した。
 次に、分散液を得る工程として、調製した金属原料液、金属析出溶媒を図3(A)に示す析出処理装置にて混合した。また本実験例においては第3導入部d30を敷設せず、第3の被処理流体を用いなかった(図示無し)。具体的には、A液として金属原料液を処理用面1,2間に導入し、処理用部10を回転数1700rpmで運転しながら、B液として金属析出溶媒を処理用面1,2間に導入して、金属析出溶媒と金属原料液とを薄膜流体中で混合し、処理用面1,2間において、金属微粒子を析出させた。その結果金属微粒子を含む流体(金属微粒子分散液)を析出処理装置の処理用面1、2間から吐出させた。吐出させた金属微粒子分散液を、ベッセルvを介してビーカーに回収した。
 表A2に、析出処理装置の運転条件を示す。表A2に示したA液並びにB液の導入温度(送液温度)と導入圧力(送液圧力)は、処理用面1、2間に通じる密封された導入路(第1導入部d1並びに第2導入部d2)内に設けられた温度計と圧力計とを用いて測定したものであり、表A2に示したA液の導入温度は、第1導入部d1内の導入圧力下における実際のA液の温度であり、同じくB液の導入温度は、第2導入部d2内の導入圧力下における実際のB液の温度である。
 pH測定には、堀場製作所製の型番D-71のpHメーターを用いた。A液及びB液を析出処理装置に導入する前に、そのpHを表A1に記載の温度にて測定した。また、金属原料液と金属析出溶媒との混合直後の混合流体のpHを測定することは困難なため、同装置から吐出させ、ビーカーに回収した金属微粒子分散液のpHを室温にて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
(実験例A1)
 実験例A1に係る分散液の改質実験は、本発明の実施例に相当する。
 分散液を改質する工程においては、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した金属微粒子分散液より、図1(A)の分散液改質装置100を用いて不純物の除去、並びにpH調整を行った。後述する表A3に、本発明の各実験例A1からA4に係る改質処理の方法並びに条件について示す。具体的には、まず図1(A)に示す収容容器130に5kgの純水(表A3:(1)、pH 5.86(測定温度23.2℃)、導電率0.83μS/cm(測定温度23.1℃))を投入し、ポンプ104の運転を開始することで、当該純水を、分散機102(表A3:(3)、高速回転式分散乳化装置であるクレアミックス、製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)が敷設された分散用容器101に供給した。ポンプ104によって送液された純水は、分散用容器101内を満たしてオーバーフローし、除去部120に送液されて、一部はクロスフロー用洗浄液と共に濾液L3として排出され、一部は再び収容容器130に戻された。除去部120には、濾過膜(表A3:(4)中空糸型透析器、製品名:APS-21MD New、膜面積 : 2.1 m2 、材質:ポリスルホン、旭化成メディカル製 )を備えるもので、クロスフロー用洗浄液として純水が1.5L/min、21℃(表A3:(2)、pH 5.86(測定温度23.2℃)、導電率0.83μS/cm(測定温度23.1℃))にて通液されているものを用いた。
 次に、分散機102の運転を開始し、ローター回転数を20000rpm(表A3:(5)周速度:31.4m/s)に設定した。収容容器130内の純水が1L(≒1kg)になるまで純水が排出された段階で、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した金属微粒子分散液(以下、金属微粒子分散液)の3L(≒3kg)を収容容器130に投入した(表A3:(6)、(7))。金属微粒子分散液は、装置内を循環している純水と混合されて上記純水と同様に容器から分散処理装置、並びに濾過膜を経由して容器に循環された。この時、収容容器130内の金属微粒子分散液のpHは11.39(測定温度:25.4℃)(表A3:(8))、導電率は645μS/cm(測定温度:25.1℃)(表A3:(9))であった(表A4-1の実験例A1-1に示す。)。
 金属微粒子分散液は分散用容器101内で分散処理されてから除去部120に送液されて濾過され、不純物を含む濾液L3がクロスフロー用洗浄液と共に排出された。ポンプ104によって6.4L/minの流量に送液された金属微粒子分散液は(表A3:(10))、5.4L/minにて再び収容容器130に戻されていたため(表A3:(11))、除去部120の濾過膜によって1.0L/minの流量にて不純物を含む濾液L3が排出されていることとなる(表A3:(12))。
 収容容器130内の金属微粒子分散液が2.0L(≒2.0kg)にまで濃縮された段階で、収容容器130に純水(pH 5.86(測定温度:23.2℃)導電率 0.83μS/cm(測定温度23.1℃))を3L(≒3.0kg)投入した(表A3:(13)、(14))。投入中およびその前後でも運転状態を変化させることなく継続し、金属微粒子分散液中の不純物を除去した。濃縮時(分散液が2.0L)と希釈時(分散液が5L)との間に、金属微粒子分散液中の金属微粒子の濃度は、0.1wt%から0.2wt%の間を変動した(表A3:(15))。図1における圧力計について、Paは2本共に0.10MPaG、Pbは0.15MPaG、Pcは0.02MPaGを指していた(表A3:(16)、(17)、(18))。分散用容器101から、除去部120までの直前移送経路は、継路長(Lea)が、0.3m(表A3:(19))、配管内径(Leb)が0.0105mであった(表A3:(20))。直前移送経路における微粒子分散液の流速は1.2m/sec(表A3:(21))であり、また分散用容器101から除去部120によって不純物の除去が開始されるまでの時間T1は0.24sec(0.24秒)であり(表A3:(22))、つまり、不純物を分散液中に放出させた後、3秒以内に上記分散液から除去する除去処理を開始している。また、分散用容器101内に敷設された温度計(図示無し)は25℃から29℃(表A3:(23))、収容容器130内の金属微粒子分散液の温度は処理中24から29℃(表A3:(24))であった。なお、導電率測定には、堀場製作所製の型番ES-51の電気導電率計を用いた(表A3:(25))。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上記の処理を継続中に、収容容器130から処理時間毎に分取した金属微粒子分散液を、実験例A1-1から実験例A1-6とし、実験例A1-6の金属微粒子分散液にpH調整剤を加えた分散液を実験例A1-7、並びに実験例A1-8とした。実験例A1-1から実験例A1-8の金属微粒子分散液中の金属微粒子の濃度は、全て銀銅合金として0.2wt%であった。表A4-1に、金属微粒子分散液の改質処理中における、金属微粒子分散液のpH、導電率並びにPVP残存率を示す。
表A4-1に見られるように、改質処理を行うことによって、金属微粒子分散液のpH並びに導電率がクロスフロー用洗浄液並びに収容容器130に投入した純水と同様の値に近づいた。実験例A1-1から実験例A1-8についてそれぞれ分取した金属微粒子分散液の一部を希釈した液をコロジオン膜に滴下して大気雰囲気にて4時間乾燥させ、TEM観察試料とした。なお、上記PVP残存率は、分散液の改質処理中において上記実験例A1-1から実験例A1-8で得られた金属微粒子分散液それぞれについて、液中の金属微粒子である銀銅合金の濃度をICP分析によって算出し、分散液の一部を真空乾燥させて得られた固形分濃度から上記銀銅合金の濃度を差し引いた値をPVP濃度とし、上記銀銅合金の濃度に対する上記PVP濃度の割合について、分散液の改質処理開始時を残存率100%として算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
(分散安定性および自己分散性)
実験例A1-1、実験例A1-2の金属微粒子分散液は表A4-1の初期沈降確認時期に記載の時間で沈降が確認され、金属微粒子が含まれる層と、ほぼ金属微粒子が含まれていない層とに分離していることが確認された。なお、初期沈降確認時期とは、上記改質処理中において分取した分散液並びに当該分取した分散液にpH調整剤を投入して分散液のpHを調製してから始めに微粒子の沈降が確認された時期であり、この評価は、後述する実験例A、実験例B、実験例Cの全てについて同じである。実験例A1-3、並びに実験例A1-4については分取後1週間静置した時点で僅かに金属微粒子の沈降が見られ、実験例A1-5の金属微粒子分散液は、分取後1週間静置した時点で、極僅かに金属微粒子の沈降が見られたが、沈降物の量は、分散液中に含まれる金属微粒子の0.1wt%程度であった。しかし、実験例A1-5からさらに処理時間を延長して調製した実験例A1-6の金属微粒子分散液については分取後0.5時間静置した時点で明らかな金属微粒子の沈降が見られ、金属微粒子が含まれる層と、ほぼ金属微粒子が含まれていない層とに分離していることが確認された。本発明の分散液改質装置を用いて金属微粒子分散液の処理時間に基づいて、pHまたは導電率を制御することによって、金属微粒子分散液中の金属微粒子の分散性を制御できることがわかった。さらに実験例A1-5については、分取後2週間静置した時点で金属微粒子の沈降物が分取後1週間静置した時点よりもさらに少なくなっていることが確認され、実質的に沈降物は確認されなかった。金属微粒子分散液のpHを6.5から8.5の範囲となるように調製することで、金属微粒子分散液に含まれる金属微粒子の分散性を向上でき、金属微粒子分散液のpHを6.5から7.5の範囲とした金属微粒子分散液中の金属微粒子は、1週間の静置にて一旦発生した沈降物について、特に分散処理をすることなく再度分散したことから、自己分散性を有する金属微粒子を含むことが考えられた。
(分散工程及び除去工程終了後のpH調整)
