JP2007078965A - Image display medium and image display device using the same - Google Patents

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均 有田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display medium which attains a reversible display, has a memory property, is especially high in contrast and resolution, is high in response speed, is high in material selectivity, is satisfactory in long term stability and can secure safety in actual use, and to provide an image display device which uses the image display medium, and is power-thrifty and high in visibility. <P>SOLUTION: The image display medium is provided with dispersion liquid (5) at least containing self-dispersible white fine particles (4), self-dispersible colored fine particles (3) and a nonpolar solvent between two conductive layers (1), (2) arranged by providing a desired interval and at least one or both have optical transparency. The dispersion liquid (5) has both of an electrophoretic effect and electric field arrangement effect. The image display device uses the medium. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電界の作用によって帯電した自己分散性白色微粒子または自己分散性着色微粒子が移動することにより可逆的に視認状態を変化させうる画像表示媒体およびこれを用いた画像表示装置に関する。本発明の画像表示媒体および画像表示装置は、画像の表示や各種記録用、光の透過量を制御する調光素子、調光ガラス、センサー等の機能素子に広く利用可能である。   The present invention relates to an image display medium capable of reversibly changing a visual state by moving self-dispersing white fine particles or self-dispersing colored fine particles charged by the action of an electric field, and an image display device using the same. The image display medium and the image display apparatus of the present invention can be widely used for functional elements such as a light control element, a light control glass, and a sensor for image display and various recording purposes, and for controlling the amount of transmitted light.

従来、文字や静止画、動画等のいわゆる画像の表示用端末としてCRTや液晶ディスプレイが用いられている。これらはデジタルデータを瞬時に表示し、書き換えることができるが、装置を常に持ち歩くことは困難であり、長時間の作業で眼が疲労したり、電源をオフにした際、表示できない等多くの欠点もある。一方、文字や静止画を書類として配布、保存するときは、プリンターにて紙媒体に記録されるいわゆるハードコピーが広く使用されている。ハードコピーはディスプレイより文章が読みやすく、疲れにくく、また、自由な姿勢で読むことができる。さらに、軽量で自由に持ち運びが可能である特徴を有する。しかしハードコピーは、使用された後は廃棄されリサイクルされるが、そのためには多くの労力と費用を要するため、省資源という観点からは問題が残る。   Conventionally, a CRT or a liquid crystal display is used as a terminal for displaying so-called images such as characters, still images, and moving images. These can display and rewrite digital data instantly, but it is difficult to always carry the device, many eyes are tired from long-term work, and cannot be displayed when the power is turned off. There is also. On the other hand, when characters and still images are distributed and stored as documents, so-called hard copies recorded on paper media by printers are widely used. Hard copy is easier to read than display, less fatigue, and can be read freely. Furthermore, it has the characteristics that it is lightweight and can be carried freely. However, hard copies are discarded and recycled after they are used. However, this requires a lot of labor and cost, so that a problem remains from the viewpoint of resource saving.

そのため、前述のディスプレイとハードコピーの両方の長所を持った書き換え可能なペーパーライクな表示媒体へのニーズは高く、これまでに高分子分散型液晶、双安定性コレステリック液晶、エレクトロクロミック素子、電気泳動素子を用いたもの等が提案され、反射型で明るい表示ができ、かつ、メモリー性のある表示媒体として注目されている。中でも電気泳動素子を用いたものは表示品質、表示動作時の消費電力の点で優れており、特許文献1(特開平5−173194号公報)には、少なくとも一方が透明な一組の対向電極板間に電気泳動粒子を含む分散系を封入し、電極板間に印加した表示駆動用電圧の作用により電気泳動粒子を透明な電極板側に吸着、離反させ、表示動作を行なわせる電気泳動表示装置が記載されており、特許文献2(特許第2612472号公報)には、少なくとも一方が透明質に構成された一組の対向配置した電極板間に多孔性スペーサーを介装して電気泳動粒子を分散させた分散系を不連続相に分割して封入する電気泳動表示装置が記載されている。その典型的な形態を図3に示す。   For this reason, there is a great need for a rewritable paper-like display medium that has the advantages of both the above-mentioned display and hard copy. To date, polymer dispersed liquid crystals, bistable cholesteric liquid crystals, electrochromic devices, electrophoresis A device using an element has been proposed, and has attracted attention as a display medium having a reflective property and capable of bright display. Among them, the one using an electrophoretic element is excellent in terms of display quality and power consumption during display operation. Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-173194) discloses a set of counter electrodes at least one of which is transparent. Electrophoretic display in which a dispersion system containing electrophoretic particles is enclosed between plates, and the electrophoretic particles are attracted to and separated from the transparent electrode plate by the action of a display driving voltage applied between the electrode plates. Patent Document 2 (Japanese Patent No. 2612472) discloses an apparatus, in which at least one of electrophoretic particles is provided with a porous spacer between a pair of opposingly arranged electrode plates configured to be transparent. An electrophoretic display device is described in which a dispersion system in which is dispersed is divided into discontinuous phases and sealed. A typical form thereof is shown in FIG.

図3中、符号(6)はガラス等の透明基板、(7)はその一方面に所要のパターンで形成された透明電極であって、対向配置されたこれら一組の透明電極(7)の間には着色した分散媒中に分散媒の色とは異なる色を有する複数の泳動粒子を分散させた分散液(8)を封入してある。泳動粒子は分散媒中で表面に電荷を帯びており、透明電極(7)の一方に泳動粒子の電荷と逆向きの電圧を与えた場合には泳動粒子がそちらに堆積して泳動粒子の色が観測され、泳動粒子の電荷と同じ向きの電圧を与えた場合には泳動粒子は反対側に移動するため分散媒の色が観測される。これにより表示を行なうことができる。ここで、分散液(8)を単に両電極(7),(7)間に封入する構造では、泳動粒子の凝集や付着現象によって表示ムラが発生することがあるので、両電極(7),(7)間にメッシュ状あるいは多孔質状の有孔スペーサ(9)を配置することにより、分散液(8)を不連続に分割し、表示動作の安定化を図る工夫がなされている。しかし、このような構造の場合、分散液の一様な封入処理が困難である、あるいは封入時に分散液の特性が変化して再現性を得るのが困難であるといった問題点があった。   In FIG. 3, reference numeral (6) is a transparent substrate such as glass, and (7) is a transparent electrode formed in a required pattern on one side of the transparent electrode (7). In the meantime, a dispersion liquid (8) in which a plurality of electrophoretic particles having a color different from the color of the dispersion medium is dispersed in a colored dispersion medium is enclosed. The electrophoretic particles are charged on the surface in the dispersion medium, and when a voltage opposite to the electrophoretic particle charge is applied to one of the transparent electrodes (7), the electrophoretic particles accumulate on the electrophoretic particles and the color of the electrophoretic particles. When a voltage having the same direction as the charge of the migrating particles is applied, the migrating particles move to the opposite side, and the color of the dispersion medium is observed. As a result, display can be performed. Here, in the structure in which the dispersion liquid (8) is simply enclosed between the electrodes (7) and (7), display unevenness may occur due to the aggregation or adhesion phenomenon of the migrating particles. By arranging a mesh-like or porous perforated spacer (9) between (7), the dispersion (8) is divided discontinuously, and a device for stabilizing the display operation is devised. However, in the case of such a structure, there has been a problem that it is difficult to uniformly enclose the dispersion liquid, or it is difficult to obtain reproducibility by changing the characteristics of the dispersion liquid at the time of encapsulation.

分散粒子の安定性は、一般に静電効果或いは立体効果(吸着層効果とも呼ばれる)が働くことにより得られることが知られている。静電効果についてはDLVO理論が確立されており、この理論では電気二重層の広がりおよび界面電位(いわゆるζ電位)が重要な因子となっている。したがって、これらを形成するイオンの存在が必要となり、また、このようにイオンの存在が明確な水溶媒系ではいくつかの研究がなされている。   It is known that the stability of dispersed particles is generally obtained by the action of an electrostatic effect or a steric effect (also referred to as an adsorption layer effect). The DLVO theory has been established for the electrostatic effect. In this theory, the spread of the electric double layer and the interface potential (so-called ζ potential) are important factors. Therefore, the presence of ions that form these is required, and some studies have been made on aqueous solvent systems in which the presence of ions is clear.

一方、立体効果についてはDLVO理論に相当するものは未だ確立されていないが、非水溶媒系(主に石油系溶媒)では、例えば次のような研究が知られている。即ち非特許文献1(F.A.Waite,J.Oil Col.Chem.Assoc.,54,342(1971))に記載の研究は、安定な非水溶媒系分散液の基本的な製造法に関するもので、この方法は前記溶媒中で溶媒に分散させる粒子(溶媒に不溶)に対し相溶性のある成分と、前記溶媒に溶解する成分とを含むブロックまたはグラフト共重合体を製造し用いるというものである。   On the other hand, a steric effect corresponding to the DLVO theory has not yet been established, but the following researches are known for non-aqueous solvent systems (mainly petroleum solvents), for example. That is, the research described in Non-Patent Document 1 (FA Waite, J. Oil Col. Chem. Assoc., 54, 342 (1971)) relates to a basic production method of a stable nonaqueous solvent dispersion. In this method, a block or graft copolymer containing a component compatible with particles dispersed in the solvent (insoluble in the solvent) in the solvent and a component dissolved in the solvent is used. It is.

この方法を利用したものとして、特許文献3(特公昭40−7047号公報)には炭化水素溶媒中で減成ゴムの存在下、メチルメタクリレート(MMA)をラジカル重合させて安定なポリメチルメタクリレート(PMMA)分散液を得る方法が記載されている。この方法で減成ゴムがPMMA粒子に吸着されることは考えられず、PMMA粒子が分散安定化している事実から、減成ゴムにMMAがグラフト重合していると考えられる。また、このグラフト重合体は不溶解部が粒子表面に会合し、溶解部が立体効果を持ち、その結果、粒子の分散安定性を維持するものと考えられている。電気泳動表示における粒子の分散安定を目指したものとしては、立体効果を利用するものとして、特許文献4(米国特許第5,914,806号明細書)に示される顔料分子と高分子分散剤を共有結合で結合するものが挙げられる。しかしこの場合、高分子鎖による立体効果に基づく分散安定性は期待できるものの、静電反発による効果は期待できないため、分散安定性は不十分である。また、特許文献5(特表平9−500458号公報)には、酸性部位を持つ顔料とアミノ基を持つ高分子分散剤を組み合わせることにより、立体効果と静電反発の両者により分散安定を高める方法が記載されている。しかし、この場合、顔料自身が分子内に酸を持たねばならず、その選択が限定される。また、非極性溶媒中での酸塩基解離は水などの極性溶媒と異なり非常に小さいので、通常は静電的効果は小さい。   As a method using this method, Patent Document 3 (Japanese Patent Publication No. 40-7047) discloses a stable polymethyl methacrylate (MMA) by radical polymerization of methyl methacrylate (MMA) in a hydrocarbon solvent in the presence of a degrading rubber. A method for obtaining a (PMMA) dispersion is described. It is unlikely that the degraded rubber is adsorbed to the PMMA particles by this method. From the fact that the PMMA particles are dispersed and stabilized, it is considered that MMA is graft-polymerized on the degraded rubber. Further, in this graft polymer, it is considered that the insoluble part is associated with the particle surface and the dissolved part has a steric effect, and as a result, the dispersion stability of the particle is maintained. For the purpose of stabilizing the dispersion of particles in electrophoretic display, a pigment molecule and a polymer dispersant shown in Patent Document 4 (US Pat. No. 5,914,806) are used as steric effects. Examples include those that are covalently bonded. However, in this case, although dispersion stability based on the steric effect due to the polymer chain can be expected, the effect due to electrostatic repulsion cannot be expected, so that the dispersion stability is insufficient. Patent Document 5 (Japanese Patent Publication No. 9-500458) discloses a combination of a pigment having an acidic site and a polymer dispersant having an amino group, thereby improving dispersion stability by both steric effect and electrostatic repulsion. A method is described. However, in this case, the pigment itself must have an acid in the molecule, and its selection is limited. In addition, since acid-base dissociation in a nonpolar solvent is very small unlike polar solvents such as water, the electrostatic effect is usually small.

電気絶縁性媒体中に特定の固体微粒子を分散させた液体(でんぷん、小麦粉、石膏、カーボン、石灰石等の親水性粉体を鉱油、オリーブ油、トランス油等の絶縁性油に懸濁させた特定の流体)を用い、これに外部電界を与えると液体の粘度が著しく増大する現象がみられるが、これはウインズロー効果として知られている(特許文献6(米国特許第2,417,850号明細書))。そして、この現象はクラッチ、衝撃吸収器(ダンパー)、油圧制御機器、プリンター、振動素子などへの応用が期待されている。だが、ここに開示されるデンプン、小麦粉等を粒子とした電場応答性流体は得られる剪断力が小さいため、実用に供するには装置を大型化しなければならず、また、印加する電圧を高電圧になしなければならない。
かかる現象を示す液体(電場応答性流体)の改良を提案するものは幾つかなされており、代表的な事例をあげれば、粒子として強酸性陽イオン交換樹脂または強塩基性イオン交換樹脂を用いる、即ち、解離可能なアニオン基またはカチオン基を有する高分子重合体を用いる(特許文献7(特公昭52−30273号公報))、導電性粒子を電気絶縁性薄膜で被覆した誘電体微粒子を電気絶縁性油状媒体に分散させたものを用いる(特許文献8(特開昭64−6093号公報))、粒子として有機固体粒子の表面に導電性薄膜層、電気絶縁性薄膜層を積層したものを用いる(特許文献9(特開昭63−97964号公報))などである。
だが、これらの電場応答性液体においては、次のような問題点が残されている。
即ち、前記では、イオン交換樹脂を用いた流体においては比較的大きな剪断力が得られるが、粒子の比重が比較的高いため、ハロゲン元素を含むような安全面から好ましくない液体化合物を絶縁性液体として用いないと、粒子の沈降を防止することが出来ない。
また前記では、導電性粒子を絶縁層で被覆した粒子を用いており、導電性粒子としてアルミニウム等の金属を用いると粒子の比重が著しく大きくなり、粒子の沈降が急速に生じるようになる。また、このような流体では必ずしも大きな剪断力が得られないばかりか、電界を印加すると異常に大きな電流が流れたり、粒子が片側の電極に凝集してしまったりする。
また前記では、有機固体粒子に導電性層、絶縁性層を順次積層した粒子が用いられているが、必ずしも大きな剪断力が得られるとは限らない。また前記と同様に、時として、異常電流が流れたり、電極への凝集が生じたりする。
Liquid in which specific solid fine particles are dispersed in an electrically insulating medium (a specific powder in which a hydrophilic powder such as starch, flour, gypsum, carbon, limestone, etc. is suspended in an insulating oil such as mineral oil, olive oil or transformer oil. When a liquid is used and an external electric field is applied thereto, the viscosity of the liquid is significantly increased. This phenomenon is known as the Winslow effect (Patent Document 6 (US Pat. No. 2,417,850)). book)). This phenomenon is expected to be applied to clutches, shock absorbers (dampers), hydraulic control devices, printers, vibration elements, and the like. However, since the electric field responsive fluid composed of starch, wheat flour, etc. disclosed herein has a small shearing force, the apparatus must be enlarged to be put to practical use, and the applied voltage is set to a high voltage. It must be done.
Several proposals have been made to improve liquids (electric field responsive fluids) exhibiting such a phenomenon. To give representative examples, a strongly acidic cation exchange resin or a strongly basic ion exchange resin is used as a particle. That is, a polymer having a dissociable anion group or cation group is used (Patent Document 7 (Japanese Patent Publication No. 52-30273)), and dielectric fine particles in which conductive particles are covered with an electrically insulating thin film are electrically insulated. Used are those dispersed in a conductive oily medium (Patent Document 8 (Japanese Patent Laid-Open No. 64-6093)), and those obtained by laminating a conductive thin film layer and an electrically insulating thin film layer on the surface of organic solid particles are used. (Patent Document 9 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-97964)).
However, the following problems remain in these electric field responsive liquids.
That is, in the above, a relatively large shearing force can be obtained in a fluid using an ion exchange resin, but since the specific gravity of the particles is relatively high, a liquid compound that contains a halogen element is not preferable from the viewpoint of safety. Otherwise, the particles cannot be prevented from settling.
Further, in the above, particles in which conductive particles are coated with an insulating layer are used. When a metal such as aluminum is used as the conductive particles, the specific gravity of the particles is remarkably increased, and the particles are rapidly settled. In addition, such a fluid does not always provide a large shearing force, and when an electric field is applied, an abnormally large current flows or particles aggregate on one electrode.
In the above, particles obtained by sequentially laminating a conductive layer and an insulating layer on organic solid particles are used, but a large shearing force is not always obtained. In the same manner as described above, sometimes an abnormal current flows or aggregation of the electrodes occurs.

一方で、電界配列効果を有する固体粒子を媒体に含有する組成物が、電極間に充填されたカラー表示装置が開示されている。着色された固体粒子分散液に電場を印加して、固体粒子の凝集、分散を制御する報告がなされている(特許文献10〜特許文献13)。   On the other hand, a color display device in which a composition containing solid particles having an electric field alignment effect in a medium is filled between electrodes is disclosed. There have been reports of applying an electric field to a colored solid particle dispersion to control the aggregation and dispersion of solid particles (Patent Documents 10 to 13).

特開平5−173194号公報JP-A-5-173194 特許第2612472号公報Japanese Patent No. 2612472 特公昭40−7047号公報Japanese Patent Publication No. 40-7047 米国特許第5,914,806号明細書US Pat. No. 5,914,806 特表平9−500458号公報Japanese National Patent Publication No. 9-500458 米国特許第2,417,850号明細書US Pat. No. 2,417,850 特公昭52−30273号公報Japanese Patent Publication No.52-30273 特開昭64−6093号公報JP-A 64-6093 特開昭63−97964号公報JP-A 63-97964 特開平8−190352号公報JP-A-8-190352 特開平8−211417号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-21417 特開平8−211418号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-21418 特開平8−129194号公報JP-A-8-129194 F.A.Waite,J.Oil Col.Chem.Assoc.,54,342(1971)F. A. Waite, J .; Oil Col. Chem. Assoc. , 54, 342 (1971)

前記特許文献1〜4に記載の画像表示装置では、固体粒子が電界印加時に凝集する、または、経時で凝集することが予期される。また、極微量の水分が、その粒子の泳動に影響を及ぼすため、温度、湿度の影響を受けやすい。また、固体粒子として無機化合物を使用する場合が多く、分散媒に安定に分散させることが困難である。そのために、種々の分散安定化剤が検討されて、微粒子を安定に分散させることが望まれている。   In the image display devices described in Patent Documents 1 to 4, it is expected that solid particles aggregate when an electric field is applied, or aggregate over time. In addition, since a very small amount of water affects the migration of the particles, it is easily affected by temperature and humidity. In addition, inorganic compounds are often used as the solid particles, and it is difficult to stably disperse them in a dispersion medium. Therefore, various dispersion stabilizers have been studied and it is desired to stably disperse the fine particles.

本発明は前記諸問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、可逆表示が可能で、メモリー性を有し、特に、コントラストと解像度が高く、応答速度が速く、材料選択性が高く、長期安定性の良い、実使用上安全性の確保ができる画像表示媒体を提供することである。また、本発明の別の目的は、前記画像表示媒体を用いた、省電力で視認性の高い画像表示装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to enable reversible display, to have a memory property, and in particular, to provide high contrast and resolution, high response speed, and high material selectivity. Another object of the present invention is to provide an image display medium having good long-term stability and ensuring safety in actual use. Another object of the present invention is to provide a power-saving and highly visible image display device using the image display medium.

