JPH10508795A - 溶剤中に硬質粒子の分散を生成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁気顔料分散液及び硬質で柔軟ではない微粒子のその他の分散液を生成する際に有用な方法及び高圧装置を開示する。該装置は、閉塞及び摩耗を監視され、オリフィスを比較的迅速かつ安価に交換することが可能である。該装置は、高圧ポンプと、処理流が二つ以上の流れに分割される入力多岐管及び該流れが互いに高速度で衝突するように構成された制限オリフィスを通った後に再結合される出力多岐管を具備する直列の衝突チャンバとを具備する。後続の衝突範囲内のオリフィスは、前の衝突範囲内のオリフィスと同じ大きさであるか又はこれより小さく、最後の衝突範囲のオリフィスは最初の衝突範囲のオリフィスより小さくなければならない。

Description

【発明の詳細な説明】 溶剤中に硬質粒子の分散を生成する方法 発明の分野 本発明は、溶剤中に硬質で柔軟ではなく、実質的に変形しない微粒子の分散を 生成するための方法及び装置に関する。特に、磁気顔料の分散液の生成に関する 。 発明の背景 硬質で柔軟ではない微粒子の分散液は、研磨剤コーティング、インク、ペンキ 、色校正の分野などを含む様々な技術に使用することができる。硬質で柔軟では ない粒子の分散液が使用される一つの分野は、オーディオテープ、ビデオテープ 、データ記憶テープまたはコンピュータのディスケットなどの磁気記録媒体であ る。こうした磁気記録媒体を製造する際、一般に溶剤中に分散する磁気顔料粒子 及び高分子結合剤が基板にコーティングされる。溶剤は乾燥して除去され、磁気 記録材料の層が残る。 磁気顔料の分散を処理するための現在の配合技術は、ボールミル、サンドミル または磨砕機などの記憶媒体ミルを使用する。記憶媒体ミルは、混合物を高強度 のミクロ剪断に暴露することにより許容可能な磁気顔料の分散を達成する。ミク ロ剪断は、顔料粒子の凝集を分解するために不可欠である。しかし、これらの記 憶媒体ミル処理システムには、分散液中の砂の粒子など、記憶媒体の摩耗による 生成物の汚れを含むいくつかの短所がある。更に、記憶媒体ミルの処理量は限ら れている。記憶媒体ミル中の流量が増加した場合、研磨及び分散が一様ではなく なり、材料の多くは十分に処理されないままシステムを出て行く。ホモジナイザ 及び乳化機などの高圧システムを使用して、記憶媒体ミルのこれらの短所を回避 することが望ましい。 ホモジナイザ及び乳化機は一般に、固体と液体の予混合物をある表面に対して 又はそれ自体に対して衝突させることにより機能する。残念ながら、硬質で柔軟 ではない粒子の分散液を高圧乳化機内で処理することは、粒子の研磨性及び混合 物が圧入される狭い隙間を塞ぐ可能性がある比較的大きい凝集構造物により難し かった。この閉塞を避けるために、米国特許第４，５３３，２５４号及び第４， ９０８，１５４号は、高圧ホモジナイザ又は乳化機を使用する前に、顔料の大き さを縮小して顔料が良好な状態で分散するように濾過又は予備処理を必要として いる。 更に、磁気顔料の研磨性は、衝突チャンバの急速な摩耗を生じる。先行技術の ホモジナイザ又は乳化機の摩耗又は閉塞を監視することが難しく、摩耗した部品 を安価かつ迅速に交換することができない点は、高圧装置を使用する上での主な 障害だった。 最後に、先行技術のホモジナイザ又は乳化機は一般に１平方インチ当り３０， ０００ポンド（２０５MPa）の動作圧力を超えないため、混合物に付与される処 理エネルギーの量は限られている。しかし、重合体のコロイド縣濁液を達成する 方法を示唆しているDainippon Ink & Chemicalの日本出願第０５０９８１９２号 及び第ＪＰ０５０９１８８号は、１４００〜１４０，０００psi（９．８〜９８ ０MPa）の範囲の噴射衝突圧力を選択している点に注意されたい。 先行技術は、磁気顔料の分散液を生成する際の記憶媒体の微粉砕の前に、予備 調整過程を使用すると有利であることも示している。この予備調整過程は通常、 磁気顔料、溶剤の少なくとも一部、並びに任意に高分子結合剤及びその他の添加 物の一部又は全部を完全に充填する際に行われる。予備調整は、界面活性剤、重 合体などによる顔料の最初の湿潤化を促進し、粒子表面からの空気を置換するこ とにより、後続の取り扱い及び処理（微粉砕など）を改善する。高速ミキサ、ホ モジナイザ、混練機及び遊星形ミキサは、この目的のために使用されてきた。 発明の要約 発明者は、硬質の柔軟ではない粒子の優れた分散液の生成を可能にする改良さ れた噴射衝突システムを考案した。本発明は、硬質の柔軟ではない微粒子の分散 液を生成するために使用できる高圧装置である。この装置は、高圧ポンプと、処 理流が二つ以上の流れに分割される入力多岐管を具備する少なくとも２個の直列 する衝突チャンバと、流れが互いに高速度で衝突するように構成された制限オリ フィスを通った後に流れを再結合する出力多岐管とを具備する。後続の各衝突範 囲のオリフィスは、前の衝突範囲のオリフィスと同じサイズであるか又はそれよ り小さく、最後の衝突範囲のオリフィスは最初の衝突範囲のオリフィスより小さ くなければならない。発明者は、後続のオリフィスのサイズを小さくすると、良 好な分散を得ることができ、閉塞問題を最小限にできることを発見した。発明者 は更に、オリフィスの出口から衝突点（Ｄｉ）までの距離を少なくとも１個の衝 突チャンバのオリフィス直径（ｄ0）の２倍を超えないように保つと、分散の質 が高まることも発見した。 オリフィスアセンブリは、オリフィスアセンブリが自由に振動するように組み 立てることが望ましい。こうした自由に支持されたオリフィスアセンブリは、振 動できない固定されたオリフィスに比べてはるかに摩耗が少ない。特に、オリフ ィスアセンブリの入口端部を固定する際、オリフィスアセンブリの出口は自由に 振動することが望ましい。 この装置は、圧力監視装置などを使って閉塞及び摩耗を監視することができる 。更に、この装置は、比較的迅速かつ安価にオリフィスを交換することができる 。このシステムは、硬質粒子、特に磁気顔料の分散液を生成する際に有用である 。 本発明は更に、溶剤及び硬質で柔軟ではない粒子で構成される分散液を作る以 下のステップから成る過程である： ａ）半分散混合物を形成する分散成分を結合する； ｂ）混合物を加圧する； ｃ）少なくとも２個の直列する衝突チャンバアセンブリに加圧混合物を圧入す る。各衝突チャンバでは、混合物は少なくとも二つの流れに分割され、各々の流 れはオリフィスアセンブリに圧入され、オリフィスアセンブリの出口では、これ らの流れは互いに衝突する。各オリフィスは直径が次第に小さくなっており、オ リフィスの出口から衝突点（Ｄｉ）までの距離はオリフィス直径（ｄ0）の２倍 以下である。 分散液は、６０容量％の硬質で柔軟ではない粒子を含むことが望ましい。 別の実施例では、材料の流れを分割して再結合するのではなく、直径が次第に 小さくなる直列するオリフィスに顔料の分散液を圧入する。直径が次第に小さく なる直列のオリフィスは、後続のオリフィスの直径が前のオリフィスの直径より も大きくなく、最後のオリフィスは最初のオリフィスよりも小さいことを意味す る。