(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g以上、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g以上、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＡと、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g未満、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g未満、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＢが、それぞれ表面酸化処理および中和処理され、少なくともカーボンブラックＡは解砕処理され、カーボンブラックＡとＢとが２０：８０〜８０：２０の重量比に混合されたものであることを特徴とするカーボンブラック水性顔料。
【請求項２】
窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g以上、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g以上、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＡと、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g未満、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g未満、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＢを、それぞれ酸化剤水溶液中に分散させて酸化処理、次いで、中和処理した後、少なくともカーボンブラックＡには解砕処理を施し、その後、カーボンブラックＡおよびＢを精製処理した後、カーボンブラックＡとＢとを２０：８０〜８０：２０の重量比に混合してカーボンブラック水性顔料を水性媒体中に分散することを特徴とするカーボンブラック水性分散体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンター用をはじめ水性黒色インキなどに好適なカーボンブラック水性顔料とその水性分散体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンブラックは疎水性で水に対する濡れ性が低いために水中に高濃度で安定に分散させることは極めて困難である。これはカーボンブラック表面に存在する水分子との親和性が高い官能基、例えばカルボキシル基やヒドロキシル基などの親水性の水素含有官能基が極めて少ないことに起因する。そこで、カーボンブラックを酸化処理して表面に親水性の官能基を形成することによりカーボンブラックの水中への分散性能を改良することは古くから試みられている。
【０００３】
例えば、特許文献１にはカーボンブラックを次亜ハロゲン酸塩の水溶液で酸化処理する方法が、また、特許文献２にはカーボンブラックを低温酸素プラズマによって酸化処理する方法が開示されている。しかしながら、低温プラズマによる酸化処理は大量のカーボンブラックに対して均一な反応を進めることが難しい難点がある。
【０００４】
軽い酸化処理を施したカーボンブラックにカップリング剤あるいは界面活性剤などを用いて水への分散性の向上を図る水性インキの製造方法（例えば、特許文献３など）も知られているが、温度変化および経時的変化による界面活性剤などの酸化や分解による変質から分散性能を長期間、安定に維持することは困難である。また、分散性を高めながらカーボンブラックを表面処理する方法としてカーボンブラックを水中でガラスビーズで微粉砕して次亜ハロゲン酸塩で酸化する方法（特許文献４）も提案されているが、水中におけるガラスビーズによる粉砕は浮力により粉砕効果が減殺する欠点がある。
【０００５】
また、特許文献５には水とカーボンブラックとを含有する水性顔料インキにおいて、該カーボンブラックが１．５ｍｍｏｌ／ｇ以上の表面活性水素含有量を有する水性顔料インキおよび水とカーボンブラックとを含有する水性顔料インキの製造方法において、（ａ）酸性カーボンブラックを得る工程と、（ｂ）前記酸性カーボンブラックを水中で次亜ハロゲン酸塩で更に酸化する工程とを、包含する水性顔料インキの製造方法が、特許文献６には吸油量１００ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラックを水性媒体中に微分散する工程；および次亜ハロゲン酸塩を用いて該カーボンブラックを酸化する工程；を包含する水性顔料インキの製造方法が開示されている。