上記課題は、本発明の(1)「所望の間隔を設けて配置された少なくとも一方または両方が光透過性である二つの導電層間に、少なくとも自己分散性白色微粒子、自己分散性着色微粒子および非極性溶媒を含む分散液を備え、かつ該分散液が電気泳動効果と電界配列効果を併せ持つことを特徴とする画像表示媒体」、(2)「前記分散液中の各微粒子が導電層近傍で配向した層を形成することを特徴とする前記第(1)項に記載の画像表示媒体」、(3)前記自己分散性白色微粒子が正電荷或いは負電荷を有し、前記自己分散性白色微粒子が負電荷の場合、前記自己分散性着色微粒子が正電荷を有し、前記自己分散性白色微粒子が正電荷の場合、前記自己分散性着色微粒子が負電荷を有することを特徴とする前記第(1)または(2)項に記載の画像表示媒体」、(4)「前記自己分散性白色微粒子および前記自己分散性着色微粒子が誘電分極を有することを特徴とする前記第(1)〜(3)項のいずれかに記載の画像表示媒体」、(5)「前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、酸塩基解離により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする前記第(1)〜(4)のいずれかに記載の画像表示媒体」、(6)「前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、イオン性化合物により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする前記第(1)〜(5)項のいずれか1に記載の画像表示媒体」、(7)「前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、界面活性剤により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする前記第(1)〜(5)項のいずれか1に記載の画像表示媒体」、(8)「前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、高分子分散剤により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする前記第(1)〜(5)項のいずれかに記載の画像表示媒体」、(9)「前記自己分散性白色微粒子および前記自己分散性着色微粒子が、少なくとも顔料および樹脂を含み、該顔料と該樹脂の質量比が、樹脂100質量部に対して顔料0.1質量部〜300質量部であることを特徴とする前記第(1)〜(8)項のいずれかに記載の画像表示媒体」、(10)「前記自己分散性白色微粒子が酸化チタンであることを特徴とする前記第(1)〜(9)項のいずれかに記載の画像表示媒体」、(11)「前記自己分散性着色微粒子がカーボンブラックであることを特徴とする前記第(1)〜(9)項のいずれかに記載の画像表示媒体」、(12)「前記自己分散性微粒子が、表面官能基修飾された微粒子であることを特徴とする前記第(1)〜(11)項のいずれか1に記載の画像表示媒体」、(13)「前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、コアシェルポリマー微粒子、グラフトポリマー微粒子、カプセルポリマー微粒子のいずれかであることを特徴とする前記第(1)〜(11)項のいずれかに記載の画像表示媒体」、(14)「前記自己分散性着色微粒子が、アクリルコポリマーグラフトカーボンブラックであることを特徴とする前記第(1)〜(13)のいずれかに記載の画像表示媒体」、(15)「前記自己分散性着色微粒子が、シリコーンポリマーグラフトカーボンブラックであることを特徴とする前記第(1)〜(13)のいずれかに記載の画像表示媒体」、(16)「前記自己分散性白色微粒子および自己分散性着色微粒子の平均粒子径が、0.01μm以上1μm以下であることを特徴とする前記第(1)〜(15)項のいずれかに記載の画像表示媒体」、(17)「前記非極性溶媒が、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、シリコーンオイルのいずれかであることを特徴とする前記第(1)〜(16)項のいずれかに記載の画像表示媒体」により達成される。   The above-mentioned problems are solved by (1) “at least one of self-dispersing white fine particles, self-dispersing colored fine particles and non-dispersible particles between two conductive layers arranged at a desired distance and at least one of which is light transmissive. An image display medium comprising a dispersion containing a polar solvent, and the dispersion having both an electrophoretic effect and an electric field alignment effect ”, (2)“ Each particle in the dispersion is oriented in the vicinity of the conductive layer (3) The self-dispersing white fine particles have a positive charge or a negative charge, and the self-dispersing white fine particles are The self-dispersing colored fine particles have a positive charge when negatively charged, and the self-dispersible colored fine particles have a negative charge when the self-dispersing white fine particles are positively charged. ) Or (2) The image display medium according to any one of (1) to (3), wherein the self-dispersing white fine particles and the self-dispersing colored fine particles have dielectric polarization. Display medium ”, (5)“ The self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles have positive charges or negative charges generated by acid-base dissociation, and the fine particles have opposite charges. The image display medium according to any one of (1) to (4) above, (6) “The self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles are generated by an ionic compound, or The image display medium according to any one of the items (1) to (5), which has a negative charge, and the fine particles have opposite charges, and (7) the self-dispersibility. White fine particles or self-dispersing Any one of (1) to (5) above, wherein the colored fine particles have a positive charge or a negative charge generated by a surfactant, and each of the fine particles has an opposite charge. Image display medium ”, (8)“ The self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles have a positive charge or a negative charge generated by a polymer dispersant, and the fine particles have opposite charges. (9) “The self-dispersing white fine particles and the self-dispersing colored fine particles contain at least a pigment and a resin.” The mass ratio of the pigment and the resin is 0.1 to 300 parts by mass of the pigment with respect to 100 parts by mass of the resin, according to any one of (1) to (8) above. Image display medium ", (10)" Self The image display medium according to any one of (1) to (9) above, wherein the dispersible white fine particles are titanium oxides, and (11) “the self-dispersible colored fine particles are carbon black. The image display medium according to any one of (1) to (9) above, wherein the self-dispersing fine particles are fine particles modified with a surface functional group. The image display medium according to any one of (1) to (11) above, (13) “the self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles are core-shell polymer fine particles, graft polymer fine particles, The image display medium according to any one of (1) to (11) above, wherein the self-dispersing colored fine particles are acrylic copolymer particles, wherein the image display medium is any one of capsule polymer fine particles The image display medium according to any one of (1) to (13) above, wherein the self-dispersing colored fine particles are silicone polymer grafted carbon black. The image display medium according to any one of (1) to (13) above, (16) “The average particle size of the self-dispersing white fine particles and the self-dispersing colored fine particles is 0.01 μm or more. The image display medium according to any one of (1) to (15) above, wherein the nonpolar solvent is an aliphatic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, The image display medium according to any one of (1) to (16) above, which is any one of silicone oils.

また、上記課題は、本発明の(18)「前記第(1)〜(17)項のいずれかに記載の画像表示媒体を有することを特徴とする画像表示装置」、(19)「前記分散液をマイクロカプセルに封入したことを特徴とする前記第(18)項に記載の画像表示装置」、(20)「前記マイクロカプセルの平均粒子径が10μm以上150μm以下であることを特徴とする前記第(19)項に記載の画像表示装置」、(21)「前記マイクロカプセルの材質がゼラチンまたはアラビアゴムであることを特徴とする前記第(19)または(20)項に記載の画像表示装置」、(22)「前記マイクロカプセルがシート上に構成されていることを特徴とする前記第(19)〜(21)項のいずれかに記載の画像表示装置」により達成される。   In addition, the above-mentioned problems are solved by (18) “an image display device having the image display medium according to any one of (1) to (17)”, (19) “the dispersion”. (20) “The average particle diameter of the microcapsules is 10 μm or more and 150 μm or less”, wherein the liquid is sealed in microcapsules. The image display device according to item (19) or (21), wherein the material of the microcapsule is gelatin or gum arabic. ", (22)" The image display device according to any one of (19) to (21) above, wherein the microcapsules are formed on a sheet ".

本発明によれば、可逆表示が可能で、メモリー性を有し、特に、コントラストと解像度が高く、応答速度が速く、材料選択性が高く、長期安定性の良い、実使用上安全性の確保ができる画像表示媒体を提供することができる。また、本発明によれば、前記画像表示媒体を用いた、省電力で視認性の高い画像表示装置を提供することができる。
すなわち、本発明の画像表示媒体によれば、自己分散性微粒子よりなる分散液が電気泳動効果と共に、電界配列効果を持つことにより従来の分散液と比べてメモリー性や反射率やコントラストなどの表示特性が各段に向上することが見出された。一般に、自己分散性微粒子の各々を正電荷或いは負電荷に帯電させることにより電気泳動効果が現れる。これに対して、自己分散性微粒子の各々を誘電分極させることにより電界配列効果または電気粘性効果が現れる。従来の電気泳動効果に基づく泳動方法では、正電荷或いは負電荷に帯電した微粒子は正或いは負電極に対して電気泳動効果により移動するのみであったが、単に移動するだけでは十分な反射率やコントラストが得られないことが分かった。自己分散性微粒子が電気泳動効果により電極に移動する際に、自己分散性微粒子間に誘電分極による静電気力が働くと電極近傍では均一な配向した層構成が形成されることが分かり、この電界配列効果が働くと反射率やコントラストなどの表示特性が各段に向上することが分かった。
また、電荷を有する自己分散性白色微粒子または自己分散性着色微粒子は分散安定性が高いため、可逆表示が可能でメモリー性を有し、長期安定性の良い画像表示媒体を提供することができる。また、電荷を有する自己分散性白色微粒子または自己分散性着色微粒子表面の酸性基または塩基性基、および非極性溶媒に可溶な樹脂の塩基性基または酸性基との間で酸塩基解離が起こるので、応答速度が速く、長期安定性の良い画像表示媒体を提供することができる。
また更に、炭化水素溶媒やシリコーンオイルが実使用上安全性を確保できるものが多いので、外部環境の変動に対する許容性が増す。
また、非極性溶媒に可溶な樹脂の選択性が増すので、電荷を有する自己分散性白色微粒子または自己分散性着色微粒子の分散安定性や応答速度の制御が容易になる。また更に、小さい粒径においても電荷を有する自己分散性白色微粒子または自己分散性着色微粒子の分散安定性が良いので、さらに解像度が高く長期安定性の良い画像表示媒体を提供することができる。
また、電荷を有する自己分散性白色微粒子または自己分散性着色微粒子における顔料濃度が高く分散安定性も良いので、画像濃度が高く長期安定性の良い画像表示媒体を提供することができる。
According to the present invention, reversible display is possible, it has a memory property, in particular, high contrast and resolution, fast response speed, high material selectivity, good long-term stability, ensuring safety in practical use. It is possible to provide an image display medium capable of In addition, according to the present invention, it is possible to provide a power-saving and highly visible image display device using the image display medium.
That is, according to the image display medium of the present invention, the dispersion liquid composed of the self-dispersing fine particles has an electrophoretic effect and an electric field alignment effect, so that display of memory properties, reflectance, contrast, and the like is possible as compared with the conventional dispersion liquid. It has been found that the properties improve in each stage. In general, an electrophoretic effect appears by charging each of the self-dispersing fine particles to a positive charge or a negative charge. On the other hand, an electric field alignment effect or an electrorheological effect appears by dielectrically polarizing each of the self-dispersing fine particles. In the conventional electrophoresis method based on the electrophoretic effect, the positively charged or negatively charged fine particles move only with respect to the positive or negative electrode due to the electrophoretic effect. It was found that no contrast was obtained. When the self-dispersing fine particles move to the electrode due to the electrophoretic effect, it can be seen that an electrostatic force due to dielectric polarization acts between the self-dispersing fine particles to form a uniformly oriented layer structure near the electrode. It was found that the display characteristics such as reflectance and contrast are improved in each stage when the effect works.
Further, since the self-dispersing white fine particles or self-dispersing colored fine particles having a charge have high dispersion stability, an image display medium capable of reversible display, having a memory property, and good long-term stability can be provided. In addition, acid-base dissociation occurs between the acidic group or basic group on the surface of charged self-dispersing white fine particles or self-dispersing colored fine particles and the basic group or acidic group of a resin soluble in a nonpolar solvent. Therefore, it is possible to provide an image display medium with high response speed and good long-term stability.
Furthermore, since many hydrocarbon solvents and silicone oils can ensure safety in actual use, tolerance for fluctuations in the external environment increases.
In addition, since the selectivity of the resin soluble in the nonpolar solvent is increased, it becomes easy to control the dispersion stability and the response speed of the self-dispersing white fine particles or self-dispersing colored fine particles having a charge. Furthermore, since the dispersion stability of the self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles having a charge is good even at a small particle size, an image display medium with higher resolution and better long-term stability can be provided.
In addition, since the pigment concentration of the self-dispersing white fine particles or self-dispersing colored fine particles having a charge is high and the dispersion stability is good, an image display medium having a high image density and good long-term stability can be provided.

以下、本発明を図面により詳細に説明する。前記第(1)または(2)項に記載の画像表示媒体による画像表示の動作原理は、以下の通りである。図1は、本発明の第(1)または(2)項記載の画像表示媒体の一例を模式的に示す断面図である。図中、符号(1)および(2)は二つの導電層を示すが、一方または両方が光透過性である。導電層(1),(2)間には、少なくとも自己分散性白色微粒子(4)、自己分散性着色微粒子(3)および非極性溶媒を含む分散液(5)を有している。分散液(5)は電気泳動効果と電界配列効果を併せ持っている。また分散液(5)は、該非極性溶媒に可溶な樹脂、樹脂分散剤、非イオン性の極性基を有する化合物をさらに含有するのが好ましい。ここで、導電層(2)が光透過性の場合、導電層(2)の上方よりこの媒体を見ると、自己分散性白色微粒子(4)、自己分散性着色微粒子(3)の色が見える。このとき該非極性溶媒に可溶な樹脂は、白色または着色の荷電微粒子(3)に吸着し、その立体効果により自己分散性白色微粒子(4)または自己分散性着色微粒子(3)の分散安定性が増し長期安定性の実現を可能とする。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The operation principle of image display by the image display medium described in item (1) or (2) is as follows. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the image display medium described in item (1) or (2) of the present invention. In the figure, reference numerals (1) and (2) indicate two conductive layers, one or both of which are light transmissive. Between the conductive layers (1) and (2), at least self-dispersing white fine particles (4), self-dispersing colored fine particles (3) and a dispersion (5) containing a nonpolar solvent are provided. The dispersion (5) has both an electrophoretic effect and an electric field alignment effect. The dispersion (5) preferably further contains a resin soluble in the nonpolar solvent, a resin dispersant, and a compound having a nonionic polar group. Here, when the conductive layer (2) is light transmissive, the color of the self-dispersing white fine particles (4) and the self-dispersing colored fine particles (3) can be seen from above the conductive layer (2). . At this time, the resin soluble in the nonpolar solvent is adsorbed on the white or colored charged fine particles (3), and dispersion stability of the self-dispersing white fine particles (4) or the self-dispersing colored fine particles (3) is caused by the steric effect. Increases the long-term stability.

一方、図2は図1の画像表示媒体を実際に駆動して画像表示する際の表示動作の機構を原理的に示す模式図である。図2(a)で、表示媒体の右半分と左半分が仕切られた導電層(1)、(2)に、外部から適当な手段で電荷を付与すると、電荷を持つ自己分散性着色微粒子(3)は、図2(b)に示すように外部電界に沿って上方に移動する。図2(c)は、自己分散性着色微粒子(3)の一部が導電層(2)に到達した状態を示す。図2(d)は、導電層(2)と自己分散性着色微粒子(3)が、静電気力によって付着し移動が完結した状態を示している。図2(d)の状態を媒体の上方(導電層(2)の外側)から眺めると左半分は自己分散性白色微粒子(4)の色が、右半分は自己分散性着色微粒子(3)の色がのぞめる。以上が、前記第(1)項および(2)項に記載の画像表示媒体による画像表示の基本動作原理であるが、この表示様式は可逆であり、繰り返し使用ができる。   On the other hand, FIG. 2 is a schematic diagram showing in principle the mechanism of the display operation when the image display medium of FIG. 1 is actually driven to display an image. In FIG. 2A, self-dispersing colored fine particles having electric charges (1) and (2) having the right half and the left half of the display medium separated from each other by applying charges from the outside by an appropriate means. 3) moves upward along the external electric field as shown in FIG. FIG. 2C shows a state in which a part of the self-dispersing colored fine particles (3) has reached the conductive layer (2). FIG. 2 (d) shows a state in which the conductive layer (2) and the self-dispersing colored fine particles (3) are adhered and moved by electrostatic force. When the state of FIG. 2 (d) is viewed from above the medium (outside the conductive layer (2)), the left half is the color of the self-dispersing white fine particles (4) and the right half is the self-dispersing colored fine particles (3). The color peeks out. The above is the basic operation principle of image display by the image display medium described in the items (1) and (2), but this display mode is reversible and can be used repeatedly.

正に帯電している荷電微粒子は負の外部電界により移動し、負に帯電している荷電微粒子は正の外部電界により移動する。   Positively charged charged fine particles move by a negative external electric field, and negatively charged charged fine particles move by a positive external electric field.

前記第(1)項〜第(8)項に記載の画像表示媒体においては、前記の態様によれば、自己分散性白色微粒子(4)または自己分散性着色微粒子(3)とこの表面に吸着した樹脂との間の酸塩基解離と非イオン性の極性成分による溶媒和効果により電荷が発生し、また、吸着した樹脂による立体効果によって分散安定性の相乗効果が得られ、長期安定性と早い応答速度が両立した画像表示媒体が提供できる。なお、電荷は下記で説明するように、イオン性化合物、界面活性剤、高分子分散剤のいずれかを用いて発生させてもよい。   In the image display medium described in the items (1) to (8), according to the above aspect, the self-dispersing white fine particles (4) or the self-dispersing colored fine particles (3) are adsorbed on the surface. Charges are generated by the acid-base dissociation between the resin and the solvation effect due to the nonionic polar component, and the synergistic effect of dispersion stability is obtained by the steric effect due to the adsorbed resin. An image display medium with compatible response speeds can be provided. In addition, you may generate | occur | produce an electric charge using either an ionic compound, surfactant, and a polymer dispersing agent so that it may demonstrate below.

前記第(9)項に記載の画像表示媒体においては、電荷を有する自己分散性白色微粒子(4)および自己分散性着色微粒子(3)が、少なくとも着色顔料と樹脂とから成り、該着色顔料と該樹脂の質量比が樹脂100質量部に対して着色剤0.1質量部〜300質量部であることにより、画像濃度が高く応答速度の速い画像表示を可能にする。   In the image display medium described in item (9), the self-dispersing white fine particles (4) and the self-dispersing colored fine particles (3) having a charge are composed of at least a coloring pigment and a resin, When the mass ratio of the resin is 0.1 to 300 parts by mass of the colorant with respect to 100 parts by mass of the resin, it is possible to display an image with a high image density and a high response speed.

前記第(10)項に記載の画像表示媒体においては、自己分散性白色微粒子(4)が酸化チタンであることにより、長期安定性が良くコントラストの高い画像表示媒体を提供できる。   In the image display medium described in the item (10), since the self-dispersing white fine particles (4) are titanium oxide, an image display medium having good long-term stability and high contrast can be provided.

前記第(11)項に記載の画像表示媒体においては、自己分散性着色微粒子(3)がカーボンブラックであることにより、長期安定性が良くコントラストの高い画像表示媒体を提供できる。   In the image display medium described in item (11), since the self-dispersing colored fine particles (3) are carbon black, it is possible to provide an image display medium with good long-term stability and high contrast.

前記第(12)項に記載の画像表示媒体においては、自己分散性白色微粒子(4)および自己分散性着色微粒子(3)が表面官能基修飾された微粒子であることにより、長期安定性が良くコントラストの高い画像表示媒体を提供できる。   In the image display medium described in the item (12), the self-dispersing white fine particles (4) and the self-dispersing colored fine particles (3) are fine particles whose surface functional groups are modified, so that long-term stability is good. An image display medium with high contrast can be provided.

前記第(13)項に記載の画像表示媒体においては、自己分散性白色微粒子(4)および自己分散性着色微粒子(3)がコアシェルポリマー微粒子、グラフトポリマー微粒子、カプセルポリマー微粒子のいずれかであることにより、長期安定性が良くコントラストの高い画像表示媒体を提供できる。   In the image display medium described in item (13), the self-dispersing white fine particles (4) and the self-dispersing colored fine particles (3) are any of core-shell polymer fine particles, graft polymer fine particles, and capsule polymer fine particles. Thus, an image display medium having good long-term stability and high contrast can be provided.

前記第(14)項に記載の画像表示媒体においては、自己分散性着色微粒子(3)がアクリルコポリマーグラフトカーボンブラックであることにより、長期安定性が良くコントラストの高い画像表示媒体を提供できる。   In the image display medium described in item (14), since the self-dispersing colored fine particles (3) are acrylic copolymer grafted carbon black, an image display medium having good long-term stability and high contrast can be provided.

前記第(15)項に記載の画像表示媒体においては、自己分散性着色微粒子(3)がシリコーンポリマーグラフトカーボンブラックであることにより、長期安定性が良くコントラストの高い画像表示媒体を提供できる。   In the image display medium described in item (15), since the self-dispersing colored fine particles (3) are silicone polymer-grafted carbon black, an image display medium having good long-term stability and high contrast can be provided.

前記第(16)項に記載の画像表示媒体においては、自己分散性白色微粒子(4)および自己分散性着色微粒子(3)の粒径が、0.1μm以上1μm以下であることにより、長期安定性が良くコントラストの高い画像表示媒体を提供できる。   In the image display medium described in item (16), the self-dispersing white fine particles (4) and the self-dispersing colored fine particles (3) have a particle size of 0.1 μm or more and 1 μm or less. A high-contrast and high-contrast image display medium can be provided.

前記第(17)項に記載の画像表示媒体においては、非極性溶媒が、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、シリコーンオイルのいずれかであることにより、材料選択性が高い画像表示媒体を提供することができる。   In the image display medium according to item (17), the nonpolar solvent is any one of aliphatic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon, and silicone oil, thereby providing an image display medium having high material selectivity. can do.