実験例A1-6の金属微粒子分散液にpH調整剤として0.05wt%アンモニア水溶液を投入し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)にて20000rpmにて30分間の分散処理をすることで、実験例A1-7および実験例A1-8を調製した。実験例A1-7及び実験例A1-8の結果を表A4-1に示す。pHを6.73(測定温度:25.1℃)、導電率を4.16μS/cm(測定温度:25.3℃)に調製した実験例A1-7は、実験例A1-5の金属微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示した。
pHを7.74(測定温度:25.6℃)、導電率を5.94μS/cm(測定温度:25.6℃)に調製した実験例A1-8については、実験例A1-3、並びに実験例A1-4の条件で得られた金属微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示した。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(分散性の評価:TEM観察)
 実験例A1-5の金属微粒子分散液中における金属微粒子のTEM写真を図4に示す。図4(a)の10000倍のTEM写真より、金属微粒子が均一に分散している様子が確認された。また、図4(b)の800000倍のTEM写真より一次粒子径は10nm程度であることが確認された。また同様の結果が実験例A1-7の条件で作製した金属微粒子についても得られた(図示無し)。なお、実験例AにおけるTEM観察は、透過型電子顕微鏡、JEM-2100(JEOL製)を用いて、観察条件として、加速電圧を200kV、観察倍率を1万倍以上として金属微粒子分散液の分散性を評価した。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例A1-6の条件で得られた金属微粒子のTEM写真を図5に示す。図5(a)の50000倍のTEM写真並びに(b)の100000倍のTEM写真より、金属微粒子が実験例A1-5に比べて凝集している様子が観察され、また凝集体の数も多く観察された。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例A1-4の条件で得られた金属微粒子のTEM写真を図6に示す。図6(a)の10000倍のTEM写真並びに(b)の600000倍のTEM写真より、金属微粒子が実験例A1-5に比べて凝集している様子が観察されたが、実験例A1-6の条件で得られた金属微粒子に比べると、凝集体の数も少なく、均一に分散している様子が観察された。また同様の結果が実験例A1-3並びに実験例A1-8の金属微粒子についても得られた(図示無し)。
 実験例A1-1、並びに実験例A1-2のTEM写真においては、金属微粒子分散液の洗浄工程が未だ開始された直後であるため、実験例A1-6と同様の金属微粒子の凝集体に加えて、不純物(KOH、KNO3等)についても観察された(図示無し)。
 以上の結果より、金属微粒子分散液より濾過膜を用いたクロスフロー方式にて不純物を除去する装置と分散機とからなる装置を用いて金属微粒子分散液を調製することによって、金属微粒子分散液に含まれる金属微粒子の分散性を制御することができた。また、金属微粒子分散液のpH制御範囲を6.5から8.5とすることで、分散安定性が向上することが分かった。さらに、例えば金属微粒子分散液のpHを5.97とすることで金属微粒子分散液中の金属微粒子の分散性が低下した場合にあっても、当該金属微粒子分散液のpHを6.5から8.5の範囲に再度調整することによって分散安定性が向上することが分かった。すなわち、本発明の分散液の改質方法における不純物の除去処理を行った後にpHまたは導電率を制御することによっても、金属微粒子分散液中の金属微粒子の分散性を制御できることがわかった。さらに、金属微粒子分散液中のPVPについても、上記処理を行うことによって低減できることがわかった。
(実験例A2、A3、A4)
 実験例A2並びに実験例A3は実験例A1おける分散機102(クレアミックス)の回転数を変更した以外は実験例A1と同じ方法で改質処理を行い、実験例A4は、図1(A)に記載した装置の分散機102並びに分散用容器101を除し、金属微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った以外は実験例A1と同じ方法で改質処理を行った。実験例A2は分散機の回転数を15000rpm(周速度:23.6m/sec)、実験例A3は6000rpm(周速度:7.9m/sec、実験例A3)に変更して行った条件であり、分散用容器101から、除去部120までの直前移送経路における、継路長(Lea)、配管内径(Leb)並びに微粒子分散液の流速、分散用容器101から除去部120によって不純物の除去が開始されるまでの時間T1は実験例A1と同じとした。実験例A2、A3及びA4の条件を表A3に、実験例A2の結果を表A4-2、実験例A3の結果を表A4-3、実験例A4の結果を表A4-4に示す。なお、実験例A2に係る分散液の改質実験は、本発明の実施例に相当し、実験例A3並びに実験例A4に係る分散液の改質実験は、本発明の比較例に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表A4-2に示した実験例A2の結果に見られるように、分散機の回転数を実験例A1に比べて低減させることによって、金属微粒子分散液のpH並びに導電率を実験例A1と同等とするまでに長時間が必要になったが、金属微粒子分散液のpH並びに導電率を実験例A1と同様の値となるまで調製することで、実験例A1で得られた金属微粒子分散液と同様の分散安定性を示す分散液を調製することができた。また実験例A1と同じ方法で、実験例A2-6の金属微粒子分散液にpH調整剤として0.05wt%アンモニア水溶液を投入して調製した実験例A2-7は、実験例A2-5の金属微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示し、実験例A2-8は、実験例A2-3、並びに実験例A2-4の金属微粒子分散液と同様の分散安定性を示した。すなわち、実験例A1と同様に本発明の分散液の改質方法における除去処理を行った後にpHまたは導電率を制御することによっても、金属微粒子分散液中の金属微粒子の分散性を制御できることがわかった。
表A4-3に示した実験例A3の結果に見られるように、分散機の回転数が周速度:10m/sec以下の条件の場合には、金属微粒子分散液のpHを、例えば実験例A1において金属微粒子分散液の分散安定性が向上した6.5から8.5に調整した場合であっても、金属微粒子分散液の分散安定性が、実験例A1で得られた金属微粒子に比べて低いものであり、全ての条件について3日以内に金属微粒子の沈降が確認された。分散機102から凝集体bへの物理的エネルギーEが不十分のため、処理途中から、凝集体bの分散が不十分であることまたは分散機102から除去部120に送液する際に一部分散された粒子が全て凝集体bに戻ってしまい、図2(C)のような状態となったことが原因と考えられる。
表A4-4に示した実験例A4の結果に見られるように、分散機を敷設していない膜濾過装置によって金属微粒子分散液の改質処理を行った場合には、処理を繰り返してもpHが6.82を下回るまでの処理は、困難であった。また、実験例A1と同様のpHまで処理を行った場合であっても、実験例A1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできず、全ての条件について3日以内に金属微粒子の沈降が確認された。また、処理終了までPVP残存率が100%となっており、本実験例A4で使用した濾過膜の条件では、銀銅合金微粒子を作製する際に用いたPVPを低減することができなかった。
(実験例A5)
実験例A5として、実験例Aにて析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した金属微粒子の分散液をバッチ式での分散処理と、膜濾過による改質処理とをそれぞれ単独にて行った。なお、実験例A5は本発明の比較例に相当する。具体的には、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した金属微粒子の分散液を収容容器130に5kg(≒5.0L)投入し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)を用いて、20000rpm(周速度:31.4m/s)にて20分間の分散処理を行った。金属微粒子分散液の温度は、処理中24から29℃であった。分散処理終了後、実験例A4と同様に、図1(A)に記載した装置の分散機102並びに分散用容器101、即ち分処理装置110を除した装置を用いて、金属微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った。処理に用いた濾過膜、洗浄液、ポンプ等は、実験例A1からA4と同じである。なお、分散処理終了後から、濾過開始までの時間は20分を要し、濾過開始の時点では既に金属微粒子の明らかな凝集と沈降が見られた。膜濾過の処理は、収容容器内の金属微粒子分散液が2L(≒2.0kg)となった時点で処理装置から金属微粒子分散液を抜き出し、金属微粒子分散液のpH、導電率並びに分散性並びに分散安定性を確認した。収容容器130に、純水を3.0L投入し、上記処理操作を繰り返すことで、金属微粒子分散液の改質処理を行った結果を、表A4-5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 表A4-5に見られるように、金属微粒子分散液のpHが6.79となるまで改質処理を行った。しかし、処理を繰り返してもpHが6.79を下回るまでの処理は、困難であった。また、実験例A1と同様のpHまで処理を行った場合であっても、実験例A1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできず、全ての条件について3日以内に金属微粒子の沈降が確認された。これは、実験例A5においては、バッチ式での分散処理と、膜濾過による除去処理とをそれぞれ単独にて行ったため、不純物によって再凝集が全てなされる前に、除去部によって上記不純物を上記分散液から除去する除去処理を行うことができなかったためである。