しかし、各々の直径のオリフィスは複数個あって良い。 図面の簡単な説明 図１は、高圧ポンプと直列の衝突範囲とを具備する本発明の装置全体の概略図 である。 図２は、図１の装置に使用される個々の衝突チャンバアセンブリの概略図であ る。 図３から図５は、オリフィスアセンブリの変形の側断面図である。 図６は、別の入力多岐管の断面図である。 発明の詳細な説明 本発明は、記憶媒体ミル内における予備処理又は予備濾過を必要とせずに、硬 質で柔軟ではない粒子の分散液を生成することを可能にする。硬質で柔軟ではな い粒子とは、実質的に変形しない粒子を意味する。硬質で柔軟ではない粒子の例 としては以下を含むがこれらだけに限らない：酸化鉄、バリウムフェライト、金 属粒子及び二酸化クロムなどの磁気顔料；カーボンブラック；銅フタロシアニン 、ニグロシン染料などのフタロシアニン、アニリンブルー、クロムイエロー、DuPon tオイルレッド(DuPontが市販)、モノリンイエロー、サンファストブルー、サン イエロー、サンレッド及びSun Chemical Co.が市販しているその他の顔料、ハー モンクィンドレッド、リーガル３００、フルオロルイエロー０８８、フルオロル グリーンゴールド０８４、ルモジェンイエローＳ ０７９０、ウルトラマリンブ ルー、ウルトラマリンヴァイオレット、フェロシアン化第二鉄及びBASFが市販し ているその他の顔料、マラカイトグリーンオキサレート、ランプブラック、ロー ズベンガル及びマラストラルレッドなど、多くの有色顔料；二酸化チタン；酸化 アルミニウム、炭化珪素、アルミナ、酸化セリウム、ジルコニア、シリカ、炭化 硼素及びガーネットなどの研磨剤。 図１を参照すると、この過程は、硬質で柔軟ではない粒子、できれば磁気顔料 粒子、溶剤及び任意にその他の材料を容器２０に追加し、高速の溶解機型ミキサ など、粗い混合要素２１を使ってこれらを混合して半分散予混合物にするステッ プから成る。Shar，Inc.のＤ−５Ｃミキサ及びCowelsのミキサは、十分に役立つ ミキサの二つの例である。粒子の凝集による高圧噴射衝突システムの閉塞を防ぐ ために、これ以上の予備処理（記憶媒体の微粉砕又は濾過）は不要である。約６ ０メッシュまでの凝集は、更に処理することができる。処理混合物は、約８５重 量％以下の固体、磁気顔料の場合はできれば２０〜５０重量％の固体を含むこと が望ましい。容量では、固体の量は約６０容量％以下で良い。磁気顔料分散液の 場合、容量％は１０〜２０容量％であることが望ましい。この噴射衝突システム によって合理的に処理できる粒子の最大含有量は部分的に、処理される粒子の種 類によって決まる。たとえば、球状のアルミナ粒子は、針状の磁気顔料よりも多 量に、たとえば８０重量％又は５０容量％存在して良い。硬質で柔軟ではない粒 子の他に高分子結合剤など、別の固体化合物を使用する場合、硬質で柔軟ではな い粒子の最大量は減らすことができる。高分子結合剤を使って磁気顔料分散液を 生成する際、固体の容量％は約５〜１８％の範囲で良い。 噴射衝突の前に二重遊星形ミキサを使用する方法は、望ましい実施例である。 二重遊星形ミキサを使用すると分散液が比較的安定し、後続の噴射衝突が容易に なる。このステップを実施する場合、分散液は一般に最終的な分散液の成分すべ てを含むわけではない。たとえば、このステップは、顔料及び溶剤単独の一部に ついて実施しても良いし、その他の様々な分散成分の全部又はいくつかを含んで も良い。二重遊星形ミキサに使用する固体の量はかなり多量であり、噴射衝突の 前に分散液を希釈する必要がある。たとえば、磁気顔料の場合、５５〜８５重量％ 又は１２〜４０容量％の固体を二重遊星形ミキサで処理する。異なる磁気顔料は 、この範囲の異なる部分で処理することが望ましい。たとえば、金属顔料はこの 範囲の低い端部で処理し、酸化鉄はこの範囲の中間で処理し、バリウムフェライ トはこの範囲の高い端部で処理することが望ましい。二重遊星混合後の比較的多 量の固体成分により、分散液は、更に処理を行う前に適切な容量％又は重量％ま で希釈する必要があるかも知れない。 予混合物は次に、高圧ポンプ２３に供給される。その際、約５０〜１５０psi （３００〜１０００kPa）の液体上部圧力を生成可能な低圧ポンプ２２を経由す ることが望ましい。処理流の圧力は、高圧ポンプ２３によって３０，０００psi （２０５MPa）を超えるまで上昇させることが望ましい。増圧器ポンプは、十分 役立つことが分かっている。このシステムが機能するためには、処理流の逆流を 防ぐ耐摩耗性の逆止弁２４を高圧ポンプの前後両方に配置する必要がある。増圧 器ポンプの信頼性は、加わる圧力及び行程速度の範囲全体で機能する関連逆止弁 の能力によって決まる。研磨材料を処理する場合、圧力及び流量の増加により生 じる弁、オリフィスなどの壊食は、先行技術のシステムの動作圧力及び流量の機 能を制限してきた。先行技術に取り付けられている市販の逆止弁の構造、製造規 模、処理システムについて、発明者は、６０，０００psi以下の圧力及び１分当 り０．２５ガロンを超える流量の研磨剤の分散液に使用するのに適さないことを 発見した。適切な逆止弁は、たとえば同時係属米国出願第０８／３３９，０２７ に開示されている。 加圧された処理流は次に、直列の衝突範囲１に入る。個々の噴射衝突チャンバ アセンブリ１ａなどの最小数は２個だが、４個を超える個々の噴射衝突チャンバ アセンブリがあることが望ましく、６〜９個の個々の噴射衝突チャンバアセンブ リがあれば最も望ましい。磁気顔料の分散液の場合、直列の各衝突チャンバ全体 の圧力降下は少なくとも３０，０００psi（２０５MPa）であることが望ましく、 ３５，０００psi（２４０MPa）を超えることは更に望ましく、４０，０００psi （２７５MPa）を超えれば最も望ましい。望ましい実施例の一つによると、圧力 降下は最後の衝突チャンバで最大になる。必要であるか又は望ましい場合、分散 液又はその一部を再循環させて後に流路３０に通しても良い。 図２を参照すると、個々の噴射衝突チャンバアセンブリは、処理流が二つ以上 の個々の流れに分割される入力多岐管２と、個々の流れが再結合される衝突チャ ンバを具備する出力多岐管６と、個々の流れを衝突チャンバに供給する流路３と を具備する。図２は、処理流が二つの個々の流れに分割される噴射衝突チャンバ の望ましい構成を示す。入力多岐管２及び出力多岐管６は、パッキン押えナット ４及び５により高圧細管３に連通する。出力多岐管６自体は、異なるパラメタが 必要であるか又は部品が摩耗もしくは閉塞した場合に、オリフィス円錐部８及び 延長管９を交換できるように分解できることが望ましい。高圧細管３は、システ ムの操作者が閉塞などの流れの異常を検出できる熱電対及び圧力探知装置を任意 に装備される。処理流の衝突は、衝突チャンバ１０内で起こる。 衝突チャンバ内では、流れは、各々の流れの方向を少なくとも他の一つの流れ に向けることによって再結合される。つまり、二つの流れを使用する場合、出口 は同一平面になければならないが、出口の角度は互いに異なって良い。たとえば、 二つの流れは互いに６０、９０、１２０又は１８０度の角度にすることができ、 どの角度を使用しても良い。