(57)【要約】【課題】生成物のばらつきが小さく、安定生産、省スペース化、生成物の量産対応が容易な混合装置を提供する。【解決手段】同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群を複数個有し、各々の複数のノズル群より複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合させる流体の混合装置であり、該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有する混合装置。【選択図】図１（ａ）
2008093564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群を複数個有し、各々の複数のノズル群より複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合させる流体の混合装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする混合装置。
【請求項２】
前記ノズルから吐出される流体が細棒状の流体として吐出されることを特徴とする請求項１に記載の混合装置。
【請求項３】
前記ノズルから吐出される流体が霧状の流体として吐出されることを特徴とする請求項１または２に記載の混合装置。
【請求項４】
前記ノズルの開口部の形状は各々の流体を吐出するノズル群ごとに異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の混合装置。
【請求項５】
同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群が複数個設けられ、各々の複数のノズル群より、一方が色材の溶解液で、もう一方が色材の分散媒体からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする色材分散物の製造装置。
【請求項６】
同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群が複数個設けられ、各々の複数のノズル群より、一方が顔料と分散剤を含む溶解液で、もう一方が顔料の沈殿媒体からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする色材分散物の製造装置。
【請求項７】
同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群が複数個設けられ、各々の複数のノズル群より、一方がカプラーを含む溶液で、もう一方がジアゾニウム塩を含む溶液からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする色材分散物の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工業や医薬品工業の分野で、流体の混合や反応によって材料や製品を製造する混合装置および色材分散物の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能性物質を含有する水性分散材料には、従来から除草剤、殺虫剤等の農薬、抗がん剤、抗アレルギー剤、消炎剤等の医薬、また着色剤を有するインク、トナー等の色材からなる機能性材料が良く知られている。近年、デジタル印刷技術は非常な勢いで進歩している。このデジタル印刷技術は、電子写真技術、インクジェット技術と言われるものがその代表例であるが、近年オフィス、家庭等における画像形成技術としてその存在感をますます高めてきている。
【０００３】
インクジェット技術はその中でも直接記録方法として、コンパクト、低消費電力という大きな特徴がある。また、ノズルの微細化等により急速に高画質化が進んでいる。インクジェット技術の一例は、インクタンクから供給されたインクをノズル中のヒーターで加熱することで蒸発発泡し、インクを吐出させて記録媒体に画像を形成させるという方法である。他の例はピエゾ素子を振動させることでノズルからインクを吐出させる方法である。
【０００４】
これらの方法に使用されるインクは通常染料水溶液が用いられるため、色の重ね合わせ時ににじみが生じたり、記録媒体上の記録箇所に紙の繊維方向にフェザリングと言われる現象が現れたりする場合があった。これらを改善するために顔料分散インクを使用することが、特許文献１に開示されている。ところが顔料分散インクは染料インクと比較して劣る場合が多い。例えば、顔料粒子による光散乱や光反射が生じるため、一般に顔料インクにより形成された画像は染料インクによる画像と比較して発色性が低いという傾向がある。また、粗大顔料粒子はインクジェットヘッドのノズル詰まりの要因となる。これら顔料インクの課題を改善する方法のひとつとして顔料粒子を微細化する試みがなされている。１００ｎｍ以下に微細化された顔料は、光散乱の影響が小さく、かつ比表面積が増大するため、発色性の改善が期待されている。
