JP6431418B2 - Fine particle production method and production apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、微粒子の製造方法及び製造装置に関する。 The present invention relates to a fine particle production method and a production apparatus.
微粒子の製造方法としてエレクトロスプレー法が知られている。
エレクトロスプレー法においては、導電体からなる針状のノズルとこれと対向する対向電極との間に高電圧を印加した状態下に、ノズルから微粒子形成材料を含む原料液を導出させ、ノズルの先端にテイラーコーンと呼ばれる逆円錐状に垂下部を生じさせ、その垂下部の先端から帯電した微粒子液滴が噴霧される。噴霧された液滴は、対向電極に向かって移動する間に溶媒が蒸発していき、表面の電荷密度が高まり電荷反発力が表面張力に打ち勝つことによって、より小さい微粒子へと分裂する。この分裂はレイリー分裂と呼ばれ、この分裂が更に繰り返されて更に小さい微粒子となっていく。
An electrospray method is known as a method for producing fine particles.
In the electrospray method, under a state where a high voltage is applied between a needle-shaped nozzle made of a conductor and a counter electrode facing the nozzle, a raw material liquid containing a fine particle forming material is led out from the nozzle, and the tip of the nozzle A hanging portion is formed in an inverted conical shape called a Taylor cone, and charged fine particle droplets are sprayed from the tip of the hanging portion. As the sprayed droplet moves toward the counter electrode, the solvent evaporates, and the charge density on the surface increases and the charge repulsion force overcomes the surface tension, thereby breaking up into smaller particles. This splitting is called Rayleigh splitting, and this splitting is repeated to make smaller particles.
しかし、この従来のエレクトロスプレー法は、安定なテイラーコーンを形成する必要性から、噴霧量を多くできず、数mL/hr程度が限界であるため、微粒子の生産効率が低い。 However, in this conventional electrospray method, since it is necessary to form a stable Taylor cone, the amount of spray cannot be increased, and the production efficiency of fine particles is low because it is limited to about several mL / hr.
また、液体を微粒化して噴霧する方法として2流体ノズルを用いる方法が知られている。2流体ノズルは、圧縮空気などの高速気体の流れを利用して液体を微粒化するものであり、例えばスプレードライヤーにおける液体の噴霧に利用されている。2流体ノズルを用いた微粒化は、テイラーコーンを生じさせる従来のエレクトロスプレー法に比して大量の液体を微粒化することができる。
また、特許文献1には、2流体ノズルを応用した微粒子の製造技術として、原料液と高圧気体が供給され、原料液を霧化して吹き出す噴霧機構部と、噴霧機構部の吹き出し口に対向して配置されたコレクタと、吹き出し口に設けられた導電体とコレクタ間に高電圧を印加する高電圧発生手段を備えた微粒子の製造装置、及びその装置を用いた微粒子の製造方法が記載されており、その製造方法においては、噴霧機構部とコレクタとの間に高電圧を印加し、霧化して吹き出される液滴を帯電させ、該液滴をコレクタとの間で複数回分裂させて、直径サブミクロン以下の微粒子を得ている。
Also, a method using a two-fluid nozzle is known as a method for atomizing and spraying a liquid. The two-fluid nozzle is for atomizing a liquid by using a flow of a high-speed gas such as compressed air, and is used for spraying the liquid in a spray dryer, for example. Atomization using a two-fluid nozzle can atomize a large amount of liquid compared to a conventional electrospray method that produces a Taylor cone.
Further, in
また、特許文献2には、液体を通過させる導電性の金属細管に高電圧を印加するとともに、該金属細管の一端側に開口する液体吐出口の周囲より微粒化用圧縮空気を噴出させて塗料を噴射させるとともに、その噴霧された塗料の流れの周囲にコロナ放電により生じるイオンを含む空気流を平行状に噴射させて塗料の帯電量を増やすことで、塗装時の塗着効率を向上させることが記載されている。
Further, in
特許文献1に記載の微粒子の製造技術においては、霧化して吹き出される液体の帯電量が小さく、多量の帯電液滴を噴霧して多量の微粉末を得ることができない。
また特許文献2の塗装装置においては、噴射された塗料の流れに対して、コロナ放電によるイオンを含む空気流を平行状に噴射しており、噴射された塗料の帯電量を増加させて、塗料の粒子の分裂を促進するものではない。
In the fine particle manufacturing technique described in
Moreover, in the coating apparatus of
したがって本発明の課題は、上述した従来技術が有する解決課題を解決し得る微粒子の製造方法及び製造装置を提供することにある。 Therefore, the subject of this invention is providing the manufacturing method and manufacturing apparatus of microparticles | fine-particles which can solve the solution subject which the prior art mentioned above has.
本発明は、微粒子の原料液である液体が通過する導電性の金属細管に直接高電圧を印加するとともに、該金属細管の一端側に開口する液体吐出口の周囲から微粒化用圧縮空気を噴出させることによって、前記液体を微粒化させて噴霧し、噴霧により生じた帯電液滴の流れに対して、コロナ放電及び圧縮空気の噴射により生じさせた、前記帯電液滴と同極性に帯電した空気イオンを含むイオン搬送流を、角度を付けて吹き付ける、微粒子の製造方法を提供するものである。 In the present invention, a high voltage is directly applied to a conductive metal thin tube through which a liquid, which is a raw material liquid for fine particles, and compressed air for atomization is ejected from the periphery of a liquid discharge port opened at one end of the metal thin tube. The liquid is atomized and sprayed, and the charged droplet generated by the spray is generated by corona discharge and compressed air jet and charged with the same polarity as the charged droplet. The present invention provides a method for producing fine particles, in which an ion carrier stream containing ions is sprayed at an angle.
本発明は、微粒子の原料液である液体を噴霧させる液体噴霧部と、液体噴霧部に対して、原料液である液体を供給する原料液供給手段と、液体噴霧部に対して圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、高電圧発生手段と、液体噴霧部に形成された液体吐出口と対向配置された対向電極とを備えた、微粒子の製造装置であって、前記液体噴霧部は、前記液体が通過する導電性の金属細管を備えた液体吐出ノズルと、液体吐出ノズルの一端に形成された液体吐出口と、該液体吐出口の周囲から圧縮空気を噴出させる圧縮空気の第1噴射口と、圧縮空気を噴射し、コロナ放電により生じた空気イオンを含むイオン搬送流を生じさせる第2噴射口とを備えており、前記イオン搬送流が噴射される第2噴射口の中心軸は前記液体吐出口の中心軸と交差しており、第2噴射口には、コロナ放電用の針電極が設けられており、高電圧発生手段は、導電性の金属細管に高電圧を印加可能であるとともに、コロナ放電用の針電極にもコロナ放電を生じさせるための高電圧を印加可能であり、導電性の金属細管及び針電極と前記対向電極との間に電位差を生じさせ得る、微粒子の製造装置を提供するものである。 The present invention includes a liquid spray unit that sprays a liquid that is a raw material liquid of fine particles, a raw material liquid supply unit that supplies a liquid that is a raw material liquid to the liquid spray unit, and a compressed air that is supplied to the liquid spray unit The apparatus for producing fine particles, comprising: a compressed air supply means, a high voltage generation means, and a counter electrode disposed opposite to a liquid discharge port formed in the liquid spray section, wherein the liquid spray section includes: A liquid discharge nozzle having a conductive metal thin tube through which liquid passes, a liquid discharge port formed at one end of the liquid discharge nozzle, and a first injection port of compressed air for discharging compressed air from the periphery of the liquid discharge port And a second injection port for injecting compressed air and generating an ion carrier flow containing air ions generated by corona discharge, and the central axis of the second injection port through which the ion carrier flow is injected is Intersects the central axis of the liquid outlet In addition, a corona discharge needle electrode is provided at the second injection port, and the high voltage generating means can apply a high voltage to the conductive metal thin tube and is also applied to the corona discharge needle electrode. It is an object of the present invention to provide a fine particle manufacturing apparatus capable of applying a high voltage for generating corona discharge and capable of generating a potential difference between a conductive metal thin tube and a needle electrode and the counter electrode.
本発明の微粒子の製造方法及び製造装置によれば、比較的多量の帯電粒子を噴霧させることができるとともに、噴霧された帯電粒子の更なる微粒子化を促進させることができ、帯電粒子が分裂して生じるサイズの小さい微粒子を効率良く多量に製造することができる。 According to the method and apparatus for producing fine particles of the present invention, a relatively large amount of charged particles can be sprayed, and further atomization of the sprayed charged particles can be promoted, and the charged particles are disrupted. Thus, a small amount of fine particles produced can be efficiently produced in large quantities.
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を−参照しながら説明する。
図1には、本発明の微粒子の製造装置の一実施形態の概略構成が示されている。
図1に示す微粒子の製造装置1は、微粒子の原料である液体3を噴霧させる液体噴霧部2と、液体噴霧部2に対して、原料液である液体を供給する原料液供給手段(図示せず)と、液体噴霧部2に対して圧縮空気4を供給する圧縮空気供給手段(図示せず)と、高電圧発生手段5と、液体噴霧部2に形成された液体吐出口23と対向配置された対向電極6とを備えている。
液体噴霧部2は、微粒子の原料液である液体3が通過する導電性金属製の金属細管21を備えた液体吐出ノズル22と、液体吐出ノズル22の一端に形成された液体吐出口23と、液体吐出口23の周囲から圧縮空気を噴出させる圧縮空気の第1噴射口24と、圧縮空気を噴射し、コロナ放電により生じた空気イオンを含むイオン搬送流を生じさせる第2噴射口25とを備えている。第2噴射口25には、コロナ放電用の針電極26が設けられている。
高電圧発生手段5は、導電性の金属細管21に高電圧を印加可能であるとともに、コロナ放電用の針電極26にもコロナ放電を生じさせるための高電圧を印加可能であり、導電性の金属細管及び針電極と前記対向電極との間に電位差を生じさせ得る。
対向電極6は、接地されるか、又は液体吐出口23から噴霧された帯電粒子とは逆極性の電圧が印可される。
The present invention Hereinafter, the drawings based on its preferred embodiment - reference will be described.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment of the apparatus for producing fine particles of the present invention.