四つの流れを使用する場合、二つの流れを衝突チャ ンバの上部で結合し、更に二つの流れを衝突管１０の下の中間で結合するか、又 は四つの流れ全部を衝突チャンバの上部で結合することができる。オリフィス円 錐部と延長管は衝突管に対して直角であることが望ましいが、これは必要条件で はない。 図３から図５は、噴射衝突オリフィスアセンブリ７の各種の実施例を示す。図 ３から図５を参照すると、オリフィス円錐部８及び延長管９は個別の構成要素に することができるが、一般に１個の構成要素に結合されている。オリフィス３１ は、オリフィス円錐部８内に固定されている。このオリフィスは、硬質で耐久性 がある材料から構成すべきである。適切な材料としては、サファイア、炭化タン グステン、ステンレス鋼、ダイヤモンド、セラミック材料、超硬合金、焼入金属 組成物などがある。オリフィスは、楕円形、六辺形、正方形などで良い。しかし 、おおよそ円形であるオリフィスは製造しやすく、摩耗が比較的一様である。前 に述べたとおり、オリフィスアセンブリの出口は自由に振動することが望ましい 。たとえば、ステンレス鋼スリーブ内の炭化タングステンのオリフィスの場合、 オリフィスアセンブリの硬質支持具の点から分散液がオリフィスから出る点まで の距離は、衝突点、Ｄｉまでの距離の少なくとも１３倍であることが望ましい。 オリフィスの平均的な内径は部分的に、処理される個々の微粒子の大きさによ って決まる。磁気顔料分散液を生成する場合、望ましいオリフィス直径は０．０ ０５〜０．０５インチ（０．１〜１mm）の範囲である。後続の各衝突チャンバの 内径は、前の衝突チャンバのオリフィス内径と同じ大きさであるか又はこれより 小さいことが望ましい。オリフィスの長さは、処理流を長時間にわたって比較的 高速度に保つのに必要なら長くしても良い。オリフィスを通る際の流れの速度は 一般に１０００ft/sec（３００m/s）を超える。 延長管９は、個々の流れが互いに衝突する点の直前まで、噴射の速度を維持す る。延長管の内部は、オリフィスと同じ材料でも異なる材料でも良く、オリフィ スと同じ直径か又はわずかに異なる直径で良い。延長管の長さ及び延長管の出口 から衝突チャンバの中心までの距離は、得られる分散液の程度に影響を及ぼす。 磁気顔料分散液の場合、延長管の出口から衝突範囲の中心までの距離は０．３イ ンチ（７．６mm）以下であることが望ましく、０．１インチ（２．５４mm）以下 であれば更に望ましく、０．０２５インチ（０．６mm）以下であれば最も望 ましい。 発明者は、必ずしも必要ではないが、最初の衝突チャンバアセンブリから上流 にフィルタを装備すると有利であることを発見した。このフィルタの目的は主に 、顔料粒子を除去することなく、１００μmを超える比較的大きい異物を除去す ることである。発明者は、これに代わる方法として、フィルタを具備する図６に 示す改良入力多岐管２’を開発した。この入力多岐管２’は、ハウジング２８内 に保持されているフィルタ要素２９を取り外して交換することができる取り外し 可能なカバー手段２６を具備する。密封要素２７は、処理材料が入力多岐管から 漏れ出るのを防ぐ。 発明者は更に、この噴射衝突システムを使用すると、処理された分散液を超制 限的フィルタに通すことができることを発見した。超制限的フィルタは、本発明 の目的上、０．８μmの粒子を約９９％の効率で除去できるフィルタである。こ の過程に使用するフィルタは、０．６μmの粒子を約９９％除去することが望ま しく、約０．５μmの粒子を約９９％除去できれば更に望ましい。こうした超制 限的フィルタを２０〜５０重量％の比較的高度の固体含有量の分散液に使用する ことは、速度の低下及びこの過程の噴射衝突部分で達成される粒子凝集物の分解 により、フィルタを不当に頻繁に交換することなく実行可能である。 市販されている適切な超制限的フィルタの例としては、Nippon RokiのＨＴ− ０４、ＨＴ−０５、ＨＴ−０６及びＨＴ−０８がある。これらのフィルタは直列 に使用することが望ましく、制限性が次第に高まるように直列されたこうした４ 個のフィルタは非常に役立つことが分かっている。 本発明の方法及び装置は、液体中に殆どの固体の分散を生成するために使用す ることができる。しかし、本発明の方法及び装置は、硬質で柔軟ではない粒子の 分散を生成するのに特に良く適している。オリフィス及び延長管のサイズは、粒 子のサイズが異なる場合は調節する必要がある。一般に磁気顔料分散液は、磁気 顔料粒子、溶剤、高分子結合剤及び潤滑剤などのその他の添加剤を含む。 本発明の別の実施例によると、直列の衝突範囲つまりチャンバ１は、直列のオ リフィスアセンブリに置き換えられる。これらのオリフィスアセンブリは、図３ から図５に示すものと同じであることが望ましい。直列のオリフィスアセンブリ は、後続の各オリフィスの内径が前のオリフィスと同じ大きさであるか又はそれ より小さく、最後のオリフィスの直径が最初のオリフィスの直径より小さいこと に特徴がある。直径が次第に小さくなっている直列の各オリフィスは、分散液が 小さいオリフィスに圧入される際に生じる高度の伸長力を使用することによって 良好な分散を生成する。直列の連続する各オリフィスの直径を次第に小さくする ことにより、過度な閉塞、圧力又は温度の上昇を伴わずにより良好な分散を達成 することができる。 発明者は、この方法及び装置を磁気分散液を生成する方法として使用する他に 、直列の高圧噴射衝突チャンバアセンブリを使用することにより、記憶媒体微粉 砕又は追加の噴射衝突処理により従来の方法で磁気分散液を生成する前の優れた 予備調整を行うことができることを発見した。 例 例１ ４７重量％のコバルト改質γ−Ｆｅ2Ｏ3、固体形式の１．５重量％の分散潤滑 剤(Emcol及びPOCA)、２．５受領％のカーボンブラック及び４９重量％のテトラ ヒドロフランから成るスラリをShar，Inc.のＤ−５Ｃ内で予混合した。この混合 物は次に増厚器ポンプに供給し、２５，０００〜４５，０００psiまで加圧した 。加圧された混合物は、直列の４個の噴射衝突アセンブリに圧入した。各噴射衝 突アセンブリは、オリフィス内径が前の衝突噴射アセンブリよりも小さかった。 オリフィス内径はそれぞれ、０．０３０インチ(０．７６mm)、０．０２６インチ (０．６６mm)、０．０２２インチ（０．５６mm）及び０．０１ ８インチ（０．４６mm）だった。流量は、１．２６８gal/min（４．８ l/min） に一定に保った。５サイクル実施した。つまり、スラリをシステムで５回処理し た。４回の運転では、延長管の出口から衝突チャンネルの中心線までの距離(以 下、「自由距離)をそれぞれ変えた。最初の衝突チャンバアセンブリのすぐ上流で 測定した４５度グロス、入力圧力の測定値、及び最後の衝突範囲の直後に配置し た高圧熱電対で測定したスラリの出力温度を各サイクルごとに取った。 これらの結果を表１〜表３に示す。４５度グロスの測定値は、自由距離が減少 するにつれて分散の質が向上することを示す。自由距離が０．０２５インチ(０ ．６３５mm)の場合の出力温度及び入力圧力は、これより大きい自由距離を使用 した場合よりも多少高かった。０．１インチ(２．５４mm)、０．３インチ(７． ６２mm)及び０．４インチ（１０．２mm）の自由距離を使用した場合のスラリに 著しい圧力の違いはなかった。 ４１．