KR101312203B1

KR101312203B1 - 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료와 그 분산체 및 제조 방법

Info

Publication number: KR101312203B1
Application number: KR1020087015488A
Authority: KR
Inventors: 도모아키 기리노
Original assignee: 도까이 카본 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2013-09-27
Also published as: EP1962134B1; TW200730987A; JP2007163638A; EP1962134A1; CN101326463B; CN101326463A; US7855249B2; KR20080075209A; EP1962134A4; US20090286923A1; WO2007069706A1

Abstract

본 발명은 전자 페이퍼용의 흑색 미립자로서 적합한 표면 개질 카본 블랙 안료, 그 실리콘 오일 분산체, 상기 카본 블랙 안료의 제조 방법을 제공하는 것으로, 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료는, 카본 블랙 입자 표면의 작용기를 통해 우레탄 결합한 디페닐메탄기가, 폴리실록산기와 결합한 표면 개질 카본 블랙으로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 전자 페이퍼용 카본 블랙 분산체는, 상기 카본 블랙 안료가 1∼20 중량％의 농도로 실리콘 오일에 분산한 것을 특징으로 한다. 또한, 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료의 제조 방법은, 카본 블랙 입자 표면의 작용기와 양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물을 비반응성의 유기 용매 내에서 반응시키고, 카본 블랙 입자 표면에 디페닐메탄기를 우레탄 결합시키며, 계속해서, 실리콘 오일 내에서 폴리실록산을 결합시키는 것을 특징으로 한다.

Description

전자 페이퍼용 카본 블랙 안료와 그 분산체 및 제조 방법{CARBON BLACK PIGMENT FOR ELECTRONIC PAPER, DISPERSION OF THE PIGMENT, AND PROCESS FOR PRODUCTION OF THE PIGMENT}

본 발명은 실리콘 오일에 대해 우수한 분산성을 나타내고, 전자 페이퍼용의 흑색 원료로서 적합한 카본 블랙 안료, 그 실리콘 오일 분산체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 차세대 디스플레이로서 유기 EL이나 무기 EL과 함께 표시 매체로서의 종이의 장점을 도입한 전자 페이퍼의 개발 연구가 왕성하게 행해지고 있다. 즉, 전자 페이퍼는, 종래의 패널 디스플레이와 비교하여, 경량화나 그 유연성에서 종이의 편리성을 그대로 유지한 재기록 가능 디스플레이 디바이스로서 기대되고 있다. 전자 페이퍼는, 또한, 저전압으로 구동 가능하고, 또한, 전압을 인가하여 한번 표시한 화상은 전력을 소비하지 않고 그대로 장시간 유지할 수 있기 때문에, 에너지 절약성에도 우수하다.

전자 페이퍼의 화상 표시 방법으로서는 전기 화학 반응을 기본 원리로 하는 방법, 착색 미립자를 전기 영동시키는 방법, 착색 미립자를 자기에 의해 영동시키는 방법 등, 여러 가지 방식이 제안되어 있고, 그 중에서도 전기 영동에 의해 착색 미립자를 이동하여 화상 표시하는 방법은, 화상 표시의 유망한 방법의 하나로서 널리 연구되고 있다.

예컨대, 마이크로 캡슐계 전기 영동 방식에 따른 흑백 화상 표시는, 마이크로 캡슐 내에 영동 매체로서 실리콘 오일 등의 투명한 절연성 액체를 봉입하여, 실리콘 오일 중에 백색 미립자인 마이너스로 대전한 이산화티탄 미립자와 흑색 미립자인 플러스로 대전한 카본 블랙을 분산시켜, 투명한 전면 전극과 배면 전극간에 전압을 인가함으로써, 대전 미립자를 각각 반대의 전위의 방향으로 이동시켜, 흑백의 화상 표시를 가능하게 하는 것이다.

