JP3559721B2

JP3559721B2 - 磁気泳動表示用着色磁性粒子の製造方法

Info

Publication number: JP3559721B2
Application number: JP03465799A
Authority: JP
Inventors: 昭弘小山
Original assignee: Takara Co Ltd; Marktec Corp
Current assignee: Takara Co Ltd; Marktec Corp
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2019-02-12
Also published as: JP2000231348A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は磁気泳動を利用して表示する磁気泳動表示用パネルに供される着色磁性粒子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般に、幼児用のお絵描きボードとして、透明又は半透明な描画面板（基板）とこれに対向する面材との間に多数の六角形のセルを有するハニカムコアを密封し、上記各セル内に磁性粒子を含む塑性分散液体を封入した磁気画板が知られている。
【０００３】
これは、ペン磁石の先端を描画面に接触させることにより、分散液体に磁界を作用させ、磁性粒子を描画面に浮上させて分散媒と磁性粒子とのコントラストの差で描画面に絵や文字を表示し、また基板の下で字消し棒を動かすことにより、浮上した磁性粒子を再び沈降させて絵や文字を消去するものである。
【０００４】
塑性分散液体としては分散媒に磁性粒子、微粒子増稠剤及び着色剤を配合したものが知られている。分散媒としては、例えば、水、グリコール類等の極性分散媒、有機溶剤、油類等の非極性分散媒などが挙げられる。磁性粒子としては、黒色マグネタイト、γ−ヘマタイト、二酸化クロム、フェライトなどの酸化物磁性材料や鉄、コバルト、ニッケル等の合金系の金属性磁性材料の粒子等を用いればよい。微粒子増稠剤としては、例えば、無水けい酸、含水けい酸カルシウム、含水けい酸アルミニウム、シリカ粉、けい藻土、カオリン、クレー、ベンナイト、等の単独又は混合物からなる微粉けい酸塩、アルミナ、極微細炭酸カルシウム、極微細活性炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、含水塩基性炭酸マグネシウム、硫酸バリウム等があり、さらに、着色剤としては、白色有色顔料や染料などがある。磁性粒子としては、黒色マグネタイト、γ−ヘマタイト、二酸化クロム、フェライトなどの酸化物磁性材料や鉄、コバルト、ニッケル等の合金系の金属性磁性材料の粒子等が用いられていた。このように、描画面には白色又は乳白色の分散媒の地色と黒色の磁性粒子による描線とのコントラストにより、図形や文字などが表示されるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような白地に黒色線による表示の次の段階の表示用パネルとしてカラー化が望まれており、本発明者等もその実現のために研究を重ねてきたが、多色パネルには次のような問題点があった。
（イ）彩度
着色粒子によって表示されたとき、「赤色」のはずが「茶色」や「朱色」に表われたり、「青色」のはずが「黒」に表われたりするので、とうてい商品化できる基準を満足することができなかった。
（ロ）分散媒の汚染
地色に使用されるのは主に着色された白色系の分散媒であり、これに着色した磁性粒子を泳動させるのであるが、塗料を磁性粒子に着色するとき、塗料の一部が着色磁性粒子と同じ程度の大きさの塊（塗料塊）となってセル内に混入することがある。また、同じセル内の着色磁性粒子が浮上と沈降を繰り返すときにぶつかり合って塗料の一部が磁性粒子から剥離することがある。このような塗料単体が分散媒と混じり合って変色してしまい、着色磁性粒子とのコントラストが不完全となってしまい、この点でも表示が不鮮明であった。
（ハ）複数色の実現
