(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水性溶媒と、置換又は未置換の芳香族基が結合している炭素を含有する変性された炭素製品とを含み、前記芳香族基が前記炭素に直接的に結合している、非水性コーティング組成物。
【請求項２】
前記芳香族基の芳香環が、アリール基である、請求項１の組成物。
【請求項３】
前記芳香族基の芳香環が、ヘテロアリール基である、請求項１の組成物。
【請求項４】
前記芳香族基が、式AyAr-基である、請求項１の組成物:
（式中、Arは、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ビフェニル、ピリジニル、及びトリアジニルからなる群から選択された、芳香族基であり；
Aは、水素、又はR，OR，COR，COOR，OCOR、ハロゲン、CN，NR2，SO2NR2，SO2NR(COR)，NR(COR)，CONR2，NO2、及びN=NR'からなる群から選択された官能基であるか；もしくは、Aは、未置換、又は１個以上の前述の官能基で置換された、直鎖、分枝鎖又は環状の炭化水素基であり；
Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換又は未置換のアルキル、C3-C20の置換又は未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR″、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R″は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；xは、１〜40であり；並びに
yは、Arがフェニルの場合は１〜５の整数であり、Arがナフチルの場合は１〜７であり、Arがアントラセニル、フェナントレニル、もしくはビフェニルの場合は１〜９であり、Arがピリジニルの場合は１〜４であり、又はArがトリアジニルの場合は１〜２である。）。
【請求項５】
前記芳香族基が、a)芳香族基、及びb)式SO2N2又はSO2NR(COR)の少なくとも一方の基を有する、請求項１の組成物：
（式中、Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR'、又は置換もしくは未置換のアリールであり；R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；並びに、xは、１〜40である。）。
【請求項６】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NH2である、請求項５の組成物。
【請求項７】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHC6H13である、請求項５の組成物。
【請求項８】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHCOCH3である、請求項５の組成物。
【請求項９】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHCOC5H11である、請求項５の組成物。
【請求項１０】
前記炭素が、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質炭素、微細に分割された炭素、活性チャコール、活性炭又はそれらの混合物である、請求項１の組成物。
【請求項１１】
前記炭素が、カーボンブラックである、請求項10の組成物。
【請求項１２】
非水性溶媒と、置換又は未置換の芳香族基が結合している炭素を含有する変性された炭素製品とを含み、前記芳香族基が前記炭素に直接的に結合している、非水性インク組成物。
【請求項１３】
前記芳香族基の芳香環が、アリール基である、請求項12の組成物。
【請求項１４】
前記芳香族基の芳香環が、ヘテロアリール基である、請求項12の組成物。
【請求項１５】
前記芳香族基が、式AyAr-基である、請求項12の組成物：
（式中、Arは、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ビフェニル、ピリジニル、及びトリアジニルからなる群から選択された、芳香族基であり；
Aは、水素、又はR，OR，COR，COOR，OCOR、ハロゲン、CN，NR2，SO2NR2，SO2NR（COR），NR（COR），CONR2，NO2、及びN=NR'からなる群から選択された官能基であるか；もしくは、Aは、未置換、又は１個以上の前述の官能基で置換された、直鎖、分枝鎖又は環状の炭化水素基であり；
Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR″、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R″は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；xは、１〜40であり；並びに
yは、Arがフェニルの場合は１〜５の整数であり、Arがナフチルの場合は１〜７であり、Arがアントラセニル、フェナントレニル、もしくはビフェニルの場合は１〜９であり、Arがピリジニルの場合は１〜４であり、又はArがトリアジニルの場合は１〜２である。）。
【請求項１６】
前記芳香族基が、a)芳香族基、及びb)式SO2NR2又はSO2NR(COR)の少なくとも一方の基を有する、請求項12の組成物。
（式中、Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換又は未置換のアルキル、C3-C20の置換又は未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR'、又は置換もしくは未置換のアリールであり；R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；並びに、xは１〜40である。）。
【請求項１７】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NH2である、請求項15の組成物。
【請求項１８】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHC6H13である、請求項15の組成物。
【請求項１９】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHCOCH3である、請求項15の組成物。
【請求項２０】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHCOC5H11である、請求項15組成物。
【請求項２１】
前記炭素が、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質炭素、微細に分割された炭素、活性チャコール、活性炭又はそれらの混合物である、請求項12の組成物。
【請求項２２】
前記炭素が、カーボンブラックである、請求項21の組成物。
【請求項２３】
炭素、並びにa)芳香族基、及びb)式SO2NR2又はSO2NR(COR)の少なくとも一方の基が結合した有機基を有する、変性された炭素製品：
（式中、Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR'、又は置換もしくは未置換のアリールであり；R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；並びに、xは、１〜40である。）。