A fine
The
The high voltage generating means 5 can apply a high voltage to the conductive metal
The counter electrode 6 is grounded, or a voltage having a polarity opposite to that of the charged particles sprayed from the
本実施形態について更に説明すると、本実施形態における液体吐出ノズル22は、導電性の金属細管21自体から構成されている。金属細管21は、通直な直管であり、内部を液体3が流通可能になっている。金属細管21の内径は、例えば0.1mm以上1.0mm以下で、好ましくは0.3mm以上0.5mm以下である。金属細管21の外径は、例えば0.2mm以上2.0mm以下で、好ましくは0.3mm以上1.5mm以下である。金属細管21の内径及び外径をこの範囲内に設定することで、粒子の原料液を、容易に、かつ定量的に送液できるとともに、ノズル周辺の狭い領域に電界が集中し、原料液を効率よく帯電させられる。
Further describing the present embodiment, the
金属細管21及び液体吐出ノズル22は、液体噴霧部2のケース体20に、共通する中心軸が一方向Xに延在するように支持されており、液体吐出ノズル22の一端に開口する開口部が、液体吐出口23を形成している。液体噴霧部2の正面視において、液体吐出口23は円形であり、その周囲に、圧縮空気を噴出させる圧縮空気の第1噴射口24が形成されている。
第1噴射口24は、図2に示すように、液体吐出口23を囲む環状に形成されている。
液体噴霧部2の正面視とは、液体吐出ノズル22の液体吐出口23をその正面から視た状態をいい、本実施形態の装置1においては、液体噴霧部2を、図1における下側から視た状態である。
The metal
As shown in FIG. 2, the
The front view of the
第1噴射口24は、圧縮空気供給手段によって圧縮空気が供給される内部空間42と連通した第1流路24Aの一端部に形成されており、圧縮空気供給手段によって内部空間42に圧縮空気4が供給されると、第1流路24Aを通過した圧縮空気が、第1噴射口24から微粒化用圧縮空気41として噴出する。また、原料液供給手段は、液体吐出ノズル22に対して微粒子の原料液である液体3を定量的に供給することができる。第1噴射口24から微粒化用圧縮空気を噴出させつつ、液体吐出ノズル22に原料液である液体3を供給することによって、液体吐出ノズル22及び第1噴射口24が、2流体ノズルとして機能し、原料液である液体3が微粒化されて液体吐出口23から噴霧される。
図1には、液体吐出ノズル22の中心軸の延在方向Xが鉛直方向に一致し、第1流路24Aが液体吐出ノズル22の軸方向に沿って延在する例を示したが、本発明において、圧縮空気4や微粒化した液体3を噴射させる方向は、特に制限されず、鉛直方向の下方に代えて、水平方向、斜め上方、斜め下方等としても良い。また、第1流路24Aは、液体吐出ノズル22の中心軸と平行でも良いし非平行でも良い。
The
FIG. 1 shows an example in which the extending direction X of the central axis of the
また、液体吐出ノズル22の液体吐出口23から離間した位置に、液体吐出口23と対向配置された対向電極6とを備えている。詳細には、対向電極6は、液体吐出ノズル22の液体吐出口23の開口の正面の位置において、液体吐出口23の開口に対面して配置されている。対向電極6は、金属等から構成されており導電性を有している。液体吐出ノズル22の先端と対向電極6との間の距離(最短距離)は、好ましくは200mm以上、より好ましくは300mm以上であり、また、好ましくは1500mm以下、より好ましくは1000mm以下である。前記最短距離が上記下限値以上とすることが、噴霧液滴を充分に乾燥させ、粒子として捕集する観点から好ましい。
Further, the counter electrode 6 disposed opposite to the
高電圧発生手段5は、図1に示すように、液体吐出ノズル22の導電性の金属細管21と対向電極6との間に、高電圧を印加可能に構成されている。図1に示す例では、液体吐出ノズル22の金属細管21に負電圧が印加されており、金属細管21が負極、対向電極6が接地されており、金属細管21と対向電極6との間には電界が生じる。なお、金属細管21と対向電極6との間に電界を生じさせるためには、図1に示す電圧の印加の仕方に代えて、液体吐出ノズル22の金属細管21に正電圧を印加するとともに、対向電極6を接地してもよい。また、対向電極6は必ずしも接地する必要は無く、金属細管21とは逆極性の電圧を印加するようにしてもよい。高電圧発生手段5によって発生させる電圧は、直流電圧であることが好ましい。
As shown in FIG. 1, the high voltage generating means 5 is configured to be able to apply a high voltage between the conductive metal
高電圧発生手段5には高圧電源装置などの公知の装置を用いることができる。金属細管21と対向電極6との間に加わる電位差は1kV以上、特に5kV以上とすることが好ましい。また金属細管21と対向電極6との間に加わる電位差は、好ましくは1kV以上60kV以下、より好ましくは5kV以上50kV以下である。
For the high voltage generating means 5, a known device such as a high voltage power supply device can be used. The potential difference applied between the metal
液体噴霧部2は、圧縮空気を噴射し、コロナ放電により生じた空気イオンを含むイオン搬送流45を生じさせる第2噴射口25を備えている。
コロナ放電で生じさせる空気イオン(負イオン)としては、例えば、O2 -(H2O)n ,O3 -(H2O)n ,NO2 -(H2O)n ,NO3 -(H2O)n ,CO3 -(H2O)n ,NO3 - ,NO3 -(HNO3)n ,NO3 -NO3 等が挙げられる。
本実施形態の製造装置における第2噴射口25は、図2に示すように、液体吐出口23の中心からの距離が、第1噴射口24よりも遠く、また、第1噴射口24から第2噴射口25までの距離L3が、液体吐出口23の中心から第1噴射口24までの距離L1よりも長くなっている。第2噴射口25は、図2に示すように、液体吐出口23を挟む両側の位置に一対形成されている。また、第2噴射口25は、図3に示すように、液体吐出口23の周囲に、液体吐出口23との間に間隔を設けて形成された傾斜面27に形成されている。傾斜面27は、液体吐出口23に近い側に傾斜下端、液体吐出口23から近い側に傾斜上端を有している。傾斜面27は、平面状であることが好ましいが、凸曲面又は凹曲面状であっても良い。
第2噴射口25は、液体吐出口23を挟むように一対設けるのに代えて、液体吐出口23の周囲に均等に3個以上設けることもできる。図5(a)は均等に4個、図5(b)は均等に3個設けた例である。図5(a)に示す例及び図5(b)に示す例のそれぞれにおいて、複数個の第2噴射口25は、液体吐出口23の中心に中心を有する真円の円周上に等間隔に配置されている。
The
As air ions (negative ions) generated by corona discharge, for example, O 2 − (H 2 O) n , O 3 − (H 2 O) n , NO 2 − (H 2 O) n , NO 3 − ( H 2 O) n , CO 3 − (H 2 O) n , NO 3 − , NO 3 − (HNO 3 ) n , NO 3 − NO 3 and the like.