カラー化といっても複数の色を表示できなければ意味がない。これをどのように表示するかが問題であった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決し、コーティング剤を磁性粒子の周囲にムラなくきれいにコーティングし、また、少ないコーティング剤によってきれいな色を発色させることができ、彩度を向上させることができる磁気泳動表示用着色磁性粒子の製造方法を提供することをその課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る磁気泳動表示用着色磁性粒子の製造方法は、有色顔料と合成樹脂とから構成されたコーティング剤を転動流動造粒コーティングによって磁性粒子の表面上にコーティングし、上記コーティング剤のコーティング量を着色後の粒子の１０〜３５Ｗｔ％とするとともに、着色コーティングを行なった後に上記合成樹脂のみをオーバーコートし、オーバーコートの量は３〜６Ｗｔ％とすることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は磁気泳動表示用パネルに供される着色磁性粒子の拡大断面図である。この磁気泳動表示用着色磁性粒子１は、磁性粒子２の表面に有色顔料と合成樹脂とから構成されたコーティング剤３による着色層を備えている。
【０００９】
コーティング剤３は有色顔料と合成樹脂とから構成されている。合成樹脂を混合する理由は、有色顔料だけでは磁性粒子に付着固定されないので、有色顔料に合成樹脂を混合して磁性粒子の表面上に確実に接着させるためである。また、着色コーティングを行なった後に樹脂のみを着色層にオーバーコートすることにより着色層の剥離に対する強度を向上させることができる。
【００１０】
例えば、赤の有色顔料としては、パーマネントレッド、ファーストレッド、ピグメントレッド、ブリリアントカーミン、チンチングレッド、ベンガラ等があり、黄色の有色顔料としては、ファーストイエロー、ピグメントイエロー、ピグメントオレンジ、アシッドイエロー、アンザイエロー、黄色酸化鉄等があり、また、青の有色顔料としては、シアニンブルー、コバルトブルー、紺青、群青等があり、さらに、緑の有色顔料としては、フタロシアニングリーン、ピグメントグリーン、コバルトグリーン及び上記青と黄色の混合物等がある。
【００１１】
なお、上記のような有機系有色顔料及び無機系有色顔料のほか、着色樹脂を粉砕したレジンカラーも使用することができる。
【００１２】
次に、合成樹脂としては、分散媒として溶剤を使用するときは、ブチラール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂等を使用することができる。水を使用するときは、エマルジョンとしてアクリル酸エステルエマルジョン樹脂、アクリル共重合エマルジョン、アクリルスチレン共重合エマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン等を使用することができる。また、水溶性樹脂として、ＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース）、ＨＰＭＣ（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、メチルセルロース等を使用することができる。
【００１３】
磁性粒子２としては、ケイ素鋼、ステンレス鋼を使用することができる。ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ３２９ＪＩ等が適している。着色される前の見掛け密度は２．３〜３．０ｇ／cm³であり、飽和磁化１３０〜２００ｅｍｕ／ｇであるのが好ましく、最適値は１３０〜１６０ｅｍｕ／ｇである。なお、従来と同じく、黒色マグネタイト、γ−ヘマタイト、二酸化クロム、フェライトなどの酸化物磁性材料や鉄、コバルト、ニッケル等の合金系の金属性磁性材料の粒子等を用いてもよい。
【００１４】
飽和磁化が小さすぎ、あるいは大きすぎると、着色後に適正な磁化を得るためにコーティング剤３による着色層の層厚が小さすぎたり、大きすぎたりする。着色層が薄いと、磁性粒子の地色が透け、厚すぎるとコーティング剤の一部が剥離して分散媒が汚染されやすくなる。
【００１５】
コーティング剤３によって着色された状態の飽和磁化は８０〜１５０ｅｍｕ／ｇが好ましく、ペン磁石で使用する際の磁界の強さに近い１Ｋｏｅの印加磁界における磁化は３５〜６５ｅｍｕ／ｇ（加印磁界１ＫＯｅ；振動式試料型磁力計ＶＳＭ２型東栄工業製）とするのがよい。これはペン磁石で着色磁性粒子２を良好に浮上または沈降させるためである。磁化が３５ｅｍｕ／ｇよりも小さいと、浮上または沈降の応答が鈍いため、表示色も薄くなる。６５ｅｍｕ／ｇよりも大きいと、ペン磁石と接触していない近くのセルの着色磁性粒子も浮上させてしまうので、描線のキレが生じ、いわゆる実際に書いた線の側端に細かいヒゲ状の突起や破線が生じる。最適値は４０〜５５ｅｍｕ／ｇである。