【０００５】
良好な顔料分散体を得るためにマイクロジェットリアクターを利用した顔料分散方法が知られている。例えば顔料分散インクの製造方法として特許文献２では粗顔料が溶媒に溶解した溶解液と沈殿媒体とを筐体に囲まれたリアクターチャンバー内でノズルから噴霧による共衝突にて顔料の懸濁液を得る方法が開示されている。しかし、ノズルから吐出された溶液からリアクターチャンバー内にて沈殿によって生成した顔料がチャンバー内壁に付着しチャンバー内壁への沈殿堆積が起こったり、堆積物が剥離したりしてしまう可能性があり長時間安定的に顔料懸濁液を得ることは必ずしも容易ではない。
【０００６】
また、特許文献３では２つの液体を高速で混合して固体析出物を生成する方法が開示されている。これは、２つの液体がオリフィスに供給され、つづいて末広がり遮蔽部を高速で通過することにより、ジェット衝突混合室にて固体析出物を生成する方法である。このようなマイクロミキサーを用いれば、混合及び反応の場として大容積のタンク等を用いた従来のバッチ法と比較し、微小でかつ狭い粒度分布を有する粒子を生成することができる。
【特許文献１】米国特許第５０８５６９８号明細書
【特許文献２】特開２００２−１５５２２１号公報
【特許文献３】特開２００２−３３６６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、さらに粒子の小粒径化と粒径の均一化を図るには、さらに混合効率を向上させる必要があり、そのためには、ノズルを小径化し液体の絶対量を小さくする必要がある。また、生産性を上げるためには、このようなマイクロミキサーを複数個並べる必要がある。こうなるとマイクロミキサーといえども広いスペースを必要とすることになる。
【０００８】
本発明は、この様な背景技術を鑑みてなされたものであり、生成物のばらつきが小さく、安定生産、省スペース化、生成物の量産対応が容易な流体の混合装置および色材分散物の製造装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決する混合装置は、同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群を複数個有し、各々の複数のノズル群より複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合させる流体の混合装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決する第１の色材分散物の製造装置は、同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群が複数個設けられ、各々の複数のノズル群より、一方が色材の溶解液で、もう一方が色材の分散媒体からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする。
【００１１】
上記の課題を解決する第２の色材分散物の製造装置は、同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群が複数個設けられ、各々の複数のノズル群より、一方が顔料と分散剤を含む溶解液で、もう一方が顔料の沈殿媒体からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする。
【００１２】
上記の課題を解決する第３の色材分散物の製造装置は、同一流体を吐出するノズルが群れをなして配置されているノズル群が複数個設けられ、各々の複数のノズル群より、一方がカプラーを含む溶液で、もう一方がジアゾニウム塩を含む溶液からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置であって、