As shown in FIG. 2, the
Instead of providing a pair of the
第2噴射口25は、図1及び図4に示すように、遠位流路25A及び液体吐出ノズル22の中心軸に対して角度を有する傾斜流路25Bを介して、前述した内部空間42と連通している。圧縮空気供給手段によって内部空間42に圧縮空気4が供給されると、その一部が、前述したように、第1流路24Aを通って第1噴射口24から微粒化用圧縮空気41として噴出する一方、他の一部が、遠位流路25A及び傾斜流路25Bを通って、第2噴射口25から噴射される。第1流路24A、遠位流路25A及び傾斜流路25Bは、それぞれ内面が円筒状をなしていることが好ましい。
遠位流路25A及び傾斜流路25Bは、互いに連通して、第2噴射口25に空気を供給する連続流路を形成しており、遠位流路25Aは、傾斜流路25Bに比して第2噴射口25から遠い位置にある。図4に示す遠位流路25Aは、液体吐出ノズル22の中心軸と平行に形成されているが、非平行であっても良く、また、傾斜流路25Bに対して角度を有する遠位流路25A自体が存在しなくても良い。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
The
また第2噴射口25には、コロナ放電を生じさせるための針電極26が設けられている。本実施形態の高電圧発生手段5は、針電極26にも、コロナ放電を生じさせるための高電圧を印加可能に構成されている。図1に示すように、本実施形態においては、液体吐出ノズル22の金属細管21及び針電極26に、分岐させた金属導線51を介して、同極性の電圧が印加されるように構成されている。
針電極26は、その先端が、第2噴射口25から突出するように配置されていることが好ましい。針電極26は、遠位流路25A又は傾斜流路25Bの内面に固定されていても良く、また、遠位流路25Aの内面及び傾斜流路25Bの内面の何れにも接触しないように支持されていても良い。針電極26としては、放電用金属ワイヤ等を好ましく用いることができる。針電極として用いる放電用金属ワイヤの材質としては、タングステン、黄銅、銅、モリブデン等の導電性金属材料で腐食しにくいものが好ましい。また、針電極26は、圧縮空気の噴射に耐える強度を持ち、噴射を妨げない適度な太さであることが好ましく、例えば、針電極26の直径は、第2噴射口の口径の60%以下が好ましく、より好ましくは40%以下であり、第2噴射口の口径の20%以上が好ましく、より好ましくは30%以上である。例えば第2噴射口の口径が0.5mmの場合0.2〜0.3mmが好ましい。針電極26は、先端を針状に尖らせて、放電し易くして用いる。なお、針電極26として、先端が尖った金属ワイヤ等を用いる場合、針電極26の直径は、第2噴射口25の出口断面における直径とする。また、針電極26は、先端が尖っていない棒状体であっても良いが、先端が尖っている方が好ましい。
The
The
また、針電極26の第2噴射口25からの突出長さL5(図4参照)は、コロナ放電の生じ易さの観点から、好ましくは0.5mm以上、更に好ましくは1mm以上であり、また空気の流れを妨げる程度を減らし、液の付着を防止する観点から、好ましくは3mm以下、更に好ましくは2mm以下である。針電極26の突出長さL5は、好ましくは0.5mm以上3mm以下、更に好ましくは1mm以上2mm以下である。
なお、遠位流路25Aや傾斜流路25Bが形成されている部材が導電体である場合、その部材に針電極26を融着し、その部材に高電圧発生手段5からの金属導線51等を接続しても良い。
In addition, the protrusion length L5 (see FIG. 4) of the
In addition, when the member in which the
図1に示す例は、針電極26に、液体吐出ノズル22の金属細管21と同じ負電圧が印加した場合であるが、図1に示す電圧の印加の仕方に代えて、針電極26及び液体吐出ノズル22の金属細管21に正電圧を印加するとともに、対向電極6を接地してもよい。高電圧発生手段5によって発生させる電圧は、直流電圧であることが好ましい。
The example shown in FIG. 1 is a case where the same negative voltage as that of the metal
針電極26と対向電極6との間に加わる電位差は、15kV以上、特に20kV以上とすることが、コロナ放電により空気イオンを大量に生じさせる点から好ましい。一方、この電位差は60kV以下、特に50kV以下とすることが、装置の絶縁を過大にする必要がない点から好ましい。針電極26と対向電極6との間に加わる電位差は、好ましくは15kV以上60kV以下、より好ましくは20kV以上50kV以下である。
高電圧発生手段5は、液体吐出ノズル22の金属細管に電圧を印加する装置とは別に、針電極26に電圧を印加する装置を有していても良く、相互に異なる電圧を発生させる機能を備えた電源装置を用いて、液体吐出ノズル22の金属細管と針電極26とに独立して異なる電圧を印加しても良い。
The potential difference applied between the
The high voltage generating means 5 may have a device for applying a voltage to the
本実施形態の製造装置1は、対向電極6の表面に、微粒子の捕集部7を備えている。微粒子の捕集部7は、導電性材料からなる対向電極6の表面であっても良いが、対向電極6の表面に、薄いフィルム等を被せて捕集部7として用いても良い。
The
次に、上述した微粒子の製造装置を用いて微粒子を製造する方法、即ち本発明の微粒子の製造方法の実施態様について説明する。
本発明の微粒子の製造方法の好ましい実施態様においては、前述した製造装置1の液体噴霧部2に、圧縮空気供給手段により圧縮空気を供給するとともに、定量送液ポンプ等の公知の原料液供給手段(図示せず)により液体噴霧部2に、微粒子の原料液である液体3を供給する。圧縮空気の供給により、金属細管21の一端側に開口する液体吐出口23の周囲に位置する第1噴射口24から微粒化用圧縮空気41が噴出するとともに、第2噴射口25から、イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気が噴射される。
Next, an embodiment of a method for producing fine particles using the fine particle production apparatus described above, that is, a method for producing fine particles of the present invention will be described.
In a preferred embodiment of the method for producing fine particles according to the present invention, the compressed air is supplied to the
この状態で、高電圧発生手段5を作動させて、微粒子の原料液である液体が通過する導電性の金属細管21及び針電極26に負電圧の直流高電圧を印加すると、金属細管21内を流れる液体3にマイナスの電荷が帯電し、その帯電した液体3が、液体吐出口23から、液体吐出口23の周囲から噴出された微粒化用圧縮空気41によって微粒化されて噴霧される。液体3は、噴霧により液滴となるとともに帯電した帯電液滴31となっている。
In this state, when the high voltage generating means 5 is operated and a negative DC high voltage is applied to the conductive metal
噴霧により生じた帯電液滴31は、第1噴射口24からの圧縮空気の噴射により生じた気流に乗り、また金属細管21と対向電極6に生じた電界に沿って対向電極6に向かって流れる。また、針電極26への負電圧の高電圧の印加により、針電極26からコロナ放電で生じて空気イオンが生じるとともに、第2噴射口25からの圧縮空気の噴射により、空気イオンを含む気流であるイオン搬送流45が生じる。イオン搬送流45中に含まれる空気イオンは、帯電液滴31と同じ極性であるマイナスに帯電している。
また第2噴射口25は、液体吐出口23に近い側に傾斜下端を有する傾斜面27に形成されており、空気イオンを含むイオン搬送流45は、図1に示すように、前述した帯電液滴の流れFに対して、角度を付けて吹き付けらえる。
The charged
Further, the
帯電液滴31と同じ極性に帯電した空気イオンを含むイオン搬送流45を、噴霧により生じた帯電液滴の流れFに吹き付けることによって、流れF中の帯電液滴31の帯電量が増加する。帯電量が増加する理由は、通常、帯電液滴と空気イオンは同極性であり、平行流ならば反発して合一することは無いが、帯電液滴の流れFに角度をつけて高速の空気イオンを衝突させているので、帯電液滴に空気イオンが取り込まれ、その結果、帯電量が増加していると考えられる。
このように帯電液滴31の帯電量が増加することによって、帯電液滴31が飛翔中に溶媒が蒸発して表面電荷密度が高くなって電荷が反発しあい、この電荷反発力が液の表面張力に打ち勝って液滴が微小粒子に分裂していく現象、すなわちレイリー分裂が促進される。そして、複数回の分裂を繰り返して小粒径化した微粒子32が捕集部7に捕集される。捕集は、対向電極6を接地した状態で行っても良いし、対向電極に、微粒子と逆極性の電圧、即ち微粒子がマイナスに帯電している場合はプラス、微粒子がプラスに帯電している場合はマイナスの電圧を印加した状態で行ってもよい。
By blowing the
As the charge amount of the charged
イオン搬送流45の吹き付けによる帯電量の増大を一層効果的に生じさせる観点から、イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気を噴射する噴射口である第2噴射口25の中心軸25cと、液体吐出口23の中心軸23cとが、液体吐出口23からの距離Lが2〜6mmの範囲内において40〜80度の交差角度θ(図4参照)で交差するように設計することが好ましい。
距離Lを2〜6mmの範囲内とすることにより、イオン搬送流45を、帯電液滴があまり拡散せず、空気イオンの濃度も高い状態で、帯電液滴の流れFに吹き付けることができ、帯電効率が高くなり、交差角度θを40〜80度の範囲内とすることにより、イオン搬送流45を噴霧液滴の流れFに強く衝突させることができて帯電効率が高まるとともに、角度が大きすぎて液滴が広く飛散してしまうことも防止できる。
なお、第2噴射口25の中心軸25cと、液体吐出口23の中心軸23cとの交差は、中心軸どうしがねじれの位置にあっても該点Pにおいて交差しているとしてよい。液体吐出口23の中心軸23c上の点Pを中心とする半径0.5mmの球殻の内部を第2噴射口25の中心軸25cが通過することが好ましく、半径0.35mmの球殻の内部を第2噴射口25の中心軸25cが通過することがより好ましい。第2噴射口25の中心軸25cが液体吐出口23の中心軸23c上の点Pを中心とする前記半径の球殻の内部を通過していれば、該点Pにおいて交差しているとする。
From the viewpoint of more effectively increasing the amount of charge due to the blowing of the
By setting the distance L within the range of 2 to 6 mm, the
Note that the intersection of the
同様の観点から、第2噴射口25の中心軸25cと液体吐出口23の中心軸23cとは、液体吐出口23からの距離Lが3〜5mmの範囲内において45〜60度の交差角度θで交差することが更に好ましい。
液体吐出口23の中心軸23cは、液体吐出口23に隣接する流体3の流路の中心軸であり、該液体30の流路内に位置する部分に加えて、液体吐出口23から突出する、軸長方向への延長部分も含まれる。本実施形態における、液体吐出口23の中心軸23cは、液体吐出ノズル22の中心軸及びその軸長方向への延長部分と一致している。
第2噴射口25の中心軸25cは、第2噴射口25に隣接する流路、即ち前述した傾斜流路25Bの中心軸であり、該流路25B内に位置する部分に加えて第2噴射口25から突出する軸長方向への延長部分も含まれる。なお、図5(a)及び図5(b)の示す例においても、全ての第2噴射口25の中心軸が液体吐出口23の中心軸に対して、液体吐出口23からの距離が2〜6mmの範囲内において40〜80度の交差角度θ(図4参照)で交差するようにすることが好ましく、該距離が3〜5mmの範囲内において45〜60度の交差角度θで交差することが更に好ましい。
From the same point of view, the
The
The
本発明の製造装置及び製造方法においては、噴霧量を比較的多くすることができる。例えば、液体吐出用ノズルへの液体3の供給量は、0.5mL/min以上とすることができ、エレクトロスプレー法の10倍以上とすることができる。また、液体吐出用ノズルへの液体3の供給量は、160mL/min以下であることが好ましい。 In the production apparatus and production method of the present invention, the spray amount can be made relatively large. For example, the supply amount of the liquid 3 to the liquid discharge nozzle can be 0.5 mL / min or more, and can be 10 times or more that of the electrospray method. The supply amount of the liquid 3 to the liquid discharge nozzle is preferably 160 mL / min or less.
