| 【発明の名称】 |
粉体の分級法 |
| 【発明者】 |
【氏名】倉本 成史
【氏名】鳥淵 浩伸
【氏名】若槻 伸治
【氏名】佐々木 令晋
【氏名】粟嶋 優
【氏名】北垣戸 寛之
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| 【要約】 |
【課題】超音波を印加しながら電成ふるいを用いて精密に分級を行う方法において、ふるいの目詰まりや粒子の凝集を起こさずに、しかも電成ふるいを損傷させることなく、粉体の分級を行う方法を提供する。また、それにより分級された粒子、およびその用途を提供する。
【解決手段】電成ふるいと超音波照射チップとを備えた分級装置に、原料粉体を液状媒体に分散させた分散体を、前記超音波照射チップより超音波を印加しながら通すことによって、前記原料粉体を所望の粒度範囲の粒子に分級する方法において、(1) 周波数が１０ｋ〜１００ｋＨｚであり、振幅が１〜５０μｍの超音波を印加する、(2) 超音波照射チップの先端と電成ふるいとの間隔が０．０５〜１０ｍｍである、(3) 電成ふるいの面積が、超音波照射チップの断面積の０．２５〜１００倍である、(4) 超音波照射チップの少なくとも先端部分がセラミックからなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電成ふるいと超音波照射チップとを備えた分級装置に、原料粉体を液状媒体に分散させた分散体を、前記超音波照射チップより超音波を印加しながら通すことによって、前記原料粉体を所望の粒度範囲の粒子に分級する方法であって、周波数が１０ｋ〜１００ｋＨｚであり、振幅が１〜５０μｍの超音波を印加することを特徴とする粉体の分級方法。
【請求項２】 電成ふるいと超音波照射チップとを備えた分級装置に、原料粉体を液状媒体に分散させた分散体を、前記超音波照射チップより超音波を印加しながら通すことによって、前記原料粉体を所望の粒度範囲の粒子に分級する方法であって、前記超音波照射チップの先端と前記電成ふるいとの間隔が０．０５〜１０ｍｍであることを特徴とする粉体の分級方法。
【請求項３】 電成ふるいと超音波照射チップとを備えた分級装置に、原料粉体を液状媒体に分散させた分散体を、前記超音波照射チップより超音波を印加しながら通すことによって、前記原料粉体を所望の粒度範囲の粒子に分級する方法であって、前記電成ふるいの面積が、前記超音波照射チップの断面積の０．２５〜１００倍であることを特徴とする粉体の分級方法。
【請求項４】 電成ふるいと超音波照射チップとを備えた分級装置に、原料粉体を液状媒体に分散させた分散体を、前記超音波照射チップより超音波を印加しながら通すことによって、前記原料粉体を所望の粒度範囲の粒子に分級する方法であって、前記超音波照射チップの少なくとも先端部分がセラミックからなることを特徴とする粉体の分級方法。
【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載の粉体の分級方法により分級された粒子。
【請求項６】 請求項１から４のいずれかに記載の粉体の分級方法により分級された粒子を本体とする、液晶表示素子用スペーサー。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粉体の分級方法、分級された粒子、およびその用途に関する。さらに詳しくは、種々の粒子径を有する粉体を精密に所望の粒度範囲の粒子に分級する分級方法、それにより分級された粒子、およびその用途に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種分野で取り扱われる粉体はその種類、目的、用途によって、必要とされる平均粒子径及び粒子径の分布が異なる。特に、液晶表示素子用スペーサー、異方導電フィルム用導電性粒子、液体クロマトグラフィー用充填剤、フィルム用滑剤あるいは静電荷像現像用トナーといった用途に用いられる粉体の場合、粒子径の分布を狭くする必要がある。中でも、液晶表示素子用スペーサーとして用いられる粉体は、粒子径分布を特に狭くする必要があり、種々の方法により作製した原料粉体から目的とする粒子径および粒子径分布となるように精密に分別して使用する必要がある。
