(57)【要約】【課題】光沢及び着色力が低いカーボンブラックを使用しても、従来の印刷インキで使用されているカーボンブラックで実現していたインキ特性を実現すると同時にインキの生産性を向上させるカーボンブラック組成物を提供する。【解決手段】カーボンブラックを３０〜１５０℃で乾式粉砕処理した後、得られた粉砕処理物を印刷インキ用溶剤及びワニス混合物中に混練機により混合、分散することを特徴とするカーボンブラック組成物。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラックを乾式粉砕処理し得られた粉砕処理物とワニス、または上記粉砕処理物と印刷インキ用溶剤及びワニス混合物とを、高剪断応力を有する混練機にて混合、分散して得られるカーボンブラック組成物の製造方法。
【請求項２】
高剪断応力を有する混練機にて混合、分散する際の温度が３０〜１５０℃である請求項１記載のカーボンブラック組成物の製造方法。
【請求項３】
乾式粉砕処理の温度が３０〜１５０℃である請求項１又は２に記載のカーボンブラック組成物の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか記載のカーボンブラック組成物の製造方法を用いて得られるカーボンブラック組成物。
【請求項５】
請求項４記載のカーボンブラック組成物を用いて得られる印刷インキ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーボンブラックの乾式粉砕処理を行い、得られた粉砕処理物を印刷インキ用溶剤及びワニス混合物中に混合、分散する際に高剪断応力を有する混練機の使用を必須とする。そして、これにより光沢及び着色力が高く、更にインキ生産性をも向上させるカーボンブラック組成物の製造方法及びカーボンブラック組成物、並びに印刷インキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常の印刷インキでは、カーボンブラックを印刷インキ用溶剤及びワニス混合物中に混合、分散することにより印刷物の光沢及び着色力が発現する（例えば、非特許文献１参照）。これらの印刷インキ特性を発揮させるためには、カーボンブラックが印刷インキ用溶剤及びワニス混合物中に充分に分散されていることが必要である。
【０００３】
また、粗製銅フタロシアニンとは異なり、カーボンブラックは乾式粉砕処理によりその表面が酸化される（例えば、特許文献１参照）。そして、表面酸化されたカーボンブラックが印刷インキとしての性能に与える具体的な影響としては、印刷インキ用ワニスとの濡れ性、流動性、貯蔵時の安定性、光沢の向上などが挙げられる。しかし、乾式粉砕処理を行うとカーボンブラック同士の凝集が進行して分散性が悪くなり、結果的に良好な印刷インキ特性を得ることが出来なかった。
【０００４】
【非特許文献１】
相原次郎、一見敏夫、根本雄平  編著  「印刷インキ技術」シーエムシー、１９８４年１０月３０日、Ｐ１３１〜１３８
【特許文献１】
特開平９−２９１２２２号公報
【０００５】
【発明が解決するための課題】
本発明は、カーボンブラックの分散性を高めたカーボンブラック組成物を得ることを目的とする。更に、印刷インキとした場合に光沢及び着色力が低いことから印刷インキ適性が悪いとされていたカーボンブラックにおいても、光沢及び着色力が高く、更に生産性向上も実現出来るカーボンブラック処理物及び印刷インキを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、カーボンブラックを乾式粉砕処理し得られた粉砕処理物と、粉砕処理物とワニス、または上記粉砕処理物と印刷インキ用溶剤及びワニス混合物とを、高剪断応力を有する混練機にて混合、分散して得られるカーボンブラック組成物の製造方法である。
【０００７】
第２の発明は、高剪断応力を有する混練機にて混合、分散する際の温度が３０〜１５０℃である第１の発明に記載のカーボンブラック組成物の製造方法である。
【０００８】
第３の発明は、乾式粉砕処理の温度が３０〜１５０℃である第１又は第２の発明に記載のカーボンブラック組成物の製造方法である。