微粒子の原料液は、製造する微粒子の種類に応じて適宜に決定することができるが、生じた微粒子の構成材料となる微粒子構成材料と、微粒子の噴霧過程で一部又は全部が蒸発する溶媒とを含み、導電性を有することが好ましい。
微粒子として、有機化合物を含む微粒子を製造する場合には、微粒子構成材料としては、アラミド、コラーゲン、セルロース、ナイロン、ポリ−m−フェニレンテレフタレート、ポリ−p−フェニレンイソフラテート、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリエステルカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリスチレン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリプロピレン、ポリペプチド、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ乳酸等が例示できる。用いられる有機化合物は1種類に限定されるわけではなく、前記例示した有機化合物から任意の複数種類を組み合わせて用いることができる。
The raw material liquid for the fine particles can be appropriately determined according to the type of fine particles to be produced. The fine particle constituting material that is a constituent material of the generated fine particles, and a solvent in which part or all of the fine particles are evaporated during the spraying process of the fine particles It is preferable that it has electroconductivity.
In the case of producing fine particles containing an organic compound as fine particles, the fine particle constituent materials include aramid, collagen, cellulose, nylon, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile Methacrylate copolymer, polyarylate, polyurethane, polyester carbonate, polyethylene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polycaprolactone, polyglycolic acid, polystyrene, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl alcohol, polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride , Polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polypropylene, polypeptide, polysalt Vinylidene - acrylate copolymer, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polylactic acid and the like. The organic compound to be used is not limited to one type, and an arbitrary plurality of types can be used in combination from the organic compounds exemplified above.
また、微粒子として、無機化合物の微粒子を製造する場合には、微粒子構成材料として、無機微粒子を含むことが好ましく、原料液中の無機微粒子の含有量は10〜20質量%であることが好ましい。ここでいう無機微粒子としては、シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化鉄、酸化亜鉛、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化カルシウム等の金属酸化物あるいは酸化インジウム錫などの複合酸化物、金、銀、銅、白金などの金属、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素などの窒化物、炭化ケイ素、チタン酸バリウムシリコン、カーボンナノチューブ等が挙げられる。用いる無機微粒子は1種類に限定されるわけではなく、前記例示した無機微粒子から任意の複数種類を組み合わせて用いることができる。 Further, when producing inorganic fine particles as fine particles, it is preferable to include inorganic fine particles as the fine particle constituent material, and the content of the inorganic fine particles in the raw material liquid is preferably 10 to 20% by mass. Examples of the inorganic fine particles include silica, titanium oxide, alumina, iron oxide, zinc oxide, zirconia, magnesium oxide, tin oxide, indium oxide, yttrium oxide, cerium oxide, copper oxide, manganese oxide, cobalt oxide, and calcium oxide. Metal oxides or composite oxides such as indium tin oxide, metals such as gold, silver, copper and platinum, nitrides such as aluminum nitride, silicon nitride and boron nitride, silicon carbide, barium silicon titanate, carbon nanotubes, etc. Can be mentioned. The inorganic fine particles to be used are not limited to one type, and any plurality of types of inorganic fine particles exemplified above can be used in combination.
また、微粒子として、無機化合物と有機化合物とを含む微粒子を製造することもでき、この場合の原料液としては、有機化合物を含む微粒子を製造するための上述した微粒子構成材料の1種以上と、無機化合物の微粒子を製造するための上述した微粒子構成材料の1種以上とを含むものが挙げられる。 In addition, fine particles containing an inorganic compound and an organic compound can be produced as fine particles. In this case, the raw material liquid includes one or more of the above-described fine particle constituent materials for producing fine particles containing an organic compound, And those containing one or more of the above-described fine particle constituent materials for producing fine particles of an inorganic compound.
溶媒としては、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸メチル、塩化エチル、塩化メチル、塩化メチレン、四塩化炭素、臭化エチル、臭化プロピル、臭化メチル、酢酸、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸メチル、水、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、1−プロパノール、2−プロパノール、N,N−ジメチルホルムアミド、m−キシレン、o−キシレン、p−キシレン、o−クロロトルエン、p−クロロトルエン、アセトニトリル、アセトン、エタノール、ギ酸、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸メチル、クロロホルム、ジイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、シクロペンタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、ジベンジルアルコール、テトラエチレングリコール、テトラヒドロフラン、トリエチレングリコール、トリクロロエタン、トルエン、ピリジン、フェノール、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジメチル、ヘキサフルオロアセトン、ヘキサフルオロイソプロパノール、ヘキサン、ベンゼン、メタノール、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等を例示することができる。用いる溶媒は1種類に限定されるわけではなく、前記例示した溶媒から任意の複数種類を選定し、混合して用いても構わない。 Solvents include ethyl benzoate, propyl benzoate, methyl benzoate, ethyl chloride, methyl chloride, methylene chloride, carbon tetrachloride, ethyl bromide, propyl bromide, methyl bromide, acetic acid, ethyl acetate, propyl acetate, acetic acid Methyl, water, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, 1-propanol, 2-propanol, N, N-dimethylformamide, m-xylene, o-xylene , P-xylene, o-chlorotoluene, p-chlorotoluene, acetonitrile, acetone, ethanol, formic acid, ethyl formate, propyl formate, methyl formate, chloroform, diisobutyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, cyclohexane, cyclopentane, dichloropropane, Dibromoethane, Dibro Propane, dibenzyl alcohol, tetraethylene glycol, tetrahydrofuran, triethylene glycol, trichloroethane, toluene, pyridine, phenol, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, dimethyl phthalate, hexafluoroacetone, hexafluoroisopropanol, hexane, benzene, methanol, Examples thereof include methyl-n-propyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, methyl isobutyl ketone, and methyl ethyl ketone. The solvent to be used is not limited to one type, and a plurality of arbitrary types may be selected from the exemplified solvents and mixed.
その他に、原料液に高分子化合物を含むことができる。水溶性高分子としてはポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、キトサン、プルラン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ポリ−γ−グルタミン酸、変性コーンスターチ、β−グルカン、グルコオリゴ糖、ヘパリン、ケラト硫酸等のムコ多糖、セルロース、ペクチン、キシラン、リグニン、グルコマンナン、ガラクツロン酸、サイリウムシードガム、タマリンド種子ガム、アラビアガム、トラガントガム、大豆水溶性多糖、アルギン酸、カラギーナン、ラミナラン、寒天(アガロース)、ゼラチン、フコイダン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、部分鹸化ポリビニルアルコール、低鹸化ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。非水溶性高分子としてはポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブチルアルコール、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−m−フェニレンテレフタレート、ポリ−p−フェニレンイソフラテート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチド等が例示できる。用いられる高分子化合物は1種類に限定されるわけではなく、前記例示した高分子化合物から任意の複数種類を組み合わせて用いることができる。 In addition, the raw material liquid can contain a polymer compound. Examples of water-soluble polymers include polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polymethacrylic acid, polysodium methacrylate, polyvinylpyrrolidone, chitosan, pullulan, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, poly-γ- Glutamic acid, modified corn starch, β-glucan, gluco-oligosaccharide, heparin, keratosulfuric acid and other mucopolysaccharides, cellulose, pectin, xylan, lignin, glucomannan, galacturonic acid, psyllium seed gum, tamarind seed gum, gum arabic, tragacanth gum, soybean water Polysaccharides, alginic acid, carrageenan, laminaran, agar (agarose), gelatin, fucoidan, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxyethyl Examples thereof include cellulose, hydroxypropylmethylcellulose, partially saponified polyvinyl alcohol, low saponified polyvinyl alcohol, and carboxymethylcellulose. Examples of water-insoluble polymers include polypropylene, polyethylene, polystyrene, polybutyl alcohol, polyurethane, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyvinylidene fluoride, polyfluoride. Vinylidene chloride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polycarbonate, polyarylate, polyester carbonate, nylon, aramid, polycaprolactone, poly Examples thereof include lactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, and polypeptide. The polymer compound to be used is not limited to one type, and any plurality of types can be used in combination from the exemplified polymer compounds.
微粒子の原料液である液体は、高電圧を印加した金属細管により帯電させるため、導電性を有する必要がある。ここでいう導電性とは、例えば、導電率が1μS/m以上であることを意味する。 The liquid that is the raw material liquid for the fine particles needs to have conductivity because it is charged by a metal thin tube to which a high voltage is applied. The term “conductivity” as used herein means that the conductivity is 1 μS / m or more, for example.