【０００３】一般に、粉体の粒子径分布を狭くするためには、いわゆる分級装置が用いられる。分級装置としては、サイクロン、沈降塔、あるいはふるい等が乾式または湿式で用いられる。しかしながら、旋回流中の遠心力と重力とのバランスを利用して分級を行うサイクロンでは、その構造上、分級ゾーンをショートパスする粒子が存在するため、粒子径分布を狭くすることに限界があり、また少量ではあるものの粒子径分布から大きく外れた粒子が残存するといった問題を有している。また、媒体中での沈降速度の差を利用して分級する沈降塔においては、温度、振動などの要因によって沈降速度が変化するため、分級精度を上げることが困難であり、また粒子径の小さいものについては、沈降速度が極めて小さいため分級に多大な時間が必要である。沈降塔を改良し、下方より媒体を供給し上方よりオーバーフローさせる装置も提案されているが、上記した沈降塔と同様の問題を有している。
【０００４】一方、ふるいは一定の目開きを通過するか否かで分級を行うものである。目開き１０μｍ以上のものについては細線を編んだふるいが用いられ、それ以下のものについては金属箔などをエッチングにより微細な孔をあけたものや、電成ふるいと呼ばれる、メッキによって矩形の孔を有するスクリーンを作製したものが用いられ、これらは細線を編んだものと比較して目開きが非常によくそろっており分級の精度を向上させることができるものである。特に電成ふるいはエッチングにより孔をあけたものと比較して、厚みより小さな孔加工が可能であり、サイドエッジがなく断面形状がきれいであり、優れたふるいである。
【０００５】しかしながら、ふるいを分級装置として使用した場合、操作中にふるいが目詰まりを起こしたり、粒子が凝集することによってふるいわけの速度が著しく低下する現象がしばしば観察される。この現象はふるいの目開きが小さくなるほど顕著にかつ短時間で発生し、その都度ふるいの洗浄や粒子の再分散といった操作が必要である。また、電成ふるいを用いた分級において、超音波を印加することでさらに分級効率を向上させることができるが、その反面電成ふるいは損傷し易くなり、分級された粒子へ金属系不純物の混入のおそれがある。特に分級された粒子を液晶表示素子用スペーサー等の電子材料の用途に用いる場合、金属系不純物の混入は信頼性低下の原因となるため重大な問題である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の課題は、超音波を印加しながら電成ふるいを用いて精密に分級を行う方法において、ふるいの目詰まりや粒子の凝集を起こさずに、しかも電成ふるいを損傷させることなく、粉体の分級を行う方法を提供することにある。また、それにより分級された粒子、およびその用途を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用する。すなわち、本発明の第１から第４の発明の分級方法は、電成ふるいと超音波照射チップとを備えた分級装置に、原料粉体を液状媒体に分散させた分散体を、前記超音波照射チップより超音波を印加しながら通すことによって、前記原料粉体を所望の粒度範囲の粒子に分級する方法であり、本発明の第１発明の分級方法は、周波数が１０ｋ〜１００ｋＨｚであり、振幅が１〜５０μｍの超音波を印加することを特徴とし、本発明の第２発明の分級方法は、前記超音波照射チップの先端と前記電成ふるいとの間隔が０．０５〜１０ｍｍであることを特徴とし、本発明の第３発明の分級方法は、前記電成ふるいの面積が、前記超音波照射チップの断面積の０．２５〜１００倍であることを特徴とし、本発明の第４発明の分級方法は、前記超音波照射チップの少なくとも先端部分がセラミックからなることを特徴とする。
【０００８】本発明の分級された粒子は、上記の本発明の第１から第４の発明のいずれかの粉体の分級方法により分級された粒子である。本発明の液晶表示素子用スペーサーは、上記の本発明の第１から第４の発明のいずれかの粉体の分級方法により分級された粒子を本体とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明では、電成ふるいと超音波照射チップを備えた分級装置を用いて粒子の分級を行う。電成ふるいとは、メッキによって矩形の孔を有するスクリーンを作製したものである。