【０００９】
第４の発明は、第１〜３の発明いずれかに記載のカーボンブラック組成物の製造方法を用いて得られるカーボンブラック組成物である。
【００１０】
第５の発明は、第４の発明に記載のカーボンブラック組成物を用いて得られる印刷インキである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で用いられるカーボンブラックは粒状、粉体であれば特に形状を問わない。また、一般に印刷インキ用途ではない或いは印刷インキ用途には適さないとされている、オゾンまたは化学薬品等で表面の酸化処理を施されていないカーボンブラック、ｐＨ７．０〜８．０のカーボンブラック、タイヤ用カーボンブラック等が特に好適に用いられる。具体的にはカーボンブラックニテロン＃２００ＩＳ（新日化カーボン株式会社製）、カーボンブラック＃４０Ｂ（ｐＨ７．５、三菱化学株式会社製）、カーボンブラック＃３０Ｂ（ｐＨ８．０、三菱化学株式会社製）などの市販品が挙げられる。
【００１２】
本発明で用いられる乾式粉砕処理方法とはビーズ、金属ボール等の粉砕メディアの内蔵有無に関わらず、実質的に液状物質を介在させないでカーボンブラックを粉砕するものである。粉砕メディアを使用する場合は、粉砕メディア同士の衝撃による粉砕力や破壊力を利用してカーボンブラックの粉砕処理が行われる。
【００１３】
本発明で用いられる乾式粉砕機としては乾式のアトライタ、ボールミル、振動ミルなどが挙げられる。窒素などの不活性ガスを流すことにより乾式粉砕機内部の酸素濃度をコントロールして乾式粉砕処理を行うことも出来る。
乾式粉砕機内部の酸素濃度を調整する場合は、粉砕機の種類、粉砕温度などの製造条件と、粉砕するカーボンブラックにより決定する。また、粉塵爆発防止の安全性の面からは乾式粉砕終了時に低酸素濃度であることが有効である。
【００１４】
カーボンブラックを乾式粉砕処理する際の温度としては、生産効率の観点から３０℃以上、安定したカーボンブラック粉砕効果及び生産効率の観点から１５０℃以下の範囲が好ましい。
【００１５】
本発明のカーボンブラック組成物は、乾式粉砕処理カーボンブラックと、印刷インキ用溶剤及びワニスとを、高剪断応力を有する混練機を用いて混合、分散することによって得られる。
【００１６】
本発明において用いられるワニスとは汎用の印刷インキワニスである。ワニス用樹脂としては、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、石油樹脂、アルキッド樹脂など印刷インキに適した樹脂、大豆油、桐油、アマニ油など、印刷インキに適した乾性油や重合乾性油などを、その他印刷インキ用の添加剤などと共に任意に単独又は２種類以上を組み合わせて使用できる。
【００１７】
また、印刷インキ用溶剤及びワニス中の溶剤としては、高沸点石油系溶剤、脂肪族炭化水素溶剤、高級アルコール系溶剤など印刷インキに適した溶剤であれば特に限定されない。芳香族を含まない溶剤であってもよい。これらの溶剤は単独あるいは２種類以上の組み合わせで任意に使用できる。
【００１８】
本発明でいう高剪断応力を有する混練機としては、バッチ式の場合はニーダー、連続式の場合はコンティニアス・ニーダー、単軸及び二軸押出機などが挙げられる。剪断応力が弱い攪拌層などは用いることができない。
混合・分散時の温度、時間は顔料濃度により適宜変更することが出来るが、工業化の観点からは３０〜１５０℃で２０〜４８０分間程度の条件が好ましい。３０℃未満では混合、分散が困難であり、１５０℃を超えると剪断応力がかかりにくくなる傾向がある。生産効率の観点からは特に６０〜１３０℃が好ましい。
【００１９】
本発明で用いられる混合、分散方法とは、バッチ式、連続式に関わらず、高粘度状態のカーボンブラック粉砕処理物とワニス、またはカーボンブラック粉砕処理物と印刷インキ用溶剤とワニス混合物とを、高剪断応力を有する混練機により混合、分散するものである。印刷インキ用溶剤を用いる場合、高剪断応力を維持するために過度な量を添加しないことが必要である。
【００２０】
得られたカーボンブラック組成物に対し、用途に応じて常法により適宜印刷インキ用溶剤、ワニスを加え、３本ロールなどを用いて更に分散して本発明の印刷インキが得られる。
