JPH085992B2 - 着色微粒子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は脱色が極度に低減された着色微粒子及びその
製造方法に関する。

（従来の技術ならびに発明が解決しようとする課題） 着色微粒子は，液晶表示素子などにおける液晶スペー
サー，生化学分野におけるフローサイトメトリーに用い
られる蛍光粒子などの標識材，電子顕微鏡による粒子の
粒径測定の際などに用いる標準粒子，免疫学的診断試薬
に用いる診断用担体などに大きい用途がある。

液晶表示素子に用いられる着色微粒子は例えば，特開
昭57−189117号公報，特開昭59−24829号公報によって
知られている。

しかし，これらの着色微粒子は，着色後何等の処理も
なされていないので，着色に用いられた染料，等の着色
剤が使用中に脱離してくる，いわゆる脱色が極めて起こ
り易い。例えば，上記した従来の着色微粒子は，水分，
各種溶剤，液晶，酸，アルカリなどと接触すると着色剤
が溶出して着色微粒子に色むらが生じたり，甚だしい場
合には着色微粒子が完全に脱色されて着色微粒子として
の性能を発揮できなくなる。又，溶出した着色剤による
汚染も問題となる。ところが，これまでこのような着色
微粒子の脱色を防止する方法は提案されたことがなかっ
た。

そこで本発明者らは，前記の問題点を解決して脱色が
極度に低減された着色微粒子の製造方法を鋭意研究した
ところ，有機染料で着色された固体微粒子をイソシアネ
ート系カップリング剤で処理することによって脱色が極
度に低減された着色微粒子が容易に，かつ安価に得られ
ることを見出して本発明を完成するに至った。

本発明は前記の従来技術が解決できなかった問題点を
解決しようとするものであって，脱色が極度に低減され
た着色微粒子と，その着色微粒子を効率よく製造し得る
着色微粒子の製造方法を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するための手段） 本発明に係る着色微粒子は，有機染料で着色された固
体微粒子の表面に，イソシアネート系カップリング剤か
ら得られた被膜が形成されていることを特徴としてお
り，そのことにより上記目的が達成される。また，本発
明に係る着色微粒子の製造方法は，有機染料で着色され
た固体微粒子をイソシアネート系カップリング剤で処理
することを特徴としており，そのことにより上記目的が
達成される。

以下本発明に係る着色微粒子とその製造方法について
具体的に説明する。

先ず本発明が対象とする有機染料で着色された固体微
粒子について説明する。ここで言う有機染料で着色され
た固体微粒子は，液晶スペーサー，標識材，標準粒子，
診断用担体などに広い用途をもつものである。固体微粒
子の材質は有機物であっても無機物であってもよい。有
機物としては主に高分子化学物であり，さらに具体的に
はスチレン系，アクリル系などの熱可塑性ポリマー，エ
ボキシ系，フェノール系などの熱硬化性ポリマーであ
る。無機物としては酸化アルミニウム，酸化ケイ素など
である。これらの材質よりなる固体微粒子を，分散染
料，酸性染料，塩基性染料，などで処理して着色された
固体微粒子が得られる。また，固体微粒子が無機物の場
合は，先ず固体微粒子の表面に有機物の被膜を形成して
おき，これを高温で分解あるいは炭化させて着色された
固体微粒子としてもよい。また，有機染料で着色された
固体微粒子は，その材質自体が色を有しているものでも
よい。

本発明において有機染料で着色された微粒子（以下，
着色固体微粒子とする）をイソシアネート系カップリン
グ剤で処理する操作は以下のようなものである。

イソシアネート系カップリング剤を含む処理液中に着
色固体微粒子を浸漬し，処理液を別した後，着色固体
微粒子を乾燥する。

イソシアネート系カップリング剤を含む処理液を着色
固体微粒子に噴霧又は塗布した後，乾燥する。

上記の方法において，処理液の濃度，処理温度，処
理時間等の条件は，例えば以下の通りである。着色固体
微粒子１重量部を適当な分散媒（後述）２〜900重量
部，好ましくは５〜600重量部に分散させ，これにイソ
シアネート系カップリング剤0.003〜１重量部，好まし
くは0.005〜0.4重量部を加え，常温で20分〜15時間，好
ましくは50分〜10時間撹拌した後，分散媒を別し，残
った着色固体微粒子を30℃〜400℃，好ましくは50℃〜3
50℃で20分〜10時間，好ましくは50分〜６時間加熱す
る。