電成ふるいの製造方法としては、高精度にクロスライン状に腐食させたガラス原板上に、真空蒸着、スパッタリング等の物理メッキ、あるいは電解メッキ、無電解メッキ等の化学メッキにより導電性被膜を形成した後、腐食部分の溝以外のメッキ層を除去し、これに電解メッキ等の方法でメッシュを形成し、ガラス原板から剥離する方法が挙げられる。このようにして作製されたメッシュはガラス原板から剥離後、必要に応じてさらに電解メッキを施してもかまわない。また、他の製造方法として、ガラス平板上に真空蒸着、スパッタリング等の物理メッキ、あるいは電解メッキ、無電解メッキ等の化学メッキにより導電性被膜を形成し、その被膜上にレジストを塗布した後、所定の形状のパターンを形成し、その後エッチングによりパターン以外の部分を除去し、ガラス原板から剥離後、電解メッキを施す方法も挙げられる。
【００１０】電成ふるいの材質としては、金、白金、銀、銅、鉄、アルミニウム、ニッケル及びこれらをベースとする種々の合金が用いられるが、ふるいの耐久性、耐蝕性やメッキ作業の容易さからニッケルを主成分とするものが特に好適に用いられる。電成ふるいは、開孔径、単位あたりの開孔数の調整が容易であるばかりでなく、開孔径分布が非常に良好であるため、ふるいとして用いた場合、非常に精度良く分級することが可能となる。電成ふるいは非常に薄いため、しかも本発明では超音波を印加しながら分級を行うため、簡単に傷ついたり、破れたりし、分級された粒子へ金属系不純物の混入のおそれがある。特に分級された粒子を液晶表示素子用スペーサー等の電子材料の用途に用いる場合、金属系不純物の混入は信頼性低下の原因となるため重大な問題である。そのため、電成ふるいの片面あるいは両面に格子状あるいはリング状等のサポートを設けて強度を上げることが好ましい。
【００１１】電成ふるいの分級装置への取り付けに関しては、超音波の振動などによって、電成ふるいと分級装置とが擦れて電成ふるいが損傷し分級された粒子へ金属系不純物が混入するおそれがあるため、エラストマーからなる部材を介して取り付けることが好ましい。超音波照射チップは、分級装置内に挿入されて、媒体に超音波照射を行うものである。超音波を印加しながら分級を行うことで、分級の効率を向上させることができる。本発明の第１発明では、周波数が１０ｋ〜１００ｋＨｚであり、振幅が１〜５０μｍの超音波を印加することを特徴とする。周波数は１５ｋ〜５０ｋＨｚであることが好ましく、振幅は５〜３０μｍであることが好ましい。周波数が１０ｋＨｚより小さい場合、可聴領域に入るため防音対策等の設備が必要となる。一方、周波数が１００ｋＨｚを超える場合、媒体中での超音波振動の減衰が大きくなるため、粒子を分散させるのに必要なエネルギーが大きくなり、分級効率が低下するため好ましくない。また、振幅が１μｍより小さい場合、粒子を単粒子として分散させることが困難になるばかりでなく、単粒子に分散したものも再凝集する恐れがあり、電成ふるい上に粒子が堆積しやすくなるために分級効率が低下する。一方、振幅が５０μｍを超える場合、粒子の分散性は向上するものの、電成ふるい自体に大きなシェアがかかるため、電成ふるいを損傷しやすい。特に電成ふるいは箔状であるため、短時間の運転で破損してしまい、分級の精度を低下させたり、電成ふるいの交換等に手間がかかるだけでなく、分級された粉体中への金属系不純物の混入を引き起こす。
【００１２】本発明の第２発明では、超音波照射チップの先端と電成ふるいとの間隔が０．０５〜１０ｍｍであることを特徴とする。好ましくは０．１〜５ｍｍである。前記間隔が０．０５ｍｍよりも狭いと、電成ふるいに大きな力がかかったり、外的要因で分級装置が振動した場合に電成ふるいと超音波照射チップが衝突することにより、電成ふるいが損傷し、分級した粒子へ金属系不純物の混入の問題がある。また、前記間隔が１０ｍｍよりも広いと、電成ふるい上に粒子が堆積しやすくなるため分級効率が低下する。その結果として分級の時間が長くなったり、あるいは短時間で行うためには強い超音波を印加する必要が生じるため、電成ふるいが損傷しやすくなる。