도 1은 전면 투명 전극에 플러스의 전위를, 배면 전극에 마이너스의 전위를 인가한 경우의 화상 표시의 원리를 도시한 모식도로, 마이너스로 대전한 백색의 이산화티탄 미립자는 플러스의 전위의 전면 투명 전극측으로 이동하고, 플러스로 대전한 흑색의 카본 블랙 미립자는 마이너스의 전위의 배면 전극측으로 이동한다. 따라서, 전면 투명 전극측에서 보면 마이너스로 대전한 이산화티탄 미립자의 백색이 관찰된다.

도 1에 있어서 인가하는 전위를 반대로 하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 플러스로 대전한 카본 블랙 흑색 미립자는 전면 투명 전극측으로 이동하고, 이산화티탄 미립자는 배면 전극측으로 이동하기 때문에, 전면 투명 전극측에서는 흑색이 관찰되고, 이들을 조합시킴으로써 흑백의 화상을 표시할 수 있다.

따라서, 화상 표시의 정밀도를 높이기 위해서는 영동 매체 중에 흑색 미립자 인 카본 블랙을 양호한 상태로 분산시키는 것이 중요해진다. 수계 분산체에 있어서 의 카본 블랙의 분산성의 향상에 대해서는, 최근 잉크젯 프린터용 등의 용도를 중심으로 하여 왕성하게 연구 개발이 행해지고 있다.

그러나, 마이크로 캡슐계 전기 영동 방식에서는 마이크로 캡슐 내에 봉입하는 영동 매체가 전위에 의해 영향을 받으면 화상 표시가 흐트러지기 때문에, 무극성 혹은 저극성의 영동 매체를 사용해야 하고, 실리콘 오일이 적합하게 사용되고 있다. 따라서, 유극성 매체인 수계 분산체와는 상이한 견지에서의 검토가 필요해진다.

일본 특허 출원 공표 제2004-526210호 공보에는, 복수의 안료 입자를 현탁 유체에 현탁한 전기 영동 매체로서, 상기 안료 입자는 중합체를 상기 안료 입자에 화학적으로 결합시키거나 그 주위에 가교시키고 있고, 상기 중합체는 상기 안료의 1∼15 중량％의 양으로 존재하고 있는 것이 제안되어 있다.

상기의 공보에는, 카본 블랙 입자에 화학적으로 결합되거나 그 주위에 가교되어, 카본 블랙의 1∼15 중량％의 중합체를 갖는 카본 블랙 전기 영동 매체가 개시되어 있고, 상기 중합체는 주쇄 및 복수의 측쇄를 함유하며, 상기 측쇄는, 상기 주쇄로부터 신장하고 있으며, 상기 측쇄의 각각은, 적어도 약 4개의 탄소 원자를 함유하는 것이다.

본 발명자는, 실리콘 오일 내에서 양호한 분산성을 나타내고, 전자 페이퍼용의 흑색 미립자로서 이용되는 카본 블랙 안료에 대해 연구를 행한 결과, 카본 블랙표면을 실리콘 오일의 구조에 근사한 반응성 실리콘 성분을 함유하는 폴리머와 반응시켜 얻어진 표면 개질 카본 블랙은 실리콘 오일 내에서 우수한 분산성이 부여되는 것을 발견했다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은 전자 페이퍼용의 흑색 미립자로서 적합하게 이용할 수 있는 표면을 개질한 카본 블랙 안료, 그 실리콘 오일 분산체 및 상기 카본 블랙 안료의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료는 카본 블랙 입자 표면의 작용기를 통해 우레탄 결합한 디페닐메탄기가, 폴리실록산기와 결합한 표면 개질 카본 블랙으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자 페이퍼용 카본 블랙 분산체는, 상기의 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료가 1∼20 중량％의 농도로 영동 매체가 되는 실리콘 오일에 분산된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료의 제조 방법은 카본 블랙 입자 표면의 작용기와 양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물을 비반응성의 유기 용매 내에서 반응시키고, 카본 블랙 입자 표면에 디페닐메탄기를 우레탄 결합시키고, 다음으로, 실리콘 오일 내에서 폴리실록산을 결합시키는 것을 특징으로 한다.