前記第(18)項〜第(22)項に記載の画像表示装置においては、上記画像表示媒体を構成要素に持つことにより、省電力で視認性の高い画像表示装置を提供することができる。   In the image display device according to any one of (18) to (22), it is possible to provide a power-saving and highly visible image display device by having the image display medium as a constituent element.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
自己分散性白色微粒子または自己分散性着色微粒子(以下、単に自己分散性微粒子ということがある)は、例えば微粒子をポリマーでグラフト化、カプセル化またはコアシェル化して、分散剤なしに分散媒中に分散した状態の微粒子であることができる。この自己分散性微粒子を含む分散液が電気泳動効果と共に、電界配列効果を持ち、好ましくはさらに電気粘性効果(ウインズロー効果)を持つことにより、従来の分散液と比べて反射率やコントラストなどの表示特性が各段に向上することを見出した。一般に、自己分散性微粒子の各々を正電荷或いは負電荷に帯電させることにより電気泳動効果が現れる。これに対して、自己分散性微粒子の各々を誘電分極させることにより電界配列効果や電気粘性効果(ウインズロー効果)が現れる。電気粘性効果のメカニズムは未だに完全には解明されていないが、解離性官能基を有する微粒子を用いることにより電界を印加した時に微粒子内で解離したイオンが移動して、微粒子間に静電気力が働くために電気粘性効果が発現されるものと推定される。また微粒子中の界面活性剤はこれらの解離基の解離を促進すると同時に水のように高い導電率を持たないため電流密度が小さくなるものと推定される。従来の電気泳動効果に基づく泳動方法では、正電荷或いは負電荷に帯電した微粒子は正或いは負電極に対して電気泳動効果により移動するのみであったが、単に移動するだけでは十分な反射率やコントラストが得られないことが分かった。自己分散性微粒子が電気泳動効果により電極に移動する際に、自己分散性微粒子間に誘電分極による静電気力が働くと電極近傍では均一な配向した層構成が形成されることが分かり、この電界配列効果が働くことで、メモリー性が向上や反射率やコントラストなどの表示特性が各段に向上することが分かった。
自己分散性微粒子が正或いは負電荷に帯電するメカニズムに関して、(1)酸塩基解離により帯電するメカニズムに関しては、従来の非水溶媒、特に無極性非プロトン溶媒系分散液においては、イオンまたは電荷の存在は不明確であった。これは、この種の溶媒中ではイオンと溶媒分子間で相互作用(溶媒和)が起こり難いためと考えられる。そこで本発明者らは(a)少なくとも酸性基を有する有機物質、(b)少なくとも塩基性基を有する有機物質、および(c)前記溶媒と相溶性があり、かつ非イオン性の極性成分を有する有機物質の3成分を含む〔(a)、(b)のいずれかの成分は(c)成分との共重合体として存在してもよい〕無極性非プロトン溶媒系分散液について鋭意検討した結果、前記溶媒中では(a)および(b)成分は、酸−塩基イオン解離を起こしていることを見い出した。また、イオン−双極子相互作用、即ち溶媒和が存在することも示唆された。すなわち、本発明者らは前記溶媒中に(a)、(b)、(c)の3成分が存在すると、(c)成分中の極性基の溶媒和を介した酸−塩基間のイオン解離により、無極性非プロトン溶媒中においても安定にイオンが存在し得ることを見い出した。この事実は(a)、(b)両成分が溶媒に可溶な成分であっても不溶な成分であっても同様に観察された。また、本発明者らは、前述のように(a)、(b)、(c)の3成分を含む系において、更に顔料、金属酸化物等の固定粒子を共存させると、これに(a)または(b)成分の酸基または塩基性基が化学結合、吸着等により固定されて(c)成分の溶媒和を介してイオン解離が固体粒子表面と溶媒との界面で起こり、その結果、固体粒子は一様に正または負の極性に帯電すると共に、この静電効果と更に立体効果との相剰作用により、固体粒子は従来よりも安定に分散されることを見い出した。更に、本発明者らは前記イオン量および帯電量は(a)、(b)、(c)各成分の種類や量で制御できることを見い出した。帯電させる方法としては、(2)イオン性化合物を添加することによりイオン性化合物が自己分散性微粒子表面に吸着して正或いは負に帯電する方法、(3)界面活性剤を添加することにより界面活性剤が自己分散性微粒子表面に吸着して正或いは負に帯電する方法、(4)高分子分散剤を添加することにより高分子分散剤が自己分散性微粒子表面に吸着して正或いは負に帯電する方法等もある。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
Self-dispersing white fine particles or self-dispersing colored fine particles (hereinafter sometimes referred to simply as self-dispersing fine particles) are dispersed in a dispersion medium without a dispersant by grafting, encapsulating or core-shelling the fine particles with a polymer, for example. It can be a fine particle in a finished state. The dispersion containing the self-dispersing fine particles has an electrophoretic effect and an electric field alignment effect, and preferably has an electroviscous effect (Winslow effect), so that the reflectivity, contrast, and the like are higher than those of conventional dispersions. It has been found that the display characteristics are improved in each stage. In general, an electrophoretic effect appears by charging each of the self-dispersing fine particles to a positive charge or a negative charge. On the other hand, an electric field alignment effect and an electrorheological effect (Winslow effect) appear by dielectrically polarizing each of the self-dispersing fine particles. Although the mechanism of the electrorheological effect has not yet been fully elucidated, by using fine particles having a dissociative functional group, ions dissociated within the fine particles move when an electric field is applied, and electrostatic force acts between the fine particles. Therefore, it is estimated that the electrorheological effect is manifested. In addition, it is presumed that the surfactant in the fine particles promotes dissociation of these dissociating groups and at the same time has a low electrical conductivity because it does not have a high conductivity like water. In the conventional electrophoresis method based on the electrophoretic effect, the positively charged or negatively charged fine particles move only with respect to the positive or negative electrode due to the electrophoretic effect. It was found that no contrast was obtained. When the self-dispersing fine particles move to the electrode due to the electrophoretic effect, it can be seen that an electrostatic force due to dielectric polarization acts between the self-dispersing fine particles to form a uniformly oriented layer structure near the electrode. It has been found that the memory effect is improved and display characteristics such as reflectance and contrast are improved in each step by the effect.
Regarding the mechanism by which the self-dispersing fine particles are charged to a positive or negative charge, (1) as to the mechanism to charge by acid-base dissociation, in conventional non-aqueous solvents, particularly non-polar aprotic solvent-based dispersions, Existence was unclear. This is presumably because interaction (solvation) between ions and solvent molecules hardly occurs in this type of solvent. Therefore, the present inventors have (a) an organic substance having at least an acidic group, (b) an organic substance having at least a basic group, and (c) a nonionic polar component that is compatible with the solvent. Containing three components of an organic substance [any component of (a) and (b) may be present as a copolymer with component (c)] Results of intensive study on nonpolar aprotic solvent dispersion In the solvent, it was found that the components (a) and (b) caused acid-base ion dissociation. It was also suggested that ion-dipole interaction, ie solvation, exists. That is, when the present inventors have three components (a), (b), and (c), ion dissociation between acid and base via solvation of polar groups in component (c). Thus, it was found that ions can exist stably even in a nonpolar aprotic solvent. This fact was similarly observed whether both components (a) and (b) were soluble or insoluble in the solvent. Further, as described above, the present inventors, in the system containing the three components (a), (b) and (c), when coexisting fixed particles such as pigments and metal oxides, ) Or (b) the acid group or basic group of the component is fixed by chemical bonding, adsorption or the like, and ionic dissociation occurs at the interface between the solid particle surface and the solvent via the solvation of the component (c). It has been found that the solid particles are uniformly charged to a positive or negative polarity, and that the solid particles are more stably dispersed than before due to the coherent action of this electrostatic effect and further the steric effect. Furthermore, the present inventors have found that the amount of ions and the amount of charge can be controlled by the types and amounts of the components (a), (b), and (c). As a method of charging, (2) a method in which an ionic compound is adsorbed on the surface of the self-dispersing fine particles by adding an ionic compound and positively or negatively charged, and (3) an interface by adding a surfactant. A method in which the active agent is adsorbed on the surface of the self-dispersing fine particles and positively or negatively charged. (4) By adding the polymer dispersant, the polymer dispersant is adsorbed on the surface of the self-dispersing fine particles and becomes positive or negative. There is also a method of charging.

電界配列効果や電気粘性効果(ウインズロー効果)を発現する方法としては、自己分散性微粒子間に誘電分極による静電気力が働く必要があるため、前述の各種添加剤を配合する方法が考えられる。配合量は、所望の効果の発現を確認しながら適宜決定すればよい。自己分散性微粒子自体が正帯電している場合、添加剤の吸着している末端が負帯電していると両者間で誘電分極が生じるし、自己分散性微粒子自体が負帯電している場合も同様に考えられる。自己分散性微粒子の誘電分極や自己分散性微粒子間に静電気力を働かせる方法に関してはこれ以外にも色々な方法が考えられる。特に添加剤による方法に限定されるものではない。   As a method for expressing the electric field alignment effect and the electrorheological effect (Winslow effect), it is necessary to apply an electrostatic force due to dielectric polarization between the self-dispersing fine particles. What is necessary is just to determine a compounding quantity suitably, confirming expression of a desired effect. When the self-dispersing fine particles themselves are positively charged, if the terminal adsorbing the additive is negatively charged, dielectric polarization occurs between them, and the self-dispersing fine particles themselves may be negatively charged. The same can be considered. There are various other methods for the dielectric polarization of self-dispersing fine particles and the method of applying electrostatic force between self-dispersing fine particles. It is not particularly limited to the method using additives.

以上の様に、自己分散性微粒子よりなる分散液が従来の電気泳動効果に、更に、電界配列効果や電気粘性効果(ウインズロー効果)を有すると、可逆表示が可能で、メモリー性を有し、特に、コントラストと解像度が高く、応答速度の速い画像表示媒体を提供することが可能である。また、材料選択性が高く、長期安定性の良い、実使用上安全性の確保ができる画像表示媒体を提供することも可能である。   As described above, when the dispersion liquid composed of self-dispersing fine particles has the electric field alignment effect and the electroviscous effect (Winslow effect) in addition to the conventional electrophoretic effect, reversible display is possible, and it has a memory property. In particular, it is possible to provide an image display medium with high contrast and resolution and high response speed. It is also possible to provide an image display medium with high material selectivity, good long-term stability, and safety in practical use.

本発明は以上のような知見に基づくものである。   The present invention is based on the above findings.

前記第(1)から第(8)項の形態において、図1中の符号(1)および(2)は導電層で、少なくとも一方は光透過性である。導電層としてはAl、Ag、Ni、Cu等の金属やITO、SnO2、ZnO:Al等の透明導電体をスパッタリング法、真空蒸着法、CVD法、塗布法等で薄膜状に形成したもの、あるいは導電剤を溶媒あるいは合成樹脂微粒子修飾に混合して塗布したものが用いられる。導電剤としてはポリメチルベンジルトリメチルクロライド、ポリアリルポリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性高分子電解質、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリアクリル酸塩等のアニオン性高分子電解質や電子伝導性の酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム微粉末等が用いられる。導電層は自体が自己保持機能を有する程度に厚い場合もあるし、図示しない自己保持機能を有する基体上に導電層が設けられている場合もあり、いずれの場合も好適に使用できる。また、導電層(1)および(2)は、異方導電性を示す層であってもよいし、厚さ方向に導電性部分が貫通したパターン状またはマルチドット状のセグメントを有する層であってもよい。いずれにおいても導電層(1)および(2)の一部に電源電極をコンタクトすれば導電層(1)、(2)の間に電界を生じさせることが可能となるので、自己分散性微粒子は確実に移動できる。表示を行なうには導電層(1)、(2)間の電圧印加手段を用意すればよいので、簡便である。 In the forms of (1) to (8), reference numerals (1) and (2) in FIG. 1 are conductive layers, and at least one of them is light transmissive. As the conductive layer, a metal such as Al, Ag, Ni, Cu, or a transparent conductor such as ITO, SnO 2 , ZnO: Al, etc. formed into a thin film by sputtering, vacuum deposition, CVD, coating, etc., Or what mixed and apply | coated the electrically conductive agent to the solvent or synthetic resin fine particle modification is used. Conductive agents include cationic polyelectrolytes such as polymethylbenzyltrimethyl chloride and polyallylpolymethylammonium chloride, anionic polyelectrolytes such as polystyrene sulfonate and polyacrylate, and electronically conductive zinc oxide and tin oxide. Indium oxide fine powder or the like is used. The conductive layer itself may be thick enough to have a self-holding function, or the conductive layer may be provided on a substrate having a self-holding function (not shown), which can be preferably used in either case. In addition, the conductive layers (1) and (2) may be layers having anisotropic conductivity, or layers having pattern-like or multidot-like segments with conductive portions penetrating in the thickness direction. May be. In any case, an electric field can be generated between the conductive layers (1) and (2) by contacting a part of the conductive layers (1) and (2) with the power supply electrode. Can move reliably. In order to perform the display, voltage applying means between the conductive layers (1) and (2) may be prepared, which is convenient.

まず、電界配列効果或いは電気粘性効果(ウインズロー効果)を発現するための分散液について詳細に説明する。   First, the dispersion for producing the electric field arrangement effect or the electroviscous effect (Winslow effect) will be described in detail.

本発明における解離性の官能基を有する自己分散性微粒子は、分子中に−COOM,−SO3M,−OM,−SM,−(R1,R2,R3)NX,−(R1,R2,R3)PX(ここにおいてMは水素、またはナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属類、アンモニウム、ホスホニウム類であり、R1,R2,R3はそれぞれ水素または、置換基を有することができるアルカリ基であり、Xはハロゲンなどの陰イオンとなりうる元素または官能基を示す。)などの官能基を有する微粒子である。これらの粒子の代表的な例としては、スチレンとジビニルベンゼンとを共重合させたものに前記の官能基を導入したイオン交換樹脂、アクリル酸とN,N−メチレンビスアクリルアミドとの共重合体等のアクリル酸を含む重合体、カルボキシメチルセルロース、セルロース粒子を反応染料で染着せしめたものなどのセルロースに前記の解離性の官能基を導入したもの、アクリルアミドとエチレングリコールジメタクリレートとの共重合体などのアクリルアミド共重合体、酸性染料、直接染料、塩基性染料等の塊状集合体等が挙げられる。これらの粒子は必ずしも粒子全体が上記のような解離性の官能基を有する化合物で構成されている必要は無く、例えば、ポリエチレン、スチレンとジビニルベンゼンとを共重合させた化合物等で構成される粒子の表面近傍に上記の解離性官能基を有する化合物がコートされたような粒子も好ましく用いることができる。
本発明に用いる粒子はほとんど水分を含有しない粒子である。より具体的には、粒子中の水分が5質量パーセント以下、より好ましくは1質量パーセント以下の粒子を用いる。水分を除去した粒子は、上記の粒子を合成、精製した後、加熱乾燥、真空乾燥、乾燥気流中への放置、凍結真空乾燥等の方法により得ることができる。前記のような粒子に水分を含有させることにより剪断応力の大きな電気粘性流体を得ることはできるが、そのような粒子を用いると電流密度が高くなってしまう。
本発明に用いる前記の粒子の粒径は0.01〜100μmが好ましく、0.01μm未満あるいは100μm超の粒径では充分な電場による粘度の上昇が得られない。とくに好ましくは0.01〜1μmである。
Self-dispersing fine particles having a dissociative functional group in the present invention, -COOM in the molecule, -SO 3 M, -OM, -SM , - (R1, R2, R3) NX, - (R1, R2, R3 ) PX (where M is hydrogen or an alkali metal such as sodium, potassium or lithium, ammonium or phosphonium, R1, R2 and R3 are each hydrogen or an alkali group which can have a substituent, X represents an element or functional group that can be an anion such as halogen. Typical examples of these particles include an ion exchange resin obtained by introducing the above functional group into a copolymer of styrene and divinylbenzene, a copolymer of acrylic acid and N, N-methylenebisacrylamide, and the like. Polymers containing acrylic acid, carboxymethyl cellulose, cellulose particles such as those obtained by dyeing cellulose particles with reactive dyes, copolymers of acrylamide and ethylene glycol dimethacrylate, etc. Lumpy aggregates of acrylamide copolymers, acid dyes, direct dyes, basic dyes, and the like. These particles do not necessarily have to be composed of a compound having a dissociative functional group as described above. For example, particles composed of a compound obtained by copolymerizing polyethylene, styrene and divinylbenzene, or the like. Particles in which the compound having the dissociative functional group described above is coated in the vicinity of the surface can also be preferably used.
The particles used in the present invention are particles that hardly contain moisture. More specifically, particles having a water content of 5 mass percent or less, more preferably 1 mass percent or less, are used. The particles from which moisture has been removed can be obtained by synthesizing and purifying the above particles, followed by heat drying, vacuum drying, standing in a dry air stream, freeze-drying, or the like. An electrorheological fluid having a large shear stress can be obtained by adding moisture to the particles as described above, but if such particles are used, the current density becomes high.
The particle size of the particles used in the present invention is preferably 0.01 to 100 μm. If the particle size is less than 0.01 μm or more than 100 μm, a sufficient increase in viscosity due to an electric field cannot be obtained. Especially preferably, it is 0.01-1 micrometer.

本発明に用いられる界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の界面活性剤のいずれでも良いが、電場を印加したときに流れる電流を少なくするために最も好ましいのはノニオン系の界面活性剤である。また、充分に大きな剪断応力を得るためには常温において液体状のものを用いるのが好ましい。
本発明に用いられる界面活性剤の具体的な例として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ポリオキシエチレンアルキルソルビタンエステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン類、グリセリン脂肪酸エステル類、デカグリセリン脂肪酸エステル類、ポリグリセリン脂肪酸エステル類、ソルビタン脂肪族エステル類、プロピレングリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレングリコール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー類、パーフルオロアルキルリン酸エステル類、パーフルオロアルキルベタイン酸等を挙げることができる。これらのノニオン系の界面活性剤の中でも特に酸化エチレン基(ポリオキシエチレン基)を有する化合物を用いるのが、より大きな剪断応力を得るのに好ましい。好ましい剪断応力を得るためには、粒子や界面活性剤の種類に応じて、酸化エチレン基の長さ、アルキル基の長さが適当な範囲の化合物を選択する。
The surfactant used in the present invention may be any of anionic, cationic, and nonionic surfactants, but the most preferable for reducing the current that flows when an electric field is applied. It is an activator. In order to obtain a sufficiently large shear stress, it is preferable to use a liquid at room temperature.
Specific examples of the surfactant used in the present invention include polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene alkyl sorbitan esters, polyoxyethylene alkyl amines. Glycerin fatty acid esters, decaglycerin fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, sorbitan fatty esters, propylene glycol fatty acid esters, polyoxyethylene glycol fatty acid esters, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers, poly Examples thereof include oxyethylene polyoxypropylene block polymers, perfluoroalkyl phosphate esters, and perfluoroalkyl betaine acid. Among these nonionic surfactants, it is particularly preferable to use a compound having an ethylene oxide group (polyoxyethylene group) in order to obtain a larger shear stress. In order to obtain a preferable shear stress, a compound in which the length of the ethylene oxide group and the length of the alkyl group are in an appropriate range is selected according to the kind of the particle and the surfactant.

次に本発明に用いられる非極性溶媒は、電気絶縁性の液体であり、従来、ウインズロー効果を示す電気粘性流体に用いられてきた液体がそのまま用いられる。そのような液体の例としては、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジデシル、フタル酸ジブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジ−2エチルヘキシル、フタル酸ジトリデシル、フタル酸ブチルベンジル、トリメリット酸トリオクチル、トリメリット酸トリデシル等の芳香族カルボン酸エステル類、セバチン酸ブチル、オレイン酸ブチル、ステアリン酸ブチル、アジピン酸ジブチル、エチレングリコール酸ブチルフタリル、エチレングリコール酸メチルフタリル、ブチルグリコール酸メチルフタリル、モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン、植物油などの脂肪族カルボン酸エステル類、変性または未変性のポリメチルシロキサン等のシリコーン油類、ドデカン、2,2,3−トリメチルペンタン、ヘキサデカン、リグロイン、精製された灯油類等の脂肪族炭化水素類、アルキルナフタレン、水素化トリフェニル、ジフェニルメタン、モノエチルジフェニル、トリエチルジフェニル、ジエチルジフェニル、ジフェニル、ターフェニル、1,4−ジフェニルベンゼン、フェニルキシリルエタン、トルエン、キシレン等のアルキル置換の芳香族炭化水素類、アルキル置換のビフェニル類、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、ブロモナフタレン等のハロゲン置換の、脂肪族、芳香族炭化水素類、アニソール、フェネトール、メトキシトルエン、ジフェニルエーテル、ベラロール等のエーテル類、ホスファゼン類等を挙げることができる。   Next, the nonpolar solvent used in the present invention is an electrically insulating liquid, and a liquid that has been conventionally used for an electrorheological fluid exhibiting the Winslow effect is used as it is. Examples of such liquids include dioctyl phthalate, didecyl phthalate, dibutyl phthalate, diethyl phthalate, dinonyl phthalate, diisononyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, ditridecyl phthalate, butyl benzyl phthalate, tri Aromatic carboxylic acid esters such as trioctyl meritate, tridecyl trimellitic acid, butyl sebacate, butyl oleate, butyl stearate, dibutyl adipate, butyl phthalyl ethylene glycolate, methyl phthalyl ethylene glycolate, methyl phthalyl butyl glycolate, monoacetin, Aliphatic carboxylic acid esters such as diacetin, triacetin, vegetable oil, silicone oils such as modified or unmodified polymethylsiloxane, dodecane, 2,2,3-trimethylpentane, hexade , Ligroin, aliphatic hydrocarbons such as refined kerosene, alkylnaphthalene, hydrogenated triphenyl, diphenylmethane, monoethyldiphenyl, triethyldiphenyl, diethyldiphenyl, diphenyl, terphenyl, 1,4-diphenylbenzene, phenyl Alkyl-substituted aromatic hydrocarbons such as xylylethane, toluene and xylene, alkyl-substituted biphenyls, halogen-substituted aliphatic hydrocarbons such as trichloroethylene, tetrachloroethylene, and bromonaphthalene, anisole, phenetole, methoxy Mention may be made of ethers such as toluene, diphenyl ether and veralol, and phosphazenes.

本発明における分散液の必須成分は、前述の自己分散性微粒子(A)および非極性溶媒(B)である。これらの各成分は単独の化合物で形成されていても良いが、目的により数種の化合物を混合して用いることもできる。また、目的に応じて種々の添加物を加えることができる。例えば、流体の粘度を調整するためにゲル化剤を加えたり、流体の安定性を高めるために酸化防止剤を添加したりすることができる。本発明による分散液を画像記録のためのインクとして用いる時には、染料などの着色剤を添加することもできる。   The essential components of the dispersion in the present invention are the aforementioned self-dispersing fine particles (A) and the nonpolar solvent (B). Each of these components may be formed of a single compound, but several kinds of compounds may be mixed and used depending on the purpose. Various additives can be added depending on the purpose. For example, a gelling agent can be added to adjust the viscosity of the fluid, or an antioxidant can be added to increase the stability of the fluid. When the dispersion according to the present invention is used as an ink for image recording, a colorant such as a dye may be added.

次に、自己分散性微粒子を帯電させるための方法について述べる。   Next, a method for charging the self-dispersing fine particles will be described.

自己分散性微粒子は、少なくともその表面に酸性基を有し、かつ非極性溶媒に可溶な樹脂が少なくとも塩基性基を有する、あるいは、表面に塩基性基を有し、かつ非極性溶媒に可溶な樹脂が少なくとも酸性基を有する、のいずれかであるのがよい。このとき自己分散性微粒子表面の酸性基または塩基性基、および非極性溶媒に可溶な樹脂の塩基性基または酸性基との間で酸塩基解離が起こる。また、非イオン性の極性基を有する化合物が分散液中に存在することにより、溶媒和を介してイオン生成が自己分散性微粒子表面と溶媒との界面で起こり、その結果、自己分散性微粒子は一様に正または負の極性に帯電すると共にこの静電効果と更に立体効果との相剰作用により、固体粒子は従来よりも安定に分散される。   Self-dispersing fine particles have at least an acidic group on their surface and a resin soluble in a nonpolar solvent has at least a basic group, or have a basic group on their surface and can be used in a nonpolar solvent. It is preferable that the soluble resin has at least an acidic group. At this time, acid-base dissociation occurs between the acidic group or basic group on the surface of the self-dispersing fine particles and the basic group or acidic group of the resin soluble in the nonpolar solvent. In addition, the presence of a compound having a nonionic polar group in the dispersion causes ion generation to occur at the interface between the self-dispersing fine particle surface and the solvent via solvation. Solid particles are more stably dispersed than in the past due to the uniform charging of positive or negative polarity and the addition of the electrostatic effect and the steric effect.

自己分散性微粒子を酸塩基解離以外の方法により正または負の極性に帯電するためには前述の通り、(2)イオン性化合物を添加する方法、(3)界面活性剤を添加する方法、(4)高分子分散剤を添加する方法等がある。界面活性剤に関しては、自己分散性カーボンブラックにも分散剤として使われ、後述の通りである。これらの中でも、ノニオン系界面活性剤が好ましいく、そのなかでもソルビタン脂肪酸エステル等が好ましい。   In order to charge the self-dispersing fine particles to positive or negative polarity by a method other than acid-base dissociation, as described above, (2) a method of adding an ionic compound, (3) a method of adding a surfactant, 4) There is a method of adding a polymer dispersant. As for the surfactant, it is also used as a dispersant in the self-dispersing carbon black, as described later. Among these, nonionic surfactants are preferable, and sorbitan fatty acid esters and the like are preferable among them.

高分子分散剤に関しては、各種の高分子分散剤があるが、例えばポリエステル系分散剤のソルスパース(Solspers:ゼネカ製)等が好ましい。その中でも、Solspers17000(シングルポリエステル・アンカー部分:塩基)、Solspers16000(シングルポリエステル・アンカー部分:塩基)、Solspers41000(シングルポリエステル・アンカー部分:酸)、 Solspers3000(シングルポリエステル・アンカー部分:酸)が好ましい。また、Disperbyk-2050、2150、160、161、162、163、164、166、167、182(ビックケミー・ジャパン)なども好ましい。   Regarding the polymer dispersant, there are various polymer dispersants, and for example, polyester dispersant Solspers (manufactured by Zeneca) is preferable. Among them, Solspers 17000 (single polyester anchor part: base), Solspers 16000 (single polyester anchor part: base), Solspers 41000 (single polyester anchor part: acid), Solspers 3000 (single polyester anchor part: acid) are preferable. Disperbyk-2050, 2150, 160, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 182 (Bicchemy Japan) and the like are also preferable.