【請求項２４】
前記炭素が、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質炭素、微細に分割された炭素製品、活性チャコール、活性炭又はそれらの混合物である、請求項23の変性された炭素製品。
【請求項２５】
前記炭素が、カーボンブラックである、請求項24の変性された炭素製品。
【請求項２６】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NH2である、請求項25の変性された炭素製品。
【請求項２７】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHC6H13である、請求項25の変性された炭素製品。
【請求項２８】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHCOCH3である、請求項25の変性された炭素製品。
【請求項２９】
前記芳香族基が、p-C6H4SO2NHCOC5H11である、請求項25の変性された炭素製品。
【請求項３０】
下記の工程を含む、非水性コーティング組成物の光学的性質を改善する方法：
置換又は未置換の芳香族基が結合した炭素を含む変性された炭素製品を、非水性コーティング組成物に、混合する工程。
【請求項３１】
前記芳香族基が、式AyAr-基である、請求項30の方法：
（式中、Arは、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ビフェニル、ピリジニル、及びトリアジニルからなる群から選択された、芳香族基であり；
Aは、水素、又はR，OR，COR，COOR，OCOR、ハロゲン、CN，NR2，SO2NR2，SO2NR(COR)，NR(COR)，CONR2，NO2、及びN=NR'からなる群から選択された官能基であるか；又は、Aは、未置換、もしくは１個以上の前述の官能基で置換された、直鎖、分枝鎖もしくは環状の炭化水素基であり；
Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR″、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R″は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；xは、１〜40であり；並びに
yは、Arがフェニルの場合は１〜５の整数であり、Arがナフチルの場合は１〜７であり、Arがアントラセニル、フェナントレニル、もしくはビフェニルの場合は１〜９であり、Arがピリジニルの場合は１〜４であり、又はArがトリアジニルの場合は１〜２である。）。
【請求項３２】
前記芳香族基が、a)芳香族基、及びb)式SO2NR2又はSO2NR(COR)の少なくとも一方の基を有する、請求項30の方法：
（式中、Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR&apos;、又は置換もしくは未置換のアリールであり；R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；並びに、xは、１〜40である。）。
【請求項３３】
前記炭素が、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質炭素、微細に分割された炭素、活性チャコール、活性炭又はそれらの混合物である、請求項30の方法。
【請求項３４】
前記炭素が、カーボンブラックである、請求項33の方法。
【請求項３５】
下記の工程を含む、非水性インク組成物の光学的性質を改善する方法：
置換又は未置換の芳香族基が結合した炭素を含む変性された炭素製品を、非水性インク組成物に、混合する工程。
【請求項３６】
前記芳香族基が、式AyAr-基である、請求項35の方法：
（式中、Arは、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ビフェニル、ピリジニル、及びトリアジニルからなる群から選択された、芳香族基であり；
Aは、水素、又はR，OR，COR，COOR，OCOR、ハロゲン、CN，NR2，SO2NR2，SO2NR(COR)，NR(COR)，CONR2，NO2、及びN=NR'からなる群から選択された官能基であるか；又は、Aは、未置換、もしくは１個以上の前述の官能基で置換された、直鎖、分枝鎖もしくは環状の炭化水素基であり；
Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR″、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、又は置換もしくは未置換のアリールであり；
R″は、水素、C1-C20の置換もしく未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；xは、１〜40であり；並びに
yは、Arがフェニルの場合は１〜５の整数であり、Arがナフチルの場合は１〜７であり、Arがアントラセニル、フェナントレニル、もしくはビフェニルの場合は１〜９であり、Arがピリジニルの場合は１〜４であり、又はArがトリアジニルの場合は１〜２である。）
【請求項３７】
前記芳香族基が、a)芳香族基、及びb)式SO2NR2又はSO2NR(COR)の少なくとも一方の基を有する、請求項35の方法：
（式中、Rは、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR'、又は置換もしくは未置換のアリールであり；R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；並びに、xは、１〜40である。）。
【請求項３８】
前記炭素が、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質炭素、微細に分割された炭素、活性チャコール、活性炭又はそれらの混合物である、請求項35の方法。
【請求項３９】
前記炭素が、カーボンブラックである、請求項38の方法。
【請求項４０】
カーボンブラック以外の着色顔料をさらに含む、請求項１の組成物。
【請求項４１】
カーボンブラック以外の着色顔料をさらに含む、請求項１２の組成物。
【発明の詳細な説明】
本出願は、いずれも1994年12月15日に出願された、米国特許出願第08/356,462号及び第08/356,653号の一部継続出願であり、その内容を引用によりこの明細書の内容に含める。
発明の背景
発明の分野
本発明は、変性された炭素製品を含有する、非水性のインク及びコーティングに関する。
関連技術の考察
非水性のインク及びコーティングは、水性ビヒクルが適さないような、多くの用途に使用されている。例えば、金属、ガラス、又はプラスティックのような、疎水性で、非孔質の基材上に印刷されるインクは、速乾性でなければならない。従って、ケトン、エステル、アルコール又は炭化水素のような溶媒が、水の代わりに瀕用される。このような溶媒をベースにしたインクは、ボール箱及び様々な金属又はプラスチックのコンテナ及び部材の産業用標識に、広範に使用されている。具体的な例は、新聞用インク組成物及びウェブオフセット光沢ヒートセットインク組成物を含む。
インク及びコーティングは、更に、特定の状況下では、耐水性が求められる。従って、インク及びコーティング配合物の非水性溶媒に、樹脂が溶解され、乾燥時に所望の耐水性を提供する。このような非水性コーティングの主な用途は、金属及びプラスティックの自動車部品である。