【０００６】
上記の特許文献５および特許文献６では、カーボンブラックを酸化して表面に親水性の官能基である活性水素を多く含有させることにより、水分散性が良好で、長期間の分散安定性に優れた水性顔料インキを得るものである。しかしながら、カーボンブラックが水中に分散して安定な分散状態を維持するためには、カーボンブラック粒子表面と水分子との接触界面に存在する親水性の官能基量が大きな機能を果たし、単にカーボンブラック単位重量当たりの官能基量では分散性の良否を的確に判断することは困難である。
【０００７】
そこで、本出願人は分散性能の良否を的確に判断する新たな指標としてカーボンブラック単位表面積当たりに存在する親水性の水素含有官能基量に着目し、酸化処理により改質されたカーボンブラックであって、表面に存在する水素含有官能基のうちカルボキシル基とヒドロキシル基の総和量が、単位表面積当たり３μｅｑ／ｍ2以上であることを特徴とする易水分散性カーボンブラック（特許文献７）を開発した。
【０００８】
更に、カーボンブラック表面に親水性の官能基を形成するのみでは水中へのカーボンブラックの分散性を高め、長期に亘る分散安定性を維持するためには限界があることから、更に研究を進めた結果、水中への易分散性や分散安定性などの分散性能はカーボンブラック粒子の凝集形態と密接な関係があることを見出し、窒素吸着比表面積(N2SA)が８０ｍ2 ／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量が７０ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブラックを酸化処理したカーボンブラックであって、アグリゲートのストークスモード径Ｄｓｔ（ｎｍ）とアグロメレートの平均粒径Ｄｕｐａ（ｎｍ）との比Ｄｕｐａ／Ｄｓｔの値が１．５〜２．０の特性を備える易水分散性カーボンブラック（特許文献８）を開発、提案した。
【０００９】
一方、特許文献９には少なくとも２００秒-1の有効剪断速度を与える少なくとも１つの分散混合操作を顔料に施しながら、同時に水性環境中でオゾンを用いて顔料を酸化させる工程を含むことを特徴とする自己分散型顔料の製造方法が提案されている。この方法は、顔料の粉砕と酸化とを同時に行うものであるが、オゾンガスは水への溶解度が低いために酸化処理が不十分となる難点がある。
【００１０】
また、特許文献１０には水性媒体中にカーボンブラックなどの有機顔料を分散し、超音波放射に該分散顔料を暴露し、それにより、暴露された顔料に該顔料表面の１平方メートル当たり３から１０マイクロ当量のカルボン酸又はそれらの塩を含ませることを含む、有機顔料を酸化させる方法が提案されているが、カーボンブラックの粒子凝集体を解きほぐすには十分ではない。
【特許文献１】特開昭４８−０１８１８６号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５９８５６号公報
【特許文献３】特開平０４−１８９８７７号公報
【特許文献４】特開平０８−３１９４４４号公報
【特許文献５】特開平０８−００３４９８号公報
【特許文献６】特開平０８−３１９４４４号公報
【特許文献７】特開平１１−１４８０２７号公報
【特許文献８】特開平１１−１４８０２６号公報
【特許文献９】特表２００３−５３５９４９号公報
【特許文献１０】特開２００３−２２６８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明者らはカーボンブラックの水への分散性能、インキ性能を更に改良すべく鋭意研究を行った結果、特定の特性範囲にある２種類のカーボンブラックＡ、Ｂを用いて、それぞれ表面酸化処理および中和処理し、次いで、少なくともストラクチャーの高い一方のカーボンブラックＡを解砕処理した後、カーボンブラックＡ、Ｂを混合すると、水への分散性能に優れ、更にインキ性能にも優れたカーボンブラック水性顔料およびカーボンブラック水性分散体が得られることを見出した。
【００１２】
