(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）親水性極性頭部と疎水性有機尾部を有する両親媒性イオン、及び
ｂ）少なくとも１種の有機基を結合した炭素を含む修飾炭素生成物
を含んでなる組成物であって、前記少なくとも１種の有機基が、前記両親媒性イオンと逆の電荷を有し、且つ（i）少なくとも１つの芳香族基又は少なくとも１つのＣ１  〜Ｃ１２アルキル基、及び（ii）少なくとも１つのイオン基、少なくとも１つのイオン化可能基、あるいはイオン基とイオン化可能基の混合物を包含するものであり、そして、前記有機基の少なくとも１つの芳香族基が炭素に直接結合され、前記有機基の少なくとも１つのＣ１〜Ｃ１２アルキル基が炭素に直接結合されるものである、組成物。
【請求項２】
前記両親媒性イオンが陽イオン性である請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記両親媒性イオンが酸を、脂肪アミン、アミノアルコールのエステル、アルキルアミン、アミン官能価を含有するポリマー、アニリン及びその誘導体、アミノ酸の脂肪アルコールエステル、ジアルキルスクシネートエステルでＮ−アルキル化されたポリアミン、複素環式アミン、脂肪アミン由来のグアニジン、アルキルアミン由来のグアニジン、アリールアミン由来のグアニジン、脂肪アミン由来のアミジン、脂肪酸由来のアミジン、アルキルアミン由来のアミジン又はアリールアミン由来のアミジンに付加することにより生成されるアンモニウムイオンである請求項２の組成物。
【請求項４】
前記両親媒性イオンが酸を、アミノジオールのエステル、アミノトリオールのエステル、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダゾール、ビニルピリジンのホモ−又はコポリマー、ポリビニルイミダゾール、少なくとも１つのアミノ官能モノマーを含有する混合ポリマー、アスパラギン酸の脂肪アルコールエステル、グルタミン酸の脂肪アルコールエステル、ピリジン誘導体、イミダゾール又はイミダゾリンに付加することにより生成されるアンモニウムイオンである請求項２の組成物。
【請求項５】
前記両親媒性イオンが酸をグルタミン酸の脂肪アルコールエステルに付加することにより生成されるアンモニウムイオンである請求項４の組成物。
【請求項６】
前記両親媒性イオンが酸をジメチルアミノエチルメタクリレート及びメチルメタクリレートのコポリマーに付加することにより生成されるアンモニウムイオンである請求項１の組成物。
【請求項７】
前記両親媒性イオンが酸をジ（ミリスチル）グルタメートに付加することにより生成されるアンモニウムイオンである請求項４の組成物。
【請求項８】
前記両親媒性イオンが陰イオン性である請求項１の組成物。
【請求項９】
前記両親媒性イオンがアルキルスルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルスルフェート、サルコシン、スルホスクシネート、アルコールエトキシレートスルフェート、アルコールエトキシレートスルホネート、アルキルホスフェート、アルキルエトキシル化ホスフェート、エトキシル化アルキルフェノールスルフェート、脂肪カルボキシレート、タウレート、イセチオネート、脂肪族カルボン酸の塩、又は酸基を含有するポリマー由来のイオンである請求項８の組成物。
【請求項１０】
前記両親媒性イオンがナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、ナトリウムドデシルスルフェート、Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ、オレイン酸塩、リシノレイン酸塩、ミリスチン酸塩、カプロン酸塩、スルホン化ポリスチレン、ナトリウムビス（２−エチルヘキシル）スルホスクシネート、あるいはアクリル酸又はメタクリル酸の又はその塩のホモ−又はコポリマーである請求項９の組成物。
【請求項１１】
前記両親媒性イオンがナトリウムビス（２−エチルヘキシル）スルホスクシネートに由来する請求項１０の組成物。
【請求項１２】
前記炭素がカーボンブラック、黒鉛、ガラス質炭素、炭素繊維、微細炭素、活性炭又はその混合物である請求項１の組成物。
【請求項１３】
前記炭素がカーボンブラックである請求項１２の組成物。
【請求項１４】
有機基がカルボキシレート、スルホネート又は第四級アンモニウムイオンを含む請求項１の組成物。
【請求項１５】
有機基がＣ6Ｈ4ＳＯ3-又はＣ6Ｈ4ＣＯ2-である請求項１の組成物。
【請求項１６】
有機基がｐ−Ｃ6Ｈ4ＳＯ3-である請求項１の組成物。
【請求項１７】
有機基がＣ6Ｈ4ＣＯ2-である請求項１の組成物。
【請求項１８】
有機基がＣ6Ｈ4ＮＣ5Ｈ5+又はＣ6Ｈ4Ｎ（ＣＨ3）3+である請求項１の組成物。
【請求項１９】
水性ビヒクル及び請求項１の組成物を含有する水性インク組成物。
【請求項２０】
水性ビヒクル及び請求項１の組成物を含有する塗料組成物。
【請求項２１】
非水性ビヒクル及び請求項１の組成物を含有する非水性インク組成物。
【請求項２２】
非水性ビヒクル及び請求項１の組成物を含有する非水性塗料組成物。
【請求項２３】
ビヒクル及び請求項１の組成物を含有する非水性インクジェットインク組成物。
【請求項２４】
溶剤、水及び請求項１の組成物を含有する水性エマルションインクジェットインク組成物。
【請求項２５】
界面活性剤をさらに含有する請求項２４の水性エマルションインクジェットインク組成物。
【請求項２６】
請求項１の組成物及び担体又は液体ビヒクルを含有する懸濁液。
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、修飾（modified）炭素生成物、修飾炭素生成物から調整された組成物及び修飾炭素生成物の使用方法に関する。
発明の背景
関連技術の考察
湿潤又は分散安定性を改良するために表面の酸又は塩基特性を用いるという概念は、新しくはない。非極性環境／溶剤中のイオン性又は極性物質の湿潤又は分散安定性を改良するためのイオン性界面活性剤の使用は、多くの場合に用いられてきた。このアプローチの大きな限界は、多くの固体が、安定化を付与し又は湿潤性を改良するために相対的に簡単な化合物の使用を可能にするのに十分な数の表面で利用可能な極性基を有さないということである。これらの場合、高分子物質を用いて安定化を付与し得る。強色塗料適用に用いられるような高表面積を有するカーボンブラックの場合、いくつかの処方物は、表面を十分に処置するためにほぼ等重量の高分子物質を要する。
表面と吸着剤との間の酸／塩基相互作用が弱い場合、この相互作用は極性溶剤により容易に克服される。相互作用強度が増大されると、表面／吸着剤複合体は安定性になる。
カーボンブラックは、典型的に、その表面に非常に低レベルのイオン性官能価を有するに過ぎない。表面のイオン基のレベルが増大されると、表面の結合可能部位の数も増大する。この方法で、適切に荷電された吸着剤の炭素表面との相互作用の効率は増強され得る。
発明の要旨
本発明は、両親媒性イオンを包含する組成物、及び少なくとも１つの有機基を結合させた炭素を包含する修飾炭素生成物に関する。修飾炭素生成物は、両親媒性イオンと逆の電荷を有する。本発明はさらに、前記の組成物及び担体又は液体ビヒクルを包含する懸濁液に関する。
本発明はさらに、前記の組成物を包含する塗料及びインク組成物に関する。炭素は結晶又は非晶質型のものである。その例としては、黒鉛、カーボンブラック、ガラス質炭素、炭素繊維及び活性化木炭又は活性化炭素が挙げられるが、これらに限定されない。微細形態の前記のものが好ましい；さらに、異なる炭素の混合物も用い得る。