該各々のノズル群におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ複数のノズル群は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群におけるノズルの流体導入部は流体入口から注入された流体をノズル群に供給する供給路と接続してなるノズル群集合体と、該各々のノズル群に対応して設けられた供給路は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている供給路集合体を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の混合装置によれば同一流体を吐出するノズル間において吐出性のばらつきが小さくできるので流体同士の混合や化学反応のばらつきを小さく且つ効率良く行うことができる。また、吐出性のばらつきが小さくできることにより製造物の安定生産への効果も奏する。製造物の量産時においてはノズル開口部同士の間隔を小さくしたり、互いに混合される流体が吐出されるノズル開口部の間隔を維持したまま環状の径を大きくし同一流体を吐出するノズル開口部の絶対量を大きくすることで省スペース化に速やかに対応することができる。
【００１４】
本発明の混合装置を用いた色材分散物の製造装置によれば、均一且つ小粒径な色材分散物を安定して生産できる装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明を典型的な例によって説明する。
図１（ａ）から図１（ｃ）は本発明の混合装置の一実施態様を示す概略図である。図１（ａ）は本発明の一実施態様の混合装置をノズル開口面から見た模式的な図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に表した図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面を模式的に表した図である。
【００１６】
本発明の混合装置１は、同一流体を吐出するノズル２、２’が群れをなして配置されているノズル群３、３’を２個有し、各々の流体を各々の流体を吐出する各々のノズル群３、３’のノズル開口部４、４’より各々の流体を別々に吐出させて、該ノズルの延長線上の領域で混合を開始させる流体の混合装置である。
【００１７】
本発明の混合装置１は、各々のノズル群３、３’におけるノズルの開口部は環状の軌跡に沿って設けられ、且つノズル群３、３’は互いに略同心状となるように配置され、該各々のノズル群３、３’におけるノズルの流体導入部１１、１１’は、流体入口５、５’から注入された流体をノズル群３、３’に供給する供給路６、６’と接続している。供給路６、６’は流通する流体の流れ方向に対して垂直方向の断面形状は環状であり、且つ各々のノズル群３、３’に対応して設けられた各々の供給路同士は互いに略同心状に配置されている。ノズル群集合体はノズル群３、３’から構成され、供給路集合体は供給路６、６’から構成される。
【００１８】
本発明の混合装置１は、各々同一流体を吐出するノズル群３、３’と、各々の流体を吐出する各々のノズル群３、３’に各々の流体を供給する供給路６、６’と、流体を供給路６、６’に供給する流体入口５、５’とから構成される。ノズル群３は同一の流体を吐出するノズル２の集合体を指す。各々同一流体を吐出する各々のノズル群３、３’におけるノズル開口部４、４’は環状の軌跡に沿って設けられ、且つ互いに略同心状となるように配置されている。すなわち同一流体を吐出するノズル開口部４、４’は環状の軌跡に沿って設けられ端部がないという特徴を有す。例えば同一流体を吐出するノズル２を線状の軌跡で配置した場合は軌跡に始端と終端が生じ端部ができてしまう。
【００１９】
各ノズル群３、３’への流体の供給は各々の供給路６、６’から供給される。供給路６、６’は流通する流体の流れ方向に対しての垂直断面形状は環状であり、該各々の流体を吐出するノズル群に流体を供給する該供給路同士は互いに略同心状に配置している。
【００２０】
本発明の混合装置では、同一流体を吐出するノズル群３へ管形状の供給路６を通じて一括して流体を供給するように、１つの供給路６にノズル群３を構成する多数のノズルが接続して設けられている。
【００２１】
次に、ノズルが直線状に配置しているノズル群が供給路に接続している混合装置を示し、本発明との相違を説明する。図２はノズルが直線状に配置しているノズル群が供給路に接続している混合装置を示す概略図である。図２（ａ）はノズル開口部の軌跡に端部が生じる配置を表した模式図で、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に表した断面図、図２（ｃ）は端部と中央部においての速度分布を模式的に表した図である。
