JP6698989B2 - 複合フタロシアニン微粒子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
また、本発明は、上記工程(1)において、チタニルフタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを、同時または順次溶解させて実施することができる。
原料として、少なくとも銅フタロシアニンとチタニルフタロシアニンおよび/またはコバルトフタロシアニンとを、第1溶媒に溶解させて溶解液を調製する工程(1)、
上記工程(1)で得られた溶解液と、上記原料に対して貧溶媒となる第2溶媒とを混合して複合フタロシアニンを析出させる工程(2)、および、
上記工程(2)で得られた複合フタロシアニンに有機溶媒を作用させる工程(3)、を含むことを特徴とする。
原料として、銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニン並びにコバルトフタロシアニンを用いる場合にあっては、上記第1溶媒には、3種のフタロシアニンのうち少なくとも1種のフタロシアニンに対して良溶媒となる溶媒を用いればよく、望ましくは3種全てのフタロシアニンに対して良溶媒となる溶媒を用いることが好ましい。
高速撹拌の方法は特に限定されないが、各種せん断式、摩擦式、高圧ジェット式、超音波式などの撹拌機や溶解機、乳化機、分散機、ホジナイザーなどを用いて実施することができる。一例としては、ウルトラタラックス(IKA製)、ポリトロン(キネマティカ製)、TKホモミキサー(プライミクス製)、エバラマイルダー(荏原製作所製)、TKホモミックラインフロー(プライミクス製)、コロイドミル(神鋼パンテック製)、スラッシャー(日本コークス工業製)、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機製)、キャビトロン(ユーロテック製)、ファインフローミル(太平洋機工製)などの連続式乳化機、クレアミックス(エム・テクニック製)、クレアミックスディゾルバー(エム・テクニック製)、フィルミックス(プライミクス製)などのバッチ式若しくは連続両用乳化機が挙げられる。その他、超音波式のホモジナイザーや超音波洗浄機などを用いても良い。
これらの単独のフタロシアニンを複合フタロシアニンとすることで、それぞれの成長方向を抑制し合いながら、新たな状態を取っている可能性があり、複合フタロシアニンにあっては、少なくともそれぞれのフタロシアニンの成長点(粒子あるいは結晶において、特定の有機溶媒の作用を受けて成長する点)に各々のフタロシアニンが作用することで成長を抑制し、これまでに発現しえなかった新たなスペクトル特性等を発現したものである。なお、複合フタロシアニンの形態は定かではないが、少なくとも各々のフタロシアニンの成長点に作用出来る位置に各々のフタロシアニンが存在しているものと推測される。その場合の粒子の状態としては、固溶体化している場合も考えられるが、固溶体以外の場合も想定され得る。
ただし、本発明に実施に際して、工程(2)をマイクロリアクターで行い、工程(2)以降の工程をマイクロリアクター外で行う場合、図1(A)に示すように、少なくとの2つの開口部(d10、d20)を備えれば足りるが、処理用面1、2間において析出させた複合フタロシアニン微粒子に対して、上記薄膜流体中で表面処理を施す場合等に、3つ以上の開口部を備えたマイクロリアクターで工程(2)を実施することを妨げるものではない。
(工程1、2)
強制薄膜型マイクロリアクターとしてULREA SS−11(エム・テクニック製)を用いて、下記作製条件1で銅−チタニルフタロシアニン微粒子を製造した。まず、濃硫酸に原料である銅フタロシアニンとチタニルフタロシアニンを混合・溶解させて溶解液を調製し(工程1)、その溶解液と原料に対して貧溶媒となる溶媒(純水)とをULREA SS−11を用いて混合して、複合フタロシアニン微粒子を析出させた。複合フタロシアニン微粒子を含む吐出液を処理用面1、2間から吐出させた(工程2)。
(作製条件1)