好ましい実施態様の説明
本発明の組成物は、両親媒性イオン及び修飾炭素生成物を包含する。修飾炭素生成物は、少なくとも１つの有機基を結合させた炭素を包含する。修飾炭素生成物は、両親媒性イオンと逆の電荷を有する。
さらに詳述すると、両親媒性イオンは、親水性極性「頭部」と疎水性有機「尾部」を有する分子である。本発明の両親媒性イオンは、陽イオン性又は陰イオン性両親媒性イオンである。
陽イオン性両親媒性イオンの例としては、酸を下記のものに付加することにより生成されるアンモニウムイオンが挙げられるが、これらに限定されない：脂肪アミン、アミノアルコールのエステル、アルキルアミン、アミン官能価を含有するポリマー、アニリン及びその誘導体、アミノ酸の脂肪アルコールエステル、ジアルキルスクシネートエステルでＮ−アルキル化されたポリアミン、複素環式アミン、脂肪アミン由来のグアニジン、アルキルアミン由来のグアニジン、アリールアミン由来のグアニジン、脂肪アミン由来のアミジン、脂肪酸由来のアミジン、アルキルアミン由来のアミジン又はアリールアミン由来のアミジン。
陽イオン性両親媒性イオンのさらに特定の且つ好ましい例としては、酸を下記のものに付加することにより生成されるアンモニウムイオンが挙げられるが、これらに限定されない：アミノジオールのエステル、アミノトリオールのエステル、ポリエチレンイミン、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、少なくとも１つのアミノ官能モノマー（ビニルイミダゾール又はビニルピリジンを含む）を含有する混合ポリマー、アスパラギン酸の脂肪アルコールエステル、グルタミン酸の脂肪アルコールエステル、ピリジン誘導体、イミダゾール又はイミダゾリン。エステルは、本明細書中で用いる場合、ジエステル又はトリエステルを含む。アンモニウムイオンのｐＫａは、好ましくは炭素上のプロトン化形態のイオン基のｐＫａより大きい。
前記のように、あるいは両親媒性イオンは、陰イオン性両親媒性イオンであり得る。このような陰イオン性両親媒性イオンの例としては、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルスルホネート、アルキルスルフェート、サルコシン、スルホスクシネート、アルコールエトキシレートスルフェート、アルコールエトキシレートスルホネート、アルキルホスフェート、アルキルエトキシル化ホスフェート、エトキシル化アルキルフェノールスルフェート、脂肪カルボキシレート、タウレート、イセチオネート、脂肪族カルボキシレート又は酸基を含有するポリマー由来のイオンが挙げられるが、これらに限定されない。
陰イオン性両親媒性イオンの特定の且つ好ましい例の供給源としては、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、ナトリウムドデシルスルフェート、Ａｅｒｏｓｏｌ  ＯＴ、オレイン酸塩、リシノレイン酸塩、ミリスチン酸塩、カプロン酸塩、ナトリウムビス（２−エチルヘキシル）スルホスクシネート、スルホン化ポリスチレン、あるいはアクリル酸又はメタクリル酸の又はその塩のホモ又はコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
表１は、本発明の組成物中に用いられる両親媒性イオンの供給源として有用な好ましい化合物の一覧表である。
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一般的には、前記のアンモニウムイオンを生成するために、前記の種々の化合物、例えば脂肪アミン、アミノアルコールのエステル等を酸、例えばカルボン酸、無機酸、アルキルスルホン酸又はアリールスルホン酸と反応させる。
第四級アンモニウム塩はさらに、陽イオン性両親媒性イオンの供給源として用い得る。その例としては、脂肪アルキルトリメチルアンモニウム、アルキルトリメチルアンモニウム又は１−アルキルピリジニウム塩（ここで、対イオンはハロゲン化物、スルホネート、スルフェート等である）が挙げられるが、これらに限定されない。さらに、ホスホニウム塩、例えばテトラフェニルホスホニウムクロリドも、両親媒性イオンの供給源として用い得る。
適切な両親媒性イオンの別の例は、アミン含有ポリマー由来のアンモニウムイオンを含有するポリマーである。アミン含有ポリマーは、アミン含有モノマー、例えばジメチルアミノエチルメタクリレート又はアクリレート、あるいはビニルピリジンまたはビニルイミダゾールと、別のモノマー、例えばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、スチレン等とのコポリマーである。ポリマーは、アミン含有モノマーとそれぞれ２つ又は３つの他のモノマーの混合物を含有するター又はテトラポリマーである。このようなポリマーは、任意の手段によって、例えばラジカル（乳濁液、懸濁液又は溶液）又はアニオン重合により調製される。
本発明の組成物中に存在する両親媒性イオンの量に関しては、一般に、付加される両親媒性イオンの量は、炭素表面の荷電基の少なくとも一部を中和するのに十分な量である。炭素表面の荷電基の約７５％又はそれ以上を中和するのが好ましい。フロキュレーションは、中和中に起きることもある。
一般に、前記の両親媒性化合物は市販されているか、又は当業者によりルーチンに製造され得る。
本発明の組成物の第二の成分に関しては、炭素は結晶又は非晶質型のものである。その例としては、黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、ガラス質炭素、活性炭、活性化炭素及びその混合物が挙げられるが、これらに限定されない。微細形態の前記のものが好ましい。さらに、異なる炭素の混合物も利用し得る。修飾炭素生成物は、好ましくは液体反応媒質中で炭素をジアゾニウム塩と反応させて、少なくとも１つの有機基を炭素表面に結合させることにより調製し得る。ジアゾニウム塩は、炭素に結合される有機基を含有する。ジアゾニウム塩は、１つ又はそれ以上のジアゾニウム基を有する有機化合物である。好ましい反応媒質としては、水、水を含有する任意の媒質、及びアルコールを含有する任意の媒質が挙げられる。水は、最も好ましい媒質である。炭素がカーボンブラックである場合の修飾炭素生成物の例、及びそれらの調製のための種々の好ましい方法は、米国特許出願第０８／３５６，６６０号（表題「Reaction of Carbon Black with Diazonium Salts，Resultant Carbon Black Products and Their Uses」、１９９４年１２月１５日提出）及びその一部継続出願である米国特許出願第０８／５７２，５２５（１９９５年１２月１４日提出）号（いずれかの記載内容も、参照により本明細書中に含まれる）に記載されている。炭素がカーボンブラックでない場合の修飾炭素生成物の例及びそれらの調製のための種々の好ましい方法は、米国特許第５，５５４，７３９号（表題「Reaction of Carbon Materials With Diazonium Salts and Resultant Carbon Products」）（この記載内容は、本願でも参考にして取り入れられている）に記載されている。