【００２２】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ノズル開口部２４は、端部２７が生じる様に配置されている。すなわち、ノズル開口部２４の軌跡を直線状に配置し、各ノズル２２に流体を供給路２６から一括して供給した場合、端部２７と中心部２８において流体の吐出条件のばらつきが生じやすい。それは図２（ｃ）に示すような供給路２６内において端部２７と中央部２８において速度分布勾配が生じることが原因である。したがって、生産量を上げるために複数のノズル開口部を直線状に配置し混合もしくは化学反応を行なうと、端部２７と中央部２８での混合条件もしくは反応条件が異なって生成物のばらつきが生じる。また、ノズル開口部２４ごとに流体入口と供給路２６を設ければ吐出条件のばらつきは低減できるが、供給路自体も細管状にしなければならなく圧力損失が大きくなり流体を供給するポンプ等の送液手段も性能的に制限される。また、圧力損失を下げるべく各供給路自体を太くすると隣接するノズル２２の間隔を大きくとらなくてはならず混合装置の占有するスペースの拡大化につながる。
【００２３】
本発明の混合装置では、図２に示す様な端部がなく、供給路が環状形状であるためノズル群に供給路から一括して流体を送り込んでも各ノズルにおける吐出条件のばらつきを小さくすることができる。これにより生産量を上げるために複数のノズル開口部を配置し、混合もしくは化学反応を行っても、混合条件もしくは反応条件を揃えることができるため生成物の物性や形状等を揃えることが可能となる。
【００２４】
また、本発明においては、量産を行う場合においては、図３（ａ）のように同一流体を吐出するノズル開口部４同士の間隔を小さくしたり、図３（ｂ）のように互いに混合される流体が吐出されるノズル開口部４の間隔を維持したまま環状の径を大きくし同一流体を吐出するノズル開口部４の絶対量を大きくすることで速やかに対応が可能になる。
【００２５】
また、本発明においては、各ノズル群３の各ノズル２に供給路６から一括して流体を送り込め、各ノズル２ごとに供給路６を設けなくてもよいため、流体入口５の数を少なくでき、混合装置自体の構造を簡素化できる。
【００２６】
なお、本発明において、各ノズル群、各ノズルなどの複数の表示し、複数の符号を記すべきところ、説明を分かりやすくするために、各ノズル群３、各ノズル２などの様に１つの符号で説明する。
【００２７】
本発明の各々同一流体を吐出する各々のノズル群３におけるノズル開口部４は環状の軌跡に沿って設けられている。ここでいう環状の軌跡とは、図２に示すような端部が、生じないものをいい、円や楕円のことをいう。同一流体を吐出する各々のノズル群３におけるノズル開口部４の軌跡としては環状であればよく、好ましくは円であり、より好ましくは真円である。また、互いに混合を行なう流体を吐出するノズル開口部４は略同心状に配置することが好ましく、より好ましくは互いに混合が行われるノズル２の間隔は等しいことが好ましい。互いに混合が行われるノズル２の間隔が異なるとその分、混合条件或いは反応条件がことなって、生成物にばらつきが生じる。しかし、生成物のばらつきが許容する範囲であれば必ずしも間隔を等しくする必要はない。
【００２８】
ノズル開口部４の形状は必ずしも円形である必要はなく四角形、六角形、楕円形であっても良い。ひとつあたりのノズル開口部４の断面積は好ましくは０．０８ｍｍ2以下であり、好ましくは０．００８ｍｍ2以下であり、好ましくは０．００１以下である。ノズル開口部４の形状が円形もしくは楕円形の場合、短辺は３０００μｍ以下であり、好ましくは１０００μｍ以下であり、好ましくは５００μｍ以下であり、好ましくは１００μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以下である。ノズル開口部４を小径化すると、流体の絶対量が小さくなり混合効率は上がるが、その反面粘性の高い流体を扱う場合、圧力損失が大きくなる。そのため使用する流体によってノズル開口部の径を適宜設定する。
【００２９】
同一流体を吐出するノズル開口部の開口径は等しいことが好ましい。開口径が異なれば各ノズルでの吐出条件のばらつきの要因となるが、得られる生成物のばらつきが許容する範囲であれば必ずしも開口径は等しくする必要はない。
【００３０】
互いに混合を行なう流体を吐出するノズル開口部４同士の形状は吐出させる流体ごとに設定する。したがって必ずしも同一の形状にする必要はない。
同一流体を吐出するノズル開口部４は、同一ピッチで配置する必要はなく適宜設定することが可能である。
【００３１】
ノズル２の形状は吐出する流体の形状により設定することができる。ここでいう流体の形状の一例としては細棒状、スプレイ状等が挙げられ、これらはノズル２の形状のみでなく流体の密度、圧力、流量より流体の形状は制御することができる。細棒状の流体同士を吐出し衝突させると互いの流体同士にはたらく慣性力を大きくすることができる。またスプレイ状に吐出させると流体同士の接触表面積を大きくすることができる。また一方を細棒状、もう一方をスプレイ状にして吐出させてもよい。なお、ノズル開口部の形状とは図１（ａ）のようにノズル開口面から見た形状を表し、ノズルの形状とは供給路からノズル開口部の間に設けられた流体が流通する部分を表し、両者は相違する。
