WO2020045336A1 - 銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、銀ナノワイヤインク、及びそれらの製造方法 - Google Patents

銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、銀ナノワイヤインク、及びそれらの製造方法 Download PDF

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WO2020045336A1
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WO
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silver
aggregate
filter
diameter
silver nanowires
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PCT/JP2019/033239
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王高 佐藤
哲 栗田
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Dowaエレクトロニクス株式会社
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    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables

Definitions

  • the present invention relates to an aggregate of silver nanowires, a silver nanowire dispersion, a silver nanowire ink, and a method for producing them.
  • metal nanowire As a conductive material for imparting conductivity to a transparent base material, a fine metal wire having an average diameter of about 200 nm or less (hereinafter, referred to as “metal nanowire (s)”) has attracted attention. ing. Among them, silver nanowires are promising. After coating a coating liquid containing silver nanowires (silver nanowire ink) on a transparent substrate such as glass, PET (polyethylene terephthalate), or PC (polycarbonate), a liquid component is formed. Is removed, the silver nanowires contact each other on the transparent substrate to form a conductive network, thereby obtaining a transparent conductive film (for example, see Patent Document 1).
  • an object of the present invention is to provide an aggregate of silver nanowires, a silver nanowire dispersion liquid, a silver nanowire ink, and a method for producing the same, which can suppress a decrease in silver concentration due to filter filtration during an application step. I do.
  • the aggregate of silver nanowires of the present invention is an aggregate of silver nanowires having an average diameter of 10 nm or more and 35 nm or less and an average length of 9 ⁇ m or more,
  • the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the silver nanowire (“maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) in the aggregate is 19.5 nm or less.
  • the “average diameter” of the silver nanowire is defined as follows. On a bright-field observation image by a transmission electron microscope (TEM), the distance between the contours on both sides in the thickness direction of one silver nanowire is defined as the diameter of the wire.
  • TEM transmission electron microscope
  • the measurement of the diameter can be performed by selecting a portion that does not overlap with other silver nanowires.
  • the diameter of all silver nanowires, except those that are completely overlapped with other silver nanowires and whose diameter is difficult to measure, among the silver nanowires observed in the image are measured.
  • to perform a plurality of field randomly selected an operation of determine the diameter of the total of 300 lines of different silver nanowires, it calculates the average value of the individual silver nanowires diameters, defining its value and the average diameter D M I do.
  • the “maximum diameter” and the “minimum diameter” of the silver nanowire refer to the maximum value and the minimum value of the diameters of the total of 300 different silver nanowires.
  • the “length” of a silver nanowire refers to a trace length from one end to the other end of one silver nanowire on an image observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Define.
  • the "average length" of the silver nanowires a value obtained by averaging the lengths of the individual silver nanowires present on the microscope image described above, it is defined as the average length L M.
  • the total number of wires to be measured is set to 100 or more.
  • the aggregate of silver nanowires of the present invention is an aggregate of silver nanowires having an average diameter of 10 nm or more and 35 nm or less and an average length of 9 ⁇ m or more, The difference between the cumulative 97% diameter and the cumulative 3% diameter of the silver nanowires in the aggregate is 13.0 nm or less.
  • the “cumulative 97% diameter” and “cumulative 3% diameter” refer to the cumulative number when a total of 300 different silver nanowires whose diameters are measured are counted from the smaller diameter. Is 97% of the total number of silver nanowires, and the cumulative number is 3% of the total number of silver nanowires.
  • the silver nanowire dispersion liquid of the present invention is one in which the above-mentioned aggregate of silver nanowires is dispersed in a liquid medium.
  • the silver nanowire ink of the present invention has the above-described aggregate of silver nanowires dispersed in a liquid medium and contains a binder component and / or a thickening substance.
  • the method for producing an aggregate of silver nanowires of the present invention is a method for producing an aggregate of silver nanowires in which silver is reduced and precipitated in a wire form in an alcohol solvent in which an organic protective agent and a silver compound are dissolved, Dispersing the aggregate of the reduced silver nanowires in a liquid medium, Filtering a liquid medium to be filtered, which is a liquid medium in which the aggregate of the silver nanowires is dispersed, using a filter having an opening of 5 ⁇ m or less, The reduction precipitation of silver is performed at a holding temperature of 95 ° C. or less.
  • the method for producing a silver nanowire dispersion of the present invention is a method for producing a silver nanowire dispersion in which silver is reduced and precipitated in a wire form in an alcohol solvent in which an organic protective agent and a silver compound are dissolved, Dispersing the aggregate of the reduced silver nanowires in a liquid medium, Filtering a liquid medium to be filtered, which is a liquid medium in which the aggregate of the silver nanowires is dispersed, using a filter having an opening of 5 ⁇ m or less, The reduction precipitation of silver is performed at a holding temperature of 95 ° C. or less.
  • the method for producing a silver nanowire ink of the present invention is a method for producing a silver nanowire ink in which silver is reduced and precipitated in a wire form in an alcohol solvent in which an organic protective agent and a silver compound are dissolved, A process of dispersing the aggregate of the reduced and precipitated silver nanowires in a liquid medium to form an ink, A step of pre-filtering the silver nanowire ink to be filtered, which is a liquid medium inked in the inking step, using a filter having an opening of 8 ⁇ m or more; A step of finish-filtering the pre-filtered silver nanowire ink after the pre-filtration in the step of pre-filtering using a filter having an opening of 5 ⁇ m or less, The reduction precipitation of silver is performed at a holding temperature of 95 ° C. or less.
  • the present invention it is possible to suppress a decrease in silver concentration due to filter filtration during a coating step of applying a silver nanowire ink to a transparent substrate or the like, an aggregate of silver nanowires, a silver nanowire dispersion, a silver nanowire ink, and the like.
  • a manufacturing method can be provided.
  • FIG. 9 is a graph showing the relationship between (maximum diameter ⁇ minimum diameter) and the silver concentration reduction rate as a result of an example (silver nanowire dispersion). It is a figure which shows the relationship between the standard deviation of a diameter, and the silver concentration reduction rate as a result of an Example (silver nanowire dispersion liquid).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between (maximum diameter ⁇ minimum diameter) and a silver concentration reduction rate as a result of an example (silver nanowire ink). It is a figure which shows the relationship between the standard deviation of a diameter, and the silver density reduction rate as a result of an Example (silver nanowire ink).
  • the aggregate of silver nanowires according to one embodiment of the present invention is an aggregate of silver nanowires having an average diameter of 10 nm or more and 35 nm or less.
  • the silver nanowires are preferably as thin and long as possible from the viewpoint of forming a transparent conductive film having excellent conductivity and visibility.
  • the average diameter of the silver nanowires is preferably 30 nm or less, and more preferably 25 nm or less.
  • the average length L M of the silver nanowires is 9 ⁇ m or more. From the viewpoint of forming a conductive and visibility and excellent transparent conductive film is preferably as thin as possible and long shape, therefore, the average length L M of the silver nanowires is preferably 12 ⁇ m or more, 15 [mu] m More preferably, it is the above.
  • the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the silver nanowire (“maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) is 19.5 nm or less.
  • the difference between the cumulative 97% diameter and the cumulative 3% diameter of the silver nanowires in the aggregate of silver nanowires is 13.0 nm or less.
  • the average diameter D M of silver nanowires is 10 nm or more and 35 nm or less, and the average length L M of silver nanowires is 9 ⁇ m or more. It is. Then, the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the silver nanowires (“maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) is 19.5 nm or less (in the present embodiment, the accumulation of silver nanowires in the aggregate of silver nanowires is 97 nm). Since the difference between the% diameter and the cumulative 3% diameter is also 13.0 nm or less), the diameter distribution of the silver nanowires is also narrow. Thus, for example, when performing filter filtration in a coating step with a mesh size of 5 ⁇ m or less, the ratio of silver nanowires captured by the filter can be reduced, and a decrease in silver concentration due to filter filtration can be suppressed.
  • the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the silver nanowire is more preferably 15.0 nm or less.
  • the difference between the cumulative 97% diameter (D97) and the cumulative 3% diameter (D3) of the silver nanowires in the above-described aggregate of a total of 300 different silver nanowires whose diameters have been determined (“cumulative 97% diameter”) "-" Cumulative 3% diameter ") is preferably 13 nm or less, and the difference between the cumulative 95% diameter (D95) and the cumulative 5% diameter (D5) of silver nanowires in the assembly (" cumulative 95% diameter ").
  • “diameter” ⁇ “cumulative 5% diameter” is 12.0 nm or less, and the difference between the cumulative 90% diameter (D90) and the cumulative 10% diameter (D10) of the silver nanowires in the assembly (“ (Cumulative 90% diameter-cumulative 10% diameter)) is preferably 9.0 nm or less. This is because it is possible to more reliably suppress a decrease in silver concentration due to filter filtration during the coating step.
  • the “cumulative 95% diameter”, “cumulative 90% diameter”, “cumulative 10% diameter”, and “cumulative 5% diameter” mean that a total of 300 different silver nanowires whose diameters have been measured have the smaller diameter.
  • the standard deviation of the diameter of the total of 300 silver nanowires whose diameters have been determined is preferably 3.9 nm or less.
  • the aggregate of silver nanowires may be, for example, a silver nanowire dispersion liquid in which a large number of silver nanowires are aggregated in a state where a predetermined mass% of silver nanowires are dispersed in a liquid medium, For example, it may be inked.
  • the silver nanowire ink may be applied on a transparent substrate and dried, and an aggregate of silver nanowires may be present on the transparent substrate.
  • the aggregate of silver nanowires may be in a state of not being dispersed in the liquid medium.
  • the silver nanowire dispersion liquid of the present embodiment is one in which the aggregate of the silver nanowires of the above embodiment is dispersed in a liquid medium.
  • the aggregate of the silver nanowires is as described above, and the description is omitted.
  • the silver nanowire dispersion of the present embodiment it is desirable to use a mixed solvent of water and alcohol as a medium constituting the liquid medium of the silver nanowire dispersion.
  • the alcohol used as the solvent those having a polarity with a solubility parameter (SP value) of 10 or more are preferable.
  • SP value solubility parameter
  • low boiling alcohols such as methanol, ethanol, and 2-propanol (isopropyl alcohol) can be suitably used.
  • the SP value is 23.4 for water, 14.5 for methanol, 12.7 for ethanol, and 11.5 for 2-propanol.
  • the SP values described here are values defined by the regular solution theory introduced by Hildebrand.
  • the alcohol content in the silver nanowire dispersion is preferably in the range of 1.0 to 30.0% by mass.
  • the content of the silver nanowires in the silver nanowire dispersion is 0.02 to 5.00% by mass based on the mass ratio of metallic silver to the total mass of the silver nanowire dispersion. It is preferable to be within the range.
  • the average diameter D M of the silver nanowires is at 10nm or more 35nm or less, the average length L M of the silver nanowires is 9 ⁇ m or more, set of silver nanowires silver nanowire dispersion It has an elongated shape throughout the body.
  • the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the silver nanowires (“maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) is 19.5 nm or less (in the present embodiment, the accumulation of silver nanowires in the aggregate of silver nanowires is 97 nm). Since the difference between the% diameter and the cumulative 3% diameter is also 13.0 nm or less), the diameter distribution is also narrow. This makes it possible to reduce the ratio of silver nanowires captured by the filter in the application process using a filter having a predetermined opening amount (for example, 3 ⁇ m or less), and to reduce the silver concentration by the filter in the application process. Can be suppressed.
  • the “silver nanowire ink” is a liquid in which an aggregate of silver nanowires is dispersed in a liquid medium, and the liquid medium contains a binder component and / or a viscosity modifier.
  • the properties of the silver nanowire ink, such as viscosity, are adjusted in consideration of application to a substrate.
  • the term “inking” refers to adding a binder component and / or a viscosity modifier to a liquid medium in which silver nanowires are dispersed to obtain a silver nanowire ink having a predetermined property.
  • the silver nanowire ink of the present embodiment is obtained by dispersing a silver nanowire aggregate of the above embodiment in a liquid medium to form an ink, and the liquid medium contains a binder component and / or a thickening substance. Including.
  • the aggregate of the silver nanowires is as described above, and the description is omitted.
  • the silver nanowire ink of the present embodiment it is desirable to use a mixed solvent of water and alcohol as a medium constituting the liquid medium of the silver nanowire ink.
  • the alcohol used as the solvent those having a polarity with a solubility parameter (SP value) of 10 or more are preferable.
  • SP value solubility parameter
  • low boiling alcohols such as methanol, ethanol, and 2-propanol (isopropyl alcohol) can be suitably used.
  • the SP value is 23.4 for water, 14.5 for methanol, 12.7 for ethanol, and 11.5 for 2-propanol.
  • the SP values described here are values defined by the regular solution theory introduced by Hildebrand.
  • the content of the alcohol in the silver nanowire ink is preferably in the range of 1.0 to 30.0% by mass.
  • the viscosity is appropriately adjusted by adding a thickening substance. This is because it is suitable for use in coating a transparent conductive film.
  • the viscosity at 25 ° C. of the silver nanowire ink can be, for example, in the range of 1 to 40 mPa ⁇ s.
  • As the viscosity value a value when the shear rate is 604.2 (1 / s) can be adopted.
  • the thickening substance suitable for adjusting the viscosity include water-soluble cellulose ethers such as HPMC (hydroxypropylmethylcellulose) and HEMC (hydroxyethylmethylcellulose).
  • the weight average molecular weight of HPMC used can be, for example, in the range of 100,000 to 2,000,000, and the weight average molecular weight of HEMC can be, for example, in the range of 100,000 to 2,000,000. These weight average molecular weights can be confirmed, for example, by the GPC-MALS method. Two or more kinds of thickening substances may be used in combination. When one or two of HPMC and HEMC are used, the total content of HPMC and HEMC in the ink is, for example, 0.01 to 2.0% by mass, including those remaining as gel-like particles. can do.
  • a binder component can be contained in the silver nanowire ink as needed.
  • a binder that functions as a binder without impairing the dispersibility of silver nanowires and has excellent conductivity, light transmission, and adhesion for example, containing at least one of a water-soluble acrylic-urethane copolymer resin and a water-soluble urethane resin Can be.
  • the total content of water-soluble acryl-urethane copolymer resin and water-soluble urethane resin in the silver nanowire ink is in the range of 0.01 to 2.00% by mass. Is preferred.
  • a binder containing a water-soluble acrylic-urethane copolymer resin as a component for example, Alberdingk Boley, Inc. "UC90” manufactured by ADEKA Corporation, "Adeka Bonn Titer HUX-401", and “NeoPac TM E-125" manufactured by DSM Coating Resins, LLC.
  • a binder containing a water-soluble urethane resin as a component it is preferable to apply a urethane resin colloid or a urethane resin dispersion.
  • a urethane resin colloid or a urethane resin dispersion For example, Superflex 130, Superflex 150HS, Superflex 170, Superflex 210, Superflex 300, Superflex 500M, Superflex 420, Superflex 420, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku.
  • the content of silver nanowires in the silver nanowire ink is in the range of 0.02 to 5.00% by mass in terms of the mass ratio of metallic silver to the total mass of the silver nanowire ink. Is preferred.
  • the average diameter D M of the silver nanowires is at 10nm or more 35nm or less, the average length L M of the silver nanowires is 9 ⁇ m or more, an elongated shape as a whole collection of silver nanowires .
  • the difference between the maximum diameter and the minimum diameter of the silver nanowires (“maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) is 19.5 nm or less (in the present embodiment, the accumulation of silver nanowires in the aggregate of silver nanowires is 97 nm). Since the difference between the% diameter and the cumulative 3% diameter is also 13.0 nm or less), the diameter distribution is also narrow. This makes it possible to reduce the ratio of silver nanowires captured by the filter when performing the filter process in the coating process using a filter having a predetermined opening amount (for example, 5 ⁇ m or less). A decrease in concentration can be suppressed.
  • the transparent conductive film has a silver nanowire aggregate on the transparent substrate by thinly applying the silver nanowire ink after the filter filtration in the application step to the transparent substrate and then drying it.
  • the aggregate of the silver nanowire ink and the silver nanowire is the same as that described in the above embodiment, and the description is omitted.
  • the transparent substrate can be, for example, a film of glass, PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate) or the like.
  • the transparent conductive film is patterned by a method such as laser etching or a combination of resist and wet development, a transparent conductive circuit can be obtained.
  • the silver nanowire ink of the above embodiment when the silver nanowire ink of the above embodiment is applied on a transparent substrate, a decrease in silver concentration due to filter filtration during the application step is suppressed.
  • the change in the silver concentration is small between the end of the application and the variation in the surface resistance depending on the position on the transparent conductive film.
  • Solution A the solution stored in the reaction vessel will be described. This solution is called “Solution A”.
  • Alcohol solvent a method is used in which a silver-containing liquid is added to an alcohol solvent in which an organic protective agent is dissolved, and silver is reduced and precipitated in a wire shape using the reducing power of the alcohol in the alcohol solvent. I do.
  • the type of alcohol one having an appropriate reducing power to silver and capable of depositing metallic silver in a wire shape is selected.
  • polyols such as ethylene glycol are considered to be relatively suitable for the production of silver nanowires, but future studies will identify many applicable alcohols.
  • an alcohol solvent composed of at least one of ethylene glycol, propylene glycol (1,2-propanediol), 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and glycerin
  • ethylene glycol propylene glycol
  • 1,3-propanediol 1,3-butanediol
  • 1,4-butanediol 1,4-butanediol
  • glycerin Thin and long silver nanowires can be synthesized with an industrially practical yield.
  • These alcohols may be used alone or as a mixture of two or more.
  • chloride In order to deposit metallic silver by reduction in the form of wire in an alcohol solvent, it is necessary to have chloride ions having an action of giving anisotropy to the growth direction of the deposition. It is considered that chloride ions have an effect of promptly etching a specific crystal plane of nucleated metallic silver to promote the generation of multiple twins, thereby increasing the abundance ratio of nuclei which will be a wire.
  • chloride ion source various chloride ion sources can be used as long as they are soluble in alcohol as a solvent.
  • TBAC tetrabutyl ammonium chloride; (CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 ) 4 NCl
  • copper (II) chloride (CuCl 2 ) soluble in an alcohol solvent may be used.
  • the amount of chloride added to the total amount of the alcohol solvent used is preferably in the range of 0.000001 (1 ⁇ 10 ⁇ 5 ) to 0.01 mol as Cl amount per liter of the solvent, and 0.00005 (5 ⁇ 10 5 -5 ) to 0.01 mol is more preferable.
  • Bromide ions also have the effect of providing anisotropy in the direction of deposition and growth of metallic silver.
  • Various bromide ion sources are applicable as long as they are bromide soluble in alcohol as a solvent.
  • CTAB cetyltrimethylammonium bromide; (C 16 H 33 ) N (CH 3 ) 3 Br) which is an organic bromine compound.