発明の要約
本発明は、置換又は未置換の芳香族基が結合している炭素を含有する、変性された炭素製品が混合された、非水性コーティング及びインク組成物に関する。ここで使用される炭素は、ジアゾニウム塩と反応することができ、前述の変性された炭素製品を形成する。この炭素は、結晶質又は非晶質であることができる。その例としては、グラファイト、カーボンブラック、ガラス質炭素、及び活性チャコール又は活性炭があるが、これらに限定されるものではない。前述のものの微細に分割された形のものが好ましく；異なる炭素類の混合物を使用することも可能である。
好ましい実施態様
ここで使用される炭素は、ジアゾニウム塩と反応して、前述の変性された炭素製品を形成することが可能である。この炭素は、結晶質又は非晶質であることができる。その例としては、グラファイト、カーボンブラック、ガラス質炭素、活性チャコール、活性炭、及びこれらの混合物があるが、これらに限定されるものではない。前述のものの微細に分割された形のものが好ましく；異なる炭素類の混合物を使用することも可能である。この変性された炭素製品は、液体反応媒質中での、炭素のジアゾニウム塩との反応により、少なくとも１個の有機基が該炭素の表面に結合することによって調製することができる。このジアゾニウム塩は、炭素に結合される有機基を含むことができる。本発明において、ジアゾニウム塩とは、１個以上のジアゾニウム基を有する有機化合物である。好ましい反応媒質は、水、水を含有するいずれかの媒質、及びアルコールを含有するいずれかの媒質を含む。水が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これらの変性された炭素製品、及びそれらの各種調製法は、1994年12月15日に出願された“Reaction of Carbon Black with Diazonium Salts, Resultant Carbon Black Ploducts and Their Uses”と題する、米国特許出願第08/356,660号、並びにこの出願と同時に出願されたその一部継続出願に記載されていて、これらは両方とも引用により本明細書の記載に含める。炭素がカーボンブラックでないこれらの変性された炭素製品、及びそれらの各種調製法は、1994年12月15日に出願された“Reaction of Carbon Materials With Diazonium Salts and Resultant Carbon Products”と題する、米国特許出願第08/356,653号に記載されていて、これも引用により本明細書の記載に含める。
前述の変性された炭素製品の調製のために、このジアゾニウム塩は、炭素との反応をもたらすのに十分な安定性のみが必要である。従って、この反応は、一方で不安定であり、かつ分解されると考えられる、いくつかのジアゾニウム塩を用いて行われる。一部の分解工程は、炭素とジアゾニウム塩の間の反応と競合し、かつ該炭素に結合した有機基の総数を減少することがある。更に、この反応は、多くのジアゾニウム塩が分解を受けやすいような高温で行われる。同じく高温も、ジアゾニウム塩の反応媒質への溶解度を有利に上昇し、かつこの工程時のその取扱い易さを改善する。しかし、高温は、他の分解工程のために、ジアゾニウム塩の一部喪失をもたらすことがある。本発明のジアゾニウム塩は、その場で調製することができる。本発明の変性された炭素製品は、副産物又は塩を含まないことが好ましい。
カーボンブラックは、希釈され、容易に攪拌される水性スラリーとして存在する場合、もしくはカーボンブラックのペレット形成に適した量の水の存在する場合に、ジアゾニウム塩と反応することができる。所望であるならば、カーボンブラックペレットは、通常のペレット化技術を用いて形成される。他の炭素類は、同様にジアゾニウム塩と反応することができる。これに加え、変性された炭素製品が、非水性インク及びコーティングでの使用のために、カーボンブラック以外の炭素を使用する場合は、この炭素は、該インク及びコーティング中での望ましくない沈殿を防止するために、ジアゾニウム塩と反応する前に、微細な粒度に粉砕されることが好ましい。
この有機基は、脂肪族基、環状有機基、又は脂肪族部分及び環状部分を有する有機化合物であることができる。前述のように、炭素との反応で使用されるジアゾニウム塩は、このような基の１種を有し、かつジアゾニイウム塩を形成することが、たとえ一過性であっても可能であるような、第１級アミンに由来することができる。この有機基は、置換又は未置換の、分枝した又は分枝していないものであってよい。脂肪族基は、例えば、アルカン、アルケン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、カルボン酸及び炭水化物に由来した基を含む。環状有機基は、脂環式炭化水素基（例えば、シクロアルキル、シクロアルケニル）、ヘテロ環式炭化水素基（例えば、ピロリジニル、ピロリニル、ピペリジニル、モルホリニルなど）、アリール基（例えば、フェニル、ナフチル、アントラセニルなど）、及びヘテロアリール基（イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジニル、チエニル、チアゾリル、フリル、トリアジニル、インドリルなど）を含むが、これらに限定されるものではない。置換された有機基の立体障害が増加するにつれて、ジアゾニウム塩及び炭素の間の反応による、炭素に結合した有機基の数は減少する。
この有機基が置換されている場合は、ジアゾニウム塩の形成と共存することができるいずれかの官能基を有することができる。好ましい官能基は、R，OR，COR，COOR，OCOR、ハロゲン、CN，NR2，SO2NR(COR)，SO2NR2,NR(COR)，CONR2，NO2、及びN=NR'であるが、これらに限定されるものではない。Rはそれぞれ独立に、水素、C1-C20の置換又は未置換のアルキル（分枝した又は分枝していない）、C3-C20の置換又は未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR"、又は置換もしくは未置換のアリールである。R'は、それぞれ独立に、水素、C1-C20の置換又は未置換のアルキル（分枝した又は分枝していない）、又は置換又は未置換のアリールである。R"は、水素、C1-C20の置換又は未置換のアルキル、C3-C20の置換又は未置換のアルケニル、C1-C20の置換又は未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルである。整数nは、１〜８、好ましくは２〜４の範囲にある。整数xは、１〜40、好ましくは２〜25の範囲にある。陰イオンX-は、ハライド、もしくは金属又は有機酸から誘導された陰イオンである。
好ましい有機酸は、式AyAr-を有する芳香族基であり、これは式AyArNH2の第１級アミンに相当する。この式において、各々は下記の意味である：Arは、フェニル、ナフチル、アントラセニル、フェナントレニル、ビフェニル、ピリジニル、及びトリアジニルからなる群から選択された、芳香族基であり；Aは、上述の好ましい官能基からそれぞれ独立に選択された芳香族基の置換基であるか、もしくはAは、直鎖、分枝鎖、又は環状の炭化水素基（好ましくは１〜20個の炭素を含む）で、未置換、又は１個以上のこれらの官能基で置換され；かつyは、Arがフェニルの場合は１〜５の整数であり、Arがナフチルの場合は１〜７であり、Arがアントラセニル、フェナントレニル、もしくはビフェニルの場合は１〜９であり、又はArがピリジニルの場合は１〜４であり、Arがトリアジニルの場合は１〜２である。Aが（C2-C4アルケニルオキシ）xR"基である場合は、好ましくは、ポリエトキシレート基、ポリプロポキシレート基、又はこれら２種のランダム又はブロック混合物である。特に好ましい有機基は、下記の実施例において示されたものである。