(実験例A6からA9)
実験例A1の改質処理の条件を変更し、実験例A6からA9の実験を行った。なお、実験例A6からA9の実験は本発明の実施例に相当する。変更した条件を表A4-6に示す。なお、表A4-6に示した圧力計表示Paは、図1(A)に示した圧力計Paの2本共の圧力表示である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 実験例A6の条件は、実験例A1よりもポンプ104の流量、即ち金属微粒子分散液を収容容器130から分散処理装置110、除去部120への送液流量を増加させた実験例であり、また、Lea並びにLebを実験例A1と同じとしているため、直前移送経路における分散液の流速(FL)が大きくなり、T1が短くなっている。実験例A6の条件では、実験例A1と同様のpHまたは導電率まで改質処理を行うことで、実験例A1より優れた分散性または分散安定性を示す金属微粒子分散液を調製することができた。表A4-6に見られるように、実験例A6の条件においては、ポンプ104の流量をA1よりも増加させることによって、濾液L3の排出量が増加させることができたため、処理時間を短縮することができた。実験例A7の条件は、実験例A1よりも金属微粒子分散液の温度を上昇させた実験例である。金属微粒子分散液の温度を上昇させることで、濾液L3の排出量を増加させることができたため、処理時間を短縮することができ、実験例A1と同様のpHまたは導電率まで改質処理を行うことで、実験例A1と同様の分散性または分散安定性を示す金属微粒子分散液を調製することができた。
 なお、実験例A6で得られた金属微粒子における、実験例A1より優れた分散性または分散安定性を示す金属微粒子分散液とは、例えば実験例A1-4で得られたpHが7.77に調製された金属微粒子分散液に対して、同pHに調製することによって、より初期沈降確認時間が長くなり、またTEM観察においても金属微粒子が実験例A1-4よりも分散された状態を確認された金属微粒子分散液のことを示している。
 実験例A8の条件は、実験例A1よりもポンプ104の流量を低減させ、Leaを増加させた実験条件である。濾液L3の排出量が低減し、T1が長い条件であるが、実験例A1と同様のpHまたは導電率まで改質処理を行うことで、実験例A1と同様の分散性または分散安定性を示す金属微粒子分散液を調製することができた。
 実験例A9の条件は、実験例A1の条件からLea、Lebを変更することでT1が3秒以上となるように変更した条件である。実験例A1と同様のpHまたは導電率まで改質処理を行うことはできたが、実験例A1-5と同様のpHまで改質処理を行った場合においても、実験例A1-5で得られたような分散性並びに分散安定性を示す微粒子分散液を調製することはできなかった。
 以上より、直前移送経路における流速、流量、流体圧、または温度を変更することで金属微粒子分散液に含まれる金属微粒子の分散性を制御でき、またそれらの変更によって、金属微粒子の分散性を向上することが可能であった。
(実験例B:有機物微粒子(クルクミン微粒子)分散液の実験)
実験例Bとして、有機物であるクルクミンについて示す。分散液を得る工程の前処理として高速回転式分散乳化装置であるクレアミックス(製品名:CLM-2.2S、エム・テクニック製)を用いて、有機物原料液、有機物析出溶媒を調製した。具体的には、表B1に示す第二流体(B液)の処方に基づいて、有機物原料液の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度25℃、ローターの回転数を20000rpmにて30分間撹拌することにより均質に混合し、有機物原料液を調製した。また、表B1に示す第一流体(A液)の処方に基づいて、有機物析出溶媒の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度35℃、ローターの回転数を15000rpmにて30分間撹拌することにより均質に混合し、有機物析出溶媒を調製した。
 なお、表B1に記載の化学式や略記号で示された物質については、HPMCはヒドロキシメチルセルロース(メトロース SE-03信越化学工業製)、くえん酸(関東化学製)、EtOHはエタノール(純度99.5%、関東化学製)、純水はpH 5.86(測定温度18.4℃)、導電率0.83μS/cm(測定温度18.3℃)の水を使用した。
 次に、分散液を得る工程として、調製した有機物原料液、有機物析出溶媒を図3(A)に示す析出処理装置にて混合した。また本実験例においては第3導入部d30を敷設せず、第3の被処理流体を用いなかった(図示無し)。具体的には、A液として有機物析出溶媒を処理用面1,2間に導入し、処理用部10を回転数500rpmで運転しながら、B液として有機原料液を処理用面1,2間に導入して、有機物析出溶媒と有機物原料液とを薄膜流体中で混合し、処理用面1,2間において、有機物微粒子を析出させた。その結果有機物微粒子を含む流体(有機物微粒子分散液)を析出処理装置の処理用面1、2間から吐出させた。吐出させた有機物微粒子分散液を、ベッセルvを介してビーカーに回収した。
 表B2に、析出処理装置の運転条件を示す。表B2に示したA液並びにB液の導入温度(送液温度)と導入圧力(送液圧力)は、処理用面1、2間に通じる密封された導入路(第1導入部d1並びに第2導入部d2)内に設けられた温度計と圧力計とを用いて測定したものであり、表B2に示したA液の導入温度は、第1導入部d1内の導入圧力下における実際のA液の温度であり、同じくB液の導入温度は、第2導入部d2内の導入圧力下における実際のB液の温度である。
 pH測定には、堀場製作所製の型番D-71のpHメーターを用いた。A液を析出処理装置に導入する前に、そのpHを表B1に記載の温度にて測定した。また、有機物原料液と有機物析出溶媒との混合直後の混合流体のpHを測定することは困難なため、同装置から吐出させ、ビーカーに回収した有機物微粒子分散液のpHを室温にて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
(実験例B1)
 実験例B1に係る分散液の改質実験は、本発明の実施例に相当する。
 分散液を改質する工程においては、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した有機物微粒子分散液より、図1(A)の分散液改質装置100を用いて不純物の除去、並びにpH調整を行った。後述する表B3に、本発明の各実験例B1からB4に係る改質処理の方法並びに条件について示す。表B3に記載した条件以外は、実験例Aと同様の操作にて処理を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 表B3に示した実験例B1の条件で、改質処理を継続中に、収容容器130から処理時間毎に分取した有機物微粒子分散液を、実験例B1-1から実験例B1-5とし、実験例B1-5の有機物微粒子分散液にpH調整剤を加えた分散液を実験例B1-6、並びに実験例B1-7とし、実験例B1-6にpH調整剤を加えた分散液を実験例B1-8とした。実験例B1-1から実験例B1-8の条件で得られた有機物微粒子分散液中の有機物微粒子の濃度は、全てクルクミンとして0.2wt%であった。表B4-1に、有機物微粒子分散液の改質処理中における、有機物微粒子分散液のpH、導電率並びにエタノール残存率(EtOH残存率)を示す。
表B4-1に見られるように、改質処理を行うことによって、有機物微粒子分散液のpH並びに導電率がクロスフロー用洗浄液並びに収容容器130に投入した純水と同様の値に近づいた。実験例B1-1から実験例B1-8について、それぞれ分取した有機物微粒子分散液の一部を希釈した液をコロジオン膜に滴下して大気雰囲気にて4時間乾燥させ、TEM観察試料とした。なお、上記EtOH残存率は、実験例B1-1から実験例B1-8の条件毎に一部分取した有機物微粒子分散液を凍結乾燥して得られたクルクミン粉末中に含まれるエタノールの濃度であり、得られたクルクミン粉末をジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解させ、ガスクロマトグラフィーを用いて測定した結果である。表において、EtOH残存率が0と記載されている結果は、ガスクロマトグラフィーでの測定における検出限界(クルクミン粉末中のEtOH残存率:0.01%)以下を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
(分散安定性および自己分散性)
 実験例B1-1、実験例B1-2の有機物微粒子分散液については、表B4-1の初期沈降確認時期に記載の時間で沈降が見られ、有機物微粒子が含まれる層と、ほぼ有機物微粒子が含まれていない層とに分離していることが確認された。実験例B1-3並びに実験例B1-4については分取後1週間静置した時点で僅かに有機物微粒子の沈降が見られ、実験例B1-5の有機物微粒子分散液については、分取後1週間静置した時点で、極僅かに有機物微粒子の沈降が見られたが、沈降物の量は、分散液中に含まれる有機物微粒子の0.1wt%程度であった。本発明の分散液改質装置を用いて有機物微粒子分散液の処理時間に基づいて、pHまたは導電率を制御することによって、有機物微粒子分散液中の有機物微粒子の分散性が向上することがわかった。さらに実験例B1-5ついては、分取後2週間静置した時点で有機物微粒子の沈降物が分取後1週間静置した時点よりも少なくなっていることが確認され、実質的に沈降物は確認されなかったため、特に分散処理をすることなく再度分散したことから、自己分散性を有する有機物微粒子を含むことが考えられた。
(除去工程終了後のpH調整)