その他の高分子分散剤として、顔料分散液を調製するのに用いられる従来公知の分散液を使用することができる。分散液としては、例えば以下のものが挙げられる。ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等が挙げられる。本発明の好ましい態様によれば、これらの共重合体は質量平均分子量が3,000〜50,000であるのが好ましく、より好ましくは5,000〜30,000、最も好ましくは7,000〜15,000である。分散剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で適宣決定されて良い。自己分散性微粒子:分散剤の質量比としては1:0.006〜1:0.3好ましくは1:0.0125〜1:0.3の範囲である。   As other polymer dispersants, conventionally known dispersions used for preparing pigment dispersions can be used. Examples of the dispersion include the following. Polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid-acrylonitrile copolymer, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, acrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymer, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer Polymer, styrene-acrylic acid-alkyl acrylate ester copolymer, styrene-methacrylic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid copolymer, styrene-α-methylstyrene-acrylic Acid alkyl ester copolymer, styrene-maleic acid copolymer, vinyl naphthalene-maleic acid copolymer, vinyl acetate-ethylene copolymer, vinyl acetate-fatty acid vinyl ethylene copolymer, vinyl acetate-maleic acid ester copolymer Coalesce, vinyl acetate-crotonic acid copolymer, And vinyl acetate-acrylic acid copolymer. According to a preferred embodiment of the present invention, these copolymers preferably have a weight average molecular weight of 3,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 30,000, and most preferably 7,000 to 7,000. 15,000. The amount of the dispersant added may be appropriately determined as long as the pigment is stably dispersed and the other effects of the present invention are not lost. The mass ratio of self-dispersing fine particles: dispersing agent is in the range of 1: 0.006 to 1: 0.3, preferably 1: 0.0125 to 1: 0.3.

本発明に使用される自己分散性微粒子としては、例えば、シリカ、チタニア、アルミナ、などの金属酸化物、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等の黒色の着色剤、フタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等のシアンの着色剤、ローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等のマゼンタの着色剤、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等のイエローの着色剤など、従来公知の染顔料単独あるいは混合したものを以下に示す酸性基を有するモノマー、あるいは塩基性基を有するモノマーを成分として有する非極性溶媒に不溶な微粒子修飾樹脂で分散したものが挙げられる。   Examples of the self-dispersing fine particles used in the present invention include metal oxides such as silica, titania and alumina, black colorants such as carbon black, aniline black, furnace black and lamp black, phthalocyanine blue, methylene blue, Cyan colorants such as Victoria Blue, Methyl Violet, Aniline Blue, Ultramarine Blue, magenta colorants such as Rhodamine 6G Lake, Dimethylquinacridone, Watching Red, Rose Bengal, Rhodamine B, Alizarin Lake, Chrome Yellow, Benzidine Yellow, Conventionally known dyes and mixtures such as yellow colorants such as Hansa Yellow, Naphthol Yellow, Molybdenum Orange, Quinoline Yellow, Tartrazine, etc. have the following acidic groups. Mer, or the like which is dispersed a monomer having a basic group with a non-polar solvent-insoluble particles modified resins having as a component.

酸性基を有する非極性溶媒に不溶な微粒子修飾樹脂(酸性基を有するモノマーを構成成分とする重合体または共重合体)の例としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、桂皮酸、クロトン酸、ビニル安息香酸、2−メタクリロキシエチルコハク酸、2−メタクリロキシエチルマレイン酸、2−メタクリロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロキシエチルトリメリット酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−スルホエチルメタクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−クロロアミドホスホキシプロピルメタクリレート、2−メタクリロキシエチルアシッドホスフェート、ヒドロキシスチレン等の酸性基を有するモノマーの少くとも1種と、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ビニルラウレート、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、スチレン、ビニルトルエン等の(メタ)アクリル酸のアルキルまたはアリールエステルの少なくとも1種とから得られる共重合体が挙げられる。これら組み合わせるモノマーの種類、重合時の配合比は、適宜決定することができる。   Examples of fine particle modifying resins insoluble in nonpolar solvents having acidic groups (polymers or copolymers comprising monomers having acidic groups as constituents) include (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, itacon Acid, itaconic anhydride, fumaric acid, cinnamic acid, crotonic acid, vinyl benzoic acid, 2-methacryloxyethyl succinic acid, 2-methacryloxyethyl maleic acid, 2-methacryloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-methacryloxyethyl Trimellitic acid, vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-sulfoethyl methacrylate, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 3-chloroamidophosphoxypropyl methacrylate, 2-methacryloxyethyl acid phosphate, Has acidic groups such as hydroxystyrene At least one of the following monomers, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, octyl (meth) acrylate, nonyl (meth) acrylate, decyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, vinyl laurate , Methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, styrene, vinyltoluene, etc. And a copolymer obtained from at least one alkyl or aryl ester of (meth) acrylic acid. The type of monomer to be combined and the blending ratio at the time of polymerization can be appropriately determined.

塩基性基を有する非極性溶媒に不溶な微粒子修飾樹脂(塩基性基を有するモノマーを構成成分とする重合体または共重合体)の例としてはN−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジブチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジ−tert−ブチルアミノエチルアクリレート、N−フェニルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジフェニルアミノエチルメタクリレート、アミノスチレン、ジメチルアミノスチレン、N−メチルアミノエチルスチレン、ジメチルアミノエトキシスチレン、ジフェニルアミノエチルスチレン、N−フェニルアミノエチルスチレン、2−N−ピペリジルエチル(メタ)アクリレート、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニル−6−メチルピリジン等の塩基性基を有するモノマーの少くとも1種と、上記(メタ)アクリル酸のアルキルまたはアリールエステルの少くとも1種とから得られる共重合体が挙げられる。これら組み合わせるモノマーの種類、重合時の配合比は、適宜決定することができる。   Examples of fine particle modifying resins (polymers or copolymers comprising a monomer having a basic group as a constituent component) insoluble in a nonpolar solvent having a basic group include N-methylaminoethyl (meth) acrylate, N-ethyl Aminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminoethyl acrylate, N, N-di-tert-butylaminoethyl Acrylate, N-phenylaminoethyl methacrylate, N, N-diphenylaminoethyl methacrylate, aminostyrene, dimethylaminostyrene, N-methylaminoethylstyrene, dimethylaminoethoxystyrene, diphenylaminoethylstyrene, N-phenylaminoethylstyrene, 2 At least one monomer having a basic group such as N-piperidylethyl (meth) acrylate, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinyl-6-methylpyridine, and alkyl of the above (meth) acrylic acid Or the copolymer obtained from at least 1 sort (s) of an aryl ester is mentioned. The type of monomer to be combined and the blending ratio at the time of polymerization can be appropriately determined.

また、粒子としてカーボンブラックや金属酸化物のようにグラフト化等により化学結合可能な物質を用いた場合は、これらの物質に前記酸性基あるいは塩基性基を有するモノマーを反応させることにより、酸性基または塩基性基を化学結合させてもよい。   In addition, when a substance that can be chemically bonded by grafting or the like, such as carbon black or metal oxide, is used as particles, an acidic group can be obtained by reacting these substances with a monomer having the acidic group or basic group. Alternatively, a basic group may be chemically bonded.

着色剤(顔料)の使用量は、樹脂100質量部に対して着色剤0.1質量部〜300質量部、好ましくは1質量部〜100質量部である。   The amount of the colorant (pigment) used is 0.1 to 300 parts by mass, preferably 1 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin.

非極性溶媒としては、前記のように、公知の炭化水素系溶媒やシリコーンオイルを使用することができる。また、非極性溶媒に可溶で白色または着色の自己分散微粒子を分散液に添加することが好ましい。また、非極性溶媒に可溶な樹脂としては、非極性溶媒よりも自己分散性微粒子表面との引力相互作用が強いものが好ましい。自己分散性微粒子に樹脂が吸着することにより、その立体効果によって自己分散性微粒子の分散安定性が増大する。   As the nonpolar solvent, a known hydrocarbon solvent or silicone oil can be used as described above. Moreover, it is preferable to add white or colored self-dispersing fine particles that are soluble in a nonpolar solvent to the dispersion. Further, as the resin soluble in the nonpolar solvent, a resin having a stronger attractive interaction with the surface of the self-dispersing fine particles than the nonpolar solvent is preferable. When the resin is adsorbed on the self-dispersing fine particles, the dispersion stability of the self-dispersing fine particles is increased by the steric effect.

本発明で使用される上記炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに可溶な樹脂の具体例は次の通りである。酸性基を有する炭化水素溶媒に可溶な樹脂(酸性基を有するモノマーを構成成分とする重合体または共重合体)の例としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、桂皮酸、クロトン酸、ビニル安息香酸、2−メタクリロキシエチルコハク酸、2−メタクリロキシエチルマレイン酸、2−メタクリロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、2−メタクリロキシエチルトリメリット酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−スルホエチルメタクリレート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−クロロアミドホスホキシプロピルメタクリレート、2−メタクリロキシエチルアシッドホスフェート、ヒドロキシスチレン等の酸性基を有するモノマーの少くとも1種と、上記(メタ)アクリル酸のアルキルまたはアリールエステルの少くとも1種とから得られる共重合体が挙げられる。これら組み合わせるモノマーの種類、重合時の配合比を好適に定めることにより、炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに可溶な樹脂を作れば良い。   Specific examples of the resin soluble in the hydrocarbon solvent or silicone oil used in the present invention are as follows. Examples of resins soluble in hydrocarbon solvents having acidic groups (polymers or copolymers having monomers having acidic groups as constituents) include (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid , Itaconic anhydride, fumaric acid, cinnamic acid, crotonic acid, vinyl benzoic acid, 2-methacryloxyethyl succinic acid, 2-methacryloxyethyl maleic acid, 2-methacryloxyethyl hexahydrophthalic acid, 2-methacryloxyethyltri Merit acid, vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-sulfoethyl methacrylate, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 3-chloroamidophosphoxypropyl methacrylate, 2-methacryloxyethyl acid phosphate, hydroxy Mono having an acidic group such as styrene And at least one chromatography, the copolymer obtained from at least one alkyl or aryl esters of (meth) acrylic acid. A resin that is soluble in a hydrocarbon solvent or silicone oil may be prepared by suitably determining the type of monomer to be combined and the blending ratio during polymerization.

塩基性基を有する炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに可溶な樹脂(塩基性基を有するモノマーを構成成分とする重合体または共重合体)の例としては、N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−エチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジブチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジ−tert−ブチルアミノエチルアクリレート、N−フェニルアミノエチルメタクリレート、N,N−ジフェニルアミノエチルメタクリレート、アミノスチレン、ジメチルアミノスチレン、N−メチルアミノエチルスチレン、ジメチルアミノエトキシスチレン、ジフェニルアミノエチルスチレン、N−フェニルアミノエチルスチレン、2−N−ピペリジルエチル(メタ)アクリレート、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、2−ビニル−6−メチルピリジン等の塩基性基を有するモノマーの少くとも1種と、上記(メタ)アクリル酸のアルキルまたはアリールエステルの少くとも1種とから得られる共重合体が挙げられる。これら組み合わせるモノマーの種類、重合時の配合比を好適に定めることにより、炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに可溶な樹脂を作れば良い。   Examples of hydrocarbon solvents having basic groups and resins soluble in silicone oil (polymers or copolymers having monomers having basic groups as constituents) include N-methylaminoethyl (meth) acrylate N-ethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dibutylaminoethyl acrylate, N, N-di-tert -Butylaminoethyl acrylate, N-phenylaminoethyl methacrylate, N, N-diphenylaminoethyl methacrylate, aminostyrene, dimethylaminostyrene, N-methylaminoethylstyrene, dimethylaminoethoxystyrene, diphenylaminoethylstyrene, N-phenylamino Echi At least one monomer having a basic group such as styrene, 2-N-piperidylethyl (meth) acrylate, 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-vinyl-6-methylpyridine, and the above (meth) Mention may be made of copolymers obtained from at least one alkyl or aryl ester of acrylic acid. A resin that is soluble in a hydrocarbon solvent or silicone oil may be prepared by suitably determining the type of monomer to be combined and the blending ratio during polymerization.

非イオン性の極性基を有する化合物としては、炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに可溶で誘電率が炭化水素系溶媒やシリコーンオイルよりも大きく、かつ自身はイオン解離しないものが好ましい。本発明で使用される非イオン性の極性基を有する化合物としては、エーテル類、エステル類、アルコール類、ケトン類、アミド類などが挙げられる。これらの化合物と非極性溶媒の混合比は、非極性溶媒100質量部に対し0.1〜10質量部程度である。   As the compound having a nonionic polar group, a compound that is soluble in a hydrocarbon solvent or silicone oil, has a dielectric constant larger than that of the hydrocarbon solvent or silicone oil, and does not ionically dissociate itself. Examples of the compound having a nonionic polar group used in the present invention include ethers, esters, alcohols, ketones and amides. The mixing ratio of these compounds and the nonpolar solvent is about 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the nonpolar solvent.

本発明の分散液を作るには、前記各成分を非極性溶媒中に混合分散すればよい。この場合、分散手段としてボールミル、サンドミル、アトライター等を用いてもよい。なお、混合順序は特に限定されるものではない。   In order to make the dispersion of the present invention, the above-mentioned components may be mixed and dispersed in a nonpolar solvent. In this case, a ball mill, a sand mill, an attritor or the like may be used as the dispersing means. The mixing order is not particularly limited.

本発明の実施形態においては、炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに可溶な樹脂が非イオン性の極性基を有する。本発明で使用される上記炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに可溶な樹脂の具体例は次の通りである。酸性基を有し、かつ非イオン性の極性基を有する樹脂(酸性基を有するモノマーおよび非イオン性の極性基を有するモノマーを構成成分とする共重合体)の例としては、少なくとも前記第(1)項の本発明の実施の形態における前記酸性基を有するモノマーの具体例のうち少なくとも1種と、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2,3−ジヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−プロピルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレート、2−クロロエチル(メタ)アクリレート、2,3−ジブロモプロピル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロニトリル、イソブチル−2−シアノアクリレート、2−シアノエチルアクリレート、エチル−2−シアノアクリレート、メタクリルアセトン、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、トリフロロエチルメタクリレート、p−ニトロスチレン、ビニルピロリドン、アクリルアミド、メタクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジブチルメタクリルアミド等の極性モノマーとの共重合体が挙げられる。また、さらに前記第(1)項の実施の形態における前記(メタ)アクリル酸のアルキルまたはアリールエステルの少なくとも1種以上を成分として有する共重合体であっても良い。   In the embodiment of the present invention, a resin soluble in a hydrocarbon solvent or silicone oil has a nonionic polar group. Specific examples of the resin soluble in the hydrocarbon solvent or silicone oil used in the present invention are as follows. Examples of the resin having an acidic group and having a nonionic polar group (a copolymer having a monomer having an acidic group and a monomer having a nonionic polar group as a constituent component) include at least the above ( At least one of the specific examples of the monomer having an acidic group in the embodiment of the present invention of the item 1), 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2,3-dihydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxy Butyl (meth) acrylate, 2-hydroxy-3-propyl methacrylate, methoxypolyethylene glycol methacrylate, methoxypolypropylene glycol methacrylate, 2-chloroethyl (meth) acrylate, 2,3-dibromopropyl (meth) acrylate, (meth) acrylonitrile, isobutyl -2-cyano Acrylate, 2-cyanoethyl acrylate, ethyl-2-cyanoacrylate, methacrylacetone, tetrahydrofurfuryl methacrylate, trifluoroethyl methacrylate, p-nitrostyrene, vinylpyrrolidone, acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N, And a copolymer with a polar monomer such as N-dibutylmethacrylamide. Further, it may be a copolymer having, as a component, at least one alkyl or aryl ester of (meth) acrylic acid in the embodiment of item (1).

塩基性基を有し、かつ非イオン性の極性基を有する樹脂(塩基性基を有するモノマーおよび非イオン性の極性基を有するモノマーを構成成分とする共重合体)の例としては、少なくとも前記塩基性基を有するモノマーの具体例のうち少なくとも1種と、前記極性モノマーとの共重合体が挙げられる。また、さらに前記(メタ)アクリル酸のアルキルまたはアリールエステルの少くとも1種以上を成分として有する共重合体であっても良い。   Examples of a resin having a basic group and having a nonionic polar group (a copolymer having a monomer having a basic group and a monomer having a nonionic polar group as a constituent component) Among the specific examples of the monomer having a basic group, a copolymer of at least one kind and the polar monomer may be mentioned. Further, it may be a copolymer having at least one or more alkyl or aryl esters of (meth) acrylic acid as a component.

本発明の実施形態においては、自己分散性微粒子が表面に非イオン性の極性基を有する。本発明で使用される上記自己分散性微粒子の具体例としては、前記酸性基を有するモノマーおよび前記極性モノマーを成分として有する炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに不溶な樹脂、あるいは前記塩基性基を有するモノマーと前記極性モノマーを成分として有する炭化水素系溶媒やシリコーンオイルに不溶な樹脂を使用したものが挙げられる。また、固体粒子として、カーボンブラックや金属酸化物のようにグラフト化等により化学結合可能な物質を用いた場合は、これらの物質に前記酸性基あるいは塩基性基を有するモノマーと極性モノマーを反応させることにより、酸性基または塩基性基と極性基を化学結合させてもよい。   In the embodiment of the present invention, the self-dispersing fine particles have a nonionic polar group on the surface. Specific examples of the self-dispersing fine particles used in the present invention include a resin that is insoluble in a hydrocarbon solvent or silicone oil containing the monomer having the acidic group and the polar monomer as a component, or the basic group. The thing using the resin insoluble in the hydrocarbon solvent and silicone oil which have a monomer and the said polar monomer as a component is mentioned. In addition, when a substance that can be chemically bonded by grafting or the like, such as carbon black or metal oxide, is used as the solid particle, the monomer having the acidic group or the basic group is reacted with the polar monomer. By doing so, an acidic group or a basic group and a polar group may be chemically bonded.

第(9)項の本発明の実施形態においては、自己分散性微粒子は少なくとも顔料と樹脂とからなり、該顔料と該樹脂の質量比が樹脂100質量部に対して顔料0.1質量部〜300質量部である。着色成分である顔料の占める割合が多いと、画像として表示した際の画像濃度が高くなり、コントラストの良い画像表示媒体が得られる。反面、白色または着色の粒子表面の酸塩基解離によるイオン生成を司る樹脂成分が少なくなると、生成電荷量が少なくなり、応答速度を速くすることが困難となる。逆に、着色成分である顔料の占める割合が少ないと応答速度は速くなるが、コントラストの良い画像表示が困難となる。   In the embodiment of the present invention of item (9), the self-dispersing fine particles comprise at least a pigment and a resin, and the mass ratio of the pigment to the resin is from 0.1 parts by mass of the pigment to 100 parts by mass of the resin. 300 parts by mass. When the proportion of the pigment as the coloring component is large, the image density when displayed as an image is high, and an image display medium with good contrast can be obtained. On the other hand, when the resin component responsible for ion generation by acid-base dissociation on the surface of white or colored particles decreases, the amount of generated charges decreases and it becomes difficult to increase the response speed. Conversely, when the proportion of the pigment as the coloring component is small, the response speed increases, but it becomes difficult to display an image with good contrast.

第(10)項の本発明の実施形態においては、自己分散性白色微粒子は酸化チタンが好ましい。酸化チタンは各種材料の中でも白色度が一番高いためである。   In the embodiment of the present invention of item (10), the self-dispersing white fine particles are preferably titanium oxide. This is because titanium oxide has the highest whiteness among various materials.

第(11)項から第(15)項の本発明の実施形態において下記に説明をする。
カーボンブラックは、各種の炭化水素または炭素を含む化合物を不完全燃焼して得られる微細な球状粒子の集合体と定義され、化学組成が炭素98%以上の、限りなく純粋に近い炭素材料の総称である。種類は、製法で分類する方法が一般的で、原料炭化水素の熱分解か、不完全燃焼かいずれかに大別され(表1)、更に原料の種類により細分化される。コンタクト法は、炎を鉄や石などに接触させる製造法であり、チャンネル法やその改良法であるガスブラック法(ローラ法)等が含まれる。チャンネルブラックは、コンタクト法の代表的な製品で、チャンネル鋼の底面に炎を接触させて採取するものである。
In the embodiments of the present invention of the items (11) to (15), description will be given below.
Carbon black is defined as an aggregate of fine spherical particles obtained by incomplete combustion of various hydrocarbons or carbon-containing compounds, and is a generic name for carbon materials that are nearly pure and have a chemical composition of 98% or more. It is. The types are generally classified by the production method, and are roughly classified into either pyrolysis of raw material hydrocarbons or incomplete combustion (Table 1), and further subdivided according to the types of raw materials. The contact method is a manufacturing method in which a flame is brought into contact with iron or stone, and includes a channel method and a gas black method (roller method) which is an improved method thereof. Channel black is a representative product of the contact method, and is collected by bringing a flame into contact with the bottom surface of channel steel.

ファーネス法は、燃料の空気による燃焼熱によって、原料炭化水素を連続的に熱分解させてカーボンブラックを生成させる方法で、ガスファーネス法とオイルファーネス法に分類される。   The furnace method is a method of generating carbon black by continuously pyrolyzing raw material hydrocarbons by combustion heat of fuel air, and is classified into a gas furnace method and an oil furnace method.

サーマル法は、原料の炭素源として天然ガスを利用し燃焼と熱分解を周期的に繰り返す特殊な製造法で、その特徴は大粒子径を有するカーボンブラックが得られることにある。   The thermal method is a special production method in which natural gas is used as a raw material carbon source and combustion and thermal decomposition are repeated periodically. The feature is that carbon black having a large particle size can be obtained.

アセチレンブラックもアセチレンを原料とする一種のサーマル法であるが、アセチレンの熱分解は他の原料が吸熱反応であるのに対し発熱反応であるため、サーマル法における燃焼サイクルを省略することが可能となり、連続運転が出来る。アセチレンブラックの特徴は、通常のカーボンブラックに比較して結晶性が発達し、かつ、ストラクチャーが高いことにあるため導電性にすぐれ、乾電池用並びに各種ゴム、プラスチックの導電性付与剤として使用されている。   Acetylene black is a kind of thermal process that uses acetylene as a raw material. However, the thermal decomposition of acetylene is an exothermic reaction while other raw materials are endothermic, so it is possible to omit the combustion cycle in the thermal process. Continuous operation is possible. The characteristics of acetylene black are that it develops crystallinity compared to ordinary carbon black and has a high structure, so it has excellent conductivity, and is used as a conductivity-imparting agent for dry batteries and various rubbers and plastics. Yes.