A液:純水
B液:2.1wt%CuPc/0.9wt%TiOPc/97wt%(98wt%濃硫酸)CuPc/TiOPc=70/30=2.33(重量比)
B液調製:クレアミックス(CLM−2.2S エム・テクニック製) 回転数:20000rpm 調製時間:30min 調製温度:30℃(調製量:470g=300cc)
ULREA SS−11のA/B液流量:400/30ml/min A/B液送液温度:25/25℃ ディスク回転数:1700rpm。
ついで、後工程として、吐出液を濾過し、複合フタロシアニン微粒子を回収した。得られた複合フタロシアニン微粒子のウェットケーキを純水に投入し、クレアミックスを用いて5000rpm、10分間処理して洗浄した。得られた複合フタロシアニン微粒子のスラリーを再び濾過して、複合フタロシアニン微粒子を洗浄した。上記洗浄の操作を3回行った。その後、得られた複合フタロシアニンの水のウェットケーキをエタノールに投入し、クレアミックスを用いて5000rpm、10分間処理して複合フタロシアニンをエタノールに分散させた。得られた複合フタロシアニン微粒子のエタノール分散媒としたスラリーを再び濾過して、複合フタロシアニン微粒子の溶媒置換を行った。上記溶媒置換の操作を3回行った。
(工程3)
ついで、得られた複合フタロシアニンのエタノールのウェットケーキをスチレンを用いて溶媒置換と同様の処理(スチレン処理)を行い、複合フタロシアニン微粒子にスチレンを作用させて、最終的にスチレンのウェットケーキを得た。得られたスチレンのウェットケーキから乾燥粉体を作製した。実施例2〜4においても実施例1と同様の溶媒置換、スチレン処理(各有機溶媒処理)を行った。また、得られたスチレンのウェットケーキの一部をスチレンで希釈して分散処理し、分散液を作製した。また、実施例1で得られた複合フタロシアニン微粒子の粒子径は24.6nm、アスペクト比は1.31であった。
なお、比較例1−1は、本実施例1のB液に用いたCuPcの原料であり、結晶型がβ型である銅フタロシアニンである。比較例1−2は、実施例1の工程3において、スチレンを作用させる前の銅−チタニルフタロシアニン微粒子である。比較例1−3は、実施例1のチタニルフタロシアニンに代えて硫酸チタニルを用いて作製したフタロシアニン微粒子である。
上記比較例1−1〜1−3によって得られた微粒子の粒子径は、それぞれ116.4nm、14.8nm、976.9nmであり、アスペクト比はそれぞれ4.52、1.03、5.99であった。さらに、スチレン処理前の粒子径(比較例1−2の粒子径)に対するスチレン処理後の粒子径(実施例1の粒子径)の比率は、1.66であり、上記スチレン処理によって粒子(結晶)の成長を抑制出来ていた。
それに対して、TiOSO4を用いた比較例1−3では、図3より600〜720nmの波長領域において吸収を示すものの、図5より400〜550nm付近の透過領域のピークトップが比較例1−2と比較して長波長側へシフトし過ぎており、緑味が強すぎると考えられる。
上記実施例1における、Cu/Ti=70/30=2.33(重量比)を、Cu/Ti=85/15=5.67(重量比)に代えて、その他は実施例1と同じ作製条件1で銅−チタニルフタロシアニン微粒子を製造した。実施例2で得られた銅―チタニルフタロシアニン微粒子の粒子径は43.1nm、アスペクト比は1.84であった。
図4より、実施例2で得られた銅−チタニルフタロシアニン微粒子において、673nm付近のピークトップの値Abs(a)、605nm付近のピークトップの値Abs(b)としたときに、Abs(a)とAbs(b)の相対値([Abs(a)]/[Abs(b)])は、1.89であった。
比較例2として、上記実施例2における、チタニルフタロシアニンに代えて無金属フタロシアニン(以下、H2Pcと記載)を用いた顔料微粒子を、実施例2と同様の方法で作製し、吸収スペクトル、透過スペクトル、並びに粒子径を測定した。比較例2によって得られた微粒子の粒子径は、634.9nmであり、アスペクト比は5.12であった。
(工程1、2)