２重量％のコバルト添加γ−Ｆｅ2Ｏ3、固体形式の２．８％の分散潤滑 剤、４３．４重量％のメチルエチルケトン及び１２．６％のシクロヘキサノンか ら成るスラリを直列する４個の噴射衝突アセンブリで処理した。各噴射衝突アセ ンブリは、オリフィスの内径が前の噴射衝突アセンブリよりも小さかった。オリ フィスの内径はそれぞれ、０．０３０インチ(０．７６mm)、０．０２６インチ( ０．６６mm)、０．０２２インチ（０．５６mm）及び０．０１８インチ（０．４ ６mm）だった。流量は、１．２６８gal/min（４．８ l/min）に一定に保った。 ５サイクル実施した。つまり、スラリをシステムで５回処理した。最初の三つの 衝突範囲のオリフィスアセンブリの構造は、図３に示すとおりである。最初の三 つの衝突チャンバ内の延長管の内径は、０．０２５インチ（０．６３５mm）だっ た。最初の運転では、４番目の衝突アセンブリ内のオリフィスアセンブリの構造 は図３に示すとおりで、オリフィスの長さは０．０３０インチ（０．７６mm）だ った。２回目の運転では、オリフィスアセンブリの構造は図４に示すとおりで、 オリフィスの長さは０．２５０インチ（６．３mm）に延長した。 これらの結果を表４〜表６に示す。最後の衝突アセンブリのオリフィスの長さ が長いシステムに圧入された分散液はグロス反応が高く、良好な分散を示した。 更に、比較的長い制限的オリフィスに圧入された分散液の場合、温度及び圧力反 応も増加した。 例３ ２９．９重量％のメチルエチルケトン、１０．８％のトルエン、１１．８％の シクロヘキサノン、固体形式の２．２％の分散助剤、コバルト添加γ−Ｆｅ2Ｏ3 、９．４％のウレタン結合剤溶液(ＭＥＫ中の３０重量％の固体)、３．０％のビ ニル結合剤溶液（ＭＥＫ中の３２重量％の固体）及び金属顔料の重量に基づいて ５％のヘッドクリーニング剤から成る強磁性顔料スラリを直列する４個の噴射衝 突アセンブリで処理した。最初の２個の噴射衝突チャンバは図３に示すオリフィ スアセンブリを具備し、オリフィス内径は０．０３０インチ及び０．０２２イン チ（０．７６及び０．５６mm）であった。最後の２個の噴射衝突チャンバは、内 径が０．０１８インチ（０．４６mm）の長さを延長したサファイア管を有する図 ４に示すオリフィスアセンブリを具備していた。流量は、様々な目標圧力を維持 するように調節した。４回の運転は、第一噴射衝突アセンブリ入口の圧力レベル を１８，０００；２４，０００；３０，０００及び３６，０００psi（１２３； １６４；２０５及び２４６MPa）に維持して行った。４５度のグロス反応は、動 作圧力が増加するにつれて増加し、分散の質が動作圧力の増加とともに向上する ことを示す。 例４ ＣｒＯ2、ビニル結合剤、ウレタン結合剤及びＭＥＫ／トルエン／シクロヘキ サノンの溶剤配合物の組み合せをShar，Inc.のＤ−５Ｃミキサ内で予混合した。 次に、この予混合物を約１５，０００psi（１０３MPa）まで加圧した。この混合 物を各種のオリフィスシステムに圧入した。システムＡは、内径が０．０１０イン チ（０．２５mm）及び長さが０．０３０インチ（０．７６mm）のオリフィスを４ 個具備していた。システムＢは、長さ０．０３０インチ(０．７６mm)、並びに直 径が各々０．０２２インチ(０．５６mm)、０．０１８インチ(０．４６mm)、０． ０１４インチ（０．３６mm）及び０．０１０インチ（０．２５mm）の直列する４ 個のオリフィスを具備していた。濾過性で示される分散液の質は、オリフィスの 直径が次第に減少するシステムＢで処理した分散液の方が、オリフィスの直径が 全部同じであるシステムＡで処理した分散液よりもはるかに優れていた。システ ムＡで処理した分散液を濾過する際に測定した圧力は約２０〜３３psiだったが 、システムＢで処理した分散液を濾過するのに要した圧力は約７〜１１psiに過 ぎなかった。 例５ ８２．８重量部のメチルエチルケトン、２９．６重量部のトルエン、３２．２ 重量部のシクロヘキサノン、固体形式の６．０重量部の分散助剤及び１００重量 部のコバルト添加γ−Ｆｅ2Ｏ3から成る強磁性顔料スラリを次の方法の一つに従 って予備調整した： サンプルＨＳ：８０rpmに設定したアンカーブレード（６”(１５．２cm)径の ブレード）と、２５００rpmに設定したディスク分散器と、２９４５rpmに設定し たホモミキサとを具備するするRoss Versamixer内で５時間高速混合。 サンプルＤＰ／ＨＳ：ブレード先端速度が１１５ft/min（３５m/min）の二重 遊星ミキサ内で７１．０％の固体にて３時間混合し、次に溶剤で４２．３％の 固体に希釈して、８０rpmに設定したアンカーブレード（６”径のブレード）と 、２５００rpmに設定したディスク分散器と、２９４５rpmに設定したホモミキサ とを具備するRoss Versamixer内で２時間。 サンプルＨＳ／ＪＩ：８０rpmに設定したアンカーブレード（６”径のブレー ド）と、２５００rpmに設定したディスク分散器と、２９４５rpmに設定したホモ ミキサとを具備するRoss Versamixer内で２時間、次に流量が約１．２ガロン／ 分（４．５ l/miｎ）及び圧力が約４１，０００psi（２８２MPa）の直列の噴射 衝突器で３時間再循環させる。オリフィス内径が０．０７６cm、０．０５６cmの 衝突範囲が６個、オリフィス内径が０．０４６cmの衝突範囲が４個あった。 これらの分散液は、１０，０００r/sのＩＣＩ粘度計でセンチポアズ（ｃＰ） による高剪断粘度を試験した。また、分散液をＰＥＴフィルム上に手で塗布して 乾燥させた。グロス、良好度数(ＧＮ、１／２のピーク高さにおける飽和保磁力 で割った飽和保磁力により示される飽和保磁力の無次元値)、残磁性(Ｂｒ、飽和 残留磁束密度に対応する残留磁束密度の最大値)、直角度（Ｓｑ、米国特許第５ ，０８１，２１３号の１１欄参照）及びハンドスプレッドのローデンストック（ ＲＳ）を測定した。結果を以下に示す： 噴射衝突により予備調整した分散液は、他のサンプルよりも粘度、良好度数、 グロス、残磁性、直角度及びＲＳが優れていた。 例６ ８２．８重量部のメチルエチルケトン、２９．６重量部のトルエン、３２．２ 重量部のシクロヘキサノン、固体形式の６．０重量部の分散助剤及び１００重量 部のコバルト添加γＦｅ2Ｏ3から成る強磁性顔料スラリを、Ross Versamixer内 での高度剪断混合又は二重遊星ミキサ内での混合により予備調整した。ビニル結 合剤（酸化物の重量に基づいて９．２重量％）及びポリウレタン結合剤（酸化物 の重量に基づいて約１２重量％）をその他の溶剤とともに、予備調整した混合物 に追加した。最終的な容量％固体は、２０％未満だった。 次に、完全な混合物をサンドミル又は高圧噴射衝突システムで処理した。サン プルは以下のとおり： 各種分散液のハンドスプレッドを行い、飽和保磁力(Ｈｃ)、残磁性(Ｂｒ)、良 好度数(ＧＮ、１／２のピーク高さにおける飽和保磁力の幅で割った飽和保磁力 により示される飽和保磁力の無次元の測定値)、直角度(Ｓｑ)、グロス及びロー デンストック（ＲＳ）を試験した。分散液は、粘度も試験した。結果を以下に示 す： 粒子のサイズの分析 粒子のサイズの分析は、処理の際の凝集物の減少の指標である。