尚、本発明のカーボンブラック組成物はオフセットインキ、グラビアインキ、枚葉インキなどの印刷インキの他、プラスチック用着色剤にも用いることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
【００２２】
［実施例１］
乾式アトライタにカーボンブラックニテロン＃２００ＩＳ（新日化カーボン株式会社製）７０重量部を投入し、１２０℃１時間粉砕処理を行った。次に、得られた粉砕処理物２０重量部を印刷インキ用ワニス２５重量部に加え、ニーダーにより９０℃１時間混合してカーボンブラック組成物を得た。
更にこれに印刷インキ用ワニス２０重量部、７号ソルベント（日本石油株式会社製）１５重量部を加え、３本ロールで分散してベースインキを得た。
得られたベースインキに印刷インキ用ワニス３重量部、７号ソルベント１７重量部を加え粘度調整して最終インキを得た。
【００２３】
［参考例１］
乾式アトライタにカーボンブラックニテロン＃２００ＩＳ（新日化カーボン株式会社製）７０重量部を投入し、１１０℃１時間粉砕処理を行い、粉砕処理物を得た。
次に、この粉砕処理物０．２重量部を成形圧力１００ｋｇ／ｃｍ２にて圧縮を行いペレットに調整した。また、粉砕処理前のカーボンブラックにおいても同様にペレット調整した。
【００２４】
［比較例１］
カーボンブラックニテロン＃２００ＩＳ（新日化カーボン株式会社製）２０重量部を印刷インキ用ワニス３３重量部に加え、ニーダーにより９０℃１時間混合した後、更に印刷インキ用ワニス１２重量部、７号ソルベント（日本石油株式会社製）１５重量部を加え、３本ロールで分散してベースインキを得た。
得られたベースインキに印刷インキ用ワニス３重量部、７号ソルベント１７重量部を加え最終インキに調整した。
【００２５】
［比較例２］
乾式アトライタにカーボンブラックニテロン＃２００ＩＳ（新日化カーボン株式会社製）７０重量部を投入し、１１０℃１時間粉砕処理を行った。
次に、得られた粉砕処理物２０重量部を印刷インキ用ワニス４５重量部、７号ソルベント（日本石油株式会社製）１５重量部に加え、攪拌槽（イカリ翼）にて１２０℃４時間緩やかに撹拌した後、３本ロールで分散しベースインキを得た。
ベースインキに印刷インキ用ワニス３重量部、７号ソルベント１７重量部を加え最終インキに調整した。
【００２６】
［比較例３］
カーボンブラックニテロン＃２００ＩＳ（新日化カーボン株式会社製）２０重量部を印刷インキ用ワニス６０重量部に加え、攪拌槽（イカリ翼）にて１２０℃４時間緩やかに撹拌した後、３本ロールで分散してベースインキを得た。
得られたベースインキに印刷インキ用ワニス３重量部、７号ソルベント１７重量部を加え最終インキに調整した。
【００２７】
［比較例４］
印刷インキ用のカーボンブラックであるカーボンブラックＭＡ−７（三菱化学株式会社製カラー用）２０重量部を印刷インキ用ワニス６０重量部に加え、攪拌槽（イカリ翼）にて１２０℃４時間緩やかに撹拌した後、３本ロールで分散しベースインキを得た。
得られた印刷インキ用ベースインキに印刷インキ用ワニス７重量部、７号ソルベント１３重量部を加え最終インキに調整した。
【００２８】
［参考例２］
乾式アトライタに粗製銅フタロシアニン７０重量部と軟化点１６０℃、重量平均分子量８万のロジン変性フェノール樹脂５重量部を加え１時間粉砕処理を行った。次に、得られた粉砕物０．２重量部を成形圧力６０ｋｇ／ｃｍ２にて圧縮を行いペレットに調整した。
【００２９】
実施例１及び比較例１〜４により得られたベースインキについて、試験方法（１）に従ってインキ適性試験（３本ロールによる分散性）を行った。その結果を表１に示す。
実施例１及び比較例１、４により得られたインキについて、試験方法（２）に従ってインキ適性試験（光学適性）を行った。その結果を表２に示す。
【００３０】
参考例１、２より得られたペレットについて、試験方法（３）に従って表面分析を行った。その結果を表３に示す。
更に、参考例１の乾式粉砕処理前・後のカーボンブラックを試料とし、試験方法（４）に従ってカルボキシル基量の測定を行った。その結果を表４に示す。
