本発明の着色樹脂粒子は、上記の課題を解決するために、後記一般式(1)で表される基を有しないビニル系単量体を構成単位として含む重合体と、着色剤とを含む着色樹脂粒子であって、下記一般式(1)
(上記式中、R1、R2、R3、R6、R2'、及びR3'はそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜15のアルキル基を表し、R4、R5、R4'、及びR5'はそれぞれ独立して、炭素数1〜15のアルキル基を表す)
で表される基を有する窒素含有基化合物を含むものである。
上記着色樹脂粒子は、中実粒子でも、中空粒子でも、多孔質粒子でもよい。上記着色樹脂粒子は、中実粒子であることが好ましい。これにより、着色樹脂粒子間に大きな比重のばらつきが生じることを防止できる。その結果、上記着色樹脂粒子を電気泳動表示装置(電気泳動を利用した画像表示装置)に用いた場合に、比重のばらつきに起因して着色樹脂粒子の電気泳動に粒子間でばらつきが生じることを防止でき、着色樹脂粒子の電気泳動のばらつきに起因して電気泳動表示装置が表示むら等の動作不良を起こしてしまうことを防止できる。ここで、中実とは、実質的に空間の存在しないことを意味し、意図せず形成された空間を含んでいてもよい。
上記着色樹脂粒子の平均粒子径は、0.2〜60μmの範囲内であることが好ましく、1〜25μmの範囲内であることがより好ましい。上記着色樹脂粒子の平均粒子径が0.2μm未満であると、上記着色樹脂粒子を分散媒中に分散させて電気泳動表示装置に用いた場合に、表示に必要な色濃度を確保することが難しくなり、分散媒中の着色樹脂粒子の濃度を高めることが必要となる。そうすると、分散体の粘度が非常に高くなり、着色樹脂粒子の電気泳動による移動が困難となる場合がある。一方、上記着色樹脂粒子の平均粒子径が60μmを超えると、着色樹脂粒子の粒子径が大きすぎるため、着色樹脂粒子が分散媒中で直ぐに沈降してしまう場合がある。そのため、上記着色樹脂粒子を分散媒中に分散させて電気泳動表示装置に用いた場合に、電気泳動表示装置が動作不良等を起こしてしまう場合がある。なお、ここで言う「平均粒子径」とは、コールター法によって測定された体積基準の粒子径分布の算術平均(体積平均粒子径)、例えば実施例の項に記載の測定方法で測定された平均粒子径を指すものとする。
上記着色樹脂粒子は、単分散性が高いことが好ましい。ここでいう「単分散性」とは、粒子径の均一性を指す。上記着色樹脂粒子は、単分散性の1つの指標となる粒子径分布の変動係数(以下「CV」と称する)値が40%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、25%以下であることがさらに好ましい。上記着色樹脂粒子の粒径分布のCV値が40%を超えると、上記着色樹脂粒子同士で電気泳動性に大きなばらつきが見られることがある。そのため、上記着色樹脂粒子を電気泳動表示装置に用いた場合に、表示むらが生じる可能性があり、さらには動作不良が生じる可能性がある。なお、ここで言う「CV値」とは、コールター法によって測定された体積基準の粒子径分布の標準偏差をその粒子径分布の算術平均(体積平均粒子径)で除算した値、例えば実施例の項に記載の測定方法で測定されたCV値を指すものとする。
上記着色樹脂粒子がどのような帯電極性を示すかは、上記着色樹脂粒子がどのような媒体中に存在しているかに依存するが、上記着色樹脂粒子は、電子供与基である前記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物を含むため、正帯電性を示し易い。上記着色樹脂粒子は、シリコーンオイル等の非極性溶媒中に分散されて1対の基板間に挟持され、基板間に100Vの電位差が与えられたときに、低電位側の基板上へ泳動するかを目視で確認する帯電極性の評価方法、例えば実施例の項に記載の帯電極性の評価方法で評価したときに、正帯電性を示すことが好ましい。
なお、特許文献4では、着色樹脂粒子を構成する重合体中に構成単位として4−ビニルピリジン等のピリジン環骨格を有する化合物を用いることも記載されている。しかしながら、4−ビニルピリジン等のようなピリジン環骨格を有する窒素含有基化合物は、構造上の電子供与性が低く、正帯電付与し難いと考えられる。これに対し、一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物は、一般式(1)で表される基の環状構造上に二重結合が存在しないので、正帯電付与し易いと考えられる。
<1−一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物>
上記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物は、エチレン性不飽和基(広義のビニル基)を有するものであってもよく、エチレン性不飽和基を有しないものであってもよい。
上記エチレン性不飽和基を有する窒素含有基化合物としては、例えば、下記構造式で表される化合物((メタ)アクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)、
(上記式中、RはH又はCH3を表す)
下記構造式で表される化合物((メタ)アクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)
(上記式中、RはH又はCH3を表す)
等が挙げられる。
上記エチレン性不飽和基を有しない窒素含有基化合物としては、例えば、下記構造式で表される化合物、
下記構造式で表される化合物、
下記構造式で表される化合物、
下記構造式で表される化合物、
下記構造式で表される化合物、
下記構造式で表される化合物(ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸テトラキス−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル))、
下記構造式で表される化合物(1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸テトラキス−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル))、
下記構造式で表される化合物(セバシン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル))、
下記構造式で表される化合物(セバシン酸ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル))、
ポリ[{6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、1−[2−{3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]−4−{3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等が挙げられる。これら窒素含有基化合物は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。上記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物は、重合体に構成単位として含まれているか否かに係わらず、加水分解しにくいため、加水分解する可能性のあるエステル結合やアミド結合等の部位を有するものであってもよく、そのような部位を有しないものであってもよい。
上記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物は、エチレン性不飽和基を有しており、前記重合体に構成単位として含まれていることが好ましい。言い換えると、上記着色樹脂粒子は、上記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物と上記ビニル系単量体とを構成単位として含む重合体と、着色剤とを含むことが好ましい。これにより、上記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物が、上記ビニル系単量体を構成単位とする重合体と結合することによって、上記着色樹脂粒子中で安定化し、ブリードアウト性が低減される。その結果、帯電特性、非極性溶媒中への分散特性、着色樹脂粒子と帯電極性が異なる他の種類の粒子が非極性溶媒中に分散している分散体中において他の種類の粒子との凝集を抑制できる凝集抑制特性等の特性の経時的な安定性をさらに向上できる。
特に上記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物は、下記構造式