分析される粒 子のサイズの範囲に応じて、MicrotracTM及びPhoton Correlation Spectroscopy （ＰＣＳ）の二つの方法が使用される。MicrotacTMは、範囲が０．２ミクロンか ら７００ミクロンの場合に使用される。サンプルに使用されるのと類似の溶剤が MicrotracTM X100(フロリダ州、セントピーターズバーグのLeeds and Northrupが 市販)を通過して再循環され、機械が粒子サイズの分析を行うのに十分な濃度（ 一般に約１容量％）になるまでサンプルが落下して追加される。レーザ光が希釈 されたサンプルを通過し、前方散乱が測定されて、出力が数平均粒子サイズ(Ｍ ｎ)、容量平均粒子サイズ(Ｍｖ)、容量粒子サイズの分布として報告される。サ ンプルは、Malvern Photon Correlation Spectroscopy 4700(マサチューセッツ 州、サウスボロのMalvern Instruments，Inc.が市販)に配置した際に１秒当り６ ０，０００〜１２０，０００カウントを測定するのに十分な濃度（一般に約０． ０１容量％）まで類似の溶剤で希釈される。レーザ光は希釈されたサンプルを通 過し、この光は、ブラウン運動に基づいて運動する拡散粒子による散乱光であり 、その強度はMicrotracTMのＭｎに類似する平均粒子サイズつまりＺａｖｅとし て報告される。 例７ 先ず、BUTVARTMB-98（ミズーリ州、セントルイスのMonsanto Companyが市販の 樹脂）を１４．５、JONCRYLTM67（ウィスコンシン州、ラシーヌのS.C.が市販の 樹脂）を１４．５、DISPERBYKTM161（コネチカット州、ウォーリングフォードの BYK chemieが市販の分散剤で、ｎ−ブチルアセテート中に３０％）を７．３、FL UORADTMFC-430（ミネソタ州、セントポールの3M Companyが市販の塗料添加剤） を０．１５の割合で２−ブタノン（オハイオ州、コロンバスのAshland Chemical Co.が市販の溶剤）２５２．０及びGLYCOL ETHER PMTM（Ashland Chemical Co. が市販の溶剤）１６８．０に加えて顔料スラリを生成し、樹脂が溶解するまで３ ０分間エアミキサで撹拌した。次に、SUNFAST BLUETM248-0615（オハイオ州、シ ンシナティのSun Chemical Corp.が市販の顔料）４３．６を加えて、スラリが均 一になるまで撹拌した。このスラリを供給ホッパに入れ、空気圧ポンプを使って ９７〜１１０MPa（１４，０００〜１６，０００psi）まで加圧し、前の噴射衝突 アセンブリよりオリフィス内径が小さくなっている直列する３個の噴射衝突アセ ンブリに圧入した。オリフィス内径は、０．４６mm(０．０１８in.)、０．３０m m（０．０１２in.）及び０．２３mm（０．００９in.）だった。流量は、４００c c/minに一定に保って、４２．９サイクルの間スラリを直列する衝突アセンブリ に循環させて供給ホッパに戻した。その際、２．９サイクルから様々な間隔で２ ccのサンプルを採取した。衝突アセンブリは、供給ホッパ内に配置した温度計で 測定したスラリの温度が７サイクルにて３６°Ｃ及び３４サイクルにて４０°Ｃ になるように氷及び水の混合物内に浸漬した。粒子サイズの測定は、各々のサン プルについてMicrotracTM及びPCSで行った。各サンプルは、供給ホッパから取り 出してから４時間以内に１４ミクロンの液状塗料厚さまでNumber６Meyer Rodを 塗布し、空気循環炉内に配置して９３°Ｃにて２時間乾燥させて透明度を試験し た。色校正の場合、個々の色の不透明度が別の色に対する寄与を左右してマスク で隠した状態にならないように、色の重ね合わせ順序は最低の透明度レベルを必 要とする。練り顔料を５１ミクロン（０．００２in.）厚のポリエチレンテレフ タレートフィルムシートに塗布してオーブンで乾燥させ、白い表面上に置く。適 切に濾過されたモデルＳＰＭ１００分光光度計／自記濃度記録計(スイス、レー ゲンスドルフのGretag Ltd.が市販)を使って練り顔料の反射光学的密度を測定し 、特定の練り顔料の色の目標反射光学的密度、つまりシアン色の場合は１．３２ を有するスポットをマークする。次に、目標反射光学的密度を有するスポットを ブラックホール又は光トラップ上に置く。反射光学的密度の測定に使用したのと 同じ装置を使って、練り顔料の透明度を測定する。透明度数が高ければ高い程、 練り顔料の顔料の分散は優れている。 粒子のサイズ及び透明度の測定値を表８に示す。数平均粒子サイズは３サイク ル後に０．２ミクロンに減少し、凝集物が個々に分散する顔料粒子に大幅に縮小 したことを示す。透明度の測定値は１７サイクルにわたって向上し続け、残りの 凝集物が著しく縮小したことを示す。 例８ 先ず米国特許第３，８３９，０４９号に記載の手順で生成したハロゲン化銀− ベヘン酸銀（９：９１モル比）乾燥石鹸１５．１及びBUTVARTM B-79（Monsanto Companyが市販）２．８を２−ブタノン６５．７及びトルエン１６．４に加え、 この混合物を１２時間浸漬し、SILVERSONTM Model L2AIR Heavy Duty Laborator y Mixer Emulsifier（Silverson Machines，Ltd.が市販）を使って、均一なスラ リになるまで２時間撹半してハロゲン化銀−ベヘン酸銀分散液を生成した。この スラリを供給ホッパに加えて、油圧ポンプで１３４MPa（１９，５００psi）まで 加圧し、２番目の噴射衝突アセンブリのオリフィス内径が最初の噴射衝突アセン ブリのオリフィス内径より小さくなっている直列する２個の噴射衝突アセンブリ に圧入した。オリフィス内径は０．５６mm（０．０２２in.）及び０．４６mm（ ０．０１８in.）だった。流量は、３．８L/minに一定に保った。粒子サイ ズの測定は、最初のスラリ及び噴射衝突アセンブリを１回通過した後のスラリに ついてMicrotracTMで行った。 粒子サイズの測定値を表９に示す。容量平均粒子サイズは、１回通過した後に ２０．８ミクロンから１．２ミクロンに減少し、粒子サイズの分布は、凝集物が 実質的に個々に分散する顔料粒子に縮小したことを示す。 例９ 処理条件を除いて実質的に例８と同様にハロゲン化銀−ベヘン酸銀分散液を生 成し、衝突を行わない噴射アセンブリを使用した。このスラリを供給ホッパに加 えて、空気圧ポンプを使って２８MPa（４０００psi）まで加圧し、２番目の噴射 アセンブリのオリフィス内径が最初の噴射アセンブリのオリフィス内径よりも小 さくなっている直列する２個の噴射アセンブリに圧入した。オリフィス内径は０ ．７６mm（０．０３０in.）及び０．２５mm（０．０１０in.）だった。流量は、 ４００cc/minに一定に保った。粒子サイズの測定は、最初のスラリ及び噴射アセ ンブリを１回通過した後のスラリの両方についてMicrotracTMで行った。 粒子サイズの測定値を表１０に示す。容量平均粒子サイズは１回通過した後に ２０．８ミクロンから５．６ミクロンに減少し、粒子サイズの分布は、凝集物が 個々に分散する顔料粒子に大幅に縮小したことを示す。 