상기의 제조 방법에 있어서는, 카본 블랙 입자 표면의 작용기량은 히드록실기가 0.14 μeq/㎡ 이상, 또는, 카르복실기가 0.14 μeq/㎡ 이상, 혹은, 양쪽 작용기의 합이 0.14 μeq/㎡ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명의 카본 블랙 안료는 카본 블랙 입자 표면을 실리콘 오일의 구조에 근사한 반응성 실리콘 성분을 함유하는 폴리머와 반응시켜 표면 개질한 것으로, 마이크로 캡슐계 전기 영동 방식에 따른 전자 페이퍼의 마이크로 캡슐 내에 봉입하는 실리콘 오일 등의 무극성 혹은 저극성의 영동 매체 중에서 우수한 분산 성능을 발휘한다. 따라서, 전자 페이퍼용의 흑색 미립자로서 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 전자 페이퍼용의 영동 매체로서 적합한 실리콘 오일 분산체 및 상기 카본 블랙 안료의 제조 방법이 제공된다.

도 1은 전면 투명 전극에 플러스의 전위를, 배면 전극에 마이너스의 전위를 인가한 경우의 화상 표시의 원리를 도시한 모식도이다.

도 2는 전면 투명 전극에 마이너스의 전위를, 배면 전극에 플러스의 전위를 인가한 경우의 화상 표시의 원리를 도시한 모식도이다.

[발명의 실시를 위한 최선의 형태]

본 발명에서 이용하는 카본 블랙의 종류에는 특별히 제한은 없고, 퍼니스 블랙, 서멀 블랙, 채널 블랙 등 어느 것이나 사용할 수 있지만, 바람직하게는 전자 현미경 관찰에 의해 측정되는 일차 입자 직경이 0.01∼0.3 ㎛의 카본 블랙이 이용된다. 일차 입자 직경이 0.01 ㎛ 미만의 카본 블랙에서는 입자간에 작용하는 응집력이 크기 때문에 응집하기 쉽게 되고, 한편, 0.3 ㎛을 넘는 경우에는 표면 개질한 상태에서의 자신의 중량이 커져, 실리콘 오일 내에서 침강하기 쉽게 된다.

본 발명의 표면 개질 카본 블랙은, 카본 블랙 입자 표면의 작용기를 통해 우레탄 결합한 디페닐메탄기가, 폴리실록산기와 결합한 구조로 이루어지는 것이다. 카본 블랙 입자 표면에는, 그 생성 프로세스 혹은 산화 등의 후처리에 따라 여러 가지의 작용기가 존재하지만, 이들의 작용기 중 본 발명의 표면 개질 카본 블랙에는 히드록실기 및 카르복실기의 산성 작용기가 크게 기능한다.

하기 화학식 1은 카본 블랙 입자 표면의 히드록실기와, 디페닐메탄이 우레탄 결합(OHOCN)하고, 또한, 우레탄 결합을 통해 디페닐메탄기가 폴리실록산기와 결합한 폴리실록산계 구조를 갖는, 본 발명의 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료를 구성하는 표면 개질 카본 블랙을 예시한 것이다.

*1: 카본 블랙

단, R²는 탄소수 1∼6의 알킬렌기를, R³∼R¹³은 동일 또는 상이하고 아릴기, 탄소수 1∼6의 알킬기 또는 탄소수 1∼10의 알콕실기를 각각 나타내며, a 및 b는 동일 또는 상이하고 0∼10의 정수를, n은 0∼200의 정수를 각각 나타낸다.

즉, 본 발명의 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료는, 영동 매체가 되는 실리콘 오일의 구조에 가까운 반응성 실리콘을 카본 블랙 입자 표면에 결합시켜 표면 개질한 점을 특징으로 하고, 실리콘 오일 내에 있어서 우수한 분산성이 부여된다. 또한, 폴리실록산계 구조로서는, 폴리디메틸실록산기, 부분알킬기치환폴리디메틸실록산기, 부분아릴기치환폴리디메틸실록산기, 트리스(트리알킬실록시)실릴프로필기 등 의 폴리오르가노실록산을 함유하는 것 등이 예시된다.

