流体处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及流体处理方法，特别涉及对单个或多个被处理流动体进行乳化、分散、 粉碎、微粒的析出、不伴随微粒的析出的反应等各种处理的方法。
【背景技术】
[0002] 对单个或多个被处理流动体进行乳化、分散、粉碎、微粒的析出、不伴随微粒的析 出的反应等处理的技术在各种产业领域在许多方面都在应用。例如，伴随微粒的析出的流 体处理方法在微粒的制造时被广泛地实施，用于光学材料、磁性材料、导电材料、电子材料、 功能性陶瓷、荧光材料、催化剂材料、化学材料等。特别是，金属或金属氧化物、复合化材料 等期待作为使光学的、电磁的、机械的物理性能飞跃性地提高的材料。另外，对量子尺寸效 应引起的超高功能性、新的物理性能的发现等由微粒化引起的新的物理性能也寄于大大的 期待。
[0003] 如专利文献1和专利文献2所示，本申请的申请人进行了多个对被处理流动体的 处理方法和处理装置的提案。具体而言，在对向配设了的、可接近?分离的、至少一方相对 于另一方进行相对旋转的至少两个处理用面间，从一个或两个以上的导入部导入被处理流 动体，在使被导入的被处理流动体在两处理用面间呈薄膜流体状的状态下，一边使通过两 处理用面间，一边进行被处理流动体的各种处理，从两处理用面间排出。
[0004] 上述的本申请人发明的装置以"SS5"或"ULREA(注册商标）"的产品名称被本申 请人实用化，且被用在种种产业领域中，受到较高的评价，但关于各处理的控制，存在还有 许多未弄清的部分的现状，并且随着应用领域扩大，该处理相关的要求也正在多样化。
[0005] 例如，关于伴随微粒的析出的处理，要求不仅得到微粒，而且还得到具有特定的物 理性能的微粒。更详细而言，由于微粒的物理性能不仅与粒径有关，而且还与结晶度及微晶 粒径具有密切的相关，因此要求不仅制作微粒，而且还要精密地控制微粒的结晶度及微晶 粒径。
[0006] 作为微粒的结晶度或微晶粒径的控制方法，可举出：对金属单质、金属离子、金属 化合物或将它们溶解于溶剂而成的金属溶液采用如专利文献3所示的溶剂热法、或者在如 专利文献4或5所示的亚临界或超临界状态下进行水热处理并控制冷却温度的方法、或者 在如专利文献6所示的惰性气氛下进行热处理的方法等，但在这些方法中，需要使用耐热 性、耐压性优异的装置或在惰性气氛下使用，进而在处理上需要时间，因此存在能量成本升 高等问题。
[0007] 另外，由本申请的申请人提供了专利文献7中示出的微粒的制造方法，提案为：将 含有被析出物质的原料流体、和用于使原料流体中的被析出物质析出的析出流体在可接 近·分离的处理用面间进行混合，在使被析出物质的微粒析出时，进行微晶粒径的控制。但 是，专利文献7所示的方法停留在使各流体所含的被析出物质的种类、浓度、pH、以及各流 体的导入温度、导入速度变化。
[0008] 现有技术文献
[0009] 专利文献
[0010] 专利文献1 :特开2004 - 49957号公报
[0011] 专利文献2 :国际公开W02009/008393号小册子
[0012] 专利文献3 :特开2008 - 30966号公报
[0013] 专利文献4 :特开2008 - 289985号公报
[0014] 专利文献5 :特表2009 - 518167号公报
[0015] 专利文献6 :特开2010 - 24478号公报
[0016] 专利文献7 :国际公开W02013/008706号小册子
【发明内容】
[0017] 发明所要解决的课题
[0018] 将上述专利文献1、专利文献2及专利文献7中记载的装置实用化的本申请人的装 置为如下装置，其中通过使被处理流动体通过由对向配设了的、可接近·分离的、至少一方 相对于另一方进行相对旋转的至少两个处理用面间所限制的流路所规定的处理区域，能够 在上述处理用面间使微粒在成为薄膜流体的被处理流动体中析出。