本発明はこの知見に基づいて完成したものであって、その目的は、普通紙、専用紙、ＯＨＰシート、アート紙などに印字する場合に、紙定着濃度、印字品位、吐出安定性、保存安定性、耐光性などに優れ、特に普通紙への黒色度を維持しつつ光沢紙に印字した際の光沢度に優れた、例えばインクジェットプリンター用インキをはじめ水性黒色インキなどとして好適なカーボンブラック水性顔料と、このカーボンブラック水性顔料を水性媒体中に分散したカーボンブラック水性分散体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明によるカーボンブラック水性顔料は、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g以上、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g以上、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＡと、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g未満、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g未満、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＢが、それぞれ表面酸化処理および中和処理され、少なくともカーボンブラックＡは解砕処理され、カーボンブラックＡとＢとが２０：８０〜８０：２０の重量比に混合されたものであることを構成上の特徴とする。
【００１４】
また、本発明によるカーボンブラック水性分散体の製造方法は、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g以上、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g以上、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＡと、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g未満、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g未満、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＢを、それぞれ酸化剤水溶液中に分散させて酸化処理、次いで、中和処理した後、少なくともカーボンブラックＡには解砕処理を施し、その後、カーボンブラックＡおよびＢを精製処理した後、カーボンブラックＡとＢとを２０：８０〜８０：２０の重量比に混合してカーボンブラック水性顔料を水性媒体中に分散することを構成上の特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水中に容易に分散することができ、かつ長期に亘って分散状態を安定に維持し得る優れた分散性能を有し、更に、黒色度、濾過性などに優れ、紙定着濃度、吐出安定性、保存安定性などをバランスよく保有し、且つ光沢紙への光沢度が良好なインクジェットプリンター用をはじめ水性黒色インキなどとして好適なカーボンブラック水性顔料、および、このカーボンブラック水性顔料を水性媒体中に分散したカーボンブラック水性分散体の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明において適用されるカーボンブラックには特に制限はなくファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどいずれも適用することができる。
【００１７】
カーボンブラックの特性のうち、窒素吸着比表面積(N2SA)は水性媒体中に分散させた場合にカーボンブラック粒子表面と水分子とが接触する界面の面積に関与する特性であり、この値が大きい程接触界面の面積が大きくなるので、水分散性能は向上する。しかしながら、水性分散体としてインキなどに使用する場合には紙定着濃度が低くなり、印字濃度が低下する。一方、窒素吸着比表面積(N2SA)が小さい場合には水分子との接触界面も小さくなるので水分散性能が低下し、更に水性インキなどとして使用する場合には濾過性や吐出安定性の低下を招く難点がある。
【００１８】