  • the amount of bromide to be added to the total amount of the alcohol solvent used is preferably in the range of 0.000001 (1 ⁇ 10 ⁇ 6 ) to 0.001 (1 ⁇ 10 ⁇ 3 ) mol per 1 L of the solvent. More preferably, it is in the range of 0.0000000 (5 ⁇ 10 ⁇ 6 ) to 0.001 (1 ⁇ 10 ⁇ 3 ) mol.
  • Al salt and alkali metal hydroxide By dissolving an aluminum salt and an alkali metal hydroxide at a predetermined ratio in a solvent for depositing silver, a silver nanowire having a large aspect ratio can be effectively synthesized. Although the mechanism of this phenomenon is unknown at this time, it is speculated that aluminum ions may have the effect of activating the crystal plane for silver to grow into a wire and the effect of improving the reduction rate. It is considered that such an action is exerted in the proper presence of hydroxide ions. The presence of Al is confirmed in the silver nanowire synthesized in the solvent containing the aluminum salt.
  • metal nanowires containing 100 to 1000 ppm of Al have high uniformity in diameter, and are thin and long, but are less likely to be locally bent or bent. Such silver nanowires are excellent in handleability in an operation of forming an ink or an operation of coating a substrate. Silver nanowires containing 150 ppm or more of Al are more preferable, and those having a content of 200 to 800 ppm are more preferable.
  • the molar ratio between the total amount of Al of the aluminum salt dissolved in the solvent and the total amount of hydroxide ions of the alkali metal hydroxide is referred to as “Al / OH”.
  • Al / OH the molar ratio between the total amount of Al of the aluminum salt dissolved in the solvent and the total amount of hydroxide ions of the alkali metal hydroxide.
  • Al / OH the molar ratio between the total amount of Al of the aluminum salt dissolved in the solvent and the total amount of hydroxide ions of the alkali metal hydroxide.
  • the Al / OH molar ratio is in an appropriate range, if the amount of the alkali hydroxide relative to silver is too large, a large amount of a compound mainly composed of silver oxide is formed, and it becomes difficult to synthesize a wire, which is preferable. Absent. Conversely, if the amount of the alkali hydroxide relative to silver is too small, the reduction reaction of silver becomes difficult to occur, which is not preferable.
  • the molar ratio of the total amount of hydroxide ions of the alkali metal hydroxide to be dissolved in the solvent and the total amount of Ag of the silver compound is expressed as “OH / Ag”, and hereinafter, this molar ratio is simply referred to as “OH / Ag”. Ag molar ratio ".
  • the OH / Ag molar ratio is desirably in the range of 0.005 to 0.50.
  • alkali metal hydroxide industrially, it is desirable to use, for example, one or more of lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.
  • aluminum salt aluminum nitrate and aluminum chloride are applicable.
  • Aluminum nitrate may be added as aluminum nitrate nonahydrate Al (NO 3) 3 ⁇ 9H 2 O.
  • aluminum chloride it can also serve as the above-mentioned chloride.
  • Organic protective agent When synthesizing silver nanowires by the alcohol solvent reduction method, the reduction reaction proceeds in the presence of an organic protective agent.
  • the organic protective agent present in the solvent has a function of covering the surface of the silver nanowire deposited in the reduction reaction and suppressing the coarse growth. The effect makes it possible to obtain a deposited shape as a nanowire.
  • the organic protective agent adhering to the surface of the synthesized silver nanowire has a function of securing the dispersibility of the wire in a liquid and preventing the oxidation of silver.
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • copolymers having a polymerization composition of vinylpyrrolidone and other monomers are known as organic protective agents suitable for synthesizing long and thin silver nanowires.
  • This type of copolymer has a moderately hydrophilic property because it has a vinylpyrrolidone structural unit having high hydrophilicity, and tends to be more hydrophobic than PVP. It is presumed that, by this, excellent dispersion stability is exhibited in a mixed solvent of water and alcohol. It is preferable to use a monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms as the alcohol. However, it is not limited to these. After the synthesis, a treatment of replacing the organic protective agent on the surface of the silver nanowire with another type of organic protective agent can be performed.
  • the weight average molecular weight of the polymer used as the organic protective agent is preferably from 30,000 to 3,000,000.
  • the “other monomer” examples include cationic monomers such as diallyldimethylammonium salt (specific examples of salts include nitrates), vinyl esters such as vinyl acetate, diethylaminoethyl methacrylate, acrylic acid, and ethyl.
  • cationic monomers such as diallyldimethylammonium salt (specific examples of salts include nitrates), vinyl esters such as vinyl acetate, diethylaminoethyl methacrylate, acrylic acid, and ethyl.
  • (Meth) acrylic compounds such as acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate and 4-hydroxybutyl acrylate, N-methylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-propylmaleimide, N-tert-butylmaleimide and the like
  • maleimide compound such as N-vinyl- ⁇ -caprolactam
  • vinyl azole compound such as vinyl imidazole.
  • Particularly advantageous copolymers for obtaining the excellent dispersion stability include copolymers of vinylpyrrolidone and diallyldimethylammonium salt monomer.
  • the polymerization composition of the copolymer is preferably 0.1 to 10% by mass of the other monomer, and the balance is vinylpyrrolidone. If the other monomer is less than 0.1% by mass, the hydrophilicity is too high, and the dispersibility in a mixed solvent of water and alcohol is poor. If it is more than 10% by mass, the hydrophobicity becomes too strong, and water and alcohol are too strong. Dispersibility in a mixed solvent of Thus, the silver nanowire coated with an organic protective agent in which the copolymer composition of the other monomer is 0.1 to 10% by mass and the balance is vinylpyrrolidone has a dispersion stability superior to PVP in a mixed liquid medium of water and alcohol. Shows sex.
  • agglomerated silver nanowires can be quickly aggregated by adding a low-polarity liquid such as acetone, toluene, hexane, and kerosene to an alcohol solvent after synthesis to reduce the polarity of the solvent. It has excellent industrial properties, such as extremely easy recovery. It was also confirmed that when a highly polar solvent such as water, a mixed solvent of water and alcohol, or alcohol was added to the aggregated substance again, good dispersibility was exhibited.
  • Silver compound A silver compound soluble in a solvent is used as a silver source for reductive precipitation of silver nanowires.
  • silver nitrate, silver acetate, silver oxide, silver chloride and the like can be mentioned, but silver nitrate (AgNO 3 ) is easy to use in consideration of solubility in a solvent and cost.
  • solvent for silver-containing liquid As a solvent of the solution B, any of an alcohol solvent, a mixed solvent of alcohol and water, and an aqueous solvent can be employed.
  • the alcohol used for this solvent is preferably composed of one or more alcohols including the same type as the alcohol used for the solvent of the solution A.
  • the silver concentration is preferably at least 5.0 mol / L, more preferably at least 10.0 mol / L.
  • a silver-containing liquid having a silver concentration of 3.5 to 4.5 mol / L is obtained by stirring the liquid charged with silver nitrate at about 40 ° C. for about 1 hour. be able to.
  • the silver-containing liquid is colored during the dissolution process.
  • UV-Vis spectroscopy Ultraviolet-Visible Absorption Spectroscopy
  • a solvent (water solvent) of 100% water the solubility is further increased. For example, when the temperature of a water solvent is raised to about 80 ° C. to dissolve silver nitrate, a silver-containing liquid having a silver concentration of about 32.0 mol / L can be obtained. In this case, even if the temperature of the silver-containing liquid (solution B) drops to about 70 ° C.
  • the molar ratio Al / OH between the total amount of Al of the aluminum salt to be dissolved in the solvent and the total amount of hydroxide ions of the alkali metal hydroxide is 0.01 to 0.40, and the solvent is dissolved in the solvent.
  • the molar ratio OH / Ag of the total amount of hydroxide ions of the alkali metal hydroxide to the total amount of Ag of the silver compound is 0.005 to 0.50.
  • the holding temperature at which the reduction precipitation reaction of silver proceeds can be set in the range of 60 ° C. or more and 95 ° C. or less, preferably 80 ° C. or more and 85 ° C. or less and the boiling point of the solvent or less.
  • the boiling point is the boiling point at the pressure in the gas phase space where the liquid surface of the solvent in the reaction vessel comes into contact.
  • the temperature may be lower than the boiling point of the lowest boiling alcohol.
  • the boiling point of propylene glycol is about 188 ° C., but the reaction proceeds at 60 to 95 ° C., preferably 80 to 85 ° C.
  • each substance other than the silver compound is dissolved in an alcohol solvent, and after the temperature of the solvent (“solution A”) reaches a predetermined reaction temperature, the silver compound is added to the solution A.
  • the silver compound can be added by dissolving it in an alcohol solvent of the same kind as the solvent in a separate container in advance and mixing the silver-containing liquid (“solution B”) in the solution A. It is desirable that the temperature of the solution B before being mixed with the solution A is around room temperature (for example, 15 to 40 ° C.). If the temperature of the solution B is too low, it takes a long time to dissolve the silver compound.
  • a silver compound that is easily soluble in an alcohol solvent such as silver nitrate, may be added to the solution A as a solid.
  • the silver compound can be added by a method in which the entire amount is added at once, or a method in which the silver compound is added intermittently or continuously within a predetermined time. During the reaction, stirring of the liquid is continued. Further, the atmosphere of the gas phase with which the liquid surface of the solution A comes into contact during the progress of the reaction can be air or nitrogen.
  • the slurry containing the silver nanowires is subjected to solid-liquid separation using a means such as centrifugation or decantation to collect a solid content.
  • the decantation may be carried out for about 2 to 2 weeks while still standing, or the slurry may be added with at least one kind of solvent having low polarity such as acetone, toluene, hexane, kerosene, xylene, etc. May be concentrated.
  • the silver nanowire may be concentrated by directly applying the slurry after the reaction to a centrifugal separator, or may be diluted with a solvent or water having lower viscosity and then centrifuged. After concentration, the supernatant is removed. After that, a highly polar solvent such as water or alcohol is added to re-disperse the silver nanowires, and then solid-liquid separated using a means such as centrifugation or decantation to collect a solid content. It is preferable to repeat the redispersion and concentration steps (washing).
  • the washing is repeated, for example, by dispersing the concentrate in pure water or a predetermined liquid medium (water containing a copolymer of PVP or vinylpyrrolidone and another monomer) and performing a solid-liquid separation operation such as centrifugation or decantation. It can be done by a technique. Since the concentrate after washing contains impurities such as granular products and short wire products in addition to useful long silver nanowires, it is preferable to remove the supernatant. Accordingly, a concentrate can be obtained by repeatedly performing operations of pure water dispersion, addition of a solvent having a small polarity such as toluene or acetone, standing, and removal of supernatant.
  • Pretreatment of cross-flow circulation cleaning (redispersion treatment)
  • the concentrate after the washing is subjected to a re-dispersion treatment.
  • a re-dispersion treatment As an example, using an aqueous solvent in which PVP (polyvinylpyrrolidone) is dissolved in pure water, this aqueous solvent and the above-mentioned concentrate after washing are mixed, and a predetermined metallic silver concentration (a silver nanowire and an impurity silver nanowire) are mixed.
  • a silver nanowire dispersion liquid (silver concentration in liquid containing particles) is prepared.
  • the obtained silver nanowire dispersion is diluted with pure water so as to have a predetermined silver concentration to obtain a silver nanowire dispersion. This dispersion is referred to as “crossflow base liquid”.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cross-sectional structure of a flow path portion using a porous ceramic filter.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing an image of purification by cross-flow circulation cleaning using a porous ceramic filter.
  • FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an example of a channel configuration for refining silver nanowires.
  • porous ceramics tube As shown in FIG. 1, one end of a porous ceramic tube 1 is connected to an upstream channel tube 2, and the other end is connected to a downstream channel tube 3. Silver nanowires flowing along with the liquid medium in the direction of the arrow A in the upstream side flow pipe 2 are introduced into the porous ceramic pipe 1.
  • the ceramic of the porous ceramic tube 1 has a porous structure having an average pore diameter of not less than 1.0 ⁇ m, preferably more than 2.0 ⁇ m, and more preferably more than 5.0 ⁇ m, and has pores connected in the thickness direction. The transfer of matter through is possible. That is, the tube wall of the porous ceramic tube 1 constitutes a “porous ceramic filter” that allows a substance to permeate.
  • a portion of “a tubular flow channel having a porous ceramic filter on the flow channel wall surface” functioning as a filter is indicated by reference numeral 10 in the figure.
  • the silver nanowires proceed in the direction of arrow B accompanying the flow of the liquid medium, but some of the flowing silver nanowires are part of the porous ceramic tube 1 together with some of the liquid medium.
  • it is discharged out of the tubular flow path 10 as shown by the arrow C, and cross-flow circulation cleaning is realized.
  • the short wire among the silver nanowires flowing through the tubular flow path 10 is preferentially discharged to the outside.
  • Silver nanowires that have flowed into the field have an increased ratio of long wires. Recovering the silver nanowire produces a silver nanowire with improved uniformity of length distribution (ie, a longer average length than the silver nanowire before reaching the tubular channel with the ceramic filter). .
  • Fig. 2 schematically shows an image of purification by cross-flow circulation washing using a porous ceramic filter.
  • a porous ceramic filter Through the pores (actually continuous voids) of the porous ceramic filter, not only particulate impurities but also relatively short nanowires are discharged to the outside together with some liquid medium. The probability that a wire whose length is considerably longer than the hole diameter is discharged outside through the hole is extremely low. The liquid discharged outside is called "filtrate”.
  • FIG. 3 schematically shows an example of a conduit configuration for refining silver nanowires.
  • a silver nanowire dispersion before purification is prepared in a tank, and a porous ceramic filter is caused to flow into a tubular channel having a channel wall surface by the power of a pump, where cross-flow circulation washing is performed.
  • the short wire is discharged out of the conduit as a filtrate, and the silver nanowire that has flowed through the flow path without being discharged out of the tubular flow path is collected.
  • FIG. 3 illustrates the “circulation method” in which the recovered silver nanowires are returned to the original tank, but may be recovered in another tank to perform batch processing. When purifying continuously by the circulation method, an appropriate amount of liquid medium is added as appropriate according to the amount of filtrate discharged.
  • the liquid sending pump can be used without particular limitation as long as it can send a liquid containing silver nanowires.
  • breakage rupture, breakage, entanglement, etc.
  • a pump which can be used. Examples include a hose pump, a tube pump, a rotary pump, a mono pump, a screw pump, a piston pump, a syringe pump, a plunger pump, and a heart pump.
  • the pressure of the liquid introduced into the tubular flow channel having the porous ceramic filter on the flow channel wall surface can be adjusted, for example, in the range of 0.005 to 0.2 MPa.
  • the flow rate of the liquid introduced into the tubular flow path having the porous ceramic filter on the flow path wall surface is adjusted, for example, in the range of 10 to 10000 mm / sec at the upstream end of the filter (the position corresponding to reference numeral 20 in FIG. 1). I just need.
  • a ceramic filter having a very large pore diameter is employed. Therefore, if the purification is performed at a relatively high flow rate, clogging is reduced and a good result is easily obtained.
  • the liquid medium flowing the porous ceramic filter into the tubular flow channel having the flow channel wall surface various materials can be used as long as the silver nanowires do not aggregate.
  • the dispersion liquid of silver nanowires often contains a salt, a low-molecular dispersant, a high-molecular dispersant, and the like after a wire synthesis step and a subsequent processing step. It is preferable to select, as the liquid medium, a solvent in which the substance to be removed is dissolved. Generally, methyl alcohol, ethyl alcohol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, water, or a mixed solvent thereof can be used.
  • a liquid medium (solvent B) of a different type from the liquid medium (solvent A) of the original silver nanoparticle dispersion is additionally added.
  • solvent B a liquid medium of a different type from the liquid medium (solvent A) of the original silver nanoparticle dispersion
  • the cross-flow circulation cleaning a part of the liquid medium is removed as a filtrate. Therefore, when the cross-flow circulation cleaning is performed in the circulation path, the amount of the liquid medium in the path gradually decreases. Therefore, in the continuous operation of the cross-flow circulation cleaning, an operation of replenishing the liquid medium into the circulation path is usually required.
  • the concentration of silver nanowires in the liquid can be increased. That is, the cross-flow circulation cleaning step can be used as a concentration step of the silver nanowire dispersion liquid.
  • the supply amount of the liquid medium may be controlled to be smaller than the amount discharged by filtration. A method of stopping the supply of the liquid medium after performing the cross-flow circulation cleaning for a predetermined time may be employed.
  • the dispersibility of silver nanowires and particulate foreign substances (eg, nanoparticles) in liquid can be improved by adding a polymer or a dispersant that improves dispersibility to the liquid medium. This makes it possible to more smoothly eliminate short wires (linear particles) and particulate foreign matter by the ceramic filter.
  • the polymer used during synthesis is adsorbed on the surface of the linear particles of silver nanowires.
  • adding a different type of organic compound to the liquid medium from the polymer used during synthesis and add a dispersant or surfactant as necessary.
  • the adsorbed substance on the wire surface can be replaced with the above-mentioned organic compound.
  • the purification using the cross-flow circulation washing can be used as a washing step.
  • washing of silver nanowires is performed by subjecting a slurry after synthesis to solid-liquid separation means such as centrifugation or decantation.
  • solid-liquid separation means such as centrifugation or decantation.
  • decantation a method of concentrating for about two to three weeks while standing, or adding at least one or more low-polar solvents such as acetone, toluene, hexane, kerosene, and xylene to a slurry to increase the sedimentation speed And a method of concentrating the solution.
  • Fluororesin coating has the effect of preventing hydrophilic nanowires from adhering to the container surface and increasing the yield.
  • centrifugation for example, the slurry after the reaction can be directly centrifuged to concentrate the silver nanowires. After concentration, remove the supernatant, then add a highly polar solvent such as water or alcohol, re-disperse the silver nanowires, and collect solids by solid-liquid separation using means such as centrifugation or decantation As a result, the silver nanowires are carefully cleaned. Since the purification using the cross-flow circulation cleaning of the present embodiment also exerts a cleaning effect, it is possible to reduce the load on the conventional general cleaning process as described above.
  • cleaning is performed, for example, until the conductivity of the silver nanowire dispersion becomes 10 mS / m or less so that the salt remaining in the dispersion does not cause deterioration of the performance of the electronic component.
  • it is 5 mS / m or less, more preferably, 1 mS / m or less.
  • the silver nanowires in which the amount of the organic protective agent attached has been reduced to a predetermined range by the above-described cross-flow circulation cleaning are subjected to a treatment (concentration) for increasing the concentration of the wires in the liquid as needed. It is efficient that the concentration treatment is performed, for example, by “cross-flow concentration” using the apparatus after the above-mentioned cross-flow circulation washing.
  • concentration treatment is performed, for example, by “cross-flow concentration” using the apparatus after the above-mentioned cross-flow circulation washing.