[0019] 该装置可用于乳化、分散、粉碎、微粒的析出、不伴随微粒的析出的反应等种种用 途，但作为其一个例子，可用作使用两种以上的被处理流动体进行微粒的析出的装置。在该 情况下，作为上述的处理区域，在半径方向的内侧具备未混合区域，且在未混合区域的外侧 具备混合区域。该装置为如下装置：在未混合区域的内侧（即，上游侧）具备内侧导入部， 在未混合区域和混合区域的边界上设有中间导入部，从内侧导入部和中间导入部导入两种 以上的被处理流动体，在混合区域进行微粒的析出，从处理区域的下游端的排出部排出。而 且，在该实用化的装置中，设定从上述旋转的中心到上述中间导入部的距离（Cd)、和从上述 旋转的中心到上述处理区域的外周端的距离（〇d)，使得成为低于Od/Cd = 1. 25的值。即， 在由本申请的申请人实用化了的装置中，距上述旋转的中心的处理区域的位置、和处理区 域的面积（进而，容积）恒定。
[0020] 另外，上述装置具备位于接近旋转的中心的位置的强制导入区域、和位于远离旋 转的中心的位置的薄膜调整区域作为上述未混合区域。强制导入区域是在至少一个处理用 面上以从上游向下游延伸的方式形成有发挥微栗效应的凹部的区域，薄膜调整区域是上述 凹部的下游端和上述中间导入部之间的区域，至少一种上述被处理流动体是由上述凹部强 制地从内侧导入部导入强制导入区域，从该强制导入区域在薄膜调整区域内调整为螺旋状 的层流条件下的流动而流向混合区域的流体。而且，在上述实用化了的装置中，设定上述旋 转的半径方向的混合区域的宽度（〇w)相对于旋转的半径方向的薄膜调整区域的宽度（Iw) 的宽度比例（〇w/Iw)，使得成为低于2. 00的值。即，在由本申请实质化了的装置中，薄膜调 整区域的宽度（Iw)和混合区域的宽度（0w)的比例恒定。
[0021] 作为该装置的使用方法的另一个例子，也可以举出作为使用一种被处理流动体进 行微粒的析出的装置进行利用的例子。在该情况下，作为上述处理区域，通过从上述内侧导 入部导入一种被处理流动体，在处理用面上施加热能，进行微粒的析出。因此，变得不需要 将其他流体导入的中间导入部，未混合区域和混合区域没有区别，处理用面间的大致全部 空间都成为处理区域。在该处理区域进行微粒的析出，从处理区域的下游端的排出部将析 出的微粒与被处理流动体一同排出。而且，在该实用化了的装置中，设定从上述旋转的中心 到上述内侧导入部的距离（Id)、和从上述旋转的中心到上述排出部的距离（Od)，使得成为 低于Od/Id= 1.67的值。即，在由本申请实质化了的装置中，距上述旋转的中心的处理区 域的位置、和处理区域的面积（进而，容积）恒定。
[0022] 在将进行这些析出的区域（即，在使用两种以上的被处理流动体的情况下，为混 合区域，在仅使用一种被处理流动体的情况下，为处理区域）的位置和面积、或者设有强制 导入区域时的薄膜调整区域的宽度和混合区域的宽度设为恒定的装置中，通过使处理用面 的旋转速度和各被处理流动体的导入速度等变化，可自微粒的析出使结晶的状态变化，这 根据本发明人迄今为止的研究，在某种程度上是清楚的。例如，当提高处理用面的旋转速度 时，在圆周方向施加于被处理流动体的力会增大，直到排出部为止的移动距离增大。另外， 当提高被处理流动体的导入速度、进而每单位时间的导入量时，流速就会加快，直到排出部 为止的移动时间会缩短。
[0023] 本发明人试着通过控制上述那样的条件，控制结晶度、或粒径及微晶粒径的生长 状态。
[0024] 但是，在使被处理流动体的导入速度或处理用面的旋转速度变化了的情况下，有 时所得到的微粒的粒径会较大地变化，或者所得到的微粒的形状不稳定，或者在由复合物 构成的微粒中，构成复合物的各物质的分布在粒子间不均匀。另外，在使用含有成为被析出 物质的原料的物质的原料流体、和用于使被析出物质析出的析出流体这两种被处理流动体 使微粒析出时，在使一种被处理流动体的导入速度变化了的情况下，也有时导致原料流体 与析出流体的混合比率发生变化，难以得到具有作为目标特性、性能的微粒。
[0025] 另外，关于进行不伴随微粒的析出的反应的流体处理，在使被处理流动体的导入 速度、处理用面的旋转速度变化了的情况下，也不能得到作为目标的反应条件，或者在使用 两种被处理流动体进行反应时，在使一种被处理流动体的导入速度变化了的情况下，导致 被处理流动体彼此的混合比率变化。
[0026] 进而，关于乳化、分散、粉碎的处理，在被处理流动体的导入速度、处理用面的旋转 速度变化了的情况下，也有可能所得到的微粒的粒径会较大地变化，或者所得到的微粒的 形状不稳定。另外，在使用两种被处理流动体进行乳化、分散、粉碎的处理时，在使一种被处 理流动体的导入速度变化了的情况下，导致被处理流动体彼此的乳化、混合比率变化。