例１０ 様々な量のSumitomo AKP-50アルミナ（ニューヨーク州、ニューヨークのsumit omo Chemical Companyが市販）を１Ｎ塩化水素酸でｐＨ３に予め調節した水に加 えて３種類の研磨スラリを生成し、各々をGardner Dispermat F105（メリーラン ド州、シリヴァースプリングのBYK-Gardner，Inc.が市販）内で混合した。アル ミナスラリＡは６３重量部(３０容量部)のアルミナ及び３７重量部(７０容量部) のｐＨ３水、アルミナスラリＢは７３重量部（４０容量部）のアルミナ及び２７ 重量部（６０容量部）のｐＨ３水、並びにアルミナスラリＣは８０重量部（５０ 容量部）のアルミナ及び２０重量部（５０容量部）のｐＨ３水から構成した。各 スラリは同様の方法で処理した。約２５０ccのスラリを供給ホッパに入れ、空気 圧ポンプを使ってスラリＡを約１７０Mpa(２５，０００psi)、スラリＢを約１８ ３Mpa(２６，５００psi)、スラリＣを約１８６Mpa（２７，０００psi）まで加圧 し、直列する３個の噴射衝突アセンブリに圧入した。各噴射衝突アセンブリは、 前の噴射衝突アセンブリよりもオリフィス内径が小さかった。オリフィス内径は ０．４６mm(０．０１８in.)、０．３０mm（０．０１ ２in.）及び０．２３mm（０．００９in.）だった。１．２７mm（０．０５in.） の固定自由距離を使用した。流量は、スラリＡについては約１５０cc/min、スラ リＢについては約１３０cc/min、スラリＣについては１２５cc/minにほぼ一定に 保った。各スラリは、直列する衝突アセンブリで再循環させ、１８サイクルで供 給ホッパに戻し、２サイクルから様々な間隔で２ccのサンプルを採取した。衝突 アセンブリは、供給ホッパ内に配置した温度計で測定した最後のスラリ温度が４ ５°Ｃ〜５５°Ｃになるように氷及び水の混合物中に浸漬した。粒子サイズの測 定は、各サンプルについてMicrotracTMで行った。 アルミナスラリＡ、Ｂ及びＣの粒子サイズの測定値を各々表１、２及び３に示 す。容量平均粒子サイズは一定して減少し、凝集物が個々に分散する顔料粒子に 大幅に縮小したことを示す。 インクジェットのインクの評価 着色インクは、優れた耐光堅牢度及び外部耐久性を有し、十分な性能を得るた めには凝集物が比較的ない方が良い。更に、インクジェットの実施例に使用され る着色インクは、インクジェットプリンタのインクジェットノズルの閉塞を防ぐ ために、長時間にわたって再凝集に抵抗しなければならない。インクジェットの インクの長期の印刷適性を次の二つの試験のどちらかで評価した：１）比較的厳 格ではないカラーストライプ試験及び２)より厳格なフルカートリッジ寿命試験 。どちらの場合も、約４０mLの着色インクジェットインクをＨＰ ５１２６Ａカ ートリッジに入れて、そのカートリッジをNova Jet IIサーマルインクジェット プリンタ（カリフォルニア州、サンディエゴのEncadが市販）に配置した。カラ ーストライプ試験では、長さ１．９cm x幅８６cmの濃淡のないブロック画像 を０、０．５、１、２、４、６、１０、１２及び１６週の時間間隔にて４回通過 モードで印刷した。この試験は、印刷の質が悪化し始めて顕著な縞が観察される まで行った。次に、十分な印刷の質が観察された最後の時間間隔を報告した。フ ルカートリッジ寿命試験では、長さ９１cm x幅８６cmの濃淡のないブロック画像 をカートリッジ内の全部のインクがなくなるか又は印刷の質が悪化し始めるまで 印刷した。通常、４０mLのインクジェットインクは、カートリッジ内のインクが なくなるまでに、４回通過モードで濃淡のないブロックを１８０cm〜２３０cm印 刷する。結果は、非常に良い(印刷ブロック全体が均一な色密度であり、縞が観 察されなかった)、良い(インクは印刷可能だが、多少の縞が観察された)、悪い （インクは印刷可能だが、過度の縞が観察された）及び非常に悪い（インクは印 刷不能）として報告した。 ビスアズラクトン（ＭＷ８６１）のブチルアミドの生成 ９４６mL（３２oz.）のガラス瓶の中に、Bayer Aspartic Ester XP 7059E（ペ ンシルバニア州、ピッツバーグのThe Bayer Co.が市販）及び８４ｇのビニルメ チルアズラクトン（ニュージャージー州、プリンストンのSNPE Co.が市販）を入 れた。この瓶は密封して、６５°Ｃの空気循環オーブンに３日間入れておいた。 次に、瓶をオーブンから取り出し、冷却してから開けて、４４ｇのｎ−ブチルア ミンを３０分間にわたって少しづつ加えた。瓶を密封し、６５°Ｃのオーブンに 一晩入れた。瓶をオーブンから取り出し、冷却してから開けて、２００mLのエタ ノール及び２３０mLの５Ｎ水酸化ナトリウムを加えた。瓶を蒸気浴上で加熱し、 この反応混合物をざっと撹拌して反応混合物を溶解させた。次に、この反応混合 物溶液を室温で一晩放置した。殆どのエタノールは減圧における蒸発により除去 され、残りのエタノールは酢酸エチル２５０mLを３回加えて抽出した。この水性 溶液を再び減圧状態にして、残りの有機溶剤を除去した。次に、十分な水を加え て、水中でビスアズラクトン（ＭＷ８６１）のブチルアミドの５０％溶液を作っ た。 比較上の例１ 水性濃縮マゼンタ顔料分散液(Sun Magenta QHD-6040、オハイオ州、シンシナ ティのSun Chemical Corp.が市販)、水性濃縮イエロー顔料分散液(Sun Yellow Y GD-8851、３６％固体)、水性濃縮シアン顔料分散液（Sun Cyan BCD-9941、４５ ％固体）又は水性濃縮ブラック顔料分散液（Sun LHD-9303、４９％固体）から４ 種類の水性着色インクジェットインクを生成した。各々の水性着色インクジェッ トインクは、ＮａＯＨでｐＨ９に予め調節した最初の水及び０．１の割合のSURF YNOLTMDF-58(ペンシルバニア州、アレンタウンのAir Products and Chemicals,In c.が市販する脱泡材)を使って表４に示す割合で顔料分散液を希釈して生成し、 この分散液をSILVERSONTM（Machines，Ltd.）で２０００rpmにて５分間混合した 。次に、ジエチレングリコル（ＤＥＧ）を徐々に追加し、この混合物を更に１０ 分間混合した。ＤＥＧを追加する際、混合物のｐＨを監視し、１Ｎ水酸化ナトリ ウムで９に保った。 次に、このインク混合物を５ミクロンのWhatman Polycap 36 HDフィルタに通 して、Novajet IIサーマルインクジェットプリンタでストライプ印刷試験の質を 評価した。印刷の結果を表１５に示すが、これは、インクジェットインクが最初 のストライプ印刷試験に合格するのに十分に分散していなかったことを示してい る。 比較上の例２ 比較上の例１と同じ方法で４種類の水性着色インクジェットインクを生成し、 更に処理した。各々の顔料について、約４００mLのインクを５５MPa（８０００p si）にてモデル15-15MR-STBAホモジナイザ（APV Gaulin Inc.が市販）に通して 、インクが全体で平均して４サイクル通過するまで再循環させた。インクの最終 的な温度は約８５°Ｃだった。次に、このインクを濾過してカートリッジに充填 し、カラーストライプ時間を測定した。