Figure 2007078965
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(1)カーボンの基本的特性
カーボンブラックをゴムや樹脂、塗料やインキのビヒクルに配合、分散させ補強性や黒色度、導電性などの機能を付与する際重要な因子は、粒子径とストラクチャー、それに粒子表面の物理化学的性質であり、これを通常カーボンブラックの三大特性と呼んでおり、これらの組み合わせで種々のカーボンブラックが製造されている。
カーボンブラックの3大基本特性
(I)粒子径:粒子径と表面積
(II)ストラクチャー:DBP給油量(ml/100g)とストラクチャー指数
(III)表面の化学的特性:揮発分(%)とpH
(1) Basic characteristics of carbon When carbon black is blended and dispersed in rubber, resin, paint and ink vehicles, the important factors for imparting functions such as reinforcement, blackness, and conductivity are particle size and structure. In addition, it is the physicochemical properties of the particle surface, which is usually called the three major characteristics of carbon black, and various carbon blacks are produced by combining these.
Three major basic characteristics of carbon black (I) Particle size: Particle size and surface area (II) Structure: DBP oil supply (ml / 100g) and structure index (III) Surface chemical properties: Volatile content (%) and pH

本発明において、酸性カーボンブラックとは、その表面に酸性基を有するカーボンブラックを意味し、その中でもとりわけpHが5以下のカーボンブラックで揮発分が3.5〜8.0質量%のカーボンブラックを用いることが好ましい。
カーボンブラックのpHが5以下であると分散性が高くなる理由は定かでないが、推測するところでは、このようなカーボンブラックではpHを左右する表面酸性基が多く存在するため、カーボンブラック粒子自体の溶媒への親和性が上がり、このために微分散が可能になり、その結果、分散性が上がると思われる。
In the present invention, acidic carbon black means carbon black having an acidic group on its surface, among which carbon black having a pH of 5 or less and carbon black having a volatile content of 3.5 to 8.0% by mass is used. It is preferable to use it.
The reason why the dispersibility is high when the pH of the carbon black is 5 or less is not clear, but it is estimated that such carbon black has many surface acidic groups that influence the pH, and therefore the carbon black particles themselves The affinity for the solvent is increased, which enables fine dispersion, and as a result, dispersibility is expected to increase.

ここで、本発明で言うカーボンブラックのpHとは、以下の測定法によって得られる値を意味する。
即ち、カーボンブラック試料1〜10gをビーカーに量り採り、試料1gにつき10mlの割合で水を加え、時計皿で覆い、15分間煮沸する(試料をぬれやすくするため、エタノール数滴を加えてもよい)。煮沸後室温まで冷却し、傾斜法または遠心分離法によって上澄み液を除去して、泥状物を残す。この泥状物中にガラス電極pH計の電極を入れ、JISZ8802(pH測定法)によってpHを測定する。この場合、電極の挿入位置により測定値が変化することがあるから、ビーカーを動かして電極の位置を変えて電極面の泥状面が十分に接触するように注意して量り、pH値が一定になったときの値を読む。
Here, the pH of the carbon black referred to in the present invention means a value obtained by the following measurement method.
That is, 1 to 10 g of carbon black sample is weighed into a beaker, water is added at a rate of 10 ml per 1 g of sample, covered with a watch glass, and boiled for 15 minutes (to make the sample easy to wet, several drops of ethanol may be added) ). After boiling, the mixture is cooled to room temperature, and the supernatant is removed by a gradient method or a centrifugal separation method to leave a mud. An electrode of a glass electrode pH meter is put in this mud and the pH is measured by JISZ8802 (pH measuring method). In this case, the measured value may change depending on the electrode insertion position. Therefore, move the beaker to change the electrode position, carefully measure the electrode surface so that the muddy surface is in full contact, and maintain a constant pH value. Read the value when.

また、とりわけ揮発分が3.5〜8.0質量%の範囲、より好ましくは4.5〜6.0質量%の範囲のカーボンブラックを用いて本発明の分散液を調製し、画像表示媒体を作成するとコントラストの高い画像表示体が得られる。
カーボンブラックの揮発分が3.5質量%以上であると分散性が高くなる理由は定かでないが、推測するところでは、このようなカーボンブラックでは表面酸性基が多く存在するため、カーボンブラック粒子自体の溶媒への親和性が上がり、そのために微分散が可能になり、その結果、分散性が上がると思われる。
更に、揮発分が8.0質量%を超えるカーボンブラックで分散液を作成しても、分散性はこれ以上が高くなり易いので、揮発分が3.5〜8.5質量%の範囲にあるカーボンブラックを用いることが特に望ましい。これは、揮発成分が余り多いとカーボンブラックの分散性の阻害の原因となるためであると考えられる。
Further, the dispersion liquid of the present invention is prepared using carbon black having a volatile content in the range of 3.5 to 8.0% by mass, more preferably in the range of 4.5 to 6.0% by mass, and the image display medium. Can be used to obtain an image display body with high contrast.
The reason why the dispersibility is high when the volatile content of the carbon black is 3.5% by mass or more is not clear, but it is presumed that the carbon black particles themselves have many surface acidic groups. It is believed that the affinity of the solvent to the solvent is increased, thereby enabling fine dispersion, and as a result, the dispersibility is improved.
Furthermore, even if a dispersion is prepared with carbon black having a volatile content of more than 8.0% by mass, the dispersibility tends to be higher than this, so that the volatile content is in the range of 3.5 to 8.5% by mass. It is particularly desirable to use carbon black. This is considered to be because if too much volatile component is present, it will cause an inhibition of the dispersibility of carbon black.

ここで、本発明で言うカーボンブラックの揮発分とは以下の測定方法によって得られる値を意味する。即ちカーボンブラックの乾燥試料を白金るつぼまたはそれと同形、同容量の落としふた付き磁器るつぼにふた下2mmを超えない程度まで打振して詰め、その質量を量る。これにふたをして電気炉に入れ、950±25℃で正確に7分間加熱した後取出し、デジケーター中で室温になるまで放冷して加熱後の質量を量り、次の式によって揮発分を算出する。   Here, the volatile matter of carbon black referred to in the present invention means a value obtained by the following measuring method. That is, a dry sample of carbon black is packed into a platinum crucible or a porcelain crucible of the same shape and capacity with a drop lid so as not to exceed 2 mm below the lid, and its mass is measured. Cover it, put it in an electric furnace, heat it at 950 ± 25 ° C for exactly 7 minutes, take it out, let it cool to room temperature in a desiccator, weigh the mass after heating, and calculate the volatile content by the following formula calculate.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

ここに、V:揮発分(%)
WD:乾燥試料の質量(g)
WR:加熱後の試料の質量(g)
Where V: Volatile content (%)
WD: mass of dry sample (g)
WR: Mass of the sample after heating (g)

このような酸性カーボンブラックは例えばMA7,MA8,#2200B(以上、三菱化学製)、RAVEN1255(コロンビア製)、REGAL400R、MOGUL L(以上、キヤボツト製)、Color Black FW1、Color Black FW18、Color Black S170、Color Black S150、Printex U(以上、デグサ社製)等の市販品が使用でき、さらには本目的のために新たに製造されたものでも使用可能である。   Such acidic carbon blacks include, for example, MA7, MA8, # 2200B (manufactured by Mitsubishi Chemical), RAVEN1255 (manufactured by Colombia), REGAL400R, MOGUL L (manufactured by Kibot), Color Black FW1, Color Black FW18, Color Black S170. , Color Black S150, Printex U (manufactured by Degussa Co., Ltd.) and other commercial products can be used, and those newly produced for this purpose can also be used.

酸性カーボンブラックの製造方法は、カーボンブラックは一般にチヤンネルブラック法、フアーネスブラック法を用いて行われる。チヤンネルブラック法は天然ガス、タウンガスや炭化水素を原料として部分燃焼させて冷たい面に衝突させる。フアーネスブラック法は天然ガスや石油留分を原料として高温雰囲気に保たれ密閉式反応炉中に原料を噴霧し、熱分解する。
さらに、これらのカーボンブラックを硝酸等で酸化処理を行い所望の酸性度を得る。
As for the production method of acidic carbon black, carbon black is generally performed using a channel black method or a furnace black method. In the channel black method, natural gas, town gas and hydrocarbons are partially burned as raw materials and collided with cold surfaces. In the furnace black method, natural gas or petroleum fraction is used as a raw material, kept in a high temperature atmosphere, and the raw material is sprayed into a closed reactor and thermally decomposed.
Further, these carbon blacks are oxidized with nitric acid or the like to obtain a desired acidity.

また、カーボンブラックの表面処理を行うことで、分散安定性、表面濡れ性、レオロジー特性、電気特性などの特性を改良することが出来る。表面処理の方法には次のものが挙げられる。   In addition, the surface treatment of carbon black can improve properties such as dispersion stability, surface wettability, rheological properties, and electrical properties. Examples of the surface treatment method include the following.

カーボンブラックの粒子表面は縮合芳香族環があり下記に示す各種表面処理が可能である。
(1)表面酸化処理
カーボンブラックを酸化剤で処理すると、粒子表面の縮合芳香族環へカルボキシル基やフェノール性水酸基が導入される。
(2)界面活性剤分散
カーボンブラックは通常のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等により成膜液中に分散することが出来る。
(3)高分子(樹脂)分散安定剤による分散安定
カーボンブラックは、高分子分散安定剤の鎖状部分の立体障害反発による成膜液中での分散安定化が可能である。
(4)カプセル化処理
カーボンブラックが樹脂により被覆され溶剤中に分散されているもの、または、樹脂にカーボンブラックが含浸されたもの、即ち、表層もしくは内部、あるいは全体にカーボンブラックが存在するものが使用できる。その特徴は、分散安定性、表面濡れ性、レオロジー特性、電気特性などの特性を改良することが出来る。特に、分散安定性では、グラフト鎖の良溶媒中への分散性(分散媒中への易分散性と分散後の安定性)が著しく向上し、また、電気特性では、カーボンブラック粒子がポリマーマトリックス中へ容易に、しかも均一に分散するので、広い面積にわたって一定の抵抗値が得られるという特徴がある。
(5)グラフト化処理
カーボンブラックのグラフト化処理は、グラフト機構に基づいて次のように分類できる。
(a)カーボンブラック表面へのグラフト重合
カーボンブラックの存在下で、重合開始剤を用いてビニルモノマーの重合を行い、系内で生成する生長ポリマー鎖を粒子表面で補足する方法である。
(b)カーボンブラック表面からのグラフト重合
カーボンブラック表面へ導入した重合開始基からグラフト鎖を生長させる方法である。
(c)カーボンブラック表面とポリマーとのグラフト反応
カーボンブラック表面の官能基と反応性ポリマーとの反応による方法である。
このうち、(a)の方法は最も簡単に行なうことができるが、非グラフトポリマーの生成が優勢に起こるため、グラフト率の大きなものを得ることができない。これに対して、(b)の系では、カーボンブラック表面からポリマー(グラフト鎖)が外へ向かって生長するので、グラフト率の大きなものが得られるという特徴がある。更に、(c)の方法によると、グラフト鎖の分子量や数を制御できるという大きな特徴があり、グラフト率も比較的大きなものが得られる。
(6)気相酸化法
オゾン処理やプラズマ処理によるカーボンブラック表面の酸化処理方法であり、カーボンブラックにプラズマ照射することでプラズマの高エネルギーによってカーボンブラック表面に水酸基やカルボキシル基を付けることが出来る。
The surface of carbon black particles has a condensed aromatic ring and can be subjected to various surface treatments described below.
(1) Surface oxidation treatment When carbon black is treated with an oxidizing agent, a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is introduced into the condensed aromatic ring on the particle surface.
(2) Surfactant dispersion Carbon black can be dispersed in a film-forming solution with a normal anionic surfactant, nonionic surfactant, cationic surfactant, amphoteric surfactant, and the like.
(3) Dispersion Stabilization by Polymer (Resin) Dispersion Stabilizer Carbon black can be dispersed and stabilized in a film forming solution by steric hindrance repulsion of the chain portion of the polymer dispersion stabilizer.
(4) Encapsulation treatment Carbon black is coated with a resin and dispersed in a solvent, or the resin is impregnated with carbon black, that is, the surface layer or the inside, or the carbon black exists in the whole. Can be used. Its characteristics can improve properties such as dispersion stability, surface wettability, rheological properties and electrical properties. In particular, with regard to dispersion stability, the dispersibility of the graft chain in a good solvent (easily dispersible in the dispersion medium and stability after dispersion) is remarkably improved, and in terms of electrical properties, the carbon black particles are polymer matrix. Since it is easily and uniformly dispersed in the inside, there is a feature that a constant resistance value can be obtained over a wide area.
(5) Grafting treatment Carbon black grafting treatment can be classified as follows based on the grafting mechanism.
(A) Graft polymerization on the surface of carbon black In this method, a vinyl monomer is polymerized using a polymerization initiator in the presence of carbon black, and the growing polymer chain generated in the system is captured on the particle surface.
(B) Graft polymerization from the carbon black surface This is a method of growing a graft chain from a polymerization initiating group introduced into the carbon black surface.
(C) Graft reaction between carbon black surface and polymer This is a method based on a reaction between a functional group on the carbon black surface and a reactive polymer.
Among these, the method (a) can be most easily performed, but since a non-grafted polymer is predominantly produced, a product having a large graft ratio cannot be obtained. On the other hand, the system (b) is characterized in that a polymer (graft chain) grows outward from the carbon black surface, so that a product having a high graft rate can be obtained. Furthermore, according to the method (c), there is a great feature that the molecular weight and number of graft chains can be controlled, and a graft having a relatively large graft ratio can be obtained.
(6) Gas Phase Oxidation Method This is an oxidation treatment method of the carbon black surface by ozone treatment or plasma treatment. By irradiating the carbon black with plasma, a hydroxyl group or a carboxyl group can be attached to the carbon black surface by high energy of plasma.

より具体的に説明すると
(1)表面酸化処理
カーボンブラックを酸化剤で処理すると、粒子表面の縮合芳香族環へカルボキシル基やフェノール性水酸基が導入される。更に、カーボンブラック表面の縮合芳香族環は、次の様々な試薬と反応し、粒子表面への多彩な官能基の導入が可能となっている。なお下記式中、Φは、縮合芳香族環であり、Rはアルキル基であり、Xはハロゲン原子である。
More specifically, (1) Surface oxidation treatment When carbon black is treated with an oxidizing agent, a carboxyl group or a phenolic hydroxyl group is introduced into the condensed aromatic ring on the particle surface. Furthermore, the condensed aromatic ring on the surface of carbon black reacts with the following various reagents, and various functional groups can be introduced onto the particle surface. In the following formula, Φ is a condensed aromatic ring, R is an alkyl group, and X is a halogen atom.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

(2)界面活性剤分散
アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤の種類としては次のような構造のものが使用できる。
好ましい界面活性剤としては、界面ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ジアルキルスルホ琥珀酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体、アセチレングリコール系界面活性剤が挙げられる。より具体的には、アニオン系界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩(II)、および/または炭素鎖が5〜7の分岐したアルキル鎖を有するジアルキルスルホ琥珀酸(III)を用いることでカーボンブラックの分散安定性が得られる。
(2) Surfactant dispersion As the types of anionic surfactant, nonionic surfactant, cationic surfactant, and amphoteric surfactant, those having the following structure can be used.
Preferred surfactants include interfacial polyoxyethylene alkyl ether acetates, dialkyl sulfosuccinates, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, and acetylene glycol-based interfaces. An activator is mentioned. More specifically, polyoxyethylene alkyl ether acetate (II) and / or dialkylsulfosuccinic acid (III) having a branched alkyl chain having 5 to 7 carbon chains is used as the anionic surfactant. The dispersion stability of carbon black can be obtained.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

式中、Rは炭素数6〜14の分岐してもよいアルキル基、mは3〜12、Mはアルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、アルカノールアミンである。   In the formula, R is an alkyl group having 6 to 14 carbon atoms which may be branched, m is 3 to 12, M is an alkali metal ion, quaternary ammonium, quaternary phosphonium or alkanolamine.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

式中、R、Rは炭素数5〜7の分岐したアルキル基、Mはアルカリ金属イオン、第4級アンモニウム、第4級ホスホニウム、アルカノールアミンである。 In the formula, R 5 and R 6 are branched alkyl groups having 5 to 7 carbon atoms, and M is an alkali metal ion, quaternary ammonium, quaternary phosphonium, or alkanolamine.

さらに、本発明の界面活性剤の対イオンとしてリチウムイオンおよび第4級アンモニウム、第4級ホスホニウムを用いることにより界面活性剤が優れた溶解安定性を示す。
好ましい非イオン系の界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルである一般式(IV)、アセチレングリコール系界面活性剤である一般式(V)の活性剤が挙げられる。
Further, the use of lithium ions, quaternary ammonium, and quaternary phosphonium as counter ions of the surfactant of the present invention shows excellent dissolution stability of the surfactant.
Preferred nonionic surfactants include those represented by general formula (IV) which are polyoxyethylene alkylphenyl ethers and general formula (V) which are acetylene glycol surfactants.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

式中、Rは分岐しても良い6〜14の炭素鎖、kは5〜12である。   In the formula, R is a 6 to 14 carbon chain which may be branched, and k is 5 to 12.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

式中、p、qは0〜40である。   In the formula, p and q are 0 to 40.

(3)高分子(樹脂)分散安定剤による分散安定
高分子分散樹脂は一般に、平均分子量が高くなると、同一量を水溶性有機溶剤に溶解させたときの粘度が高くなる。また、分散樹脂はカーボンブラックを分散させたときにカーボンブラックの周囲に吸着しカーボンブラックを立体障害により安定に分散させる役割を有しているため、分散樹脂の分子量が大きくなるということは吸着層が厚くなり分散体の粒子径が大きくなることを意味している。
特に、酸性を示すカーボンブラックは表面に多くの酸性基を有しているために本発明に用いられる分散樹脂に付加されているカルボキシル基とは反発する関係にあり、その粒子径はさらに広がる傾向にある。
つまり、本発明において、酸性カーボンブラックを使用する場合には、分散樹脂の平均分子量を小さいものにして分散液の粘性、分散体の粒子径を小さくしなけば良好な分散安定性が得られず、しかも前述のように分散樹脂はカーボンブラックの周囲に吸着し立体障害の働きをしなくてはならないために平均分子量が小さ過ぎては長期保存における分散安定性が悪くなってしまう。
(3) Dispersion Stabilization with Polymer (Resin) Dispersion Stabilizer Generally, when the average molecular weight of a polymer dispersed resin increases, the viscosity when the same amount is dissolved in a water-soluble organic solvent increases. In addition, since the dispersion resin has a role of adsorbing around the carbon black when the carbon black is dispersed and stably dispersing the carbon black due to steric hindrance, the molecular weight of the dispersion resin is increased. Means that the particle diameter of the dispersion increases.
In particular, carbon black showing acidity has a repulsive relationship with the carboxyl group added to the dispersion resin used in the present invention because it has many acidic groups on its surface, and its particle size tends to further expand. It is in.
That is, in the present invention, when acidic carbon black is used, good dispersion stability cannot be obtained unless the average molecular weight of the dispersion resin is reduced and the viscosity of the dispersion and the particle size of the dispersion are reduced. In addition, as described above, the dispersion resin must be adsorbed around the carbon black and act as a steric hindrance. Therefore, if the average molecular weight is too small, the dispersion stability during long-term storage is deteriorated.

本発明の分散液にカーボンブラックの分散剤として含有される水溶性樹脂は、アミンを溶解させた水溶液に可溶で質量平均分子量が3000〜30000であるものならどんなものでも使用可能で、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸ハーフエステル共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、あるいはこれらの塩等が挙げられる。   As the water-soluble resin contained in the dispersion liquid of the present invention as a carbon black dispersant, any water-soluble resin that is soluble in an aqueous solution in which an amine is dissolved and has a mass average molecular weight of 3000 to 30000 can be used. Acrylic acid copolymer, styrene-acrylic acid-alkyl acrylate ester copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer, styrene- Examples thereof include methacrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymers, styrene-maleic acid half ester copolymers, vinyl naphthalene-acrylic acid copolymers, vinyl naphthalene-maleic acid copolymers, and salts thereof.

本発明においては、自己分散性微粒子と荷電微粒子の分散安定性を共に高めるために樹脂分散剤をさらに添加することができる。分散剤としては、本発明の目的にかなうものであれば特に限定されないが、例えば高分子分散剤が挙げられる。高分子分散剤としては、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)、ポリ(N,N’−ジエチルアクリルアジド)、ポリ(N−ビニルホルムアミド)、ポリ(N−ビニルアセトアミド)、ポリ(N−ビニルフタルアミド)、ポリ(N−ビニルコハク酸アミド)、ポリ(N−ビニル尿素)、ポリ(N−ビニルピぺリドン)、ポリ(N−ビニルカプロラクタム)、ポリ(N−ビニルオキサゾリン)等が挙げられ、単独または複数の高分子分散剤を添加することができる。   In the present invention, a resin dispersant can be further added in order to enhance both the dispersion stability of the self-dispersing fine particles and the charged fine particles. Although it will not specifically limit as a dispersing agent if the objective of this invention is met, For example, a polymeric dispersing agent is mentioned. Examples of the polymer dispersant include poly (N-vinyl-2-pyrrolidone), poly (N, N′-diethylacrylazide), poly (N-vinylformamide), poly (N-vinylacetamide), poly (N— Vinylphthalamide), poly (N-vinylsuccinamide), poly (N-vinylurea), poly (N-vinylpiperidone), poly (N-vinylcaprolactam), poly (N-vinyloxazoline) and the like. A single or a plurality of polymer dispersants can be added.

また、この他に本発明の目的の範囲内で、樹脂(高分子)分散剤、界面活性剤、各種分散安定化剤を用いることもできる。   In addition, resin (polymer) dispersants, surfactants, and various dispersion stabilizers can be used within the scope of the object of the present invention.