[0027] 因此，本发明以如下目的：不管是否使被处理流动体的导入速度、处理用面的旋转 速度发生变化，都可通过控制上述的各区域的面积、位置、比例来进行处理特性的控制。
[0028] 更具体而言，在伴随微粒的析出的流体处理中，能够进行提高或降低微粒的结晶 度的结晶度控制、和/或提高或降低微粒的微晶粒径（d)相对于粒径（D)的比例（d/D)的 d/D控制、和/或控制微粒的粒度分布的CV值控制。另外，在伴随反应的流体处理中，能够 进行提高或降低收率的收率控制、和/或提高或降低反应的纯度的纯度控制。进而，关于乳 化、分散、粉碎的处理，能够进行控制所得到的微粒的粒径的粒径控制、和/或控制所得到 的微粒的粒度分布的CV值控制。
[0029] 用于解决课题的手段
[0030] 本发明通过提供下面的手段来解决上述课题。
[0031] 本发明的特征为，具备：导入步骤，从一个或两个以上的导入部将被处理流动体导 入对向配设了的、可接近?分离的、至少一方相对于另一方进行相对旋转的至少两个处理用 面间；和处理步骤，一边使上述被处理流动体形成的薄膜流体在处理用面间通过，一边进行 流体的处理，从上述两个处理用面间排出；上述处理步骤是将两处理用面的上述旋转的中 心侧设为上游、将上述旋转的外周侧设为下游，使被处理流动体在两处理用面间的空间即 处理区域通过，从上述处理区域的外周端排出的步骤；通过增减从上述旋转的中心到上述 外周端的距离（〇d)相对于从上述旋转的中心到上述导入部的距离（Id)的比例（Od/Id)，来 进行上述处理的处理特性的控制。
[0032] 本发明也可使用两种被处理流动体来实施。
[0033] 具体而言，具备：导入步骤，从两个以上的导入部将被处理流动体导入对向配设了 的、可接近?分离的、至少一方相对于另一方进行相对旋转的至少两个处理用面间；和处理 步骤，一边使上述被处理流动体形成的薄膜流体在处理用面间通过，一边进行流体的处理， 从上述两个处理用面间排出；上述处理步骤将两处理用面的上述旋转的中心侧设为上游、 将上述旋转的外周侧设为下游，使被处理流动体在两处理用面间的空间即处理区域通过， 从上述处理区域的外周端排出。此时，作为上述被处理流动体，使用至少两种被处理流动 体，作为上述导入部，设有内侧导入部、和设置于比上述内侧导入部更远离上述旋转的中心 的位置的中间导入部，上述处理区域具备位于比上述中间导入部更远离上述旋转的中心的 位置的混合区域、和位于比上述中间导入部更接近上述旋转的中心的位置的未混合区域， 上述导入步骤具备将至少一种上述被处理流动体从上述内侧导入部导入上述未混合区域 的步骤、和将至少另一种上述被处理流动体从上述中间导入部导入上述混合区域的步骤， 上述处理步骤包括从上述内侧导入部所导入的上述被处理流动体、和从上述中间导入部所 导入的上述被处理流动体在上述混合区域进行混合的步骤。而且，特征在于，通过增减从上 述旋转的中心到上述外周端的距离（〇d)相对于从上述旋转的中心到上述中间导入部的距 离（Cd)的比例（Od/Cd)，来进行上述处理的处理特性的控制。
[0034] 本发明使用至少含有一种成为被析出物质的原料的物质的被处理流动体、和用于 使上述被析出物质析出的被处理流动体中的至少两种被处理流动体作为上述被处理流动 体，可用于伴随微粒的析出的流体处理。
[0035] 在伴随该微粒的析出的流体处理中，通过增减从上述旋转的中心到上述外周端的 距离（〇d)相对于从上述旋转的中心到上述中间导入部的距离（Cd)的比例（Od/Cd)，能够进 行提高或降低上述微粒的结晶度的结晶度控制、提高或降低上述微粒的微晶粒径（d)相对 于粒径⑶的比例（d/D)的d/D控制、和控制上述微粒的粒度分布的CV值控制中的至少任 一种的控制。
[0036] 在伴随该微粒的析出的流体处理中，可理解为上述处理区域是由x(宽度）y(长 度）z (高度）规定的区域，通过增减这些x(宽度）y (长度）z (高度）中的x(宽度）和y (长 度），使上述处理区域的位置、面积变化。而且，通过使它们变化，能够进行提高或降低所得 到的微粒的结晶度的结晶度控制、提高或降低上述微粒的微晶粒径（d)相对于粒径（D)的 比例（d/D)的d/D控制、和/或控制上述微粒的粒度分布的CV值控制。
[0037] 更详细而言，通过将含有至少一种成为被析出物质的原料的物质的上述被处理流 动体从导入部导入处理用面间的导入步骤、和一边使上述被处理流动体形成的上述薄膜流 体在上述处理区域通过一边使上述被析出物质的微粒析出的析出步骤，来使微粒析出。