【００３２】
ノズル２の長さは、好ましくは１０ｍｍ以下であり、好ましくは５ｍｍ以下であり、好ましくは３ｍｍ以下である。
本発明の混合装置に使用される材料は、使用する流体に対して耐熱、耐圧および耐溶剤性の点で好適なものから選択する。例えば金属、ガラス、シリコン、テフロン（登録商標）、セラミックスであるが、好ましくは金属である。金属の例としてステンレス、ハステロイ（Ｎｉ−Ｆｅ系合金）ニッケル、金、白金、タンタル等が挙げられるが本発明に用いる金属材料はこれらに限定するものでない。また、接液部の耐食性や所望の表面エネルギーを得るために流路表面にライニング加工を施したものを用いてもよい。
【００３３】
本発明の混合装置は上記材料単体で構成してもよく、または上記材料単体で構成される必要はなく、部分毎に好適な材料で作製し、組立や繋ぎ合わせを行っても良い。
本発明の混合装置によれば、混合により粒子等の固体が生成する反応であっても混合場は開放空間であるため混合装置内で詰まりや生成物の堆積が生じることはない。また、各々のノズルから吐出した反応液同士が接触し反応が開始され、微粒子が生成する反応を行えば、反応が瞬時に進行し、多数の核が生じ、それに基づき多数の粒子が成長するため、一次粒径の小さい微粒子が形成される。よって一次粒径の小さい機能物質の微粒子を得ることが可能になる。また、反応液同士は常に同じタイミングで接触するため反応に秩序性があることにより粒度分布を狭く抑えることができる。また、混合において化学反応を伴うものでも伴わないものでもよい。
【００３４】
次に、本発明の色材分散物の製造装置について説明する。
本発明の下記の（１）から（３）に示す色材分散物の製造装置は、上記の混合装置を用いて行われる。
【００３５】
（１）各々の複数のノズル群より、一方が色材の溶解液で、もう一方が色材の分散媒体からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置。
【００３６】
（２）各々の複数のノズル群より、一方が顔料と分散剤の溶解液で、もう一方が顔料の沈殿媒体からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置。
【００３７】
（３）各々の複数のノズル群より、一方がカプラー溶液で、もう一方がジアゾニウム塩溶液からなる複数の流体を別々に吐出させて、ノズルの延長線上の領域で混合および反応させる色材分散物の製造装置。
【００３８】
本発明の混合装置を用いて製造される物質の一例として色材が挙げられる。色材としては染料と顔料が挙げられる。顔料としては、無機の無彩色顔料、有機、無機の有彩色顔料があり、また、無色または淡色の顔料、金属光沢顔料等でもよい。本発明のために、新規に合成した顔料を用いてもよい。
【００３９】
本発明で使用する顔料の種類は特に限定されず、公知の顔料を用いることができる。例示すると、無金属フタロシアニン、銅フタロシアニン、ハロゲン化銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどのフタロシアニン系顔料；不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、アゾレーキ、キレートアゾ顔料などのアゾ系顔料；キナクリドン系顔料；イソインドリノン系顔料；インダンスロン系顔料；ジケトピロロピロール系顔料；ジオキサジン系顔料；ペリレン系顔料；ペリノン系顔料；アントラキノン系顔料等が挙げられるが、使用可能な顔料はこれらに限定されるわけではない。
【００４０】
前記色材を製造するのに用いる反応として再沈殿反応、カップリング反応、加水分解重縮合反応等が挙げられるが、特にそれらの反応に限定されず、公知の反応を用いることができる。
【００４１】
例えば再沈殿反応において、流体の一方が顔料の溶解液で、もう一方の流体は顔料の沈殿媒体という組合せが一例として挙げられる。この際反応生成物は顔料となり、顔料の分散体として得るために流体のどちらか一方もしくは両方に分散剤を含ませておく。特に生成物が沈殿媒体に対して所望の分散性を有しているのなら分散剤は必ずしも流体のどちらか一方もしくは両方に含ませる必要はない。
【００４２】
カップリング反応においては、例えば流体の一方がカプラー溶液で、もう一方の流体はジアゾニウム塩溶液という組合せが一例として挙げられる。この際、反応生成物はアゾ化合物となる。アゾ化合物の分散体として得るために流体のどちらか一方もしくは両方に分散剤を含ませておく。特に反応生成物のアゾ化合物が分散媒体に対して所望の分散性を有しているのなら分散剤は必ずしも流体のどちらか一方もしくは両方に含ませる必要はない。