  • the cross-flow concentration in the above-mentioned cross-flow circulation washing, the supply of the liquid medium is stopped or the circulation is performed for a while in a state where the amount of the replenishment liquid is smaller than the discharge amount of the filtrate discharged from the cross-flow circulation washing filter. Can be implemented. In this way, it is possible to obtain a silver nanowire dispersion liquid in which the silver nanowires in which the amount and the size and shape of the organic protective agent are adjusted to the appropriate ranges described
  • the solid content after cross-flow concentration is mainly composed of silver nanowires having an organic protective agent on the surface.
  • This silver nanowire can be stored as a dispersion liquid dispersed in a liquid medium appropriate for the purpose.
  • This silver nanowire dispersion can be used as a silver nanowire supply source in various applications.
  • the liquid medium is as described above.
  • ⁇ Production method of silver nanowire ink> Add a viscosity modifier to the silver nanowire dispersion to adjust the viscosity to an appropriate value according to the type of coating device and printing device, and add a binder if necessary to ensure adhesion to the substrate I do. Further, a dispersant or the like is added as required.
  • silver nanowire ink suitable for various uses is prepared.
  • the content of silver nanowires in the silver nanowire ink can be adjusted, for example, in the range of 0.02 to 5.0% by mass.
  • the silver nanowire ink of the present invention can be obtained by applying the above-described method for producing a silver nanowire ink after performing a filter filtration operation described below on the silver nanowire dispersion liquid.
  • the silver nanowire dispersion liquid without performing a filter filtration operation described below, by manufacturing a silver nanowire ink by the above manufacturing method, it is also possible to perform a filter filtration operation on the obtained silver nanowire ink
  • a filter filtration operation on the obtained silver nanowire ink
  • a transparent conductive film can be constructed by applying this silver nanowire ink to a PET film, PC, glass, or the like that is a transparent substrate, removing a liquid component by evaporation or the like, and drying it.
  • the silver nanowire dispersion liquid that is a liquid medium to be subjected to filter filtration may be referred to as a liquid medium to be filtered.
  • Organic fiber mesh filter a mesh sheet of a woven fabric such as plain weave, twill weave, plain tatami weave, or twill tatami weave composed of warps and wefts of organic fibers can be used. It is advantageous that the mesh sheet has a certain degree of flexibility from the viewpoint of smooth passage of the silver nanowire dispersion and prevention of damage to the wire.
  • organic fiber examples include nylon, polypropylene, polyethylene, fluororesin, PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), and PTT (polytributylene terephthalate).
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PTT polytributylene terephthalate
  • the aperture is represented by A ( ⁇ m) in the following (Equation 2).
  • A (25400 / M) ⁇ d
  • M is the number of meshes at 25,400 ⁇ m (corresponding to 1 inch)
  • d is the diameter ( ⁇ m) of the organic fiber.
  • An organic fiber mesh filter is interposed in the middle of a pipe through which the liquid medium to be filtered can flow, the liquid medium to be filtered is passed through the pipe, and the liquid is passed through the organic fiber mesh filter.
  • the operation of passing the liquid through an organic fiber mesh filter and obtaining a filtrate passing through the filter is performed a plurality of times.
  • a “batch method” in which the filtrate that has passed through the filter is once collected and then passed through a pipe having another filter may be adopted
  • a "continuous system” in which a plurality of filters are arranged in series and filtration is performed may be employed for some or all of the filtration processes.
  • Two or more organic fiber mesh sheets may be overlapped and used so as to contact each other.
  • one mesh filter is constituted by a plurality of mesh sheets that are overlapped so as to be in contact with each other, and the mesh filter has the smallest aperture value among the overlapped mesh sheets. It is represented by the sheet aperture value.
  • the filtration pressure (the pressure applied to the liquid on the front surface of the filter) is adjusted within a range where damage to the filter and the silver nanowires is avoided and liquid can be passed smoothly.
  • the optimum filtration pressure may be set in the range of 0.001 to 0.6 MPa. If the filtration pressure is high, the gel-like foreign matter may be deformed and pass through the filter. For this reason, it is preferable that the filtration pressure is as low as possible in a range where the liquid can be smoothly passed. In a mesh sheet having a very small opening, a good filtration effect is easily obtained when the filtration pressure is set low.
  • a measure for preventing deformation of the sheet is also effective in which the mesh sheet is sandwiched between mesh sheets having larger openings and higher strength to perform filtration in a so-called sandwich structure.
  • the liquid medium to be filtered is filtered at least once with an organic fiber mesh filter having an opening of 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less.
  • an organic fiber mesh filter having an opening of 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the loosening effect described above can be obtained by performing only one filtration treatment on the liquid medium to be filtered with a mesh filter having a mesh size of 5 ⁇ m or less.
  • filtration is performed a plurality of times by a method of sequentially reducing the opening of the mesh filter. It is effective.
  • the filtrate obtained in the preliminary filtration step is subjected to at least one filtration including filtration with an organic fiber mesh filter having an opening of 5 ⁇ m or less, and an organic fiber mesh filter having an opening of 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less is applied to the filtration. Or one or more times of filtration including filtration at the same time.
  • a silver-containing liquid is dissolved in an alcohol solvent in which an organic protective agent and a silver compound are dissolved (in this example, an alcohol solvent in which the organic protective agent is dissolved)
  • an alcohol solvent in which the organic protective agent is dissolved When silver is reduced and precipitated in an alcoholic solvent in the form of a wire, silver is reduced and deposited at a holding temperature of 95 ° C. or lower, so that silver can be deposited as a thin and long wire.
  • the liquid medium to be filtered which is a liquid medium in which the aggregate of silver nanowires is dispersed, is filtered using a filter having an opening of 5 ⁇ m or less, so that the liquid medium has a thinner and longer shape and a narrower diameter distribution.
  • Aggregates of nanowires can be manufactured. Specifically, a collection of silver nanowires, the average diameter D M of the silver nanowires is at 10nm or more 35nm or less, the average length L M of the silver nanowires are at 9 ⁇ m or more, the maximum and minimum diameters of the silver nanowires (“Maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) is 19.5 nm or less (in the present embodiment, the difference between the cumulative 97% diameter and the cumulative 3% diameter of the silver nanowires in the aggregate of the silver nanowires is less than 19.5 nm). , 13.0 nm or less).
  • the ratio of the silver nanowires captured by the filter can be reduced, and the silver concentration is reduced by the filter filtration during the coating process. Can be suppressed.
  • the subsequent filtration is performed.
  • the organic fiber mesh filter is the same as that used for filtering the silver nanowire dispersion liquid, and thus the description is omitted.
  • the silver nanowire ink that is a liquid medium to be subjected to the preliminary filtration may be referred to as a filtered silver nanowire ink.
  • the silver nanowire ink to be subjected to the finish filtration after performing the preliminary filtration may be referred to as a silver nanowire ink after the preliminary filtration.
  • An organic fiber mesh filter is interposed in the middle of a pipe through which the silver nanowire ink to be filtered can flow, and the silver nanowire ink to be filtered is passed through the pipe, and the liquid is passed through the organic fiber mesh filter.
  • the operation of passing the liquid through an organic fiber mesh filter and obtaining a filtrate passing through the filter is performed a plurality of times. In the case of using a filter having a different aperture in performing filtration a plurality of times, it is necessary to sequentially change the filter having a larger aperture to a filter having a smaller aperture in order to improve productivity on an industrial scale. This is advantageous from the viewpoint of improvement.
  • a “batch method” in which the filtrate that has passed through the filter is once collected and then passed through a pipe having another filter may be adopted
  • a "continuous system” in which a plurality of filters are arranged in series and filtration is performed may be employed for some or all of the filtration processes.
  • Two or more organic fiber mesh sheets may be overlapped and used so as to contact each other.
  • one mesh filter is constituted by a plurality of mesh sheets that are overlapped so as to be in contact with each other, and the mesh filter has the smallest aperture value among the overlapped mesh sheets. It is represented by the sheet aperture value.
  • the filtration pressure (the pressure applied to the liquid on the front surface of the filter) is adjusted within a range where damage to the filter and the silver nanowires is avoided and liquid can be passed smoothly.
  • the optimum filtration pressure may be set in the range of 0.001 to 0.6 MPa. If the filtration pressure is high, the gel-like foreign matter may be deformed and pass through the filter. For this reason, it is preferable that the filtration pressure is as low as possible in a range where the liquid can be smoothly passed. In a mesh sheet having a very small opening, a good filtration effect is easily obtained when the filtration pressure is set low.
  • a measure for preventing deformation of the sheet is also effective in which the mesh sheet is sandwiched between mesh sheets having larger openings and higher strength to perform filtration in a so-called sandwich structure.
  • the ratio L 0 / M MIN of M MIN ( ⁇ m) is referred to as “opening ratio”.
  • opening ratio is effective to perform a preliminary filtration step and a finish filtration step described below so that the opening ratio is in the range of 1 to 200.
  • Preliminary filtration step This is a step for removing coarse gel-like foreign matter.
  • the silver nanowire ink to be filtered is subjected to one or more filtrations, including filtration with an organic fiber mesh filter having an aperture of 8 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less.
  • Simply passing through an organic fiber mesh filter having a mesh size of more than 120 ⁇ m will result in insufficient removal of coarse gel-like foreign matter and the like, and it will be difficult to smoothly pass the liquid in the finishing filtration step described later. It is more preferable to perform at least one filtration including filtration with an organic fiber mesh filter having an opening of 50 ⁇ m or less.
  • the pre-filtration step can be completed with only one filtration.
  • an organic fiber mesh filter having an aperture of about 8 ⁇ m it is possible to filter the silver nanowire ink which has not been passed through the mesh filter yet and collect a filtrate in which silver nanowires having an average length of 10 ⁇ m or more are dispersed. It was confirmed that.
  • the opening of the organic fiber mesh filter used for the first filtration is less than 8 ⁇ m, clogging occurs at an early stage, which is not suitable for industrial production. Therefore, here, an organic fiber mesh filter having a mesh size of 8 ⁇ m or more was used.
  • this preliminary filtration step is performed by a plurality of times of filtration in which mesh openings of the mesh filter to be used are sequentially reduced.
  • the silver nanowire ink to be filtered is subjected to at least one filtration including filtration with an organic fiber mesh filter having an opening of 25 ⁇ m or more and 120 ⁇ m or less, and the filtrate is subjected to an organic fiber mesh filter having an opening of 8 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the filtrate (silver nanowire ink after preliminary filtration) in which silver nanowires having an average length of 9 ⁇ m or more are obtained by the above-described preliminary filtration step has most of coarse impurity particles removed. Contains a lot of relatively small impurity particles. Therefore, next, the silver nanowire ink after the preliminary filtration, which is the filtrate obtained in the preliminary filtration step, is filtered once or more through an organic fiber mesh filter having a mesh size of 5 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less. This process is called a finishing filtration process.
  • the amount of solids trapped in the filter is such that the silver nanowire ink to be filtered is immediately passed through a filter having an aperture of about 12 ⁇ m or about 10 ⁇ m. Compared to the case, it is greatly reduced. Therefore, in the finishing filtration step, rapid clogging can be avoided, and the mesh filter can be passed smoothly. As a result, it is possible to continue filtration for a long time while adjusting the filtration pressure within a range that does not damage the filter or the silver nanowire passing therethrough, and it is possible to efficiently recover the long silver nanowire in the filtrate with good yield. Become.
  • a thin silver nanowire having a diameter of 35 to 40 nm or less is used.
  • aggregates larger than the openings can be loosened. The details of the mechanism of the action of loosening the aggregates of the bundles of wires are unknown, but when the liquid passes through the eyes of the filter, the flow path narrows and the flow velocity rises sharply.
  • the aggregates in which the wires are directly gathered can be dispersed (separated into individual wires), and the dispersibility of the wires is good.
  • a silver nanowire dispersion can be obtained.
  • a silver nanowire having a large diameter such as a diameter exceeding 35 to 40 nm has lower mechanical flexibility of the wire itself as compared with a thin silver nanowire having a diameter of 35 to 40 nm or less.
  • the individual silver nanowire can be deformed by an external force while passing through a mesh with a small opening, while a silver nanowire with a large diameter is not deformed by an external force. It is presumed that they cannot pass through a mesh having small openings. As a result, it is considered that the silver nanowire having a large diameter can be removed by filtration.
  • the loosening effect described above can be obtained by performing only one filtration treatment on the silver nanowire ink after pre-filtration, which is the filtrate after the pre-filtration step, with a mesh filter having a mesh size of 5 ⁇ m or less.
  • a mesh filter having a mesh size of 5 ⁇ m or less For example, even in the case of performing filtration using an organic fiber mesh filter having a mesh size of 10 ⁇ m even in the preliminary filtration step, the filtration in the finish filtration achieves a smoother flow than in the preliminary filtration step. You can enjoy the loosening effect that was not fully exhibited.
  • the aperture A 0 ( ⁇ m) of the organic fiber mesh filter having the smallest aperture used in the preliminary filtration step and the largest aperture used in the finish filtration step. It is effective to carry out filtration under the condition that the following (Equation 3) is satisfied in the turntable with the aperture A 1 ( ⁇ m) of the organic fiber mesh filter.
  • Equation 3 A 0 ⁇ A 1/ 15 It is more preferable to adopt a condition that satisfies the following (Equation 3 ′), and it is even more preferable to adopt a condition that satisfies the following (Equation 3 ′).
  • Equation 3 ′ A 0 ⁇ A 1/ 10
  • Equation 3'' A 0 ⁇ A 1/ 3
  • the finishing filtration step in order to finally achieve smooth liquid passage using a mesh filter having a very fine opening, filtration is performed a plurality of times by a method of sequentially reducing the opening of the mesh filter. It is effective.
  • the silver nanowire ink after pre-filtration which is the filtrate obtained in the pre-filtration step, is subjected to at least one filtration including filtration with an organic fiber mesh filter having an opening of 3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • a method of performing one or more filtration operations including an organic fiber mesh filter having an opening of 0.5 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less can be employed.
  • a silver-containing liquid is dissolved in an alcohol solvent in which an organic protective agent and a silver compound are dissolved (in this example, an alcohol solvent in which the organic protective agent is dissolved,
  • an alcohol solvent in which the organic protective agent is dissolved in this example, an alcohol solvent in which the organic protective agent is dissolved
  • an aggregate of silver nanowires dispersed and formed into an ink is preliminarily filtered using a filter having a mesh size of 8 ⁇ m or more, and then subjected to finish filtration using a filter having a mesh size of 5 ⁇ m or less, thereby obtaining a more elongated shape.
  • a filter having a mesh size of 8 ⁇ m or more is preliminarily filtered using a filter having a mesh size of 8 ⁇ m or more, and then subjected to finish filtration using a filter having a mesh size of 5 ⁇ m or less, thereby obtaining a more elongated shape.
  • the average diameter D M of the silver nanowires is at 10nm or more 35nm or less
  • the average length L M of the silver nanowires are at 9 ⁇ m or more
  • the maximum and minimum diameters of the silver nanowires (“Maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) is 19.5 nm or less (in the present embodiment, the difference between the cumulative 97% diameter and the cumulative 3% diameter of the silver nanowires in the aggregate of the silver nanowires is less than 19.5 nm). , 13.0 nm or less).
  • Example 1 (Silver nanowire synthesis) The following copolymers of vinylpyrrolidone and diallyldimethylammonium nitrate were prepared as organic protective agents. Polymerization ratio: vinyl pyrrolidone 99% by mass, diallyl dimethyl ammonium nitrate 1% by mass, weight average molecular weight: 75,000 In this example, the above copolymer was used as an organic protective agent.
  • Pretreatment for cross-flow circulation cleaning As a pretreatment for performing the cross-flow circulation cleaning, a re-dispersion treatment was performed using an aqueous solvent in which PVP (polyvinylpyrrolidone) having a weight average molecular weight of 55,000 was dissolved in pure water. That is, an aqueous solvent having the PVP concentration of 0.5% by mass is prepared, the aqueous solvent and the concentrate after washing are mixed, and the metallic silver concentration (the silver concentration in the liquid containing the silver nanowires and the impurity silver nanoparticles) is determined. ) was prepared to be 0.8% by mass. The obtained silver nanowire dispersion was diluted with pure water so that the silver concentration became 0.08% by mass, to obtain about 52 kg of a silver nanowire dispersion. In this embodiment, this dispersion is referred to as a “crossflow base liquid”.
  • PVP polyvinylpyrrolidone
  • the cross-flow source liquid having been subjected to the above pretreatment was stored in a tank of a device having a pipeline configuration shown in FIG. 1, and then subjected to cross-flow filtration by a method of continuously circulating the pipeline.
  • nine tubular filters were arranged in parallel at the position indicated by reference numeral 3 in FIG. 1, and the processing was performed by branching the liquid into each tubular filter.
  • a tubular filter having a pipe wall made of porous ceramic and having a length of 500 mm, an outer diameter of 12 mm, and an inner diameter of 9 mm was used.
  • the material of the ceramic was SiC (silicon carbide), and the average pore diameter by mercury porosimetry using a mercury porosimeter manufactured by Micromeritics was 5.9 ⁇ m.
  • the detailed conditions of the pore distribution measurement by the mercury intrusion method are as follows.
  • ⁇ Measuring device Autopore IV9510 type
  • ⁇ Measuring range ⁇ 440 ⁇ 0.003 ⁇ m
  • ⁇ Mercury contact angle 130 ° -Mercury surface tension: 485 dynes / cm
  • Pretreatment 300 °C ⁇ 1h (in air)
  • Measurement sample mass 3.5 g
  • 80 points of measurement data were collected in a measurement range of 1 to 100 ⁇ m.
  • the average pore diameter here is the median diameter.
  • the initial PVP concentration of the liquid medium to be circulated (the mass ratio of PVP in the aqueous solvent constituting the cross-flow source liquid) is 250 ppm. Circulation was performed while replenishing the tank with fresh liquid medium.
  • Nine of the above tubular filters were placed in parallel in the circulation channel. The liquid was circulated at a flow rate of 13 L / min introduced per one tubular filter. The flow rate of the liquid introduced into the tubular filter was 3495 mm / s.
  • the pressure in the pipe on the inlet side of the tubular filter (pressure measured by the upstream pressure gauge in FIG. 3) was 0.025 MPa.
  • the liquid medium to be replenished was a PVP aqueous solution having a PVP concentration (mass ratio of PVP in an aqueous solvent) of 50 ppm.
  • the tank was a tank with a jacket, and a rise in the liquid temperature during circulation was suppressed by flowing cooling water through the jacket.
  • the replenished pure water was cooled and used as cooled pure water at a temperature of 10 to 15 ° C. As a result, the liquid temperature during circulation was in the range of 17 to 30 ° C. In this way, the cross-flow circulation washing for 5 hours was performed.
