(57)【要約】【課題】正確に分散剤を定量することができる分散剤の定量方法を提供する。【解決手段】分散剤の定量方法は、銅ナノ粒子、および銅ナノ粒子を分散させる分散剤を含む分散液中に銅ナノ粒子を溶解させる第一の化合物を含む物質を添加するステップ（Ｓ１１）と、溶解させた銅ナノ粒子に基づく銅イオンを分散液中から除去するステップ（Ｓ１２）と、銅イオンを除去した後に、コロイド滴定により分散剤を定量するステップ（Ｓ１６）とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅ナノ粒子、および前記銅ナノ粒子を分散させる分散剤を含む分散液中に前記銅ナノ粒子を溶解させる第一の化合物を含む物質を添加するステップと、
溶解させた前記銅ナノ粒子に基づく銅イオンを前記分散液中から除去するステップと、
前記銅イオンを除去した後に、コロイド滴定により前記分散剤を定量するステップとを備える、分散剤の定量方法。
【請求項２】
前記第一の化合物は、過硫酸ナトリウムである、請求項１に記載の分散剤の定量方法。
【請求項３】
前記銅イオンを除去するステップは、前記銅イオンと反応して沈殿物を生じさせる第二の化合物を含む物質を添加するステップと、
前記分散剤から前記沈殿物を除去するステップとを含む、請求項１または請求項２に記載の分散剤の定量方法。
【請求項４】
前記第二の化合物は、水酸化ナトリウムである、請求項３に記載の分散剤の定量方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散剤の定量方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一次粒径が２００ｎｍ以下の金属の微粒子を用いたインクジェット用の金属インクに関する技術が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４７９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ナノオーダーの金属の微粒子、例えば銅ナノ粒子を用いて銅ナノインクを製造する場合、銅ナノ粒子同士の凝集を防止するために分散剤を添加する場合がある。分散剤の添加量を適正化して適切に管理するためには、分散剤を銅ナノ粒子の表面に付着させて分散させた分散液中における分散剤を正確に定量することが求められる。
【０００５】
そこで、この発明は、正確に分散剤を定量することができる分散剤の定量方法を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従った分散剤の定量方法は、銅ナノ粒子、および銅ナノ粒子を分散させる分散剤を含む分散液中に銅ナノ粒子を溶解させる第一の化合物を含む物質を添加するステップと、溶解させた銅ナノ粒子に基づく銅イオンを分散液中から除去するステップと、銅イオンを除去した後に、コロイド滴定により分散剤を定量するステップとを備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記分散剤の定量方法によれば、分散剤を正確に定量することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願の一実施形態に係る分散剤の定量方法により定量される分散剤が含まれる分散液の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る分散剤の定量方法の代表的な工程を示すフローチャートである。
【図３】コロイド滴定を行った際の指示薬（ＰＶＳＫ）の添加量と、分散剤としてのＰＥＩの量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願発明に係る分散剤の定量方法は、銅ナノ粒子、および銅ナノ粒子を分散させる分散剤を含む分散液中に銅ナノ粒子を溶解させる第一の化合物を含む物質を添加するステップと、溶解させた銅ナノ粒子に基づく銅イオンを分散液中から除去するステップと、銅イオンを除去した後に、コロイド滴定により分散剤を定量するステップとを備える。
【００１０】
インクを構成する固形成分として銅ナノ粒子を用いた銅ナノインクが用いられる場合がある。銅ナノインクにおいて銅ナノ粒子同士が凝集すると、インクとしての品質が悪化するおそれがある。したがって、銅ナノ粒子を適切に分散させる必要がある。