好ましい変性された炭素製品は、炭素、並びにa)芳香族基及びb)式SO2NR2又はSO2NR(COR)の少なくとも一方の基を有する有機基の結合を有する。好ましくは、Rはそれぞれ独立に、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、（C2-C4アルキレンオキシ）xR'、又は置換もしくは未置換のアリールであり；R'は、水素、C1-C20の置換もしくは未置換のアルキル、C3-C20の置換もしくは未置換のアルケニル、C1-C20の置換もしくは未置換のアルカノイル、又は置換もしくは未置換のアロイルであり；並びにxは、１〜40である。特に好ましい芳香族基は、p-C6H4SO2NH2，p-C6H4SO2NHC6H13，p-C6H4SO2NHCOCH3，p-C6H4SO2NHCOC5H11、及びp-C6H4SO2NHCOC6H5である。
前述の変性された炭素製品は、非水性インク配合物において有用である。従って、本発明は、溶媒、及び置換又は未置換の芳香族基が結合した変性された炭素製品を含有する、改良されたインク組成物を提供する。他に公知のインク添加剤を、このインク配合物に混合することができる。更に変性されない炭素と、変性された炭素製品との混合物を含有するインク配合物の使用も、本発明の範囲に属する。
一般に、インクは４種の基本的成分からなる：（１）着色剤又は顔料、（２）印刷時にキャリヤーとして機能する、ビヒクル又はワニス、（３）印刷適性、乾燥などを改善するための添加剤、並びに（４）粘度、乾燥、及び他のインク成分との相溶性を調節するための溶媒である。インクの特性、調製及び使用に関する一般的な考察に関しては、The Printing Manual（第５版、R.H.Leachらの編集（Chapman & Hall社、1993年））を参照のこと。
本発明の変性された炭素製品は、予備分散体又は固形物のいずれかとして、標準的技術を用いて、インク配合物に混合することができる。本発明の変性された炭素製品の使用は、カーボンブラックのような通常の炭素物質で、一般的に使用されるロール練り（milling）工程を省略することによって、大きな利点及び経費削減をもたらす。本発明の変性された炭素製品は、改善された噴射性（jetness）も提供する。
下記のより詳細な説明に示されるように、本発明の非水性インク及びコーティング配合物は、改善された光学的性質を示すことができる。
前述の変性された炭素製品は、塗料又は仕上げ塗料のような非水性コーティング組成物において使用することもできる。従って、本発明の１つの実施態様は、溶媒、結合剤、及び置換又は未置換の芳香族基が結合した変性された炭素製品を含有する、改良されたコーティング組成物である。他の通常のコーティング添加剤を、この非水性コーティング組成物に混合することができる。
コーティング配合物は、最終用途の条件及び必要条件に応じて広範に変動する。一般に、コーティングシステムは、炭素を30重量％まで含有している。前記樹脂の含量は、100％付近まで大きく変動することができる。その例は、アクリル、アルキド、ウレタン、エポキシ、セルロースなどである。溶媒含量は、０〜80％の間で変動することができる。その例は、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、アルコール、多価アルコール、ケトン、エステルなどである。一般的添加剤の他の２種類は、充填剤及び変性剤である。充填剤の例は、他の着色顔料、クレー、タルク、シリカ、及びカーボネート類である。充填剤は、最終用途の必要条件に応じて、60％まで添加することができる。変性剤の例は、流動性及びレベリングの助剤並びに殺生物剤であり、一般に５％未満で添加することができる。
本発明の変性された炭素製品は、予備分散体又は固形物のいずれかとして、標準的方法で、非水性コーティング組成物に混合することができる。この非水性インク組成物では、置換又は未置換の芳香族基が結合した変性された炭素製品の使用は、通常の炭素物質で一般的に使用されるロール練り工程の省略により、大きな利点及び経費削減をもたらす。本発明の変性された炭素製品は、改善された噴射性も提供する。
下記の実施例は、クレームされた本発明を、詳細に説明することを意図するものであり、限定を意図しない。
特に断わらない限りは、表面積の測定には、ASTM D-4820に従って得られたBET窒素表面積を用いた。CATB面積は、ASTM D-3765に従って得た。DBPAデータは、ASTM D-2414に従って得た。
実施例
例１
PEG750メチルエーテルメタンスルホネートの調製
本例は、例２で使用したPEG750メチルエーテルメタンスルホネートの調製を示す。平均分子量750のポリ（エチレングリコール）メチルエーテル（PEG 750メチルエーテル）（30.4g）及び塩化メチレン20mlの混合物に、窒素雰囲気下で、ピリジン（6.42g）を添加した。材料が全て溶解した後、メタンスルホニルクロリド（5.58g）を、約３分間かけて添加した。最低４時間、しかし18〜48時間程度、攪拌して、この反応を進行させ、完了させた。
この反応を、塩化メチレン100mlで希釈することによって停止し、かつ脱イオン水（D.I.水）、希HCl溶液及び水酸化ナトリウム溶液で洗浄した。この塩化メチレン溶液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、その後減圧下で蒸発し、油状の生成物31.01g（理論値の92.3％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度82％を示した。
例２
PEG750メチルエーテルスルファニルアミドの調製
本例は、例11，12及び30で使用した、PEG750メチルエーテルスルファニルアミドの調製を示す。スルファニルアミド（3.74g）、85％水酸化カリウム（1.2g）及びアセトニトリル30mlを、窒素雰囲気下で一緒にした。この混合物を、60〜70℃に加熱し、かつ少量の水（＜1ml）を添加した。60〜70℃で約１時間攪拌した後、アセトニトリル15mlを溶媒とするPEG750メチルエーテルメタンスルホネート（15g）の溶液を、10分間かけて添加した。この混合物を、60〜70℃で、少なくとも14時間攪拌し続けた。
この反応を、まず減圧下で溶媒を除去することによって停止した。この物質を、塩化メチレン75mlで希釈し、かつD.I.水及び飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄した。この塩化メチレン溶液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、かつ減圧濃縮し、油状の生成物13.45g（粗収率82％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度80％を示した。
例３
PEG350メチルエーテルメタンスルホネートの調製