(4)カプセル化処理
カーボンブラックが樹脂により被覆され溶剤中に分散されているもの、または、樹脂にカーボンブラックが含浸されたもの、即ち、表層もしくは内部、あるいは全体にカーボンブラックが存在するものが使用できる。その特徴は、分散安定性、表面濡れ性、レオロジー特性、電気特性などの特性を改良することが出来る。特に、分散安定性では、グラフト鎖の良溶媒中への分散性(分散媒中への易分散性と分散後の安定性)が著しく向上し、また、電気特性では、カーボンブラック粒子がポリマーマトリックス中へ容易に、しかも均一に分散するので、広い面積にわたって一定の抵抗値が得られるという特徴がある。
(5)グラフト化処理
表面への官能基導入
カーボンブラック表面に存在するフェノール性水酸基やカルボキシル基は、そのままグラフト反応の足場として利用できるが、これをベースとして、より反応性の高い官能基に変換すると、様々なポリマーのグラフト反応へ活用できる。
(a)表面へのグラフト重合
カーボンブラックの存在下で、ビニルモノマーのラジカル重合を行なうと、生成するポリマーの一部が粒子表面へグラフトする。
(b)表面からのグラフト重合
a.ラジカル重合
i ペルオキシドおよびペルオキシエステル基
ii アゾ基
b.カチオングラフト重合
i アシリウムパークロレート基
ii クロルメチル基
iii ベンジリウムパークロレート
c.アニオングラフト重合
i カリウムカルボン酸塩基
ii カーボンブラック/BuLi複合体(OLi基)
iii アミノ基
(c)表面におけるポリマーとのグラフト反応
a.応性カーボンブラックとポリマーとの反応
b.カーボンブラックと反応性ポリマーとの反応
i リビングポリマーとの反応
ii 末端イソシアナート基ポリマーとの反応
好ましくは、高分子(樹脂)分散タイプ、グラフトタイプ、カプセル化タイプが良い。
(4) Encapsulation treatment Carbon black is coated with a resin and dispersed in a solvent, or the resin is impregnated with carbon black, that is, the surface layer or the inside, or the carbon black exists in the whole. Can be used. Its characteristics can improve properties such as dispersion stability, surface wettability, rheological properties and electrical properties. In particular, with regard to dispersion stability, the dispersibility of the graft chain in a good solvent (easily dispersible in the dispersion medium and stability after dispersion) is remarkably improved, and in terms of electrical properties, the carbon black particles are polymer matrix. Since it is easily and uniformly dispersed in the inside, there is a feature that a constant resistance value can be obtained over a wide area.
(5) Introduction of functional groups on the surface of grafting treatment Phenolic hydroxyl groups and carboxyl groups present on the surface of carbon black can be used as scaffolds for grafting reactions as they are, but based on this, they are converted to more reactive functional groups. Then, it can utilize for the graft reaction of various polymers.
(A) Graft polymerization on the surface When radical polymerization of a vinyl monomer is performed in the presence of carbon black, a part of the produced polymer is grafted on the particle surface.
(B) Graft polymerization from the surface a. Radical polymerization
i Peroxide and peroxyester groups
ii an azo group b. Cationic graft polymerization
i Asylium perchlorate group
ii Chlormethyl group
iii Benzylium perchlorate c. Anionic graft polymerization
i Potassium carboxylate
ii Carbon black / BuLi composite (OLi group)
iii. Graft reaction with polymer on amino group (c) surface a. Reaction of responsive carbon black with polymer b. Reaction of carbon black with reactive polymer
i Reaction with living polymer
ii Reaction with terminal isocyanate group polymer Preferably, a polymer (resin) dispersion type, a graft type, or an encapsulation type is preferred.

カーボンブラックとしては、チャンネルブラックまたはファーネスブラックが好ましい。ファーネスブラックについては、酸化処理を施したものを用いると、溶媒への分散性が向上されるため、適宜酸化処理を行ったものが好ましい。   As carbon black, channel black or furnace black is preferable. About furnace black, what used the oxidation process improves the dispersibility to a solvent, Therefore The thing which performed the oxidation process suitably is preferable.

本発明に用いるカーボンブラックとしては、例えばファーネスブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック等が挙げられ、単独または複数種類のカーボンブラックを併用してもよい。本発明においては、揮発分が1.0%以上のカーボンブラックを少なくとも1種類含有することが好ましい。このようなカーボンブラックとしては、デグサ社製のカラーブラックFW200、カラーブラックFW2、カラーブラックFW2V、カラーブラックFW1、カラーブラックFW18、スペシャルブラック6、カラーブラックS170、カラーブラックS160、スペシャルブラック5、スペシャルブラック4、スペシャルブラック4A、プリンテックス150T、プリンテックスU、プリンテックスV、プリンテックス140U、プリンテックス140V、スペシャルブラック550、スペシャルブラック350、スペシャルブラック250、スペシャルブラック100、三菱化学社製のMA7、MA77、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA230、MA220、キャボット社製のMONARCH700、MONARCH800、MONARCH880、MONARCH900、MONARCH1000、MONARCH1300、MONARCH1400、MOGUL−L、REGAL400R、VULCAN XC−72R等が挙げられる。   Examples of the carbon black used in the present invention include furnace black, ketjen black, channel black and the like, and a single type or a plurality of types of carbon blacks may be used in combination. In the present invention, it is preferable to contain at least one carbon black having a volatile content of 1.0% or more. Such carbon blacks include Degussa Color Black FW200, Color Black FW2, Color Black FW2V, Color Black FW1, Color Black FW18, Special Black 6, Color Black S170, Color Black S160, Special Black 5, Special Black 4, Special Black 4A, Printex 150T, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Special Black 550, Special Black 350, Special Black 250, Special Black 100, Mitsubishi Chemical Corporation MA7, MA77 , MA8, MA11, MA100, MA100R, MA230, MA220, MONARCH700, MONARC manufactured by Cabot Corporation 800, MONARCH880, MONARCH900, MONARCH1000, MONARCH1300, MONARCH1400, MOGUL-L, REGAL400R, and the like VULCAN XC-72R.

本発明に用いるカーボンブラックは、平均粒子径が0.01μm以上1μm以下であり、好ましくは0.05μm以上0.1μm以下である。平均粒子径が0.01μm未満のものは、実質的に入手することが困難であり、平均粒子径が1μmを越える場合、該カーボンブラックを含有した分散液が、白色度、黒色度、コントラスト、応答速度等の観点から実用上満足できるものが得られ難いからである。
前記平均粒子径は、電子顕微鏡などで測定された一次粒子径に基づく平均粒子径を示す。また、前記カーボンブラックは、粒子表面をスチレンやメタクリル酸メチル等のポリマーでグラフト化したり、カプセル化したり、コアシェル化したり等、カーボンブラック粒子表面に酸化処理を施してもよい。
The carbon black used in the present invention has an average particle size of 0.01 μm or more and 1 μm or less, preferably 0.05 μm or more and 0.1 μm or less. Those having an average particle diameter of less than 0.01 μm are substantially difficult to obtain. When the average particle diameter exceeds 1 μm, the dispersion containing the carbon black has whiteness, blackness, contrast, This is because it is difficult to obtain a practically satisfactory one from the viewpoint of response speed and the like.
The said average particle diameter shows the average particle diameter based on the primary particle diameter measured with the electron microscope etc. The carbon black may be oxidized on the surface of the carbon black particles by grafting the surface of the particles with a polymer such as styrene or methyl methacrylate, encapsulating, or forming a core shell.

第(14)項と第(15)項の本発明の実施形態について説明する。グラフトカーボンブラックとは、カーボンブラック部分に重合体部分がグラフト化された微粒子をいう。グラフトカーボンブラックは、カーボンブラックの一次粒子あるいは数個の凝集体に重合体がグラフト化されたものである。「グラフト化」に用いることができる付加反応には、求電子付加反応、ラジカル付加反応、求核付加反応、付加環化反応がある。   The embodiments of the present invention in the items (14) and (15) will be described. Graft carbon black refers to fine particles in which a polymer portion is grafted to a carbon black portion. Graft carbon black is obtained by grafting a polymer to primary particles or several aggregates of carbon black. Addition reactions that can be used for “grafting” include electrophilic addition reactions, radical addition reactions, nucleophilic addition reactions, and cycloaddition reactions.

カーボンブラックは、通常数nm〜数百nmの粒子径を持つ。しかし、カーボンブラックは粒子同士の凝集力が大きいため、通常数ミクロン以上の粒子径を持つ凝集体として取り扱われる。また、カーボンブラック同士の凝集力は、カーボンブラックと他の物質、例えば樹脂系材料との親和性に比べ著しく大きく、カーボンブラックをサブミクロンで樹脂系材料等に分散させることは非常に困難であり、安定した抵抗値を得ることができない。一方、グラフトカーボンブラックは、カーボンブラックの粒子間に重合体部分が有効に入り込み、カーボンブラック同士の凝集力を弱めることができる。さらに、重合体部分が樹脂系材料等と親和性のあるとき、グラフトカーボンブラックはサブミクロンで樹脂系材料等中に分散できる。しかしながら、重合体部分が樹脂系材料等と高い親和性を有していたとしても、カーボンブラック部分に重合体部分が有効にグラフト化されていないと、その特性は安定したものとはならずまたバラツキを生じやすくなり、良好な分散体とはならず、また一定レベルの親和性を得ようとするとカーボンブラックグラフトポリマーにおけるカーボンブラック部分の含有量が低くなってしまうという結果ともなり、カーボンブラックの有する黒色度が著しく損なわれてしまうこととなる。
本発明に係るグラフトカーボンブラックを得るには、カーボンブラックに対して反応性を有する重合体をカーボンブラックに反応させて得られる。
Carbon black usually has a particle size of several nm to several hundred nm. However, since carbon black has a large cohesion force between particles, it is usually handled as an aggregate having a particle diameter of several microns or more. In addition, the cohesive strength between carbon blacks is significantly greater than the affinity between carbon black and other substances such as resin-based materials, and it is very difficult to disperse carbon black in resin-based materials etc. in submicrons. A stable resistance value cannot be obtained. On the other hand, graft carbon black allows the polymer portion to effectively enter between the carbon black particles and weaken the cohesive force between the carbon blacks. Further, when the polymer portion has an affinity with the resin material or the like, the graft carbon black can be dispersed in the resin material or the like in submicrons. However, even if the polymer portion has a high affinity with the resin-based material or the like, if the polymer portion is not effectively grafted to the carbon black portion, the characteristics will not be stable. As a result, the dispersion of carbon black does not become a good dispersion, and if a certain level of affinity is obtained, the content of the carbon black portion in the carbon black graft polymer is lowered. The blackness which it has will be impaired remarkably.
The graft carbon black according to the present invention can be obtained by reacting a carbon black reactive polymer with carbon black.

カーボンブラックに対して反応性を有する重合体は、例えばカーボンブラックの表面官能基と反応性を有する反応性基を有するものであれば良く、さらにこの反応性基としては、カーボンブラック表面に存在する官能基と反応して当該重合体のカーボンブラックへのグラフト化に寄与できるものであれば特に限定されるものではなく各種の反応性基を利用できる。本発明では、アクリルコポリマーをグラフト化したアクリルコポリマーグラフトカーボンブラック、シリコーンポリマーをグラフト化したグラフトカーボンブラックが好ましい。   The polymer having reactivity with carbon black may be any polymer having a reactive group reactive with the surface functional group of carbon black, for example, and the reactive group is present on the surface of carbon black. The reactive group is not particularly limited as long as it can react with the functional group and contribute to the grafting of the polymer onto carbon black, and various reactive groups can be used. In the present invention, an acrylic copolymer grafted carbon black grafted with an acrylic copolymer and a grafted carbon black grafted with a silicone polymer are preferred.

ここで、グラフト化をより確実かつ安定なものとするためには、重合体部分が共有結合を介してカーボンブラックに結合することが望まれ、特にエステル結合、チオエステル結合、アミド結合、アミノ結合、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合およびスルホニル結合よりなる群から選ばれる少なくとも1種の結合、さらには、エステル結合、チオエステル結合およびアミド結合よりなる群から選ばれる少なくとも1種の結合であることが望まれる。このような点も考慮すると、反応性基は、エポキシ基、チオエポキシ基、アジリジン基およびオキサゾリン基よりなる群から選ばれる少なくとも1種または2種以上のものであることが望ましい。カーボンブラックに対する反応性基は必ずしもこれらのみに限定されるものではないが、これらの反応性基以外の基を有する重合体を用いる場合、使用できるカーボンブラックの種類に制限が生ずることがある。重合体が前記反応性基を有するものであることが好ましい理由は、使用できるカーボンブラックの種類や状態にかかわらず、温和な条件においてもカーボンブラックと重合体とが非常に高いグラフト化効率で付加反応することにある。特に、カーボンブラックが上記したようにカルボキシル基を表面官能基として有する場合、カルボキシル基が、エポキシ基、チオエポキシ基、アジリジン基またはオキサゾリン基と熱反応により高収率で不可逆的付加反応を行ない、この付加反応により、カーボンブラック部分と重合体部分に上記した共有結合が形成されるゆえ望ましい。   Here, in order to make the grafting more reliable and stable, it is desired that the polymer portion is bonded to the carbon black through a covalent bond, in particular, an ester bond, a thioester bond, an amide bond, an amino bond, An at least one bond selected from the group consisting of an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond and a sulfonyl bond, and at least one bond selected from the group consisting of an ester bond, a thioester bond and an amide bond It is desirable to be. Considering such points, the reactive group is preferably at least one or more selected from the group consisting of an epoxy group, a thioepoxy group, an aziridine group and an oxazoline group. Although the reactive group with respect to carbon black is not necessarily limited to these, when the polymer which has groups other than these reactive groups is used, the kind of carbon black which can be used may restrict | limit. The reason why it is preferable that the polymer has the reactive group is that carbon black and the polymer are added with very high grafting efficiency even under mild conditions regardless of the type and state of carbon black that can be used. It is to react. In particular, when carbon black has a carboxyl group as a surface functional group as described above, the carboxyl group undergoes an irreversible addition reaction in a high yield by thermal reaction with an epoxy group, thioepoxy group, aziridine group or oxazoline group. The addition reaction is desirable because the above-described covalent bond is formed between the carbon black portion and the polymer portion.

第(16)項の本発明の実施形態においては、白色または着色の粒子の粒径は0.01μm以上1μm以下である。粒径が小さいほど高解像度の画像表示媒体が得られるが、一方で粒子の凝集力が大きくなり分散安定性を得ることが困難となる。逆に、粒径が大きいと分散安定性は良くなるが、高解像度を実現することが困難となる。   In the embodiment of the present invention of item (16), the particle size of the white or colored particles is 0.01 μm or more and 1 μm or less. As the particle size is smaller, an image display medium with a higher resolution can be obtained. On the contrary, when the particle size is large, the dispersion stability is improved, but it is difficult to realize high resolution.

第(17)項の本発明の実施の形態においては、分散媒として使用される非極性溶剤は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、シリコーンオイルのいずれかである。炭化水素は揮発性等の点で実使用上安全性を確保できるものが多い。本発明で使用される脂肪族炭化水素としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、リグロイン、ソルベントナフサ(市販品としてはエクソン社製アイソバーH、G、L、K、シエル石油社製シエルゾール等がある)等が挙げられる。芳香族炭化水素溶媒は樹脂の可溶化能が一般的に高く、炭化水素溶媒に可溶な樹脂の選択性が増す。本発明で使用される芳香族炭化水素としてはベンゼン、トルエン、キシレン、アルキルベンゼン等が挙げられる。シリコーンオイルは変成を含む各種ジメチルポリシロキサンが挙げられる。   In the embodiment of the present invention of item (17), the nonpolar solvent used as the dispersion medium is any one of aliphatic hydrocarbon, aromatic hydrocarbon, and silicone oil. Many hydrocarbons can ensure safety in practical use in terms of volatility. Examples of the aliphatic hydrocarbon used in the present invention include pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, dodecane, ligroin, and solvent naphtha (commercially available products are Isobar H, G, L, K, Ciel Petroleum manufactured by Exxon). Cielsol etc. manufactured by the company). Aromatic hydrocarbon solvents generally have a high resin solubilizing ability, increasing the selectivity of resins soluble in hydrocarbon solvents. Examples of the aromatic hydrocarbon used in the present invention include benzene, toluene, xylene, alkylbenzene and the like. Examples of the silicone oil include various dimethylpolysiloxanes including modification.

第(18)項の本発明の実施の形態においては、表示媒体を構成する2枚の導電層電極間の間隙、即ち前記所望の間隙は5〜300μm、より好ましくは10〜200μm、最も好ましくは50〜100μmである。5μmより狭い場合には、画像コントラストが充分ではなくなることがあり、300μmより広い場合には、印加電圧を過大にしなければならないことが多い。
画像表示装置としては、図4に示すデジタルペーパー、図5に示すポケットPCなどが挙げられる。
In the embodiment of the present invention of item (18), the gap between the two conductive layer electrodes constituting the display medium, that is, the desired gap is 5 to 300 μm, more preferably 10 to 200 μm, most preferably. 50-100 μm. When the width is smaller than 5 μm, the image contrast may not be sufficient. When the width is larger than 300 μm, the applied voltage often needs to be excessive.
Examples of the image display device include digital paper shown in FIG. 4, pocket PC shown in FIG.

第(19)項の本発明の実施の形態においては、現実的に分散液を封入する表示セルとしては、フォトリソ等で微細セルを作製することは非常に工程が多く、設備や環境対策でも負荷が多いため、マイクロカプセルに封入することが好ましいと考えられる。
図6は、本発明におけるマイクロカプセルを説明するための断面図である。図6において、符号(10)はマイクロカプセルであり、自己分散性白色微粒子、自己分散性着色微粒子および非極性溶媒を含む分散液(5)が内部に封入されている。図7は、本発明のマイクロカプセルを有する画像表示媒体の一例を説明するための説明図である。図7において、符号(40)は画像表示媒体であり、導電層(1),(2)間に、分散液(5)が封入されたマイクロカプセル(10)が配置されている。
In the embodiment of the present invention of item (19), as a display cell for actually enclosing the dispersion liquid, it is very many steps to produce a fine cell with photolithography, etc. Therefore, it is considered preferable to encapsulate in microcapsules.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a microcapsule according to the present invention. In FIG. 6, reference numeral (10) denotes a microcapsule in which a dispersion liquid (5) containing self-dispersing white fine particles, self-dispersing colored fine particles and a nonpolar solvent is enclosed. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an example of an image display medium having the microcapsules of the present invention. In FIG. 7, reference numeral (40) denotes an image display medium, and a microcapsule (10) in which a dispersion liquid (5) is sealed is disposed between the conductive layers (1) and (2).

第(20)項の本発明の実施の形態においては、マイクロカプセルの平均粒子径は10〜150μmが好ましい。中でも100μmはコントラストが高く好ましく、50μmが応答速度が早く好ましい。現実的にはこの50〜100μmの平均粒子径が一番好ましい。   In the embodiment of the present invention of item (20), the average particle size of the microcapsules is preferably 10 to 150 μm. Of these, 100 μm is preferable because of high contrast, and 50 μm is preferable because of its high response speed. Practically, this average particle size of 50 to 100 μm is most preferable.

第(21)項の本発明の実施の形態においては、マイクロカプセルの材質は透明性と柔らかさの特性でゼラチンが一番好ましい。ゼラチン以外ではアラビアゴム、ウレタン、メラミン、アクリル、ポリエステル、その他各種合成高分子や天然高分子を用いることが出来る。   In the embodiment of the present invention of item (21), the material of the microcapsule is most preferably gelatin from the viewpoint of transparency and softness. Other than gelatin, gum arabic, urethane, melamine, acrylic, polyester, and other various synthetic and natural polymers can be used.

第(22)項の本発明の実施の形態においては、マイクロカプセルがシート上にコーティング等の塗布方法で形成されていることでフレキシブルな表示装置が可能となる。   In the embodiment of the present invention of item (22), a flexible display device can be realized by forming the microcapsules on the sheet by a coating method such as coating.

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いる部は、全て質量部である。
<荷電微粒子の合成方法>
合成例1(塩基性基を有するコアシェル酸化チタン微粒子の作製方法)
1.分散剤の合成
シリコーンマクロマーFM0711(チッソ製)36g、ジメチルアミノエチルメタクリレートDMAEMA(東京化成製)4g、開始剤AIBN(東京化成製)0.2g、シリコーンオイルKF96L-1cs(信越化学製)360gをセパラブル容器に入れ、窒素雰囲気下、200rpmで攪拌した。その後、温度を30分間で60℃まで上げ、7時間60℃で重合反応を行った。その後、温度を30分間で80℃まで上げ、1時間80℃に保った。この後、温度を室温まで戻した。合成した分散剤溶液のシリコーンオイルをエバポレーター除去した。真空乾燥機で24時間乾燥して分散剤とした。
2.コアシェル酸化チタン微粒子の合成
(a)上記で合成した分散剤4gとシリコーンオイルKF96L-1cs(信越化学製)200gをビーカーに入れ、マグネチックスターラーで1時間攪拌した後、酸化チタンCR-90(石原産業製)4gを加え1時間攪拌した。この後、超音波分散器で2時間分散し酸化チタン分散液とした。
(b)シリコーンマクロマーFM0725(チッソ製)3g、メチルメタクリレートMMA(東京化成製)6.9g、ジメチルアミノエチルメタクリレートDMAEMA(東京化成製)0.1g、開始剤AIBN(東京化成製)0.05gをビーカーに入れ攪拌した。セパラブル容器に上記酸化チタン分散液と共に入れ、窒素雰囲気下、200rpmで攪拌した。その後、温度を30分間で60℃まで上げ、7時間60℃で重合反応を行った。その後、温度を30分間で80℃まで上げ、1時間80℃に保った。この後、温度を室温まで戻した。合成したコアシェル酸化チタン微粒子溶液を2000〜3000rpmの速度で遠心分離機を用い分離した。シリコーンオイルKF96L-1cs(信越化学製)に溶解して遠心分離器で同様に分離した。この操作を3回繰り返した。真空乾燥機で24時間乾燥してコアシェル酸化チタン微粒子とした。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. The parts used in the examples are all parts by mass.
<Method of synthesizing charged fine particles>
Synthesis Example 1 (Method for producing core-shell titanium oxide fine particles having a basic group)
1. Dispersant synthesis Separable silicone macromer FM0711 (manufactured by Chisso) 36g, dimethylaminoethyl methacrylate DMAEMA (manufactured by Tokyo Chemical Industry) 4g, initiator AIBN (manufactured by Tokyo Chemical Industry) 0.2g, silicone oil KF96L-1cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical) It put into the container and stirred at 200 rpm under nitrogen atmosphere. Then, temperature was raised to 60 degreeC in 30 minutes, and the polymerization reaction was performed at 60 degreeC for 7 hours. Thereafter, the temperature was raised to 80 ° C. in 30 minutes and maintained at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was returned to room temperature. The silicone oil in the synthesized dispersant solution was removed by an evaporator. It dried for 24 hours with the vacuum dryer and it was set as the dispersing agent.
2. Synthesis of core-shell titanium oxide fine particles
(a) 4 g of the dispersant synthesized above and 200 g of silicone oil KF96L-1cs (Shin-Etsu Chemical) are placed in a beaker and stirred for 1 hour with a magnetic stirrer, and then 4 g of titanium oxide CR-90 (Ishihara Sangyo) is added. Stir for 1 hour. Thereafter, it was dispersed for 2 hours with an ultrasonic disperser to obtain a titanium oxide dispersion.
(b) 3 g of silicone macromer FM0725 (manufactured by Chisso), 6.9 g of methyl methacrylate MMA (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 0.1 g of dimethylaminoethyl methacrylate DMAEMA (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 0.05 g of initiator AIBN (manufactured by Tokyo Chemical Industry) Stir in a beaker. It put into the separable container with the said titanium oxide dispersion liquid, and stirred at 200 rpm under nitrogen atmosphere. Then, temperature was raised to 60 degreeC in 30 minutes, and the polymerization reaction was performed at 60 degreeC for 7 hours. Thereafter, the temperature was raised to 80 ° C. in 30 minutes and maintained at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was returned to room temperature. The synthesized core-shell titanium oxide fine particle solution was separated using a centrifuge at a speed of 2000 to 3000 rpm. It melt | dissolved in silicone oil KF96L-1cs (made by Shin-Etsu Chemical), and isolate | separated similarly with the centrifuge. This operation was repeated three times. It dried for 24 hours with the vacuum dryer and it was set as the core shell titanium oxide microparticles | fine-particles.