印刷の結果を表６に示すが、これは、イ ンクジェットインクが最初のストライプ印刷試験に合格するのに十分に分散して いなかったことを示している。 例１１ 比較上の例１と同じ方法で４種類の水性着色インクジェットインクを生成し、 更に処理した。各々の顔料について、約２５０mLのインクを供給ホッパに入れて 、空気圧ポンプを使って６９MPa〜１０３MPa（１０，０００psi〜１５，０００p si）まで加圧し、相互作用チャンバＨ２３０Ｚ（スロットの高さが４００ミクロ ンで、マサチューセッツ州、ニュートンのMicrofluidics International Corp.が市販）及び相互作用チャンバＨ２１０Ｚ（スロットの高さが２００ミク ロンで、Microfluidics International Corp.が市販）に順に圧入した。流量は ４００ mL/minに一定に保ち、インクは２個の相互作用チャンバで合計１０サイ クル再循環させた。インクの温度は、冷水で５５°Ｃに保った。次に、このイン クを濾過してカートリッジに充填し、カラーストライプ時間及びフルカートリッ ジ寿命の両方を測定した。印刷の結果を表１７に示すが、これは、インクジェッ トインクが、開口部が次第に小さくなっている直列する相互作用チャンバを通過 した際に多少分散したことを示している。 例１２ 比較上の例１と同じ方法で４種類の水性着色インクジェットインクを生成し、 更に処理した。各々の顔料について、約２５０mLのインクを供給ホッパに入れて 、空気圧ポンプを使って１５９MPa〜１７２MPa（２３，０００psi〜２５，００ ０pis）まで加圧し、各々前の噴射衝突アセンブリよりもオリフィス内径が小さ くなっている直列する３個の噴射衝突アセンブリに圧入した。オリフィス内径は 、０．４６mm(０．０１８in.)、０．３０mm（０．０１２in.）及び０．２３mm（ ０．００９in.）だった。固定自由距離１．２７mm（０．０５in.）を使用した。 流量は、４００cc/minに一定に保ち、インク混合物を直列する衝突アセンブリで 再循環させて、１０サイクルで供給ホッパに戻した。衝突アセンブリは、供給ホ ッパ内に配置した温度計で測定した最終的なインク混合物温度が約４５°Ｃにな るように、氷及び水の混合物内に浸漬した。次に、インクを濾過 してカートリッジに充填し、カラーストライプ時間及びフルカートリッジ寿命の 両方を測定した。印刷結果を表１８に示すが、これは、オリフィス直径が次第に 減少する直列する衝突アセンブリを使用した場合、インクジェットインクが良く 分散していたことを示している。 例１３ 比較上の例１と同じ方法で４種類の水性着色インクジェットインクを生成し、 更に処理した。各々の顔料について、約２５０mLのインクを供給ホッパに入れて 、空気圧ポンプを使って１５９MPa〜１７２MPa（２３，０００psi〜２５，００ ０psi）まで加圧し、各々前の噴射アセンブリよりもオリフィス内径が小さくな っている直列する３個の噴射アセンブリに圧入した。オリフィス内径は０．４６ mm(０．０１８in.)、０．３０mm（０．０１２in.）及び０．２３mm（０．００９ in.）だった。流量は４００cc/minに一定に保ち、インク混合物を衝突アセンブ リで再循環させて１０サイクルで供給ホッパに戻した。アセンブリは、供給ホッ パ内に配置した温度計で測定した最終的なインクスラリ温度が約４５°Ｃになる ように氷及び水の混合物に浸漬した。次に、インクを濾過してカートリッジに充 填し、フルカートリッジ寿命を測定した。印刷結果を表１９に示すが、これは、 オリフィス直径が次第に小さくなっている直列する衝突アセンブリを使用した場 合、インクジェットインクが良く分散していたことを示す。 例１４ 先ず、SUNFASTTM Blue 15:3（シアンプレスケーキ、水中に５０％の顔料、Sun Chemical Co.が市販）を８６．５、水溶液中の５０％のブチルアミドビスアズ ラクトン樹脂（ＭＷ８６１）を２５、ＣＴ−１３６（Air Products Co.が市販の 界面活性剤）を１５及び水を５０の割合で容器内のジエチレングリコル（ＤＥＧ ）２００に加え、顔料スラリ濃縮物を生成した。この顔料スラリをSILVERSONTM Model L2AIR Heavy Duty Laboratory Mixer Emulsifier内で、容器の底に沈澱物 が観察されないように、５００rpmにて５分間、次に２０００rpmにて１０分間混 合した。この顔料スラリ濃縮物を更に３０の割合の水で洗浄した。約２５０mL顔 料スラリ濃縮物を供給ホッパに入れて、空気圧ポンプで８３MPa〜９０MPa（１２ ，０００psi〜１３，０００psi）に加圧し、相互作用チャンバＨ２３０Ｚ(スロ ットの高さは４００ミクロン)及び相互作用チャンバＨ２１０Ｚ(スロット高さは ２００ミクロン)に順に圧入した。流量は４００mL/minに一定に保ち、顔料スラ リ濃縮物を２個の相互作用チャンバで合計２４サイクル再循環させた。相互作用 チャンバは、供給ホッパ内に配置された温度計で測定した最終的なインク混合物 温度が約４５°Ｃになるように、氷及び水の混合物内に浸漬した。 ｐＨを８に維持した以外は比較上の例１と同じ方法で、水及びＤＥＧを顔料ス ラリ濃縮物に加えて約４００mLのインクジェットインクを生成した。次に、イン クジェットインクを濾過してカートリッジに充填し、フルカートリッジ寿命を測 定した。フルカートリッジ寿命は良かった。 例１５ 例１４と同じ方法でインクジェットインクを生成したが、顔料スラリ濃縮物は 異なる条件で相互作用チャンバではなく噴射衝突アセンブリに供給した。約２５ ０mLの顔料スラリ濃縮物を供給ホッパに入れ、空気圧ポンプを使って１３８MPa 〜１７２MPa（２０，０００psi〜２５，０００psi）まで加圧し、各々前の噴射 衝突アセンブリよりもオリフィス内径が小さい直列する３個の噴射衝突アセンブ リに圧入した。オリフィス内径は０．４６mm(０．０１８in.)、０．３０mm（０ ．０１２in.）及び０．２３mm（０．００９in.）だった。固定自由距離１．２７ mm（０．０５in.）を使用した。流量は、４００cc/minに一定に保ち、顔料スラ リ濃縮物を直列する衝突アセンブリで再循環させて２４サイクルで供給ホッパに 戻した。衝突アセンブリは、供給ホッパ内に配置した温度計で測定した最終的な インク混合物の温度が約４５°Ｃになるように、氷及び水の混合物内に浸漬した 。次に、顔料スラリ濃縮物からインクジェットインクを生成し、濾過してカート リッジに充填し、フルカートリッジ寿命を測定した。フルカートリッジ寿命は良 かった。 例１６ 例１４と同じ方法でインクジェットインクを生成したが、顔料スラリ濃縮物は 異なる条件で噴射衝突アセンブリではなく噴射アセンブリに供給した。約２５０ mLの顔料スラリ濃縮物を供給ホッパに入れ、空気圧ポンプを使って１５９MPa〜 １７２MPa（２３，０００psi〜２５，０００psi）まで加圧し、各々前の噴射ア センブリよりもオリフィス内径が小さくなっている直列する３個の噴射アセンブ リに圧入した。オリフィス内径は０．４６mm(０．０１８in.)、０．３０mm（０ ．０１２ｉn.）及び０．２３mm（０．００９in.）だった。