前記の修飾炭素生成物の好ましい調製において、ジアゾニウム塩は炭素との反応を可能にするのに十分に安定であることだけが必要である。したがって、その反応は、そうでなければ不安定であり、分解を蒙ると考えられるいくつかのジアゾニウム塩を用いて実行し得る。いくつかの分解工程は、炭素とジアゾニウム塩との間の反応と競合し、炭素に結合される有機基の総数を低減し得る。さらに、反応は、多数のジアゾニウム塩が分解を受けやすい高温で実行し得る。高温は、反応媒質中のジアゾニウム塩の溶解度を増大し、工程中のその取り扱いを改良するのに有益である。しかしながら、高温は、他の分解工程によるジアゾニウム塩の多少の損失を引き起こす。ジアゾニウム塩はその場で調製される。修飾炭素生成物は副産物又は非結合塩を含有しないのが好ましい。
好ましい製造方法では、カーボンブラックは、希釈された、容易に攪拌される水性スラリーとして存在する場合、又はカーボンブラックペレット生成のための適正量の水の存在下で、ジアゾニウム塩と反応させ得る。所望により、カーボンブラックペレットは、慣用的ペレット化技術を用いて生成し得る。その他の炭素も、同様に、ジアゾニウム塩と反応させ得る。さらに、カーボンブラック以外の炭素を用いる修飾炭素生成物がインクジェットインクに用いられる場合、炭素は、好ましくは、好ましい工程でのジアゾニウム塩との反応の前に微細粒子サイズに粉砕されて、インク及び塗料中での望ましくない沈殿を防止する必要がある。
炭素に結合される有機基に関しては、有機基は、好ましくは少なくとも１つの芳香族基又は少なくとも１つのＣ1 〜Ｃ12アルキル基を包含し、さらに少なくとも１つのイオン基、少なくとも１つのイオン化可能基、又はイオン基とイオン化可能基との混合物を含有する。好ましくは、芳香族基又はＣ1 〜Ｃ12アルキル基は、炭素に直接結合される。
炭素に結合される好ましい組の有機基は、官能基としてのイオン又はイオン化可能基で置換される有機基である。イオン化可能基は、使用する媒質中でイオン基を生成し得るものである。イオン基は、陰イオン基又は陽イオン基であり、イオン化可能基は陰イオン又は陽イオンを生成し得る。
陰イオンを生成するイオン化可能官能基としては、例えば、酸基又は酸基の塩が挙げられる。したがって、有機基は有機酸由来の基を含む。好ましくは、それが陰イオンを生成するイオン化可能基を含有する場合、このような有機基はａ）芳香族基又はＣ1〜Ｃ12アルキル基、並びにｂ）１１未満のｐＫａを有する少なくとも１つの酸基、又は１１未満のｐＫａを有する酸基の少なくとも１つの塩、あるいは１１未満のｐＫａを有する少なくとも１つの酸基と１１未満のｐＫａを有する酸基の少なくとも１つの塩の混合物を有する。酸基のｐＫａは、全体としての有機基のｐＫａを示し、酸置換基そのものの値ではない。さらに好ましくは、ｐＫａは１０未満、最も好ましくは９未満である。好ましくは、有機基の芳香族基又はアルキル基は、炭素に直接結合される。芳香族基はさらに、例えばアルキル基で置換される場合もある。Ｃ1〜Ｃ12アルキル基は、分枝鎖又は非分枝鎖であって、好ましくはエチルである。さらに好ましくは、有機基はフェニル又はナフチル基であり、酸基はスルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基又はカルボン酸基である。例としては、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ3Ｈ及び−ＰＯ3Ｈ2、−ＳＯ2ＮＨ2、−ＳＯ2ＮＨＣＯＲ、並びにそれらの塩、例えば−ＣＯＯＮａ、−ＣＯＯＫ、−ＣＯＯ-ＮＲ4+、−ＳＯ3Ｎａ、−ＨＰＯ3Ｎａ、−ＳＯ3-ＮＲ4+及びＰＯ3Ｎａ（ここで、Ｒはアルキル又はフェニル基である）が挙げられる。特に好ましいイオン化可能置換基は、−ＣＯＯＨ及び−ＳＯ3Ｈ、並びにそれらのナトリウム及びカリウム塩である。
最も好ましくは、有機基は置換又は非置換スルホフェニル基又はその塩；置換又は非置換（ポリスルホ）フェニル基又はその塩；置換又は非置換スルホナフチル基又はその塩；あるいは置換又は非置換（ポリスルホ）ナフチル基又はその塩である。好ましい置換スルホフェニル基は、ヒドロキシスルホフェニル基又はその塩である。
陰イオンを生成するイオン化可能官能基を有する特定の有機基は、ｐ−スルホフェニル、４−ヒドロキシ−３−スルホフェニル及び２−スルホエチルである。
アミンは、陽イオン基を生成するイオン化可能官能基の代表例であって、陰イオンを生成するイオン化可能基に関して前記したのと同じ有機基に結合される。例えば、アミンはプロトン化されて、酸性媒質中でアンモニウム基を生成し得る。好ましくは、アミン置換基を有する有機基は、５未満のｐＫｂを有する。第四級アンモニウム基（−ＮＲ3+）及び第四級ホスホニウム基（−ＰＲ3+）も陽イオン基の代表例であって、陰イオンを生成するイオン化可能基に関して前記したのと同じ有機基に結合される。好ましくは、有機基は、芳香族基、例えばフェニル又はナフチル基、及び第四級アンモニウム又は第四級ホスホニウム基を含有する。芳香族基は、好ましくは炭素に直接結合される。第四級化環状アミン及び第四級化芳香族アミンも、有機基として用い得る。したがって、Ｎ−置換ピリジニウム化合物、例えばＮ−メチルピリジルは、この点で用いられる。有機基の例としては、３−Ｃ5Ｈ4Ｎ（Ｃ2Ｈ5）+、Ｃ6Ｈ4ＮＣ5Ｈ5+、Ｃ6Ｈ4ＣＯＯＨ2Ｎ（ＣＨ3）3+、Ｃ6Ｈ4ＣＯＣＨ2（ＮＣ5Ｈ5）+、３−Ｃ5Ｈ4Ｎ（ＣＨ3）+及びＣ6Ｈ4ＣＨ2Ｎ（ＣＨ3）3+が挙げられるが、これらに限定されない。
イオン基又はイオン化可能基で置換された結合有機基を有する修飾炭素生成物の利点は、修飾炭素生成物が対応する未処理炭素に比して水分散性の増大を示すことである。概して、修飾炭素生成物の水分散性は、イオン化可能基を有する炭素に結合される有機基の数、又は既定の有機基に結合されたイオン化可能基の数に伴って増大する。したがって、修飾炭素生成物と会合するイオン化可能基の数の増大はその水分散性を増大し、所望のレベルへの水分散性の制御を可能にするはずである。炭素に結合される有機基としてアミンを含有する修飾炭素生成物の水分散性は水性ビヒクルを酸性化することにより増大される、ということは注目される。
水分散性修飾炭素生成物が調製される場合、イオン基又はイオン化可能基が反応媒質中でイオン化されるのが好ましい。その結果生じる生成物分散液又はスラリーは、現状のままで用いられるか、又は使用前に希釈される。あるいは、修飾炭素生成物は、従来のカーボンブラックに対して用いられる技法により乾燥される。これらの技法としては、オーブン又は回転窯中での乾燥が挙げられるが、これらに限定されない。しかしながら、過剰乾燥は、水分散性の度合いの損失を引き起こす。上記の修飾炭素生成物が望ましい場合と同様に容易に水性ビヒクル中に分散しない場合には、修飾炭素生成物は慣用的に公知の技法を用いて、例えば練磨又は粉砕により、分散される。本発明の目的のために、修飾炭素生成物は電荷を有する。
電荷は、好ましくは、炭素に結合される有機基により生じる。前記で説明したように、修飾炭素生成物が陰イオン性である場合には、両親媒性化合物は陽イオン性である。同様に、修飾炭素生成物が陽イオン性である場合には、両親媒性化合物は陰イオン性である。
好ましくは、アリール基又はＣ1〜Ｃ12アルキル基は炭素物質に直接結合されて修飾炭素生成物を生成し、アリール基はさらに少なくとも１つのイオン基又はイオン化可能基を含有する。陰イオン性炭素を生成する好ましい基の例としては、−ＳＯ3Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＰＯ3Ｈ2、−Ｂ（ＯＨ）2、−ＯＳＯ3Ｈ、ＯＰＯ3Ｈ2及びその塩が挙げられるが、これらに限定されない。陽イオン性炭素生成物を生成する基のさらなる例としては、炭素物質に結合されるＣ6Ｈ4ＮＣ5Ｈ5+、３−（１−メチルピリジニウム）及びＣ6Ｈ4Ｎ（ＣＨ3）3+が挙げられる。