また、ＤＢＰ吸収量は水性媒体中に分散した状態におけるカーボンブラック粒子の凝集体の大きさに関連する特性であり、ＤＢＰ吸収量が大きくなると水性媒体中においてカーボンブラック粒子凝集体が絡み合う確率が高くなり、カーボンブラック水性分散体においてカーボンブラックが沈降し易くなる。したがって、水性インキなどに使用する場合に沈殿物が生じ、濾過性や吐出安定性が損なわれることになる。一方、ＤＢＰ吸収量が小さくなると紙定着濃度が低下するため、印字濃度が低くなるなどの問題が生じる。
【００１９】
比着色力(Tint)はカーボンブラックの粒子径（比表面積）、ストラクチャー（ＤＢＰ吸収量）、更にアグリゲート径などに関連する特性であり、この値が小さくなると粒度分布がブロード化するため、水性インキとした場合に濾過性や吐出安定性の低下を招き、カーボンブラックが沈降し易くなるなどの問題が発生する。
【００２０】
このように、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)、ＤＢＰ吸収量および比着色量(Tint)などの特性は水性媒体への分散性能、更に水性インキなどとした場合のインキ性能に大きく影響するため本発明のカーボンブラック水性顔料は、これらの特性の異なる２種類のカーボンブラックを混合して用いる。すなわち、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g以上、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g以上、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＡと、窒素吸着比表面積(N2SA)が１５０m2/g未満、ＤＢＰ吸収量が９５cm3/100g未満、比着色力(Tint)が１２０％以上のカーボンブラックＢとを混合して形成したものである。
【００２１】
カーボンブラックＡに用いるカーボンブラックとしては、例えばトーカブラック＃８５００、トーカブラック＃８５００Ｆ〔以上東海カーボン（株）製〕、＃６５０、＃７５０、ＭＡ６００〔以上三菱化学（株）製〕、ＦＷ２００、ＦＷ２Ｖ、ＦＷＩ、ＦＷ１８ＰＳ、ＮＩｐｅｘ１８０ＩＱ、ＦＷ１、Ｓｐｅｃｉａｌ  Ｂｌａｃｋ６、Ｓ１６０、Ｓ１７０〔以上Ｄｅｇｕｓｓａ社製〕、Ｂｌａｃｋ  Ｐｅａｒｌｓ  １０００Ｍ、Ｂｌａｃｋ  Ｐｅａｒｌｓ  ８００、Ｂｌａｃｋ  Ｐｅａｒｌｓ  ８８０、Ｍｏｎａｒｃｈ  １３００、Ｍｏｎａｒｃｈ  ７００、Ｍｏｎａｒｃｈ  ８８０、ＣＲＸ  １４４４〔以上Ｃａｂｏｔ社製〕、Ｒａｖｅｎ  ７０００、Ｒａｖｅｎ  ３５００、Ｒａｖｅｎ  ５２５０、Ｒａｖｅｎ  ５７５０、Ｒａｖｅｎ  ５０００ＵＬＴＲＡII、ＨＶ  ３３９６〔以上Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ社製〕、ＤＢ１３０５〔以上ＫＯＳＣＯ社製〕などがあげられる。
【００２２】
また、カーボンブラックＢに用いるカーボンブラックとしては、例えばトーカブラック＃７５５０ＳＢ、トーカブラック＃７５５０Ｆ〔以上東海カーボン（株）製〕、＃４４Ｂ、＃４４、＃４５Ｂ、ＭＡ７、ＭＡ１１、＃４７、＃４５、＃３３、＃４５Ｌ、＃４７、＃５０、＃５２、ＭＡ７７、ＭＡ８〔以上三菱化学（株）製〕、ＳＵＮＢＬＡＣＫ７００、７０５、７１０、７１５、７２０、７２５、Ｘ２５、Ｘ４５〔以上旭カーボン（株）製〕、Ｒｅｇａｌ  ３３０Ｒ、Ｒｅｇａｌ  ６６０Ｒ、Ｒｅｇａｌ  ６６０、Ｒｅｇａｌ  ４１５Ｒ、Ｒｅｇａｌ  ４１５、Ｂｌａｃｋ  Ｐｅａｒｌｓ  ４６３０、Ｍｏｎａｒｃｈ  ４６３０〔以上Ｃａｂｏｔ社製〕、Ｒａｖｅｎ  １２５５、Ｒａｖｅｎ  １２５０、Ｒａｖｅｎ  １１９０、Ｒａｖｅｎ  １０００、Ｒａｖｅｎ  １０２０、Ｒａｖｅｎ  １０３５、Ｒａｖｅｎ  １１００ＵＬＴＲＡ、Ｒａｖｅｎ  １１７０、Ｒａｖｅｎ  １２００〔以上Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ社製〕などがあげられる。
【００２３】
本発明は、これらの製品に限定されることなく、新たに開発されるカーボンブラックを含むものである。また、本発明は、これらのカーボンブラックＡを、単独でまたは複数種を混合して用いることも可能であり、これらのカーボンブラックＢもまた、単独でまたは複数種を混合して用いることも可能である。
【００２４】
これらのカーボンブラックＡおよびカーボンブラックＢは、粒子表面にカルボキシル基やヒドロキシル基などの親水性の酸性基を形成させるために、それぞれ単独に酸化処理が施される。酸化処理後のカーボンブラックＡ、Ｂはそれぞれ中和処理される。