なお、本発明の方法及び装置で好ましく製造される微粒子は、例えば、下記方法により求めた数平均粒子径が0.01μm以上10μm以下である微小なものであり、より好ましくは0.01μm以上5μm以下のものである。ただし、本発明で製造する粒子は、そのような数平均粒子径を有するものに制限されない。
〔平均粒子径の測定方法〕
走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社、JSM−6510)を用いて、加速電圧20kV、倍率5000倍にて粒子の観察を行う。50〜200個の粒子が含まれる複数の視野中の全粒子の直径を画像上で実測し、その平均を数平均粒子径として算出した。
The fine particles preferably produced by the method and apparatus of the present invention are fine particles having a number average particle diameter of 0.01 μm or more and 10 μm or less determined by the following method, and more preferably 0.01 μm or more and 5 μm. It is as follows. However, the particles produced in the present invention are not limited to those having such a number average particle diameter.
[Measurement method of average particle diameter]
Using a scanning electron microscope (JEOL Ltd., JSM-6510), particles are observed at an acceleration voltage of 20 kV and a magnification of 5000 times. The diameters of all the particles in a plurality of visual fields including 50 to 200 particles were measured on the image, and the average was calculated as the number average particle diameter.
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されず適宜変更可能である。
例えば、第1噴射口24から噴射される圧縮空気及び第2噴射口25から噴射される圧縮空気は、共通する内部空間42を経由することなく独立した経路で供給されたものであっても良い。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the preferable embodiment, this invention is not restrict | limited to embodiment mentioned above, It can change suitably.
For example, the compressed air injected from the
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の付記(微粒子の製造装置、微粒子の製造方法)を開示する。
<1>
微粒子の原料液である液体が通過する導電性の金属細管に直接高電圧を印加するとともに、該金属細管の一端側に開口する液体吐出口の周囲から微粒化用圧縮空気を噴出させることによって、前記液体を微粒化させて噴霧し、
噴霧により生じた帯電液滴の流れに対して、コロナ放電及び圧縮空気の噴射により生じさせた、前記帯電液滴と同極性に帯電した空気イオンを含むイオン搬送流を、角度を付けて吹き付ける、微粒子の製造方法。
In relation to the above-described embodiment, the present invention further discloses the following additional notes (fine particle production apparatus, fine particle production method).
<1>
By directly applying a high voltage to a conductive metal thin tube through which a liquid that is a raw material liquid for fine particles passes, and by spraying compressed air for atomization from the periphery of a liquid discharge port that opens on one end side of the metal thin tube, Atomizing and spraying the liquid,
An ion carrier stream containing air ions charged in the same polarity as the charged droplets, generated by corona discharge and jetting of compressed air, is sprayed at an angle to the flow of charged droplets generated by spraying. A method for producing fine particles.
<2>
前記金属細管の内径は、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.3mm以上であり、また好ましくは1mm以下、より好ましくは0.5mm以下であり、また好ましくは0.1mm以上1mm以下、より好ましくは0.3mm以上0.5mm以下である、前記<1>に記載の微粒子の製造方法。
<3>
前記金属細管の外径は、好ましくは0.2mm以上、より好ましくは0.3mm以上であり、また好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下であり、また好ましくは0.2mm以上2mm以下、より好ましくは0.3mm以上1.5mm以下である、前記<1>又は<2>に記載の微粒子の製造方法。
<4>
前記微粒化用圧縮空気を、前記液体吐出口の周囲に環状に形成した第1噴射口から噴出させる、前記<1>〜<3>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<5>
前記液体吐出口がその正面視において円形である、前記<1>〜<4>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<2>
The inner diameter of the metal thin tube is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less, and preferably 0.1 mm or more and 1 mm or less. The method for producing fine particles according to <1>, more preferably 0.3 mm or more and 0.5 mm or less.
<3>
The outer diameter of the metal thin tube is preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, preferably 2 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, and preferably 0.2 mm or more and 2 mm or less. More preferably, the method for producing fine particles according to <1> or <2>, wherein the particle size is 0.3 mm or more and 1.5 mm or less.
<4>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <3>, wherein the compressed air for atomization is ejected from a first ejection port formed in an annular shape around the liquid ejection port.
<5>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <4>, wherein the liquid discharge port is circular in a front view.
<6>
前記液体吐出口から離間した位置に、前記金属細管との間に電位差を生じさせる対向電極を配置して、前記微粒子の製造を行い、
前記液体吐出口と前記対向電極との間の最短距離を、好ましくは200mm以上、より好ましくは300mm以上であり、また、好ましくは1500mm以下、より好ましくは1000mm以下である、前記<1>〜<3>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<7>
前記金属細管には、負電圧又は正電圧を印加し、前記液体吐出口から離間した位置に配置した対向電極に、逆極性の電圧を印加するか、又は該対向電極を接地する、前記<1>〜<6>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<8>
金属細管と対向電極との間に加わる電位差が、好ましくは1kV以上、より好ましくは5kV以上であり、また好ましくは60kV以下、より好ましくは50kV以下であり、また、好ましくは1kV以上60kV以下、より好ましくは5kV以上50kV以下である、前記<1>〜<6>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<9>
前記微粒化用圧縮空気を、前記液体吐出口の周囲に環状に形成した第1噴射口から噴出させ、前記イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気を、第2噴射口から噴出させ、
第2噴射口は、前記液体吐出口の中心からの距離が、第1噴射口よりも遠く、また、第1噴射口から第2噴射口までの距離L3が、前記液体吐出口の中心から第1噴射口までの距離L1よりも長くなっている。前記<1>〜<8>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<10>
前記イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気を噴射する第2噴射口が、少なくとも、前記液体吐出口を挟む両側の位置に一対形成されている、前記<1>〜<9>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<6>
A counter electrode that generates a potential difference with the metal thin tube is disposed at a position spaced apart from the liquid discharge port, and the fine particles are manufactured.
The shortest distance between the liquid discharge port and the counter electrode is preferably 200 mm or more, more preferably 300 mm or more, and preferably 1500 mm or less, more preferably 1000 mm or less, <1> to <3> The method for producing fine particles according to any one of the above.
<7>
A negative voltage or a positive voltage is applied to the metal thin tube, and a reverse polarity voltage is applied to the counter electrode disposed at a position away from the liquid discharge port, or the counter electrode is grounded, <1 The manufacturing method of microparticles | fine-particles any one of>-<6>.
<8>
The potential difference applied between the metal thin tube and the counter electrode is preferably 1 kV or more, more preferably 5 kV or more, preferably 60 kV or less, more preferably 50 kV or less, and preferably 1 kV or more and 60 kV or less. The method for producing fine particles according to any one of <1> to <6>, preferably 5 kV or more and 50 kV or less.
<9>
The atomized compressed air is ejected from a first ejection port formed in an annular shape around the liquid ejection port, and the compressed air for generating the ion carrier flow is ejected from the second ejection port,
The second ejection port is farther from the center of the liquid ejection port than the first ejection port, and the distance L3 from the first ejection port to the second ejection port is the first distance from the center of the liquid ejection port. It is longer than the distance L1 to one injection port. The method for producing fine particles according to any one of <1> to <8>.
<10>
Any one of <1> to <9>, wherein a pair of second injection ports for injecting compressed air for generating the ion carrier flow is formed at least at positions on both sides of the liquid discharge port. The manufacturing method of microparticles | fine-particles of description.
<11>
前記イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気を噴射する第2噴射口は、前記液体吐出口の周囲に前記液体吐出口との間に間隔を設けて形成された傾斜面に形成されている、前記<1>〜<10>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<12>
前記イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気を噴射する第2噴射口の中心軸と、前記液体吐出口の中心軸とが、該液体吐出口からの距離が2〜6mmの範囲内において40〜80度の交差角度で交差している、前記<1>〜<11>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<13>
前記空気イオンを、圧縮空気の噴射口から突出するように配置したコロナ放電用の針電極から発生させる、前記<1>〜<12>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<14>
前記針電極の圧縮空気の噴射口からの突出長さは、好ましくは0.5mm以上、更に好ましくは1mm以上であり、好ましくは3mm以下、更に好ましくは2mm以下であり、また好ましくは0.5mm以上3mm以下、更に好ましくは1mm以上2mm以下である、前記<13>に記載の微粒子の製造方法。
<15>
前記イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気が、前記液体吐出口を端部に有する液体吐出ノズルの中心軸に対して傾斜した傾斜流路を通って噴射される。前記<1>〜<14>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<11>
The second ejection port that ejects compressed air for generating the ion carrier flow is formed on an inclined surface that is formed around the liquid ejection port and spaced from the liquid ejection port. The method for producing fine particles according to any one of <1> to <10>.
<12>
The central axis of the second injection port that injects compressed air for generating the ion carrier flow and the central axis of the liquid discharge port are within a range of 2 to 6 mm from the liquid discharge port. The method for producing fine particles according to any one of <1> to <11>, wherein the fine particles intersect at an intersection angle of 80 degrees.
<13>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <12>, wherein the air ions are generated from a needle electrode for corona discharge arranged so as to protrude from a jet port of compressed air.
<14>
The protruding length of the needle electrode from the compressed air injection port is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1 mm or more, preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less, and preferably 0.5 mm. The method for producing fine particles according to <13>, which is 3 mm or less and more preferably 1 mm or more and 2 mm or less.