本発明の組成物が十分に疎水性である場合、イオン基を有する炭素の水性分散液への両親媒性イオンの付加は炭素のフロキュレーションを引き起こす。この物質は次に、濾過のような手段により容易に単離される。この型の組成物のいくつかはその後、有機溶剤、例えばキシレン、ヘプタン、メチルアミルケトン、ブチルアセテート、ベンジルアルコール、ブタノール、塩化メタン、アセトン等に容易に分散される、ということが判明した。いくつかの場合、本発明の生成物は有機溶剤中に抽出される。
本発明の組成物を調製するための好ましい方法としては、修飾炭素生成物の水性分散液を取り、それを両親媒性イオンと併合させることが挙げられる。例えば、陰イオン的機能性カーボンブラックの水性分散液は、アミン含有化合物及び１又はそれ以上の当量の酸と併合させるか；あるいは第四級アンモニウム塩と併合させるか；アミン含有ポリマー及び１又はそれ以上の当量の酸と併合させ得る。その結果生じる、本発明の組成物を生成する混合物は次に、単離される（例えば濾過又は蒸発）。
あるいは、修飾炭素生成物の水性分散液は、その遊離酸として、アミン含有両親媒性物と併合される。この方法では、修飾炭素生成物はアミンをプロトン化し、したがって２つの成分の各々からイオンを生成する。好的な場合は、遊離塩基を酸性両親媒性化合物とともに保有する修飾炭素生成物にとって有用である。
結合陰イオン基を有する修飾炭素生成物は、水性溶液中で陽イオン性両親媒性イオンとともに、連続操作ピンミキサーに付加される。これは、物質の混合を可能にする。この工程は、本発明の組成物を生成する。結果として生じる物質は、乾燥されるか又は直接用いられる。
本発明の組成物は、適切な担体又は液体ビヒクルとともに懸濁液を生成し得る。このような担体及び液体ビヒクルは、当業者には公知である。
本発明の組成物及び懸濁液は、処方物が水性であろうと非水性であろうと、種々の処方物、例えばインク、塗料及びインクジェットインク中に混入され得る。一般的に、インク、塗料、インクジェットインク及びプラスチック中に用いられる組成物の量は、慣用的カーボンブラックが顔料である場合に用いられるのとほぼ同じである。
前述のように、本発明の組成物は非水性インク処方物中で有用である。したがって、本発明は、溶剤及び本発明の組成物を含有する改良型インク組成物を提供する。その他の公知のインク添加剤が、インク処方物中に混入され得る。非修飾炭素と本発明の組成物との混合物を含有するインク処方物を用いることは、本発明の範囲内である。
概して、インクは、着色剤又は顔料、並びに粘度及び乾燥を調整するための溶剤を含有する。インクは任意に、プリント中の担体として、および／またはプリント可能性、乾燥等を改良するための添加剤として機能するビヒクル又はワニスをさらに含有する。インクの特性、調製及び使用に関する一般的考察に関しては、The Printing Manual，5th Ed.，R.H.Leach，et al.，Eds．（Chapman & Hall，1993）を参照。
本発明の組成物は、前分散液として又は固体として、標準技法を用いてインク処方物中に混入され得る。本発明の組成物の使用は、処方物の粘度を低減することにより、有意の利点及び経費節約を提供する。これはさらに、処方物中の炭素生成物をより高い充填量を可能にする。練磨時間も同様に低減される。本発明の組成物はさらに、噴射性、青色色調及び光沢の改良を提供する。
本発明の組成物はさらに、非水性塗料組成物中に、例えばペイント又は仕上げ塗料に用いられる。したがって、本発明の一実施態様は、適切な溶剤及び本発明の組成物を含有する塗料組成物である。その他の慣用的塗料添加剤は、非水性塗料組成物、例えば樹脂中に混入される。
非水性塗料処方物は、最終用途の条件及び要件によって広範に変化する。概して、塗料系は、炭素を３０重量％まで含有する。樹脂含量は、ほぼ１００％まで、広範に変化し得る。例としては、アクリル、アルキド、ウレタン、エポキシ、セルロース樹脂等が挙げられる。溶剤含量は、０〜８０％で変化する。例としては、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、アルコール、ポリアルコール、ケトン、エステル等が挙げられる。その他の２つの一般的種類の添加剤は、充填剤及び改質剤である。充填剤の例は、その他の着色顔料、クレー、タルク、シリカ及びカーボネートである。充填剤は最終使用要件によって、６０％まで付加し得る。改質剤の例は流動及び均展補助剤及び殺生物剤で、一般に５％未満で付加される。本発明の組成物は、前分散液として、又は固体として、標準技法を用いて非水性塗料組成物中に混入される。
本発明の修飾炭素生成物を含有する組成物の混入のための非水性媒質の例としては、メラミン−アクリル樹脂、メラミン−アルキド樹脂、ウレタン硬化アルキド樹脂、ウレタン硬化アクリル樹脂等が挙げられるが、これらに限定されない。本発明の組成物はさらに、水性エマルションペイント中に用い得る。これらの種類のペイントでは、顔料を含有する非水性部分が存在し、この場合、非水性部分はその後、水性ペイント中に分散される。したがって、本発明の組成物は、その後水性エマルションペイント中に分散される非水性部分の一部として用いられる。
本発明の組成物はさらに、水性インク及び塗料組成物中で有用である。水性とは、水及びその他の水混和性又は水分散性物質、例えばアルコールの混合物を含む。したがって、本発明は、水及び本発明の組成物を包含する水性インク組成物を提供する。その他の公知の水性インク添加剤が、水性インク処方物中に混入される。前記のように、インクは前記の４つの基本的成分から成る。種々の水性インク組成物は、例えば米国特許第２，８３３，７３６号、第３，６０７，８１３号、第４，１０４，８３３号、第４，３０８，０６１号、第４，７７０，７０６号及び第５，０２６，７５５号（これらの記載内容は、いずれも本願でも参考にして取り入れられている）にも開示されている。
本発明の組成物は、前分散液として、又は固体として、標準技法を用いて水性インク処方物中に混入し得る。
フレキソ印刷インクは、水性インク組成物の一群を代表する。フレキソ印刷インクは一般に、着色剤、結合剤及び溶剤を含む。本発明の組成物は、フレキソ印刷インク着色剤として有用である。本発明の組成物は、水性新聞インクに用い得る。例えば、水性新聞インク組成物は、水、本発明の組成物、樹脂及び慣用的添加剤、例えば消泡添加剤又は界面活性剤を包含する。
本発明の組成物はさらに、水性塗料組成物、例えばペイント又は仕上げ塗料に用い得る。したがって、本発明の一実施態様は、水、樹脂及び本発明の組成物を包含する改良型水性塗料組成物である。
その他の公知の水性塗料添加剤が、水性塗料組成物中に混入され得る（例えば、McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology，5th Ed．（McGraw-Hill，1982）参照。この記載内容は参照により本明細書中に含まれる）（さらに、米国特許第５，０５１，４６４号、第５，３１９，０４４号、第５，２０４，４０４号、第５，０５１，４６４号、第４，６９２，４８１号、第５，３５６，９７３号、第５，３１４，９４５号、第５，２６６，４０６号及び第５，２６６，３６１号参照。これらの記載内容は、いずれも本願でも参考にして取り入れられている）。
本発明の組成物は、前分散液として、又は固体として、標準技法を用いて水性塗料組成物中に混入し得る。