【００２５】
本発明のカーボンブラック水性分散体は、カーボンブラック粒子表面を酸化処理し、次いで中和処理したカーボンブラックＡ、Ｂについて、少なくともストラクチャーが高く、粒子凝集体が大きいカーボンブラックＡはカーボンブラック粒子の二次的凝集体であるアグロメレートを解きほぐすために解砕処理されることが必要である。すなわち、解砕処理はカーボンブラックＡのみについて行ってもよいし、カーボンブラックＡ、Ｂの両方とも行ってもよいが、少なくともＤＢＰ吸収量が高く、粒子凝集体の大きいカーボンブラックＡについては凝集構造を解体するために解砕処理することが必要である。
【００２６】
本発明のカーボンブラック水性顔料は、このように酸化処理および中和処理されたカーボンブラックＡ、Ｂが、少なくともカーボンブラックＡを解砕処理した後、カーボンブラックＡとＢとを、２０：８０〜８０：２０の重量比に混合したものである。
【００２７】
このカーボンブラック水性顔料を水性媒体中に分散させた本発明のカーボンブラック水性分散体は、カーボンブラックＡとＢとをそれぞれ単独に酸化剤水溶液中に分散させて酸化処理し、次いで中和処理した後、少なくともカーボンブラックＡには解砕処理を施し、その後、カーボンブラックＡおよびＢを精製処理した後、カーボンブラックＡとＢとを２０：８０〜８０：２０の重量比に混合して水性媒体中に分散させることにより、製造される。
【００２８】
この製造方法を図１に示したフローチャートに基づいて以下に説明する。なお、図１はカーボンブラックＡのみを解砕処理し、カーボンブラックＢには解砕処理を施さない場合である。
【００２９】
上記の窒素吸着比表面積(N2SA)、ＤＢＰ吸収量および比着色力(Tint)の特性を備えたカーボンブラックＡ、Ｂは、それぞれ単独に酸化剤水溶液中に添加して撹拌混合することにより酸化処理される。酸化剤としては、例えばペルオキソ硫酸、ペルオキソ炭酸、ペルオキソリン酸などのペルオキソ２酸あるいはその塩類などが用いられ、塩類としてはリチウム、ナトリウム、カリウム、アルミニウムなどの金属塩あるいはアンモニウム塩などが挙げられる。またジアゾカップリング反応により親水性の酸性基を形成してもよい。なお、オゾンガスは水への溶解度が低いため親水性の酸性基を効率よく形成することが難いため好ましくない。
【００３０】
酸化処理は、撹拌タンクに脱イオン水などの水性媒体および酸化剤を入れて撹拌混合して溶解し、酸化剤水溶液中にカーボンブラックを添加して撹拌混合するとによりスラリー化して、カーボンブラック粒子表面にカルボキシル基やヒドロキシル基などの親水性の酸性基を生成させる。酸化処理の程度は酸化剤水溶液の酸化剤濃度、カーボンブラックと酸化剤との量比、撹拌混合時の温度、撹拌速度、時間などを調整して行う。
【００３１】
この際、カーボンブラックを予めオゾン、酸素、ＮＯX 、ＳＯX などのガス雰囲気に曝して乾式酸化したり、あるいはオゾン水、過酸化水素水などにより湿式酸化しておくと、酸化剤水溶液中に効率よく分散させることができ、均一かつ効果的に酸化処理することができる。
【００３２】
また、スラリー化してカーボンブラックを効率よく酸化処理するために、酸化剤水溶液中に界面活性剤を添加することも好ましく、界面活性剤としてはアニオン系、ノニオン系、カチオン系いずれも使用することができる。例えば、アニオン系界面活性剤としては脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩などが、ノニオン系界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルなどが、カチオン系界面活性剤としてはアルキルアミン塩、第４級アンモニウム塩などが例示される。
【００３３】
酸化処理によりカーボンブラック粒子表面に生成したカルボキシル基やヒドロキシル基などの酸性基は中和処理される。中和剤としては水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ塩類、アンモニア、エタノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、第４級アミンなどの有機アミン類が用いられ、混合タンク中のスラリーに中和剤を入れて、例えば、９５〜１０５℃の温度で２〜５時間攪拌を行って、完全に中和処理することが好ましい。
【００３４】