【００４３】
また加水分解重縮合反応においては、例えば流体の一方が無機アルコキシドで、もう一方の流体は水を含む溶液という組合せが一例として挙げられる。この際、反応生成物は無機アルコキシド加水分解重縮合物となる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
実施例１
本実施例の混合装置について図１を参照して説明する。
【００４５】
混合装置１はステンレス部材でノズル２，２’、ノズル群３，３’、供給路６，６’、流体入口５，５’からなり、各々のノズル群から吐出される流体は各々の流体入口から導入され供給路を経由して供給される。すなわち流体Ａは流体入口５’から導入され供給路６’を経由してノズル群３’から吐出される。流体Ｂは流体入口５から導入され供給路６を経由してノズル群３から吐出さる。ノズル群３，３’のそれぞれから細棒状に吐出された流体Ａと流体Ｂはノズルの延長線上の領域で接触し混合が開始させる。この混合において導入した２種類の流体間は化学反応を伴っても伴わなくてもよい。
【００４６】
図１（ｂ）および（ｃ）に示すように、供給路は流通する流体の流れ方向に対しての垂直断面形状は円環状である。また、各々の流体を吐出するノズル群に流体を供給する供給路同士は互いに同心円状に配置されている。流体Ａを供給する円環状の供給路６’は内径８５ｍｍφで外側の方向に１０μｍの幅で設けられている。流体Ｂを供給する円環状の供給路６は内径１０２ｍｍφで外側の方向に１０μｍの幅で設けられている。
【００４７】
流体Ａを導入する流体入口５’は供給路６’に接続されており、流体Ｂを導入する流体入口５は供給路６に接続されている。
図１（ａ）に示すように、各々同一流体を吐出するノズル群３，３’におけるノズル開口部は円環状の軌跡に沿って設けられ、且つ互いに同心円状となるように配置される。
【００４８】
流体Ａが吐出されるノズル開口部４’の形状は円形で３００μｍφで９ｍｍφの円環状の軌跡を描くようにノズル群３’が形成されている。ノズル群３’を構成するノズル２’の数は３２個で１１．２５の角度で等ピッチで配置されている。
【００４９】
流体Ｂが吐出されるノズル開口部４の形状は円形で３００μｍφで１０．４ｍｍφの円環状の軌跡を描くようにノズル群３が形成されている。ノズル群３を構成するノズル２の数は３２個で１１．２５の角度で等ピッチで配置されている。
【００５０】
ノズル群３とノズル群３’を構成するノズル開口部４、ノズル開口部４’の円環状の軌跡の中心は一致しており、その中心とノズル群３’のノズル開口部４’を結ぶ直線の延長線上にノズル群３のノズル開口部４が配置されている。これら直線上の位置関係のノズル２，２’同士からそれぞれ吐出される流体Ａと流体Ｂが互いのノズル２’，２の延長線上の領域で接触し混合が開始される。
【００５１】
本実施例の混合装置１は供給路が環状形状であるためノズル群に供給路から一括して流体を送り込んでも各ノズル２，２’における吐出条件のばらつきは小さくすることができる。これにより生産量を上げるために複数のノズル開口部を配置し、本発明の混合装置１を用いて混合もしくは化学反応を行っても、混合条件もしくは反応条件を揃えることができるため生成物の物性や形状等を揃えることが可能となる。また、混合にて粒子等の固体が生成する反応であっても混合場は開放空間であるため混合装置内で詰まりや生成物の堆積が生じることはない。また、各々のノズルから反応液同士が接触し反応が開始され微粒子が生成する反応を行えば、反応が瞬時に進行し、多数の核が生じ、それに基づき多数の粒子が成長するため、一次粒径の小さい微粒子が形成される。よって一次粒径の小さい機能物質の微粒子を得ることが可能になる。また、反応液同士は常に同じタイミングで接触するため反応に秩序性があることにより粒度分布を狭く抑えることができる。
【００５２】
実施例２
本実施例では実施例１の混合装置を利用し、再沈殿反応にてマゼンタ顔料の分散物を生成する実施例を示す。
【００５３】
流体ＡとしてＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １２２のキナクリドン顔料１０部にジメチルスルホキシド１００部を加え懸濁させた。つづいて分散剤としてラウリル硫酸ナトリウムを４０部加え、これらが溶解するまで２５％水酸化カリウム水溶液を加えていき流体Ａを調製した。流体Ｂとしてはイオン交換水を用いた。流体Ａは流体入口５’から導入され供給路６’を経由してノズル群３から吐出され、流体Ｂは流体入口５から導入され供給路６を経由してノズル群３から吐出させた。流体供給手段としてシリンジポンプを用いて流体Ａと流体Ｂをそれぞれのノズルに供給した。その際、流体Ａを吐出する流体量はノズル２’の単ノズルあたり流量７ｍｌ／ｍｉｎで、同様に流体Ｂを吐出する流体量はノズル２の単ノズルあたり流量７ｍｌ／ｍｉｎでシリンジポンプから供給した。