【００１３】本発明の第３発明では、電成ふるいの面積が、超音波照射チップの断面積の０．２５〜１００倍であることを特徴とする。好ましくは１〜２５倍である。０．２５倍よりも小さい場合には、電成ふるいに対する分散体の相対量が少ないために分級効率が悪くなる。一方、１００倍よりも大きい場合には、電成ふるい上に粒子が堆積しやすくなるため分級効率が低下する結果、電成ふるいが損傷しやすくなる。本発明の第４発明では、超音波照射チップの少なくとも先端部分がセラミックからなることを特徴とする。超音波照射チップが金属からなると磨耗し易く、あるいは磨耗を防ぐために鋼などの硬い金属を用いると腐食が起こり易く、いずれの場合にも粉体中への金属系不純物の混入のおそれがある。セラミックを用いれば、磨耗や腐食が起こりにくく、しかも仮にセラミックが粉体中へ混入してしまったとしても、信頼性低下の原因とはなりにくい。また、セラミック以外の非金属の材料では、超音波の印加効率が低く実用的ではない。超音波照射チップの先端部分が最も超音波振動が激しいため、本発明では超音波照射チップの少なくとも先端部分がセラミックからなるものであればよいが、より効果的に金属系不純物の混入を防ぐためには、接液部全体がセラミックからなることが好ましく、さらにはチップ全体がセラミックからなることが好ましい。
【００１４】上記セラミックとしては、従来公知のものから粉体および媒体の性質に合わせて適宜選択することができ、例えば、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、ベリリア、トリア、スピネルおよびムライト等の酸化物系セラミックス；炭化珪素、炭化タングステンおよび炭化チタン等の炭化物系セラミックス；窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタンおよびサイアロン等の窒化物系セラミックス等が挙げられる。これらのセラミックスのうち、耐蝕性および強度の点からジルコニア、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアを用いることが好ましい。
【００１５】超音波振動の発振方式は従来公知の方式でよいが、中でも、負荷変動に対して振動速度を一定に保つための回路構成を持った、定速度型周波数追尾型の発振方式をとることで、分散が安定し、かつ電成ふるいに過度のシェアがかからないため好ましい。本発明では、上記分級装置に、原料粉体を液状媒体に分散させた分散体を通すことによって湿式法により分級を行う。媒体として不活性ガスや空気などを用いる乾式法と比較して、湿式法によった場合の方が超音波の照射効率、分散の安定性が高く、また電成ふるいへの付着が少ない。
【００１６】原料粉体を分散させる液状媒体としては、用いる電成ふるいの材質、開孔径、線数、および粉体の性状あるいは粒子径分布などによって適切に選択することができる。図１に、電成ふるいと超音波照射チップとを備えた分級装置の一例を示すが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。図１において、電成ふるい１は、ハウジング上部４およびハウジング下部４′によって挟み込まれる形で固定される。電成ふるい１の強度を上げるためのサポート２が設けられ、エラストマーからなるパッキン３を介してハウジング４、４′に接続されている。ハウジング上部４内には超音波照射チップ５が挿入され、これによりハウジング内の媒体に超音波振動が照射される。ハウジング上部４内には媒体の循環ライン６、６′及び媒体の供給ライン７が設けられている。原料粉体を液状媒体に分散させた分散体はハウジング上部４内に仕込まれ、媒体とともに電成ふるいの開孔径よりも小さい粒子がハウジング下部４′へと移動する。操作の経過に伴い、ハウジング上部４内に存在する電成ふるいの開孔径よりも小さい粒子が減少していき、最終的には電成ふるいの開孔径を境にして、粒子径の大きいもの（ハウジング上部４内に残留した粒子）と粒子径の小さいもの（ハウジング下部４′に移動した粒子）とに分級することができる。
【００１７】上記した本発明の第１から第４の発明の分級方法により、各種粉体は容易にかつ低コストで精密に、しかもふるいの目詰まりや粒子の凝集を起こさずに、また電成ふるいを損傷させずに分級を行うことができる。したがって、得られる粒子の粒子径は極めてそろっている。用いる粉体の平均粒子径、粒子径分布および電成ふるいの開孔径によって、分級により得られる粒子の平均粒子径および粒子径分布は異なるが、粒子径の標準偏差と平均粒子径の比Ｃｖを２〜１０％とすることができる。また、金属系不純物の混入を抑制することができるため、原料粉体および媒体の性状、分級条件により変化するが、金属系不純物の濃度を、原料粉体と比較して１０ｐｐｍ以下程度の増加にとどめることが可能となる。したがって、液晶表示素子用スペーサー等の電子材料の用途に用いる場合にも信頼性が低下しない。