インク又は塗料は、種々の用途に用いられる。好ましくは、本発明の水性インク及び塗料中では、本発明の組成物は、インク又は塗料の２０重量％以下の量で存在する。修飾炭素と本発明の組成物の混合物を含有する水性又は非水性インク又は塗料組成物を用いることも本発明の範囲内である。下記で考察するような一般的添加剤を分散液に付加して、水性インク又は塗料の特性をさらに改良し得る。
さらに、本発明の組成物は、インク処方物が溶剤、水又は水性エマルションを基礎にするインクジェットインクを用い得る。
適切なビヒクル及び顔料として本発明の安定分散組成物を含有する非水性又は水性エマルションインクジェットインクの生成は、前記の炭素生成物が用いられる場合にも、最小量の成分及び処理工程で実行され得る。このようなインクは、当業界で公知のインクジェットプリンターに用い得る。好ましくは本発明のインクジェットインク中では、本発明の組成物は、インクジェットインクの２０重量％以下の量で存在する。未修飾炭素と本発明の組成物との混合物を含有するインクジェットインク処方物を用いることも本発明の範囲内である。当業者に公知の添加剤／結合剤を分散液に付加して、インクジェットインクの特性をさらに改良し得る。
さらに、インクジェットインクは、色平衡を修正し、光学濃度を調整するために、多少の染料を混入し得る。適切な染料は、当業者には公知である。
さらに、本発明の組成物を利用してインクジェットインクの調製する場合、漸減サイズのフィルターを通過させるインクの連続濾過を用いて、より望ましい最終生成物が得られる。例えば、先ず３．０μフィルターで濾過し、次に１．０μフィルターで濾過するといったように、所望に応じて用い得る。さらに、インクジェットインク中の修飾炭素生成物のサイズは、好ましくは約２μ以下である。さらに好ましくは、本発明の組成物のサイズは１μ又はそれ未満である。
以下の実施例は本発明をさらに説明するためのものであって、本発明の特許請求事項を限定するものではない。
ＢＥＴ窒素表面積は、ＡＳＴＭ  Ｄ−４８２０を用いて求めた。ＣＴＡＢ面積測定値は、ＡＳＴＭ  Ｄ−３７６０を用いて求めた。ＤＢＰＡデータは、ＡＳＴＭ  Ｄ−２４１４を用いて求めた。インク及び塗料薄膜の光学的特性は、以下の計器で測定した：Ｌ*ａ*ｂ*値は、Ｄ６５  ＣＩＥＬＡＢ色空間計器の１０度でＨｕｎｔｅｒ  Ｌａｂ  Ｓｃａｎ  ６０００で；光学濃度は、ＭａｃＢｅｔｈ  ＲＤ９１８濃度計で測定した；光沢は、ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒモデル４５２７光沢計で測定した。
窒素及び外表面積（ｔ面積）は、ＡＳＴＭ  Ｄ−３０３７に記載された試料調製及び測定法の後に、測定された。この測定のために、窒素吸着等温線は０．５５相対圧まで延長された。相対圧は、飽和圧（Ｐ0、窒素が凝縮する圧力）で割った圧力（Ｐ）である。吸着層厚（ｔオングストローム）を、以下の関係を用いて算出した：ｔ＝０．８８（Ｐ／Ｐ0）2＋６．４５（Ｐ／Ｐ0）＋２．９８
次に、吸着された窒素の容量（ｖ）をｔ1に対してプロットし、次に直線を、３．９〜６．２オングストロームのｔ値に関して、データ点全体に当てはめた。その後、下記のように、この線の傾斜から、ｔ面積を得た：
ｔ面積  ｍ2／ｇ＝１５．４７ｘ傾斜
カーボンブラック生成物での硫黄含量を、各試料のソックスレー洗浄後の燃焼分析により確定した。結合した硫黄（ｍｍｏｌ）は、未処理カーボンブラックの検定からの差により確定した。
実施例１：ジミリスチルグルタメートの調製
この手法は、P．Berndt，et al.，J．Amer．Chem．Soc.，1995，117:9515で公表された方法から適合させた。トルエン（７５ｍＬ）中のミリスチルアルコール（２１．４３ｇ）、Ｌ−グルタミン酸（７．３６ｇ）及びｐ−トルエンスルホン酸一水和物（１０．７７ｇ）の混合物を窒素下で還流した。水を、バレット蒸留受け器中で蒸留物から分離した。理論量の水（２．８ｇ）が収集された時に、加熱を停止し、回転蒸発器でトルエンを真空除去した。生成物はオフホワイト色塊（３８．１３ｇ）に固化した。
この物質をアセトン（１００ｍＬ）から再結晶化して、ジミリスチルグルタメートをそのｐ−トルエンスルホネート塩として得た（全収率７７％）。
実施例２：２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオールジオレエートの調製
トルエン（７５ｍＬ）中の２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオール（５．２６ｇ）、オレイン酸（３３．４ｍＬ）及びｐ−トルエンスルホン酸一水和物（１１．０ｇ）の混合物を窒素下で還流した。水を、バレット蒸留受け器中で蒸留物から分離した。理論量の水（３．３ｇ）が収集された時に、加熱を停止し、回転蒸発器でトルエンを真空除去した。生成物は濃黄色油であった。
この物質を塩化メチレン（２５０ｍＬ）中に溶解して遊離塩基に転換し、１Ｎ  ＮａＯＨ溶液（３ｘ７５ｍＬ）で、次に脱イオン水（３ｘ７５ｍＬ）及び飽和ＮａＣｌ溶液（２ｘ５０ｍＬ）で洗浄した。溶液をＮａ2ＳＯ4上で乾燥し、濾過して蒸発させ、淡黄色油（８８％）を得た。
実施例３：ジオレイルマレエートの調製
無水マレイン酸（８８．２５ｇ）、オレイルアルコール（４８３．２８ｍＬ）、ｐ−トルエンスルホン酸一水和物（８．５６ｇ）及びトルエン（６５０ｍＬ）の混合物を窒素下で還流した。水を、バレット蒸留受け器中で蒸留物から分離した。理論量の水（１７ｇ）が収集された時に、加熱を停止し、回転蒸発器でトルエンを真空除去した。生成物は褐色油（５３２ｇ）で、さらに精製せずに実施例４で用いられた。
実施例４：Ｎ−（ジオレイルスクシニル）ジプロピレンジアミンの調製
Ｎ−（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン（１９．６８ｇ）を、水冷式冷却器、磁気攪拌器及び添加漏斗を装備した三首１リットル丸底フラスコ中のイソプロパノール（１５０ｍＬ）に溶解した。イソプロパノール（１５０ｍＬ）中のジオレイルマレエート（９２．５５ｇ、実施例３）の溶液を添加漏斗に投入した。ジアミン溶液を加熱、還流して、ジオレイルマレエート溶液を７時間かけて付加した。薄層クロマトグラフィー（シリカゲルプレート  ７：３  エタノール／酢酸エチル、１％ＮＨ4ＯＨ含有）による反応混合物の分析は、出発物質の完全消費を示した。溶剤を回転蒸発器で真空除去して、生成物を橙色油（１１３ｇ）として得た。
実施例５：Ｎ，Ｎ−ビス（２‘−メトキシエチル）−６−ヒドロキシヘキサンアミドの調製
ビス（２−メトキシエチル）アミン（１１．８５ｇ）及びトルエン（１００ｍＬ）の混合物を、窒素下で６５℃に加温した。トルエン（３５ｍＬ）に溶解したε−カプロラクトン（９．２３ｇ）の溶液を数分かけて付加した。薄層クロマトグラフィー（シリカゲルプレート、４：１  エタノール／ＮＨ4ＯＨ）により確定してカプロラクトンが消費されるまで、混合物をこの温度で攪拌した。２０時間後、さらに一部のビス（２−メトキシエチル）アミン（３．１ｇ）を付加し、加熱を継続した。約３６時間後、すべてのカプロラクトンが消費された。溶剤を回転蒸発器で真空除去して、生成物を油として得た（２１．７ｇ）。
９０％エタノール（１３５ｍＬ）に溶解した粗生成物の溶液をＤＯＷＥＸ  ５０ＷＸ４−２００イオン交換樹脂の床に通して、生成物を精製した。樹脂を、さらに一部のエタノール（１００ｍＬ）で溶離した。併合溶出液を真空濃縮して、所望の物質を黄色油として得た（全収率５９％）。
ＤＯＷＥＸは、Dow Chemical Co.，Midland，MIの商標である。
実施例６：ジ（Ｎ，Ｎ−ビス（２‘−メトキシエチル）−カプラミド−６−イル）グルタメートの調製