그리고, 이 표면 개질 카본 블랙을 실리콘 오일 내에서 1∼20 중량％의 농도로 분산된 카본 블랙 분산체를, 전기 영동 방식에 따른 전자 페이퍼의 마이크로 캡슐 내에 봉입하는 영동 매체로 한다.

이 표면 개질 카본 블랙으로 이루어지는 본 발명의 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료는, 카본 블랙 입자 표면의 작용기와 양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물을, 에스테르나 케톤 등의 비반응성의 유기 용매 내에서 반응시켜 카본 블랙 입자 표면에 디페닐메탄기를 우레탄 결합시키고, 다음으로, 실리콘 오일 내에서 폴리실록산을 결합시킴으로써 제조된다.

또한, 카본 블랙 입자 표면의 작용기로서는, 히드록실기나 카르복실기가 크게 기능하지만, 이들의 작용기량으로서는 히드록실기가 0.14 μeq/㎡ 이상, 또는, 카르복실기가 0.14 μeq/㎡ 이상, 혹은, 양쪽 작용기의 합이 0.14 μeq/㎡ 이상인 것이 바람직하다. 이들의 작용기량이 0.14 μeq/㎡ 미만의 경우에는, 양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물을 균일하게 반응시키더라도 그 도입량이 적기 때문에, 폴리실록산을 결합시킨 경우에도 침강하는 성분이 많아져, 표면 개질 카본 블랙을 실리콘 오일 내에서 균일하게 분산시키기 어려워진다.

또한, 히드록실기량이나 카르복실기량은 필요에 따라 카본 블랙을 산화 처리함으로써 조정할 수 있고, 습식 산화 처리 혹은 건식 산화 처리 등 공지의 적절한 방법이 적용된다.

본 발명의 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료의 제조 방법은, 우선 카본 블랙 입 자 표면에 디페닐메탄기를 우레탄 결합시키기 위해, 카본 블랙 입자 표면의 작용기와 양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물을 에스테르나 케톤 등의 비반응성의 유기 용매 내에서 반응시킨다.

양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물로서는, 파라페닐렌디이소시아네이트, 2-클로로-1,4-페닐디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트(TDI), 2,6-톨루엔디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI), 1,3-크실렌-4,6-디이소시아네이트, 디페닐설파이드-4,4'-디이소시아네이트, 1,4-나프탈렌디이소시아네이트 등이 예시되고, 바람직하게는, MDI, TDI, HDI가 이용된다.

이 반응을 하기 화학식 2에 예시한다. 화학식 2는, 카본 블랙 입자 표면의 작용기로서 히드록실기와, 디페닐 화합물로서 메틸디페닐디이소시아네이트를 반응시켜 카본 블랙 입자 표면에 디페닐메탄기를 우레탄 결합한 경우이다.

*1: 카본 블랙

양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물과 카본 블랙의 반응은, 양쪽 말단 이소시아네이트 화합물을, 이소시아네이트 화합물과 비반응성의 아세트산에틸이나 아세트산부틸 등의 에스테르 화합물 혹은 케톤류에 용해시켜, 카본 블 랙을 더하여 교반 탈포기로 교반 탈포하고, 초음파 호모게나이저, 고압 호모게나이저, 프로세스 호모게나이저, 미디어 밀 등으로 혼합한다. 또한, 25∼100℃의 온도로 적절 시간 열처리하여, 이소시아네이트 화합물을 카본 블랙에 강고하게 결합시킨다.

이 경우에, 미반응의 이소시아네이트 화합물이 잔류하면, 후에 사용하는 반응성 실리콘끼리 및 카본 블랙 입자끼리의 응집 결합이 촉진되기 때문에, 열처리 후의 분산액을 고속 원심 분리기로 처리하여 미반응의 이소시아네이트 화합물을 원심 제거한다.