【００１８】本発明の第１から第４の分級方法により得られる粒子の平均粒子径は特に限定されず、平均粒子径が０．５μｍ程度の小さなものから、平均粒子径が１００μｍ程度の大きなものまで可能である。中でも、平均粒子径が１０μｍ以下の小さな粒子を得る場合にも、低コストで精密に、しかもふるいの目詰まりや粒子の凝集を起こさずに分級を行うことができるのが本発明の大きな効果である。上記において、本発明の第１から第４の分級方法についてそれぞれ説明したが、本発明の第１から第４の分級方法を複数組み合わせて実施することで、さらなる効果が得られることはもちろんのことである。
【００１９】本発明の第１から第４の分級方法により分級することのできる粉体としては、特に限定されないが、後述する液晶表示素子用スペーサーの他、無電解めっき粉体およびその基材粉体、クロマトグラフィー用充填剤、各種標準粒子、免疫学的診断試薬用担体、ブロッキング防止剤、滑剤等の各種粉体を挙げることができる。また、その材質も特に限定されず、有機架橋重合体粒子、無機系粒子、有機質無機質複合体粒子等が挙げられる。本発明の液晶表示素子用スペーサーは、上記した本発明の第１から第４の発明の分級方法により分級された粒子を本体とする。そのため、粒子径が極めてそろっており、正確な間隔で配置されるべき一対の電極基板間の隙間距離を精度良く一定に保持することが可能である。また、粒子中への金属系不純物の混入を抑制することができるので、金属系不純物による液晶は以降の乱れあるいは電気特性への影響を防止することができ、従来公知の方法によって製造されたスペーサーを用いる場合と比較して、液晶表示素子の画質が格段に向上する。
【００２０】本発明の液晶表示素子用スペーサーは、上記した本発明の第１から第４の発明の分級方法により分級された粒子を本体とするものであり、該粒子のみからなるものであってもよいし、本体である粒子の表面に接着剤層を有する接着性スペーサーであってもよい。また、本体である粒子が染料および／または顔料を含むことにより着色した着色粒子からなる着色スペーサーであってもよい。液晶表示素子において、従来のスペーサーの代わりに本発明の液晶表示素子用スペーサーを電極基板間に介在させることで、同スペーサーとほぼ同じ隙間距離を有する液晶表示素子を作製することができる。使用されるスペーサーの量は、そのスペーサーの材質や基板の大きさ等によって左右されるが、通常３０〜３００個／ｍｍ2であり、従来用いられているスペーサーと同様の条件をとることができる。
【００２１】液晶表示素子は、たとえば、図２にみるように、第１電極基板と、第２電極基板と、液晶表示素子用スペーサーと、シール材と液晶とを備えている。第１電極基板は、第１基板と、第１基板の表面に形成された第１電極とを有する。第２電極基板は、第２基板と、第２基板の表面に形成された第２電極とを有し、第１電極基板と対向している。液晶表示素子用スペーサとしては上述の本発明のものが使用され、第１電極基板と第２電極基板との間に介在し、その電極基板間の間隔を保持する。シール材は、第１電極基板と第２電極基板とを周辺部で接着する。液晶は、第１電極基板と第２電極基板との間に封入されており、第１電極基板と第２電極基板とシール材とで囲まれた空間に充填されている。
【００２２】本発明の液晶表示板において、スペーサー以外の、電極基板、シール材、液晶などについては従来と同様のものを同様に使用することができる。電極基板は、ガラス基板、フィルム基板などの基板と、基板の表面に形成された電極とを有しており、必要に応じて、電極基板の表面に電極を覆うように形成された配向膜をさらに有する。シール材としては、エポキシ樹脂接着シール材などが使用される。液晶としては、従来より用いられているものでよく、たとえば、ビフェニル系、フェニルシクロヘキサン系、シッフ塩基系、アゾ系、アゾキシ系、安息香酸エステル系、ターフェニル系、シクロヘキシルカルボン酸エステル系、ビフェニルシクロヘキサン系、ピリミジン系、ジオキサン系、シクロヘキシルシクロヘキサンエステル系、シクロヘキシルエタン系、シクロヘキセン系、フッ素系などの液晶が使用できる。