本例は、例４で使用したPEG350メチルエーテルメタンスルホネートの調製を示す。この方法は、PEG 750メチルエーテルを、等モル量の平均分子量350のポリエチレングリコールメチルエーテル（14.21g）に代える以外は、例１と同様であった。この方法から、生成物16.55g（粗収率95％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度約85％を示した。
例４
PEG350メチルエーテルスルファニルアミドの調製
本例は、例13で使用した、PEG350メチルエーテルスルファニルアミドの調製を示す。スルファニルアミド（2.41g）、85％水酸化カリウム（0.78g）及びアセトニトリル20mlを、窒素雰囲気下で一緒にした。この混合物を、60〜70℃に加熱し、かつ少量の水（＜1ml）を添加した。60〜70℃で約１時間攪拌した後、アセトニトリル5mlを溶媒とするPEG350メチルエーテルメタンスルホネート（5g）溶液を、５分間かけて添加した。この混合物を、60〜70℃で、少なくとも４時間攪拌し続けた。
この反応を、酢酸でこの混合物のpHを５に調節することによって停止し、その後減圧下で溶媒を除去した。この物質を、塩化メチレン75mlで希釈し、かつD.I.水及び飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄した。この塩化メチレン溶液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、かつ減圧濃縮し、ゲル状の生成物4.93g（粗収率84％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度68％を示した。
例５
ポリオキシエチレン（２）セチルエーテルメタンスルホネート
本例は、例６で使用した、ポリオキシエチレン（２）セチルエーテルメタンスルホネートの調製を示す。ポリオキシエチレン（２）セチルエーテル30.4g及び塩化メチレン10mlの混合物に、窒素雰囲気下で、ピリジン（4.78g）を添加した。材料が全て溶解した後、メタンスルホニルクロリド（3.80g）を添加した。３時間後、この反応混合物を、塩化メチレン15mlで希釈し、かつ18時間攪拌を続けた。
この反応は、塩化メチレン50mlで希釈することによって停止し、かつD.I.水、希HCl溶液及び希水酸化ナトリウム溶液で洗浄した。この塩化メチレン溶液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、その後減圧下で蒸発し、生成物11.78g（粗収率95％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度90％を示した。
例６
N1-（ポリオキシエチレン（２）セチルエーテル）スルファニルアミドの調製
本例は、例14で使用した、N1-（ポリオキシエチレン（２）セチルエーテル）スルファニルアミドの調製を示す。スルファニルアミド（2.0g）、及び85％水酸化カリウム（0.66g）を、窒素雰囲気下で一緒にし、アセトニトリル15mlで希釈した。この混合物を、60〜70℃に加熱し、その後D.I.水約３滴及び水酸化テトラブチルアンモニウム（メタノールを溶媒とする1.0M溶液1.18ml）を加えた。この混合物を、60〜70℃で約22時間攪拌した。
この反応を、約２滴の酢酸を添加することによって停止し、その後減圧下で溶媒を除去した。この残渣を、塩化メチレン95mlで希釈し、かつD.I.水及び飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄した。この塩化メチレン相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、かつ減圧下で蒸発し、生成物4.19g（粗収率88％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度90％を示した。
例７
カーボンブラック製品の調製
スルファニルアミド（5.0g）、6N HCl 14.4ml及び脱イオン水25mlを一緒にし、かつスルファニルアミドの溶解に必要であるならば、この混合物を加熱した。この溶液を、氷浴中で冷却した。表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（100g）を、D.I.水400mlに懸濁し、かつこの攪拌されたスラリーを、氷浴で冷却した。亜硝酸ナトリウム（2.2g）を、D.I.水約20mlに溶解し、かつこの溶液を数分間かけて、先のスルファニルアミド溶液に添加した。
10〜20分後、０〜５℃で、水を分散媒とするカーボンブラックのスラリーに、このジアゾニウム溶液を添加した。気体の発生が、約５分間認められた。このスラリーを、氷浴から取り出し、更なる気体の発生が認められなくなるまで攪拌を継続した。この生成物は、減圧下約110℃、又は約125℃の実験炉のいずれかで、水を蒸発することによって、単離することができる。かわりに、この生成物を、真空ろ過、及び副産物塩の除去のための水による洗浄によって、単離することができる。この生成物は、p-C6H4SO2NH2基が結合していた。
例８
カーボンブラック製品の調製
前述の方法のスルファニルアミドの代わりに、等モル量のアセチルスルファニルアミドナトリウム塩を用いる以外は、例7の方法を用いた。これは、p-C6H4SO2NHCOCH3基が結合した生成物を生成した。
例９
カーボンブラック製品の調製
例７の方法を反復し、かつカーボンブラック及び水の混合物に、前記ジアゾニウム塩形成工程において使用したHCl量よりも、わずかに過剰の、約５％過剰の水酸化アンモニウムを添加することによって、中性ないしアルカリ性の条件下で処理した。（この方法で処理したカーボンブラックは、水に若干一層分散性であり、かつろ過による単離の前に、まず希HCl溶液中にスラリー化させるべきである。）。この生成物は、p-C6H4SO2NH2基が結合していた。
例10
カーボンブラック製品の調製
例８の方法を反復し、かつカーボンブラック及び水の混合物に、前記ジアゾニウム塩形成工程において使用したHCl量よりも、わずかに過剰の、約５％過剰の水酸化アンモニウムを添加することによって、中性ないしアルカリ性の条件下で処理した。（この方法で処理したカーボンブラックは、水に若干一層分散性であり、かつろ過による単離の前に、まず希HCl溶液中にスラリー化させるべきである。）。これは、p-C6H4SO2NHCOCH3基が結合した生成物を生成した。
例11
カーボンブラック製品の調製
この処理法は、例７と同様である。D.I.水100mlを溶媒とする、例２から得られたPEG750メチルエーテルスルファニルアミド13.1gの溶液に、濃HCl 3.6mlを添加し、かつD.I.水50mlで洗浄した。この溶液を、氷浴で冷却した。100ml中、表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック25gの懸濁液を、氷浴で冷却した。
前述のPEG750メチルエーテルスルファニルアミド溶液に、D.I.水10mlを溶媒とする亜硝酸ナトリウム（1.00g）溶液を添加し、ジアゾニウム塩を生成した。スルファミン酸を全体で0.14g（0.1当量）を添加し、過剰な亜硝酸を還元した。この溶液を、２等量部に分けた。一方を、水を分散媒とするカーボンブラックの水性スラリーに添加した。スラリーからは気体が発生し、更なる気体の発生が認められなくなるまで攪拌を継続した。この場合、乾燥カーボンブラック製品を、110℃の減圧炉での蒸発により回収し、30.1g（予想重量のおよそ98％）を得た。これは、p-C6H4SO2NH(C2H4O)16CH3基が結合した生成物を生成した。