なお、中和処理する際に中和反応を阻害する酸化処理により生成した還元塩を除去すると、効率よく中和反応を進行させることができ、またカーボンブラックの再凝集を抑制することができるので中和処理する前に還元塩を除去することが好ましい。還元塩の除去は例えば限外濾過膜（ＵＦ）、逆浸透膜（ＲＯ）、電気透析膜などの分離膜を用いて行うことができる。
【００３５】
中和処理したカーボンブラックＡのスラリーは解砕処理されて、カーボンブラック粒子の二次的凝集体であるアグロメレートを解砕処理する。解砕処理は、スラリーを加圧してノズルから噴射して噴射流が相互に衝突するかあるいは壁面へ衝突するように高速噴射することにより行われ、衝突および噴射時のせん断力などによりスラリー中のカーボンブラックＡの粒子凝集体が解砕される。
【００３６】
解砕機しては、例えば、マイクロフルイダイザー〔マイクロフルイディスク社製、商品名〕、アルティマイザー〔スギノマシン（株）製、商品名〕、ナノマイザー〔（株）東海製、商品名〕や高圧ホモジナイザーなどの市販されている各種の解砕機を用いることができる。
【００３７】
スラリーは、例えば５０〜２５０ＭＰａの圧力で噴射ノズルから噴射して、噴射時の噴射流のせん断およびを相互衝突や壁面衝突によりスラリー中のカーボンブラック粒子凝集体が解砕される。なお、解砕は粒子凝集体の最大粒径が１μｍ以下にまで解砕することが好ましい。
【００３８】
なお、カーボンブラック粒子凝集体の最大粒径は下記の方法により測定される。
スラリー中のカーボンブラック濃度を０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ3に調整し、ヘテロダインレーザドップラー方式粒度分布測定装置〔マイクロトラック社製、UPA mode1 9340〕 を用いて測定した。この測定装置は、懸濁液中においてブラウン運動している粒子にレーザ光を当てると、ドップラー効果により散乱光の周波数が変調する。その周波数の変調度合いから、ブラウン運動の激しさ、すなわち粒子径を測定するものである。このようにして測定したカーボンブラック粒子の凝集体の粒径からその累積度数分布曲線を作成し、この累積度数分布曲線の５０％累積度数の値を凝集体の平均粒径Ｄｕｐａ５０％（ｎｍ）、９９％累積度数の値を凝集体の最大粒径Ｄｕｐａ９９％（ｎｍ）とする。
【００３９】
解砕処理されたスラリーは、中和により生成した塩類およびスラリー中のカーボンブラック未分散塊や粗粒などを除去するために精製処理される。精製処理は、限外濾過膜（ＵＦ）、逆浸透膜（ＲＯ）、電気透析膜などの分離膜により塩類を分離除去し、未分散塊や粗粒は遠心分離や濾過などにより除去される。
【００４０】
一方、カーボンブラックＢは上記のプロセスにおいて、酸化処理および中和処理まではカーボンブラックＡと同様の処理を行ってカーボンブラックＢのスラリーを作製し、このカーボンブラックＢのスラリーはそのまま解砕処理することなく精製処理する。
【００４１】
これらの処理を行ったカーボンブラックＡとＢのスラリーは、カーボンブラックＡとＢとが２０：８０〜８０：２０の重量比になるように混合して脱イオン水などの水性媒体中に分散させることにより、本発明のカーボンブラック水性分散体が製造される。なお、カーボンブラックＡとＢのスラリーは、精製処理後に混合することにより混合したスラリーの凝集やゲル化を回避することができる。
【００４２】
このカーボンブラック水性分散体を黒色インキとして使用する場合には、水性媒体を除去あるいは添加することによりカーボンブラックの分散濃度を調整し、例えば、黒色インキとして好適な０．１〜２０ｗｔ％の濃度に調整して、防腐剤、粘度調整剤、樹脂などの常用されるインキ調製剤を添加して、分散性能、インキ性能に優れたインクジェットプリンター用をはじめ水性黒色インキなどとして好適に用いられるカーボンブラック水性分散体が製造される。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制約されるものではない。
【００４４】
実施例
カーボンブラックとして、表１に示した特性を有する２種類のカーボンブラックＡ、Ｂを使用した。
【００４５】
【表１】
0004826886.tif 000002
【００４６】
カーボンブラックＡ、Ｂをそれぞれ下記の方法で酸化処理した。
酸化剤水溶液として２．０Ｎのペルオキソ２硫酸ナトリウム３０００ｍｌとカーボンブラック１５０ｇを撹拌タンクに入れ、撹拌混合して酸化処理を行ってカーボンブラックのスラリーを作製した。なお、処理温度は６０℃、処理時間は１０時間、撹拌速度は３００ｒｐｍの条件で行った。