(上記式中、RはH又はCH3を表す)
で表される化合物((メタ)アクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)であることが好ましい。上記一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物が上記構造式で表される化合物((メタ)アクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)であることにより、本発明の着色樹脂粒子を、電気泳動を利用した画像表示装置に表示媒体として用いられる画像表示用粒子、電気粘性流体用粒子(電気粘性流体の原料)等のような、粒子の電気泳動を利用する用途に用いた場合には、メモリー性に優れた着色樹脂粒子となる。つまり、所望の画像が電圧を印加しなくても長期間維持できるので、表示の更新時以外は電力を消費しないことが可能となる。
ここで、メモリー性とは、着色樹脂粒子を1対の電極間に配置して電極に電圧を印加すると分散媒中で着色樹脂粒子が電極の極性に応じて泳動するが、電極への電圧印加を止めて両電極を短絡させても着色樹脂粒子が移動や拡散することなく表示画像が消えずに維持される特性をいう。
<2−一般式(1)で表される基を有しないビニル系単量体>
上記一般式(1)で表される基を有しないビニル系単量体は、少なくとも1つのエチレン性不飽和基を有し、一般式(1)で表される基を有しない化合物であれば特に限定されるものではない。上記一般式(1)で表される基を有しないビニル系単量体としては、電子供与基を有しない単官能性ビニル系単量体が好ましい。
上記電子供与基を有しない単官能性ビニル系単量体は、1つのエチレン性不飽和基を有し、第1〜3級アミノ基及び第4級アンモニウム塩基等の電子供与基を有さず、かつ一般式(1)で表される基を有しない化合物である。上記電子供与基を有しない単官能性ビニル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソステアリル等の(メタ)アクリル酸エステル類;スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−フェニルスチレン、o−クロロスチレン、m−クロロスチレン、p−クロロスチレン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸;塩化ビニル;酢酸ビニル等が挙げられる。これらビニル系単量体は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」はアクリル又はメタクリルを意味するものとする。
<3−多官能性単量体>
前記ビニル単量体の一部として、架橋剤として機能する多官能性単量体を用いてもよい。上記多官能性単量体は、2つ以上のエチレン性不飽和基を有し、一般式(1)で表される基を有しない化合物である。上記多官能性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、これらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物;エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、アリルメタクリレート、tert−ブチルアミノエチルメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、1,3−ブタンジオールジメタクリレート等のジエチレン性不飽和カルボン酸エステル;N,N−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル、ジビニルサルファイド、ジビニルスルホン酸の全てのジビニル化合物及び3個以上のビニル基を有する化合物が挙げられる。これら多官能性単量体は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記着色樹脂粒子中における、上記多官能性単量体に由来する構成単位の含有量は、上記着色樹脂粒子100重量%に対して、1〜40重量%の範囲内であることが好ましく、2〜30重量%の範囲内であることがより好ましい。上記多官能性単量体に由来する構成単位の含有量が1重量%未満であると、前記重合体の架橋度が低くなるため、着色樹脂粒子の耐溶剤性が低下することがある。その結果、着色樹脂粒子を非極性溶媒中に分散させたときに、着色樹脂粒子が膨潤する、着色樹脂粒子が部分的に溶解する、着色樹脂粒子同士が合着する等の具合が生じることがある。また、上記多官能性単量体に由来する構成単位の含有量が40重量%を超えると、上記多官能性単量体の添加量の増加に見合った効果が得られないばかりか、上記多官能性単量体は比較的高価であるため経済的でない。
<4−電子供与基を有する単官能性ビニル系単量体>
前記ビニル単量体として、電子供与基を有する単官能性ビニル系単量体を用いてもよい。上記電子供与基を有する単官能性ビニル系単量体は、少なくとも1つの電子供与基を有すると共に1つのエチレン性不飽和基を有し、一般式(1)で表される基を有しない化合物である。
上記電子供与基を有する単官能性ビニル系単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記電子供与基として第1〜3級アミノ基及び第4級アンモニウム塩基の少なくとも1種を有するビニル系単量体を用いることができる。上記第1〜3級アミノ基及び第4級アンモニウム塩基の少なくとも1種を有するビニル系単量体としては、例えば、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、2−N−ピペリジルエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;アミノスチレン、N,N−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、N,N−ジメチルアミノエトキシスチレン、N,N−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等のスチレン類;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、N−ビニルピロール、N−ビニルカルバゾール、N−ビニルインドール、N−ビニルピロリドン等の含窒素複素環式化合物等の重合性単量体、及び、これら重合性単量体の少なくとも一種の第4級アンモニウム塩等が挙げられる。これら単量体は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。なお、本発明の着色樹脂粒子は、少なくとも1種の電子供与基を有する単官能性ビニル系単量体の重合体を含んでいてもよい。
上記着色樹脂粒子中における、電子供与基を有する単官能性ビニル系単量体に由来する構成単位の含有量は、上記着色樹脂粒子100重量%に対して、0.05〜30重量%の範囲内であることが好ましく、0.1〜20重量%の範囲内であることがより好ましい。
<5−窒素含有基化合物及びビニル系単量体の量>
上記着色樹脂粒子中における、一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物の含有量(ただし、窒素含有基化合物がエチレン性不飽和基を有しており重合体に構成単位として含まれている場合には窒素含有基化合物に由来する構成単位の含有量)は、上記着色樹脂粒子100重量%に対して、0.1〜25重量%の範囲内であることが好ましく、0.5〜20重量%の範囲内であることがより好ましい。
一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物の添加量が0.1重量%未満である場合、着色樹脂粒子への帯電付与の効果が低くなり、着色樹脂粒子が分散媒中に分散されて正帯電性を示す場合に、正帯電性を維持できず、その結果として、着色樹脂粒子を正帯電性の着色樹脂粒子として泳動させようとしたときに、一部の着色樹脂粒子が逆極性に帯電して逆方向に泳動したり、一部の着色樹脂粒子が泳動しなくなったりする不具合が生じる場合がある。一方、窒素含有基化合物の含有量が25重量%を超えると、含有量の増加に見合った粒子の凝集抑制効果が得られないことがある。
上記着色樹脂粒子中における、前記ビニル単量体に由来する構成単位の含有量は、上記着色樹脂粒子100重量%に対して、45〜98.9重量%の範囲内であることが好ましく、55〜95重量%の範囲内であることがより好ましい。