実施例3−1〜3−5では、以下に示す作製条件3でA液および各B液を調製、混合し、貧溶媒晶析方法によって、CuPcおよびCoPcを含む複合フタロシアニン微粒子、またはCuPc、CoPcとTiOPcを含む複合フタロシアニン微粒子を析出させた。実施例3−1〜3−5では、実施例1、2とは異なり、マイクロリアクターを用いずに、反応容器をビーカーに変更して、以下の作製条件3で複合フタロシアニン顔料微粒子を析出させた。
(作製条件3)
A液:純水
B液:実施例3−1〜3−5の各実施例として、下記比率に応じてCuPc、CoPc、TiOPcを濃硫酸に溶解した溶液、B1〜B5を用いた。
〔実施例3−1〕
B1:CuPc/CoPc/98%H2SO4=2.1/0.9/97wt%(CuPc /CoPc=70/30=2.33:重量比)
〔実施例3−2〕
B2:CuPc/TiOPc/CoPc/98%H2SO4=1.95/0.9/0.15/97wt%(CuPc/TiOPc/CoPc=65/30/5:重量比(CuPc/TiOPc=2.17、CuPc/CoPc=13.00))
〔実施例3−3〕
B3:CuPc/TiOPc/CoPc/98%H2SO4=1.8/0.9/0.3/97wt%(CuPc/TiOPc/CoPc=60/30/10:重量比(CuPc/TiOPc=2.00、CuPc/CoPc=6.00))
〔実施例3−4〕
B4:CuPc/TiOPc/CoPc/98%H2SO4=1.95/0.75/0.3/97wt%(CuPc/TiOPc/CoPc=65/25/10:重量比(CuPc/TiOPc=2.60、CuPc/CoPc=6.50))
〔実施例3−5〕
B5:CuPc/TiOPc/CoPc/98%H2SO4=1.8/0.6/0.6/97wt%。(CuPc/TiOPc/CoPc=60/20/20:重量比(CuPc/TiOPc=3.00、CuPc/CoPc=3.00))
B液調製:実施例3−1〜3−5では、いずれもB液を次の様に調製した。
クレアミックス(CLM−2.2S エム・テクニック製) 回転数:20000rpm 調製時間:30min 調製温度:30℃(調製量:470g=300cc)
混合・微粒子の析出:ビーカー内のA液100mlを撹拌しながら、上記のB液30mlを滴下し、複合フタロシアニン微粒子を析出させた。
実施例3−1〜3−5いずれも、後工程として上記A液とB液を混合した混合液を濾過し、得られた複合フタロシアニン微粒子をクレアミックスを用いて純水にて3回洗浄した。得られた水のウェットケーキから、エタノールにて溶媒を置換した後、スチレンを用いて同様の処理(スチレン処理)を行い、複合フタロシアニン微粒子にスチレンを作用させて、最終的にスチレンのウェットケーキを得た。得られたスチレンのウェットケーキから乾燥粉体を作製した。また、得られたスチレンのウェットケーキの一部をスチレンで希釈して分散処理して、分散液を作製した。TEM観察、XRD測定、吸収・透過スペクトルの各測定試料の作製並びに測定方法は、実施例1と同様とした。
上記実施例3−1で得られた銅−コバルトフタロシアニン微粒子について、スチレン以外の有機溶媒に作用させた場合について示す。
上記実施例3−2で得られた銅−チタニル−コバルトフタロシアニン微粒子について、スチレン以外の有機溶媒に作用させた場合について示す。
キシレンで処理した例を実施例3−2−1、THFで処理した例を実施例3−2−2として、結果を図17に示す。なお、参考のため実施例3−2と比較例3−2の吸収スペクトル測定結果も掲載している。この結果によると、有機溶媒の種類を問わず、本発明の効果を奏していることが理解される。
上記実施例3−3で得られた銅−チタニル−コバルトフタロシアニン微粒子について、スチレン以外の有機溶媒に作用させた場合について示す。なお、参考のため実施例3−3と比較例3−3の吸収スペクトル測定結果も掲載している。この結果によると、有機溶媒の種類を問わず、本発明の効果を奏していることが理解される。
(工程1、2)