【００５４】
流体Ａと流体Ｂとはそれぞれの進行方向の延長線上で接触し、再沈殿反応と分散が瞬時に起こりキナクリドン顔料の分散体を得た。その分散体の粒子の粒径も非常に揃った均一なものであり平均粒径が３０ｎｍであった。
【００５５】
実施例３
本実施例の混合装置について図４を参照して説明する。
図４は本発明の実施例３の混合装置を示す。図４（ａ）はノズル開口面から見た模式的な図で、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に表した図である。本実施例の混合装置１は３種類のノズル群３，３’，３”が設けられており３種類の流体同士を混合することができる。実施例１と同様に流体種ごとにノズル群３，３’，３”が設けられており、おのおのの流体を吐出するノズル群ごとに供給路（不図示）と流体入口（不図示）が設けられている。実施例１と同様におのおののノズル群３，３’，３”を構成するノズル開口部４，４’，４”は円環状の軌跡に沿って設けられ、且つ互いに同心円状となるように配置されている。実施例１と異なるところは図４（ａ）に示すように最内周にもう１種類の流体が吐出できるノズル群３”が設けられているところにある。
【００５６】
おのおのの流体を吐出する３種類のノズル群３，３’，３”を構成するノズル開口部４，４’，４”の円環状の軌跡の中心は一致しており、その中心と最内周に配置されたノズル群のノズル開口部を結ぶ直線の延長線上に各ノズル群３，３’，３”のノズル開口部４，４’，４”が配置されている。これら直線上の位置関係のノズル同士からそれぞれ吐出され、それぞれのノズル２，２’，２”の延長線上の領域で接触し混合が開始される。実施例１と異なり最内周に設けられたノズル群３”のノズル開口部４”の形状は円形で１５０μｍφで７．６ｍｍφの円環状の軌跡を描くようにノズル群３”が形成されている。
【００５７】
本実施例の混合装置では３種類の流体同士を混合することができるが、ひとつのノズル群に流体を導入しないで２種類の流体同士の混合に用いても良い。また３種類のノズル群のうち２種類のノズル群から同一な流体を吐出させても良い。３種類の化合物にて行なわれる反応を扱う場合に特に好適な混合装置である。
【００５８】
実施例４
本実施例では実施例３の混合装置を利用し、混合にて脂溶性イエロー染料の分散物を生成する実施例を示す。
【００５９】
最外周のノズル群３から吐出する流体として脂溶性染料オイルイエロー（オリエント化学製）７重量部をテトラヒドロフラン２５重量部に溶解した溶液を調製し最外周のノズル群３におけるノズル２の単ノズルあたり流量６ｍｌ／ｍｉｎで吐出した。
【００６０】
最内周のノズル群３”から吐出する流体として０．１ｍｏｌ／ｌの水酸化カリウム水溶液を用い、最内周のノズル群３”におけるノズル２”の単ノズルあたり流量１４ｍｌ／ｍｉｎで吐出した。
【００６１】
残りのノズル群３’から吐出する流体には分散剤であるブロック共重合体を用い、２−（４−メチルフェニル）エチルビニルエーテルをＡセグメントに、２−（２−メトキシエチルオキシ）エチルビニルエーテルをＢセグメントに、４−（２−ビニルオキシ）エトキシ安息香酸エチルをＣセグメントにした共重合モル比Ａ／Ｂ／Ｃ＝９０／８０／１４の共重合体であるトリブロック共重合体のＣブロックの安息香酸エチルの脱保護を行ったものを用いた。このトリブロック共重合体１０重量部とテトラヒドロフラン２５重量部に溶解した溶液を反応液Ｂとして調製し、残りのノズル群３’におけるノズル２’の単ノズルあたり流量７ｍｌ／ｍｉｎで吐出した。
【００６２】
反応液Ａと反応液Ｂ及び反応液Ｃはそれぞれの進行方向の延長線上で接触し、Ｃブロックの安息香酸が水酸化カリウムで中和されトリブロック共重合体での脂溶性染料オイルイエローの内包が瞬時に進行し、多数のミセルが生成し、均一で小さなミセル形成がなされ、平均粒径は６０ｎｍであった。
【００６３】
実施例５
本実施例の混合装置について図５を参照して説明する。
図５は本発明の実施例５の混合装置の一例を示す。図５（ａ）はノズル開口面４から見た模式図で、図５（ｂ）は図５（ａ）の矢印Ｘの方向から見て流体が吐出され混合されたときの様子を模式的に表した図である。
【００６４】
本実施例の混合装置１は２種類のノズル群４，４’が設けられており２種類の流体同士を混合することができる。
流体Ａが吐出されるノズル開口部４’の形状は円形で３００μｍφで９ｍｍφの円環状の軌跡を描くようにノズル群３’が形成されている。ノズル群３’を構成するノズル２’の数は３２個で１１．２５の角度で等ピッチで配置されている。