 また、実験例B1-5の有機物微粒子分散液にpH調整剤として0.05wt%炭酸水素ナトリウム水溶液を投入し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)にて20000rpmにて30分間分散処理して、実験例B1-6及び実験例B1-7を作製した。また、実験例B1-6に、pH調整剤として0.02wt%くえん酸水溶液を投入し再度クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)にて20000rpmにて30分間分散処理して、実験例1-8の有機物微粒子分散液を調製した。実験例B1-6から実験例B1-8の結果を表B4-1に示す。pHを6.51(測定温度:25.1℃)、導電率を6.29μS/cm(測定温度:25.3℃)となるように調製した実験例B1-6については、実験例B1-3、または実験例B1-4の有機物微粒子分散液と同様の分散安定性を示した。pHを7.68(測定温度:25.1℃)、導電率を20.1μS/cm(測定温度:25.1℃)となるように調製した実験例B1-7については、実験例B1-5に比べて分散安定性が低下した。pHを5.81(測定温度:25.4℃)、導電率を18.6μS/cm(測定温度:25.1℃)となるように調製した実験例B1-8については、実験例B1-5の条件で得られた有機物微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示した。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(分散性の評価:TEM観察)
 実験例B1-5の条件で得られた有機物微粒子のTEM写真を図7に示す。図7(a)の2500倍のTEM写真より、有機物微粒子が均一に分散している様子が確認された。また、図7(b)の20000倍のTEM写真より一次粒子径は50nmから100nm程度であることが確認された。また同様の結果が実験例B1-8の条件で作製した有機物微粒子についても得られた(図示無し)。なお、実験例BにおけるTEM観察は、透過型電子顕微鏡、JEM-2100(JEOL製)を用いて、観察条件として、加速電圧を80kV、観察倍率を2500倍以上として有機物微粒子分散液の分散性を評価した。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例B1-7の条件で得られた有機物微粒子のTEM写真を図8に示す。図8(a)の2500倍のTEM写真並びに(b)の10000倍のTEM写真より、有機物微粒子が実験例B1-5に比べて凝集している様子が観察され、また溶解したような粒子も観察された。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例B1-4の条件で得られた有機物微粒子のTEM写真を図9に示す。図9(a)の2500倍のTEM写真並びに(b)の10000倍のTEM写真より、有機物微粒子が実験例B1-5に比べて凝集している様子が観察されたが、実験例B1-7の条件で得られた有機物微粒子に比べると、凝集体の数も少なく、均一に分散している様子が観察された。また同様の結果が実験例B1-3並びにB1-6の条件で作製した有機物微粒子についても得られた(図示無し)。
 実験例B1-1、並びに実験例B1-2のTEM写真においては、有機物微粒子分散液の洗浄工程が未だ開始された直後であるため、有機物微粒子の凝集体に加えて、不純物(くえん酸等)についても観察された(図示無し)。
 以上の結果より、有機物微粒子分散液より濾過膜を用いたクロスフロー方式にて不純物を除去する装置と分散機とからなる装置を用いて有機物微粒子分散液を調製することによって、有機物微粒子分散液に含まれる有機物微粒子の分散性を制御でき、有機物微粒子分散液の処理時間に基づいて、pHまたは導電率を制御することによって分散安定性が向上できることがわった。また、本発明の分散液の改質方法について不純物の除去処理を行った後にpHまたは導電率を制御することによっても、有機物微粒子分散液中の有機物微粒子の分散性を制御できることがわかった。
(実験例B2、B3、B4)
 実験例B2並びに実験例B3は実験例B1における分散機の回転数を変更した以外は実験例B1と同じ方法で改質処理を行い、実験例B4は図1(A)に記載した装置の分散機102並びに分散用容器101を除し、有機物微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った以外は実験例B1と同じ方法で改質処理を行った。処理条件を表B3に、実験例B2の結果を表B4-2、実験例B3の結果を表B4-3、実験例B4の結果を表B4-4に示す。なお、実験例B2に係る分散液の改質実験は、本発明の実施例に相当し、実験例B3並びに実験例B4に係る分散液の改質実験は、本発明の比較例に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 表B4-2に示した実験例B2の結果に見られるように、分散機の回転数を実験例B1に比べて低減させることによって、有機物微粒子分散液のpH並びに導電率を同等とするまでに長時間が必要になったが、有機物微粒子分散液のpH並びに導電率を実験例B1と同様の値となるまで調製することで、実験例B1で得られた有機物微粒子分散液と同様の分散性を示す分散液を調製することができた。また、実験例B1と同じ方法で実験例B2-5の有機物微粒子分散液にpH調整剤として0.05wt%炭酸水素ナトリウム水溶液を投入して調製した実験例B2-6は、実験例B2-5に比べて分散性が低下し、実験例B2-3並びに実験例B2-4と同様の分散性を示し、実験例B2-6に0.02wt%くえん酸水溶液を投入して調製した実験例B2-7は、実験例B2-5と同様の分散安定性を示した。すなわち、実験例B1と同様に本発明の分散液の改質方法における除去処理を行った後にpHまたは導電率を制御することによっても、有機物微粒子分散液中の有機物微粒子の分散性を制御できることがわかった。
表B4-3に示した実験例B3の結果に見られるように、分散機の回転数が周速度:10m/sec以下の条件の場合には、有機物微粒子分散液のpHを、例えば実験例B1において有機物微粒子分散液の分散安定性が向上した5.4から6.5に調整した場合であっても、有機物微粒子分散液の分散安定性が、実験例B1で得られた有機物微粒子に比べて低いものであり、全ての条件について3日以内に金属微粒子の沈降が確認された。分散機102から凝集体bへの物理的エネルギーEが不十分のため、処理途中から、凝集体bの分散が不十分となったことまたは分散機102から除去部120に送液する際に一部分散された粒子が全て凝集体bに戻ってしまい、図2(C)のような状態とったことが原因と考えられる。
表B4-4に示した実験例B4の結果に見られるように、分散機を敷設していない膜濾過装置によって有機物微粒子分散液の改質処理を行った場合には、処理を繰り返してもpHが5.29を上回るまでの処理は、困難であった。また、実験例B1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできず、全ての条件について1日以内に有機物微粒子の沈降が確認された。
(実験例B5)
 実験例B5として、実験例Bにて析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した有機物微粒子分散液をバッチ式での分散処理と、膜濾過による改質処理とをそれぞれ単独にて行った。なお、実験例B5は本発明における比較例に相当する。具体的には、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した有機物微粒子の分散液を収容容器130に5kg(≒5.0L)投入し、クレアミックス(製品名:BLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)を用いて、20000rpm(周速度:31.4m/s)にて20分間の分散処理を行った。有機物微粒子分散液の温度は、処理中24から28℃であった。分散処理終了後、実験例B4と同様に、図1(A)に記載した装置の分散機102並びに分散用容器101、即ち分処理装置110を除した装置を用いて、有機物微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った。処理に用いた濾過膜、洗浄液、ポンプ等は、実験例B1からB4と同じである。なお、分散処理終了後から、濾過開始までの時間は20分を要し、濾過開始の時点では既に有機物微粒子の明らかな凝集と沈降が見られた。膜濾過の処理は、収容容器内の有機物微粒子分散液が2L(≒2.0kg)となった時点で処理装置から有機物微粒子分散液を抜き出し、有機物微粒子分散液のpH、導電率並びに分散性並びに分散安定性を確認した。収容容器130に、純水を3.0L投入し、上記処理操作を繰り返すことで、有機物微粒子分散液の改質処理を行った結果を、表B4-5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 表B4-5に見られるように、有機物微粒子分散液のpHが5.39となるまで改質処理を行った。しかし、処理を繰り返してもpHが5.39を上回るまでの処理は、困難であった。また、実験例B1と同様のpHまで処理を行った場合であっても、実験例B1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできなかった。これは、実験例B5においては、バッチ式での分散処理と、膜濾過による除去処理とをそれぞれ単独にて行ったため、不純物によって再凝集が全てなされる前に、除去部によって上記不純物を上記分散液から除去する除去処理を行うことができなかったためである。
(実験例B6からB9)