例12
カーボンブラック製品の調製
この方法は、例11の処理レベルを低下した類似法である。この場合、PEG750スルファニルアミド（例２）1.0g、濃HCl 0.27ml、及びNaNO2 0.08gから生成されたジアゾニウムを、カーボンブラック10gの処理に用いた。これは、p-C6H4SO2NH(C2H4O)16CH3基が結合した生成物を生成した。
例13
カーボンブラック製品の調製
この処理は、半分の規模で行われた例11の類似法であり、例４のPEG350スルファニルアミド3.66g、濃HCl 1.82ml、及びNaNO2 0.50gから調製されたジアゾニウムを用いた。この溶液の半量を用いて、カーボンブラック12.5gを処理した。これは、p-C6H4SO2NH(C2H4O)7CH3基が結合した生成物を生成した。
例14
カーボンブラック製品の調製
この処理は、例13と同じ方法で、PEG350スルファニルアミドの代わりに、例６のN1-（ポリオキシエチレン（２）セチルエーテル）スルファニルアミド3.52gを用いた。これは、p-C6H4SO2NH(C2H4O)2C16H33基が結合した生成物を生成した。
例15
カーボンブラック製品の調製
表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラックを使用した。このカーボンブラック50gを、水450g中で攪拌することによって、懸濁液を調製した。冷水4gを溶媒とするNaNO2 0.85g溶液を、氷浴で冷却した、水5gを溶媒とするアニリン0.94g及び濃硝酸1.98gの溶液に、徐々に添加した。硝酸ベンゼンジアゾニウムが生成した。15分間攪拌した後、この混合物を、前述の攪拌しているカーボンブラック懸濁液に添加した。泡が発生した。泡の発生が停止した時点で、この生成物を、ろ過によって収集し、水で２回洗浄し、125℃の炉で乾燥した。このカーボンブラック生成物は、フェニル基が結合していた。
例16
カーボンブラック製品の調製
表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラックを使用した。このカーボンブラック50gを、水450g中で攪拌することによって、懸濁液を調製した。冷水15gを溶媒とするNaNO25.12g溶液を、氷浴で冷却した、水5gを溶媒とするp-フェネチジン1.40g及び濃硝酸1.98gの溶液に、徐々に添加した。4-硝酸エトキシベンゼンジアゾニウムが生成した。15分間攪拌した後、この混合物を、前述の攪拌しているカーボンブラック懸濁液に添加した。泡が発生した。30分後、この生成物を、ろ過によって収集し、水で２回洗浄し、125℃の炉で乾燥した。このカーボンブラック生成物は、p-C6H4OC2H5基が結合していた。
例17
カーボンブラック製品の調製
表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラックを使用した。このカーボンブラック50gを、水450g中で攪拌することによって、懸濁液を調製した。冷水4gを溶媒とするNaNO20.85g溶液を、氷浴で冷却した水15gを分散媒とする4-テトラデシルアニリン2.98g、濃硝酸1.98g及びアセトン4mlの分散液に、徐々に添加した。4-硝酸テトラデシルベンゼンジアゾニウムが、生成した。15分間攪拌した後、この混合物を、前述の攪拌しているカーボンブラック懸濁液に添加した。泡が発生した。30分後、この生成物を、ろ過によって収集し、水及びテトラヒドロフラン（THF）で洗浄し、かつ125℃の炉で乾燥した。このカーボンブラック生成物は、p-C6H4C14H29基が結合していた。
例18
ポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルスルファニルアミドの調製
本例は、例20及び21で使用したポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルスルファニルアミドの調製を示す。ポリオキシエチレン（４）ラルリルエーテル（10g）及び塩化メチレン10mlの混合物に、窒素雰囲気下で、ピリジン（4.37g）を添加した。全ての材料が溶解した後、メタンスルホニルクロリド（3.48g）を添加し、かつ温度を40℃未満に保った。約１時間後、この反応混合物を、塩化メチレン10mlで希釈し、かつ21時間攪拌した。
この反応は、塩化メチレン50mlによる希釈によって停止し、かつD.I.水、希HCl溶液、及び希水酸化ナトリウム溶液で洗浄した。この塩化メチレン溶液を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、その後減圧下で蒸発し、生成物10.49g（粗収率86％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度83％を示した。この生成物、ポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルメタンスルホネートは、下記の方法に用いた。
スルファニルアミド（1.88g）及び85％水酸化カリウム（0.61g）を、窒素下で一緒にし、アセトニトリル15mlで希釈した。この混合物を、60〜70℃に加熱し、その後D.I.水約３滴及び水酸化テトラブチルアンモニウム（メタノールを溶媒とする1.0M溶液1.1ml）を加えた。アセトニトリル5mlに溶解したポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルメタンスルホネート（4.0g）を添加した。この混合物を、60〜70℃で約22時間攪拌した。３時間後に、追加のアセトニトリル（20ml）を添加した。
この反応を、約６滴の酢酸を添加することによって停止し、その後減圧下で溶媒を除去した。この残渣を、塩化メチレン75mlで希釈し、かつD.I.水及び飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄した。この塩化メチレン相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、その後減圧下で蒸発し、生成物4.27g（粗収率91％）を得た。1H-NMRによる分析では、純度88％を示した。
例19
N1-ヘキシルスルファニルアミドの調製
本例は、例22及び23で使用したN1-ヘキシルスルファニルアミドの調製を示す。スルファニルアミド（10.0g）及び85％水酸化カリウム（2.79g）を、窒素下で一緒にし、アセトニトリル100mlで希釈した。この混合物を、60〜70℃に加熱し、その後水酸化テトラブチルアンモニウム（メタノールを溶媒とする1.0M溶液5.6ml）を加えた。この反応混合物に、n-ヘキシルブロミド（9.12g）を添加し、その後アセトニトリル20mlで洗浄した。この混合物を、60〜70℃で約23時間攪拌した。
この反応を、減圧下で溶媒を除去することによって停止し、その後酢酸エチル100mlで希釈した。この溶液を、D.I.水、飽和炭酸水素ナトリウム、及び飽和塩化ナトリウム溶液で洗浄した。この酢酸エチル相を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、その後減圧下で蒸発し、生成物12.93g（粗収率87％）を得た。この物質を50％エタノール水溶液で再結晶し、9.90g（粗収率69.8％）を得た。
例20
カーボンブラック製品の調製