【００３１】
【表１】
2004155808.tif 000002
【００３２】
【表２】
2004155808.tif 000003
【００３３】
表１、２により、本発明の印刷インキと従来の印刷インキである比較例４の印刷インキとは、インキ適性において同等であることが分かった。
【００３４】
【表３】
2004155808.tif 000004
参考例２のフタロシアニンの場合は、乾式粉砕処理前後において顔料粒子表面における酸素元素量の変化がなかった。しかし参考例１に示すように、カーボンブラックにおいては乾式粉砕処理により顔料粒子表面における酸素元素量が増加した。
【００３５】
【表４】
2004155808.tif 000005
乾式粉砕処理によりカーボンブラックが酸化され、粒子表面のカルボキシル基量が増加した。
【００３６】
＜試験方法＞
（１）３本ロールによる分散性
ロール間圧力１０ｂａｒ、温度６０℃の条件下で一定量のベースインキをロール間に通し、通過したインキをグラインドゲージ７．５μｍを目標に分散させた。その時のロールパス回数を分散性の指標とした。回数が少ない方が少ない工程で分散が出来るので生産性が良いといえる。
【００３７】
（２）光学適性
三菱商業用オフセット輪転機  ＬＩＴＨＯＰＩＡ  ＢＴ２−８００  ＮＥＯ（三菱重工業株式会社製）により、インキをコート紙に展色した。その墨インキが展色された展色紙について、高速測色分光光度計  Ｓｐｅｃｔｒｏ  ＰｈｏｔｏＭａｓｔｅｒ  ＣＭＳ−３５ＳＰ（株式会社村上彩技術研究所製）を用いて着色力Ｌ＊の測定を行った。数字が小さくなるほど黒味の色調が強いことを表す。また、グロスメーター  ＧＭ−２６Ｄ（株式会社村上彩技術研究所製）を用いて展色紙の光沢値を測定した。数字が大きくなるほど高光沢を表す。
【００３８】
（３）表面分析
Ｘ線光電子分光分析装置ＡＸＩＳ−ＨＳ（株式会社島津製作所製）内に得られたペレットを設置した。そのペレットに真空度１０−８ｔｏｒｒの試料室内の下、Ｄｕａｌ  Ｘ線源（マグネシウムターゲット使用）、１２ｋｖ−５ｍＡのＸ線源を照射し、放出された光電子のエネルギーを分光して表面構成元素及びその化学結合状態を分析し、試料中炭素元素量を１００％としたときの酸素元素量を求めた。
【００３９】
（４）カルボキシル基量
乾式粉砕処理前・後のカーボンブラック各々２ｇを０．１Ｎの炭酸水素ナトリウム溶液５０ｍｌと共に約４時間振とうした後、その上澄み液２５ｍｌを採り、０．０５Ｎ塩酸５０ｍｌ、水３０ｍｌを加えて２０分間煮沸して炭酸を除去し、残存する塩酸を０．０５Ｎの水酸化ナトリウム溶液により滴定した。
カーボンブラックが無い場合のブランク実験を同時に並行して行い、上記で得られた値から差し引き、カーボンブラックによる消費量すなわちカルボキシル基量を求めた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のカーボンブラック組成物の製造方法において、カーボンブラックを乾式粉砕処理することにより、カーボンブラック粒子表面を酸化させ、反応可能な官能基量を増加させることが出来る。しかし、得られたカーボンブラック粉砕処理物は、乾式粉砕処理により粒子同士が凝集しているので、このカーボンブラック粉砕処理物と印刷インキ用溶剤及びワニス混合物とを、高剪断応力を有する混練機にて混合、分散してカーボンブラックの凝集を解くことにより、分散性が良好であるカーボンブラック組成物が得られる。
【００４１】
本発明のカーボンブラック組成物は分散性が良好であるので、これを用いた印刷インキ生産工程において他の媒体への分散が容易であり、生産性の向上が図れる。また、ワニスとの濡れ性、流動性、貯蔵時の安定性、光沢の向上などが良好であるので光沢及び着色力などの印刷適性が良好な印刷インキが得られる。
【００４２】
印刷インキ用途でない、光沢及び着色力が低い安価なカーボンブラックにおいて特に本発明の効果が顕著に得られ、従来の高価な印刷インキ用カーボンブラックを用いた場合と同等の光沢及び着色力が高い印刷インキ適性が得られる。よって、良質な印刷インキを安価な価格で提供できる。