実施例1、2と同様に、強制薄膜型マイクロリアクターとしてULREA SS−11(エム・テクニック製)を用いて、下記作製条件4で銅−チタニル−コバルトフタロシアニン微粒子を製造した。まず、濃硫酸に銅フタロシアニン、チタニルフタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを混合・溶解させて溶解液を調製し、その溶解液と原料に対して貧溶媒となる溶媒(純水)とをULREA SS−11を用いて混合して、複合フタロシアニンを析出させた。複合フタロシアニン微粒子を含む吐出液を処理用面1、2間から吐出させた。
(作製条件4)
A液:純水
B液:下記B6、B7の比率に応じてCuPc、CoPcおよびTiOPcを濃硫酸に溶解した液。
〔実施例4−1−1〜4−1−4〕
B6:CuPc/TiOPc/CoPc/98%H2SO4=1.8/0.9/0.3/97wt%(CuPc/TiOPc/CoPc=60/30/10:重量比(CuPc/TiOPc=2.00、CuPc/CoPc=6.00))
〔実施例4−2−1〜4−2−4〕
B7:CuPc/TiOPc/CoPc/98%H2SO4=1.8/0.6/0.6/97wt%。(CuPc/TiOPc/CoPc=60/20/20:重量比(CuPc/TiOPc=3.00、CuPc/CoPc=3.00))
B液調製:実施例4−1−1〜4−1−4および実施例4−2−1〜4−2−4では、いずれもB液を次の様に調製した。
クレアミックス(CLM−2.2S エム・テクニック製) 回転数:20000rpm 調製時間:30min 調製温度:30℃(調製量:470g=300cc)
ULREA SS−11のA/B液流量:600/30ml/min A/B液送液温度:10/25℃、ディスク回転数:1700rpm。
次いで、実施例1、2と同様に、後工程として、吐出液を濾過し、複合フタロシアニン微粒子を回収した。得られた複合フタロシアニン微粒子をクレアミックスを用いて純水にて4回洗浄した。得られた水のウェットケーキから、エタノールにて溶媒を置換した後、スチレンを用いて同様の処理(スチレン処理)を施した(実施例4−1−1、4−2−1)。また、スチレン処理に替えてキシレン(実施例4−1−2、4−2−2)、トルエン(実施例4−1−3、4−2−3)、またTHF(実施例4−1−4、4−2−4)を用いて同様の処理を行い、複合フタロシアニン微粒子にそれぞれの有機溶媒を作用させて、最終的にそれぞれの有機溶媒のウェットケーキを得た。得られたウェットケーキから乾燥粉体を作製した。また、得られたそれぞれの有機溶媒のウェットケーキの一部を最終的に置換した有機溶媒で希釈して分散処理し、分散液を作製した。TEM観察、XRD測定、吸収・透過スペクトルの各測定試料の作製並びに測定方法は、実施例1と同様とした。
さらに、有機溶媒処理前の粒子径(比較例4−1の粒子径)に対する有機溶媒処理後の粒子径(実施例4−1−1〜4−1−4の粒子径)の比率は、それぞれ、1.32、3.21、2.42、1.11であり、有機溶媒処理前の粒子径(比較例4−2の粒子径)に対する有機溶媒処理後の粒子径(実施例4−2−1〜4−2−4の粒子径)の比率は、それぞれ、1.38、1.43、1.62、0.78であった。有機溶媒処理によって粒子(結晶)の成長を抑制出来ていた。
マイクロリアクターを用いてA液とB液を以下の条件で混合し、図23に示す手順により複合フタロシアニン微粒子を製造した。
上記実験処方でULREA SS−11を用いて混合・析出を実施するにあたり、以下の様にA液およびB液を調製した。
有機顔料粒子析出溶媒(A液)調製条件:
上記実験処方に記載した様に単一溶媒の場合には、調製は不要であるが、例えば特開2009−82902号公報に記載の実験処方を適応する場合には、クレアミックスを用いて撹拌するのが望ましい。例えば、本実施例においてはCLM−2.2Sを用いて10000rpmで30分間撹拌する。
有機顔料粒子の原料溶液(B液)調製条件:
クレアミックスCLM−2.2Sを用いて20000rpmで30分間撹拌を行った。また、A液、B液とも調製温度は40℃とした。
表3に示す運転条件にてULREA SS−11を使用し、有機顔料粒子析出溶媒(A液)と有機顔料粒子の原料溶液(B液)とを混合し、複合フタロシアニン微粒子を析出させた。