【００１１】
銅ナノ粒子を適度に分散させるために分散剤が用いられる。分散剤は、銅ナノ粒子の表面を被覆するようにして銅ナノ粒子の表面に付着する。分散剤の有する電荷の反発及び立体障害により、その表面に分散剤を付着させた銅ナノ粒子の凝集を抑制し、分散液中における適切な銅ナノ粒子の分散状態を確保する。
【００１２】
ここで、分散剤について、分散させる対象となる銅ナノ粒子の量に対して過剰に添加すると、余剰となった分散剤同士の凝集が促進されることとなる。このような状態は銅ナノインクの特性を落とすことにもなりかねず、好ましくない。一方、添加する分散剤の量が少なすぎると、銅ナノ粒子自体の分散の程度が不十分となってしまう。したがって、銅ナノ粒子の量や銅ナノ粒子の粒径に応じた適切な量の分散剤を分散液に添加する必要がある。このような観点から、分散液中において、分散剤が適量であるか否かをチェックする必要がある。すなわち、正確な分散剤の定量方法が求められる。
【００１３】
ここで、分散剤の定量に際し、電気伝導度を利用した滴定を行う方法が考えられる。これは、例えば分散剤として用いられるポリエチレンイミンによって生成される水酸基を、滴下した酸、例えば塩酸で中和し、イオン成分が減るために伝導度が下がることを利用するものである。そして、当量点以降は酸によるイオン成分が増加し、伝導度が上がることに着目して分散剤を定量するものである。しかし、伝導度の測定時には、銅ナノインクを製造する際に分散液中に添加される不純物、例えば炭酸ナトリウム等の影響を受けることとなる。すなわち、分散液中の上記した炭酸ナトリウム成分と滴下した酸が反応するため、分散剤を正確に定量することができない。
【００１４】
また、分散剤の定量に際し、単純に分散液を希釈し、検量線を作成してから分散剤の絶対値を求めて定量する方法が考えられる。しかし、このような方法では、銅ナノインクは黒色であることから、希釈倍率を非常に大きくしなければ指示薬の変色を観測することができない。希釈倍率の増大は、得られた分散剤の値に対して真値からの大幅な乖離を引き起こすこととなり適切ではない。すなわち、検量線から絶対値を求めて定量する方法については、希釈誤差の影響を多大に受けるおそれがあり、こちらの方法についても真値を正確に得るためには適切ではない。
【００１５】
しかし、上記した本願発明に係る分散剤の定量方法によれば、銅ナノ粒子を第一の化合物によって溶解させ、銅ナノ粒子に基づく銅イオンを分散液中から除去しているため、分散剤の滴定による定量時において、銅イオンの影響を排除することができる。また、コロイド滴定により分散剤の定量を行っているため、分散液中に含まれる不純物の干渉を抑制することができる。したがって、このような分散剤の定量方法によれば、分散剤を正確に定量することができる。
【００１６】
上記第一の化合物は、過硫酸ナトリウムであることとしてもよい。銅ナノ粒子を溶解させる化合物の一例として硝酸が挙げられるが、硝酸は後のコロイド滴定時において、用いる指示薬によっては指示薬と干渉するおそれがある。しかし、銅ナノ粒子の溶解時において二価の硫黄イオンを放出する過硫酸ナトリウムは、コロイド滴定時における指示薬との干渉を防止することができる。したがって、このような構成とすることにより、より正確に分散剤を定量することができる。
【００１７】
上記銅イオンを除去するステップは、銅イオンと反応して沈殿物を生じさせる第二の化合物を含む物質を添加するステップと、分散剤から沈殿物を除去するステップとを含むこととしてもよい。こうすることにより、沈殿物の濾過等により銅イオンの成分をより確実に除去して、より正確な分散剤の定量を行うことができる。
【００１８】
上記第二の化合物は、水酸化ナトリウムであることとしてもよい。水酸化ナトリウムは、銅イオンと反応して水酸化銅として沈殿する。この沈殿物については、濾過等により容易に除去することができる。したがって、より容易に正確な分散剤の定量を行うことができる。
【００１９】
［本願発明の実施形態の詳細］
次に、本願の一実施形態に係る分散剤の定量方法の構成について図１〜図３を参照しつつ説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２０】