上記の方法においては，有機染料で着色された固体
微粒子をガラス板や金属板などの上にうすく広げておい
たものに，処理液をスプレーガンなどを用いて塗布する
ことも可能である。塗布した後は前述の加熱条件におい
て加熱処理をすればよい。

本発明に用いるイソシアネート系カップリング剤の具
体例としては，トリメチルシリルイソシアネート，ジメ
チルシリルジイソシアネート，メチルシリルトリイソシ
アネートなどのメチルシリル系，ビニルシリルトリイソ
シアネートなどのビニルシリル系，フェニルシリルトリ
イソシアネートなどのフェニルシリル系，テトライソシ
アネートシランなどのアルコキシシラン系，その他エト
キシシラントリイソシアネートなどがあげられる。

分散媒としては,n−ペンタン,n−ヘキサン,n−ヘプタ
ンなどの脂肪族炭化水素，ベンゼン，トルエン，キシレ
ン等の芳香族炭化水素，メチルアセテート，エチルアセ
テート等のエステル類，ジオキサン，テトラヒドロフラ
ン等のエーテル類などの有機溶剤が用いられる。

本発明に用いるイソシアネート系カップリング剤は水
酸基と反応して被膜を形成する性質を有しており，着色
固体微粒子表面に結合している微量の水分子の水酸基，
あるいは着色固体微粒子がその他の水酸基を有している
場合にはそれとも反応して，表面に被膜をつくり，これ
によって着色微粒子が水分，有機溶剤，液晶，酸，アル
カリなどと接触しても着色剤が溶出することが防止され
るものと推定される。

このように，本発明では，イソシアネート系カップリ
ング剤で着色固体微粒子を処理することにより，該着色
固体微粒子の表面にイソシアネート系カップリング剤か
ら得られた極くうすい被膜を形成させて有機染料の脱離
を極度に低減させることができる。また，本発明で使用
するイソシアネート系カップリング剤は，取扱いが容易
でかつ安価なものばかりであり，その使用量も極く少な
いので，極めて容易にかつ安価に本発明を実施すること
ができる。

着色微粒子の脱色テストは，本発明の方法によって処
理した着色微粒子，及び処理しない着色固体微粒子を常
温において，或いは加熱して，適当な時間，水，有機溶
剤，液晶，酸，アルカリなどと接触させ，それらの化合
物の着色の程度を比較観察することにより容易に実施で
きる。

（実施例） 以下本発明を実施例により説明するが，本発明はこれ
ら実施例に限定されるものではない。

実施例１ 粒径が10μｍのプラスチック微粒子（積水ファインケ
ミカル（株）製ミクロパールSP−210）10gに濃硫酸100g
を加え,55℃で６時間反応させて酸処理を行った。一
方，塩基性染料カチロンブラックSBH（保土ヶ谷化学
（株）製）6gを300mlの水に溶解し，酢酸を加えてpH4に
調整した染浴を作成しておき，これに上記酸処理プラス
チック微粒子を加え,95℃で６時間染色して黒色の固体
微粒子を得た。

得られた着色固体微粒子をエチルアセテート200gに分
散させ，これにテトライソシアネートシラン（松本製薬
工業（株）製S1−400）0.5gを添加して常温で２時間撹
拌した。次いで，反応液を別して得られた微粒子を25
0℃で４時間加熱処理して着色微粒子を得た。

この着色微粒子を1gづつ採り，下記の表１に示す化合
物（全て無色）各100mlに分散させて500時間常温又は加
熱条件下に放置して着色の程度を観察した。

比較例１ 実施例１において使用した黒色の固体微粒子をイソシ
アネート系カップリング剤で処理しないで，実施例１と
全く同様に各種化合物の着色の程度を観察したところ下
記の表２に示す結果を得た。