<15>
Compressed air for generating the ion carrier flow is ejected through an inclined flow channel that is inclined with respect to the central axis of the liquid discharge nozzle having the liquid discharge port at the end. The method for producing fine particles according to any one of <1> to <14>.
<16>
前記空気イオンを、コロナ放電用の針電極から発生させ、該針電極は、前記イオン搬送流を生じさせるための圧縮空気を噴射する第2噴射口に圧縮空気を送る流路の内面に固定されているか、又は該流路の内面に接触しないように支持されている、前記<1>〜<15>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<17>
前記空気イオンを、コロナ放電用の針電極から発生させ、該針電極は、遠位流路、又は前記液体吐出口を端部に有する液体吐出ノズルの中心軸に対して傾斜した傾斜流路又は前記液体吐出口からの距離が該傾斜流路よりも遠い遠位流路の内面に固定されているか、又は該遠位管路の内面及び該傾斜管路の内面の何れにも接触しないように支持されている、前記<1>〜<16>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<18>
前記針電極の直径は、第2噴射口の口径の好ましくは60%以下、より好ましくは40%以下であり、また好ましくは0.1%以上である、前記<1>〜<17>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<19>
前記微粒子の原料液が、無機微粒子を10〜20質量%含む導電性の液体である、前記<1>〜<18>の何れか1に記載の微粒子の製造方法。
<20>
前記針電極と前記対向電極との間に加える電位差が、好ましくは15kV以上、より好ましくは20kV以上であり、また好ましくは60kV以下、より好ましくは50kV以下であり、また好ましくは15kV以上60kV以下、より好ましくは20kV以上50kV以下である、前記<1>〜<19>に記載の微粒子の製造方法。
<16>
The air ions are generated from a corona discharge needle electrode, and the needle electrode is fixed to an inner surface of a flow path for sending compressed air to a second injection port for injecting compressed air for generating the ion carrier flow. The method for producing fine particles according to any one of <1> to <15>, wherein the fine particles are supported so as not to contact the inner surface of the flow path.
<17>
The air ions are generated from a needle electrode for corona discharge, and the needle electrode is a distal flow channel, or an inclined flow channel inclined with respect to a central axis of a liquid discharge nozzle having the liquid discharge port at its end. The distance from the liquid discharge port is fixed to the inner surface of the distal flow path that is farther from the inclined flow path, or does not contact either the inner surface of the distal duct or the inner face of the inclined duct The method for producing fine particles according to any one of <1> to <16>, which is supported.
<18>
The diameter of the needle electrode is preferably 60% or less, more preferably 40% or less, and preferably 0.1% or more of the diameter of the second injection port, any one of <1> to <17> 2. The method for producing fine particles according to
<19>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <18>, wherein the raw material liquid for the fine particles is a conductive liquid containing 10 to 20% by mass of inorganic fine particles.
<20>
The potential difference applied between the needle electrode and the counter electrode is preferably 15 kV or more, more preferably 20 kV or more, preferably 60 kV or less, more preferably 50 kV or less, and preferably 15 kV or more and 60 kV or less. More preferably, it is 20 kV or more and 50 kV or less, The manufacturing method of the microparticles | fine-particles as described in said <1>-<19>.
<21>
微粒子の原料液である液体を噴霧させる液体噴霧部と、液体噴霧部に対して、原料液である液体を供給する原料液供給手段と、液体噴霧部に対して圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、高電圧発生手段と、液体噴霧部に形成された液体吐出口と対向配置された対向電極とを備えた、微粒子の製造装置であって、
前記液体噴霧部は、前記液体が通過する導電性の金属細管を備えた液体吐出ノズルと、液体吐出ノズルの一端に形成された液体吐出口と、該液体吐出口の周囲から圧縮空気を噴出させる圧縮空気の第1噴射口と、圧縮空気を噴射し、コロナ放電により生じた空気イオンを含むイオン搬送流を生じさせる第2噴射口とを備えており、前記イオン搬送流が噴射される第2噴射口の中心軸は前記液体吐出口の中心軸と交差しており、第2噴射口には、コロナ放電用の針電極が設けられており、
高電圧発生手段は、導電性の金属細管に高電圧を印加可能であるとともに、コロナ放電用の針電極にもコロナ放電を生じさせるための高電圧を印加可能であり、導電性の金属細管及び針電極と前記対向電極との間に電位差を生じさせ得る、微粒子の製造装置。
<22>
前記針電極と前記対向電極との間に加わる電位差が、好ましくは15kV以上、より好ましくは20kV以上であり、また好ましくは60kV以下、より好ましくは50kV以下であり、また好ましくは15kV以上60kV以下、より好ましくは20kV以上50kV以下である、前記<20>に記載の微粒子の製造装置。
<23>
第2噴射口の中心軸と前記液体吐出口の中心軸とが、該液体吐出口からの距離が2〜6mmの範囲内において40〜80度の交差角度で交差している、前記<21>〜<22>に記載の微粒子の製造装置。
<24>
第2噴射口の中心軸と前記液体吐出口の中心軸とが、該液体吐出口からの距離が3〜5mmの範囲内において45〜60度の交差角度で交差している、前記<23>に記載の微粒子の製造装置。
<25>
液体吐出用ノズルへの液体の供給量が、0.5mL/min以上200mL/min以下である、前記<21>〜<24>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<21>
Liquid spray unit for spraying liquid as raw material liquid of fine particles, raw material liquid supply means for supplying liquid as raw material liquid to liquid spray unit, and compressed air supply for supplying compressed air to liquid spray unit An apparatus for producing fine particles, comprising: a means; a high-voltage generating means; and a counter electrode disposed opposite to a liquid discharge port formed in the liquid spraying portion,
The liquid spraying unit ejects compressed air from a liquid discharge nozzle having a conductive metal thin tube through which the liquid passes, a liquid discharge port formed at one end of the liquid discharge nozzle, and the periphery of the liquid discharge port A first injection port for compressed air; and a second injection port for injecting compressed air to generate an ion carrier flow containing air ions generated by corona discharge. The central axis of the ejection port intersects with the central axis of the liquid ejection port, and the second ejection port is provided with a needle electrode for corona discharge,
The high voltage generating means can apply a high voltage to the conductive metal thin tube and can also apply a high voltage to the corona discharge needle electrode to cause a corona discharge. An apparatus for producing fine particles, which can generate a potential difference between a needle electrode and the counter electrode.
<22>
The potential difference applied between the needle electrode and the counter electrode is preferably 15 kV or more, more preferably 20 kV or more, preferably 60 kV or less, more preferably 50 kV or less, and preferably 15 kV or more and 60 kV or less. The apparatus for producing fine particles according to <20>, more preferably 20 kV or more and 50 kV or less.
<23>
<21> The central axis of the second ejection port and the central axis of the liquid discharge port intersect at an intersecting angle of 40 to 80 degrees within a range of 2 to 6 mm from the liquid discharge port. The fine particle production apparatus according to ~ <22>.
<24>
<23> The central axis of the second ejection port and the central axis of the liquid ejection port intersect at an intersecting angle of 45 to 60 degrees within a range of 3 to 5 mm from the liquid ejection port. The fine particle production apparatus according to 1.
<25>
The fine particle production apparatus according to any one of <21> to <24>, wherein the supply amount of the liquid to the liquid discharge nozzle is 0.5 mL / min or more and 200 mL / min or less.
<26>
有機化合物を含む微粒子を製造する、前記<1>〜<20>の何れか1に記載の微粒子の製造方法又は前記<21>〜<25>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<27>
微粒子の構成材料となる微粒子構成材料として、アラミド、コラーゲン、セルロース、ナイロン、ポリ−m−フェニレンテレフタレート、ポリ−p−フェニレンイソフラテート、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリエステルカーボネート、ポリエチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリスチレン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリビニルアルコール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリプロピレン、ポリペプチド、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリ乳酸から選択される1種又は2種以上の有機化合物を含む
原料液を使用する、前記<1>〜<20>の何れか1に記載の微粒子の製造方法又は前記<21>〜<26>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<28>
微粒子の構成材料となる微粒子構成材料として、原料液中に無機微粒子を10〜20質量%含む原料液を使用する、前記<1>〜<20>の何れか1に記載の微粒子の製造方法又は前記<21>〜<27>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<29>
前記無機微粒子として、シリカ、酸化チタン、アルミナ、酸化鉄、酸化亜鉛、ジルコニア、酸化マグネシウム、酸化錫、酸化インジウム、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化カルシウム等の金属酸化物あるいは酸化インジウム錫などの複合酸化物、金、銀、銅、白金などの金属、窒化アルミ、窒化ケイ素、窒化ホウ素などの窒化物、炭化ケイ素、チタン酸バリウムシリコン、カーボンナノチューブから選択される1種又は2種以上の無機微粒子を含む原料液を使用する、前記<1>〜<20>の何れか1に記載の微粒子の製造方法又は前記<21>〜<28>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<30>
溶媒として、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸メチル、塩化エチル、塩化メチル、塩化メチレン、四塩化炭素、臭化エチル、臭化プロピル、臭化メチル、酢酸、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸メチル、水、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエタン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、1−プロパノール、2−プロパノール、N,N−ジメチルホルムアミド、m−キシレン、o−キシレン、p−キシレン、o−クロロトルエン、p−クロロトルエン、アセトニトリル、アセトン、エタノール、ギ酸、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸メチル、クロロホルム、ジイソブチルケトン、ジイソプロピルケトン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、シクロペンタン、ジクロロプロパン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、ジベンジルアルコール、テトラエチレングリコール、テトラヒドロフラン、トリエチレングリコール、トリクロロエタン、トルエン、ピリジン、フェノール、フタル酸ジエチル、フタル酸ジプロピル、フタル酸ジメチル、ヘキサフルオロアセトン、ヘキサフルオロイソプロパノール、ヘキサン、ベンゼン、メタノール、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンから選択される1種又は2種以上を含む原料液を使用する、前記<1>〜<20>の何れか1に記載の微粒子の製造方法又は前記<21>〜<29>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<26>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <20> or the apparatus for producing fine particles according to any one of <21> to <25>, wherein the fine particles containing an organic compound are produced.