【００１６】
また、着色された状態の着色磁性粒子１の粒子径は５０〜１３０μｍが９０Ｗｔ％以上であることが好ましい。着色磁性粒子１の径が５０〜１３０μｍのときが、最もコーティング剤のコーティング作業を効率的に行なうことができるとともに、美しい描線が得られるからである。５０μｍよりも小さいと、１個のセル内の着色磁性粒子の数が多すぎて、全てが磁石ペンに瞬時に反応しにくい。また、１３０μｍよりも大きいと、１個のセル内の着色磁性粒子の数が少なく、また粒子の大きさにより磁石ペンの吸引力によって浮上しても描線が荒くなる。
【００１７】
上記粒子径の着色磁性粒子１が９０Ｗｔ％未満であると、粒が揃わないので、きれいな描線が得られにくい。
【００１８】
さらに、着色された状態の見掛け密度は上述のように１．６〜２．０ｇ／cm³が好ましいが、その理由は、磁石ペンで表示面側に着色磁性粒子を吸引して浮上させることにより文字、絵等を表示し、あるいはその逆の面に沿って消去用磁石を移動させて浮上した着色磁性粒子を完全に沈降させて上記表示を消去する際に、見掛け密度が１．６ｇ／cm³よりも小さいと、消去用磁石を何度も繰り返し往復移動させなければ浮上した着色磁性粒子を沈降させることができず、また２．０ｇ／cm³よりも大きいと、着色磁性粒子が分散液体中で沈降しやすくなり、磁石ペンを動かしても思うように着色磁性粒子が浮上しないので、描線が細くなったりかすれたりするからである。特に描線消去を効率よく行なうことができる。
【００１９】
上記構成の着色磁性粒子１によれば、分散媒の汚染を生じさせず、鮮明なカラーと鮮明な線による表示とを実現することができる。
【００２０】
ところで、上述のように磁性粒子に上記コーティング剤をコーティングして着色磁性粒子を製造するときは、転動流動造粒コーティングによって行なえばよい。このコーティング法は、原料を流動させながらブレードロータで転動流動させ、バインダーをスプレーして造粒、乾燥する方法で、図２(a) (b) のように流動槽４の底部にブレード５の付いたロータ６を設け、流動エア（温風）７をブレードロータ６の外周部と装置側壁の隙間から給気する。これにより、ブレードロータ６上に供給された磁性粒子はブレード５とロータ６による転動圧密作用を強く受け、外周部に転動してきてブレード５によってたときにノズル８からスプレーされた霧状のコーティング剤に乗って中央上部に吹き上げられ、中央コーン部６ａのテーパに沿って循環する。そのプロセスは、磁性粒子が湿潤を受けた後、コーティング剤を吸着し、圧密球形化され、乾燥固化するという順序で繰り返される。
【００２１】
上記転動流動造粒コーティングによれば、高い水分状態で造粒を進行させることができるので、比較的短時間で着色磁性粒子を得ることができる。磁性粒子は転動による渦巻きの中に巻き込まれて生乾きの状態で造粒が進行するため、微粉は生乾き状態の表面に付着してしまうので、微粉の残存がきわめて少なく、粒度分布がシャープとなり、湿潤と乾燥のバランスを操作することにより密度をコントロールすることができる。また、オーバーコートも容易に行なうことができる。
【００２２】
ところで、この場合、コーティング剤のコーティング量は着色後の粒子の１０〜３５Ｗｔ％とする。コーティング剤の量が３５Ｗｔ％を越えるときは、磁性粒子上の着色層も厚いので、色の出はよいが、その反面、使用時に磁性粒子の浮上、沈降を繰り返すうちに磁性粒子同士が衝突し、コーティング剤の一部が剥離して分散媒が汚染されやすくなる。また、コーティング剤の量が多すぎると、着色後の磁化が低下してペン磁石に対する応答性が劣化する。これに対し、コーティング剤の量が１０Ｗｔ％未満では、彩度不足を招いてしまうという問題がある。さらに、コーティング量が多いと、着色層を含む粒子の径が大きくなりすぎて見掛け密度が低くなると浮上後に沈降しにくくなり、コーティング量が少ないと、見掛け密度が高くなって浮上後に沈降しやすくなるという問題もある。このようなことから、最適値は２０〜３０Ｗｔ％である。また、オーバーコートの量は１０Ｗｔ％以下が望ましい。１０Ｗｔ％よりも多いと、着色層の剥離に対する強度は高くなるが、相対的に着色層は薄くなり、オーバーコート層が厚くなり彩度が低下する。強度と彩度との関係より最適値は３〜６Ｗｔ％である。
【００２３】