이와 같이 하여 카본 블랙 입자 표면의 작용기에 디페닐메탄기를 우레탄 결합시킨 후, 실리콘 오일 내에서 폴리실록산을 결합시킴으로써 본 발명의 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료가 제조된다.

즉, 본 발명의 제조 방법은 실리콘계 폴리머를 결합시킬 때에 직접 결합시키지 않고, 양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐 화합물을 이용하여 디페닐메탄기를 우레탄 결합시켜, 이 중간 물질을 통해 카본 블랙 입자 표면의 작용기와 반응성 실리콘을 반응시켜 폴리실록산기를 결합시키는 것이다.

이 반응을 하기 화학식 3에 예시한다. 화학식 3은 상기 화학식 2에 나타낸 카본 블랙 입자 표면의 히드록실기와 메틸디페닐디이소시아네이트를 반응시켜 디페닐메탄기를 우레탄 결합시킨 후, 폴리실록산을 반응시켜 상기 화학식 1에 나타낸 우레탄 결합을 통해 디페닐메탄기가 폴리실록산기와 결합한 폴리실록산계 구조를 갖는 표면 개질 카본 블랙을 제조하는 화학 반응을 나타낸 것이다.

*1: 카본 블랙

폴리실록산기를 결합시키기 위해 사용하는 반응성 실리콘은, 말단에 아미노기, 히드록실기, 카르복실기, 에폭시기 등의 반응성 작용기를 갖는 폴리실록산을 이용하지만, 양쪽 말단에 반응성 작용기를 갖는 반응성 실리콘은 반응성이 작기 때문에, 한쪽 말단에만 반응성 작용기를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 반응성 실리콘은 실리콘 오일의 구조에 근사한 구조를 갖는 것이 바람직하고, 일반적인 실리콘 오일의 구조는 폴리실록산 구조이기 때문에 반응성 실리콘으로서는, 그 골격 구조는 폴리실록산 구조인 것이 바람직하다.

본 발명의 표면 개질 카본 블랙은 그 표면에 결합한 실리콘계 폴리머쇄에 따라 실리콘 오일 내에 입체 장해를 수반하여 분산하고 있기 때문에, 반응성 실리콘은 분자량 500∼30000의 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 분자량 500 미만의 폴리머는 폴리머쇄에 의한 입체 장해가 작고 분산성이 부족하게 되며, 한편 30000을 넘으면 표면 개질 카본 블랙 자체의 중량에 따라 침강하기 쉽게 된다.

디페닐메탄기를 우레탄 결합시킨 카본 블랙과 반응성 실리콘을 혼합하여, 교 반 탈포기에서 교반, 탈포한 후, 3본 롤 밀이나 미디어 밀 등을 이용하여 충분히 혼련한다. 혼련물을 실리콘 오일로 희석하여 초음파 호모게나이저, 고압 호모게나이저, 프로세스 호모게나이저, 미디어 밀 등에 의해 교반하여 반응시킨 후, 가열 처리하여 잔존 유기 용매를 제거하고, 또한 필터로 큰 입자 성분을 제거하며, 표면 개질 카본 블랙 안료의 실리콘 오일 분산체를 얻을 수 있다. 그리고, 실리콘 오일을 첨가함으로써 농도 조정을 행하여, 카본 블랙 안료가 1∼20 중량％의 농도로 실리콘 오일에 분산된 전자 페이퍼용 카본 블랙 분산체를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

카본 블랙에 도카이 카본(주)제 TB#7550F를 이용하여, 과황산암모늄을 산화제로 한 수용액으로 액상 산화하고 히드록실기 0.74 μeq/㎡, 카르복실기 4.8 μeq/㎡의 카본 블랙 시료를 제작했다.