まず、本願の一実施形態に係る分散剤の定量方法により定量される分散剤が含まれる分散液の構成について簡単に説明する。図１は、本願の一実施形態に係る分散剤の定量方法により定量される分散剤が含まれる分散液の構成を示す概念図である。図１を参照して、容器１１の中には、銅ナノインクを構成する分散液１２が入っている。分散液１２中には、複数の銅ナノ粒子１３と、銅ナノ粒子１３を分散させる分散剤１４、１５と、分散液１２を製造する際に添加される不純物１６とが含まれている。不純物１６としては、例えば、分散液１２の製造時に添加される炭酸ナトリウムに由来する炭酸イオンや、クエン酸等がある。なお、図１において、銅ナノ粒子１３、分散剤１４、１５、不純物１６はそれぞれ、理解の容易の観点から誇張して大きく図示している。
【００２１】
分散液１２中に含まれる銅ナノ粒子１３は、粒状であり、その粒径は、例えば約１００ｎｍ（ナノメートル）である。そして、銅ナノ粒子１３の表面１７には、分散剤１４が付着している。銅ナノ粒子１３の表面１７の全面を被覆するようにして、銅ナノ粒子１３に分散剤１４が付着している。分散剤１４の量が適切でない場合、具体的には分散剤１４の量が銅ナノ粒子１３の量に対して過剰である場合、分散液１２中には、銅ナノ粒子１３の表面１７に付着していない凝集体としての分散剤１５も存在することとなる。銅ナノインクとして良好な品質を保つためには、銅ナノ粒子１３の表面１７に付着するだけの量の分散剤１４を分散液１２中に添加して、凝集体としての分散剤１５をできるだけ存在させないようにするのが好ましい。なお、分散剤１４、１５の材質としては、例えばポリエチレンイミン（ＰＥＩ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｉｍｉｎｅ））を選択することができる。
【００２２】
ここで、まず、分散液１２の製造方法について簡単に説明する。分散液１２の製造に際し、まず塩化チタン（４価）（ＴｉＣｌ４）液を準備し、電解により塩化チタン（３価）（ＴｉＣｌ３）液とする。そして、炭酸ナトリウム、クエン酸三ナトリウム・二水和物、分散剤としてのＰＥＩ等の添加剤を添加して還元剤水溶液とする。ＰＥＩとしては、例えば株式会社日本触媒社製の商品名「エポミンＰ−１０００」（分子量７００００（固形分３０％））が採用される。この還元剤水溶液に、硫酸銅（ＩＩ）三水和物水溶液を滴下して銅微粒子を析出させる。その後、遠心分離により固液を分離して銅ナノインクとしての分散液１２を製造する。
【００２３】
次に、このようにして製造された分散液１２について、分散液１２中の分散剤の定量方法について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る分散剤の定量方法の代表的な工程を示すフローチャートである。
【００２４】
図２を参照して、まず、分散液１２を準備した後に、銅ナノ粒子１３を溶解させる第一の化合物を含む物質として、過硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）を添加する（図２において、ステップＳ１１、以下、ステップを省略する。）。すなわち、第一の化合物を含む物質として過硫酸ナトリウムそのものを添加する。過硫酸ナトリウムの添加量については、分散剤に含まれると想定される銅ナノ粒子が全て溶解する程度の量である。具体的には、例えば銅ナノインクとしての分散液１２を１ｇ（グラム）量り取り、蒸留水と１ｇの過硫酸ナトリウムを加え、溶解させる。
【００２５】
過硫酸ナトリウムの添加により銅ナノ粒子１３が溶解し、分散液１２中で銅ナノ粒子１３が銅イオンとなる。次に、溶解させた銅ナノ粒子１３に基づく銅イオンを除去する（Ｓ１２）。この場合、銅イオンを除去するステップにおいて、まず銅イオンと反応して沈殿物を生じさせる第二の化合物を含む物質として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を添加する（Ｓ１３）。すなわち、第二の化合物を含む物質として、水酸化ナトリウムそのものを添加する。この場合の水酸化ナトリウムの添加量も、銅ナノ粒子１３に基づく銅イオンが全て反応する程度の量である。水酸化ナトリウムの添加により、沈殿物として、淡青色の水酸化銅（Ｃｕ（ＯＨ）２）が生成される。具体的には、例えば上記したようにして得られた分散液１２中にある銅イオンを０．３ｇの水酸化ナトリウムにより水酸化銅として沈殿させる。
【００２６】