実施例２ 粒径が３μｍのポリスチレン粒子（綜研化学製SP−3
0）を実施例１と同様にして黒色に染色した固体微粒子1
0gを,n−ヘキサン500gに分散させ，これにメチルシリル
トリイソシアネート（松本製薬（株）製S1−310）1.5g
を添加して常温で３時間撹拌した。次いで，反応液を
別して得られた微粒子を150℃で１時間加熱処理して着
色微粒子を得た。

この着色微粒子を1gづつ採り下記の表３に示す化合物
各100mlに分散させて500時間常温又は加熱条件下に放置
して着色の程度を観察したところ，テストに用いた化合
物には着色が認められず，実施例１と同じ結果を得た。

比較例２ 実施例２において使用した黒色の固体微粒子をイソシ
アネート系カップリング剤で処理しないで，実施例２と
全く同様に各種化合物の着色の程度を観察したところ表
２に示す結果を得た。

実施例３ 粒径が１μｍのシリカ粒子（日本触媒化学工業（株）
製シーホスターKE−P100）を塩基性染料で青色に染色し
た固体微粒子10gをベンゼン50gに分散させ，これにトリ
メチルシリルイソシアネート（松本製薬工業（株）製S1
−130）5gを添加して常温で１時間撹拌した。その後，
反応液を別した微粒子を80℃で30分間加熱処理して着
色微粒子を得た。

この着色微粒子を1gづつ採り下記の表５に示す化合物
各100mlに分散させて500時間常温又は加熱条件下に放置
して着色の程度を観察したところ，実施例１と同じ結果
を得た。

比較例３ 実施例３において使用した青色の固体微粒子をイソシ
アネート系カップリング剤で処理しないで，実施例３と
全く同様に各種化合物の着色の程度を観察したところ表
２に示す結果を得た。

実施例４ 粒径が20μｍのメラミン系粒子（ユニチカ（株）製ユ
ニベックスWA）を酸性染料で赤色に染色した固体微粒子
10gをテトラヒドロフラン100gに分散させ，これにフェ
ニルシリルトリイソシアネート（松本製薬工業（株）製
S1−360）3gを添加して常温で８時間撹拌した。その
後，反応液を別した微粒子を50℃で７時間加熱処理し
て着色微粒子を得た。

この着色微粒子を1gづつ採り下記の表７に示す化合物
各100mlに分散させて500時間常温又は加熱条件下に放置
して着色の程度を観察したところ，実施例１と同じ結果
を得た。

比較例４ 実施例４において使用した赤色の固体微粒子をイソシ
アネート系カップリング剤で処理しないで，実施例４と
全く同様に各種化合物の着色の程度を観察したところ表
２に示す結果を得た。

（発明の効果） 本発明では，有機染料で着色された固体微粒子をイソ
シアネート系カップリング剤で処理して微粒子表面に被
膜を形成しているので，この被膜がバリヤー層として働
くため着色微粒子が水，有機溶剤，液晶，酸，アルカリ
などと接触しても有機染料が溶出することがない。ま
た，本発明で使用するイソシアネート系カップリング剤
は安価なもので使用量も極く少なく，処理工程も簡単で
あるので着色された固体微粒子の処理は安価にかつ容易
に実施することができる。

このようにして得られた本発明に係る着色微粒子は，
標識材ならびに標準粒子に用いた場合，有機染料の脱離
によって粒子の存在の確認が不明確になるという不都合
をなくし，診断用担体に用いた場合には有機染料が脱離
して測定溶液を汚染して測定誤差を生ずるという不都合
をなくす。特に液晶表示素子などにおける液晶スペーサ
ーに用いた場合，表示される画像が鮮明になるという利
点がある上に，脱離した有機染料によって液晶が汚染さ
れ表示画像が損なわれるという不都合を除く。このよう
に本発明は液晶スペーサーとして用いた場合，及びその
製造に適用した場合に，特に顕著に優れた効果を発揮す
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機染料で着色された固体微粒子の表面
   に、イソシアネート系カップリング剤から得られた被膜
   が形成されていることを特徴とする着色微粒子。
2. 【請求項２】有機染料で着色された固体微粒子をイソシ
   アネート系カップリング剤で処理することを特徴とする
   着色微粒子の製造方法。