実験例B1の改質処理の条件を変更し、実験例B6からB9の実験を行った。なお、実験例B6からB8の実験は本発明の実施例に相当し、実験例B9の実験は比較例に相当する。変更した条件を表B4-6に示す。なお、表B4-6に示した圧力計表示Paは、図1(A)に示した圧力計Paの2本共の圧力表示である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 実験例B6の条件は、実験例B1よりもポンプ104の流量、即ち有機物微粒子分散液を収容容器130から分散処理装置110、除去部120への送液流量を増加させた実験例であり、また、Lea並びにLebを実験例B1と同じとしているため、直前移送経路における分散液の流速(FL)が向上し、T1が短くなっている。実験例B6の条件では、実験例B1と同様のpHまたは導電率まで改質処理を行うことで、実験例B1より優れた分散性または分散安定性を示す有機物微粒子分散液を調製することができた。表B4-6に見られるように、実験例B6の条件においては、ポンプ104の流量をB1よりも増加させることによって、濾液L3の排出量が増加させることができたため、処理時間を短縮することができた。実験例B7の条件は、実験例B1よりも有機物微粒子分散液の直前移送経路の圧力を上昇させた実験例である。実験例B1と同様のpHまたは導電率まで改質処理を行うことで、実験例B1と同様の分散性または分散安定性を示す有機物微粒子分散液を調製することができ、また、濾液L3の排出量が増加させることができたため、処理時間を短縮することができた。
 なお、実験例B6で得られた有機物微粒子における、実験例B1より優れた分散性または分散安定性を示す有機物微粒子分散液とは、例えば実験例B1-4で得られたpHが5.52に調製された有機物微粒子分散液に対して、同pHに調製することによって、より初期沈降確認時間が長くなり、またTEM観察においても有機物微粒子が実験例B1-4よりも分散された状態を確認された有機物微粒子分散液のことを示している。
 実験例B8の条件は、実験例B1よりもポンプ104の流量を低減させ、Leaを増加させた実験条件である。濾液L3の排出量が低減し、T1が長い条件であるが、実験例B1と同様のpHまたは導電率まで改質処理を行うことで、実験例B1と同様の分散性または分散安定性を示す有機物微粒子分散液を調製することができた。
実験例B9の条件は、実験例B1の条件からLea、Lebを変更することでT1が3秒以上なるように変更した条件であり、処理を繰り返してもpHが5.29を上回るまでの処理が困難であり、また実験例B1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできず、全ての条件について3日以内に有機物微粒子の沈降が確認された。T1が3秒以上となったことによって、散機102から凝集体bへの物理的エネルギーEによって、一旦は分散した有機物微粒子が、分散機102から除去部120に送液する際に凝集体bに戻ってしまい、図2(C)のような状態となったことが原因と考えられる。
 以上より、直前移送経路における流速、流量または流体圧を変更することで有機物微粒子分散液に含まれる有機物微粒子の分散性を制御でき、またそれらの変更によって、有機物微粒子の分散性を向上することが可能であった。
(実験例C:酸化物微粒子分散液の実験)
 分散液を得る工程の前処理として高速回転式分散乳化装置であるクレアミックス(製品名:CLM-2.2S、エム・テクニック製)を用いて、酸化物原料液、酸化物析出溶媒、並びにケイ素酸化物原料液を調製した。具体的には、表C1に示す第1流体(A液)の処方に基づいて、酸化物原料液の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度40℃、ローターの回転数を20000rpmにて30分間撹拌することにより均質に混合し、酸化物原料液を調製した。また、表C1に示す第2流体(B液)の処方に基づいて、酸化物析出溶媒の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度45℃、ローターの回転数を15000rpmにて30分間撹拌することにより均質に混合し、酸化物析出溶媒を調製した。さらに、表C1に示す第3流体 ケイ素酸化物原料液(C液)の処方に基づいて、ケイ素酸化物原料液の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度20℃、ローターの回転数6000rpmにて10分間撹拌することにより均質に混合し、ケイ素酸化物原料液を調製した。
 なお、表C1に記載の化学式や略記号で示された物質については、97wt%HSOは濃硫酸(キシダ化学製)、NaOHは水酸化ナトリウム(関東化学製)、TEOSはテトラエチルオルトシリケート(和光純薬製)、Fe(NO33・9HOは硝酸鉄九水和物(関東化学製)を使用した。
 次に、分散液を得る工程として、調製した酸化物原料液、酸化物析出溶媒、並びにケイ素酸化物原料液を図3(A)に示す析出処理装置にて混合した。具体的には、A液として酸化物原料液を処理用面1,2間に導入し、処理用部10を回転数1130rpmで運転しながら、B液として酸化物析出溶媒を処理用面1,2間に導入して、酸化物析出溶媒と酸化物原料液とを薄膜流体中で混合し、処理用面1,2間において、酸化物微粒子を析出させた。次に、C液としてケイ素酸化物原料液を処理用面1,2間に導入し、薄膜流体中おいて先に析出させた酸化物微粒子を含む混合流体と混合した。その結果、先に析出させた酸化物微粒子の表面にケイ素酸化物が析出され、ケイ素酸化物に被覆された酸化物微粒子を含む流体(以下、ケイ素酸化物に被覆された酸化物微粒子分散液)を析出処理装置の処理用面1、2間から吐出させた。吐出させたケイ素酸化物に被覆された酸化物微粒子分散液を、ベッセルvを介してビーカーに回収した。
 表C2に、析出処理装置の運転条件を示す。表C2に示したA液、B液並びにC液の導入温度(送液温度)と導入圧力(送液圧力)は、処理用面1、2間に通じる密封された導入路(第1導入部d1と第2導入部d2、並びに第3導入路C3)内に設けられた温度計と圧力計とを用いて測定したものであり、表C2に示したA液の導入温度は、第1導入部d1内の導入圧力下における実際のA液の温度であり、同じくB液の導入温度は、第2導入部d2内の導入圧力下における実際のB液の温度であり、C液の導入温度は、第3導入部d3内の導入圧力下における実際のC液の温度である。
 pH測定には、堀場製作所製の型番C-71のpHメーターを用いた。A液、B液およびC液を析出処理装置に導入する前に、そのpHを室温にて測定した。また、酸化物原料液と酸化物析出溶媒との混合直後の混合流体のpH、並びに先に析出させた酸化物微粒子を含む流体とケイ素酸化物原料液との混合直後のpHを測定することは困難なため、同装置から吐出させ、ビーカーに回収したケイ素酸化物に被覆された酸化物微粒子分散液のpHを室温にて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
(実験例C1)
 実験例C1に係る分散液の改質実験は、本発明の実施例に相当する。
 分散液を改質する工程においては、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収したケイ素酸化物に被覆された酸化物微粒子分散液より、図1(A)の分散液改質装置100を用いて不純物の除去、並びにpH調整を行った。後述する表C12に、本発明の各実験例C1からC3、並びに実験例C5からC6に係る改質処理の方法並びに条件について示す。表C12に記載した条件以外は、実験例Aと同様の操作にて処理を行った。
 表C12に示した実験例C1の条件で、改質処理を継続中に、収容容器130から処理時間毎に分取した酸化物微粒子分散液を、実験例C1-1から実験例C1-9とし、実験例C1-9の酸化物微粒子分散液にpH調整剤を加えた分散液を実験例C1-10、実験例C1-11並びに実験例C1-12とした。実験例C1-1から実験例C1-12の酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子の濃度は、全てFe3として4.0wt%であった。表C3に、酸化物微粒子分散液の改質処理中における、酸化物微粒子分散液のpH、並びに導電率を示す。改質処理を行うことによって、酸化物微粒子分散液のpH並びに導電率がクロスフロー用洗浄液並びに収容容器130に投入した純水と同様の値に近づいた。実験例C1-1から実験例C1-12についてそれぞれ分取した酸化物微粒子分散液の一部はプロピレングリコール(以下、PG)にて希釈し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)にて20000rpm(周速度:31.4m/s)にて30min分散処理した。得られた酸化物微粒子のPG分散液の一部をイソプロピルアルコール(以下、IPA)にて希釈し、超音波洗浄機にて5min処理した液をコロジオン膜に滴下して大気雰囲気にて4時間乾燥させ、TEM観察試料とした。また、酸化物微粒子のPG分散液の残りについては、UV-Visスペクトルを測定した。
 (UV-Visスペクトル)
UV-Visスペクトルは、可視紫外吸光分光光度計(製品名:UV-2450、島津製作所製)を使用した。測定範囲を200nmから800nm、サンプリングレートを0.2nm、測定速度を低速としてとして透過スペクトルを測定した。透過スペクトル測定には、PGにケイ素酸化物被覆酸化鉄を2.1×10-3mol/L(Fe23として)の濃度で分散させた分散液を測定試料として用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
(分散安定性および自己分散性)