合成例2(酸性基を有するシリコーンオイルに可溶な樹脂の作製方法)
シリコーンマクロマーFM0711(チッソ製)38g、メタクリル酸MAA(東京化成製)1g、ビニルピロリドン(東京化成製)1g、開始剤AIBN(東京化成製)0.2g、シリコーンオイルKF96L-1cs(信越化学製)360gをセパラブル容器に入れ、素雰囲気下、200rpmで攪拌した。その後、温度を30分間で60℃まで上げ、7時間60℃で重合反応を行った。その後、温度を30分間で80℃まで上げ、1時間80℃に保った。この後、温度を室温まで戻した。合成した分散剤溶液のシリコーンオイルをエバポレーター除去した。真空乾燥機で24時間乾燥して酸ポリマーとした。
Synthesis Example 2 (Method for producing resin soluble in silicone oil having acidic group)
Silicone macromer FM0711 (manufactured by Chisso), 1 g of methacrylic acid MAA (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 1 g of vinylpyrrolidone (manufactured by Tokyo Chemical Industry), 0.2 g of initiator AIBN (manufactured by Tokyo Chemical Industry), silicone oil KF96L-1cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical) 360 g was put into a separable container and stirred at 200 rpm under an atmosphere. Then, temperature was raised to 60 degreeC in 30 minutes, and the polymerization reaction was performed at 60 degreeC for 7 hours. Thereafter, the temperature was raised to 80 ° C. in 30 minutes and maintained at 80 ° C. for 1 hour. Thereafter, the temperature was returned to room temperature. The silicone oil in the synthesized dispersant solution was removed by an evaporator. It was dried in a vacuum dryer for 24 hours to obtain an acid polymer.

合成例3(酸性基を有するコアシェル酸化チタン微粒子の作製方法)
合成例1の1.と2.の(a)迄は同じで、(a)で作製した酸化チタン分散液の2倍の量を下記合成に使用した。撹拌機、温度計および還流冷却器を備えた反応容器にトルエン200部を採り、85℃に加熱した。この中にメタクリル酸メチル16部、メタクリル酸4部、酸化チタン分散液、アゾビスイソブチロニトリル0.1 部よりなる溶液を1時間にわたって滴下した。この温度で4時間撹拌し、反応を終了した。反応終了後、溶媒を除去し、微粒子修飾樹脂を得た。
Synthesis Example 3 (Method for producing core-shell titanium oxide fine particles having acidic groups)
Synthesis Example 1 1. And 2. (A) was the same, and twice the amount of the titanium oxide dispersion prepared in (a) was used for the following synthesis. In a reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer and a reflux condenser, 200 parts of toluene was taken and heated to 85 ° C. A solution consisting of 16 parts of methyl methacrylate, 4 parts of methacrylic acid, a titanium oxide dispersion and 0.1 part of azobisisobutyronitrile was added dropwise over 1 hour. The mixture was stirred at this temperature for 4 hours to complete the reaction. After completion of the reaction, the solvent was removed to obtain a fine particle modified resin.

合成例4(塩基性基を有する炭化水素溶媒に可溶な樹脂の作製)
反応容器に、アイソパーH200部を採り、85℃に加熱した。この中にラウリルメタクリレート19部、N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレート1部、アゾビスイソブチロニトリル0.1部よりなる溶液を1.5時間にわたって滴下した。ついで90℃に昇温し、この温度で4時間撹拌し、反応を終了した。均一で透明な樹脂溶液が得られた。
Synthesis Example 4 (Production of a resin soluble in a hydrocarbon solvent having a basic group)
In a reaction vessel, 200 parts of Isopar H was taken and heated to 85 ° C. A solution comprising 19 parts of lauryl methacrylate, 1 part of N, N-diethylaminoethyl methacrylate and 0.1 part of azobisisobutyronitrile was added dropwise over 1.5 hours. Subsequently, the temperature was raised to 90 ° C., and the mixture was stirred at this temperature for 4 hours to complete the reaction. A uniform and transparent resin solution was obtained.

合成例5(塩基性基を有するコアシェル酸化チタン微粒子の作製方法)
合成例1の1.と2.の(a)迄は同じで、(a)で作製した酸化チタン分散液の4倍の量を下記合成に使用した。合成例1で用いた反応容器にアイソパーH500部を採り、80℃に加熱した。この中にラウリルメタクリレート10部、エチルメタクリレート80部、ジ−tert−ブチルアミノエチルアクリレート10部およびアゾビスイソブチロニトリル0.2部、酸化チタン分散液よりなる溶液を1時間にわたって滴下した。次いで、85℃に昇温し、この温度で4時間撹拌し、反応を終了した。反応終了後溶媒を除去し、微粒子修飾樹脂を得た。
Synthesis Example 5 (Method for producing core-shell titanium oxide fine particles having a basic group)
Synthesis Example 1 1. And 2. (A) was the same, and 4 times the amount of the titanium oxide dispersion prepared in (a) was used for the following synthesis. 500 parts of Isopar H was taken in the reaction vessel used in Synthesis Example 1 and heated to 80 ° C. A solution consisting of 10 parts of lauryl methacrylate, 80 parts of ethyl methacrylate, 10 parts of di-tert-butylaminoethyl acrylate, 0.2 part of azobisisobutyronitrile, and a titanium oxide dispersion was added dropwise over 1 hour. Next, the temperature was raised to 85 ° C., and the mixture was stirred at this temperature for 4 hours to complete the reaction. After completion of the reaction, the solvent was removed to obtain a fine particle modified resin.

合成例6(酸性基と非イオン性の極性基を有する炭化水素溶媒に可溶な樹脂の作製方法)
反応容器にアイソパーH500部を採り、80℃に加熱した。この中に2−エチルヘキシルメタクリレート50部、メタクリル酸5部、ヒドロキシエチルメタクリレート5部、アゾビスイソブチロニトリル0.1部からなる溶液を1時間にわたって滴下した。次いで、85℃に昇温し、この温度で4時間撹拌し、反応を終了した。均一で透明な樹脂溶液が得られた。
Synthesis Example 6 (Method for producing resin soluble in hydrocarbon solvent having acidic group and nonionic polar group)
500 parts of Isopar H was taken in a reaction vessel and heated to 80 ° C. A solution consisting of 50 parts of 2-ethylhexyl methacrylate, 5 parts of methacrylic acid, 5 parts of hydroxyethyl methacrylate and 0.1 part of azobisisobutyronitrile was added dropwise over 1 hour. Next, the temperature was raised to 85 ° C., and the mixture was stirred at this temperature for 4 hours to complete the reaction. A uniform and transparent resin solution was obtained.

合成例7(酸性基と非イオン性の極性基を有する酸化チタン微粒子の作製方法)
合成例1の1.と2.の(a)迄は同じで、(a)で作製した酸化チタン分散液の60倍の量を下記合成に使用した。合成例1で用いた反応容器にトルエン400部を採り、90℃に加熱した。この中にブチルアクリレート50部、メチルメタクリレート70部、シクロヘキシルメタクリレート40部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート85部、2,3−ジブロモプロピルアクリレート50部、酸化チタン分散液、スチレンスルホン酸5部、ベンゾイルパーオキサイド3部よりなる溶液を5時間にわたって滴下した。次いで、95℃で2時間撹拌して反応終了した。溶媒を除去し、微粒子修飾樹脂を得た。
Synthesis Example 7 (Method for producing titanium oxide fine particles having acidic group and nonionic polar group)
Synthesis Example 1 1. And 2. (A) was the same, and 60 times the amount of the titanium oxide dispersion prepared in (a) was used for the following synthesis. 400 parts of toluene was placed in the reaction vessel used in Synthesis Example 1 and heated to 90 ° C. In this, 50 parts of butyl acrylate, 70 parts of methyl methacrylate, 40 parts of cyclohexyl methacrylate, 85 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate, 50 parts of 2,3-dibromopropyl acrylate, titanium oxide dispersion, 5 parts of styrene sulfonic acid, benzoyl peroxide A solution of 3 parts was added dropwise over 5 hours. Subsequently, the reaction was completed by stirring at 95 ° C. for 2 hours. The solvent was removed to obtain a fine particle modified resin.

合成例8(塩基性基を有する炭化水素溶媒に可溶な樹脂の作製)
反応容器にアイソパーH500部を採り90℃に加熱する。この中にステアリルメタクリレート80部、メトキシポリプロピレングリコールメタクリレート(分子量482)10部、ジメチルアミノエチルメタクリレート5部およびベンゾイルパーオキサイド5部よりなる溶液を1時間で滴下した後、同温度で3 時間撹拌する。こうして均一透明な樹脂溶液が得られた。
Synthesis Example 8 (Production of a resin soluble in a hydrocarbon solvent having a basic group)
Take 500 parts of Isopar H in a reaction vessel and heat to 90 ° C. A solution consisting of 80 parts of stearyl methacrylate, 10 parts of methoxypolypropylene glycol methacrylate (molecular weight 482), 5 parts of dimethylaminoethyl methacrylate and 5 parts of benzoyl peroxide is added dropwise over 1 hour, followed by stirring at the same temperature for 3 hours. In this way, a uniform transparent resin solution was obtained.

合成例9(塩基性基を有するコアシェル酸化カーボンブラック微粒子の作製方法)
合成例1で酸化チタンを使う代わりにカーボンブラック(Printex A, degussa)を使用し、その他は同じ条件で塩基性基を有するコアシェル酸化カーボンブラック微粒子を合成した。
Synthesis Example 9 (Method for producing core-shell oxidized carbon black fine particles having a basic group)
Core-shell oxidized carbon black fine particles having basic groups were synthesized under the same conditions as in Synthesis Example 1 except that carbon black (Printex A, degussa) was used instead of titanium oxide.

<自己分散性微粒子の合成方法>
合成例10(アクリルコポリマーグラフトカーボンブラックの合成方法)
1.カーボンブラック表面処理
4Lガラス製の反応容器に脱イオン水3.0Lを投入して250rpmで攪拌する。カーボンブラック(Printex A,degussa)115gを投入する。37%塩酸を3.0mL投入する。4−ビニルアニリンを2.5g投入して65℃で30分以上攪拌する。ビニルアニリンは常温でゼリー状で粘着性があり、扱いが難しいので注意する。亜硝酸ナトリウム1.43gと脱イオン水10mLをあらかじめ溶解させておき、1時間程度で滴下する。65℃/3時間攪拌する。室温にもどして一夜間攪拌する。黒分散物を30,000rpm/20分で遠心分離する。デカンテーションする。黒色粉体に脱イオン水500mLを投入して攪拌、再分散する。黒分散物を30,000rpm/20分で遠心分離する。デカンテーションする。黒色粉黛を一夜間放置乾燥後、40℃/4時間真空乾燥する。表面処理カーボンブラック(VAnCB)が合成できる。
2.グラフトカーボンブラックの合成
1Lガラス製反応容器に表面処理カーボンブラック(VAnCB)50gを投入する。トルエン100mLを投入する。2−エチルヘキシルメタクリレート100mLを投入する。AIBN0.65gを投入する。250rpmで攪拌、N2パージ20分、一時間程度で70℃まで加熱、7時間攪拌し、室温まで冷却する。THF500mLを投入して攪拌する。3Lメタノール中に再沈させ吸引濾過する。「黒色ポリマーにTHF1.5Lを投入して攪拌、再分散し、10℃に冷却する。黒分散物を30,000rpm/20分で遠心分離する。デカンテーションする。」この操作を計3回繰り返す。黒色粉体を70℃/4時間真空乾燥する。グラフトカーボンブラック(2EHMACB)が合成できる。(TG/DTAで12.3%の質量減少)
<Method of synthesizing self-dispersing fine particles>
Synthesis Example 10 (Synthesis method of acrylic copolymer grafted carbon black)
1. Carbon black surface treatment A reaction vessel made of 4 L glass is charged with 3.0 L of deionized water and stirred at 250 rpm. Add 115g of carbon black (Printex A, degussa). Add 3.0 mL of 37% hydrochloric acid. Add 2.5 g of 4-vinylaniline and stir at 65 ° C. for 30 minutes or more. Be careful because vinylaniline is jelly-like and sticky at room temperature and is difficult to handle. 1.43 g of sodium nitrite and 10 mL of deionized water are dissolved in advance and added dropwise in about 1 hour. Stir at 65 ° C for 3 hours. Return to room temperature and stir overnight. The black dispersion is centrifuged at 30,000 rpm / 20 minutes. Decant. Add 500 mL of deionized water to the black powder and stir and redisperse. The black dispersion is centrifuged at 30,000 rpm / 20 minutes. Decant. The black powder is left to dry overnight and then vacuum dried at 40 ° C for 4 hours. Surface treated carbon black (VAnCB) can be synthesized.
2. Synthesis of graft carbon black 50 g of surface-treated carbon black (VAnCB) is charged into a 1 L glass reaction vessel. Add 100 mL of toluene. Add 100 mL of 2-ethylhexyl methacrylate. Add 0.65 g of AIBN. Stir at 250 rpm, N2 purge for 20 minutes, heat to 70 ° C. in about one hour, stir for 7 hours, and cool to room temperature. Add 500 mL of THF and stir. Reprecipitate in 3 L methanol and filter with suction. “Add 1.5 L of THF to the black polymer, stir, redisperse, and cool to 10 ° C. Centrifuge the black dispersion at 30,000 rpm / 20 minutes. Decant.” Repeat this operation three times in total. . The black powder is vacuum dried at 70 ° C. for 4 hours. Graft carbon black (2EHMACB) can be synthesized. (12.3% mass loss with TG / DTA)

合成例11(アクリルコポリマーグラフト酸化チタンの合成方法)
1.酸化チタン表面処理
4Lガラス製反応容器にエタノール930.7gを投入する。脱イオン水69.3gを投入して150rpmで攪拌する。氷酢酸をpH4.5に調整して滴下する。3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリレート160gを投入して150rpmで5分攪拌後、250rpmにする。酸化チタン(R-960,Dupont)1000gを投入して250rpm、10分攪拌後、200rpmにする。メタノール1826.6gを投入して200rpm、1分攪拌する。白分散物を3,000rpm/20分で遠心分離する。デカンテーションする。白色粉体を一夜間放置乾燥後、70℃/4時間真空乾燥する。表面処理酸化チタン(Silanized Titania)が合成できる。
2.グラフト酸化チタン微粒子の合成
4Lガラス製反応容器にラウリルメタクリレート960gを投入する。トルエン1386gを投入して200rpmで攪拌、温度50℃にする。300rpmにする。表面処理酸化チタン(Silanized Titania)を細かく砕いておき、750gを投入して攪拌する。N2パージ20分。AIBN5.64gとトルエン500gをあらかじめ溶解させておき、1時間程度で滴下する。一時間程度で70℃まで加熱する。70℃で一夜間攪拌する。白分散物(とろりとした液体)を10,000rpm/30分で遠心分離する。デカンテーションする。「白色粉体にトルエン1000gを投入して攪拌、再分散する。白分散物を3,000rpm/30分で遠心分離する。デカンテーションする。」この操作を計2回繰り返す。白色分体を一夜間放置乾燥後、70℃/4時間真空乾燥する。グラフト酸化チタン(LMATiO2 )が合成できる。
Synthesis Example 11 (Synthesis method of acrylic copolymer grafted titanium oxide)
1. Titanium oxide surface treatment 930.7 g of ethanol is put into a 4 L glass reaction vessel. Charge 69.3 g of deionized water and stir at 150 rpm. Glacial acetic acid is adjusted to pH 4.5 and added dropwise. 160 g of 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate is added and stirred at 150 rpm for 5 minutes, and then 250 rpm. 1000 g of titanium oxide (R-960, Dupont) is added and stirred at 250 rpm for 10 minutes and then 200 rpm. Add 1826.6 g of methanol and stir at 200 rpm for 1 minute. The white dispersion is centrifuged at 3,000 rpm / 20 minutes. Decant. The white powder is left to dry overnight and then vacuum dried at 70 ° C. for 4 hours. Surface-treated titanium oxide (Silanized Titania) can be synthesized.
2. Synthesis of Grafted Titanium Oxide Fine Particles 960 g of lauryl methacrylate is charged into a 4 L glass reaction vessel. 1386 g of toluene is added and stirred at 200 rpm to a temperature of 50 ° C. Set to 300 rpm. Surface-treated titanium oxide (Silanized Titania) is crushed finely, and 750 g is added and stirred. N2 purge 20 minutes. AIBN 5.64 g and toluene 500 g are dissolved in advance and dropped in about 1 hour. Heat to 70 ° C. in about an hour. Stir overnight at 70 ° C. The white dispersion (thick liquid) is centrifuged at 10,000 rpm / 30 minutes. Decant. “1000 g of toluene is added to the white powder and stirred and redispersed. The white dispersion is centrifuged at 3,000 rpm / 30 minutes. Decanted.” This operation is repeated twice in total. The white fraction is left to dry overnight and then vacuum dried at 70 ° C. for 4 hours. Grafted titanium oxide (LMATiO 2 ) can be synthesized.

各微粒子の誘電率とゼータ電位の測定
電気泳動効果と電界配列挙動を示すためには各微粒子が高い誘電率とゼータ電位を持つ必要がある。それぞれの値を測定した。結果を表2に示す。
誘電率の測定方法
誘電体測定システム(126096W型:東洋テクニカ製)を用いて、微粒子を含んだ混合系のケミカルインピーダンスをコールコールプロットから測定し、次に溶剤のみのケミカルインピーダンスを同条件で測定し、その差を計算して微粒子の誘電率とした。
ゼータ電位の測定方法
濃厚系ゼータ電位計(ELS-N1000:大塚電子製)を用いて、溶剤中の各微粒子のゼータ電位を測定した。
Measurement of dielectric constant and zeta potential of each fine particle In order to show electrophoretic effect and electric field arrangement behavior, each fine particle needs to have a high dielectric constant and zeta potential. Each value was measured. The results are shown in Table 2.
Dielectric constant measurement method Using a dielectric measurement system (126096W type: manufactured by Toyo Technica), measure the chemical impedance of the mixed system containing fine particles from the Cole-Cole plot, and then measure the chemical impedance of the solvent only under the same conditions. The difference was calculated as the dielectric constant of the fine particles.
Method of measuring zeta potential The zeta potential of each fine particle in the solvent was measured using a concentrated zeta potentiometer (ELS-N1000: manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

Figure 2007078965
Figure 2007078965

分散液の調製
下記表3の自己分散性微粒子の組み合わせによって、実施例1から実施例10までの分散液を、前記各合成例で作製した微粒子とポリマー、界面活性剤、高分子分散剤、非極性溶剤を用いて、下記に示す配合組成で作製した。なお下記の質量部は固形分量である。
Preparation of dispersion
By using the combination of self-dispersing fine particles shown in Table 3 below, the dispersion liquids of Examples 1 to 10 were prepared using the fine particles and polymers, surfactants, polymer dispersants, and nonpolar solvents prepared in each of the above synthesis examples. The following composition was prepared. In addition, the following mass part is solid content.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

<配合組成>
実施例1
酸化チタン(合成例1):40質量部
酸ポリマー(合成例2):1質量部
シリコーンポリマーグラフトカーボンブラックMX3-GRX-001(日本触媒製):2質量部
分散剤Solsperse41000(ゼネカ製):0.47質量部
レオドールSP-O30V(花王製界面活性剤ソルビタントリオレート):0.53質量部
アイソパーH(シェル石油製):56質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例1分散液として使用した。
<Composition composition>
Example 1
Titanium oxide (Synthesis example 1): 40 parts by weight Acid polymer (Synthesis example 2): 1 part by weight Silicone polymer grafted carbon black MX3-GRX-001 (manufactured by Nippon Shokubai): 2 parts by weight Dispersant Solsperse 41000 (manufactured by Geneca): 0 .47 parts by mass Rheodor SP-O30V (Kao surfactant sorbitan trioleate): 0.53 parts by mass Isopar H (manufactured by Shell Petroleum): 56 parts by mass Total: 100 parts by mass A liquid was prepared and dispersed with an ultrasonic wave for 1 hour, and then used as a dispersion liquid in Example 1.

実施例2
酸化チタン(合成例3):20質量部
塩基性ポリマー(合成例4):1質量部
自己分散カーボンブラックDeSK008(東海カーボン製):2質量部
分散剤Solsperse17000(ゼネカ製):0.52質量部
ノニオンOP−85R(日本油脂製界面活性剤ソルビタントリオレート):0.48質量部
シリコーンオイルKM96-1cs(信越化学製):76質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例2分散液として使用した。
Example 2
Titanium oxide (Synthesis example 3): 20 parts by weight Basic polymer (Synthesis example 4): 1 part by weight Self-dispersing carbon black DeSK008 (manufactured by Tokai Carbon): 2 parts by weight Dispersant Solsperse 17000 (manufactured by Geneca): 0.52 parts by weight Nonion OP-85R (Nippon Yushi surfactant sorbitan trioleate): 0.48 parts by mass Silicone oil KM96-1cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical): 76 parts by mass Total: 100 parts by mass Dispersion obtained by mixing these respective compositions A liquid was prepared and dispersed with an ultrasonic wave for 1 hour, and then used as a dispersion liquid in Example 2.