着色樹脂粒子中に占めるビニル系単量体に由来する構成単位の含有量が45重量%未満であると、着色樹脂粒子中に含まれる、着色剤、もしくは一般式(1)の基を有する窒素含有基化合物の含有量が高くなりすぎ、着色樹脂粒子の着色度が濃くなりすぎる、もしくは帯電特性が安定しないなどの不具合が生じる場合がある。また、着色樹脂粒子中に占めるビニル系単量体に由来する構成単位の含有量が98.9重量%を超えると、着色剤、もしくは一般式(1)の基を有する窒素含有基化合物の含有量が低くなりすぎ、所望の効果が得られない場合がある。
<6−着色剤>
上記着色剤としては、顔料を使用してもよく、染料を使用してもよいが、耐光性に優れることから、顔料を使用することが好ましい。
上記顔料としては、公知の無機顔料や有機顔料を使用できる。
上記無機顔料としては、例えば、アルミナ、二酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、炭化チタン等の粉末又は粒子が挙げられる。
上記有機顔料としては、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー24、C.I.ピグメントイエロー34、C.I.ピグメントイエロー35、C.I.ピグメントイエロー37、C.I.ピグメントイエロー42(黄色酸化鉄)、C.I.ピグメントイエロー53、C.I.ピグメントイエロー55、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー81、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー98、C.I.ピグメントイエロー100、C.I.ピグメントイエロー101、C.I.ピグメントイエロー104、C.I.ピグメントイエロー108、C.I.ピグメントイエロー109、C.I.ピグメントイエロー110、C.I.ピグメントイエロー117、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー153、C.I.ピグメントレッド1、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド17、C.I.ピグメントレッド22、C.I.ピグメントレッド23、C.I.ピグメントレッド31、C.I.ピグメントレッド38、C.I.ピグメントレッド48:2、ピグメントレッド48:3、ピグメントレッド48:4、ピグメントレッド49:1、ピグメントレッド52:2、ピグメントレッド53:1、ピグメントレッド57:1、ピグメントレッド60:1、ピグメントレッド63:1、ピグメントレッド63:2、ピグメントレッド64:1、ピグメントレッド81、ピグメントレッド83、ピグメントレッド88、ピグメントレッド101(ベンガラ)、ピグメントレッド104、ピグメントレッド105、ピグメントレッド106、ピグメントレッド108、ピグメントレッド112、ピグメントレッド114、ピグメントレッド122(キナクリドンマゼンタ)、ピグメントレッド123、ピグメントレッド146、ピグメントレッド149、ピグメントレッド166、ピグメントレッド168、ピグメントレッド170、ピグメントレッド172、ピグメントレッド177、ピグメントレッド178、ピグメントレッド179、ピグメントレッド185、ピグメントレッド190、ピグメントレッド193、ピグメントレッド209、ピグメントレッド219、ピグメントレッド254、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー2、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:1、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー17:1、C.I.ピグメントブルー56、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー63、C.I.ピグメントグリーン1、C.I.ピグメントグリーン4、C.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン8、C.I.ピグメントグリーン10、C.I.ピグメントグリーン17、C.I.ピグメントグリーン18、C.I.ピグメントグリーン36等が挙げられる。これら顔料は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記顔料は、酸処理、塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化処理、還元処理等の表面処理が施されていてもよい。
着色樹脂粒子中における上記着色剤の含有量は、着色剤の種類により多少異なるが、着色樹脂粒子100重量%に対して、1〜30重量%の範囲内であることが好ましく、1.5〜15重量%の範囲内であることがより好ましい。上記着色剤の含有量が1重量%未満であると、着色樹脂粒子における着色度が充分なものとならない場合がある。一方、上記着色剤の含有量が30重量%を超えると、着色樹脂粒子の形成に用いる重合性単量体組成物(ビニル系単量体、窒素含有基化合物、及び顔料を含み、必要に応じてその他の添加剤(後述する重合開始剤、界面活性剤、顔料分散剤等)を含む組成物)の粘度が非常に高くなり、着色樹脂粒子が得られ難いことがある。また、上記着色剤の含有量が30重量%を超えると、着色樹脂粒子の比重が増加するため、着色樹脂粒子が分散媒中において沈降や凝集等を生じる場合がある。
上記着色樹脂粒子が上記着色剤として顔料を含む場合、前記ビニル系単量体及び前記窒素含有基化合物への上記顔料の分散性を向上させるために、顔料分散剤を使用してもよい。上記顔料分散剤としては、従来から使用されているものを特に制限なく使用できるが、高分子分散剤を使用することが好ましい。上記高分子分散剤としては、例えば、脂肪酸アミン系分散剤、カルボジイミド系分散剤、ポリエステルアミン系分散剤、変性ポリウレタン系分散剤、変性ポリアクリレート系分散剤、多鎖型高分子非イオン系分散剤、高分子イオン活性剤等が挙げられる。これら顔料分散剤は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記顔料分散剤の添加量は、使用する顔料100重量部に対して、通常、1〜100重量部の範囲内であり、好ましくは1〜40重量部の範囲内である。
<7−着色樹脂粒子の製造方法>
着色樹脂粒子は、着色剤の存在下で、前記ビニル系単量体及び前記窒素含有基化合物を含む単量体混合物を重合させることで得られる。なお、この重合に用いられる着色樹脂粒子の原料(重合性単量体組成物)中における非重合性の成分(顔料、エチレン性不飽和基を有しない窒素含有基化合物等)の含有率は、着色樹脂粒子中におけるその成分の含有率に相当し、上記原料中における重合性の成分(ビニル系単量体、エチレン性不飽和基を有する窒素含有基化合物等)の含有率は、着色樹脂粒子中におけるその成分に由来する構成単位の含有率に相当する。
着色樹脂粒子の製造方法では、例えば、単量体混合物に、顔料及びその他の添加剤(重合開始剤、界面活性剤、顔料分散剤等)を添加し混合することにより重合性単量体組成物を得た後、該重合性単量体組成物を重合させて着色樹脂粒子を得る。
また、前記ビニル系単量体及び前記窒素含有基化合物を含む単量体混合物中に顔料を分散させるには、ペイントシェーカー、ボールミル、アトライター、サンドミル、ジェットミル等の分散機を使用することが好ましい。
上記重合の方法としては、例えば、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法等の公知の重合方法を用いることができる。以下、懸濁重合法による着色樹脂粒子の製造方法の一例について説明するが、本発明は、この製造方法のみに限定されるものではない。
懸濁重合法による着色樹脂粒子の製造方法では、まず、前記ビニル系単量体及び前記窒素含有基化合物を含む単量体混合物に、顔料及びその他の添加剤(重合開始剤、界面活性剤、顔料分散剤等)を添加、混合することにより重合性単量体組成物が得られる。得られた重合性単量体組成物を、水系分散媒に懸濁させて重合させる。
上記水系分散媒としては、水、又は、水と水溶性溶媒(例えば、低級アルコール(炭素数5以下のアルコール))との混合物を用いることができる。上記水系分散媒の使用量は、懸濁した重合性単量体組成物の液滴の安定化を図るために、重合性単量体組成物100重量部に対して100〜1000重量部の範囲内とすることが好ましい。
上記水系分散媒には、水系分散媒中での重合性単量体組成物の懸濁状態を安定化させるための懸濁安定剤(分散安定剤)を加えてもよい。上記懸濁安定剤は、水系分散媒に重合性単量体組成物を混合する前に、水系分散媒に添加することが好ましい。