なお、彩度を上げるためにはある程度のコーティング量を確保しなければならない。また、すべての色のコーティング剤を同じ厚さにすればよいというわけではない。同じ彩度を得るためには、ある色については他の色よりもコーティング剤の量を大きく又は小さくしなければならない。そのときに、磁化や見掛け密度が他の着色粒子とは異なってしまうという問題が発生する。
【００２４】
そのため、上記コーティング剤には、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、タルク等の体質有色顔料から選択されたものを添加してもよい。これらの添加剤は磁化を有しないほか、粒子が大きいので、コーティング剤に混ぜることにより、着色粒子の見掛け密度や磁化を調整したり、流動性を改善して手間やコーティング時間を短縮したりすることができる。
【００２５】
前記有色顔料の粒子径は０、０１〜６μｍであるのが好ましい。この粒子径があまり小さいと製造工程で分散媒を汚染する微粉が発生しやすく、大きすぎると、着色後に十分な彩度が得られにくい。鮮明な彩度を実現するためには０、１〜４μｍが最適である。
【００２６】
上記コーティング剤は、有色顔料と合成樹脂の重量割合を９：１〜５：５にするのが望ましい。有色顔料の割合が多すぎると、磁性粒子対する接着性が悪く、合成樹脂の割合が多すぎると満足できる色を出すためにコーティング剤の量を大きくしなければならないのでコーティングに時間がかかるからである。
【００２７】
上述のように、転動流動造粒コーティング法によれば、磁性粒子の周囲にムラなくきれいにコーティング剤をコーティングすることができる。各粒子の粒子径が均一となり、磁化も平均化するから、少ないコーティング剤によってきれいな色を発色させることができ、彩度が向上する。
【００２８】
また、上記コーティング法によれば、磁性粒子は転動による渦巻きの中に巻き込まれて造粒が進行するため、微粉の残存がきわめて少ないから、分散媒の汚染を有効に防止することができる。
【００２９】
次に、上記構成の着色磁性粒子は水、グリコール類等の極性分散媒、有機溶剤、油類等の非極性分散媒に微粒子増稠剤や着色剤を配合した塑性分散液体とともに所定の形状のハニカムコア内に充填され、さらにハニカムコアの表裏面にパネルを接着することにより、図３のような磁気泳動表示用パネルが完成する。各セルあるいは複数のセルのまとまったグループａ、ｂ、ｃ・・・毎に異なる色の着色磁性粒子を封入すればよい。
【００３０】
上記磁気泳動表示用パネルの描画面上に図４のようにペン磁石１４の先端を接触させ、あるいはパネル１５の裏側に摺動自在に配置された字消し棒１６を左右に動かすことにより、塑性分散液体１７に磁界を作用させて着色磁性粒子１を描画面に浮上させ又は描画面から離反するように沈降させて描画面に絵や文字を表示し又は消去させることができる。上述のように、着色磁性粒子１は分散媒１８の汚染を防止し、浮上時には彩度の高い鮮明な色を発現するので、磁気泳動表示用パネルの多色化を実現することができる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、着色磁性粒子は転動流動造粒コーティング法によって得られるので、コーティング剤は磁性粒子の周囲にムラなくきれいにコーティングされる。また、各粒子の粒子径が均一となり、磁化も平均化するから、少ないコーティング剤によってきれいな色を発色させることができ、彩度が向上する。
【００３２】
また、上記コーティング法によれば、磁性粒子は転動による渦巻きの中に巻き込まれて造粒が進行するため、微粉の残存がきわめて少ないから、分散媒の汚染を有効に防止することができる。
【００３３】
さらに、磁性粒子に対する接着性がよく、またコーティングも高い効率で短時間に行なうことができる。また、着色層を３〜６Ｗｔ％でオーバーコートしたから、着色層の剥離に対する強度は高くなるとともに、彩度の低下も損なわない。
【図面の簡単な説明】
【図１】着色磁性粒子の拡大断面図
【図２】(a) (b) はそれぞれ転動流動造粒コーティング装置の透視図、及びその一部の断面図
【図３】磁気泳動表示用パネルの斜視図
【図４】磁気泳動表示用パネルの実施状態を示す断面図
【符号の説明】
１着色磁性粒子
２磁性粒子
３コーティング剤

Claims

有色顔料と合成樹脂とから構成されたコーティング剤を転動流動造粒コーティングによって磁性粒子の表面上にコーティングし、上記コーティング剤のコーティング量を着色後の粒子の１０〜３５Ｗｔ％とするとともに、着色コーティングを行なった後に上記合成樹脂のみをオーバーコートし、オーバーコートの量は３〜６Ｗｔ％とすることを特徴とする磁気泳動表示用着色磁性粒子の製造方法。