流量は、４００cc/mi nに一定に保ち、インク混合物を直列する噴射アセンブリで再循環させて、２４ サイクルで供給ホッパに戻した。衝突アセンブリは、供給ホッパ内に配 置した温度計で測定した最終的な顔料スラリ濃縮物の温度が約４５°Ｃになるよ うに、氷及び水の混合物内に浸漬した。次に、顔料スラリ濃縮物からインクジェ ットインクを生成し、濾過してカートリッジに充填し、フルカートリッジ寿命を 測定した。フルカートリッジ寿命は良かった。 例１７ この実験は、出口において自由に振動するオリフィスアセンブリを具備する長 所を示す。使用した分散液は、分散液の重量全体に基づいて１２．４重量％のカ ーボンブラック及びＴＨＦ中の７重量％のニトロセルロースだった。噴射衝突シ ステムは、直列する８個の衝突チャンバを具備していた。先ず、分散液をチャン バに流入させた。前記チャンバのうちの１個は、実質的に振動しないオリフィス 出口を具備していた。特に、このオリフィスチャンバは、オリフィスアセンブリ の支持点からオリフィスアセンブリの出口までの距離が０．０３７５in.（０． ０９５２５cm）だった。オリフィスアセンブリの出口から衝突点までの距離は、 ０．０３in.（０．０７６２cm）だった。比率＝１２．５。次に、実質的に自由 に振動するオリフィス出口を有する１個のチャンバを具備する第二噴射衝突シス テムに同じ分散液を通した。特に、このオリフィスチャンバは、オリフィスアセ ンブリの支持点からオリフィスアセンブリの出口までの距離が０．０３７５in. （０．０９５２５cm）だった。オリフィスアセンブリの出口から衝突点までの距 離は、０．０２７５in.（０．０６９８５cm）だった。比率＝１３．６。分散液 は、この二つのシステムを合計圧力降下３０，０００psiで通った。最後の衝突 チャンバ上での圧力降下はこれとは異なり、１７，５００psiだった。固定ノズ ルは、３０分間で実質的な壊食を示した。自由ノズルは、延長して稼働しても実 質的な壊食を示さなかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オルムステッド，リチャード・ディ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 ベラマカンニ，バースカー・ブイ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427 (72)発明者 ロゴビン，ズブイ アメリカ合衆国55133−3427ミネソタ州セ ント・ポール、ポスト・オフィス・ボック ス33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 溶剤及び硬質で柔軟ではない粒子から成る分散液を生成する方法であ って、 ａ） 分散液の成分を結合して半分散混合物を生成するステップと、 ｂ） 混合物を加圧するステップと、 ｃ） 加圧された混合物を直列する少なくとも２個の衝突チャンバアセンブリ に圧入し、該混合物が少なくとも二つの流れに分割され、各々の流れが、内径を 有する小さいオリフィスを具備するオリフィスアセンブリに圧入され、該流れが オリフィスアセンブリから出る際に互いに衝突するステップと、 で構成され、 最初の衝突チャンバアセンブリのオリフィスの内径が最後の衝突チャンバアセ ンブリのオリフィスの内径より大きい方法。 ２． オリフィスアセンブリからの流れの出口から衝突点までの距離がオリ フィスの直径の２倍以下である請求項１記載の方法。 ３． オリフィスアセンブリの出口が自由に振動する請求項１記載の方法。 ４． 粒子が磁気顔料である請求項１記載の方法。 ５． 直列する衝突チャンバアセンブリ全体の圧力降下が少なくとも２０５ MPaである請求項１記載の方法。 ６． 分散液が高分子結合剤を更に含有する請求項１記載の方法。 ７． 処理された分散液の少なくとも一部を再加圧して直列する衝突チャン バアセンブリに再循環させるステップを更に含む請求項１記載の方法。 ８． 圧入ステップが混合物を二つの流れに分割して、該流れが１８０度の 角度で互いに衝突する請求項１記載の方法。 ９． 圧入ステップが延長管を更に具備するオリフィスアセンブリに該流れ を圧入することを含んで成る請求項１記載の方法。 １０． 圧入ステップが少なくとも１秒当り３００メートルの速度で該流れを オリフィスに圧入することを含んで成る請求項１記載の方法。 １１． 圧入ステップが３〜９個の衝突チャンバアセンブリに混合物を圧入す ることを含んで成る請求項１記載の方法。 １２． 圧入ステップが、０．１〜１．０mmの内径を有する円筒状オリフィス に該流れを圧入することを含んで成る請求項１記載の方法。 １３． 硬質で柔軟ではない粒子の量が分散液の５０容量％までである請求項 １記載の方法。 １４． 磁気顔料の量が２０〜５０重量％の範囲である請求項４記載の方法。 １５． 高圧ポンプ及びその後に直列する少なくとも２個の衝突チャンバを具 備し、各々の衝突チャンバが(i)加圧された流れが二つ以上の個々の流れに分割 される入力多岐管と、(ii)個々の流れが、内径を有する小さいオリフィスを具備 するオリフィスアセンブリを通った後に衝突チャンバ内で衝突して再結合される 出力多岐管と、(iii)入力多岐管と出力多岐管との間の少なくとも２本の連通流 路とを具備し、最初の衝突チャンバ内のオリフィスの内径が最後の衝突チャンバ 内のオリフィスの内径より大きい装置。 １６． 該ポンプが少なくとも２０５MPaの圧力を付与できる請求項１５記 載の装置。 １７． オリフィスアセンブリから衝突チャンバの中心までの距離がオリフィ スの内径の２倍以下である請求項１５記載の装置。 １８． オリフィスアセンブリが自由に振動する請求項１５記載の装置。 １９． オリフィスが以下から選択された材料から構成される請求項１５記載 の装置：合成サファイア、炭化タングステン、ダイヤモンド、ステンレス鋼及び セラミック材料。 ２０． オリフィスが円形、六辺形又は楕円形の開口部を有する請求項１５記 載の装置。 ２１． オリフィスが円筒状であり、０．１〜１．０mmの内径を有する請求項 １５記載の装置。 ２２． オリフィスアセンブリが延長管を更に具備する請求項１５記載の装置 。 ２３． 圧力探知装置がオリフィスの摩耗又は閉塞を検出するように連通流路 に位置する請求項１５記載の装置。 ２４． 結合ステップが少なくとも顔料及び溶剤の一部を二重遊星ミキサ内で 混合した後、少なくとも残りの溶剤を追加する請求項１記載の方法。 ２５． 二重遊星ミキサ内における混合後に高分子結合剤が追加される請求項 ２４記載の方法。 ２６． 溶剤及び硬質で柔軟ではない粒子を含有する分散液を生成する方法で あって、 ａ） 分散液の成分を結合して半分散混合物を生成するステップと、 ｂ） 該混合物を加圧するステップと、 ｃ） 各々のオリフィスが前のオリフィスの直径より小さい直径を有す る直列するオリフィスに加圧された混合物を圧入するステップと、 で構成される方法。 ２７． 溶剤及び硬質で柔軟ではない粒子を含有する分散液を生成する装置で あって、 ａ） 高圧ポンプと、 ｂ） 次第に直径が減少する直列する複数のオリフィスと、 を具備する装置。 ２８． 硬質で柔軟ではない粒子が有色顔料である請求項１記載の方法。