上記懸濁安定剤としては、目的とする着色樹脂粒子が得られるものであれば何ら制限されるものではないが、例えば、難水溶性無機化合物を用いることができる。上記難水溶性無機化合物としては、例えば、第三リン酸カルシウム等のリン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等のリン酸塩;ピロリン酸カルシウム、ピロリン酸マグネシウム(例えば複分解生成法により生成させたピロリン酸マグネシウム)、ピロリン酸アルミニウム、ピロリン酸亜鉛等のピロリン酸塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物;メタケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の硫酸塩;コロイダルシリカ等が挙げられる。これらの難水溶性無機化合物の中でも、重合終了後に系のpHを調整することにより容易に溶解し、容易に除去可能な難水溶性無機化合物を用いるのがよい。上記懸濁安定剤として、第三リン酸カルシウム、複分解生成法により生成させたピロリン酸マグネシウム、ピロリン酸カルシウム、又はコロイダルシリカを使用することが、目的とする着色樹脂粒子をより安定的に得ることができるため、好ましい。これら懸濁安定剤は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記懸濁安定剤は、着色樹脂粒子の粒子径が所定の大きさになるように、その組成及び使用量を適宜調節して使用することができる。上記懸濁安定剤の添加量は、上記単量体混合物100重量部に対して、0.1〜30重量部の範囲内であることが好ましく、0.5〜20重量部の範囲内であることがより好ましい。
上記水系分散媒には、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等の界面活性剤を添加してもよい。上記界面活性剤の添加量は、上記単量体混合物100重量部に対して、0.01〜5重量部の範囲内であることが好ましく、0.02〜3重量部の範囲内であることがより好ましい。
上記アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、ヒマシ油カリ石鹸等の脂肪酸石鹸;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等のアルキル硫酸エステル塩;ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物等のスルホン酸塩;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩;ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等が挙げられる。これらアニオン性界面活性剤は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記カチオン性界面活性剤としては、例えば、ラウリルアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等の第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらカチオン性界面活性剤は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記両性イオン界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミンオキサイド、リン酸エステル系界面活性剤、亜リン酸エステル系界面活性剤等が挙げられる。これら両性イオン界面活性剤は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記ノニオン性界面活性剤としては、例えば、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脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレン−オキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。これらノニオン性イオン界面活性剤は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記重合では、通常、上記単量体混合物に重合開始剤が添加される。上記重合に用いる重合開始剤としては、懸濁重合に通常用いられる油溶性の過酸化物系重合開始剤又はアゾ系重合開始剤等を用いることができる。上記重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化オクタノイル、オルソクロロ過酸化ベンゾイル、オルソメトキシ過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、キュメンハイドロパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、tert−ブチルハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド等の過酸化物系重合開始剤;2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,3−ジメチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,3,3−トリアゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,3,3−トリメチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2−イソプロピルブチロニトリル)、1,1'−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2'−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、2−(カルバモイルアゾ)イソブチロニトリル、4,4'−アゾビス(4−シアノバレリン酸)、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系重合開始剤等が挙げられる。これら重合開始剤は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。上記重合開始剤の添加量は、上記単量体混合物100重量部に対して、0.05〜10重量部の範囲内であることが好ましく、0.1〜5重量部の範囲内であることがより好ましい。
また、上記重合工程において、水系分散媒中での乳化粒子(懸濁重合で通常生成する粒子の平均粒子径よりも顕著に小さい粒子径の粒子)の発生を抑えるために、亜硝酸塩類、亜硫酸塩類、ハイドロキノン類、アスコルビン酸類、水溶性ビタミンB類、クエン酸、ポリフェノール類等の水溶性の重合禁止剤を上記水系分散媒に添加してもよい。
懸濁重合は、前記重合性単量体組成物が水系分散媒中に分散された分散液を、例えば40〜120℃、好ましくは45〜110℃の温度に加熱することにより、行うことができる。懸濁重合が完了した後、得られた着色樹脂粒子を水系分散媒より分離し、必要に応じて洗浄及び乾燥した後、必要に応じて分級を行って、所望の粒子径の着色樹脂粒子を取り出すことができる。重合完了後に着色樹脂粒子を水系分散媒より分離する際には、必要に応じて遠心分離を行うことにより、分散液から水系分散媒が除去される。上記洗浄は、例えば水及び溶剤を用いて行うことができる。着色樹脂粒子の乾燥方法は、特に限定されるものではないが、公知の方法として、例えば、スプレードライヤーに代表される噴霧乾燥機を用いる噴霧乾燥法、ドラムドライヤーに代表される加熱された回転ドラムに粒子を付着させて乾燥する方法、凍結乾燥法等が挙げられる。
<8−着色樹脂粒子分散体>
本発明の着色樹脂粒子分散体は、非極性溶媒と、該非極性溶媒中に分散された着色樹脂粒子とを含む着色樹脂粒子分散体であって、上記着色樹脂粒子が、本発明の着色樹脂粒子であるものである。
上記非極性溶媒としては、特に限定されるものではなく、例えば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン等のパラフィン系炭化水素;イソヘキサン、イソオクタン、イソドデカン等のイソパラフィン系炭化水素;流動パラフィン等のアルキルナフテン系炭化水素;ジメチルシリコーンオイル等のジアルキルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、アルキルフェニルシリコーンオイル、環状ポリジアルキルシロキサン、環状ポリアルキルフェニルシロキサン等のシリコーンオイル等が挙げられる。これら非極性溶媒は、1種のみ使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