トルエン（３０ｍＬ）中のＮ，Ｎ−ビス（２‘−メトキシエチル）−６−ヒドロキシヘキサンアミド（１０．０ｇ、実施例５）、Ｌ−グルタミン酸（２．９７ｇ）及びｐ−トルエンスルホン酸一水和物（４．０３ｇ）の混合物を窒素下で還流した。水を、バレット蒸留受け器中で蒸留物から分離した。理論量の水（１．１ｇ）が収集された時に、加熱を停止し、回転蒸発器でトルエンを真空除去した。生成物を、そのｐ−トルエンスルホネート塩として、褐色油（１５．５１ｇ）で得た。
実施例７：ピンペレット製造機を用いたカーボンブラック生成物の調製
直径８インチのピンペレット製造機に、５８ｍ2／ｇの窒素表面積及び４６ｍｌ／１００ｇのＤＢＰＡを有する４００ｇのカーボンブラック及び３２ｇのスルファニル酸を投入した。ペレット製造機を１５０ｒｐｍで１分間運転した。脱イオン水（１３２ｍＬ）及び亜硝酸ナトリウム（１２．７５ｇ）を付加し、ペレット製造機を２５０ｒｐｍで２分間運転した。ペレット製造機を停止させ、シャフトとピンをこすり取って、次にペレット製造機を１１００ｒｐｍでさらに２分間運転した。４−スルホベンゼンジアゾニウム水酸化物内部塩をin situに生成し、それをカーボンブラックと反応させた。生成物をペレット製造機から出して、オーブン中で７０〜１００℃で乾燥した。生成物は、結合ｐ−Ｃ6Ｈ4ＳＯ3Ｎａ基を有した。硫黄含量のためのソックスレー抽出試料の分析は、この生成物が０．１６２mequiv/gの結合スルホネート基を有したことを示した。
実施例８：カーボンブラック生成物の調製
本手法は、連続操作条件下でカーボンブラック生成物の調製を説明する。３５０ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積及び１２０ｍＬ／１００ｇのＤＢＰＡを有するカーボンブラック  １００部／時間を、２５部／時間のスルファニル酸及び１０部／時間の亜硝酸ナトリウムとともに水性溶液として、連続操作ピンミキサーに投入した。その結果生じた物質を乾燥して、結合ｐ−Ｃ6Ｈ4ＳＯ3Ｎａ基を有するカーボンブラック生成物を得た。硫黄含量のためのソックスレー抽出試料の分析は、生成物が０．９５mequiv/gの結合スルホネート基を有したことを示した。
実施例９：亜硝酸Ｎ−（４−アミノフェニル）ピリジニウムの調製
亜硝酸銀（２５．４ｇ）をメタノール  １５０ｍＬに溶解した塩化Ｎ−（４−アミノフェニル）ピリジニウム  ３４．１ｇの溶液に付加し、混合物を１時間加熱還流して、室温に冷却した。混合物を濾過し、メタノールを真空除去して、亜硝酸Ｎ−（４−アミノフェニル）ピリジニウムを得た。
実施例１０：カーボンブラック生成物の調製
ピンミキサー中で、亜硝酸Ｎ−（４−アミノフェニル）ピリジニウム  ３５．８及び１０８ｍ2／ｇのＣＴＡＢ表面積及び１１６ｍＬ／１００ｇのＤＢＰＡを有するカーボンブラック  ３００ｇを混合した。混合しながら、水  ２００ｇ、水  ５０ｇに溶解した濃硝酸  １４．７ｇ及び水５０  ｇを順次付加した。混合をさらに３．５分間継続した。その結果生じた物質は、結合ｐ−Ｃ6Ｈ4Ｎ（Ｃ5Ｈ5）+基を有するカーボンブラック生成物及び５３．３％の固体を含有する水の混合物であった。乾燥し、エタノールで一夜ソックスレー抽出を施したこの物質の試料は、０．９１％の窒素を含有したが、これに比して、未処理炭素では窒素含量は０．０１％であった。したがって、乾燥生成物は、０．３２meguiv/gの結合Ｃ6Ｈ4Ｎ（Ｃ5Ｈ5）+ＮＯ3-基を有した。
未乾燥物質  ９．３８ｇを水と混合して、固体  ５ｇを有する分散液（５０ｇ）を調製した。ナトリウムビス（２−エチルヘキシル）スルホスクシネート（１．２２ｇ）を付加した。２−ヘプタノン（４５０ｍＬ）及び水（４００ｇ）を付加し、混合物を振盪した。塩化ナトリウムを付加してエマルションを乱し、水性層を分離漏斗で取り出した。水性層は、実質的にカーボンブラックを含有しなかった。ヘプタノン層中のカーボンブラック生成物は０．１５のＵＰＡ平均粒子直径を有した。ヘプタノン層を３２５メッシュスクリーンに通して濾過し、スクリーン上の物質を、洗浄液が無色になるまで、さらにヘプタノンを加えて洗浄した。スクリーンを乾燥した。その上の残渣は、使用した総カーボンブラック生成物の１．５％に相当した。
平均粒子直径及び最大粒子直径を、ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ超微細粒子分析機（Leeds & Northrup Co.，St．Petersburg，FL）を用いて測定した。下記の条件を用いた：非透明、非球形粒子；粒子密度＝１．８６ｇ／ｃｍ3；分散液として２−ヘプタノンを用いた（ＭＩＣＲＯＴＲＡＣは、Leeds & Northrup Co．の登録商標である）。
実施例１１：カーボンブラック生成物のフロキュレーション／溶剤分散
０．２６mequiv  ＳＯ3-/gを含有する実施例７のカーボンブラック生成物又は０．９５mequiv  ＳＯ3-/gを含有する実施例８のカーボンブラック生成物を、約１０ｍＬの脱イオン水中に分散させた。１ｍＬの酢酸に溶解した下記の表中の１モル当量の化合物の溶液を、攪拌および／または振盪しながら分散液中に付加した。約５分後、フロキュレーションの証拠に関して、分散液を検査した。分散液を凝集させた物質を、表に示す。これらの物質の次に、有機溶剤と脱イオン水の混合物に約１ｍＬの分散液を付加した後、激しく攪拌することにより溶剤の分散性に関して試験した。結果を表に示す。試験しなかった条件は、「−」で示す。
0003964464.tif 000005
実施例１２：カーボンブラック生成物のフロキュレーション／溶剤分散
０．３２mequiv/g  第四級アンモニウム基で機能性化した実施例１０からのカーボンブラック生成物を、約１０ｍＬの脱イオン水中に分散させた。１ｍＬの酢酸に溶解した下記の表中の１モル当量の化合物の溶液を、攪拌および／または振盪しながら分散液中に付加した。約５分後、フロキュレーションの証拠に関して、分散液を検査した。分散液を凝集させた物質を、表に示す。これらの物質を次に、有機溶剤と脱イオン水の混合物に約１ｍＬの分散液を付加した後、激しく攪拌することにより
溶剤の分散性に関して試験した。結果を表に示す。
0003964464.tif 000006
実施例１３：カーボンブラック生成物の両親媒性塩の調製
実施例７のカーボンブラック生成物（２５０ｇ）の分散液を脱イオン水（２２５０ｍＬ）中に作った。このよく攪拌した分散液に、酢酸（２５０ｍＬ）に溶解したオレイルアミン（１８．７ｇ）の溶液を付加した。混合物は、直ちに濁って、泡だらけになった。１〜２時間後、実施例１１に記載したように、フロキュレーション及び溶剤分散性に関して、生成物を点検した。スラリーをBuchner漏斗で濾過し、５０％エタノール及び脱イオン水で洗浄した。生成物をオーブン中で３５〜４５℃で一定重量に乾燥させた。
実施例１４：カーボンブラック生成物のその他の両親媒性塩の調製
下記の表に示した量の試薬を用いて、実施例１３の手法に従った：
0003964464.tif 000007
実施例１５：光沢インク中の両親媒性陽イオンを有する炭素生成物の使用
実施例１３及び１４のカーボンブラック生成物を、三本ロール練り機で調製した標準ヒートセット光沢インク処方物で評価した。それらの性能を、未処理標準である、表面積  ５８ｍ2／ｇ、ＤＢＰＡ  ４６ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックと比較した。