 実験例C1-1、実験例C1-2、実験例C1-8、実験例C1-9の酸化物微粒子分散液については、表C3の初期沈降確認時期に記載の時間で酸化物微粒子の沈降が見られ、酸化物微粒子が含まれる層と、ほぼ酸化物微粒子が含まれていない層とに分離した。実験例C1-3並びに実験例C1-4については分取後1週間静置した時点で僅かに酸化物微粒子の沈降が見られ、実験例C1-5から実験例C1-7の酸化物微粒子分散液については、分取後1週間静置した時点で、極僅かに酸化物微粒子の沈降が見られたが、沈降物の量は、分散液中に含まれる酸化物微粒子の0.1wt%程度であった。また、実験例C1-3並びに実験例C1-4については更に1週間(分取後2週間)静置した時点で、分取後1週間静置した時点よりも僅かに多い酸化物微粒子の沈降が見られたものの、沈降物の量は、分散液中に含まれる酸化物微粒子の0.2wt%程度であった。本発明の分散液改質装置を用いて酸化物微粒子分散液のpHが6.5から8.5の範囲とすることで、酸化物微粒子分散液の分散安定性が向上することがわかった。さらに実験例C1-5から実験例C1-7ついては、分取後2週間静置した時点では、驚くことに沈降物は確認できなかった。pHが6.5から7.5の範囲とした酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子は、1週間の静置にて一旦発生した沈降物について、特に分散処理をすることなく再度分散したことから、自己分散性を有する酸化物微粒子を含むことが考えられた。
(除去工程終了後のpH調整)
 実験例C1-9の酸化物微粒子分散液にpH調整剤として0.05wt%アンモニア水溶液を投入し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)にて20000rpmにて30分間分散処理して実験例C1-10から実験例C1-12を調製した。実験例C1-10から実験例C1-12の結果を表C3に示す。
 pHを6.72、導電率を3.51μS/cm(測定温度:26.7℃)に調製した実験例C1-10、並びにpHを7.24、導電率を6.25μS/cm(測定温度:26.8℃)に調製した実験例C1-11は、実験例C1-5から実験例C1-7の酸化物微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示した。pHを8.35、導電率を25.9μS/cm(測定温度:26.9℃)に調製した実験例C1-12は、実験例C1-3並びに実験例C1-4の酸化物微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示した。なお、実験例C1-1の酸化物微粒子分散液に0.1wt%硝酸水溶液を加えて、pHを6.90(測定温度23.4℃)としたものについては、導電率は12460μS/cm(12.46mS/cm)であり、調整後0.1時間以内に明らかな沈降が見られ、酸化物微粒子が含まれる層と、ほぼ酸化物微粒子が含まれていない層とに分離した。これより本発明の改質処理における不純物の除去処理を行っていない場合には、pHを調整した場合にあっても分散性を制御できないことがわかった。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(分散性の評価:TEM観察)
 実験例C1-6の酸化物微粒子のTEM写真を図10に示す。図10(a)の10000倍のTEM写真より、酸化物微粒子が均一に分散している様子が確認された。また、図10(b)の800000倍のTEM写真より一次粒子径は8nm程度であることが確認された。また同様の結果が実験例C1-5、実験例C1-7、実験例C1-10並びに実験例C1-11の酸化物微粒子についても得られた(図示無し)。なお、実験例CにおけるTEM観察は、透過型電子顕微鏡、JEM-2100(JEOL製)を用いて、観察条件として、加速電圧を80kV、観察倍率を10000倍以上として酸化物微粒子分散液の分散性を評価した。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例C1-9の酸化物微粒子のTEM写真を図11に示す。図11(a)の10000倍のTEM写真並びに(b)の100000倍のTEM写真より、酸化物微粒子が実験例C1-6に比べて凝集している様子が観察され、また凝集体の数も多く観察された。また同様の結果が実験例C1-8の酸化物微粒子についても得られた(図示無し)。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例C1-4の酸化物微粒子のTEM写真を図12に示す。図12(a)の10000倍のTEM写真並びに(b)の25000倍のTEM写真より、酸化物微粒子が実験例C1-6に比べて凝集している様子が観察されたが、実験例C1-9の酸化物微粒子に比べると、凝集体の数も少なく、均一に分散している様子が観察された。また同様の結果が実験例C1-3、並びに実験例C1-12の酸化物微粒子についても得られた。
 実験例C1-1、並びに実験例C1-2のTEM写真においては、酸化物微粒子分散液の洗浄工程が未だ開始された直後であるため、実験例C1-8、並びに実験例C1-9と同様の酸化物微粒子の凝集体に加えて、不純物(NaOH、NaNO3、NaSO4等)についても観察された(図示無し)。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(UV-Visスペクトル測定結果)
 実験例C1-2、実験例C1-4、実験例C1-6、実験例C1-9の酸化物微粒子分散液を用いて調製したPG分散液を用いて行ったUV-Visスペクトル測定結果(透過スペクトル)を図13に示す。実験例C1-4、実験例C1-6の酸化物微粒子分散液を用いて調製したPG分散液は、略同じスペクトル形状を示し、波長200nmから400nmの領域においては吸収を示し、700nmから800nmの領域においては95%以上の透過率を示した。それに対し、実験例C1-2、実験例C1-9の酸化物微粒子分散液を用いて調製したPG分散液は700nmから800nmの領域における透過率が実験例C1-4、実験例C1-6に比べて低いものとなった。実験例C1-2、実験例C1-9の酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子の分散性が、実験例C1-4、実験例C1-6に比べて低いため、実験例C1-2、実験例C1-9の酸化物微粒子分散液に含まれる酸化物微粒子がPG分散液中において均一に分散しておらず、凝集体も形成されたために、実験例C1-4、1-6のPG分散液よりも可視領域の光の透過率が低いと考えられる。
 以上の結果より、酸化物微粒子分散液より濾過膜を用いたクロスフロー方式にて不純物を除去する装置と分散機とからなる装置を用いて酸化物微粒子分散液を調製することによって、酸化物微粒子分散液の処理時間に基づいて、pHまたは導電率を制御することによって分散安定性が向上できることがわかった。また得られた酸化物微粒子分散液を用いて他の分散媒を用いた分散液を調製する場合の酸化物微粒子分散液の分散性も向上することが分かった。また、本発明の分散液の改質方法について不純物の除去処理を行った後に、分散液のpHまたは導電率を制御することで、酸化物微粒子分散液に含まれる酸化物微粒子の分散性を制御できることが分かった。また、例えばpHを6.01とした酸化物微粒子分散液についてもpHを6.5から8.5の範囲に再度調整することによって分散安定性が向上し、また得られた酸化物微粒子分散液を用いて他の分散媒を用いた分散液を調製する場合の酸化物微粒子分散液の分散性も向上することが分かった。
 (実験例C2)
 実験例C2に係る分散液の改質実験は、本発明の比較例に相当する。
 実験例C2として、図1(A)に記載した装置の分散機102並びに分散用容器101を除し、酸化物微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った以外は、実験例C1と同様の方法で酸化物微粒子分散液中の不純物の除去並びにpH調整を行い、酸化物微粒子分散液の改質処理を行った。表C4に実験例C2の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 表C4に示したように、酸化物微粒子分散液のpHが7.48となるまで改質処理を行った。しかし、処理を繰り返してもpHが7.48を下回るまでの処理は、困難であった。また、実験例C1と同様のpH並びに導電率まで改質処理を行った場合であっても、実験例C1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできなかった。
(実験例C3)
 実験例C3に係る分散液の改質実験は、本発明における分散機の周速度が10m/s以下である実施例に相当する。
 実験例C3として、図1(A)に記載した装置について分散機の周速度を7.1m/sとした以外は、実験例C1と同様の方法で酸化物微粒子分散液の改質処理を行った。実験例C3の条件を表C12に、結果を表C5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
 表C5に示したように、実験例C1に比べて、酸化物微粒子分散液のpH並びに導電率を同等とするまでに時間を要したが、処理の繰り返しによってpHが6.31となるまでの処理を行った。また、改質処理を継続して実験例C1と同様のpHまで改質処理を行った例(例えば実験例C3-5から実験例C3-7)についても、実験例C1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできなかったが、比較例に相当する実験例C2-5から実験例2-7に比して改善が見られた。
(分散工程及び除去工程終了後のpH調整)
 また、実験例C3-8(pH6.31)の酸化物微粒子分散液にpH調整剤として0.05wt%アンモニア水溶液を投入し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)にて20000rpmにて30分間分散処理して実験例C3-9から実験例C3-11を作製した。pHを6.81、導電率を6.12μS/cm(測定温度:26.7℃)に調製した実験例C3-9は、pHを7.36、導電率を6.77μS/cm(測定温度:26.8℃)に調製した実験例C3-10は、実験例C3-6並びに実験例C3-7の酸化物微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示した。pHを8.25、導電率を23.3μS/cm(測定温度:26.9℃)に調製した実験例C3-11は、実験例C3-4並びに実験例C3-5の酸化物微粒子分散液と同様の分散安定性および自己分散性を示した。