  • a nylon mesh sheet that is a synthetic fiber net (nylon mesh / bolting cloth) with a thickness of 75 ⁇ m and a mesh size of 1 ⁇ m woven with nylon monofilament (single fiber) in the middle of a pipeline composed of a stainless steel pipe having an inner diameter of 8 mm ⁇ .
  • a filter was formed by inserting one sheet (manufactured by Kakuba Corporation). The liquid passage area of the filter made of this nylon mesh sheet is 8 mm in diameter. Filtration was performed by flowing 20 L of the liquid to be filtered through this pipe line, and the filtration step of collecting the filtrate was repeated three times. The liquid was pressurized with nitrogen gas so that the filtration pressure (the pressure applied to the front surface of the filter) became 0.05 MPa.
  • a sample solution having a silver concentration of 0.9% by mass collected from the filtrate was placed on a copper mesh observation table having a thickness of 20 ⁇ m for a TEM, and subjected to a transmission electron microscope (manufactured by JEOL Ltd .; JEM-1011) at an acceleration voltage of 100 kV. Observation images were obtained by observing a bright-field image at a magnification of 40,000 times, and the original image taken to accurately measure the diameter was enlarged to twice the size, and then the software (MotiveImage Plus 2.1S) was used.
  • the average diameter, the maximum diameter, and the minimum diameter are measured according to the above definition, and the difference between the maximum diameter and the minimum diameter (“maximum diameter” ⁇ “minimum diameter”) and the standard deviation of the diameter are calculated. did.
  • a sample solution diluted to a silver concentration of 0.002% by mass was placed on a 200 ⁇ m-thick silicon substrate observation table for SEM, water was volatilized on the observation table, and then a field emission scanning electron microscope ( Observation was performed with an acceleration voltage of 3 kV and a magnification of 1,500 times using Hitachi High-Technologies Corporation; S-4700).
  • the average length was measured using software (Doctor Canvas) according to the above definition for all the wires whose total length could be confirmed within the field of view. Further, the average aspect ratio was determined by substituting the values of the average diameter and the average length into the above (Equation 1).
  • Example 2 When synthesizing the silver nanowires, the solution A was put into a reaction vessel, and the temperature was raised from room temperature to 85 ° C. while stirring at a rotation speed of 175 rpm. The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the solution B was added over minutes, and after the addition of the solution B was completed, the stirring state was further maintained at 85 ° C. for 24 hours.
  • Example 3 In the synthesis of silver nanowires, an experiment was performed under the same conditions as in Example 2, except that the entire amount of solution B was added to solution A from two addition ports over 10 minutes.
  • Example 4> ⁇ Ink conversion> A silver nanowire dispersion was obtained in the same manner as in Example 1 except that the average pore diameter of the tubular filter in the cross-flow circulation washing was set to 4.4 ⁇ m. Pure water and 2-propanol (isopropyl alcohol) are added to a silver nanowire dispersion in which silver nanowires are dispersed in an aqueous solvent, and the silver nanowires are dispersed in an aqueous solvent in which 2-propanol is dissolved. Silver nanowire dispersion was obtained.
  • aqueous solution in which a thickening substance HPMC (hydroxypropyl methylcellulose) is dissolved and a urethane resin dispersion (Resamine D-4090, manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.) as a binder component are added to form a silver.
  • HPMC hydroxypropyl methylcellulose
  • a urethane resin dispersion Resamine D-4090, manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd.
  • a nanowire ink was obtained.
  • the weight average molecular weight of the above HPMC is 900,000.
  • the ink composition was 10% by mass of 2-propanol, 0.100% by mass of HPMC, 0.09% by mass of silver nanowires (silver + organic protective agent), and the balance was water.
  • a nylon mesh sheet (a nylon mesh / bolting cloth) which is a synthetic fiber net (nylon mesh / bolting cloth) with a mesh size of 30 ⁇ m and woven with nylon monofilament (single fiber) is provided in the middle of a pipe made of a stainless steel pipe having an inner diameter of 8 mm ⁇ . (Manufactured by the company) was inserted to form a filter. The liquid passage area of the filter made of this nylon mesh sheet is 8 mm in diameter. Filtration was performed by flowing the silver nanowire ink obtained by the inking into this conduit, and the filtrate was collected. A pressure was applied to the liquid with nitrogen gas so that the filtration pressure (pressure applied to the front surface of the filter) became 0.2 MPa.
  • the filter of the filter is a filter made of one nylon mesh sheet (manufactured by Kakuba Corporation), which is a synthetic fiber network (nylon mesh / bolting cloth) with openings of 20 ⁇ m woven with nylon monofilament (single fiber). And the filtrate collected by the above filtration was filtered at a filtration pressure of 0.2 MPa, and the filtrate was recovered.
  • the filter of the filter is a filter composed of one nylon mesh sheet (made by Kakuba Co., Ltd.) which is a synthetic fiber network (nylon mesh / bolting cloth) with openings of 10 ⁇ m woven with nylon monofilament (single fiber).
  • the filter of the filter is made of a nylon mesh sheet (manufactured by Kikuba Co., Ltd.) 1 which is a synthetic fiber network (nylon mesh / bolting cloth) having a thickness of 100 ⁇ m and a mesh size of 5 ⁇ m woven with nylon monofilament (single fiber).
  • the filter was replaced with a single filter, and the filtrate collected by the above filtration was filtered at a filtration pressure of 0.2 MPa to collect the filtrate.
  • a nylon mesh sheet manufactured by Kikuba Co., Ltd.
  • Kikuba Co., Ltd. which is a synthetic fiber network (nylon mesh / bolting cloth) having a thickness of 75 ⁇ m and a mesh size of 1 ⁇ m woven with nylon monofilament (single fiber)
  • the filter was replaced with a filter configured by stacking two sheets, and the filtrate collected by the above filtration was filtered at a filtration pressure of 0.05 MPa to collect the filtrate.
  • the filter of the filter was used as a nylon mesh sheet (manufactured by Kikuba Co., Ltd.) as a synthetic fiber network (nylon mesh / bolting cloth) having a thickness of 75 ⁇ m and a mesh size of 1 ⁇ m woven with nylon monofilament (single fiber).
  • the filtrate collected by the above filtration was filtered at a filtration pressure of 0.05 MPa to obtain a silver nanowire ink of Example 4 as a filtrate.
  • the silver nanowire ink obtained in the above ink filtration step was subjected to a test for a silver concentration reduction rate.
  • Example 5 In the synthesis of silver nanowires, an experiment was performed under the same conditions as in Example 4, except that the entire amount of Solution B was added to Solution A from two addition ports over 10 minutes.
  • Examples 1 to 3 have a lower silver concentration reduction rate than Comparative Example 1, and Examples 4 and 5 have a lower silver concentration than Comparative Examples 2 and 3. It can be seen that the density reduction rate is low.

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Abstract

第1の態様において、銀ナノワイヤの集合体は、平均直径が10nm以上35nm以下であり、平均長さが9μm以上であり、前記集合体における、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差が、19.5nm以下である。第2の態様において、銀ナノワイヤの集合体は、平均直径が10nm以上35nm以下であり、平均長さが9μm以上であり、前記集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下である。銀ナノワイヤ分散液及び銀ナノワイヤインクは、上記銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散している。銀ナノワイヤの集合体の製造方法、銀ナノワイヤ分散液の製造方法、及び銀ナノワイヤインクの製造方法は、有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させ、前記銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行い、所定の目開きのフィルタで濾過する。

Description

銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、銀ナノワイヤインク、及びそれらの製造方法
 本発明は、銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、銀ナノワイヤインク、及びそれらの製造方法に関するものである。
 近年、透明基材に導電性を付与するための導電材料として、平均直径が200nm程度以下の微細な金属ワイヤ(本明細書において、「金属ナノワイヤ(nanowire(s))」と称する)が注目されている。なかでも銀ナノワイヤが有望視されており、銀ナノワイヤを含有する塗工液(銀ナノワイヤインク)を、ガラス、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)などの透明基材にコーティングした後、液状成分を除去させると、銀ナノワイヤは、当該透明基材上で互いに接触し合うことにより導電ネットワークを形成し、これにより透明導電膜が得られる(例えば特許文献1参照)。
 銀ナノワイヤインクを用いて透明導電膜を製造する際には、銀ナノワイヤインク中の凝集物を除去するため、塗布工程において、例えば、銀ナノワイヤインクに対して循環ラインでフィルタ濾過を繰り返し行いながら、透明基材上に塗布を行う。例えばダイコーターによる塗布を行う場合、ウェット膜厚15~50μmで塗工するのが通常である。ウェット膜厚が、この厚みよりも薄い場合は、ダイコーターギャップに異物が混入し、透明電極膜に筋が入ってしまいやすい。このため、一般的な糸巻フィルタやデプスフィルタを用いて、塗布の直前にフィルタ濾過(本明細書において、「塗布工程時フィルタ濾過」と称することがある)を行っている。
特開2014-224199号公報
 しかしながら、従来の銀ナノワイヤインクでは、上記のインクの塗布工程時フィルタ濾過時にフィルタで回収される銀の量が多く、塗布初めと塗布終わりとで銀濃度が変化してしまい、表面抵抗率が塗布位置によって異なる場合が生じるという問題があった。
 そこで、本発明は、塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下を抑制することができる、銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、銀ナノワイヤインク、及びそれらの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の要旨構成は、以下の通りである。
 第1の態様において、本発明の銀ナノワイヤの集合体は、平均直径が10nm以上35nm以下であり、平均長さが9μm以上である銀ナノワイヤの集合体であって、
 前記集合体における、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)が、19.5nm以下であることを特徴とする。
 ここで、本明細書において、銀ナノワイヤの「平均直径」は、以下のように定義する。透過型電子顕微鏡(TEM)による明視野観察画像上で、ある1本の銀ナノワイヤにおける太さ方向両側の輪郭間距離を、そのワイヤの直径とする。各銀ナノワイヤは全長にわたってほぼ均等な直径を有しているとみなすことができる。従って、直径の計測は、他の銀ナノワイヤと重なっていない部分を選択して行うことができる。1つの視野を写したTEM画像において、その画像内に観察される銀ナノワイヤのうち、他の銀ナノワイヤと完全に重なって直径の計測が困難である銀ナノワイヤを除く全ての銀ナノワイヤの直径を測定する、という操作を無作為に選んだ複数の視野について行い、合計300本の異なる銀ナノワイヤの直径を求め、個々の銀ナノワイヤの直径の平均値を算出し、その値を平均直径Dと定義する。
 また、銀ナノワイヤの「最大直径」及び「最小直径」は、上記合計300本の異なる銀ナノワイヤの直径の最大値及び最小値をいうものとする。