カーボンブラック試料をＷａｒｉｎｇブレンダーで粉砕してペレット化構造を約３０秒間破壊した後、カーボンブラック  １５ｇを粉砕物マスターバッチ  ３５ｇと手動混合することにより、三本ロール練り機で粉砕物を調製した。実施例１３及び１４ｆのカーボンブラック生成物に関する試料サイズを、炭素に適用した処理の量に関して重量補償した（それぞれ、１６．３ｇ及び１６．８ｇ）。マスターバッチは、９部のＬＶ−３４２７ＸＬ（ヒートセット粉砕ビヒクル、Lawter International，Northbrook，IL）〜１部のＭＡＧＩＥＳＯＬ  ４７油で構成される。この混合物  ５０ｇを、７０#Ｆで運転するＫｅｎｔ三本ロール練り機で粉砕した。試料を、等量の粉砕物マスターバッチと混合することによりレットダウン後、粉砕物の評価のためにＮＩＰＲＩプロダクション粉砕計Ｇ−２に適用した。標準を、典型的には練り機に４回通した。粉砕物のゲージ読み取り値が２０μを超えた場合には、さらに通した。練り物質を等重量のレットダウンマスターバッチ（３部のＬＶ３４２７ＸＬ；１２部のＬ６０２５（ヒートセットゲルビヒクル、Lawter International）；５部のＭＡＧＩＥＳＯＬ  ４７油）と混合し、三本ロール練り機に通して、インク完成品を製造した。
ＭＡＧＩＥＳＯＬは、Magie Brothers，Franklin Park，ILから販売されている油に関する登録商標である。
結果的に生じたインクの練磨度データ及び粘度測定値を下記の表に示す。粉砕物データ表中の値はＧ−２粉砕ゲージで測定した場合の値（μ）で、１０スクラッチ／５スクラッチ／５不良粒子がゲージで検出される場合のレベルを示す。ＴＭＩ  ９５−１５−００  Ｌａｒａｙ粘度計（Testing Machines，Ins.）を用いて、２５℃で、ＡＳＴＭ法  Ｄ４０４０−９１にしたがって、鋼棒Ｌａｒａｙ粘度を測定した。
0003964464.tif 000008
両親媒性処理カーボンブラック生成物は、未修飾標準のものを上回る分散率の有意の増強を示す。Ｌａｒａｙ粘度測定値は、これらの試料に関する粘度及び収率値の低減を示した。
カーボンブラック生成物１３及び１４ｆ、並びに標準カーボンブラックから作られたインクに関する光学特性を、ＲＮＡ−５２印刷適性試験機（Research North America，Inc.）を用いてなされたプリントから確定した。結果を下記の表に示す。１．０及び２．０μフィルム厚に関する値を、一連のフィルム厚全体でなされたプリントからのデータの線状回帰から算出した。Ｈｕｎｔｅｒ  Ｌａｂ  Ｓｃａｎ  ６０００（１０度Ｄ６５  ＣＩＥ  ＬＡＢ  色空間計器、Hunter Assocs.，Fairfax，VA）を用いて、Ｌ＊、ａ＊及びｂ＊値を測定した。光学濃度は、ＭａｃＢｅｔｈ  ＲＤ９１８濃度計で測定した。光沢は、ＢＹＫ  Ｇａｒｄｎｅｒモデル４５２７光沢計で測定した。
0003964464.tif 000009
これらの結果は、両親媒性処理カーボンブラック生成物から製造されたインクフィルムの光学特性が標準の場合と同質であることを示す。
実施例１６：光沢インク中の両親媒性陽イオンを有する炭素生成物の使用
実施例１４で生成された炭素生成物を用いて、実施例１５の手法を繰り返した。カーボンブラック生成物１４ａに関する試料サイズは、炭素（１８ｇ）に適用された処理の量に対して重量補償された。
0003964464.tif 000010
両親媒性処理カーボンブラック生成物は、未修飾標準のものを上回る分散率の有意の増強を示す。Ｌａｒａｙ粘度測定値は、これらの試料に関する粘度及び収率値の低減を示す。
カーボンブラック生成物１４ａ、並びに標準カーボンブラックから作られたインクに関する光学特性を実施例１５と同様に確定した。結果を下記の表に示す。
0003964464.tif 000011
これらの結果は、これらの両親媒性処理カーボンブラック生成物から製造されたインクフィルムの光学特性が標準の場合と同質であることを示す。
実施例１６‘：光沢インク中の両親媒性陽イオンを有する炭素生成物の使用
実施例１４ｂ及び１４ｄで生成された炭素生成物を用いて、実施例１５の手法を繰り返した。
0003964464.tif 000012
実施例１４ｂの両親媒性処理カーボンブラック生成物は、未修飾標準のものを上回る分散率の有意を増強を示した。実施例１４ｄは、多少分散し難かった。
カーボンブラック生成物１４ｂ、１４ｄ、並びに標準カーボンブラックから作られたインクに関する光学特性を実施例１５と同様に確定した。結果を下記の表に示す。
0003964464.tif 000013
これらの結果は、これらの両親媒性処理カーボンブラック生成物から製造されたインクフィルムの光学特性が、等試料重量で、標準の場合と同質であることを示す。
実施例１６“：光沢インク中の両親媒性陽イオンを有する炭素生成物の使用
実施例１４ｃで生成された炭素生成物を用いて、実施例１５の手法を繰り返した。実施例１４ｃのカーボンブラック生成物に関する試料サイズは、炭素（１６．６ｇ）に適用された処理の量に対して重量補償された。
0003964464.tif 000014
実施例１４ｃの両親媒性処理カーボンブラック生成物は、未修飾標準のものより有意に増強された分散率及び低Ｌａｒａｙ粘度を示す。
カーボンブラック生成物１４ｃ、並びに標準カーボンブラックから作られたインクに関する光学特性を実施例１５と同様に確定した。結果を下記の表に示す。
0003964464.tif 000015
これらの結果は、実施例１４ｃの両親媒性処理カーボンブラック生成物から製造されたインクフィルムの光学特性が標準の場合よりもやや高濃度で、高噴出性で、高光沢性であることを示す。
実施例１７：ウレタン硬化アクリル処方物中の両親媒性陽イオンで処理したカーボンブラック生成物の使用
本実施例は、アクリルエナメル処方物中のカーボンブラック生成物の使用を説明する。実施例１４ｅ、１４ｇ及び８からのカーボンブラック生成物を、以下の組成物に用いた。カーボンブラック生成物を、ペイント振盪機上の小型スチール製練り機（高さ２．０６インチ×直径２．０９インチ）で粉砕した。各練り機に３／１６インチのクロムスチールボール  ２００ｇ、炭素生成物  ２．１９ｇ、並びにＤＭＲ−４９９アクリル混合エナメル（PPG Finishes，Strongsville，OH）とキシレンの８０／２０混合物から成る粉砕物ビヒクル  １９．９ｇを投入した。この混合物を、５０分間粉砕した。試料を、Ｈｅｇｍａｎゲージで評価した。２３．３ｇのＤＭＲ−４９９、１７．３ｇのキシレン及び１．４ｇのＤＸＲ−８０ウレタン硬化剤（PPG Finishes，Strongsville，OH）を練り機に付加して、１５分間振盪することにより、最終処方物を製造した。完成処方物の３ｍｉｌ引落を密封Ｌｅｎｔａチャート上に作成した。フィルムを３０分間風乾後、１４０#Ｆで３０分間焼き付けた。実施例１５と同様に、光学特性を確定した。
標準は、いかなる付加的処理も伴わない、ＣＴＡＢ表面積３５０ｍ2／ｇ及びＤＢＰ吸油量１２０ｍＬ／１００ｇのカーボンブラックであった。実施例１４ｅのカーボンブラック生成物に関する試料サイズは、炭素に適用された処理の量に対して重量補償された（２．８３ｇ）。１４ｇに関する試料サイズは、完全重量補償された（３．２４）。光学特性及びＨｅｇｍａｎ粉砕物を下記の表に示す。Ｈｅｇｍａｎ値は、５「サンド」粒子が集落化されるＨｅｇｍａｎゲージで測定された。
0003964464.tif 000016
これらの結果は、この処方物中の実施例１４ｅの生成物の使用が、未修飾カーボンブラックにより生成されたものより、又は実施例８の前駆体炭素より高濃度、高噴出性の、そしてより青い塗料を生じることを示す。実施例１４ｇの生成物は、標準より高濃度及び高噴出性であった。