これら非極性溶媒のうち、環境への影響の少なさ、着色樹脂粒子の電気泳動のし易さ等を考慮すると、動粘度が2〜20cStのシリコーンオイル(例えば、ジメチルシリコーンオイル等のジアルキルシリコーンオイル、フェニルメチルシリコーンオイル、アルキルフェニルシリコーンオイル、環状ポリジアルキルシロキサン、環状ポリアルキルフェニルシロキサン等)を用いることが好ましい。このようなシリコーンオイルの25℃における液比重は、概ね0.79〜1.00g/cm3の範囲である。
上記着色樹脂粒子分散体中において上記着色樹脂粒子が占める割合は、上記着色樹脂粒子分散体100重量%に対して1〜50重量%の範囲内であることが好ましく、10〜40重量%の範囲内であることがより好ましい。上記着色樹脂粒子が占める割合が1重量%未満であると、上記着色樹脂粒子分散体を電気泳動表示装置に使用したときに、表示に必要な色濃度を確保できない場合がある。一方、上記着色樹脂粒子が占める割合が50重量%を超えると、着色樹脂粒子分散体の粘度が高くなり、着色樹脂粒子が電気泳動により移動できない場合がある。
本発明の着色樹脂粒子分散体は、該着色樹脂粒子分散体中に電界が形成されると、着色樹脂粒子が非極性溶媒中を電気泳動により移動し得る。そのため、本発明の着色樹脂粒子分散体は、電気泳動を利用した画像表示装置の表示層を構成する表示液として好適に利用できる。
<9−着色樹脂粒子及びその用途>
本発明の着色樹脂粒子は、電気泳動を利用した画像表示装置に表示媒体として用いられる画像表示用粒子、電気粘性流体用粒子(電気粘性流体の原料)等のような、粒子の電気泳動を利用する用途に好適に利用できる。また、本発明の着色樹脂粒子は、光学素子の原料としても利用できる。
本発明の画像表示装置は、着色樹脂粒子を含み、該着色樹脂粒子を電界によって移動させることで画像を表示する画像表示装置であって、上記着色樹脂粒子が本発明の着色樹脂粒子であるものである。
上記画像表示装置としては、電子ペーパーなどのような電気泳動を利用した画像表示装置や、電子粉流体表示装置等が挙げられる。電気泳動を利用した画像表示装置としては、例えば、電極を有する一対の基板間に、非極性溶媒に分散させた着色樹脂粒子からなる表示層を挟んだ構造の画像表示装置が挙げられる。この構造の画像表示装置では、電極間に電圧を印加して電極間に電界を形成することで、印加された電圧の極性に応じて、着色樹脂粒子が一対の基板のうちの片側に移動する。つまり、上記構造の画像表示装置は、電界の向きを制御することにより所望の表示を得る表示装置であり、視野角が通常の印刷物並に広い、メモリー性を有するため消費電力が小さい等の長所を持つことから、表示品質に優れ、省電力な画像表示装置として注目されている。
上記画像表示装置の表示層を構成する表示液として本発明の着色樹脂粒子分散体が好適に利用できる。上記画像表示装置の表示層を構成する表示液は、本発明の着色樹脂粒子に加えて、本発明と異なる色調を持つ帯電性着色樹脂粒子、及び本発明の着色樹脂粒子と異なる色調を持つ非帯電性着色樹脂粒子の少なくとも一方を含んでいてもよい。上記画像表示装置は、上記表示液中に本発明の着色樹脂粒子と異なる色調を持つ非帯電性着色樹脂粒子を含む場合、非帯電性樹脂粒子がベース色(紙に相当する色、例えば、白色、黒色等)を発色し、帯電性着色樹脂粒子が電気泳動により所望の複数の位置で(所望の形状で)ベース色と異なる色(紙の上に描かれた文字及び/又は絵に相当する色)を発色することにより、文字及び/又は絵が描かれた紙に相当する画像を表示する。単色表示の画像表示装置の場合には、例えば、白色の非帯電性樹脂粒子と黒色の帯電性着色樹脂粒子とを組み合わせて用いればよい。カラー表示の画像表示装置の場合には、例えば、白色の非帯電性樹脂粒子と、赤色の帯電性着色樹脂粒子、緑色の帯電性着色樹脂粒子、及び青色の帯電性着色樹脂粒子とを組み合わせて用いればよい。上記画像表示装置では、少なくとも一方の基板の電極を酸化インジウムスズ(ITO)電極等の透明電極とし、少なくとも一方の基板の電極をマトリクス状に配列した複数の画素電極とし、各画素電極ごとに電圧を制御することで、画像を表示することができる。上記非帯電性樹脂粒子分散体は、複数の透明な有機高分子のマイクロカプセルに封止され、各マイクロカプセルが各画素電極に隣接するように配置されることが好ましい。
なお、上記電子粉流体表示装置としては、電極を有する一対の基板間に空気層を形成し、該空気層の一部に着色樹脂粒子を配置した構造の電子粉流体表示装置が挙げられる。この電子粉流体表示装置では、電極間に電圧を印加して電極間に電界を形成することで、印加された電圧の極性に応じて、着色樹脂粒子が一対の基板のうちの片側に移動する。この画像表示装置では、着色樹脂粒子が電子粉粒体として空隙中を流動することを利用して画像が表示される。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、着色樹脂粒子の平均粒子径及び粒径分布の変動係数(CV)値の測定方法、シリコーンオイル中における着色樹脂粒子の帯電極性の評価方法、及びシリコーンオイル中における着色樹脂粒子の混色の評価方法について説明する。
〔着色樹脂粒子の平均粒子径及びCV値の測定方法〕
着色樹脂粒子の平均粒子径の測定方法は、Coulter Electronics Limited発行のReference MANUAL FOR THE COULTER MULTISIZER(1987)に従って、着色樹脂粒子の粒子径に適した細孔径を有するアパチャーを用いてキャリブレーションを行う方法とする。平均粒子径が1μm以上10μm未満の着色樹脂粒子に対しては細孔径50μmのアパチャーを、平均粒子径が10μm以上30μm未満の着色樹脂粒子に対しては細孔径100μmのアパチャーを用いる。
着色樹脂粒子の平均粒子径の測定には、精密粒度分布測定装置(商品名「コールターマルチサイザーIII」、ベックマン・コールター社製)を用いる。具体的には、着色樹脂粒子0.1gを0.3重量%ノニオン系界面活性剤溶液10ml中にタッチミキサー及び超音波を用いて予備分散させ、これを精密粒度分布測定装置本体に備え付けの測定用電解液(「ISOTON(登録商標)II」、ベックマン・コールター社製)を満たしたビーカー中に、緩く攪拌しながらスポイトで滴下して、精密粒度分布測定装置本体画面の濃度計の示度を10%前後に合わせる。次に、精密粒度分布測定装置本体にアパチャーをセットし、Current(アパチャー電流)、Gain(ゲイン)、Polarity(内側電極の極性)をアパチャーサイズに合わせた所定の条件で測定を行う。測定中は気泡が入らない程度にビーカー内を緩く攪拌しておき、着色樹脂粒子10万個の測定を行った時点で測定を終了する。
体積基準の粒子径分布における算術平均径(体積%モードの算術平均径)を着色樹脂粒子の平均粒子径(Y)として算出する。
着色樹脂粒子の粒径分布の変動係数(CV)値とは、上記体積基準の粒子径分布の標準偏差(σ)及び上記平均粒子径(Y)から、以下の式により算出された値である。
CV値(%)=(σ/Y)×100
〔負帯電シアン色樹脂粒子の作製方法〕
シリコーンオイル中における着色樹脂粒子の帯電極性の評価方法に使用する負帯電シアン色樹脂粒子は、以下のようにして作製する。
まず、内容量300mlのセパラブルフラスコに、シリコーンオイル(商品名「KF−96L−1cs」、信越化学工業株式会社製)100重量部と、予め重合開始剤として2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(東京化成工業株式会社製)2.0重量部をジエチルアミノエチルメタクリレート(共栄社化学株式会社製)8.0重量部に溶解させることにより作製した溶液と、シリコーンマクロモノマー(商品名「サイラプレーン(登録商標)FM−0725、JNC株式会社製)100重量部およびα−メチルスチレンダイマー(商品名「ノフマー(登録商標)MSD」、日油株式会社製)0.50重量部とを添加し、窒素雰囲気下70℃にて撹拌を行いながら20時間溶液重合を行い、反応物(1)を得る。