<27>
Examples of the fine particle constituting material that constitutes the fine particles include aramid, collagen, cellulose, nylon, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polyarylate, polyurethane, Polyester carbonate, polyethylene, polyethylene oxide, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycarbonate, polycaprolactone, polyglycolic acid, polystyrene, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl alcohol, polybutylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer Coalesced polypropylene, polypeptide, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, The method for producing fine particles according to any one of <1> to <20>, wherein a raw material liquid containing one or more organic compounds selected from vinyl chloride, polyvinyl acetate, and polylactic acid is used. Or the manufacturing apparatus of microparticles | fine-particles any one of said <21>-<26>.
<28>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <20> above, wherein a raw material liquid containing 10 to 20% by mass of inorganic fine particles in the raw material liquid is used as the fine particle constituent material to be a constituent material of the fine particles. The fine particle production apparatus according to any one of <21> to <27>.
<29>
Examples of the inorganic fine particles include silica, titanium oxide, alumina, iron oxide, zinc oxide, zirconia, magnesium oxide, tin oxide, indium oxide, yttrium oxide, cerium oxide, copper oxide, manganese oxide, cobalt oxide, and calcium oxide. Or a composite oxide such as indium tin oxide, a metal such as gold, silver, copper, or platinum, a nitride such as aluminum nitride, silicon nitride, or boron nitride, silicon carbide, barium silicon titanate, or
<30>
Solvents include ethyl benzoate, propyl benzoate, methyl benzoate, ethyl chloride, methyl chloride, methylene chloride, carbon tetrachloride, ethyl bromide, propyl bromide, methyl bromide, acetic acid, ethyl acetate, propyl acetate, methyl acetate Water, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane, 1-propanol, 2-propanol, N, N-dimethylformamide, m-xylene, o-xylene, p-xylene, o-chlorotoluene, p-chlorotoluene, acetonitrile, acetone, ethanol, formic acid, ethyl formate, propyl formate, methyl formate, chloroform, diisobutyl ketone, diisopropyl ketone, cyclohexanone, cyclohexane, cyclopentane, dichloropropane, dibromo Ethane, dibromo Lopan, dibenzyl alcohol, tetraethylene glycol, tetrahydrofuran, triethylene glycol, trichloroethane, toluene, pyridine, phenol, diethyl phthalate, dipropyl phthalate, dimethyl phthalate, hexafluoroacetone, hexafluoroisopropanol, hexane, benzene, methanol, Any one of the above items <1> to <20>, wherein a raw material liquid containing one or more selected from methyl-n-propyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, methyl isobutyl ketone, and methyl ethyl ketone is used. The manufacturing method of microparticles | fine-particles of description, or the manufacturing apparatus of microparticles | fine-particles any one of said <21>-<29>.
<31>
原料液に、水溶性の高分子化合物及び非水溶性の高分子化合物の何れか一方又は双方を含む原料液を用いる、前記<1>〜<20>の何れか1に記載の微粒子の製造方法又は前記<21>〜<30>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<32>
前記水溶性の高分子化合物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、キトサン、プルラン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ポリ−γ−グルタミン酸、変性コーンスターチ、β−グルカン、グルコオリゴ糖、ヘパリン、ケラト硫酸等のムコ多糖、セルロース、ペクチン、キシラン、リグニン、グルコマンナン、ガラクツロン酸、サイリウムシードガム、タマリンド種子ガム、アラビアガム、トラガントガム、大豆水溶性多糖、アルギン酸、カラギーナン、ラミナラン、寒天(アガロース)、ゼラチン、フコイダン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、部分鹸化ポリビニルアルコール、低鹸化ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースから選択される1種又は2種以上である、前記<31>に記載の微粒子の製造方法又は製造装置。
<33>
前記非水溶性の高分子化合物が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブチルアルコール、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ−m−フェニレンテレフタレート、ポリ−p−フェニレンイソフラテート、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン−アクリレート共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリアクリロニトリル−メタクリレート共重合体、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステルカーボネート、ナイロン、アラミド、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリ酢酸ビニル、ポリペプチドから選択される1種又は2種以上である、前記<31>又は<32>に記載の微粒子の製造方法又は製造装置。
<34>
微粒子の原料液である液体が導電性を有する、前記<1>〜<20>の何れか1に記載の微粒子の製造方法又は前記<21>〜<33>の何れか1に記載の微粒子の製造装置。
<31>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <20>, wherein the raw material liquid is a raw material liquid containing one or both of a water-soluble polymer compound and a water-insoluble polymer compound. Or the manufacturing apparatus of microparticles | fine-particles any one of said <21>-<30>.
<32>
The water-soluble polymer compound is polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polymethacrylic acid, polysodium methacrylate, polyvinylpyrrolidone, chitosan, pullulan, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, poly -Γ-glutamic acid, modified corn starch, β-glucan, gluco-oligosaccharide, heparin, mucopolysaccharide such as keratosulfate, cellulose, pectin, xylan, lignin, glucomannan, galacturonic acid, psyllium seed gum, tamarind seed gum, gum arabic, tragacanth gum , Soybean water-soluble polysaccharide, alginic acid, carrageenan, laminaran, agar (agarose), gelatin, fucoidan, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxy The method or apparatus for producing fine particles according to <31>, wherein the fine particles are one or more selected from siethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, partially saponified polyvinyl alcohol, low saponified polyvinyl alcohol, and carboxymethylcellulose.
<33>
The water-insoluble polymer compound is polypropylene, polyethylene, polystyrene, polybutyl alcohol, polyurethane, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, poly-m-phenylene terephthalate, poly-p-phenylene isophthalate, polyfluorinated. Vinylidene, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride-acrylate copolymer, polyacrylonitrile, polyacrylonitrile-methacrylate copolymer, polycarbonate, polyarylate, polyester carbonate, nylon, aramid, poly Selected from caprolactone, polylactic acid, polyglycolic acid, collagen, polyhydroxybutyric acid, polyvinyl acetate, polypeptide That is one or more, the <31> or microparticles manufacturing process or manufacturing apparatus according to <32>.
<34>
The method for producing fine particles according to any one of <1> to <20> or the fine particles according to any one of <21> to <33>, wherein the liquid that is a raw material liquid for fine particles has conductivity. manufacturing device.
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「%」及び「部」はそれぞれ「質量%」及び「質量部」を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to such examples. Unless otherwise specified, “%” and “part” mean “% by mass” and “part by mass”, respectively.
(評価試験1)
図1に示す装置を用い、微粒子の原料液である液体に代えて水を噴射し、噴射された水の帯電量を測定することによって、液体に対する帯電性能を評価した。
評価試験には、図6に示す評価装置8を用いた。評価装置8は、ファラデーケージ81、金属容器82、電荷量測定器83、及び定量送液ポンプ84を備えている。
ファラデーケージ81は、春日電機製のファラデーケージ(KQ−1400)を用い、電荷量測定器83は、春日電機製のクーロンメータ(NK−1002)を用い、定量送液ポンプ84としてはシリンジポンプを用いた。水は、導電性を有する水道水(8mS/m)を用いた。図6中、符号88は、帯電した水であり、符号85〜87は、測定プローブ先端、測定プローブ、及びアースにつながる金属導線である。
(Evaluation Test 1)
Using the apparatus shown in FIG. 1, the charging performance for the liquid was evaluated by injecting water instead of the liquid which is the raw material liquid for fine particles and measuring the charge amount of the injected water.