その後、この沈殿物を分散液１２中から除去する（Ｓ１４）。具体的には、例えば、分散液１２を濾過することにより、沈殿物を分散液１２中から除去する。
【００２７】
このようにして、分散液１２中から銅イオンを除去した後、コロイド滴定の準備工程として、定容を行う（Ｓ１５）。すなわち、銅イオンを除去した分散液１２について、定まった量、具体的には、例えば５０ｍｌ（ミリリットル）とするよう定容する。
【００２８】
その後、得られた液を１００倍に希釈した後、コロイド滴定により分散剤１４を定量する（Ｓ１６）。すなわち、指示薬を用い、コロイド滴定を行う。コロイド滴定においては、指示薬として、例えばポリビニル硫酸カリウム（ＰＶＳＫ）が用いられる。
【００２９】
図３は、コロイド滴定を行った際の指示薬（ＰＶＳＫ）の添加量と、分散剤としてのＰＥＩの量との関係を示すグラフである。図３において、縦軸はＰＶＳＫの添加量（ｍｌ）を示し、横軸はＰＥＩの量（ｍｇ）を示す。図３を参照して、ＰＶＳＫを一定量ずつ添加し、対応するＰＥＩの量をプロット（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３）する。そして、プロットした測定値を結ぶ直線１８を引く。そして、得られた直線１８を延ばしてＰＥＩの量の軸との交点（Ｖ０）を求める。この交点に相当する量からＰＥＩの量を算出する。
【００３０】
以上より、上記した分散剤１４の定量方法によれば、銅ナノ粒子１３を過硫酸ナトリウムによって溶解させ、銅ナノ粒子１３に基づく銅イオンを分散液１２中から除去しているため、分散剤１４の定量時において、銅イオンの影響を排除することができる。また、コロイド滴定により分散剤１４の定量を行っているため、分散液１２中に含まれる不純物の干渉を抑制することができる。したがって、このような分散剤１４の定量方法によれば、分散剤１４を正確に定量することができる。
【００３１】
本実施形態によれば、銅ナノ粒子１３の溶解時において二価の硫黄イオンを放出する過硫酸ナトリウムは、コロイド滴定時における指示薬との干渉を防止することができる。したがって、このような構成とすることにより、より正確に分散剤１４を定量することができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、銅イオンと反応して沈殿物を生じさせる第二の化合物を添加するステップと、分散剤から沈殿物を除去するステップとを含むため、銅イオンの成分をより確実に除去して、より正確な分散剤の定量を行うことができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、第二の化合物として水酸化ナトリウムを用いることとしているため、沈殿物を濾過等により容易に除去することができる。したがって、より容易に正確な分散剤の定量を行うことができる。
【００３４】
なお、上記の実施の形態において、銅ナノ粒子を溶解する第一の化合物を含む物質として過硫酸ナトリウムそのものを用いることとしたが、これに限らず、銅ナノ粒子を溶解する他の化合物を用いることとしてもよい。
【００３５】
また、上記の実施の形態においては、銅イオンと反応して沈殿物を生じさせる第二の化合物を含む物質として水酸化ナトリウムそのものを用いることとしたが、これに限らず、銅イオンと反応して沈殿物を生じさせる他の化合物を用いることとしてもよい。
【００３６】
なお、上記の実施の形態において、銅イオンを除去するステップは、第二の化合物を添加して沈殿物を生じさせ、この沈殿物を除去することにより銅イオンを除去することとしたが、これに限らず、銅イオンを除去するステップは、他のステップ、例えば、銅イオンを直接的に除去するステップとすることにしてもよい。
【００３７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本願の分散剤の定量方法は、正確な分散剤の定量が求められる場合に、特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【００３９】
１１  容器
１２  分散液
１３  銅ナノ粒子
１４，１５  分散剤
１６  不純物
１７  表面
１８  直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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