続いて、内容量300mlのビーカーに、シリコーンオイル(商品名「KF−96L−1cs」、信越化学工業株式会社製)150重量部と、予め重合開始剤として過酸化ラウロイル(日油株式会社製)0.50重量部をトリフルオロエチルメタクリレート(共栄社化学化学株式会社)10.5重量部に溶解させることにより作製した溶液と、アリルメタクリレート(共栄社化学株式会社製)2.1重量部と、シアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:1、山陽色素株式会社製)2.1重量部と、反応物(1)8.4重量部とを添加し、超音波ホモジナイザー(商品名「SONIFIER(登録商標)450」、ブランソン・ウルトラソニック社(Branson Ultrasonics Corporation)製)にて分散を行い、分散液を得る。得られた分散液を内容量300mlのセパラブルフラスコに移し、窒素雰囲気下、60℃にて撹拌及び超音波照射を行いながら12時間重合を行う。
重合終了後、樹脂粒子を遠心分離により沈降分離し、シリコーンオイル(商品名「KF−96L−1cs」、信越化学工業株式会社製)に再度分散させる。この操作を3回繰り返し、さらに得られたものをシリコーンオイル(商品名「KF−96L−2cs」、信越化学工業株式会社製)に分散させ、固形分として8重量%の負帯電シアン色樹脂粒子が分散したシリコーンオイル分散体(以下「負帯電シアン色樹脂粒子分散体」と呼ぶ)を得る。
〔帯電極性評価用分散剤の作製方法〕
内容量100mlの規格瓶に、シリコーンマクロモノマー(商品名「サイラプレーン(登録商標)FM−0711、JNC株式会社製)35.0重量部と、アクリル酸イソステアリル(大阪有機化学工業株式会社製、以下「ISTA」と略記する)1.0重量部と、メタクリル酸メチル(三菱レイヨン株式会社製、以下「MMA」と略記する)0.8重量部とを入れて混合し、混合液を得た。その混合液中に重合開始剤として2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(ABNV)(株式会社日本ファインケム製)0.1重量部を溶解させ、さらに非極性溶媒としてシリコーンオイル(商品名「KF−96L−2cs」、信越化学工業株式会社製)35.0重量部を添加し、溶液を得た。
その後、調製した溶液を、窒素でバブリングし、全体を均一に撹拌させながら、60℃に加熱して15時間溶液重合を行うことにより、グラフト共重合体(以下「帯電極性評価用分散剤」と呼ぶ)を得た。
〔メモリー性の評価方法〕
シリコーンオイル中における着色樹脂粒子のメモリー性の評価については、次の方法により測定を行う。
シリコーンオイル(商品名「KF−96L−2cs」、信越化学工業株式会社製)4.5重量部の入った20mlガラス瓶に、各実施例及び比較例で作成した着色樹脂粒子0.5重量部と、固形分8重量%の負帯電シアン色樹脂粒子分散体0.5重量部と、帯電極性評価用分散剤0.01重量部とを加え、これを測定用試料とする。
次に、片面全体にITOをコートした平板のガラス板(以下、適宜「ITOガラス板」と称する)2枚を、コート面を内側にし、銅テープを貼り付けたスペーサーをガラス板間に挟んで、ガラス板同士が互いに平行でガラス板同士の間隔が1mmの冶具(平行平板)を用意する。治具を測定用試料に浸漬し、冶具における左側のガラス基板のITOに+100Vの電圧、右側のガラス基板のITOに−100Vの電圧をそれぞれ印加した後、10秒間静置する。10秒経過後、測定用試料から冶具を引き上げ、印加を切り、シリコーンオイルを真空乾燥により除去し、これを未浸漬測定試料とする。
続いて、同様の治具を作成し、測定用試料に浸漬し、冶具における左側のガラス基板のITOに+100Vの電圧、右側のガラス基板のITOに−100Vの電圧をそれぞれ印加した後、10秒間静置する。10秒経過後、測定用試料から冶具を引き上げ、印加を切り、負極側に移動した着色樹脂粒子が付着しているITOガラス板を、浸漬用の受け皿の架台の上に、シャーレの底面に触れないように置いて、測定用試料に浸漬させた。このとき、ITOガラス板は電圧を印加していない状態で、着色樹脂粒子が付着している面を下面にした。浸漬用の受け皿は、シャーレの中心にITOガラス板がシャーレの底面に触れない高さの架台を置き、中心に置いた架台が浸漬できる量のシリコーンオイル(商品名「KF−96L−2CS」、信越化学工業株式会社製)をシャーレに入れて作成した。浸漬12時間後、ITOガラス板を測定用試料から引き上げ、シリコーンオイルを真空乾燥により除去し、これを浸漬済測定試料とする。
真空乾燥後、ITOをコートした負極側のガラス板の着色樹脂粒子が付着している側に、基準白板(L*a*b*表色系の色度a*=1.02、色度b*=4.32、明度L*=90.93)をあて、日本電色工業株式会社製の分光式色彩計(商品名「SE−2000」、測定方法:反射モード、測定径:10mmΦ〜6mmΦ)により、未浸漬測定試料の色度をa1値(L*a*b*表色系の色度a*)として測定する。その後、同様の方法により浸漬済測定試料の色度をa2値として測定する。得られたa1値、a2値より、
|a1−a2|=Δa
により色度差Δaを算出する。そして、色度差Δaが5未満の場合をメモリー性が「非常に良好」と判定し、色度差Δaが5以上10未満の場合をメモリー性が「良好」、色度差Δaが10以上の場合をメモリー性が「良好でない」と判定する。
〔シリコーンオイル中における着色樹脂粒子の帯電極性の評価方法〕
シリコーンオイル中における着色樹脂粒子の帯電極性については、次の方法により評価を行う。
シリコーンオイル(商品名「KF−96L−2cs」、信越化学工業株式会社製)4.5重量部の入った20mlガラス瓶に各実施例及び比較例で作成した着色樹脂粒子0.5重量部と、固形分8重量%の負帯電シアン色樹脂粒子分散体0.5重量部と、帯電極性評価用分散剤0.01重量部とを加え、これを測定用試料とする。
次に、片面全体に酸化インジウムスズ(以下「ITO」と略記する)をコートした平板のガラス板2枚を、コート面を内側にし、銅テープを貼り付けたスペーサーをガラス板間に挟んで、ガラス板同士が互いに平行でガラス板同士の間隔が1mmの冶具(平行平板)を用意する。冶具を測定用試料に浸漬し、冶具における左側のガラス基板のITOに+100Vの電圧を印加して10秒間静置する。10秒経過後、測定用試料から冶具を引き上げ、左側のガラス板に着色樹脂粒子が付着していれば、その着色樹脂粒子の帯電極性を負と判定し、右側のガラス板に粒子が着色樹脂付着していればその着色樹脂粒子の帯電極性は正と判定し、何れのガラス板にも着色樹脂粒子が付着しなければ、その着色樹脂粒子の帯電極性を無(無帯電)とする。
〔シリコーンオイル中における着色樹脂粒子の混色の評価方法〕
シリコーンオイル中における着色樹脂粒子の混色の評価については、次の方法により測定を行う。
シリコーンオイル(商品名「KF−96L−2cs」、信越化学工業株式会社製)4.5重量部の入った20mlガラス瓶に、各実施例及び比較例で作成した着色樹脂粒子0.5重量部と、固形分8重量%の負帯電シアン色樹脂粒子分散体0.5重量部と、帯電極性評価用分散剤0.01重量部とを加え、これを測定用試料とする。
次に、片面全体にITOをコートした平板のガラス板2枚を、コート面を内側にし、銅テープを貼り付けたスペーサーをガラス板間に挟んで、ガラス板同士が互いに平行でガラス板同士の間隔が1mmの冶具(平行平板)を用意する。治具を測定用試料に浸漬し、冶具における左側のガラス基板のITOに+100Vの電圧、右側のガラス基板のITOに−100Vの電圧をそれぞれ印加した後、10秒間静置する。10秒経過後、測定用試料から冶具を引き上げ、印加を切り、シリコーンオイルを真空乾燥により除去した。真空乾燥後、ITOをコートした負極側のガラス板の着色樹脂粒子が付着している側に、(L*a*b*表色系の色度a*=1.02、色度b*=4.32、明度L*=90.93)をあて、日本電色工業株式会社製の分光式色彩計(商品名「SE−2000」、測定方法:反射モード、測定径:10mmΦ〜6mmΦ)により色度b1値(L*a*b*表色系の色度b*)を測定する。その後、測定用試料を16時間静置した後、同様の方法により色度b2値を測定する。得られたb1値、b2値より、
|b1−b2|=Δb
により色度差Δbを算出する。そして、色度差Δbが6以下の場合を「混色無」と判定し、色度差Δbが6を超える場合を「混色有」と判定する。「混色有」とは、着色樹脂粒子と、帯電性の異なる他の粒子との凝集現象、又は、着色樹脂粒子の帯電性が変化し、本来とは逆側の極に移動してしまう現象(正帯電を有していた着色樹脂粒子が正極側に移動、又は、負帯電を有していた着色樹脂粒子が負極側に移動してしまうこと)が発生していることをいう。
〔実施例1〕
(懸濁重合工程)