工程1で得られた複合フタロシアニン微粒子を含むスラリーを濾過し、複合フタロシアニン微粒子を、純水を用いて洗浄し、複合フタロシアニン微粒子のウェットケーキ(または真空乾燥法等の乾燥処理にて複合フタロシアニン微粒子の乾燥粉体)を得た。
工程2で得られた複合フタロシアニン微粒子のウェットケーキ(または乾燥粉体)を表有機溶媒(以下の表4では単に溶媒と記載する)に界面活性剤および/または分散剤を添加した溶液中に投入し、投入後、クレアミックスを用いて一定時間の撹拌処理をした。なお、実施例5−1〜5−6、実施例6−1〜6−6において使用した有機溶媒と界面活性剤および/または分散剤を以下の表4に示す。
「◎」は、
Da:工程3の作用後の粒子の平均一次粒子径、Db:工程2の洗浄後の平均一次粒子径、としたときに、
Da/Dbが1.0〜4.0の範囲であり、
かつ、
Xa:工程3の作用後の粒子の結晶化度、Xb:工程2の洗浄後の粒子の結晶化度、としたときに、Xa/Xbが、1.05以上であり、
かつ、
かつ、Daが80nm以下
かつ、
微粒子の均一性の観点から、25000倍にて3視野のTEM観察を行った際、工程3の作用後の個々の青色顔料微粒子のうち、Dbの8.0倍を超える粒子が全く確認されなかった場合である。
「○」は、
Da/Dbが1.0〜4.0の範囲であり、
かつ、
Xa/Xbが、1.05以上であり、
かつ、
Daが80nmより大きく、
かつ、
微粒子の均一性の観点から、25000倍にて3視野のTEM観察を行った際、工程3の作用後の個々の青色顔料微粒子のうち、Dbの8.0倍を超える粒子が全く確認されなかった場合である。
「△」は、
Da/Dbが1.0〜4.0の範囲であり、
かつ、
Xa/Xbが、1.05以上であり、
かつ、
微粒子の均一性の観点から、25000倍にて3視野のTEM観察を行った際、工程3の作用後の個々の青色顔料微粒子のうち、Dbの8.0倍を超える粒子が最大1つ確認された場合である。
バッチ方式によってA液とB液を以下の条件で混合し、図23に示す下記手順により複合フタロシアニン微粒子を製造した。
上記実験処方でバッチ方式を用いて混合・析出を実施するにあたり、以下の様にA液およびB液を調製した。
有機顔料粒子析出溶媒(A液)調製条件:
実験処方に記載した様に単一溶媒の場合には、調製は不要であるが、例えば特開2009−82902号公報に記載の実験処方を適応する場合には、クレアミックスを用いて撹拌するのが望ましい。例えば、本実施例にておいてはCLM−2.2Sを用いて10000rpmで30分間撹拌する。
有機顔料粒子の原料溶液(B液)調製条件:
クレアミックスCLM−2.2Sを用いて20000rpmで30分間撹拌を行った。
また、A液、B液とも調製温度は40℃とした。
ビーカー内の有機顔料粒子析出溶媒(A液)をマグネティックスターラーおよび撹拌子を用いて300rpmで撹拌しつつ、有機顔料粒子の原料溶液(B液)を投入することにより、A液とB液とを混合し、複合フタロシアニン微粒子を析出させた。
工程1で得られた複合フタロシアニン微粒子を含むスラリーを濾過し、複合フタロシアニン微粒子を、純水を用いて洗浄し、複合フタロシアニン微粒子のウェットケーキ(または真空乾燥法等の乾燥処理にて複合フタロシアニン微粒子の乾燥粉体)を得た。
工程2で得られた複合フタロシアニン微粒子のウェットケーキ(または乾燥粉体)を、実施例5、6と同様、有機溶媒(以下の表7では単に溶媒と記載する)に界面活性剤および/または分散剤を添加した溶液中に投入し、投入後、クレアミックスを用いて一定時間の撹拌処理をした。なお、実施例7−1〜7−6、実施例8−1〜8−6において使用した有機溶媒と界面活性剤および/または分散剤を以下の表7に示す。
2 第2処理用面
10 第1処理用部
11 第1ホルダ
20 第2処理用部
21 第2ホルダ
d1 第1導入部
d2 第2導入部
d20 開口部
Claims (11)
- 少なくとも結晶型がβ型以外の銅フタロシアニンとチタニルフタロシアニンおよび/またはコバルトフタロシアニンとを含む複合フタロシアニン微粒子であって、