実施例１８ａ〜１８ｎ：高分子陽イオン性両親媒性物によるカーボンブラック生成物の処理
下記の手法を用いて、これらの実施例におけるカーボンブラック生成物を調製した。
エマルジョン重合により、アミン含有ポリマーを調製した。還流冷却器、添加漏斗、ガス流入管、攪拌器及び温度計付温水浴を装備した１リットルの丸底フラスコに、水の２６４．３４ｇ及び炭酸ナトリウムの０．０８９ｇを付加した。フラスコを約７０℃に加熱し、窒素を１時間散布した。窒素散布を吹き付けに変え、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの１０％水性溶液  １５．０ｇを付加した。次に、フラスコを８５℃に加熱した。一旦この温度にして、１０％（６．０ｍＬ）の開始剤溶液（水５７．３ｇ中に過硫酸アンモニウムの０．２０ｇを溶解して調製）を、その後、１０％（３５．０ｇ）の乳化モノマー混合物（１９６．６ｇのメチルメタクリレート（ＭＭＡ）、３．４ｇの２−（ジメチルアミノ）エチルメタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）、１．０ｇのｎ−ドデシルメルカプタン及び５．０ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの１０％水性溶液を、激しく攪拌しながら水の１１８．０ｇに付加して調製）を付加した。一旦乳化されると、この混合物を継続的に攪拌して、良好な乳濁液を保持した。各々の付加に際しては、水  ４．７ｍＬで洗浄した。反応液を８５℃で１時間攪拌すると、この間に変色が認められたが、これはポリマーの生成を示す。この後、残りの乳化モノマー混合物を、その後３時間に亘って漸次反応フラスコに滴下した。この間に、残りの開始剤溶液も、１５分毎に４ｍＬずつ、反応フラスコに付加した。モノマー及び開始剤付加の完了時に、各フラスコを水  ４．７ｍＬで洗浄し、これらの洗浄液を反応フラスコに付加した。温度をさらに１時間、８５℃に保持した。その後、反応液を室温に冷却させて、一夜攪拌した。
頭上攪拌器を装備した１リットルビーカー中の水の４００ｍＬにドライカーボンブラックの３．７０ｇを付加することにより、実施例８のカーボンブラック生成物の分散液を調製した。これを室温で１０分間攪拌した。この分散液に、氷酢酸の０．２１４ｇを、その後、前記のように調製されたメチルメタクリレート（ＭＭＡ）及び２−（ジメチルアミノ）メタクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）の９８．３／１．７コポリマー  ３３．３ｇを付加した。混合物を室温で２時間攪拌した。頭上攪拌器及びホットプレートを装備した２リットルビーカー中の水  ４００ｍＬに溶解した酢酸マグネシウム四水和物  １１．４ｇの溶液を７０℃に加熱し、これに、カーボンブラック／ポリマー混合物を付加した。これをこの温度で２０分間攪拌し、濾過して、その結果生じたカーボンブラック生成物を７５℃で真空オーブン中で一定重量に乾燥させた。
この手順の後に、下記のカーボンブラック生成物を調製した：ここで、ＣＢ−１は実施例８のカーボンブラック生成物を示し、ＣＢ−２は実施例８のカーボンブラック生成物が調製されたカーボンブラックを示す。
0003964464.tif 000017
実施例１９ａ〜１９ｈ：有機溶剤中のカーボンブラック生成物の分散性の立証
各々のカーボンブラック生成物を手で圧潰して、適度微細粉末を得た。試料を計量後、カーボンブラック生成物をソックスレー抽出機に入れ、塩化メチレンで少なくとも２４時間抽出した。全残存試料（残渣）を一定重量に乾燥させた。塩化メチレン溶液を回転蒸発器で真空蒸発させて、有機可溶性物質（抽出可能）の重量を記録した。
この手順の後に、実施例１８ａ〜１８ｅのカーボンブラック生成物に関して、下記の結果を得た。カーボンブラック生成物の他に、対照試料を同一方法で分析した。ここで、ポリマー１はＰ（ＭＭＡ／ＤＭＡＥＭＡ）（９８．３／１．７）であり、そしてＣＢ−２は実施例８のカーボンブラック生成物が調製されるカーボンブラック生成物である。
0003964464.tif 000018
これらの実施例は、ポリマー上の両親媒性基の量がカーボンブラック上の逆電荷を有する基の量と等価である場合（実施例１９ｅ）、抽出可能レベルは高い、ということを立証する。これ以上だと、抽出可能レベルは低減する。これは、有機溶剤中に分散し得るカーボンブラック生成物の製造方法を実証する。
実施例２０ａ〜２０ｌ：有機溶剤中のカーボンブラック生成物の分散性の立証
実施例１９に記載した手順の後に、実施例１８ｆ〜１８ｎのカーボンブラック生成物に関して、下記の結果を得た。カーボンブラック生成物の他に、対照試料を同一方法で分析した。ここで、ポリマー２はＰ（ＭＭＡ／ＤＭＡＥＭＡ）（９８．３／１．７）であり、ポリマー３はＰＭＭＡであり、そしてＣＢ−２は実施例８のカーボンブラック生成物が調製されるカーボンブラックである。
0003964464.tif 000019
これらの実施例は、両親媒性ポリマーと逆電荷を有するカーボンブラックとが等量で存在する場合、有機溶剤中の分散性の改良が観察される（実施例２０１）、ということを立証する。これらの実施例はさらに、ポリマーが両親媒性でない場合（アミンが存在しない実施例２０ｇ及び実施例２０ｈの場合、及び酸が存在しない実施例２０ｋの場合）、又はカーボンブラックが逆電荷を保有しない場合（実施例２０ｅ、２０ｆ、２０ｉ及び２０ｊの場合）には、この作用は観察されないことを立証する。これは、有機溶剤中に分散し得るカーボンブラック生成物の製造方法を実証する。
実施例２１：有機溶剤中のカーボンブラック生成物の分散性の立証
実施例１９に記載した手順の後に、実施例１８ｎのカーボンブラック生成物に関して、下記の結果を得た。カーボンブラック生成物の他に、対照試料を同一方法で分析した。ここで、ポリマー２はＰ（ＭＭＡ／ＤＭＡＥＭＡ）（９８．３／１．７）であり、そしてＣＢ−２は実施例８のカーボンブラック生成物が調製されるカーボンブラックである。
0003964464.tif 000020
この実施例は、この方法が大規模でも有効であることを実証する。
実施例２２：ニコチン酸ブチルの性能
実施例８の生成物の試料の１ｇを、ニコチン酸ブチルを用いて、実施例１１にしたがって処理した。この物質は凝集しなかった。ＵＰＡ粒子サイズ分析は、本物質が依然として良好に分散され、平均粒子直径が０．１５５μであることを示した。この溶液の約２ｍＬ試料を複写紙に適用して、３ｍｉｌ  Ｂｉｒｄアプリケーターで引落された。引落物を１０〜１５分間風乾し、光学濃度は１．３０であると確定された。次に引落物を、黒色顔料がそれ以上流れ出なくなるまで、脱イオン水流で洗浄した。これを乾燥させて、水洗領域の光学濃度を１．２９と確定した。したがって、光学濃度の９９％が保持された。実施例８の生成物単独の結果は、未洗浄域及び洗浄域でそれぞれ１．３１及び１．１８であった。この場合、光学濃度の９０％だけが保持された。
これらの結果は、例えば実施例８のようなカーボンブラック生成物の分散溶液への陽イオン性両親媒性物の付加は、混合物の溶液行動に変化が認められない場合でさえ、カーボンブラック生成物の特性に影響を及ぼし得る、ということを示す。
本発明のその他の実施態様は、本明細書中に開示した本発明の詳述及び実施を考察することにより、当業者には明らかになる。明細及び実施例は例証と考えるべきであって、本発明の範囲及び技術的思想は、下記の請求の範囲に示されている。