디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI) 12.5 g을 15 wt％의 농도로 용해시킨 메틸에틸케톤 용액에, 불활성디메틸폴리실록산[GE 도시바 실리콘(주)제 TSF451-1000] 150 g, 충분히 건조한 카본 블랙 시료 75 g을 교반 탈포기에 넣어 교반 2분, 탈포 2분의 전혼련을 행한 후, 3본 롤로 30분간 혼련했다. 다음으로, 혼련물에 디부틸틴디라우레이트 0.875 g을 10 wt％의 농도로 용해시킨 실리콘 오일[신에츠 카가쿠 고교(주)제 KF96L-1cs] 용액을 첨가하고, 또한 30분간 3본 롤[(주)이노우에 제작소제 SR-4]로 혼련했다. 이 때, 용매인 메틸에틸케톤은 휘발하기 때문에, 적절 하게 메틸에틸케톤을 추가했다.

이 혼련물에 메틸에틸케톤을 부가하여 전량을 1리터로 하고, 초음파식 호모게나이저[(주)일본정기 제작소제 Ultrasonic Generator US]에 의해 10분간, 추가로 (주)동해제 나노마이저 TL-1500을 이용하여 50∼150 MPa의 압력으로, 이소시아네이트 화합물 결합 카본 블랙을 용매 중에 분산시킨 후, 세퍼러블 플라스크에서 60 ℃에서 2시간 교반하면서 가열 처리했다.

가열 처리 후의 분산액을 3000 rpm에서 3분간 원심 분리 처리하여, 원심 분리후의 상청액을 제거한 후, 메틸에틸케톤을 첨가하여 재차 원심 분리했다. 이 조작을 2회 실시하고, 그 후, 원심 잔류물에 대해 실리콘 오일을 첨가하여 원심 분리를 2회 실시했다.

상기 원심 잔류물을 3등분하고, 그 일부와 반응성 실리콘[GE 도시바실리콘(주)제TSF4709] 16.25 g을 혼합하여, 3본 롤로 30분간 혼련하고, 디부틸틴디라우레이트 0.413 g을 10 wt％의 농도로 용해시킨 실리콘 오일 용액을 첨가하여, 30분 3본 롤로 더 혼련했다.

이 혼련물에 실리콘 오일을 첨가하여 전량을 250 g으로 한 후, 세퍼러블 플라스크에서 60℃로 4시간 교반하면서 가열 처리했다. 가열 처리 후의 분산체를 나노마이저를 이용하여, 50∼150 MPa의 압력을 걸어 더욱 기계적 분산을 행했다.

상기 분산체를 건조기에서 80℃로 1시간 가열 처리하고, 그 후 ADVANTEC(주)제 N0.131 여과지를 2회 통과시켜, 마지막으로 전량을 다시 250 g이 되도록 실리콘 오일을 적량 첨가하여, 카본 블랙 농도 10 wt％의 실리콘 오일 분산 카본 블랙 분 산체 1을 제조했다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 카본 블랙을 이용하여 오존에 의해 기상 산화하여, 히드록실기 1.0 μeq/㎡, 카르복실기 3.2 μeq/㎡의 카본 블랙 시료를 제작했다.

이 카본 블랙 시료를 이용하여, 실시예 1과 동일한 방법에 따라, 10 wt％의 실리콘 오일 분산 카본 블랙 분산체 2를 제조했다.

[실시예 3]

카본 블랙에 Degussa사제 Special Black 4(히드록실기 0.16 μeq/㎡, 카르복실기 4.2 μeq/㎡)를 사용한 외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 카본 블랙 분산체 3을 제조했다.

[실시예 4]

실시예 1에 있어서, 산화 처리를 실시하지 않은 카본 블랙(히드록실기 0.13 μeq/㎡, 카르복실기 0.37 μeq/㎡)을 이용한 외에는, 실시예 1과 동일한 방법에 따라 카본 블랙 분산체 4를 제조했다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일한 액상 산화한 카본 블랙(히드록실기 0.74 μeq/㎡, 카르복실기 4.8 μeq/㎡)을 시료로 하여, 이 카본 블랙 시료 25 g과 반응성 실리콘[GE 도시바 실리콘(주)제 TSF4709] 16.25 g을 혼합하여, 3본 롤로 30분간 혼련하고, 디부틸틴디라우레이트 0.413 g을 10 wt％의 농도로 용해시킨 실리콘 오일 용액을 첨가하여, 30분 3본 롤에서 더 혼련했다.