【００２３】液晶表示素子を作製する方法としては、たとえば、本発明のスペーサーを面内スペーサーとして２枚の電極基板のうちの一方の電極基板に湿式法または乾式法により均一に散布したものに、本発明のスペーサーをシール部スペーサーとしてエポキシ樹脂等の接着シール材に分散させた後、もう一方の電極基板の接着シール部分にスクリーン印刷などの手段により塗布したものを載せ、適度の圧力を加え、１００〜１８０℃の温度で１〜６０分間の加熱、または、照射量４０〜３００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線照射により、接着シール材を硬化させた後、液晶を注入し、注入部を封止して、液晶表示素子を得る方法を挙げることができるが、液晶表示板の作製方法によって本発明が限定されるものではない。例えば、面内スペーサーは、上記方法以外に、面内スペーサーを分散含有するポリマー溶液を用いて配向膜を形成して、配向膜の形成と同時に面内スペーサーをも形成する方法によって形成してもよい。
【００２４】本発明の液晶表示素子は、従来の液晶表示素子と同じ用途、たとえば、テレビ、モニター、パーソナルコンピューター、ワードプロセッサー、カーナビゲーションシステム、ＤＶＤ、デジタルビデオカメラ、ＰＨＳ（携帯情報端末）などの画像表示素子として使用される。
【００２５】
【実施例】以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨の範囲で設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。実施例中で「部」、「％」とは特にことわりがない限り、それぞれ「重量部」、「重量％」を表すものとする。
（実施例１）懸濁重合により製造した平均粒子径４．７μｍ、粒子径の標準偏差０．５２μｍのジビニルベンゼン系球状粒子からなる粉体を図１に示した装置を用いて分級を行った。分級に際して用いた超音波照射チップはジルコニア製であり、周波数２０ｋＨｚ、振幅１０μｍの振動を印可して分級操作を行った。超音波照射チップと電成ふるいの間隔は３ｍｍ、電成ふるいの有効面積とチップの断面積の比は４７．９であった。
【００２６】電成ふるいとしてニッケル系で開孔径３．９μｍ、線数１５００本／インチのもの（ふるいＡ）を用い、上記条件で１時間分級を行った後、ハウジング上部に残存した液を回収し（下分級）、これをニッケル系で開孔径４．７μｍ、線数１５００本／インチの電成ふるい（ふるいＢ）を用いて再び１０分間分級し、ハウジング下部に流出した分散体を回収した（上分級）。回収した分散体のろ過、乾燥を行い、分級粒子１を得た。分級粒子１の平均粒子径は４．２８μｍで、粒子径の標準偏差は０．１８μｍであった。また、分級前後における分級粒子１中の鉄原子の差を蛍光Ｘ線により分析したところ４ｐｐｍ以下であった。
【００２７】（実施例２）実施例１と同様の装置を用いて、平均粒子径６．５μｍ、粒子径の標準偏差０．７３μｍの球状シリカ粒子を、ニッケル系で開孔径６．０μｍ、線数１０００本／インチのふるい（ふるいＣ）およびニッケル系で開孔径７．０μｍ、線数１０００本／インチのふるい（ふるいＤ）を用いて、分級を行った。超音波照射チップと電成ふるいの間隔は５ｍｍ、電成ふるいの有効面積とチップの断面積の比は１．７であった。この分級の結果、平均粒子径６．５２μｍ、粒子径の標準偏差０．２１μｍの分級粒子２が得られた。また、分級前後における分級粒子２中の鉄原子の差を蛍光Ｘ線により分析したところ４ｐｐｍ以下であった。
【００２８】（実施例３）実施例１と同様の装置を用いて、平均粒子径５．３μｍ、粒子径の標準偏差０．３４μｍのアクリル−シロキサン複合球状粒子を、実施例１で使用したふるいＡおよび実施例２で使用したふるいＣを用いて、照射する超音波の振幅１５μｍで分級を行った。超音波照射チップと電成ふるいの間隔は１ｍｍ、電成ふるいの有効面積とチップの断面積の比は６．２５であった。この分級の結果、平均粒子径５．３４μｍ、粒子径の標準偏差０．１８μｍの分級粒子３が得られた。また、分級前後における分級粒子３中の鉄原子の差を蛍光Ｘ線により分析したところ４ｐｐｍ以下であった。