(実験例C4)
 実験例C4として、実験例Cにて析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収したケイ素酸化物に被覆された酸化物微粒子分散液をバッチ式での分散処理と、膜濾過による除去処理とをそれぞれ単独にて行った。なお、実験例C4は本発明の比較例に相当する。具体的には、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した酸化物微粒子の分散液を収容容器130に14kg(≒14L)投入し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)を用いて、20000rpm(周速度:31.4m/s)にて30分間の分散処理を行った。酸化物微粒子分散液の温度は、処理中22℃から24℃であった。分散処理終了後、図1(A)に記載した装置の分散機102並びに分散用容器101、即ち分処理装置110を除した装置を用いて、酸化物微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った。処理に用いた濾過膜、洗浄液、ポンプ等は、実験例C1からC3と同じである。なお、分散処理終了後から、濾過開始までの時間は20分を要し、濾過開始の時点では既に酸化物微粒子の明らかな凝集と沈降が見られた。膜濾過の処理は、収容容器内の酸化物微粒子分散液が1.5L(≒1.5kg)となった時点で処理装置から酸化物微粒子分散液を抜き出し、酸化物微粒子分散液のpH、導電率並びに分散性並びに分散安定性を確認した。収容容器130に、純水を13.5L投入し、上記操作を繰り返すことで、酸化物微粒子分散液の改質処理を行った結果を、表C6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
 表C6に見られるように、酸化物微粒子分散液のpHが7.04となるまで改質処理を行った。しかし、処理を繰り返してもpHが7.04を下回るまでの処理は、困難であった。また、実験例C1と同様のpHまで洗浄した場合であっても、実験例C1と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできなかった。これは、実験例C4においては、バッチ式での分散処理と、膜濾過による除去処理とをそれぞれ単独にて行ったため、不純物によって再凝集が全てなされる前に、除去部によって上記不純物を上記分散液から除去する除去処理を行うことができなかったためである。
(実験例C5と6とに用いる分散液の作製)
 次に、実験例C1からC4とは異なる酸化物微粒子の分散液によって、実験例C5と実験例C6とを行った。実験例C5と実験例C6とに用いる分散液を得る前工程として、高速回転式分散乳化装置であるクレアミックス(製品名:CLM-2.2S、エム・テクニック製)を用いて、酸化物原料液及び酸化物析出溶媒を調製した。具体的には、表C7に示す第2流体(B液)の処方に基づいて、酸化物原料液の各成分を、クレアミックスを用いて、調製温度70℃、ローター回転数を20000rpmにて30分間撹拌することにより均質に混合し、酸化物原料液を調製した。また、表C7に示す第1流体(A液)の処方に基づく酸化物析出溶媒については他の物質等溶解させていない単独の溶媒であるため、特に調製のための処理は行っていない。なお、表C7に記載の化学式や略記号で示された物質については、MeOHはメタノール(ゴードー製)、KOHは水酸化カリウム(日本曹達製)、ZnOは酸化亜鉛(関東化学製)を使用した。
 次に調製した酸化物原料液、並びに酸化物析出溶媒を図1(B)に示す析出処理装置にて混合した。具体的には、A液として酸化物析出溶媒を処理用面1,2間に導入し、処理用部10を回転数1700rpmで運転しながら、B液として酸化物原料液を処理用面1,2間に導入して、酸化物析出溶媒と酸化物原料液とを薄膜流体中で混合し、処理用面1,2間において、酸化物微粒子を析出させ、酸化物微粒子を含む流体(以下、酸化物微粒子分散液)を析出処理装置の処理用面1、2間から吐出させた。吐出させた酸化物微粒子分散液を、ベッセルvを介してビーカーに回収した。
 表C8に、析出処理装置の運転条件を示す。表C8に示したA液、B液の導入温度(送液温度)と導入圧力(送液圧力)は、処理用面1、2間に通じる密封された導入路(第1導入部d1と第2導入部d2)内に設けられた温度計と圧力計とを用いて測定したものであり、表C8に示したA液の導入温度は、第1導入部d1内の導入圧力下における実際のA液の温度であり、同じくB液の導入温度は、第2導入部d2内の導入圧力下における実際のB液の温度である。
 pH測定には、堀場製作所製の型番C-71のpHメーターを用いた。A液およびB液を析出処理装置に導入する前に、そのpHを室温にて測定した。また、酸化物原料液と酸化物析出溶媒との混合直後の混合流体のpHを測定することは困難なため、同装置から吐出させ、ビーカーに回収した酸化物微粒子分散液のpHを室温にて測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
(実験例C5)
 実験例C5に係る分散液の改質実験は、本発明の実施例に相当する。
 分散液を改質する工程においては、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した酸化物微粒子の分散液より、図1(A)の分散液改質装置100を用いて不純物の除去、並びにpH調整を行い、酸化物微粒子分散液の改質処理を行った。表C12に条件を示す。表C12に記載した条件以外は、実験例C1と同様の操作にて処理を行った。
 上記の処理を継続中に、収容容器130から処理時間毎に分取した酸化物微粒子分散液を、実験例C5-1から実験例C5-7とした。実験例C5-1から実験例C5-7の条件で得られた酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子の濃度は、全てZnOとして4.0wt%であった。表C9に、実験例C5の結果を酸化物微粒子分散液の改質処理中における、酸化物微粒子分散液のpH、並びに導電率と共に示す。改質処理を行うことによって、酸化物微粒子分散液のpH並びに導電率が改質処理に用いたMeOHと同様に値に近づいた。また、表C9に示す実験例C5-1から実験例5-7の条件にて酸化物微粒子分散液を分取した。それぞれ分取した酸化物微粒子分散液の一部はプロピレングリコール(以下、PG)にて希釈し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)にて20000rpm(周速度:31.4m/s)にて30min分散処理した。得られた酸化物微粒子のPG分散液の一部をイソプロピルアルコール(以下、IPA)にて希釈し、超音波洗浄機にて5min処理した液をコロジオン膜に滴下して大気雰囲気にて4時間乾燥させ、TEM観察試料とした。また、酸化物微粒子のPG分散液の残りについては、UV-Visスペクトル測定に用いた。
 (UV-Visスペクトル)
UV-Visスペクトルは、可視紫外吸光分光光度計(製品名:UV-2450、島津製作所製)を使用した。測定範囲を200nmから800nm、サンプリングレートを0.2nm、測定速度を低速としてとして透過スペクトルを測定した。透過スペクトル測定には、PGに酸化亜鉛を1.9×10-3mol/L(ZnOとして)の濃度で分散させた分散液を測定試料として用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
(分散安定性および自己分散性)
 実験例C5-1、並びに実験例C5-2の酸化物微粒子分散液については、分取後2時間静置した時点で明らかな酸化物微粒子の沈降が見られ、酸化物微粒子が含まれる層と、ほぼ酸化物微粒子が含まれていない層とに分離した。実験例C5-3並びに実験例C5-4については分取後1週間静置した時点で僅かに酸化物微粒子の沈降が見られ、実験例C5-5から実験例C5-7の酸化物微粒子分散液については、分取後1週間静置した時点で、極僅かに酸化物微粒子の沈降が見られたが、沈降物の量は、分散液中に含まれる酸化物微粒子の0.2wt%程度であった。本発明の分散液改質装置を用いて酸化物微粒子分散液のpHを7.0から8.5とすることで、酸化物微粒子分散液の分散安定性が向上することがわかった。さらに実験例C5-5から実験例C5-7ついては、分取後2週間静置した時点で酸化物微粒子の沈降物が分取後1週間静置した時点の時点よりも少なくなっていることが確認され、実質的に沈降物は確認されなかった。pHが7.0から7.5の範囲とした実験例C5-5から実験例5-7の酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子は、1週間の静置にて一旦発生した沈降物について、特に分散処理をすることなく再度分散したことから、自己分散性を有する酸化物微粒子を含むことが考えられた。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(TEM観察)
 実験例C5-6の酸化物微粒子のTEM写真を図14に示す。図14(a)のTEM写真より、酸化物微粒子が均一に分散している様子が確認された。また、図14(b)のTEM写真より一次粒子径は10nm程度であることが確認された。また同様の結果が、実験例C5-5並びに実験例C5-7の酸化物微粒子についても得られた(図示無し)。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例C5-3の酸化物微粒子のTEM写真を図15に示す。図15(a)のTEM写真並びに(b)のTEM写真より、酸化物微粒子が実験例C5-6に比べて凝集している様子が観察されたが、実験例C5-1、並びに実験例C5-2の酸化物微粒子に比べると、凝集体の数も少なく、均一に分散している様子が観察された。また同様の結果が、実験例C5-4の酸化物微粒子についても得られた(図示無し)。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