【００６５】
流体Ｂが吐出されるノズル開口部４の形状は円形で２１２μｍφで１０．４ｍｍφの円環状の軌跡を描くようにノズル群３が形成されている。ノズル群３を構成するノズル２の数は６４である。
【００６６】
ノズル群３とノズル群３’を構成するノズル開口部４とノズル開口部４’の円環状の軌跡の中心はほぼ一致しており、その中心とノズル群３’のノズル開口部４’を結ぶ直線の延長線上にノズル群３のノズル開口部４はなく、ノズル群３のノズル開口部４は前記直線の延長線を挟むように且つ、延長線からほぼ等距離に配置されている。
【００６７】
本実施例の混合装置は、図５（ｂ）に示すように一つのノズル２’から吐出される流体Ａに対し、２つのノズル２、２から吐出される流体Ｂが、互いのノズルの延長線上の領域で接触し混合が開始される。本実施例の混合装置では粘性の高い流体をノズル群３から吐出すれば実施例１の混合装置１に比べてより細い棒状の流体として、実施例１と同量の流体Ｂを吐出することができる。したがって混合効率は高くなることが見込まれる。
【００６８】
実施例６
本実施例では実施例５の混合装置を利用し、カップリング反応にてアゾ顔料分散物を生成する実施例を示す。
【００６９】
流体Ａとして３，３’−ジクロロベンジデンテトラアゾ水溶液、流体Ｂとしては濃度約５％のカプラー水溶液にポリオキシエチレンラウリルエーテルを溶解させた溶液を用いた。流体Ａは流体入口（不図示）から導入され供給路（不図示）を経由してノズル群３’から吐出され、流体Ｂは流体入口（不図示）から導入され供給路（不図示）を経由してノズル群３から吐出させた。流体供給手段としてシリンジポンプを用いて流体Ａと流体Ｂをそれぞれのノズルに供給した。その際、流体Ａを吐出する流体量はノズル２’の単ノズルあたり流量７ｍｌ／ｍｉｎで、同様に流体Ｂを吐出する流体量はノズル２の単ノズルあたり流量３．５ｍｌ／ｍｉｎでシリンジポンプから供給した。本実施例では一つのノズル２’から吐出された流体Ａに対し、２つのノズルから吐出した流体Ｂとがそれぞれの進行方向の延長線上で接触し、合成反応と分散が瞬時に起こりＣ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８３の分散体を得た。その分散体の粒子の粒径も非常に揃った均一なものであり、平均粒径が３０ｎｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の混合装置によれば同一流体を吐出するノズル間において吐出性のばらつきが小さくできるので流体同士の混合や化学反応のばらつきを小さく且つ効率良く行うことができる。そのために、本発明の混合装置は、色材分散物の製造装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１（ａ）】本発明の一実施態様の混合装置をノズル開口面から見た模式的な図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）のＡ−Ａ断面を模式的に表した図である。
【図１（ｃ）】図１（ｂ）のＢ−Ｂ断面を模式的に表した図である。
【図２】ノズルが直線状に配置しているノズル群が供給路に接続している混合装置を示す概略図である。
【図３（ａ）】本発明の量産時に対応する場合の混合装置の形態の一例を表した図である。
【図３（ｂ）】本発明の量産時に対応する場合の混合装置の形態の他の例を表した図である。
【図４】本発明の実施例３の混合装置をノズル開口面から見た模式的な図である。
【図５】本発明の実施例５の混合装置をノズル開口面から見た模式的な図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  混合装置
２，２’，２”  ノズル
３，３’，３”  ノズル群
４，４’，４”  ノズル開口部
５，５’  流体入口
６，６’  供給路
７  ノズル群集合体
８  供給路集合体
９，９’  吐出された流体
１１，１１’  流体導入部
２２  ノズル
２４  ノズル開口部
２６  供給路
２７  端部
２８  中央部
【図１（ａ）】
2008093564.tif 000003
【図１（ｂ）】
2008093564.tif 000004
【図１（ｃ）】
2008093564.tif 000005
【図２】
2008093564.tif 000006
【図３（ａ）】
2008093564.tif 000007
【図３（ｂ）】
2008093564.tif 000008
【図４】
2008093564.tif 000009
【図５】
2008093564.tif 000010