 また、本明細書において、銀ナノワイヤの「長さ」とは、電界放出形走査電子顕微鏡(FE-SEM)による観察画像上で、ある1本の銀ナノワイヤの一端から他端までのトレース長さと定義する。そして、銀ナノワイヤの「平均長さ」は、上述した顕微鏡画像上に存在する個々の銀ナノワイヤの長さを平均した値を、平均長さLと定義する。平均長さを算出するためには、測定対象のワイヤの総数を100以上とする。
 第2の態様において、本発明の銀ナノワイヤの集合体は、平均直径が10nm以上35nm以下であり、平均長さが9μm以上である銀ナノワイヤの集合体であって、
 前記集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下であることを特徴とする。
 ここで、本明細書において、「累積97%直径」及び「累積3%直径」とは、上記直径を測定された合計300本の異なる銀ナノワイヤを、直径の小さい方からカウントした場合に累積個数が全体個数の97%となる銀ナノワイヤの直径及び累積個数が全体個数の3%となる銀ナノワイヤの直径を、それぞれいうものとする。
 本発明の銀ナノワイヤ分散液は、上記の銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散しているものである。
 本発明の銀ナノワイヤインクは、上記の銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散しており、バインダー成分及び/又は増粘性物質を含むものである。
 本発明の銀ナノワイヤの集合体の製造方法は、有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させる銀ナノワイヤの集合体の製造方法において、
 前記還元析出された銀ナノワイヤの集合体を液状媒体中に分散させる工程と、
 前記銀ナノワイヤの集合体を分散させた液状媒体である被濾過液状媒体を、目開き5μm以下のフィルタを用いて濾過する工程と、を含み、
 前記銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行うことを特徴とする。
 本発明の銀ナノワイヤ分散液の製造方法は、有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させる銀ナノワイヤ分散液の製造方法において、
 前記還元析出された銀ナノワイヤの集合体を液状媒体中に分散させる工程と、
 前記銀ナノワイヤの集合体を分散させた液状媒体である被濾過液状媒体を、目開き5μm以下のフィルタを用いて濾過する工程と、を含み、
 前記銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行うことを特徴とする。
 本発明の銀ナノワイヤインクの製造方法は、有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させる銀ナノワイヤインクの製造方法において、
 前記還元析出された銀ナノワイヤの集合体を液状媒体中に分散させてインク化する工程と、
 前記インク化する工程においてインク化された液状媒体である、被濾過銀ナノワイヤインクを目開き8μm以上のフィルタを用いて予備濾過する工程と、
 前記予備濾過する工程において予備濾過された予備濾過後銀ナノワイヤインクを目開き5μm以下のフィルタを用いて仕上げ濾過する工程と、を含み、
 前記銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行うことを特徴とする。
 本発明によれば、銀ナノワイヤインクを透明基材等に塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下を抑制することができる、銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、銀ナノワイヤインク、及びそれらの製造方法を提供することができる。
多孔質セラミックフィルタを用いた流路部分の断面構造の一例を模式的に示した断面図である。 多孔質セラミックフィルタを用いたクロスフロー循環洗浄による精製イメージを模式的に示した図である。 銀ナノワイヤ精製のための管路構成の一例を模式的に示した図である。 実施例(銀ナノワイヤ分散液)の結果として、(最大直径-最小直径)と銀濃度低下率との関係を示す図である。 実施例(銀ナノワイヤ分散液)の結果として、直径の標準偏差と銀濃度低下率との関係を示す図である。 実施例(銀ナノワイヤインク)の結果として、(最大直径-最小直径)と銀濃度低下率との関係を示す図である。 実施例(銀ナノワイヤインク)の結果として、直径の標準偏差と銀濃度低下率との関係を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。
<銀ナノワイヤの集合体>
 本発明の一実施形態にかかる銀ナノワイヤの集合体は、平均直径が10nm以上35nm以下である、銀ナノワイヤの集合体である。ここで、銀ナノワイヤは、導電性と視認性とに優れた透明導電膜を形成する観点から、できるだけ細くて長い形状であることが好ましい。具体的には、銀ナノワイヤの集合体は、銀ナノワイヤの平均直径が、30nm以下であることが好ましく、25nm以下であることがより好ましい。
 本実施形態の銀ナノワイヤの集合体において、銀ナノワイヤの平均長さLは9μm以上である。導電性と視認性とに優れた透明導電膜を形成する観点から、できるだけ細くて長い形状であることが好ましく、従って、銀ナノワイヤの平均長さLは、12μm以上であることが好ましく、15μm以上であることがより好ましい。
 また、本実施形態の銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)は、19.5nm以下である。また、本実施形態では、該銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下でもある。
 以下、本実施形態の銀ナノワイヤの集合体の作用効果について説明する。
 本実施形態の銀ナノワイヤの集合体では、銀ナノワイヤの平均直径Dが10nm以上35nm以下であり、銀ナノワイヤの平均長さLは9μm以上であるため、銀ナノワイヤの集合体全体として細長い形状である。そして、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)が19.5nm以下である(本実施形態では、該銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下でもある)ため、銀ナノワイヤの直径の分布が狭いものでもある。
 これにより、例えば目開き5μm以下の塗布工程時フィルタ濾過を行う際に、当該フィルタで捕捉される銀ナノワイヤの割合を減少させることができ、フィルタ濾過による銀濃度の低下を抑制することができる。
 上記の理由により、本実施形態の銀ナノワイヤの集合体では、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差が15.0nm以下であることがより好ましい。
 本発明では、上述した、直径を求めた合計300本の異なる銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径(D97)と累積3%直径(D3)との差(「累積97%直径」-「累積3%直径」)が、13nm以下であることが好ましく、該集合体における、銀ナノワイヤの累積95%直径(D95)と累積5%直径(D5)との差(「累積95%直径」-「累積5%直径」)が、12.0nm以下であることが好ましく、該集合体における、銀ナノワイヤの累積90%直径(D90)と累積10%直径(D10)との差(「累積90%直径」-「累積10%直径」)が、9.0nm以下であることが好ましい。塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下をより確実に抑制することができるからである。ここで、「累積95%直径」、「累積90%直径」、「累積10%直径」、「累積5%直径」は、上記直径を計測された合計300本の異なる銀ナノワイヤを直径の小さい方からカウントした場合に、それぞれ、累積個数が全体個数の95%、90%、10%、5%となる銀ナノワイヤの直径をいう。
 また、塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下をより確実に抑制する観点から、上記直径を求めた合計300本の銀ナノワイヤにおける、直径の標準偏差は、3.9nm以下であることが好ましい。
 ここで、上記の平均直径Dおよび平均長さLを下記(式1)に代入することにより平均アスペクト比Aを算出することができる。ただし、(式1)に代入するD、Lはいずれもnmの単位で表された値とする。
(式1)A=L/D
 本発明の銀ナノワイヤの集合体では、平均アスペクト比Aは、300以上であることが好ましい。銀ナノワイヤを細くて長い形状とすることにより、導電性と視認性とに優れた透明導電膜を形成することができるからである。
 ここで、銀ナノワイヤの集合体は、例えば、所定の質量%の銀ナノワイヤが液状媒体中に分散している状態として多数の銀ナノワイヤが集合している、銀ナノワイヤ分散液であっても良く、例えばそれがインク化されたものでも良い。また、銀ナノワイヤインクが透明基材上に塗布されて乾燥され、透明基材上に銀ナノワイヤの集合体が存在するものであってもよい。あるいは、銀ナノワイヤの集合体は、液状媒体中に分散させていない状態であっても良い。
<銀ナノワイヤ分散液>
 本実施形態の銀ナノワイヤ分散液は、上記の実施形態の銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散しているものである。銀ナノワイヤの集合体については、既に説明した通りであるので、説明を省略する。
 本実施形態の銀ナノワイヤ分散液では、銀ナノワイヤ分散液の液状媒体を構成する媒体として、水とアルコールとの混合溶媒を用いることが望ましい。溶媒に用いるアルコールとしては、溶解度パラメータ(SP値)が10以上の極性を有するものが好ましい。例えばメタノール、エタノール、2-プロパノール(イソプロピルアルコール)などの低沸点アルコールを好適に用いることができる。なお、SP値は、水:23.4、メタノール:14.5、エタノール:12.7、2-プロパノールが11.5であるとされる。ここで記載のSP値は、ヒルデブラント(Hildebrand)によって導入された正則溶液論により定義された値である。水とアルコールとの混合溶媒を適用する場合、銀ナノワイヤ分散液中に占めるアルコール含有量を、1.0~30.0質量%の範囲とすることが好ましい。
 本実施形態の銀ナノワイヤ分散液では、該銀ナノワイヤ分散液中における銀ナノワイヤの含有量は、該銀ナノワイヤ分散液の総質量に占める金属銀の質量割合において、0.02~5.00質量%の範囲とすることが好ましい。
 本実施形態の銀ナノワイヤ分散液では、銀ナノワイヤの平均直径Dが10nm以上35nm以下であり、銀ナノワイヤの平均長さLは9μm以上であるため、銀ナノワイヤ分散液中の銀ナノワイヤの集合体全体として細長い形状である。そして、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)が19.5nm以下である(本実施形態では、該銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下でもある)ため、直径の分布が狭いものでもある。
 これにより、所定の目開き量(例えば3μm以下)のフィルタを用いた塗布工程時フィルタ濾過において、当該フィルタで捕捉される銀ナノワイヤの割合を減少させることができ、塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下を抑制することができる。
<銀ナノワイヤインク>
 本明細書において「銀ナノワイヤインク」とは、銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散している液であり、該液状媒体は、バインダー成分及び/又は粘度調整剤を含む。銀ナノワイヤインクは、特に基材上へ塗布することを考慮して粘度等の性状が調整される。また「インク化」とは、銀ナノワイヤが分散している液状媒体に、バインダー成分及び/又は粘度調整剤などを加えて所定の性状の銀ナノワイヤインクとすることを指す。
 本実施形態の銀ナノワイヤインクは、上記の実施形態の銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散させてインク化されたものであり、該液状媒体は、バインダー成分及び/又は増粘性物質を含む。銀ナノワイヤの集合体については、既に説明した通りであるので、説明を省略する。
 本実施形態の銀ナノワイヤインクでは、銀ナノワイヤインクの液状媒体を構成する媒体として、水とアルコールとの混合溶媒を用いることが望ましい。溶媒に用いるアルコールとしては、溶解度パラメータ(SP値)が10以上の極性を有するものが好ましい。例えばメタノール、エタノール、2-プロパノール(イソプロピルアルコール)などの低沸点アルコールを好適に用いることができる。なお、SP値は、水:23.4、メタノール:14.5、エタノール:12.7、2-プロパノールが11.5であるとされる。ここで記載のSP値は、ヒルデブラント(Hildebrand)によって導入された正則溶液論により定義された値である。水とアルコールとの混合溶媒を適用する場合、銀ナノワイヤインク中に占めるアルコール含有量を、1.0~30.0質量%の範囲とすることが好ましい。
 本実施形態の銀ナノワイヤインクでは、増粘性物質が添加されて粘度が適度に調整されたものであることが好ましい。透明導電膜の塗工に用途に適しているからである。銀ナノワイヤインクの25℃での粘度は、例えば1~40mPa・sの範囲とすることができる。粘度値は、せん断速度が604.2(1/s)のときの値を採用することができる。粘度調整に適した増粘性物質として、例えばHPMC(ヒドロキシプロピルメチルセルロース)、HEMC(ヒドロキシエチルメチルセルロース)などの水溶性セルロースエーテルを挙げることができる。使用するHPMCの重量平均分子量は、例えば100,000~2,000,000の範囲とし、HEMCの重量平均分子量は、例えば100,000~2,000,000の範囲とすることができる。これらの重量平均分子量は、例えばGPC-MALS法により確認することができる。増粘性物質は2種以上を複合して用いてもよい。HPMC、HEMCの1種または2種を使用する場合、インク中のHPMCとHEMCとの合計含有量は、ゲル状粒子として残存しているものも含め、例えば0.01~2.0質量%とすることができる。
 本実施形態の銀ナノワイヤインクでは、該銀ナノワイヤインク中に、必要に応じて、バインダー成分を含有させることができる。銀ナノワイヤの分散性を損なわずにバインダーとして機能し、導電性、光透過性、及び密着性に優れるものとして、例えば水溶性アクリル-ウレタン共重合樹脂及び水溶性ウレタン樹脂の少なくとも一方を含有させることができる。銀ナノワイヤインク中における水溶性アクリル-ウレタン共重合樹脂及び水溶性ウレタン樹脂の総含有量(銀ナノワイヤを含めたインクの総質量に対する質量割合)は、0.01~2.00質量%の範囲とすることが好ましい。
 水溶性アクリル-ウレタン共重合樹脂を成分とするバインダーとして、例えばAlberdingkBoley,Inc.製「UC90」、株式会社ADEKA製「アデカボンタイターHUX-401」、DSMCoating Resins,LLC社製「NeoPacTM E-125」等を挙げることができる。
 水溶性ウレタン樹脂を成分とするバインダーとしては、ウレタン樹脂コロイド又はウレタン樹脂ディスパージョンを適用することが好ましい。例えば第一工業製薬製ス-パーフレックス130、ス-パーフレックス150HS、ス-パーフレックス170、ス-パーフレックス210、ス-パーフレックス300、ス-パーフレックス500M、ス-パーフレックス420、ス-パーフレックス820、ス-パーフレックスE-2000、ス-パーフレックスR-5002、DIC製ハイドランAP-30、ハイドランWLS-213、ボンディック1980NE、ハイドランWLS-602、ハイドランWLS-615、ADEKA製アデカボンタイターHUX-561S、アデカボンタイターHUX-350、アデカボンタイターHUX-282、アデカボンタイターHUX-830、アデカボンタイターHUX-895、アデカボンタイターHUX-370、DSM Coating Resins社製NeoPacTM R-600、NeoPacTM R-650、NeoPacTM R-967、NeoPacTM R-9621、NeoPacTM R-9330、大日精化工業製レザミンD-4090、レザミンD-6065NP、レザミンD-6335NP、レザミンD-9087、MUNZING社製TAFIGEL PUR80、TAFIGEL PUR41、TAFIGEL PUR61、日華化学製ネオステッカー400、ネオステッカー1200、エバファノールHA-50C、エバファノールHA-170、エバファノールAP-12、エバファノールAPC-55等を挙げることができる。
 本実施形態の銀ナノワイヤインクでは、該銀ナノワイヤインク中における銀ナノワイヤの含有量は、該銀ナノワイヤインクの総質量に占める金属銀の質量割合において、0.02~5.00質量%の範囲とすることが好ましい。
 本実施形態の銀ナノワイヤインクでは、銀ナノワイヤの平均直径Dが10nm以上35nm以下であり、銀ナノワイヤの平均長さLは9μm以上であるため、銀ナノワイヤの集合体全体として細長い形状である。そして、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)が19.5nm以下である(本実施形態では、該銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下でもある)ため、直径の分布が狭いものでもある。
 これにより、所定の目開き量(例えば5μm以下)のフィルタで塗布工程時フィルタ濾過を行う場合に、当該フィルタで捕捉される銀ナノワイヤの割合を減少させることができ、塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下を抑制することができる。
<透明導電膜>
 次に、透明導電膜について説明する。
 本発明において、透明導電膜は、塗布工程時フィルタ濾過後の銀ナノワイヤインクが透明基材に薄く塗布され、その後乾燥されることにより、透明基材上に銀ナノワイヤの集合体を有するものである。銀ナノワイヤインク及び銀ナノワイヤの集合体については、上記実施形態において説明したのと同様であるため、説明は省略する。
 透明基材は、例えば、ガラス、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PC(ポリカーボネート)等のフィルムとすることができる。
 なお、透明導電膜をレーザーエッチング、レジストとウェット現像との組み合わせ等の方法でパターンニングすると、透明導電回路を得ることができる。
 上述したように、上記の実施形態の銀ナノワイヤインクを透明基材上に塗布する際に行われる、塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下が抑制されるため、透明導電膜は、塗布初めと塗布終わりとで銀濃度の変化が小さく、透明導電膜上の位置による表面抵抗値のばらつきが小さいものとなる。
 以下、銀ナノワイヤの集合体、銀ナノワイヤ分散液、及び銀ナノワイヤインクのそれぞれの製造方法について説明する。
<銀ナノワイヤの集合体の製造方法>
 以下、本発明の一実施形態にかかる銀ナノワイヤの集合体の製造方法について説明する。
≪溶液A≫
 まず、反応容器内に収容しておく溶液について説明する。この溶液を「溶液A」と称する。
[アルコール溶媒]
 本実施形態では、有機保護剤が溶解しているアルコール溶媒中に、銀含有液を添加し、アルコール溶媒中で、そのアルコールの還元力を利用して銀をワイヤ状に還元析出させる手法を適用する。
 アルコールの種類としては、銀に対して適度な還元力を有し、金属銀をワイヤ状に析出させることができるものが選択される。現時点において、エチレングリコールに代表されるポリオールが銀ナノワイヤの生成に比較的適しているとされるが、今後の研究により、適用可能な多くのアルコール類が確認されると思われる。例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2-プロパンジオール)、1,3-プロパンジオール、1,3ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、グリセリンの1種以上からなるアルコール溶媒を用いることにより、工業的に実用可能な収率で、細くて長い銀ナノワイヤを合成することができる。これらのアルコールは単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
[塩化物]
 アルコール溶媒中で金属銀をワイヤ状に還元析出させるためには、析出の成長方向に異方性を持たせせる作用を有する塩化物イオンの存在が必要である。塩化物イオンは、核生成した金属銀の特定の結晶面を速やかにエッチングして多重双晶の生成を促し、それによってワイヤとなる核晶の存在比率を高める効果を有すると考えられる。塩化物イオン源としては、溶媒であるアルコールに溶解する塩化物であれば種々のものが適用対象となる。有機塩素化合物であるTBAC(テトラブチルアンモニウムクロライド;(CHCHCHCHNCl)なども対象となる。工業上入手しやすく、価格の安い塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化水素(HCl)、塩化リチウム(LiCl)などが好適な対象となる。また、アルコール溶媒に可溶な塩化銅(II)(CuCl)を使用してもよい。使用するアルコール溶媒の総量に対する塩化物の添加量は、溶媒1L当たりCl量として0.00001(1×10-5)~0.01モルの範囲とすることが好ましく、0.00005(5×10-5)~0.01モルの範囲とすることがより好ましい。
[臭化物]