For the evaluation test, an
The
具体的には、ファラデーケージの金属容器82の質量を測定した後、金属容器82をファラデーケージにセットして電荷量測定器83をゼロにリセットした。液体噴霧部2の金属細管21との間及び針電極26との間に負電圧又は正電圧の高電圧を印加し、液体噴霧部2に圧縮空気4を供給して第1及び第2噴射口から噴射させた。次いで、定量送液ポンプ84を動作させ、液体吐出ノズル22の下端の液体吐出口23から水を噴霧した。水を適量噴霧した後、金属容器82に溜まった液88の質量を測定し、液の質量と電荷量測定器83の測定値から単位質量当たりの帯電量(C/g)を算出した。
評価試験1に使用した条件は下記の通りである。
金属細管21の外径:1mm
金属細管21の内径:0.35mm
距離L:4mm
交差角θ:50度
針電極26の材質: 放電用金属ワイヤ φ0.2(沖電線OS−Z)
針電極26の突出長さL5:1.5mm
液:水道水(8mS/m)
液流量:0.5mL/min
圧縮空気4の圧力:0.01MPa
液体吐出口23から金属容器82の上端までの距離:200mm
Specifically, after measuring the mass of the
The conditions used for the
The outer diameter of the metal thin tube 21: 1 mm
Inner diameter of metal thin tube 21: 0.35 mm
Distance L: 4mm
Crossing angle θ: 50 degrees Material of needle electrode 26: Discharge metal wire φ0.2 (Oki Electric Cable OS-Z)
Liquid: Tap water (8mS / m)
Liquid flow rate: 0.5 mL / min
Pressure of compressed air 4: 0.01 MPa
Distance from the
(評価試験2)
針電極26を取り外し、コロナ放電を生じさせない以外は、評価試験1と同様にして、針電極26からの放電をしない場合の帯電量を算出した。
(Evaluation test 2)
The amount of charge when the
評価試験1及び2の結果を図7に示す。
図7に示す結果から判るように、正極性及び負極性のいずれに帯電させた場合も、20kV以上では、明らかに針電極26からの放電を行った場合の方が帯電量が増加した。また、負極性の方が、帯電量が多くなることも確認された。なお、印加電圧が−30kVの場合、グラフ中のC1部分が、針電極26からのコロナ放電により増加した帯電量であり、グラフ中のC2部分が、針電極26以外の金属部分からのコロナ放電による帯電量であり、グラフ中のC3部分が、金属細管21中の液体に直接帯電させた帯電量であると推定される。
The results of
As can be seen from the results shown in FIG. 7, the charge amount clearly increased when discharging from the
(実施例1)
図1に示す微粒子の製造装置を用いて、下記処方の微粒子の原料液を噴霧させて、微粒子を製造した。
原料液の処方
高分子化合物 ヒト゛ロキシフ゜ロヒ゜ルセルロース
(HPC-SSL,2.0〜2.9mPa・s、和光純薬) :3%
無機微粒子 シリカ粒子分散液
(平均粒径20nm、固形分濃度40%、日産化学ST-40):17%
溶媒 超純水(比抵抗18 MΩ・cm以上) :70%
EtOH(乾燥速度調整用) :10%
導電率: 51mS/m
実施例に使用した条件は下記の通りである。
金属細管21の外径:1mm
金属細管21の内径:0.35mm
距離L:4mm
交差角θ:50度
針電極26の材質:放電用金属ワイヤ φ0.2(沖電線OS−Z)
針電極26の突出長さL5:1.5mm
液流量:0.5mL/min
圧縮空気4の圧力:0.4MPa
液体吐出口から対向電極(捕集部)までの距離:850mm
印加電圧:−30kV
(Example 1)
Using the fine particle production apparatus shown in FIG. 1, the fine particle raw material liquid having the following formulation was sprayed to produce fine particles.
Formulation of raw material liquid Polymer compound Human oxyfluorocellulose
(HPC-SSL, 2.0-2.9mPa · s, Wako Pure Chemical Industries): 3%
Inorganic fine particles Silica particle dispersion
(Average particle size 20nm,
Solvent Ultrapure water (
EtOH (for adjusting the drying speed): 10%
Conductivity: 51mS / m
The conditions used in the examples are as follows.
The outer diameter of the metal thin tube 21: 1 mm
Inner diameter of metal thin tube 21: 0.35 mm
Distance L: 4mm
Crossing angle θ: 50 degrees Material of needle electrode 26: discharge metal wire φ0.2 (Oki Electric Cable OS-Z)
Liquid flow rate: 0.5 mL / min
Pressure of compressed air 4: 0.4 MPa
Distance from liquid discharge port to counter electrode (collecting part): 850 mm
Applied voltage: -30 kV
(比較例1)
針電極26を取り外し、コロナ放電を生じさせない以外は、実施例1と同様にして、微粒子を製造した。
(Comparative Example 1)
Fine particles were produced in the same manner as in Example 1 except that the
(評価)
実施例1及び比較例1において得られた微粒子の電子顕微鏡(SEM)写真から粒径を測定した。計測した微粒子の数は300〜400とした。
結果を図8に実施例1及び比較例1の粒径分布を示し、各種平均粒径を表1に示した。
ここで、数平均粒子径、体積平均粒子径は、下記の式で算出される。
数平均粒子径=Σ(di・ni)/Σni ※diは粒子の直径、niは計測数
体積平均粒子径=Σ(Vi・di)/Σ(Vi) ※Viは粒子の体積
また、ザウター平均粒子径は粒子の体積の総和と表面積の総和の比より、下記の式で算出される。
ザウター平均粒子径=Σdi3・ni/Σdi2・ni
(Evaluation)
The particle size was measured from the electron microscope (SEM) photographs of the fine particles obtained in Example 1 and Comparative Example 1. The number of measured fine particles was 300 to 400.
The results are shown in FIG. 8 for the particle size distribution of Example 1 and Comparative Example 1, and various average particle sizes are shown in Table 1.
Here, the number average particle diameter and the volume average particle diameter are calculated by the following equations.
Number average particle diameter = Σ (di · ni) / Σni * di is the diameter of the particle, ni is the number of measurements Volume average particle diameter = Σ (Vi · di) / Σ (Vi) * Vi is the volume of the particle The particle diameter is calculated from the ratio of the total volume of particles and the total surface area according to the following formula.
Sauter average particle size = Σdi3 · ni / Σdi2 · ni
図8及び表1に示す結果から、本発明のように、針電極26からのコロナ放電を行うことにより微粒子化が促進されたことが判る。
図8に示す結果から、針電極26からのコロナ放電を行ってイオン搬送流を角度を付けて吹き付けることにより、コロナ放電を行なわない比較例に対して、3μm以上の大粒径の粒子は減少し、1μm以下の小粒径の粒子が増加していることが判る。また、表1に示す平均粒径の計算結果からも、針電極26からのコロナ放電を行うことにより、微粒子化が促進されたことが判る。すなわち、針電極26からのコロナ放電を行うことによって噴霧液滴の帯電量が増加し、これによりレイリー分裂が促進されて微粒子を効率的に製造することが可能となる。
From the results shown in FIG. 8 and Table 1, it can be seen that the formation of fine particles was promoted by corona discharge from the
From the results shown in FIG. 8, by performing corona discharge from the
1 製造装置
2 液体噴霧部
21 導電性の金属細管
22 液体吐出ノズル
23 液体吐出口
23c 液体吐出口の中心軸
24 第1噴射口
25 第2噴射口
25c 第2噴射口の中心軸
26 針電極
27 傾斜面
3 液体(微粒子の原料液)
31 帯電液滴
4 圧縮空気
41 微粒化用圧縮空気
45 イオン搬送流
5 高電圧発生手段
6 対向電極
7 捕集部
DESCRIPTION OF
31 Charged droplets 4
Claims (6)
噴霧により生じた帯電液滴の流れに対して、コロナ放電及び圧縮空気の噴射により生じさせた、前記帯電液滴と同極性に帯電した空気イオンを含むイオン搬送流を、角度を付けて吹き付ける、微粒子の製造方法。 By directly applying a high voltage to a conductive metal thin tube through which a liquid that is a raw material liquid for fine particles passes, and by spraying compressed air for atomization from the periphery of a liquid discharge port that opens on one end side of the metal thin tube, Atomizing and spraying the liquid,
An ion carrier stream containing air ions charged in the same polarity as the charged droplets, generated by corona discharge and jetting of compressed air, is sprayed at an angle to the flow of charged droplets generated by spraying. A method for producing fine particles.
前記液体噴霧部は、前記液体が通過する導電性の金属細管を備えた液体吐出ノズルと、該液体吐出ノズルの一端に形成された液体吐出口と、該液体吐出口の周囲から圧縮空気を噴出させる圧縮空気の第1噴射口と、圧縮空気を噴射し、コロナ放電により生じた空気イオンを含むイオン搬送流を生じさせる第2噴射口とを備えており、前記イオン搬送流が噴射される前記第2噴射口の中心軸は前記液体吐出口の中心軸と交差しており、前記第2噴射口には、コロナ放電用の針電極が設けられており、
前記高電圧発生手段は、前記金属細管に高電圧を印加可能であるとともに、前記針電極にもコロナ放電を生じさせるための高電圧を印加可能であり、前記金属細管及び前記針電極と前記対向電極との間に電位差を生じさせ得るとともに、前記金属細管と前記針電極とに同極性の電圧を印加可能に構成されている、微粒子の製造装置。 A liquid spray part for spraying a liquid which is a raw material liquid particles, with respect to the liquid spray unit, the compression and supplies the raw material liquid supply means for supplying the liquid is a raw material liquid, the compressed air to the liquid spray unit An apparatus for producing fine particles, comprising: an air supply means; a high voltage generating means; and a counter electrode disposed opposite to a liquid discharge port formed in the liquid spray part,
The liquid spray unit, ejecting the liquid discharging nozzle in which the liquid is provided with a conductive metal thin tube that passes through the liquid discharge port formed at one end of the liquid ejection nozzle, the compressed air from the surroundings of the liquid discharge port a first injection port of the compressed air to, and injects compressed air, and a second injection port causing ion transport stream comprising air ions generated by corona discharge, the said ion transport stream is injected the central axis of the second injection port intersects the center axis of the liquid discharge port, wherein the second injection port is provided with a needle electrode for corona discharge,
The high voltage generator, as well as the high voltage can be applied to the metal tubule is capable applying a high voltage for causing corona discharge in the needle electrode, the facing and the metal thin tube and said needle electrode An apparatus for producing fine particles, which is capable of generating a potential difference with an electrode and configured to be able to apply a voltage having the same polarity to the metal thin tube and the needle electrode .
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