이 혼련물에 실리콘 오일을 첨가하여 전량을 1리터로 하고, 초음파식 호모게나이저에 의해 10분간, 추가로 (주)동해제 나노마이저를 이용하여 50∼150 MPa의 압력을 걸어 분산시킨 후, 세퍼러블 플라스크에서 60℃로 2시간 교반하면서 가열 처리했다.

가열 처리 후의 분산액을 3000 rpm으로 3분간 원심 분리 처리하여, 원심 분리 후의 상청액을 제거한 후, 실리콘 오일을 첨가하여 원심 분리를 2회 실시했다. 이 혼련물에 실리콘 오일을 첨가하여 전량을 250 g으로 한 후, 나노마이저를 이용하여 50∼150 MPa의 압력을 걸어 더욱 기계적 분산을 행해, 카본 블랙 농도 10 wt％의 실리콘 오일 분산 카본 블랙 분산체 5를 제조했다.

이들의 분산체에 대해, Honeywell사제의 Microtrac법 입도 분석계 9340-UPA150을 이용하여 분산체 내의 카본 블랙 응집체의 평균 입자 직경을 측정하고, 또한 야마이치 전기(주)제의 진동식 점도계에 의해 분산체의 점도를 측정했다. 측정 결과의 시간 경과적 변화를 표 1에 나타냈다.

		분산체 1	분산체 2	분산체 3	분산체 4	분산체 5
0주 후	평균 입자경(nm) 점도(cp)	146 1.75	178 1.45	304 1.14	505 1.02	2045 0.80
1주 후	평균 입자경(nm) 점도(cp)	196 1.49	204 1.23	359 1.08	544 1.05	2225 0.90
2주 후	평균 입자경(nm) 점도(cp)	161 1.53	187 1.34	456 1.15	595 1.07	2190 0.93
3주 후	평균 입자경(nm) 점도(cp)	154 1.54	183 1.35	434 1.16	628 1.08	2188 0.94
4주 후	평균 입자경(nm) 점도(cp)	152 1.52	181 1.33	445 1.14	632 1.10	2195 0.92

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 실시예의 분산체 1∼3은 분산체 내의 카본 블랙 입자 응집체의 평균 입자 직경이 작고, 그 시간 경과적 변화도 적은 것을 알 수 있다. 이에 비해, 본 발명의 조건을 벗어난 비교예의 분산체 4∼5는 평균 입자 직경이 분산체 1∼3에 비해 매우 크고, 그 시간 경과적 변화도 컸다.

Claims

카본 블랙 입자 표면의 작용기를 통해 우레탄 결합한 디페닐메탄기가, 폴리실록산기와 결합한 표면 개질 카본 블랙으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료.
제1항에 기재한 카본 블랙 안료가 1∼20 중량％의 농도로 실리콘 오일에 분산된 것을 특징으로 하는 전자 페이퍼용 카본 블랙 분산체.
카본 블랙 입자 표면의 작용기와 양쪽 말단에 이소시아네이트기를 갖는 디페닐메탄 화합물을 비반응성의 유기 용매 내에서 반응시키고, 카본 블랙 입자 표면에 디페닐메탄기를 우레탄 결합시키고, 다음으로, 실리콘 오일 내에서 폴리실록산을 결합시키는 것을 특징으로 하는 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료의 제조 방법.
제3항에 있어서, 카본 블랙 입자 표면의 작용기가 히드록실기 0.14 μeq/㎡ 이상, 또는 카르복실기 0.14 μeq/㎡ 이상, 혹은 양쪽 작용기의 합이 0.14 μeq/㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 전자 페이퍼용 카본 블랙 안료의 제조 방법.