[0038] 此时，在将含有至少一种成为被析出物质的原料的物质的被处理流动体、和用于 使上述被析出物质析出的被处理流动体中的至少两种被处理流动体作为上述被处理流动 体从各自的导入部导入处理用面间的情况下，上述y(长度）由从上述旋转的中心到上述中 间导入部的距离（Cd)、和从上述旋转的中心到上述处理区域的外周端的距离（0d)规定，上 述χ(宽度）由上述y (长度）和圆周率规定。
[0039] 予以说明，在仅使用一种上述被处理流动体的情况下，上述y (长度）由从上述旋 转的中心到上述内侧导入部的距离（Id)、和从上述旋转的中心到上述处理区域的外周端的 距离（0d)规定，上述x(宽度）由上述y (长度）和圆周率规定。
[0040] 而且，通过增减从上述旋转的中心到上述中间导入部的距离（Cd)和从上述旋转 的中心到上述处理区域的外周端的距离（0d)的比例（Od/Cd)、或者从上述旋转的中心到上 述内侧导入部的距离（Id)和从上述旋转的中心到上述处理区域的外周端的距离（0d)的比 例（0d/ld)，来使上述处理区域的面积变化。（予以说明，以下，在指着上述比例（0d/Cd)和 上述比例（〇d/Id)这两者进行说明的情况下，称为径比例（0d/Cd· Id)。）
[0041] 通过使这些径比例（0d/Cd · Id)变化，进行提高或降低所得到的微粒的结晶度的 结晶度控制、和提高或降低上述微粒的微晶粒径（d)相对于粒径（D)的比例（d/D)的d/D 控制。
[0042] 这样，通过改变径比例（0d/Cd · Id)，直到上述处理区域的外周端的排出部为止的 被处理流动体的移动距离发生变化，并且直到排出部为止的移动时间发生变化。进而，通过 增减上述的径比例（〇d/Cd· Id)，不会仅停止在上述的时间、距离的变化上，还会使混合区 域、处理区域的距上述旋转的中心的位置、面积（容积）发生变化。特别是，在本发明中，由 于将半径方向的内侧设为上游、将外侧设为下游而使被处理流动体移动，因此处理区域越 向下游，越以距离的平方进行扩大，并且来自处理用面的能量也相应地扩大。可认为在这样 的变化条件下，通过使被处理流动体的混合、扩散的条件变化这一点、以及使按照从导入部 到排出部之间的上述被处理流动体的混合、其后所引起的反应、析出、结晶化或微晶生长的 顺序所进行的反应时间变化这一点，来使结晶度、粒径及微晶粒径的生长状态发生变化。 [0043] 根据本发明人的见解，上述结晶度控制能够进行通过提高上述径比例（0d/ Cd*Id)来提高上述微粒的结晶度、通过减小上述径比例（0d/Cd*Id)来降低上述结晶度的 控制。另外，上述d/D控制能够进行通过提高上述径比例（0d/Cd· Id)来增大上述微晶粒 径（d)并提高上述微粒的微晶粒径（d)相对于粒径（D)的比例（d/D)、通过减小上述径比例 (0d/Cd · Id)来减小上述微晶粒径（d)并降低上述微粒的微晶粒径（d)相对于粒径（D)的 比例（d/D)的控制。
[0044] 此时，上述的比例（0d/Cd)的变化没有特别限定，但希望控制在1. 1以上，更希望 控制为1. 25~5. 0。由此，确认了所得到的微粒的结晶度显著地变化，确认了上述微粒的微 晶粒径（d)相对于粒径（D)的比例（d/D)显著地变化。
[0045] 这里，上述中间导入部位于上述内侧导入部的下游，上述中间导入部下游的薄膜 流体由上述原料流体和上述析出流体混合而成的被处理流动体构成。
[0046] 更具体而言，从上述内侧导入部导入上述处理用面间的被处理流动体一边受处理 用面的旋转和上述处理用面的形状（例如，根据需要，形成于上述处理用面的作为微栗发 挥作用的槽状凹部等）的影响，一边作为螺旋状流动的薄膜流体向下游扩展地流动。中间 导入部也可以为一个，但也可设置两个以上。另外，中间导入部也可设为在上述处理用面上 开口的、点状或圆形状的孔来实施，可设为在周方向连续的环状孔来实施。在将这些中间导 入部设为多个孔来实施的情况下，可实施成使距上述旋转的中心的半径方向的距离相等， 此外也可设为距离不同的多种孔来实施。
[0047] 特别是，在混合三种以上的被处理流动体的情况下，也可分别从上述距离不同的 多种孔作为中间导入部分别将不同种类的被处理流动体导入来实施。
[0048] 这样，从内侧导入部所导入的被处理流动体与来自中间导入部等的被处理流动体 混合，