実施例3
酸化チタン(合成例5):20質量部
塩基性ポリマー(合成例6):1質量部
自己分散カーボンブラック(合成例10):2質量部
分散剤Solsperse16000(ゼネカ製):0.30質量部
ノニオン系界面活性剤(和光純薬製ソルビタントリオレート):0.70質量部
シリコーンオイルSH200-0.65cs(東レダウコーニング製):76質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例3分散液として使用した。
Example 3
Titanium oxide (Synthesis Example 5): 20 parts by mass Basic polymer (Synthesis Example 6): 1 part by mass Self-dispersing carbon black (Synthesis Example 10): 2 parts by mass Dispersant Solsperse 16000 (manufactured by Geneca): 0.30 parts by mass Nonion Surfactant (Wako Pure Chemicals sorbitan trioleate): 0.70 parts by mass Silicone oil SH200-0.65cs (manufactured by Toray Dow Corning): 76 parts by mass Total: 100 parts by mass Dispersion obtained by mixing these respective compositions A liquid was prepared and dispersed with an ultrasonic wave for 1 hour, and then used as a dispersion liquid in Example 3.

実施例4
酸化チタン(合成例7):40質量部
塩基性ポリマー(合成例8):1質量部
自己分散カーボンブラック(合成例10):2質量部
分散剤Disperbyk-2050(ビックケミジャパン製):0.44質量部
レオドールSP-L10(花王製界面活性剤ソルビタンモノラウレート):0.56質量部
アイソパーH(シェル石油製):56質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例4分散液として使用した。
Example 4
Titanium oxide (Synthesis Example 7): 40 parts by mass Basic polymer (Synthesis Example 8): 1 part by mass Self-dispersing carbon black (Synthesis Example 10): 2 parts by mass Dispersant Disperbyk-2050 (manufactured by Bicchem Japan): 0. 44 parts by weight Rheodor SP-L10 (Kao surfactant sorbitan monolaurate): 0.56 parts by weight Isopar H (manufactured by Shell Petroleum): 56 parts by weight Total: 100 parts by weight Dispersion obtained by mixing these respective blended compositions A liquid was prepared and dispersed with an ultrasonic wave for 1 hour, and then used as a dispersion liquid in Example 4.

実施例5
酸化チタン(合成例11):40質量部
自己分散カーボンブラック(合成例9):2質量部
酸性ポリマー(合成例2):1質量部
分散剤Disperbyk-2150(ビックケミジャパン製):0.47質量部
レオドールSP-O10V(花王製界面活性剤ソルビタンモノオレート):0.53質量部
アイソパーG(シェル石油製):56質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例5分散液として使用した。
Example 5
Titanium oxide (Synthesis Example 11): 40 parts by mass Self-dispersing carbon black (Synthesis Example 9): 2 parts by mass Acidic polymer (Synthesis Example 2): 1 part by mass Dispersant Disperbyk-2150 (manufactured by Big Chemi Japan): 0.47 Part by weight Rheodor SP-O10V (surfactant sorbitan monooleate manufactured by Kao): 0.53 part by weight Isopar G (manufactured by Shell Petroleum): 56 parts by weight Total: 100 parts by weight A dispersion obtained by mixing these respective composition compositions After producing and dispersing with ultrasonic waves for 1 hour, it was used as a dispersion liquid of Example 5.

実施例6
酸化チタン(合成例1):30質量部
シリコーンポリマーグラフトカーボンブラックMX3-GRX-001(日本触媒製):2質量部
分散剤Solsperse3000(ゼネカ製):0.52質量部
レオドールSP-O30V(花王製界面活性剤ソルビタンモノトリオレート):0.48質量部
アイソパーH(シェル石油製):67質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例6分散液として使用した。
Example 6
Titanium oxide (Synthesis example 1): 30 parts by mass Silicone polymer grafted carbon black MX3-GRX-001 (manufactured by Nippon Shokubai): 2 parts by mass Dispersant Solsperse3000 (manufactured by Zeneca): 0.52 parts by mass Rheodor SP-O30V (manufactured by Kao) Surfactant sorbitan monotrioleate): 0.48 parts by mass Isopar H (manufactured by Shell Petroleum): 67 parts by mass Total: 100 parts by mass A dispersion obtained by mixing each of these blended compositions was prepared, and ultrasonically for 1 hour. After dispersion, it was used as Example 6 dispersion.

実施例7
酸化チタン(合成例3):40質量部
自己分散カーボンブラックDeSK009(東海カーボン製):2質量部
分散剤Solsperse17000(ゼネカ製):0.47質量部
レオドールSP-L10(花王製界面活性剤ソルビタンモノラウレート):0.53質量部
シリコーンオイルKM96-1cs(信越化学製):57質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例7分散液として使用した。
Example 7
Titanium oxide (Synthesis Example 3): 40 parts by weight Self-dispersing carbon black DeSK009 (manufactured by Tokai Carbon): 2 parts by weight Dispersant Solsperse 17000 (manufactured by Zeneca): 0.47 parts by weight Rheodor SP-L10 (surfactant sorbitan mono from Kao) Laurate): 0.53 parts by mass Silicone oil KM96-1cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical): 57 parts by mass Total: 100 parts by mass A dispersion was prepared by mixing each of these blended compositions and dispersed with ultrasound for 1 hour. Later, it was used as Example 7 dispersion.

実施例8
酸化チタン(合成例5):20質量部
自己分散カーボンブラック(合成例9):2質量部
分散剤Solsperse16000(ゼネカ製):0.47質量部
レオドールAO−10(界面活性剤ソルビタンモノオレート花王製):0.53質量部
アイソパーG(シェル石油製):77質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例8分散液として使用した。
Example 8
Titanium oxide (Synthesis example 5): 20 parts by mass Self-dispersing carbon black (Synthesis example 9): 2 parts by mass Dispersant Solsperse 16000 (manufactured by Zeneca): 0.47 parts by mass Rheodor AO-10 (surfactant sorbitan monooleate Kao) ): 0.53 parts by mass Isopar G (manufactured by Shell Petroleum): 77 parts by mass Total: 100 parts by mass A dispersion obtained by mixing these respective blended compositions was prepared and dispersed with ultrasound for 1 hour. Used as a dispersion.

実施例9
酸化チタン(合成例7):40質量部
自己分散カーボンブラック(合成例9):2質量部
分散剤Solsperse17000(ゼネカ製):0.40質量部
レオドールAO-15V(界面活性剤ソルビタンセスキオレート花王製):0.60質量部
シリコーンオイルKM96-1cs(信越化学製):57質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例9分散液として使用した。
Example 9
Titanium oxide (Synthesis Example 7): 40 parts by mass Self-dispersing carbon black (Synthesis Example 9): 2 parts by mass Dispersant Solsperse 17000 (manufactured by Zeneca): 0.40 parts by mass Rheodor AO-15V (surfactant sorbitan sesquiolate manufactured by Kao) ): 0.60 parts by mass Silicone oil KM96-1cs (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): 57 parts by mass Total: 100 parts by mass After preparing a dispersion liquid in which each of these blended compositions was mixed and dispersing with ultrasound for 1 hour, Example 9 Used as a dispersion.

実施例10
酸化チタン(合成例11):30質量部
自己分散カーボンブラック(合成例9):2質量部
分散剤Disperbyk-2050(ビックケミジャパン製):0.50質量部
エマゾールL-10(F)(界面活性剤ソルビタンモノラウレート花王製):0.50質量部
アイソパーH(シェル石油製):67質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例10分散液として使用した。
Example 10
Titanium oxide (Synthesis Example 11): 30 parts by mass Self-dispersing carbon black (Synthesis Example 9): 2 parts by mass Dispersant Disperbyk-2050 (manufactured by Big Chemi Japan): 0.50 parts by mass Emazole L-10 (F) (interface) Activator sorbitan monolaurate manufactured by Kao): 0.50 parts by mass Isopar H (manufactured by Shell Petroleum): 67 parts by mass Total: 100 parts by mass After time dispersion, it was used as Example 10 dispersion.

実施例11
酸化チタン(合成例11):40質量部
自己分散カーボンブラック(合成例10):2質量部
分散剤Disperbyk-2150(ビックケミジャパン製):0.55質量部
エマゾールO-10V(界面活性剤ソルビタンモノオレート花王製):0.45質量部
シリコーンオイルSH200-0.65cs(東レダウコーニング製):57質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、実施例11分散液として使用した。
Example 11
Titanium oxide (Synthesis Example 11): 40 parts by mass Self-dispersing carbon black (Synthesis Example 10): 2 parts by mass Dispersant Disperbyk-2150 (manufactured by Big Chemi Japan): 0.55 parts by mass Emazole O-10V (surfactant sorbitan) Monooleate Kao): 0.45 parts by mass Silicone oil SH200-0.65cs (manufactured by Toray Dow Corning): 57 parts by mass Total: 100 parts by mass After dispersing for 1 hour, it was used as Example 11 dispersion.

比較例
酸化チタン(合成例7):10質量部
塩基性ポリマー(合成例8):1質量部
青染料MACROLEX BLUE RR GRAN(ゼネカ製):1質量部
アイソパーH(シェル石油製):88質量部
合計:100質量部
これらの各配合組成物を混合した分散液を作製し、超音波で1時間分散した後、比較例分散液として使用した。
Comparative Example Titanium oxide (Synthesis Example 7): 10 parts by mass Basic polymer (Synthesis Example 8): 1 part by mass Blue dye MACROLEX BLUE RR GRAN (manufactured by Zeneca): 1 part by mass Isopar H (manufactured by Shell Petroleum): 88 parts by mass Total: 100 parts by mass A dispersion in which each of these blended compositions was mixed was prepared and dispersed with an ultrasonic wave for 1 hour, and then used as a comparative dispersion.

ここで日本触媒製シリコーンポリマーグラフトカーボンブラック(シリコーン系GCB)、東海カーボン製自己分散カーボンブラックとは下記に示す特性の自己分散カーボンブラックである。
<日本触媒製CB>
サンプル名:MX3-GRX-001
CB/RP=10/3wt ratio
溶剤:シリコーンオイル(ダウコーニング製SH2001CS)
CB濃度:20.0%
RP濃度:6.0%
溶剤濃度:74.0%
<東海カーボン製CB>
DeSK008(10.0%)
DeSK009(10.0%)
Here, Nippon Shokubai silicone polymer graft carbon black (silicone-based GCB) and Tokai carbon self-dispersing carbon black are self-dispersing carbon blacks having the following characteristics.
<Nippon Catalyst CB>
Sample name: MX3-GRX-001
CB / RP = 10 / 3wt ratio
Solvent: Silicone oil (Dow Corning SH2001CS)
CB concentration: 20.0%
RP concentration: 6.0%
Solvent concentration: 74.0%
<Tokai Carbon CB>
DeSK008 (10.0%)
DeSK009 (10.0%)

分散液の動作時の粘度変化
実施例1から11の分散液と比較例の分散液の各々に±20Vの電圧を掛けて微粒子が電界配列状態になった時と電圧を掛けないで分散液中の微粒子がランダムな状態の時のそれぞれのせん断応力を測定した。
せん断応力は、粘度測定装置RE80L(東機産業株式会社製)にロータ(名称48’×R24)を取り付け、温度25℃にて回転速度、100、50、20、10、5、1(rpm)にて測定した。この内、50か20rpmの安定した値を測定値とした。結果を表4に示す。
Viscosity change during operation of dispersion liquid Each of the dispersion liquids of Examples 1 to 11 and the dispersion liquid of the comparative example was applied with a voltage of ± 20 V, and the fine particles were in an electric field arrangement state. Each shear stress was measured when the fine particles were in a random state.
For the shear stress, a rotor (name 48 ′ × R24) is attached to a viscosity measuring device RE80L (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), and the rotational speed is 100, 50, 20, 10, 5, 1 (rpm) at a temperature of 25 ° C. Measured with Of these, a stable value of 50 or 20 rpm was taken as a measured value. The results are shown in Table 4.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

表示セルの作製方法
次に、2枚のITO電極付ガラス基板間に1cm2の開口を設けた100μm厚のポリエステルフィルムを挟み空間を作る。その空間に上記分散液を超音波分散した後、マイクロシリンジにより毛細管現象で封入した。
ITOベタ電極基板の仕様
反射率測定用ガラスセル:一方の面全面にITO成膜
微粒子の移動挙動と配向状態の観察用ガラスセル:一方の面の中央に幅1mmのITOの無い線を作成
メーカー:ジオマテック株式会社
材質:ソーダガラス
寸法mm:29.8±0.1/39.8±0.1・外周部は面取り
ITO表面抵抗50±10Ω/□
或いはSiO2下地処理(ディップ)
Manufacturing method of display cell Next, a 100 μm thick polyester film having a 1 cm 2 opening provided between two glass substrates with ITO electrodes is used to create a space. The dispersion was ultrasonically dispersed in the space, and then sealed with a microsyringe by capillary action.
Specifications of ITO solid electrode substrate Glass cell for reflectance measurement: ITO film formation on one side of the entire surface Glass cell for observation of the movement behavior and orientation of fine particles: Create a 1mm wide line without ITO at the center of one side : Geomat Co., Ltd. Material: Soda glass Dimensions mm: 29.8 ± 0.1 / 39.8 ± 0.1
ITO surface resistance 50 ± 10Ω / □
Or SiO 2 base treatment (dip)

表示動作
反射率測定
実施例1から11と比較例の各上部ITO電極に−20Vを印加すると、分散粒子は速やかに下部電極に電着した。次に、上部電極に+20Vを印加すると、分散粒子は上部電極に移動した。この極性の切り替えを100回程度行なったが、安定して繰り返すことができた。また、電圧を取り去っても電着した状態を保持していた。
LCD EVALUATION SYSTEM LCD-5000(大塚電子製)を用いて、実施例1から11と比較例の各表示セルの反射率、コントラスト、応答速度を測定した。結果を表5に示す。
Display Operation Reflectance Measurement When −20 V was applied to each of the upper ITO electrodes of Examples 1 to 11 and the comparative example, the dispersed particles were rapidly electrodeposited on the lower electrode. Next, when +20 V was applied to the upper electrode, the dispersed particles moved to the upper electrode. This polarity switching was performed about 100 times, but could be stably repeated. Further, the electrodeposited state was maintained even when the voltage was removed.
Using LCD EVALUATION SYSTEM LCD-5000 (manufactured by Otsuka Electronics), the reflectance, contrast, and response speed of each display cell of Examples 1 to 11 and Comparative Example were measured. The results are shown in Table 5.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

微粒子の移動挙動と配向状態の観察
実施例1から11と比較例の左側の各上部と下部のITO電極に−20Vを印加すると、分散粒子は速やかに左側から右側に移動して右側の電極に電着した。次に、左側の上部・下部電極に+20Vを印加すると、分散粒子は右側から左側に移動した。この時の微粒子の移動を上部から顕微鏡で目視で、渦を巻くか直線で移動するかを観察した。また、微粒子が移動後に電極に付着した状態を観察し、配向した状態に並んでいるかランダムに山積み状態になっているかを観察した。この極性の切り替えを100回程度行なったが、安定して繰り返すことができた。また、電圧を取り去っても電着した状態を保持していた。 結果を表6に示す。
Observation of movement behavior and orientation of fine particles When -20V is applied to the upper and lower ITO electrodes on the left side of Examples 1 to 11 and the comparative example, the dispersed particles quickly move from the left side to the right side to the right electrode. Electrodeposited. Next, when + 20V was applied to the upper and lower electrodes on the left side, the dispersed particles moved from the right side to the left side. At this time, the movement of the fine particles was visually observed from above with a microscope to observe whether the particles move in a vortex or in a straight line. In addition, the state in which the fine particles adhered to the electrode after the movement was observed, and it was observed whether they were aligned or randomly stacked. This polarity switching was performed about 100 times, but could be stably repeated. Further, the electrodeposited state was maintained even when the voltage was removed. The results are shown in Table 6.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

分散液の保存性と保存後の表示動作
各分散液を常温(25℃)、50℃、0℃、−20℃、−20℃∽50℃の5水準で一週間、二週間、三週間、四週間保存した。分散液の状態を調べた。また各保存試験後に表示動作が問題なく行えるかを確認した。結果を表7および8に示す。
Preservation of dispersion and display operation after storage Each dispersion is treated at room temperature (25 ° C.), 50 ° C., 0 ° C., −20 ° C., −20 ° C. to 50 ° C. for one week, two weeks, three weeks, Stored for 4 weeks. The state of the dispersion was examined. In addition, it was confirmed that the display operation could be performed without problems after each storage test. The results are shown in Tables 7 and 8.

Figure 2007078965
Figure 2007078965

Figure 2007078965
Figure 2007078965

本発明の画像表示媒体の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the image display medium of this invention. 本発明の画像表示媒体の表示動作の機構を原理的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows in principle the mechanism of the display operation | movement of the image display medium of this invention. 従来の表示装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional display apparatus typically. 本発明における画像表示装置の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the image display apparatus in this invention. 本発明における画像表示装置の一例を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating an example of the image display apparatus in this invention. 本発明におけるマイクロカプセルを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the microcapsule in this invention. 本発明のマイクロカプセルを有する画像表示媒体の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the image display medium which has the microcapsule of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 導電層
3 自己分散性着色微粒子
4 自己分散性白色微粒子
5 分散液
10 マイクロカプセル
40 画像表示媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Conductive layer 3 Self-dispersing colored fine particle 4 Self-dispersing white fine particle 5 Dispersion liquid 10 Microcapsule 40 Image display medium

Claims (22)

所望の間隔を設けて配置された少なくとも一方または両方が光透過性である二つの導電層間に、少なくとも自己分散性白色微粒子、自己分散性着色微粒子および非極性溶媒を含む分散液を備え、かつ該分散液が電気泳動効果と電界配列効果を併せ持つことを特徴とする画像表示媒体。   A dispersion liquid containing at least self-dispersing white fine particles, self-dispersing colored fine particles and a nonpolar solvent between two conductive layers at least one or both of which are arranged to be light-transmitted and arranged at a desired interval; and An image display medium, wherein the dispersion has both an electrophoretic effect and an electric field alignment effect. 前記分散液中の各微粒子が導電層近傍で配向した層を形成することを特徴とする請求項1に記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein each fine particle in the dispersion forms a layer oriented in the vicinity of the conductive layer. 前記自己分散性白色微粒子が正電荷或いは負電荷を有し、前記自己分散性白色微粒子が負電荷の場合、前記自己分散性着色微粒子が正電荷を有し、前記自己分散性白色微粒子が正電荷の場合、前記自己分散性着色微粒子が負電荷を有することを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示媒体。   When the self-dispersing white fine particles have a positive charge or a negative charge, and the self-dispersing white fine particles have a negative charge, the self-dispersing colored fine particles have a positive charge, and the self-dispersing white fine particles have a positive charge. The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing colored fine particles have a negative charge. 前記自己分散性白色微粒子および前記自己分散性着色微粒子が誘電分極を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing white fine particles and the self-dispersing colored fine particles have dielectric polarization. 前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、酸塩基解離により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像表示媒体。   The self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles have a positive charge or a negative charge generated by acid-base dissociation, and the fine particles have opposite charges. The image display medium according to any one of the above. 前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、イオン性化合物により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像表示媒体。   6. The self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles have positive charges or negative charges generated by an ionic compound, and the fine particles have opposite charges. The image display medium according to any one of the above. 前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、界面活性剤により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像表示媒体。   6. The self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles have a positive charge or a negative charge generated by a surfactant, and the fine particles have opposite charges. The image display medium according to any one of the above. 前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、高分子分散剤により生成した正電荷或いは負電荷を有し、前記各微粒子は反対の電荷を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の画像表示媒体。   6. The self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles have a positive charge or a negative charge generated by a polymer dispersant, and the fine particles have opposite charges. The image display medium according to any one of the above. 前記自己分散性白色微粒子および前記自己分散性着色微粒子が、少なくとも顔料および樹脂を含み、該顔料と該樹脂の質量比が、樹脂100質量部に対して顔料0.1質量部〜300質量部であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の画像表示媒体。   The self-dispersing white fine particles and the self-dispersing colored fine particles contain at least a pigment and a resin, and the mass ratio of the pigment to the resin is 0.1 part by mass to 300 parts by mass of the pigment with respect to 100 parts by mass of the resin. The image display medium according to claim 1, wherein the image display medium is provided. 前記自己分散性白色微粒子が酸化チタンであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing white fine particles are titanium oxide. 前記自己分散性着色微粒子がカーボンブラックであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing colored fine particles are carbon black. 前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、表面官能基修飾された微粒子であることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles are fine particles modified with a surface functional group. 前記自己分散性白色微粒子ないし前記自己分散性着色微粒子が、コアシェルポリマー微粒子、グラフトポリマー微粒子、カプセルポリマー微粒子のいずれかであることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing white fine particles or the self-dispersing colored fine particles are any of core-shell polymer fine particles, graft polymer fine particles, and capsule polymer fine particles. . 前記自己分散性着色微粒子が、アクリルコポリマーグラフトカーボンブラックであることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing colored fine particles are acrylic copolymer grafted carbon black. 前記自己分散性着色微粒子が、シリコーンポリマーグラフトカーボンブラックであることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the self-dispersing colored fine particles are silicone polymer grafted carbon black. 前記自己分散性白色微粒子および自己分散性着色微粒子の平均粒子径が、0.01μm以上1μm以下であることを特徴とする請求項1〜15のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein an average particle size of the self-dispersing white fine particles and the self-dispersing colored fine particles is 0.01 μm or more and 1 μm or less. 前記非極性溶媒が、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、シリコーンオイルのいずれかであることを特徴とする請求項1〜16のいずれかに記載の画像表示媒体。   The image display medium according to claim 1, wherein the nonpolar solvent is any one of an aliphatic hydrocarbon, an aromatic hydrocarbon, and a silicone oil. 請求項1〜17のいずれかに記載の画像表示媒体を有することを特徴とする画像表示装置。   An image display device comprising the image display medium according to claim 1. 前記分散液をマイクロカプセルに封入したことを特徴とする請求項18に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 18, wherein the dispersion liquid is sealed in a microcapsule. 前記マイクロカプセルの平均粒子径が10μm以上150μm以下であることを特徴とする請求項19に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 19, wherein an average particle size of the microcapsules is 10 μm or more and 150 μm or less. 前記マイクロカプセルの材質がゼラチンまたはアラビアゴムであることを特徴とする請求項19または20に記載の画像表示装置。   The image display device according to claim 19 or 20, wherein the material of the microcapsule is gelatin or gum arabic. 前記マイクロカプセルがシート上に構成されていることを特徴とする請求項19〜21のいずれかに記載の画像表示装置。
The image display device according to claim 19, wherein the microcapsule is configured on a sheet.
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