 実験例C5-2の酸化物微粒子のTEM写真を図16に示す。図16(a)のTEM写真並びに(b)のTEM写真より、酸化物微粒子が実験例C5-3、並びに実験例C5-6に比べて凝集している様子が観察され、また凝集体の数も多く観察された。また同様の結果が実験例C5-1の条件で作製した酸化物微粒子についても得られた。
[規則91に基づく訂正 29.03.2017] 
(UV-Visスペクトル測定)
 実験例C5-2、実験例C5-3、実験例C5-6の酸化物微粒子分散液を用いて調製したPG分散液を用いて行ったUV-Visスペクトル測定結果(透過スペクトル)を図17に示す。実験例C5-3、並びに実験例C5-6の酸化物微粒子分散液を用いて作製したPG分散液は、略同じスペクトル形状を示し、400nmから800nmの領域においては90%以上の透過率を示した。それに対し、実験例C5-2の条件で作製したPG分散液は700nmから800nmの領域における透過率が実験例C5-3、並びに実験例C5-6に比べて低いものとなった。実験例C5-2の条件で作製した酸化物微粒子分散液中の酸化物微粒子の分散性が、実験例C5-3、並びに実験例C5-6に比べて低いため、実験例C5-2の条件で作製した酸化物微粒子がPG分散液中において均一に分散しておらず、凝集体も形成されたために、実験例C5-3、並びに実験例C5-6のPG分散液よりも可視領域の光の透過率が低いと考えられる。
 以上の結果より、酸化物微粒子分散液より濾過膜を用いたクロスフロー方式にて不純物を除去する装置と分散機とからなる装置を用いてを用いて酸化物微粒子分散液を調製することによって、酸化物微粒子分散液の処理時間に基づいて、pHまたは導電率を制御することによって分散安定性が向上できることがわかった。また得られた酸化物微粒子分散液を用いて他の分散媒を用いた分散液を調製する場合の酸化物微粒子分散液の分散性も向上することが分かった。また、本発明の分散液の改質方法について不純物の除去処理を行った後に、分散液のpHまたは導電率を制御することで、酸化物微粒子分散液の分散性を制御できることが分かった。
 (実験例C6)
 実験例C6に係る分散液の改質実験は、本発明の比較例に相当する。
 実験例C6として、図1(A)に記載した装置の分散機並びに分散用容器を除し、酸化物微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った以外は、実験例C5と同様の方法で酸化物微粒子分散液の改質処理を行った。表C10に実験例C6の結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
 表C10に示したように、酸化物微粒子分散液のpHが7.59となるまで改質処理を行った。しかし、処理を繰り返してもpHが7.59を下回るまでの処理は困難であった。また、実験例C5と同様のpHとなるまで、処理を行った酸化物微粒子分散液(実験例C6-5から実験例C6-7)についても実験例C5で得られたような酸化物微粒子分散液のような分散性並びに分散安定性を確認することはできなかった。
(実験例C7)
 実験例C7として、実験例C5に用いた酸化物微粒子分散液をバッチ式での分散処理と、膜濾過による除去処理とをそれぞれ単独にて行った。なお、実験例C7は、本発明における比較例に相当する。
具体的には、析出処理装置から吐出させ、ビーカーに回収した酸化物微粒子の分散液を収容容器130に14kg(≒14L)投入し、クレアミックス(製品名:CLM-2.2S、ローター:R1、スクリーン:S0.8-48、エム・テクニック製)を用いて、20000rpm(周速度:31.4m/s)にて30分間の分散処理を行った。酸化物微粒子分散液の温度は、処理中23から24℃であった。分散処理終了後、図1(A)に記載した装置の分散機102並びに分散用容器101、即ち分処理装置110を除した装置を用いて、酸化物微粒子分散液を満たした収容容器130から、除去部120へ、ポンプ104を用いて直接送液して濾過を行った。処理に用いた濾過膜、洗浄液、ポンプ等は、実験例C1からC4と同じである。なお、分散処理終了後から、濾過開始までの時間は20分を要し、濾過開始の時点では既に酸化物微粒子の明らかな凝集と沈降が見られた。膜濾過の処理は、収容容器内の酸化物微粒子分散液が1.5L(≒1.2kg)となった時点で処理装置から酸化物微粒子分散液を抜き出し、酸化物微粒子分散液のpH、導電率並びに分散性並びに分散安定性を確認した。収容容器130に、MeOHを13.5L投入し、上記操作を繰り返すことで、酸化物微粒子分散液の改質処理を行った結果を、表C11に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
 表C11に見られるように、酸化物微粒子分散液のpHが7.88となるまで改質処理を行った。しかし、処理を繰り返してもpHが7.88を下回るまでの処理は、困難であった。また、実験例C4と同様のpHまで洗浄した場合であっても、実験例C4と同等の分散性並びに分散安定性を確認することはできなかった。これは、実験例C7においては、バッチ式での分散処理と、膜濾過による除去処理とをそれぞれ単独にて行ったため、不純物によって再凝集が全てなされる前に、除去部によって上記不純物を上記分散液から除去する除去処理を行うことができなかったためである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
a 酸化物微粒子
b 凝集体
c 不純物
d 濾過膜
E 物理的エネルギー

Claims (12)

  1.  微粒子の分散性を向上させる微粒子分散液の改質方法において、
     上記微粒子分散液に含有された上記微粒子の凝集体に対して物理的エネルギーを加えて上記微粒子の凝集体よりも小さな粒子に分散させる分散処理を行うことにより、上記凝集体中に含まれていた不純物を上記分散液中に放出させ、
     上記不純物によって再凝集が全てなされる前に、除去部によって上記不純物を上記分散液から除去する除去処理を行うことを特徴とする微粒子分散液の改質方法。
  2.  上記不純物は、上記凝集体とは独立して上記分散液中に存在する液中不純物と、上記凝集体中に存在する粒子中不純物とを含み、
     上記分散処理によって、上記凝集体から上記粒子中不純物を上記分散液中に放出させて上記液中不純物とする放出ステップと、
     上記放出ステップを経た上記分散液を、上記液中不純物によって再凝集が全てなされる前に、上記除去部に送る移送ステップと、
     上記除去部にて上記液中不純物を上記分散液から除去する除去処理ステップと、
    を備えた請求項1記載の微粒子分散液の改質方法。
  3.  上記分散処理と上記除去処理とを連続的且つ繰り返し行うことを特徴とする請求項1または請求項2の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  4.  上記除去部は濾過膜を備え、上記濾過膜を用いて上記不純物を上記分散液から除去することを特徴とする請求項1から請求項3の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  5.  上記濾過膜は限外濾過膜であり、上記濾過膜へ上記分散液を供給してクロスフロー方式によって濾過することにより、上記不純物を上記分散液から除去することを特徴とする請求項4に記載の微粒子分散液の改質方法。
  6.  上記不純物を上記分散液中に放出させた後、3秒以内に上記分散液から除去する除去処理を開始することを特徴とする請求項1から請求項5の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  7.  上記不純物を放出させた後の上記分散液を上記除去部に送るための直前移送経路における経路長と、流速と、流量と、流体圧と、温度との少なくとも何れか一つを制御する事で、上記微粒子分散液中の微粒子の分散性を制御することを特徴とする請求項1から請求項6の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  8.  上記分散処理は、上記分散液中で撹拌羽根を回転させる回転式の分散機により上記物理的エネルギーを上記凝集体に対して与える処理であり、上記撹拌羽根の周速度を10m/s以上として分散処理することを特徴とする請求項1から請求項7の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  9.  上記除去処理を行った後の上記微粒子分散液のpHを制御する事で、上記微粒子分散液中の微粒子の分散性を制御することを特徴とする請求項1から請求項8の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  10.  上記微粒子の一次粒子径が200nm以下であることを特徴とする請求項1から請求項9の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  11.  上記微粒子が、金属微粒子、有機物微粒子、または酸化物微粒子であることを特徴とする請求項1から請求項10の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法。
  12.  請求項1から請求項11の何れかに記載の微粒子分散液の改質方法と、上記改質方法を行う前になされる分散液を得る工程とを備え、
     上記分散液を得る工程は、接近・離反可能な相対的に回転する処理用面間において、上記微粒子の原料を少なくとも含む微粒子原料液と、上記微粒子を析出させるための微粒子析出物質を少なくとも含む微粒子析出溶媒とを混合させると共に当該混合させた流体中で上記微粒子を析出させる工程であることを特徴とする微粒子分散液の製造方法。
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