アスペクト比が1.1以上2.5以下であって、粒子径が5nm以上50nm以下であることを特徴とする、複合フタロシアニン微粒子。 - 粒子径が10nm以上30nm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の複合フタロシアニン微粒子。
- 紫外可視吸収スペクトルの655〜700nmにおけるピークトップのAbs(a)と550〜640nmにおけるピークトップのAbs(b)の相対値([Abs(a)]/[Abs(b)])が0.8以上であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の複合フタロシアニン微粒子。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の複合フタロシアニン微粒子を製造する方法であって、
原料として、少なくとも銅フタロシアニンとチタニルフタロシアニンおよび/またはコバルトフタロシアニンとを、第1溶媒に溶解させて溶解液を調製する工程(1)、
上記工程(1)で得られた溶解液と、上記原料に対して貧溶媒となる第2溶媒とを混合して複合フタロシアニンを析出させる工程(2)、および、
上記工程(2)で得られた複合フタロシアニンに芳香族化合物または複素環式化合物である有機溶媒を作用させる工程(3)、
を含むことを特徴とする、複合フタロシアニン微粒子の製造方法。 - 少なくとも上記工程(2)が、少なくとも2つの被処理流体を反応させるマイクロリアクターを用いて行われ、
上記被処理流体中、少なくとも1つの被処理流体は、上記溶解液であり、
他の被処理流体は、上記第2溶媒であることを特徴とする、請求項4に記載の複合フタロシアニン微粒子の製造方法。 - 少なくとも上記工程(2)が、
少なくとも2つの被処理流体を、
接近および離反可能に互いに対向して配設され、
少なくとも一方が他方に対して相対的に回転する第1処理用面と第2処理用面との間に導入し、
第1処理用面と第2処理用面との間に付与される導入圧力により、第1処理用面と第2処理用面とを離反させる方向に作用する離反力を発生させ、
上記離反力によって、第1処理用面と第2処理用面との間を微小な間隔に保ちつつ、
上記少なくとも2つの被処理流体を、
上記微小な間隔に保たれた第1処理用面と第2処理用面との間で合流させ、
上記第1処理用面と第2処理用面との間を通過させることによって、薄膜流体を形成させ、
上記薄膜流体中で被処理流体同士を反応させるマイクロリアクターを用いて行われ、
上記被処理流体中、少なくとも1つの被処理流体は、 上記溶解液であり、
他の被処理流体は、上記第2溶媒であることを特徴とする、請求項4に記載の複合フタロシアニン微粒子の製造方法。 - 上記有機溶媒が、スチレン、キシレン、トルエン、ベンゼン、クレゾール、クメン、テトラヒドロフラン、ピリジンからなる群から選択される少なくとも1つである、請求項4〜6のいずれかに記載の複合フタロシアニン微粒子の製造方法。
- 上記工程(1)における上記原料の混合重量比(銅フタロシアニン/チタニルフタロシアニンおよび/または銅フタロシアニン/コバルトフタロシアニン)が1以上20未満である、請求項4〜7のいずれかに記載の複合フタロシアニン微粒子の製造方法。
- 上記工程(1)において、チタニルフタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを、同時または順次溶解させる、請求項4〜8のいずれかに複合フタロシアニン微粒子の製造方法。
- 工程(2)で得られた複合フタロシアニンと工程(3)で得られた複合フタロシアニンとが、同じ結晶型であることを特徴とする、請求項4〜9のいずれかに記載の製造方法。
- 上記有機溶媒に界面活性剤又は分散剤が添加されていることを特徴とする、請求項4〜10のいずれかに記載の複合フタロシアニン微粒子の製造方法。
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