 臭化物イオンも、金属銀の析出成長方向に異方性を持たせる作用を有する。種々検討の結果、アルコール溶媒中に、上述の塩化物イオンに加え、臭化物イオンを存在させておくことが、細くて長い銀ナノワイヤを得る上で極めて有効であることがわかった。臭化物イオン源としては、溶媒であるアルコールに溶解する臭化物であれば種々のものが適用対象となる。有機臭素化合物であるCTAB(臭化セチルトリメチルアンモニウム;(C1633)N(CHBr)なども対象となる。工業上入手しやすく、価格の安い臭化ナトリウム(NaBr)、臭化カリウム(KBr)、臭化水素(HBr)、臭化リチウム(LiBr)などが好適な対象となる。臭化物の添加量は極めて微量であるが、異方性を持たせるには極めて有効な添加物である。使用するアルコール溶媒の総量に対する臭化物の添加量は、溶媒1L当たりBr量として0.000001(1×10-6)~0.001(1×10-3)モルの範囲とすることが好ましく、0.000005(5×10-6)~0.001(1×10-3)モルの範囲とすることがより好ましい。
[アルミニウム塩及びアルカリ金属水酸化物]
 銀を析出させる溶媒中に、アルミニウム塩と、アルカリ金属水酸化物とを所定割合で溶解させておくことにより、アスペクト比の大きい銀ナノワイヤが効果的に合成することができる。このような現象のメカニズムについては現時点で不明であるが、アルミニウムイオンには銀がワイヤ状に成長するための結晶面を活性化する作用や、還元速度を向上させる作用があるのではないかと推測され、そのような作用は、水酸化物イオンの適正存在下で発揮されるものと考えられる。
 なお、アルミニウム塩を含有する溶媒中で合成した銀ナノワイヤには、Alの存在が確認される。金属成分のうち、Alを100~1000ppm含有する金属ナノワイヤは、直径の均一性が高く、細くて長いわりに局所的な折れや曲がりが生じにくい傾向がある。このような銀ナノワイヤはインク化の操作や、基材へのコーティングの操作において、取り扱い性に優れる。Alを150ppm以上含有する銀ナノワイヤであることがより好ましく、200~800ppmであるものがより好適な対象となる。
 本明細書では、溶媒に溶解させるアルミニウム塩のAl総量とアルカリ金属水酸化物の水酸化物イオン総量とのモル比を「Al/OH」と表記し、以下、このモル比を単に「Al/OHモル比」と呼ぶことがある。詳細な検討の結果、Al/OHモル比を0.01~0.40とすることにより、細く、長い銀ナノワイヤを合成できる。Al/OHモル比が高すぎるとアルコール溶媒による還元力が低下し、当該溶媒中に溶解している銀イオンあるいは銀錯体を金属銀に還元させるのに好ましくない。Al/OHモル比が低すぎると平均アスペクト比の大きい、長いワイヤを合成することが難しくなり好ましくない。
 だだし、Al/OHモル比が適正範囲にあっても、銀に対するアルカリ水酸化物の量が多すぎると酸化銀を主体とした合成物が多量に形成され、ワイヤの合成が難しくなり、好ましくない。逆に銀に対するアルカリ水酸化物の量が少なすぎると銀の還元反応が生じにくくなり、好ましくない。本明細書では、溶媒に溶解させるアルカリ金属水酸化物の水酸化物イオン総量と銀化合物のAg総量とのモル比を「OH/Ag」と表記し、以下、このモル比を単に「OH/Agモル比」と呼ぶことがある。詳細な検討の結果、OH/Agモル比は0.005~0.50の範囲とすることが望ましい。
 アルカリ金属水酸化物としては、工業的には例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの1種以上を使用することが望ましい。アルミニウム塩としては、硝酸アルミニウムや、塩化アルミニウムが適用対象となる。硝酸アルミニウムは硝酸アルミニウム九水和物Al(NO・9HOとして添加しても良い。塩化アルミニウムを使用する場合、上述の塩化物を兼ねることができる。
[有機保護剤]
 アルコール溶媒還元法で銀ナノワイヤを合成する際には、有機保護剤の存在下において還元反応を進行させる。溶媒中に存在する有機保護剤は、還元反応において析出した銀ナノワイヤの表面を覆い、粗大成長を抑止する作用を有する。その作用によりナノワイヤとしての析出形状を得ることが可能となる。一方、合成された銀ナノワイヤの表面に付着している有機保護剤は、ワイヤの液中分散性を確保したり、銀の酸化を防止したりする機能を有する。長くて細い銀ナノワイヤを合成するのに適した有機保護剤として、PVP(ポリビニルピロリドン)や、ビニルピロリドンと他のモノマーとの重合組成を有するコポリマーが知られている。
 PVPは親水性が高いのでPVPに被覆された銀ナノワイヤは、水に対する分散性が良好である。一方で、PET等の透明基材との濡れ性を向上させるためには、液状媒体として水とアルコールとの混合溶媒を使用することが好ましい。しかし、アルコールを含んだ混合溶媒を用いた場合は、PVPに被覆された銀ナノワイヤの分散安定性を得ることが難しい。すなわち、銀ナノワイヤをインク化したときに沈殿し易い。その場合は、ビニルピロリドンと、他のモノマーとの重合組成を有するコポリマーが表面に付着した銀ナノワイヤを適用することが有利である。この種のコポリマーは親水性の高いビニルピロリドン構造単位を有するので適度な親水性を呈し、かつPVPよりは疎水性の傾向を呈する。そのことによって水とアルコールとの混合溶媒に対して優れた分散安定性が発揮されるものと推察される。なおアルコールとしては炭素数1~4の1価アルコールを用いることが好ましい。ただし、これらに限定されない。
 なお、合成後に、銀ナノワイヤ表面の有機保護剤を別の種類の有機保護剤に付け替える処理を施すことも可能である。
 有機保護剤として使用するポリマーの重量平均分子量は30,000~3,000,000であることが好ましい。
 前記「他のモノマー」として例えば、ジアリルジメチルアンモニウム(Diallyldimethylammonium)塩(塩の具体例としては、硝酸塩が挙げられる)などのカチオン性モノマー、酢酸ビニル等のビニルエステル、ジエチルアミノエチルメタクリレート、アクリル酸、エチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート等の(メタ)アクリル化合物、N-メチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-プロピルマレイミド、N-tert-ブチルマレイミド等のマレイミド化合物、N-ビニル-ε-カプロラクタム等のビニルラクタム化合物、ビニルイミダゾール等のビニルアゾール化合物などが挙げられる。優れた前記分散安定性を得る上で特に有利なコポリマーとして、ビニルピロリドンとジアリルジメチルアンモニウム(Diallyldimethylammonium)塩モノマーとのコポリマーを挙げることができる。
 そのコポリマーの重合組成は他のモノマー0.1~10質量%、残部ビニルピロリドンであることが好ましい。他のモノマーが0.1質量%より低いと親水性が高すぎ、水とアルコールとの混合溶媒中での分散性が悪くなり、10質量%より多いと、疎水性が強くなりすぎ水とアルコールとの混合溶媒中での分散性が悪くなる。このようにコポリマーの重合組成が他のモノマー0.1~10質量%、残部ビニルピロリドンである有機保護剤で被覆された銀ナノワイヤは、水とアルコールの混合液状媒体でPVPよりも優れた分散安定性を示す。そして、その優れた分散性を呈している液状媒体に極性の小さい溶媒物質を添加すると、銀ナノワイヤは速やかに凝集する。この性質を利用すると、例えば、銀ナノワイヤを合成後のアルコール溶媒にアセトン、トルエン、ヘキサン、ケロシンなど、極性の小さい液を添加して溶媒の極性を下げることにより、速やかに凝集するため、洗浄・回収が極めて簡便にできるなど、工業的にも優れた特性を持つ。この凝集したものに、再び水、水とアルコールの混合溶媒、またはアルコールなどの極性の大きな溶媒を添加すると、良好な分散性を呈することも確認された。
《溶液B(銀含有液)》
 次に、反応容器中に収容された上記の溶液(溶液A)に添加するための「銀含有液」について説明する。この溶液を「溶液B」と称する。
[銀化合物]
 銀ナノワイヤを還元析出させるための銀源として、溶媒に可溶な銀化合物を使用する。例えば、硝酸銀、酢酸銀、酸化銀、塩化銀などが挙げられるが、溶媒に対する溶解性やコストを考慮すると硝酸銀(AgNO)が使いやすい。
[銀含有液の溶媒]
 溶液Bの溶媒としては、アルコール溶媒、アルコールと水の混合溶媒、水溶媒のいずれかを採用することができる。この溶媒に使用するアルコールは、溶液Aの溶媒に使用するアルコールと同種のものを含む1種以上のアルコールで構成することが好ましい。
[銀含有液の調製]
 溶液Aに添加する溶液B(銀含有液)の銀濃度が高いほど、溶液Bの総量を減らすことができる。本実施形態では、添加する銀含有液として、銀化合物が銀濃度3.5~32.0mol/Lで溶解しているものを用いることが好ましい。これにより、従来一般的に採用されている手法と比べ、銀含有液の総量を大幅に減らすことができる。また、溶液Aに添加する溶液B(銀含有液)の銀濃度が高いほど、溶液Bを溶液Aに入れるときに温度変化が少ないなどの利点もある。銀濃度を3.9mol/L以上とすることがより効果的である。更に大幅に銀含有液の総量を減らしたい場合は、銀濃度を5.0mol/L以上とすることが好ましく、10.0mol/L以上とすることがより好ましい。
 アルコールのみを用いた溶媒においては、硝酸銀を投入した液を40℃程度まで昇温した状態で1時間程度の撹拌を行うことによって銀濃度3.5~4.5mol/Lの銀含有液を得ることができる。この場合、溶解させる過程で銀含有液に着色が認められる。UV-Vis分光法(Ultraviolet-Visible Absorption Spectroscopy)により液の吸光度を測定すると、400nm付近に吸光度の僅かな増大が認められることから、この着色は銀イオンが還元され銀ナノ粒子が生成したとによると考えられる。ただし、それらの銀含有液を使用して銀ナノワイヤを合成しても、細くて長いワイヤの合成が十分に可能である。
 一方、水を含有するような銀含有液(溶液B)を使用した場合でも、細くて長い銀ナノワイヤを合成することに支障はないことが確認された。むしろ、アルコールと水との総量に対する水の質量割合を4.0~100.0%とした銀含有液を使用した上で、銀濃度を3.5~15.0mol/Lの範囲とすることによって、細くて長いワイヤが得られやすくなることがわかった。具体的には、還元反応が終了した液から回収される銀ナノワイヤの長さ分布において、長いワイヤの比率が高まり、平均アスペクト比が向上する。そして、その後に、濾過等により精製を行って長さ分布の均一化を図るとき、不要な短いワイヤの排除量が少なくなるため、最終的な銀ナノワイヤの収率(原料として使用される銀に対する銀ナノワイヤの歩留り)が向上する。
 水を含む溶媒を使用して銀含有液(溶液B)の銀濃度を適正化した場合に細くて長いワイヤが得られやすくなる理由については、現時点で解明されていないが、溶液A中に導入された瞬間の銀イオン濃度が適度に高く、かつ銀イオンの周囲に水が存在することが、微細かつ大量の金属銀の核生成を促し、一方向への成長を迅速に開始させるための条件に合致しているのではないかと推測される。
 溶媒に対する銀化合物の溶解度を高めるとともに、銀含有液(溶液B)中での銀イオンの還元を防止したい場合には、アルコールと水との総量に対する水の質量割合が5.0%以上の溶媒を使用することが好ましい。アルコールと水との混合溶媒において、水は「還元抑制剤」として機能する。水100%の溶媒(水溶媒)を用いるとさらに溶解度が増大する。例えば水溶媒を80℃程度に昇温して硝酸銀を溶解させると、銀濃度32.0mol/L程度の銀含有液を得ることができる。この場合、溶液A中に添加する時点で銀含有液(溶液B)の温度が70℃程度に低下しても、硝酸銀の再析出は避けられる。なお、反応容器中の溶液Aの中に溶液Bから水が導入されても、細くて長いワイヤの合成には支障はない。むしろ上述の通り、適度な水を含有する銀含有液(溶液B)を使用することによって、銀ナノワイヤの平均アスペクト比が向上し、かつ収率も改善されるというメリットが得られる。
[銀ナノワイヤの合成]
 従来、銀化合物が溶解しているアルコール溶媒中において、ハロゲン化合物および有機保護剤の存在下で、溶媒であるアルコールの還元力により銀ナノワイヤを得る手法が知られている。この場合、金属銀をワイヤ状に析出させるための有機保護剤としてPVPが適しているとされる。本実施形態でも、このようなアルコール溶媒の還元力を利用して銀ナノワイヤを生成させる。本実施形態ではアルコール溶媒中に、塩化物、臭化物、アルミニウム塩、アルカリ金属水酸化物および有機保護剤が溶解している状況下で銀を還元析出させる。その際、上述したように、溶媒に溶解させるアルミニウム塩のAl総量とアルカリ金属水酸化物の水酸化物イオン総量とのモル比Al/OHを0.01~0.40とし、かつ溶媒に溶解させるアルカリ金属水酸化物の水酸化物イオン総量と銀化合物のAg総量とのモル比OH/Agを0.005~0.50とする。
 銀の還元析出反応を進行させる保持温度は、60℃以上95℃以下、好ましくは80℃以上85℃以下の、溶媒の沸点以下の範囲で設定することができる。沸点は、反応容器内の溶媒液面が接する気相空間の圧力における沸点である。複数種類のアルコールを混合して溶媒とする場合、最も沸点が低いアルコールの沸点以下の温度とすればよい。ただし、穏やかに反応を進行させる観点から、沸騰を避け、沸点より低い温度に管理することが好ましい。例えば溶媒としてプロピレングリコールを使用し、大気圧下で反応を進行させる場合、プロピレングリコールの沸点は約188℃であるが、60~95℃で反応を進行させ、好ましくは80~85℃とする。
 手順としては、アルコール溶媒中に銀化合物以外の各物質を溶解させておき、その溶媒(「溶液A」)の温度が所定の反応温度に到達したのちに、銀化合物を溶液A中に添加することが望ましい。銀化合物は、予め別の容器で前記溶媒と同種のアルコール溶媒に溶解させておき、その銀含有液(「溶液B」)を溶液A中に混合する方法で添加することができる。溶液Aに混合する前の溶液Bは、常温付近の温度(例えば15~40℃)とすることが望ましい。溶液Bの温度が低すぎると銀化合物の溶解に時間がかかり、高すぎると溶液B中のアルコール溶媒の還元力によって溶液Aに混合する前の段階で銀の還元反応が起こりやすくなる。硝酸銀など、アルコール溶媒に溶けやすい銀化合物は、固体のまま溶液A中に添加してもよい。銀化合物の添加は、全量を一度に添加する方法や、一定時間内に断続的または継続的に添加する方法が採用できる。反応進行中は液の撹拌を継続する。また、反応進行中に溶液Aの液面が接する気相の雰囲気は大気または窒素とすることができる。
<銀ナノワイヤ分散液の製造方法>
 銀の析出反応が終了したのち、銀ナノワイヤを含有するスラリーを遠心分離やデカンテーションなどの手段を用いて固液分離して固形分を回収する。デカンテーションは、静置したまま2~2週間程度かけ濃縮を行ってもよいし、スラリーに、アセトン、トルエン、ヘキサン、ケロシン、キシレンなどの極性の小さい溶媒を少なくとも1種類以上添加し、沈降速度を速めて濃縮してもよい。さらにこれら極性の小さい溶媒の添加前に、反応溶媒であるアルコールよりも極性の大きい水などの溶媒を加えてから、極性の小さい溶媒を加えると沈みやすい。遠心分離の場合は、反応後のスラリーをそのまま遠心分離機にかけて、銀ナノワイヤを濃縮してもよく、また、より粘度の低い溶媒や水で希釈してから遠心分離機にかけてもよい。 濃縮後、上澄みを除去する。その後、水やアルコールなど極性の大きい溶媒を添加し、銀ナノワイヤを再分散させ、さらに遠心分離やデカンテーションなどの手段を用いて固液分離して固形分を回収する。この再分散と濃縮の工程(洗浄)を繰り返して行うことが好ましい。
[洗浄及び上澄み除去]
 洗浄は、例えば、濃縮物を純水や所定の液状媒体(PVPやビニルピロリドンと他のモノマーのコポリマー含有水)に分散させ、遠心分離やデカンテーションなどの固液分離操作を行うといった操作を繰り返す手法によって行うことができる。洗浄後の濃縮物には有用な長い銀ナノワイヤの他、粒状生成物や短いワイヤ状生成物などの不純物も含まれているため、上澄み除去を行うことが好ましい。従って、純水分散、トルエンやアセトン等極性の小さい溶媒の添加、静置、上澄み除去の操作を繰り返し行って濃縮物を得ることができる。
[クロスフロー循環洗浄の前処理(再分散処理)]
 クロスフロー循環洗浄を行うための前処理として、上記洗浄後の濃縮物に再分散処理を施す。一例としては、PVP(ポリビニルピロリドン)を純水中に溶解させた水溶媒を用いて、この水溶媒と上記洗浄後の濃縮物を混合し、所定の金属銀濃度(銀ナノワイヤと不純物の銀ナノ粒子を含む液中銀濃度)の銀ナノワイヤ分散液を調製する。得られた銀ナノワイヤ分散液を、所定の銀濃度となるように純水で希釈して、銀ナノワイヤ分散液を得る。この分散液を「クロスフロー元液」と称する。
[クロスフロー循環洗浄]
 図1は、多孔質セラミックフィルタを用いた流路部分の断面構造の一例を模式的に示した断面図である。図2は、多孔質セラミックフィルタを用いたクロスフロー循環洗浄による精製イメージを模式的に示した図である。図3は、銀ナノワイヤ精製のための管路構成の一例を模式的に示した図である。
 ここでは多孔質セラミックス管を用いた例を示す。図1に示すように、多孔質セラミック管1の一端に上流側流路管2が接続され、他端に下流側流路管3が接続されている。上流側流路管2の中を矢印Aで示す方向に液状媒体とともに流れている銀ナノワイヤが、多孔質セラミック管1の内部に導入される。多孔質セラミック管1のセラミックスは平均細孔直径が1.0μm以上、好ましくは2.0μmを超え、さらに好ましくは5.0μmを超える多孔体構造を有し、肉厚方向に繋がっている空隙を通って物質の移動が可能である。すなわち、この多孔質セラミック管1の管壁は、物質を透過させる「多孔質セラミックフィルタ」を構成するものである。多孔質セラミック管1の長手方向長さのうち、フィルタとして機能する「多孔質セラミックフィルタを流路壁面に有する管状流路」の部分を図中に符号10で表示してある。この管状流路10の部分において、銀ナノワイヤは液状媒体の流れに随伴して矢印Bの方向に進むが、流れている一部の銀ナノワイヤは一部の液状媒体とともに多孔質セラミック管1の管壁を透過して、矢印Cで示すように管状流路10の外に排出され、クロスフロー循環洗浄が実現される。このクロスフロー循環洗浄では、管状流路10を流れる銀ナノワイヤのうち長さの短いワイヤが優先的に外に排出されるので、管状流路10の部分で外に排出されずに矢印Dの方向に流れ進んだ銀ナノワイヤは長さの長いワイヤの存在率が向上している。その銀ナノワイヤを回収することにより、長さ分布の均一性が改善された(すなわち、セラミックフィルタを有する管状流路に到達する前の銀ナノワイヤよりも平均長さが長い)銀ナノワイヤが製造される。
 図2に、多孔質セラミックフィルタを用いたクロスフロー循環洗浄による精製イメージを模式的に示す。多孔質セラミックフィルタの孔(実際には連続する空隙)を通って粒子状の不純物だけでなく、比較的短いナノワイヤが一部の液状媒体とともに外部に排出される。長さが孔径よりかなり長いワイヤが孔を通って外部に排出される確率は極めて低い。この外部に排出された液を「濾液」と呼ぶ。
 図3に、銀ナノワイヤ精製のための管路構成の一例を模式的に示す。精製前の銀ナノワイヤ分散液をタンク内に用意し、ポンプの動力により多孔質セラミックフィルタを流路壁面に有する管状流路内に流し、ここでクロスフロー循環洗浄を行う。短いワイヤを濾液として管路の外に排出させ、管状流路の外に排出されずに当該流路を流れ進んだ銀ナノワイヤを回収する。図3では、回収する銀ナノワイヤを元のタンク内に戻す「循環方式」を例示しているが、別のタンクに回収して、バッチ処理としてもよい。循環方式により連続的に精製を行う場合は、濾液の排出量に見合った量の液状媒体を適宜追加添加する。循環時間が長いほど、あるいはバッチ処理の繰り返し回数が多いほど、銀ナノワイヤの長さ分布の均一性が高くなる。透明導電膜に使用する用途では、平均長さ8μm以上、かつ長さ5μm以下の個数割合が20%以下の銀ナノワイヤが回収されるようになるまで精製を行うことが効果的であり、平均長さ10μm以上、かつ長さ5μm以下の個数割合が15%以下の銀ナノワイヤが回収されるようになるまで精製を行うことが一層効果的である。ただし、過度のクロスフロー循環洗浄は、回収すべき長いワイヤの損傷を招く要因となるので注意を要する。
 送液ポンプとしては、銀ナノワイヤを含む液を送液することができれば特に制限無く用いることができるが、ワイヤの破壊(断裂、折れ、絡まりなど)ができるだけ生じにくく、比較的高圧でも送液することのできるポンプを使用することが好ましい。例えば、ホースポンプ、チューブポンプ、ロータリーポンプ、モーノポンプ、スクリューポンプ、ピストンポンプ、シリンジポンプ、プランジャーポンプ、ハートポンプなどが挙げられる。
 多孔質セラミックフィルタを流路壁面に有する管状流路内に導入する液の圧力は、例えば0.005~0.2MPaの範囲で調整することができる。また、多孔質セラミックフィルタを流路壁面に有する管状流路内に導入する液の流速は、フィルタ上流端(図1の符号20に相当する位置)において例えば10~10000mm/secの範囲で調整すればよい。本実施形態では細孔直径が非常に大きいセラミックフィルタを採用するので、比較的速い流速で精製すると目詰まりが軽減され良好な結果が得られやすい。
 多孔質セラミックフィルタを流路壁面に有する管状流路内に流す液状媒体としては、銀ナノワイヤが凝集しないものであれば種々のものが使用できる。銀ナノワイヤの分散液は、ワイヤ合成工程やその後の処理工程を経て、塩、低分子分散剤、高分子分散剤などを含んでいることが多い。それらの物質のうち除去したいものが溶解する溶媒を液状媒体として選択することが好ましい。一般的には、メチルアルコール、エチルアルコール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、水、またはこれらの混合溶媒などが使用できる。
 図3に例示したような循環経路で連続的にクロスフロー循環洗浄を行う場合には、元の銀ナノ粒子分散液の液状媒体(溶媒A)と異なる種類の液状媒体(溶媒B)を追加添加していくことにより、溶媒Aから溶媒Bへと分散媒を置換することも可能である。これにより、例えば用途に応じて所望の特性を有する銀ナノワイヤインクを調製するといった操作がより効率的に行える。