例18のポリオキシエチレン（４）ラウリルエーテルスルファニルアミド（3.38g）、濃HCl 1.63ml、アセトン10ml、及び脱イオン水50mlを一緒にした。この溶液を、氷浴で冷却した。表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（11.25g）を、D.I.水50ml中に懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを氷浴で冷却した。亜硝酸ナトリウム（0.50g）を、D.I.水約20mlに溶解し、かつこの溶液を、数分間かけて、先のスルファニルアミド溶液に添加した。
10〜20分後に、０〜10℃で、このジアゾニウム溶液を、２等量部に分けた。一方は、水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。気体の発生が、約５分以内に認められた。このスラリーを、氷浴から取り出し、更に気体が発生しなくなるまで攪拌を継続した。生成物を、約110℃、減圧下で水を蒸発して単離した。この生成物は、p-C6H4SO2NH(C2H4O)2C12H25基が結合していた。
例21
水酸化アンモニウム存在下でのカーボンブラック製品の調製
表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（11.25g）を、濃水酸化アンモニウム0.68ml及びD.I.水50mlの混合物中に懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを氷浴で冷却した。例20のもう一方のジアゾニウム溶液を、この水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。気体の発生が、約５分以内に認められた。このスラリーを、氷浴から除去し、更に気体が発生しなくなるまで攪拌を継続した。生成物を、約110℃、減圧下で水を蒸発して単離した。この生成物は、p-C6H4SO2NH(C2H4O)4C12H25基が結合していた。
例22
カーボンブラック製品の調製
例19のN1-ヘキシルスルファニルアミド（7.43g）、濃HCl 7.2ml、アセトン20ml及び脱イオン水100mlを、一緒にした。この溶液を、氷浴で冷却した。表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（50g）を、D.I.水200ml中で懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを氷浴で冷却した。亜硝酸ナトリウム（2.20g）を、D.I.水約20mlに溶解し、かつこの溶液を、数分間かけて、前記スルファニルアミド溶液に添加した。
10〜20分後に、０〜10℃で、このジアゾニウム溶液を、スルファミン酸0.28gで処理し、かつ２等量部に分けた。一方は、前述の水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。気体の発生が、約５分以内に認められた。このスラリーを、氷浴から取り出し、更に気体が発生しなくなるまで攪拌を継続した。生成物を、ろ過により単離し、かつD.I.水で数回洗浄した。この湿気のある固形物を、約110℃、減圧下で乾燥した。この生成物は、p-C6H4SO2NHC6H13基が結合していた。
例23
水酸化アンモニウム存在下でのカーボンブラック製品の調製
表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（50g）を、濃水酸化アンモニウム3.0ml及びD.I.水200mlの混合物中に懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを氷浴で冷却した。例22のもう一方のジアゾニウム溶液を、この水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。気体の発生が、約５分以内に認められた。このスラリーを、氷浴から取り出し、更に気体が発生しなくなるまで攪拌を継続した。生成物を、ろ過により単離し、かつD.I.水で数回洗浄した。この湿気のある固形物を、約110℃、減圧下で乾燥した。この生成物は、p-C6H4SO2NHC6H13基が結合していた。
例24
光沢インクシステム（Gloss Ink System）におけるカーボンブラックの評価
例７〜14のカーボンブラック生成物を、三本練りロール機上で調製した標準ヒートセット光沢インク配合物において評価した。
これらのカーボンブラック試料は、カーボンブラック15gを、LV-3427XL（ヒートセット練磨用ビヒクル、Lawter International, Northbrook, IL）９部及びMAGIESOL 47油１部からなる練磨用マスターバッチ35gと、試料全体が均等に湿るまで、手混合することによって、三本練りロール機上での練磨のために調製した。この混合物を、21℃（70°F）で作動しているKent三本練りロール機上で練磨した。試料を、等量の練磨用マスターバッチと混合することによって、柔らかくし（let down）、その後練磨度を評価するために、NIPRI製造グラインドメーターG-2に塗布した。この標準は、典型的には、ロール機を４回通過した。練磨ゲージ読み値が20以上の場合は、追加の通過を行った。仕上インクは、この練った材料を、等重量の練磨用マスターバッチと混合することによって、製造した。
MAGIESOLとは、Magie Brothers社（Franklin Park, IL）から入手可能な油の登録商標である。
光学的性質は、141℃（285°F）で、３分間乾燥した、３ミルのドローダウン（drawdown）について決定した。ハンター色差計を用いて、L*、a*及びb*のデータを測定した。光学濃度は、MacBeth RD918デンシトメーターを用いて測定した。光沢は、BYK Gardnerモデル4527光沢計を用いて測定した。
例７〜14のカーボンブラック製品の練磨データの練磨度、及び得られたインクの光学的性質を、下記に示した。練磨データ表の数値は、G-2練磨ゲージで測定したミクロンで表し、かつ３個の不良練磨が練磨ゲージ上で検出されたレベルを示す。
これらのデータは、例７〜14のカーボンブラック製品の全てが、インクの製造に使用することができることを示している。これらの例のカーボンブラック製品のほとんどは、噴射性インク（低L*）を生じ、これらのカーボンブラック製品の一部は、標準のカーボンブラックよりも迅速に練磨ビヒクル中に分散する。この改善された分散速度及び色品質は、印刷産業にとって、非常に望ましい品質である。
0003999265.tif 000002
例25
光沢インクシステムにおけるカーボンブラック製品の評価
例15〜17のカーボンブラック製品を、例24と同じ方法を用いて、同じ光沢インク式で評価した。表のデータは、例15〜17のカーボンブラック製品も、インクの製造に使用できることを示している。
0003999265.tif 000003
例26
例20〜23の三本練りロール機練磨の結果
例20〜23のカーボンブラック製品を、例24と同じ方法で、同じ光沢インク式で評価した。表のデータは、例20〜23のカーボンブラック製品も、同じくインクの製造に使用することができることを示している。
0003999265.tif 000004
例27
カーボンブラック製品の調製