【００４７】
酸化処理後のスラリーからカーボンブラックを濾別し、水酸化ナトリウムで中和した後撹拌タンクに入れて１００℃で３時間撹拌してアルカリの安定化を図った。
【００４８】
このようにして酸化処理および中和処理したカーボンブラックＡのスラリーＡを、下記の方法で解砕処理した。
解砕機にはアルティマイザー〔スギノマシン（株）製〕を用い、スラリーＡをアルティマイザーに供給して、２４５ＭＰａの圧力でスラリーＡを噴射して噴射流を衝突させて解砕した。噴射衝突後のスラリーは攪拌槽で攪拌しながら冷却して、再びアルティマイザーに供給して解砕する操作を１０回繰り返し行って、スラリーＡのカーボンブラックＡを解砕した。
【００４９】
解砕処理したスラリーＡと、酸化処理と中和処理を行い解砕処理を施さないカーボンブラックＢのスラリーＢは、それぞれ限外濾過膜〔旭化成（株）製、ＡＨＶ−１０１０、分画分子量５００００〕によりスラリー中の塩を除去して精製処理すると共にスラリーを濃縮して、カーボンブラック分散濃度２０ｗｔ％、電気伝導度１．０２ｍＳ／ｃｍのスラリーに精製濃縮した。
【００５０】
このカーボンブラックスラリーＡおよびＢを異なる重量比に混合して、カーボンブラック水性分散体を製造した。
【００５１】
比較例１
実施例１において、カーボンブラックＡのスラリーＡを解砕処理しない他は全て実施例１と同じ方法によりカーボンブラックＡ、Ｂのスラリーを作製し、両者を混合してカーボンブラック水性分散体を製造した。
【００５２】
比較例２
カーボンブラックＡ、Ｂを異なる重量比で予め混合して、混合したカーボンブラックについて、実施例１と同じ方法で酸化処理、中和処理、精製処理してカーボンブラック水性分散体を製造した。
【００５３】
このようにして製造したカーボンブラック水性分散体について水分散性能やインキ性能などを評価するために、下記の方法により粘度、カーボンブラック粒子凝集体の粒径、濾過性、印字濃度などを測定して、得られた結果を表２に示した。
【００５４】
粘度；
サンプルを密閉容器に入れ、７０℃の温度に保持して１〜４週間の粘度変化を回転振動式粘度計〔山一電機（株）製、ＶＭ−１００−Ｌ〕により測定した。
【００５５】
カーボンブラック粒子凝集体の粒径；
上記の粘度を測定した各サンプルについて、ヘテロダインレーザドップラー方式粒度分布測定装置〔マイクロトラック社製、ＵＰＡ  ｍｏｄｅｌ  ９３４０〕を用いてカーボンブラック粒子凝集体の粒径を測定して累積度数分布曲線を作成し、この累積度数分布曲線から９９％累積度数の値をカーボンブラック粒子凝集体の最大粒径（Ｄｕｐａ９９％）とし、５０％累積度数の値をカーボンブラック粒子凝集体の平均粒径（Ｄｕｐａ５０％）として求めた。
【００５６】
濾過性；
サンプル２００g を９０φのＮｏ．２濾紙、膜孔３μｍ、０．８μｍ、０．６５μｍ、０．４５μｍの各フィルターを用いて、２６６６．４Ｐａの減圧下で濾過試験を行い、濾過通過量を測定した。
【００５７】
印字濃度；
表３に示した処方箋により調製したインキを孔径０．８μｍのメンブランフィルターで濾過し、インクジェットプリンター〔エプソン社製、ＥＭ−９３０Ｃ〕用カートリッジに充填し、印字試験を行った。なお、紙は普通紙（Ｘｅｒｏｘ４０２４）、絹目光沢紙〔リコー社製、ＲＭ−１ＧＰ０１〕を用いた。その後、普通紙印字濃度をマクベス濃度計〔コルモーゲン社製、ＲＤ−９２７〕を用いて反射光学濃度を測定し、絹目光沢紙への光沢度をＢＹＫガードナー社製光沢度計（反射角６０°）で測定した。
【００５８】
【表２】
0004826886.tif 000003
【００５９】
【表３】
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【００６０】
表２より、本発明による実施例のカーボンブラック水性分散体は、比較例１、２のカーボンブラック水性分散体に比べて、光沢紙への光沢度と普通紙への黒色度がバランス良く印字できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明のカーボンブラック水性分散体の製造方法として、カーボンブラックＡのみを解砕処理し、カーボンブラックＢには解砕処理を施さない場合の製造プロセスを例示したフローチャートである。
【図１】
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