電子供与基を有しない単官能性ビニル系単量体(一般式(1)で表される基を有しないビニル系単量体)としてのMMA(三菱レイヨン株式会社製)600重量部と、赤顔料(C.I.ピグメントレッド177、商品名「クロモファイン(登録商標)レッド6605T」、大日精化工業株式会社製)100重量部とを、直径5mmのジルコニアビーズの入ったビーズポッドに入れ、12時間攪拌し、MMAに顔料を分散して、混合液を得た。次に、上記混合液の一部を計り取り、適量のMMAと、多官能性ビニル系単量体(一般式(1)で表される基を有しないビニル系単量体)としてのエチレングリコールジメタクリレート(共栄社化学株式会社製、以下「EGDMA」と略記する)と、一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物としてのメタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル(商品名「LA−82」、株式会社ADEKA製)を添加して、MMA74重量%、EGDMA10重量%、メタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル10重量%、及び顔料6重量%からなる混合物を調製した。
この混合物180重量部に、重合開始剤としてのジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬工業株式会社製)1.8重量部を添加して溶解し、混合物を得た。得られた混合物を、アニオン性界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムと懸濁安定剤としてのピロリン酸マグネシウムとを予め溶解した水(水系分散媒)1440重量部(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.02重量%、ピロリン酸マグネシウム1.0重量%)中に投入し、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)を用いて撹拌速度5000rpmで5分間撹拌させ、懸濁液を作製した。
この懸濁液を、窒素雰囲気下、全体を均一に撹拌しながら65℃まで昇温し、65℃で12時間重合を行った。重合後は、常温まで冷却し、塩酸を添加してpHを3以下とすることによって、懸濁安定剤として使用したピロリン酸マグネシウムを溶解した。次いで、固液分離及び水洗浄を繰り返した後、目開き25μmのフィルターを用いて湿式分級を行い、粒子径25μm超の粒子を除去した。その後、フィルターを通過した分級後粒子分散液を12時間かけて自然沈降させ、上澄み液を除去後、沈降物のみを回収し、再び固液分離、水洗浄、及びメタノール洗浄を繰り返し行い、熱風温度60℃の熱風乾燥機で24時間乾燥させることで着色樹脂粒子を得た。
得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が15.2μmであり、粒子径分布のCV値が22.2%であった。
(アルカリ処理工程)
従来の着色樹脂粒子は、水中や水溶性の高い有機溶剤中などのような含水環境で、加水分解を起こして、その特性が経時的に変化すると考えられる。しかしながら、その特性の変化は、長期間にわたってゆっくりと起こるため、評価が難しい。そこで、本実施例及び他の実施例・比較例では、加水分解反応による着色樹脂粒子の特性の経時的な変化を促進させて着色樹脂粒子の特性の経時的な変化を評価を容易にする目的で、着色樹脂粒子を、加水分解が起こり易い含水環境、具体的にはpH10.0以上の強アルカリ性の水性溶媒中に保持する処理(アルカリ処理)を実施した。
エタノール100重量部とイオン交換水100重量部との混合液中に、2.5重量部の水酸化ナトリウムを添加して溶解させ、混合溶液を得た。混合溶液のpHが10.0以上であることを確認した後、その混合溶液中に懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子20重量部を添加して撹拌させた。6時間撹拌後及び12時間撹拌後(12時間アルカリ処理後)の各時点において、5重量部相当分の着色樹脂粒子を採取し、固液分離及び水洗浄を繰り返し行った後、熱風温度60℃の熱風乾燥機で24時間乾燥して、2種類の着色樹脂粒子を得た。以下、2種類の着色樹脂粒子のうち、撹拌時間が6時間であるものを「6時間アルカリ処理の着色樹脂粒子」と呼び、撹拌時間が12時間であるものを「12時間アルカリ処理の着色樹脂粒子」と呼ぶ。
〔実施例2〕
一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物としてメタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルに代えてメタクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル(商品名「LA−87」、株式会社ADEKA製)を用いること、及び、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)の撹拌速度を4000rpmに変更すること以外は、実施例1と同様に懸濁重合工程の操作を行い、着色樹脂粒子を得た。
懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が20.8μmであり、粒子径分布のCV値が19.8%であった。
次に、実施例1の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子に代えて本実施例の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子を用いる以外は実施例1と同様にアルカリ処理工程の操作を行い、アルカリ処理時間の異なる3種類の着色樹脂粒子を得た。
〔実施例3〕
一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物としてメタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルに代えてセバシン酸ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)(商品名「LA−72」、株式会社ADEKA製)を用いること、及び、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)の撹拌速度を5000rpmに変更すること以外は、実施例1と同様に懸濁重合工程の操作を行い、着色樹脂粒子を得た。
懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が12.6μmであり、粒子径分布のCV値が23.8%であった。
次に、実施例1の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子に代えて本実施例の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子を用いる以外は実施例1と同様にアルカリ処理工程の操作を行い、アルカリ処理時間の異なる3種類の着色樹脂粒子を得た。
〔実施例4〕
上記実施例1記載の混合液の一部を計り取り、適量のMMAと、EGDMA(共栄社化学株式会社製)と、メタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル(商品名「LA−82」、株式会社ADEKA製)とを添加して、MMA69重量%、EGDMA10重量%、メタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル10重量%、及び顔料11重量%からなる混合物を調製した。
実施例1で調製した上記重量割合の混合物180重量部に代えて、本実施例で調製した上記重量割合の混合物180重量部を用いること、及び、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)の撹拌速度を5500rpmに変更すること以外は実施例1と同様に懸濁重合工程の操作を行い、着色樹脂粒子を得た。
懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が9.9μmであり、粒子径分布のCV値が24.0%であった。
次に、実施例1の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子に代えて本実施例の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子を用いる以外は実施例1と同様にアルカリ処理工程の操作を行い、アルカリ処理時間の異なる3種類の着色樹脂粒子を得た。
〔実施例5〕