 クロスフロー循環洗浄では液状媒体の一部が濾液として排除されるので、循環経路内でクロスフロー循環洗浄を行うと経路内の液状媒体の量は徐々に減少していく。そのため、クロスフロー循環洗浄の連続操業では、通常、循環経路内に液状媒体を補給する操作が必要となる。ところが、この液状媒体の減少をうまく利用すれば銀ナノワイヤの液中濃度を増大させることが可能となる。すなわち、クロスフロー循環洗浄の工程を、銀ナノワイヤ分散液の濃縮工程として利用することができる。その際、液状媒体の補給量を、濾過により排出される量よりも少なくコントロールすればよい。クロスフロー循環洗浄を一定時間行った後に、液状媒体の補給を止める方法を採用してもよい。
 クロスフロー循環洗浄の工程において、分散性を向上させるポリマーや分散剤を液状媒体に添加することにより、銀ナノワイヤや粒状異物(ナノ粒子など)の液中分散性を向上させることができる。それにより、セラミックフィルタによる短いワイヤ(線状粒子)や粒状異物の排除をより円滑に行うことが可能となる。
 通常、銀ナノワイヤの線状粒子表面には合成時に使用したポリマーが吸着している。クロスフロー循環洗浄を連続的に行う際に、合成時に使用したポリマーとは異なる種類の有機化合物を液状媒体中に添加していき、必要に応じて分散剤や界面活性剤を添加していくことにより、ワイヤ表面の吸着物質を上記の有機化合物に付け替えることも可能となる。
 また、このクロスフロー循環洗浄を用いた精製は、洗浄工程として利用することもできる。一般的に銀ナノワイヤの洗浄は、合成後のスラリーに遠心分離やデカンテーションなどの固液分離手段を施すことによって行われている。例えばデカンテーションでは、静置したまま2~3週間程度かけ濃縮する方法や、スラリーに、アセトン、トルエン、ヘキサン、ケロシン、キシレンなどの極性の小さい溶媒を少なくとも1種類以上添加し、沈降速度を速めて濃縮する方法などが採用される。なお、デカンテーションの場合、フッ素樹脂でコーティングされたガラス容器で行うことが好ましい。フッ素樹脂のコーティングは、親水性のナノワイヤが容器表面に付着することを防止し、収率を高める効果がある。遠心分離の場合は、例えば反応後のスラリーをそのまま遠心分離機にかけて銀ナノワイヤを濃縮することができる。濃縮後、上澄みを除去し、その後、水やアルコールなど極性の大きい溶媒を添加し、銀ナノワイヤを再分散させ、さらに遠心分離やデカンテーションなどの手段を用いて固液分離して固形分を回収することによって、銀ナノワイヤの洗浄が入念に行われている。本実施形態のクロスフロー循環洗浄を用いた精製は洗浄効果も発揮するので、上記のような従来一般的な洗浄工程での負担を軽減することが可能となる。電子機器に実装される導電膜の用途を考慮すると、分散液中に残存した塩が電子部品の性能低下を引き起こさないように、例えば銀ナノワイヤ分散液の電導度が10mS/m以下となるまで洗浄することが好ましく、5mS/m以下とすることがより好ましく、1mS/m以下とすることがさらに好ましい。
 クロスフロー循環洗浄に供する銀ナノワイヤは、除去すべき短いワイヤと回収すべき長いワイヤが混在するブロードな長さ分布のものを採用することが効果的である。上記の手法により、短いワイヤが優先的に排除され、回収すべき長いワイヤの存在割合を顕著に向上させることができる。
[クロスフロー濃縮]
 上記のクロスフロー循環洗浄により有機保護剤の付着量が所定範囲に低減された銀ナノワイヤは、必要に応じてワイヤの液中濃度を高めるための処理(濃縮)に供される。その濃縮の処理は、例えば、上記のクロスフロー循環洗浄後に、その装置を利用した「クロスフロー濃縮」によって行うことが効率的である。クロスフロー濃縮では、上述のクロスフロー循環洗浄において、液状媒体の補給を止めるか、あるいはクロスフロー循環洗浄フィルタから排出される濾液の排出量よりも補給する液量を少なくした状態でしばらく循環させることにより実施できる。
 このようにして、有機保護剤の付着量および寸法形状が上述の適正範囲に調整された銀ナノワイヤが、液状媒体中に分散している銀ナノワイヤ分散液を得ることができる。
 クロスフロー濃縮後の固形分は有機保護剤を表面に有する銀ナノワイヤを主体とするものである。この銀ナノワイヤは、目的に応じて適切な液状媒体中に分散させた分散液として保管することができる。この銀ナノワイヤ分散液は、各種用途において、銀ナノワイヤ供給源として利用できる。液状媒体については、既に説明した通りである。
 この銀ナノワイヤ分散液に対してフィルタ濾過操作を実施することで、本発明の銀ナノワイヤの集合体、及び該銀ナノワイヤの集合体が液状媒体中に分散している銀ナノワイヤ分散液を得ることができる。なお、銀ナノワイヤ分散液に対するフィルタ濾過操作の態様の詳細については、後述する。
<銀ナノワイヤインクの製造方法>
 銀ナノワイヤ分散液に、コーティング装置、印刷装置の方式に応じて適切な粘度に調整するために粘度調整剤を添加し、更に基材との密着性を確保するために必要に応じてバインダーを添加する。更に必要に応じて分散剤等を添加する。このようにして、各種用途に適した銀ナノワイヤインクを用意する。銀ナノワイヤインク中の銀ナノワイヤの含有量は、例えば0.02~5.0質量%の範囲で調整することができる。
 銀ナノワイヤ分散液に対して、後述するフィルタ濾過操作を実施した後に、以上の銀ナノワイヤインクの製造方法を採用することで、本発明の銀ナノワイヤインクを得ることができる。
 また、銀ナノワイヤ分散液に対して、後述するフィルタ濾過操作を実施せずに、以上の製造方法により銀ナノワイヤインクを製造し、得られた銀ナノワイヤインクに対してフィルタ濾過操作を実施することでも、本発明の銀ナノワイヤの集合体を得ることができ、また、該銀ナノワイヤの集合体が液状媒体中に分散してインク化している銀ナノワイヤインクを得ることができる。なお、銀ナノワイヤインクに対するフィルタ濾過操作の態様の詳細については、後述する。
<透明導電膜の製造方法>
 この銀ナノワイヤインクを透明基材であるPETフィルム、PC、ガラス等に塗布し、液体成分を蒸発などにより除去して乾燥させることにより、透明導電膜を構築することができる。
<銀ナノワイヤ分散液に対するフィルタ濾過>
 まず、銀ナノワイヤ分散液をインク化せずにフィルタを用いて濾過する操作の態様の詳細について説明する。なお、このフィルタ濾過は、塗布工程に先立って行われるものであり、従って、塗布工程時フィルタ濾過とは異なる工程である。このフィルタ濾過により、直径35~40nm以上等の太い銀ナノワイヤが除去され、所定の平均長さ、平均直径の大きさ及び直径の分布を有するものとなった銀ナノワイヤを有する銀ナノワイヤ分散液を用いれば、その後に行われる塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下が抑制される。以下、フィルタ濾過に供する液状媒体である銀ナノワイヤ分散液を被濾過液状媒体と称することがある。
[有機繊維メッシュフィルタ]
 有機繊維メッシュフィルタは、有機繊維の経糸と緯糸からなる平織、綾織、平畳織、綾畳織などの織物のメッシュシートを使用することができる。メッシュシートは、ある程度の柔軟性を有していることが、銀ナノワイヤ分散液のスムーズな通液およびワイヤへの損傷防止の観点から有利である。有機繊維としては、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、フッ素樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PTT(ポリトリブチレンテレフタレート)などが挙げられる。目開きの数値が明示された製品シートであって、濾過用途を考慮して製造されているものを使用することが好ましい。糸巻フィルタのような厚みのあるものを用いると、適正な直径及び長さを持つ銀ナノワイヤまで絡みとられてしまい銀ナノワイヤ収率が低下してしまうが、上記のような繊維状の単層フィルタを使うことで所期した直径及び平均長さの銀ナノワイヤを得ることができる。
 ここで、有機繊維メッシュフィルタが、経糸と緯糸に有機繊維を用いた織物からなるフィルタであるとき、目開きは下記(式2)のA(μm)で表される。
(式2)A=(25400/M)-d
 ここで、Mは25400μm(1インチに相当)におけるメッシュ数、dは有機繊維の直径(μm)である。
[濾過方法]
 被濾過液状媒体を流すことができる管路の途中に有機繊維メッシュフィルタを介在させ、当該管路に被濾過液状媒体を流し、液を有機繊維メッシュフィルタに通す。液を有機繊維メッシュフィルタに通して、そのフィルタを通過した濾液を得る操作を複数回行う。なお、複数回の濾過を行うに当たって、目開きの異なるフィルタを用いる場合には、目開きの大きいフィルタから、順次目開きの小さいフィルタへと変更していくことが、工業的規模での生産性向上の観点から有利となる。なお、複数回の濾過を経る手順として、フィルタを通過した濾液を一旦回収し、その後別のフィルタを有する管路に通液する「バッチ方式」を採用しても良いし、1つの管路内に複数のフィルタを連続して配置して濾過を行う「連続方式」を一部または全部の濾過過程に採用しても良い。2枚以上の有機繊維メッシュシートを互いに接触するように重ね合わせて使用しても良い。その場合、接触するように重ね合わせた複数枚のメッシュシートにより1つのメッシュフィルタが構成されているとみなし、そのメッシュフィルタの目開き値は、重ね合わせているメッシュシートのうち最も目開きの細かいシートの目開き値で表される。
 濾過圧(フィルタの前面の液に付与される圧力)は、フィルタや銀ナノワイヤへのダメージが回避され、かつスムーズな通液が可能な範囲で調整する。例えば、0.001~0.6MPaの範囲で最適な濾過圧を設定すれば良い。ゲル状異物は、濾過圧が高い場合には変形しフィルタを通過するおそれがある。そのため、濾過圧は、スムーズな通液が可能な範囲で低い方が好ましい。目開きが非常に小さいメッシュシートでは、濾過圧を低めに設定すると良好な濾過効果が得られやすい。また、例えば、当該メッシュシートを、目開きがそれより大きく強度の高いメッシュシートで挟んで、いわゆるサンドイッチ構造として濾過を行うといった、シートの変形防止策も有効である。
 被濾過液状媒体を目開き5μm以下、より好ましくは3μm以下の有機繊維メッシュフィルタで1回以上濾過する。インク化を行っていない銀ナノワイヤ分散液では、この濾過による急激な目詰まりが回避され、メッシュフィルタをスムーズに通液させることが可能である。その結果、フィルタや、通過する銀ナノワイヤが損傷しない範囲での濾過圧に調整しながら長時間の濾過を継続することができ、効率的に長い銀ナノワイヤを歩留まり良く濾液中に回収すること可能となる。
 特に、目開き量が例えば3μm以下といった細かいメッシュフィルタを使用しても、平均長さ9μm以上の銀ナノワイヤが分散している濾液を得ることが可能である。最終的に目開き0.1μmのメッシュフィルタを濾過で行っても、平均長さ9μm以上の銀ナノワイヤが分散している濾液を得ることが可能である。
 このように、フィルタの目開きよりも大幅に長いサイズの銀ナノワイヤが濾液として回収される事実から、直径が35~40nm以下などの細い銀ナノワイヤは、長手方向にフィルタの網目を通り抜けていると考えることができる。また、目開きより大きな凝集物をほぐすことができると考えることができる。ワイヤ同士が束状に集まった凝集体をほぐす作用のメカニズムの詳細は未解明であるが、液がフィルタの目を通る際に流路が狭くなって流速が急上昇し、フィルタを通り抜けたところで流路が拡大して流速が急低下することから、凝集体のワイヤ束は、フィルタを通り抜けた部位が、流路の急拡大および流速の急低下に伴う周囲の液状媒体の挙動に追随すべく、直径方向の外力を受けていき、その外力によって凝集体のワイヤ束が個々のワイヤが引き離されていく現象が生じ、それによってワイヤ束がほぐれるのではないかと推測される。この工程では、ワイヤが損傷を受けていないため、処理前後でワイヤの長さの顕著な低下などは確認されていない。したがって、上記濾過工程では、ゲル状異物等の更なる除去に加えて、ワイヤ同士が直接寄り集まった凝集体の分散(個々のワイヤへの分離)が可能となり、ワイヤの分散性が良好な銀ナノワイヤ分散液を得ることができる。ただし、上記のワイヤ束の解砕(ほぐし効果)を十分に生じさせるためには、液がメッシュフィルタをスムーズに通過する状況を作り出すことが好ましい。
 また、直径が35~40nmを超える等の太い銀ナノワイヤは、直径が35~40nm以下等の細い銀ナノワイヤと比較してワイヤ自体の機械的柔軟性が低いと考えられる。直径が細い銀ナノワイヤは、フィルタの目を通り抜ける際、外力により個々の銀ナノワイヤ自身が変形しながら、目開きの小さなメッシュを通過できる一方で、直径が太い銀ナノワイヤは、外力によっても変形せず、目開きの小さなメッシュを通過できないものと推測される。その結果として、直径が太い銀ナノワイヤをフィルタ濾過により除去できるものと考えられる。
 なお、被濾過液状媒体に対して、目開き5μm以下の範囲のメッシュフィルタによる濾過処理を1回施すだけでも、上記のほぐし効果を得ることができる。
 上記フィルタ濾過において、最終的に目開きの非常に細かいメッシュフィルタを使用してスムーズな通液を実現させるためには、メッシュフィルタの目開きを順次小さくしていく方法で複数回の濾過を行うことが効果的である。例えば、予備濾過工程で得られた濾液に対し、目開き5μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含む1回以上の濾過を施し、その濾過に対し目開き1μm以上3μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含む1回以上の濾過を施す、といった方法を採用することができる。
 本実施形態の銀ナノワイヤ分散液の製造方法では、有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で(この例では、有機保護剤が溶解しているアルコール溶媒中に、銀含有液を添加した)アルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させるに当たり、銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行っているため、銀を細く長い形状のワイヤとして析出させることができる。そして、銀ナノワイヤの集合体を分散させた液状媒体である被濾過液状媒体を、目開き5μm以下のフィルタを用いて濾過することにより、さらに細く長い形状であって、直径の分布が狭い、銀ナノワイヤの集合体を製造することができる。具体的には、銀ナノワイヤの集合体を、銀ナノワイヤの平均直径Dが10nm以上35nm以下であり、銀ナノワイヤの平均長さLは9μm以上であり、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)が19.5nm以下である(本実施形態では、該銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下でもある)ものとすることができる。
 これにより、その後、所定の目開き量(例えば5μm以下)のフィルタを用いた濾過において、当該フィルタで捕捉される銀ナノワイヤの割合を減少させることができ、塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下を抑制することができる。
<銀ナノワイヤインクに対するフィルタ濾過>
 次に、銀ナノワイヤ分散液をインク化した銀ナノワイヤインクを、フィルタを用いて濾過する操作の態様の詳細について説明する。インクは、粘性が高く、増粘剤の粗大なゲル状異物が多く、目詰まりが起きやすいため、本実施形態においては、後述の仕上げ濾過に先立って、予備濾過を行う。なお、このフィルタ濾過は、塗布工程に先立って行われるものであり、従って、塗布工程時フィルタ濾過とは異なる工程である。このフィルタ濾過(後述の予備濾過及び仕上げ濾過)により、所定の平均長さ、平均直径の大きさ及び直径の分布を有するものとなった銀ナノワイヤを有する銀ナノワイヤインクによれば、その後に行われる塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下が抑制される。なお、有機繊維メッシュフィルタについては、銀ナノワイヤ分散液を濾過するのに用いるのと同様であるため、説明を省略する。以下、予備濾過に供する液状媒体である銀ナノワイヤインクを被濾過銀ナノワイヤインクと称することがある。また、予備濾過を行った後、仕上げ濾過に供する銀ナノワイヤインクを予備濾過後銀ナノワイヤインクと称することがある。
[濾過方法]
 被濾過銀ナノワイヤインクを流すことができる管路の途中に有機繊維メッシュフィルタを介在させ、当該管路に被濾過銀ナノワイヤインクを流し、液を有機繊維メッシュフィルタに通す。液を有機繊維メッシュフィルタに通して、そのフィルタを通過した濾液を得る操作を複数回行う。なお、複数回の濾過を行うに当たって、目開きの異なるフィルタを用いる場合には、目開きの大きいフィルタから、順次目開きの小さいフィルタへと変更していくことが、工業的規模での生産性向上の観点から有利となる。なお、複数回の濾過を経る手順として、フィルタを通過した濾液を一旦回収し、その後別のフィルタを有する管路に通液する「バッチ方式」を採用しても良いし、1つの管路内に複数のフィルタを連続して配置して濾過を行う「連続方式」を一部または全部の濾過過程に採用しても良い。2枚以上の有機繊維メッシュシートを互いに接触するように重ね合わせて使用しても良い。その場合、接触するように重ね合わせた複数枚のメッシュシートにより1つのメッシュフィルタが構成されているとみなし、そのメッシュフィルタの目開き値は、重ね合わせているメッシュシートのうち最も目開きの細かいシートの目開き値で表される。
 濾過圧(フィルタの前面の液に付与される圧力)は、フィルタや銀ナノワイヤへのダメージが回避され、かつスムーズな通液が可能な範囲で調整する。例えば、0.001~0.6MPaの範囲で最適な濾過圧を設定すれば良い。ゲル状異物は、濾過圧が高い場合には変形しフィルタを通過するおそれがある。そのため、濾過圧は、スムーズな通液が可能な範囲で低い方が好ましい。目開きが非常に小さいメッシュシートでは、濾過圧を低めに設定すると良好な濾過効果が得られやすい。また、例えば、当該メッシュシートを、目開きがそれより大きく強度の高いメッシュシートで挟んで、いわゆるサンドイッチ構造として濾過を行うといった、シートの変形防止策も有効である。
 後述の予備濾過工程に供する最初の銀ナノワイヤインク(被濾過銀ナノワイヤインク)における銀ナノワイヤの平均長さL(μm)と、濾過の過程で使用した有機繊維メッシュフィルタのうち最も細かい目開き値MMIN(μm)の比L/MMINを、「目開き比」と呼ぶ。最終的に、目開き比が1~200の範囲となるように、後述の予備濾過工程及び仕上げ濾過工程を実施することが効果的である。
[予備濾過工程]
 粗大なゲル状異物を除去することを目的とする工程である。はじめに、被濾過銀ナノワイヤインクに対し、目開き8μm以上120μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含み1回以上の濾過を施す。目開き120μmを超える有機繊維メッシュフィルタを通すだけでは、粗大なゲル状異物などの除去が不十分となり、後述の仕上げ濾過工程でスムーズな通液を行うことが難しい。目開き50μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含む1回以上の濾過を施すことがより好ましい。粗大なゲル状異物が比較的少ない被濾過元液の場合は、1回の濾過だけで予備濾過工程を終えることも可能である。目開き8μm程度の有機繊維メッシュフィルタであれば、まだ一度もメッシュフィルタを通していない銀ナノワイヤインクを濾過して、平均長さ10μm以上の銀ナノワイヤが分散している濾液を回収することは可能であることが確認された。しかし、最初の濾過に用いる有機繊維メッシュフィルタの目開きが8μm未満であると、早期に目詰まりを起こし、工業的生産には不向きである。したがって、ここでは、目開き8μm以上の有機繊維メッシュフィルタを使用することとした。なお、粗大なゲル状異物等が多い被濾過銀ナノワイヤインクの場合は、目開き120μm以上の有機繊維メッシュフィルタを用いた濾過を予備濾過工程の初期の過程で行うことも効果的である。
 工業的規模で多量の被濾過銀ナノワイヤインクを濾過する場合は、目詰まりに伴うフィルタの交換頻度をできるだけ少なくすることが有利である。そのためには、この予備濾過工程を、使用するメッシュフィルタの目開きを順次小さくしていく複数回の濾過にて実施することが好ましい。例えば、被濾過銀ナノワイヤインクに対し、目開き25μm以上120μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含む1回以上の濾過を施し、その濾液に対し目開き8μm以上25μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含む1回以上の濾過を施す、といった方法を採用することができる。
[仕上げ濾過工程]
 上記の予備濾過工程によって得られた、平均長さ9μm以上の銀ナノワイヤが分散している濾液(予備濾過後銀ナノワイヤインク)は、粗大な不純物質粒子の大部分が除去されたものであるが、比較的サイズの小さい不純物質粒子を多く含んでいる。そこで次に、予備濾過工程で得られた濾液である予備濾過後銀ナノワイヤインクを目開き5μm以下、より好ましくは3μm以下の有機繊維メッシュフィルタで1回以上濾過する。この過程を仕上げ濾過工程と呼んでいる。すでに予備濾過工程で粗大な不純物質粒子の大部分は除去されているので、フィルタにトラップされる固形分の量は、被濾過銀ナノワイヤインクをいきなり目開き12μm程度、あるいは10μm程度のフィルタに通す場合と比べ、大幅に減少する。そのため、仕上げ濾過工程では急激な目詰まりが回避され、メッシュフィルタをスムーズに通液させることが可能となる。その結果、フィルタや、通過する銀ナノワイヤが損傷しない範囲での濾過圧に調整しながら長時間の濾過を継続することができ、効率的に長い銀ナノワイヤを歩留まり良く濾液中に回収すること可能となる。
 特に、目開き量が例えば3μm以下といった細かいメッシュフィルタを使用しても、平均長さ9μm以上の銀ナノワイヤが分散している濾液を得ることが可能である。最終的に目開き0.1μmのメッシュフィルタを濾過で行っても、平均長さ9μm以上の銀ナノワイヤが分散している濾液を得ることが可能である。