【００２９】（実施例４）コア粒子として実施例３で得られた分級粒子３の表面をスチレン−アクリル樹脂（平均粒子径０．４μｍ、Ｔｇ６８℃）で乾式コーティングを行い、熱可塑性樹脂コーティング粒子とした。この粒子の平均粒子径は６．２μｍ、粒子径の標準偏差０．７８μｍであった。このコーティング粒子を、実施例１と同様の装置を用いて、実施例１で使用したふるいＡおよび実施例２で使用したふるいＣを用いて、分級を行った。超音波照射チップと電成ふるいの間隔は１ｍｍ、電成ふるいの有効面積とチップの断面積の比は６．２５であった。
【００３０】この分級の結果、平均粒子径５．５４μｍ、粒子径の標準偏差０．２７μｍの分級粒子４が得られた。また、分級前後における分級粒子３中の鉄原子の差を蛍光Ｘ線により分析したところ４ｐｐｍ以下であった。
（比較例１）実施例１において照射する超音波の周波数を１２０ｋＨｚに変更した以外は同様の操作を行ったところ、ふるいＢ上に多量の粒子が沈降しわずかしか分級粒子（比較分級粒子１）が得られなかった。なお、比較分級粒子１の平均粒子径は４．２２μｍ、粒子径の標準偏差０．２７μｍであった。
【００３１】（比較例２）実施例１において照射する超音波の振幅を６０μｍに変更した以外は同様の操作を行ったところ、分級中３０分経過したところでハウジング下部への液の流出量が増加した。この時点で分級を中断し電成ふるいを観察したところ、ふるいが破れており分級を継続することができなかった。
（比較例３）実施例２において超音波照射チップと電成ふるいの間隔を１３ｍｍに変更した以外は同様の操作を行ったところ、ふるいＣ上に多量の粒子が沈降しハウジング下部への分級液の流出が著しく低下したため下分級を終了した。その後ふるいＤを用いて上分級を行った後、ろ過、乾燥を行い、比較分級粒子３を得た。
【００３２】比較分級粒子３の平均粒子径は６．５０μｍ、粒子径の標準偏差は０．２５μｍであった。
（比較例４）実施例２において電成ふるいの有効面積とチップの断面積の比を２２５に変更した以外は同様の操作を行ったところ、ハウジング下部に液が流出せず、分級することができなかった。
（比較例５）実施例２において照射する超音波の周波数を８ｋＨｚに変更した以外は同様の操作を行ったところ、多大な騒音が発生し分級を継続することができなかった。
【００３３】（比較例６）実施例２において照射する超音波の振幅を０．８μｍに変更した以外は同様の操作を行ったところ、ふるいＣおよびＤ上に多量の粒子が沈降しわずかしか分級粒子（比較分級粒子６）が得られなかった。なお比較分級粒子６の平均粒子径は６．５１μｍ、粒子径の標準偏差は０．２６μｍであった。
（比較例７）実施例３において超音波照射チップのみをステンレス製のものに交換した以外は同様の操作を行い比較分級粒子７を得た。比較分級粒子７の平均粒子径は５．３３ｍｍ、粒子径の標準偏差は０．１８μｍであり、分級前後における比較分級粒子７中の鉄原子の差を蛍光Ｘ線により分析したところ７ｐｐｍであった。
【００３４】（比較例８）実施例３において超音波照射チップと電成ふるいの間隔を０．０４ｍｍに変更した以外は同様の操作を行ったところ、分級中３分経過したところでハウジング下部への液の流出量が著しく増加した。この時点で分級を中断し電成ふるいを観察したところ、ふるいが破れており分級を継続することができなかった。
（比較例９）実施例４において電成ふるいの有効面積とチップの断面積の比が０．２０であるニッケル系で開孔径４．０μｍ、線数１０００本／インチのもの（ふるいＥ）、および、ニッケル系で開孔径６．２μｍ、線数１０００本／インチのもの（ふるいＦ）をそれぞれふるいＡ、ふるいＢに代えて同様の操作を行ったところ、上分級・下分級ともにハウジング下部への液の流出が少なく、わずかしか分級粒子（比較分級粒子９）の平均粒子径は５．６１μｍ、粒子径の標準偏差は０．２７μｍであった。
【００３５】（実施例５）図２に示すような液晶表示素子を以下の方法により作製した。まず、３００ｍｍ×３４５ｍｍ×１．１ｍｍの下側ガラス基板２１上に、透明電極１５およびポリイミド配向膜１４を形成した後、ラビングを行って、下側電極基板２１０を得た。その下側電極基板２１０に、メタノール３０重量部、イソプロパノール２０重量部、水５０重量部の混合溶媒中に実施例１で得られた分級粒子１を液晶表示素子用スペーサー１８として１重量％となるように均一に分散させたものを５秒間散布した。