上記実施例1記載の混合液の一部を計り取り、適量のMMAと、EGDMA(共栄社化学株式会社製)と、メタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル(商品名「LA−82」、株式会社ADEKA製)とを添加して、MMA64重量%、EGDMA10重量%、メタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル20重量%、及び顔料6重量%からなる混合物を調製した。
実施例1で調製した上記重量割合の混合物180重量部に代えて、本実施例で調製した上記重量割合の混合物180重量部を用いること、及び、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)の撹拌速度を5500rpmに変更すること以外は実施例1と同様に懸濁重合工程の操作を行い、着色樹脂粒子を得た。
懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が8.8μmであり、粒子径分布のCV値が24.5%であった。
次に、実施例1の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子に代えて本実施例の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子を用いる以外は実施例1と同様にアルカリ処理工程の操作を行い、アルカリ処理時間の異なる3種類の着色樹脂粒子を得た。
〔実施例6〕
MMAに代えてISTA(大阪有機化学工業株式会社製)を用いて、上記実施例1と同様の手順により混合液を作製した。次に、上記混合液の一部を計り取り、適量のISTAと、EGDMA(共栄社化学株式会社製)と、メタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル(商品名「LA−82」、株式会社ADEKA製)とを添加して、ISTA69重量%、EGDMA15重量%、メタクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル10重量%、及び顔料6.0重量%からなる混合物を調製した。
実施例1で調製した上記重量割合の混合物180重量部に代えて、本実施例で調製した上記重量割合の混合物180重量部を用いること、及び、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)の撹拌速度を5000rpmに変更すること以外は実施例1と同様に懸濁重合工程の操作を行い、着色樹脂粒子を得た。
懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が11.0μmであり、粒子径分布のCV値が23.0%であった。
次に、実施例1の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子に代えて本実施例の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子を用いる以外は実施例1と同様にアルカリ処理工程の操作を行い、アルカリ処理時間の異なる3種類の着色樹脂粒子を得た。
〔実施例7〕
赤顔料(C.I.ピグメントレッド177、商品名「クロモファイン(登録商標)レッド6605T」、大日精化工業株式会社製)に代えて黄顔料(C.I.ピグメントイエロー74、商品名「Fast Yellow 7416」、山陽色素株式会社製)を用いること、及び、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)の撹拌速度を4500rpmに変更すること以外は、実施例1と同様に懸濁重合工程の操作を行い、着色樹脂粒子を得た。
懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が16.0μmであり、粒子径分布のCV値が25.0%であった。
次に、実施例1の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子に代えて本実施例の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子を用いる以外は実施例1と同様にアルカリ処理工程の操作を行い、アルカリ処理時間の異なる3種類の着色樹脂粒子を得た。
〔比較例1〕
(懸濁重合工程)
MMA(三菱レイヨン株式会社製)600重量部と、赤顔料(C.I.ピグメントレッド177、商品名「クロモファイン(登録商標)レッド6605T」、大日精化工業株式会社製)100重量部とを、直径5mmのジルコニアビーズの入ったビーズポッドに入れ、12時間攪拌し、MMAに顔料を分散して、混合液を得た。次に、上記混合液の一部を計り取り、適量のMMAと、EGDMA(共栄社化学社製)と、ジメチルアミノエチルメタクリレート(共栄社化学株式会社製)とを添加して、MMA74重量%、EGDMA10重量%、ジメチルアミノエチルメタクリレート10重量%、及び顔料6.0重量%からなる混合物を調製した。
この混合物180重量部に、ジメチル2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(和光純薬工業株式会社製)1.8重量部を添加して溶解し、混合物を得た。得られた混合物を、アニオン性界面活性剤としてのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムと懸濁安定剤としてのピロリン酸マグネシウムとを予め溶解した水(水系分散媒)1440重量部(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.02重量%、ピロリン酸マグネシウム1.0重量%)中に投入し、ホモミキサー(プライミクス株式会社製)を用いて撹拌速度5000rpmで5分間撹拌させ、懸濁液を作製した。
この懸濁液を、窒素雰囲気下、全体を均一に撹拌しながら65℃まで昇温し、65℃で12時間重合を行った。重合後は、常温まで冷却し、塩酸を添加してpHを3以下とすることによって、懸濁安定剤として使用したピロリン酸マグネシウムを溶解した。次いで、固液分離及び水洗浄を繰り返した後、目開き25μmのフィルターを用いて湿式分級を行い、粒子径25μm超の粒子を除去した。その後、フィルターを通過した分級後粒子分散液を12時間かけて自然沈降させ、上澄み液を除去後、沈降物のみを回収し、再び固液分離、水洗浄、及びメタノール洗浄を繰り返し行い、熱風温度60℃の熱風乾燥機で24時間乾燥させることで着色樹脂粒子を得た。
得られた着色樹脂粒子は、平均粒子径が13.5μmであり、粒子径分布のCV値が24.1%であった。
(アルカリ処理工程)
次に、実施例1の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子に代えて本比較例の懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子を用いる以外は実施例1と同様にアルカリ処理工程の操作を行い、アルカリ処理時間の異なる3種類の着色樹脂粒子を得た。
実施例1〜7及び比較例1で得られた着色樹脂粒子の全てについて、前述の方法で、シリコーンオイル(商品名「KF−96L−2cs」、信越化学工業株式会社製)中における帯電極性の評価、及びシリコーンオイル中におけるメモリー性の評価、混色の評価を行った。ただし、メモリー性評価は、各実施例及び比較例で作成したアルカリ処理時間0時間の着色樹脂粒子について行った。これら評価の結果を、実施例1〜7及び比較例1で得られた着色樹脂粒子(懸濁重合工程で得られた着色樹脂粒子)の平均粒子径及び粒子径分布のCV値と共に表1に示す。
実施例1〜7と比較例1との比較により、一般式(1)で表される窒素含有基化合物を含む着色樹脂粒子は、一般式(1)で表される窒素含有基化合物を含まない従来の着色樹脂粒子と比較して、水性環境中において、所望の帯電特性(ここでは正帯電極性)を経時的に安定に維持でき、かつ、混色のない表示を実現できる所望の特性(これは、負帯電シアン色樹脂粒子が非極性溶媒中に分散している分散体中において負帯電シアン色樹脂粒子との凝集を抑制できていることを示す)を経時的に安定に維持できることが分かった。
また、実施例2と実施例1、3〜7との比較により、一般式(1)で表される基を有する窒素含有基化合物としてメタクリル酸2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルを用いた着色樹脂粒子は、電気泳動を利用した画像表示装置に表示媒体として用いられる画像表示用粒子、電気粘性流体用粒子(電気粘性流体の原料)等のような、粒子の電気泳動を利用する用途に用いた場合には、メモリー性の持続性に優れた着色樹脂粒子となることが分かった。