 このように、フィルタの目開きよりも大幅に長いサイズの銀ナノワイヤが濾液として回収される事実から、液がメッシュフィルタをスムーズに通過する濾過においては、直径が35~40nm以下などの細い銀ナノワイヤは、長手方向にフィルタの網目を通り抜けているものと考えることができる。また、目開きより大きな凝集物をほぐすことができると考えることができる。ワイヤ同士が束状に集まった凝集体をほぐす作用のメカニズムの詳細は未解明であるが、液がフィルタの目を通る際に流路が狭くなって流速が急上昇し、フィルタを通り抜けたところで流路が拡大して流速が急低下することから、凝集体のワイヤ束は、フィルタを通り抜けた部位が、流路の急拡大および流速の急低下に伴う周囲の液状媒体の挙動に追随すべく、直径方向の外力を受けていき、その外力によって凝集体のワイヤ束が個々のワイヤが引き離されていく現象が生じ、それによってワイヤ束がほぐれるのではないかと推測される。この工程では、ワイヤが損傷を受けていないため、処理前後でワイヤの長さの顕著な低下などは確認されていない。したがって、上記仕上げ濾過工程では、ゲル状異物等の更なる除去に加えて、ワイヤ同士が直接寄り集まった凝集体の分散(個々のワイヤへの分離)が可能となり、ワイヤの分散性が良好な銀ナノワイヤ分散液を得ることができる。
 ただし、上記のワイヤ束の解砕(ほぐし効果)を十分に生じさせるためには、液がメッシュフィルタをスムーズに通過する状況を作り出すことが好ましい。予備濾過工程を経た銀ナノワイヤインクを、仕上げ濾過工程に適用することによって、そのようなスムーズな通液が可能となる。
 また、直径が35~40nmを超える等の太い銀ナノワイヤは、直径が35~40nm以下等の細い銀ナノワイヤと比較してワイヤ自体の機械的柔軟性が低いと考えられる。直径が細い銀ナノワイヤは、フィルタの目を通り抜ける際、外力により個々の銀ナノワイヤ自身が変形しながら、目開きの小さなメッシュを通過できる一方で、直径が太い銀ナノワイヤは、外力によっても変形せず、目開きの小さなメッシュを通過できないものと推測される。その結果として、直径が太い銀ナノワイヤをフィルタ濾過により除去できるものと考えられる。
 なお、予備濾過工程を終えた濾液である予備濾過後銀ナノワイヤインクに対して、目開き5μm以下の範囲のメッシュフィルタによる濾過処理を1回施すだけでも、上記のほぐし効果を得ることができる。例えば、予備濾過工程でも目開き10μmの有機繊維メッシュフィルタにより濾過を施す場合においても、その仕上げ濾過での濾過では予備濾過工程のときよりもスムーズな通液が実現されるので、予備濾過工程では十分に発揮されなかったほぐし効果を享受できる。
 平均長さ9μm以上の銀ナノワイヤを損傷の少ない状態で目開き5μm以下、好ましくは3μm以下の有機繊維メッシュフィルタで濾過した濾液中に歩留まり良く回収し、かつ、上述のほぐし効果を得るためには、液がメッシュフィルタをスムーズに通過することが重要である。仕上げ濾過工程でのスムーズな通液を実現するためには、予備濾過工程で用いる最も目開きの小さい有機繊維メッシュフィルタの目開きA(μm)と、仕上げ濾過工程で用いる最も目開きの大きい有機繊維メッシュフィルタの目開きA(μm)との回台に下記(式3)が成立する条件で濾過を行うことが効果的である。
(式3)A≧A/15
 下記(式3´)が成立する条件を採用することがより好ましく、下記(式3´´)が成立する条件を採用することが一層好ましい。
(式3´)A≧A/10
(式3´´)A≧A/3
 仕上げ濾過工程において、最終的に目開きの非常に細かいメッシュフィルタを使用してスムーズな通液を実現させるためには、メッシュフィルタの目開きを順次小さくしていく方法で複数回の濾過を行うことが効果的である。例えば、予備濾過工程で得られた濾液である予備濾過後銀ナノワイヤインクに対し、目開き3μm以上5μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含む1回以上の濾過を施し、その濾過に対し目開き0.5μm以上3μm以下の有機繊維メッシュフィルタでの濾過を含む1回以上の濾過を施す、といった方法を採用することができる。
 本実施形態の銀ナノワイヤインクの製造方法では、有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で(この例では、有機保護剤が溶解しているアルコール溶媒中に、銀含有液を添加した)銀をワイヤ状に還元析出させるに当たり、添加する銀含有液として、銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行っているため、銀を細長い形状のワイヤとして析出させることができる。そして、銀ナノワイヤの集合体が分散させてインク化したものを、目開き8μm以上のフィルタを用いて予備濾過した後、目開き5μm以下のフィルタを用いて仕上げ濾過することにより、さらに細長い形状であって、直径の分布が狭い、銀ナノワイヤの集合体を製造することができる。具体的には、銀ナノワイヤの集合体を、銀ナノワイヤの平均直径Dが10nm以上35nm以下であり、銀ナノワイヤの平均長さLは9μm以上であり、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)が19.5nm以下である(本実施形態では、該銀ナノワイヤの集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下でもある)ものとすることができる。
 これにより、その後に行われる、所定の目開き量(例えば5μm以下)のフィルタを用いた濾過において、当該フィルタで捕捉される銀ナノワイヤの割合を減少させることができ、塗布工程時フィルタ濾過による銀濃度の低下を抑制することができる。
<実施例1>
(銀ナノワイヤ合成)
 有機保護剤として、以下のビニルピロリドンとジアリルジメチルアンモニウムナイトレイト(diallyldimethylammonium nitrate)のコポリマーを用意した。
 重合比:ビニルピロリドン99質量%、ジアリルジメチルアンモニウムナイトレイト1質量%、重量平均分子量:75,000
 本例では有機保護剤として上記のコポリマーを使用した。常温にて、プロピレングリコール8116.3g中に、塩化リチウム含有量が10質量%であるプロピレングリコール溶液4.838g、臭化カリウム0.1048g、水酸化リチウム0.426g、硝酸アルミニウム九水和物含有量が20質量%であるプロピレングリコール溶液4.994g、および有機保護剤である上記コポリマーの粉体83.875g溶解させ、溶液Aとした。これとは別の容器中で、プロピレングリコール95.70gと純水8.00gの混合溶液中に硝酸銀67.96gを添加して、35℃で撹拌して溶解させ、銀を含有する溶液Bを得た。上記の溶液Aを反応容器に入れ、常温から90℃まで回転数175rpmで撹拌しながら昇温したのち、溶液Aの中に、溶液Bの全量を2個の添加口から1分かけて添加した。溶液Bの添加終了後、さらに撹拌状態を維持して90℃で24時間保持した。その後、反応液を常温まで冷却することで、銀ナノワイヤを合成した。
(洗浄)
 40℃以下まで冷却された上記反応液にアセトンを20倍量添加し15分撹拌した。その後24時間静置した。静置後、濃縮物と上澄みが観察されたため、上澄み部分を除去し、濃縮物を回収した。その濃縮物に1280gの純水を添加し、12時間撹拌後に、アセトンを、濃縮物および1280gの純水の合計質量に対し20倍量添加し、10分撹拌後に24時間静置を行った。静置後、濃縮物と上澄みが観察されたため、上澄み部分を除去し、濃縮物を回収した。上記純水分散、アセトン添加、静置、上澄み除去の操作を2回実施し、濃縮物を得た。本実施例において、この濃縮物を「洗浄後の濃縮物」と呼ぶ。
(クロスフロー循環洗浄の前処理)
 クロスフロー循環洗浄を行うための前処理として、重量平均分子量55,000のPVP(ポリビニルピロリドン)を純水中に溶解させた水溶媒を用いて、再分散処理を施した。すなわち、上記PVP濃度が0.5質量%である水溶媒を用意し、この水溶媒と上記洗浄後の濃縮物を混合し、金属銀濃度(銀ナノワイヤと不純物の銀ナノ粒子を含む液中銀濃度)が0.8質量%となる銀ナノワイヤ分散液を調製した。
 得られた銀ナノワイヤ分散液を、銀濃度が0.08質量%となるように純水で希釈して、約52kgの銀ナノワイヤ分散液を得た。本実施例において、この分散液を「クロスフロー元液」と呼ぶ。  
(クロスフロー循環洗浄)
 上記の前処理を受けたクロスフロー元液を、図1に示す管路構成を有する装置のタンクに収容したのち、連続的に管路を循環させる方法でクロスフロー濾過に供した。ただし、本例では図1の符号3で表示される箇所に9本の管状フィルタを並列に配置し、それぞれの管状フィルタに液を分岐させて処理した。クロスフロー濾過フィルタとして、多孔質セラミックで管壁が形成されている長さ500mm、外径12mm、内径9mmの管状フィルタを用いた。セラミックの材質はSiC(炭化ケイ素)であり、Micromeritics社製、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法による平均細孔直径は5.9μmであった。
 水銀圧入法による細孔分布測定の詳細条件は以下の通りである。
 ・測定装置:オートポアIV9510型
 ・測定範囲:φ440~0.003μm、
 ・水銀接触角:130°
 ・水銀表面張力:485dynes/cm、
 ・前処理:300℃×1h(大気中)
 ・測定試料質量:3.5g
 測定精度を十分に確保するため、1~100μmの測定範囲では80点の測定データを採取した。ここでいう平均細孔直径はメディアン径である。
 循環させる液状媒体の初期PVP濃度(クロスフロー元液を構成する水溶媒中におけるPVPの質量割合)は250ppmである。タンクに新たな液状媒体を補給しながら循環を行った。上記の管状フィルタ9本を循環流路内に並列に設置した。この管状フィルタ1本あたりに導入される液の流量を13L/minとして循環させた。管状フィルタに導入される液の流速は3495mm/sであった。また、管状フィルタの入り側の管路における圧力(図3の上流側圧力計で計測される圧力)は0.025MPaであった。補給する液状媒体はPVP濃度(水溶媒中におけるPVPの質量割合)50ppmのPVP水溶液とした。タンクは、ジャケット付タンクであり、ジャケットに冷却水を流すことにより、循環中の液温の上昇を抑制した。また、補給する純水は冷却して10~15℃の温度の冷却純水を使用した。その結果、循環中の液温は17~30℃の範囲であった。このようにして5時間のクロスフロー循環洗浄を行った。
(クロスフロー濃縮)
 5時間のクロスフロー循環洗浄に引き続き、液状媒体の補給を止めた状態でクロスフロー濾過による循環を行い、濾液の排出により液量が減少していくことを利用して銀ナノワイヤ分散液の濃縮を行った。約5時間の循環を行って、金属銀濃度換算で0.4質量%の銀ナノワイヤが水溶媒中に分散している銀ナノワイヤ分散液を得た。
(濾過工程)
 内径8mmφのステンレス鋼パイプで構成される管路の途中に、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた厚さ75μm、目開き1μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)を1枚挿入することによって濾過器を形成した。このナイロンメッシュシートからなるフィルタの通液面積は直径8mmφである。この管路に上記被濾過元液20Lを流すことによって濾過を行い、濾液を回収する濾過工程を3回繰り返した。なお、濾過圧(フィルタ前面に付与される圧力)が0.05MPaとなるように窒素ガスにて液に加圧力を付与した。
 濾液から分取した銀濃度0.9質量%のサンプル液をTEM用の厚さ20μmの銅メッシュ観察台にとり、透過型電子顕微鏡(日本電子株式会社製;JEM-1011)により、加速電圧100kV、倍率40,000倍で明視野像の観察を行って観察画像を採取し、正確に直径を測定するために採取された元画像を2倍のサイズに拡大した上で、ソフトウェア(MoticImage Plus2.1S)を用いて、上述の定義に従って平均直径、最大直径、最小直径を測定し、最大直径と最小直径との差(「最大直径」-「最小直径」)と、直径の標準偏差と、を算出した。
 長さ測定においては、銀濃度0.002質量%に希釈したサンプル液をSEM用の厚さ200μmのシリコン基板観察台にとり、観察台上で水を揮発させたのち、電界放出形走査電子顕微鏡(株式会社日立ハイテクノロジーズ製;S-4700)により、加速電圧3kV、倍率1,500倍で観察を行った。無作為に選んだ3以上の視野について、視野内で全長が確認できるすべてのワイヤを対象として、ソフトウェア(ドクターカンバス)を用いて、上述の定義に従って平均長さを測定した。また、この平均直径および平均長さの値を前記(式1)に代入することにより平均アスペクト比を求めた。
<銀濃度低下率(%)>
 濾液から注射器で分取したサンプル液を用意し、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた厚さ100μm、目開き5μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)1枚からなるフィルタで濾過し、得られた濾液と、濾過前のサンプル液に硝酸を添加して銀ナノワイヤを溶解させ、ICP発光分光分析法(装置:アジレント・テクノロジー株式会社製ICP発光分光分析装置720-ES)で銀の量をそれぞれ測定した。その銀量の低下率を算出した。
銀量低下率(%)=(濾過前サンプル液の銀量-濾過後サンプル液の銀量)/濾過前サンプル液の銀量×100
<実施例2>
 銀ナノワイヤを合成する際、溶液Aを反応容器に入れ、常温から85℃まで回転数175rpmで撹拌しながら昇温したのち、溶液Aの中に、溶液Bの全量を2個の添加口から1分かけて添加し、溶液Bの添加終了後、さらに撹拌状態を維持して85℃で24時間保持したこと以外は、実施例1と同様に行った。
<実施例3>
 銀ナノワイヤ合成において、溶液Aの中に、溶液Bの全量を2個の添加口から10分かけて添加したことを除き、実施例2と同様の条件で実験を行った。
<比較例1>
 フィルタ濾過を行わなかった点以外は、実施例1と同様の条件で実験を行った。
<実施例4>
<インク化>
 クロスフロー循環洗浄における上記管状フィルタの平均細孔直径を4.4μmとしたこと以外は、実施例1と同様のことを行い、銀ナノワイヤ分散液を得た。水溶媒中に銀ナノワイヤが分散している銀ナノワイヤ分散液に、純水および2-プロパノール(イソプロピルアルコール)を添加して、2-プロパノールが溶解している水溶媒中に銀ナノワイヤが分散している銀ナノワイヤ分散液を得た。この銀ナノワイヤ分散液に、増粘性物質であるHPMC(ヒドロキシプロピルメチルセルロース)を溶解させた水溶液と、バインダー成分であるウレタン樹脂ディスパージョン(大日精化社製、レザミンD-4090)を添加して銀ナノワイヤインクを得た。上記HPMCの重量平均分子量は900,000である。
 インク組成は、2-プロパノール10質量%、HPMC0.100質量%、銀ナノワイヤ(銀+有機保護剤)0.09質量%、残部は水である。
<インク濾過工程>
 内径8mmφのステンレス鋼パイプで構成される管路の途中に、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた目開き30μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)を1枚挿入することによって濾過器を形成した。このナイロンメッシュシートからなるフィルタの通液面積は直径8mmφである。この管路に上記インク化によって得られた銀ナノワイヤインクを流すことによって濾過を行い、濾液を回収した。濾過圧(フィルタ前面に付与される圧力)が0.2MPaとなるように窒素ガスにて液に加圧力を付与した。
 次いで、濾過器のフィルタを、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた目開き20μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)1枚からなるフィルタに交換し、上記濾過で回収された濾液を濾過圧0.2MPaにて濾過し、濾液を回収した。
 次いで、濾過器のフィルタを、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた目開き10μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)1枚からなるフィルタに交換し、上記濾過で回収された濾液を濾過圧0.2MPaにて濾過し、濾液を回収した。
 次いで、濾過器のフィルタを、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた厚さ100μm、目開き5μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)1枚からなるフィルタに交換し、上記濾過で回収された濾液を濾過圧0.2MPaにて濾過し、濾液を回収した。
 次いで、濾過器のフィルタを、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた厚さ75μm、目開き1μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)を2枚重ね合わせて構成したフィルタに交換し、上記濾過で回収された濾液を濾過圧0.05MPaにて濾過し、濾液を回収した。
 次いで、前記濾過器のフィルタを、ナイロンモノフィラメント(単繊維)で織られた厚さ75μm、目開き1μmの合成繊維網(ナイロンメッシュ・ボルティングクロス)であるナイロンメッシュシート(くればぁ社製)で構成したフィルタに交換し、上記濾過で回収された濾液を濾過圧0.05MPaにて濾過し、濾液として実施例4の銀ナノワイヤインクを得た。
 以上のインク濾過工程で得られた銀ナノワイヤインクを銀濃度低下率の試験に供した。
<実施例5>
 銀ナノワイヤ合成において、溶液Aの中に、溶液Bの全量を2個の添加口から10分かけて添加したことを除き、実施例4と同様の条件で実験を行った。
<比較例2>
 フィルタ濾過を行わなかった点以外は、実施例4と同様の条件で実験を行った。
<比較例3>
 銀ナノワイヤ合成において、溶液Aの中に、溶液Bの全量を2個の添加口から10分かけて添加したことを除き、比較例2と同様の条件で実験を行った。
 評価結果を以下の表1、表2及び図4~図7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1、表2及び図4~図7に示すように、実施例1~3は、比較例1より銀濃度低下率が低く、また、実施例4、5は、比較例2、3より銀濃度低下率が低いことがわかる。
1  多孔質セラミック管
2  上流側流路管
3  下流側流路管
10  多孔質セラミックフィルタを流路壁面に有する管状流路
20  フィルタ上流端
30  フィルタ下流端

Claims (7)

  1.  平均直径が10nm以上35nm以下であり、平均長さが9μm以上である銀ナノワイヤの集合体であって、
     前記集合体における、銀ナノワイヤの最大直径と最小直径との差が、19.5nm以下であることを特徴とする、銀ナノワイヤの集合体。
  2.  平均直径が10nm以上35nm以下であり、平均長さが9μm以上である銀ナノワイヤの集合体であって、
     前記集合体における、銀ナノワイヤの累積97%直径と累積3%直径との差が、13.0nm以下であることを特徴とする、銀ナノワイヤの集合体。
  3.  請求項1又は2に記載の銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散していることを特徴とする、銀ナノワイヤ分散液。
  4.  請求項1又は2に記載の銀ナノワイヤの集合体が、液状媒体中に分散しており、
     前記液状媒体は、バインダー成分及び/又は増粘性物質を含むことを特徴とする、銀ナノワイヤインク。
  5.  有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させる銀ナノワイヤの集合体の製造方法において、
     前記還元析出された銀ナノワイヤの集合体を液状媒体中に分散させる工程と、
     前記銀ナノワイヤの集合体を分散させた液状媒体である被濾過液状媒体を、目開き5μm以下のフィルタを用いて濾過する工程と、を含み、
     前記銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行うことを特徴とする、請求項1又は2に記載の銀ナノワイヤの集合体の製造方法。
  6.  有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させる銀ナノワイヤ分散液の製造方法において、
     前記還元析出された銀ナノワイヤの集合体を液状媒体中に分散させる工程と、
     前記銀ナノワイヤの集合体を分散させた液状媒体である被濾過液状媒体を、目開き5μm以下のフィルタを用いて濾過する工程と、を含み、
     前記銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行うことを特徴とする、請求項3に記載の銀ナノワイヤ分散液の製造方法。
  7.  有機保護剤と銀化合物とが溶解しているアルコール溶媒中で銀をワイヤ状に還元析出させる銀ナノワイヤインクの製造方法において、
     前記還元析出された銀ナノワイヤの集合体を液状媒体中に分散させてインク化する工程と、
     前記インク化する工程においてインク化された液状媒体である、被濾過銀ナノワイヤインクを目開き8μm以上のフィルタを用いて予備濾過する工程と、
     前記予備濾過する工程において予備濾過された予備濾過後銀ナノワイヤインクを目開き5μm以下のフィルタを用いて仕上げ濾過する工程と、を含み、
     前記銀の還元析出を95℃以下の保持温度で行うことを特徴とする、請求項4に記載の銀ナノワイヤインクの製造方法。
     
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