【００３６】一方、３００ｍｍ×３４５ｍｍ×１．１ｍｍの上側ガラス基板２２上に、透明電極１５およびポリイミド配向膜１４を形成した後、ラビングを行って、上側電極基板２２０を得た。そして、エポキシ樹脂接着シール剤中に実施例１で得られた分級粒子１をシール部スペーサー１３として３０重量％となるように分散させたものを上側電極基板２２０の接着シール部分にスクリーン印刷した。最後に、上側電極基板２２０、下側電極基板２１０を電極１５および配向膜１４がそれぞれ対向するように、液晶表示素子用スペーサー１８を介して貼り合わせ、４ｋｇ／ｃｍ2の圧力を加え、１５０℃の温度で３０分間加熱し、接着シール剤１２を硬化させた。その後、２枚の電極基板２１０、２２０の隙間を真空とし、さらに大気圧に戻すことによりビフェニル系およびフェニルシクロヘキサン系の液晶物質を混合した液晶１７を注入し、注入部を封止した。そして、上下ガラス基板２２、２１の外側にポリビニルアルコール系偏光膜１６を貼り付けて液晶表示素子１とした。
【００３７】液晶表示素子１について画像むらおよび静止画像を４８時間連続表示した後の残像の有無を目視により評価した。結果を表１に示す。
（実施例６〜８、比較例６〜１０）実施例２〜４、比較例１、３、６、７および９で得られた分級粒子を用いて、実施例５と同様にして液晶表示素子２〜４、比較液晶表示素子１〜５をそれぞれ作製し、実施例５と同じ方法で評価を行った。結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】本発明の第１発明の分級方法では、周波数が１０ｋ〜１００ｋＨｚであり、振幅が１〜５０μｍの超音波を印加するため、分級効率が高く、電成ふるいの損傷も少ない。本発明の第２発明の分級方法では、超音波照射チップの先端と電成ふるいとの間隔が０．０５〜１０ｍｍとであるため、分級効率が高く、電成ふるいの損傷も少ない。本発明の第３発明の分級方法では、電成ふるいの面積が、超音波照射チップの断面積の０．２５〜１００倍であるため、分級効率が高く、電成ふるいの損傷も少ない。
【００４０】本発明の第４発明の分級方法では、超音波照射チップの少なくとも先端部分がセラミックからなるため、磨耗や腐食が起こりにくく、しかも仮にセラミックが粉体中へ混入してしまったとしても、信頼性低下の原因とはなりにくい。本発明の分級された粒子は、上記の本発明の第１から第４の発明のいずれかの粉体の分級方法により分級された粒子であるため、粒子径が極めてそろったものである。また、金属系不純物の混入を抑制することができるため、液晶表示素子用スペーサー等の電子材料の用途に用いる場合にも信頼性が低下しない。本発明の液晶表示素子用スペーサーは、上記の本発明の第１から第４の発明のいずれかの粉体の分級方法により分級された粒子を本体とするため、粒子径が極めてそろっており、正確な間隔で配置されるべき一対の電極基板間の隙間距離を精度良く一定に保持することが可能である。また、粒子中への金属系不純物の混入を抑制することができるので、金属系不純物による液晶は以降の乱れあるいは電気特性への影響を防止することができ、従来公知の方法によって製造されたスペーサーを用いる場合と比較して、液晶表示素子の画質が格段に向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４６２８
【氏名又は名称】株式会社日本触媒
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１３日（２０００．３．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７３４６１
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 武彦
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５２５８８（Ｐ２００１−２５２５８８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月１８日（２００１．９．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６９５３７（Ｐ２０００−６９５３７） |
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