アセチルスルファニルアミドナトリウム塩一水和物（44.2g）、及び濃HCl 43.5mlを、脱イオン水300ml中で一緒にした。アセチルスルファニルアミドを溶解するために必要であるならば、この混合物を加熱し、その後氷浴で冷却した。別のビーカーにおいて、CTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラック（50g）を、D.I.水400ml中で懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを氷浴で冷却した。亜硝酸ナトリウム（6.6g）を、D.I.水約20mlに溶解し、かつこの溶液を、先のアセチルスルファニルアミド溶液に添加した。10〜20分後に、０〜５℃で、このジアゾニウム溶液の半量を、前述の水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。気体の発生が、約５分以内に認められた。このスラリーを、氷浴から取り出し、更に気体が発生しなくなるまで攪拌を継続した。生成物は、約110℃減圧下で、もしくは約125℃の実験炉で、水を蒸発することにより単離できる。あるいは、この生成物は、減圧ろ過し、かつ副産物塩を除去するために水で洗浄することにより、単離することができる。炉で乾燥したブラックは、水を溶媒とする90％エタノールを用いて、ソックスレー抽出により精製することができる。これは、p-C6H4SO2NHCOCH3基が結合した生成物を産生した。
例28
カーボンブラック製品の調製
この調製は、ジアゾニウム形成工程において使用したHCl量よりも、わずかに過剰量、およそ５％過剰の、濃水酸化アンモニウムの、カーボンブラック及び水の混合物への添加を、中性からアルカリ性の条件下で行った以外は、例27の方法と同じである。（この方法で処理したカーボンブラックは、水中で若干分散性であり、ろ過で単離する前に、希HCl溶液でまずスラリー化しなければならない。）これは、p-C6H4SO2NHCOCH3基が結合した生成物を産生した。
例29
カーボンブラック製品の調製
この方法は、例28のアセチルスルファニルアミドナトリウム塩の代わりに、等モル量のスルファニルアミドを使用した以外は、例28の方法と同じである。これは、p-C6H4SO2NH2基が結合した生成物を産生した。
例30
カーボンブラック製品の調製
この処理法は、例28と同様の方法で行った。D.I.水2.11を溶媒とする重量純度（purity by weight）62％のPEG 750メチルエーテルスルファニルアミド（例２で調製）221gの溶液に、濃HCl 61mlを添加し、かつD.I.水100mlで洗浄した。この溶液を、氷浴で冷却した。この溶液に、D.I.水30mlを溶媒とする亜硝酸ナトリウム8.0g（0.95グラム当量）の溶液を添加し、ジアゾニウム塩を形成した。全部でスルファミン酸2.2g（0.1グラム当量）を添加し、過剰な亜硝酸を還元した。
CTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラック（50g）を、D.I.水450ml及び濃水酸化アンモニウム25.5mlの混合物中で懸濁し、その後氷浴で冷却した。前記ジアゾニウム溶液の半量を、先のカーボンブラックスラリーに添加した。反応により、気体が発生し、かつ更に気体が発生しなくなるまで攪拌を継続した。この場合、乾燥ブラックを、125℃の減圧炉での蒸発、その後の水を溶媒とする90％エタノールを用いるソックスレー抽出により、回収した。これは、p-C6H4SO2NH(C2H4O)16CH3基が結合した生成物を産生した。
例31
カーボンブラック製品の調製
CTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラックを使用した。このカーボンブラック50gの懸濁液は、イソプロパノール数滴を含む水450gにこれを攪拌混合して調製した。冷水10gを溶媒とするNaNO2 5.12gの溶液を、氷浴で冷却した、水10gを溶媒とするアニリン5.62g及び濃硝酸11.88gの溶液に、徐々に添加した。硝酸ベンゼンジアゾニウムが形成された。15分間攪拌した後、この混合物を、攪拌しているカーボンブラック懸濁液に添加した。泡が発生した。泡の発生が停止した時点で、生成物をろ過により収集し、水で２回洗浄し、125℃の炉で乾燥した。このカーボンブラック製品は、フェニル基を結合していた。
例32
カーボンブラック製品の調製
CTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラックを使用した。このカーボンブラック50gの懸濁液は、イソプロパノール数滴を含む水450gに攪拌して調製した。冷水15gを溶媒とするNaNO2 5.12gの溶液を、氷浴で冷却した、水10gを溶媒とするp-フェネチジン8.40g及び濃硝酸11.88gの溶液に、徐々に添加した。4-硝酸エトキシベンゼンジアゾニウムが形成された。15分間攪拌した後、この混合物を、攪拌しているカーボンブラック懸濁液に添加した。泡が発生した。30分後、生成物をろ過により収集し、水で２回洗浄し、125℃の炉で乾燥した。このカーボンブラック製品は、p-C6H4OC2H5基を結合していた。
例33
カーボンブラック製品の調製
CTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラックを使用した。このカーボンブラック50gの懸濁液は、イソプロパノール数滴を含む水450gに攪拌して調製した。冷水10gを溶媒とするNaNO2 5.12gの溶液を、氷浴で冷却した、水100gを溶媒とする4-テトラデシルアニリン17.91g、濃硝酸11.88g及びアセトン20mlの分散体に、徐々に添加した。硝酸4-テトラデシルベンゼンジアゾニウムが形成された。15分間攪拌した後、この混合物を、攪拌しているカーボンブラック懸濁液に添加した。泡が発生した。30分後、生成物をろ過により収集し、水及びテトラヒドロフラン（THF）で洗浄し、125℃の炉で乾燥した。このカーボンブラック製品は、p-C6H4C14H29基を結合していた。
例34
コーティング組成物中のカーボンブラック製品の使用
この例では、熱硬化性アクリル樹脂組成物中でのカーボンブラック製品の使用を詳細に説明する。カーボンブラックの参照として、表面積560m2/g及びDBPA 100ml/100gを示す表面処理したカーボンブラック、及びCTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラックを用いた。
コーティング組成物を、下記に従い調製した。各0.5ガロンのスチールボールロール機に、下記を負荷した：2.1kg 1/4"スチールボール、3.3kg 1/2"スチールボール、練磨用マスターバッチ282g（ACRYLOID AT 400樹脂、64部；n-ブタノール、30部；メチル-n-アミルケトン、６部）、並びにカーボンブラック30g。82rpmで操作している回転ボールミル（jar rolling mill）（Paul O.Abbeモデル96806又は同等品）上で、このボールミル（mill jar）を、44rpmで指定された時間回転した。このロール練りは、指示された時間で、Hegman練磨ゲージから直接採取した。７以上の練磨ゲージ値を、完全な練磨とみなした。データを、下記に示す。
仕上げコーティング配合物は、まず各ロール機を、AT-400樹脂249gで減速し（reduce）、かつ１時間回転して調製した。第二の減速は、AT-400樹脂33部；CYMEL303メラミン−ホルムアルデヒド樹脂35.3部；メチル-n-アミルケトン7.2部；酢酸セロソルブ8.5部；CYCAT 4040（トルエンスルホン酸及びイソプロピレンの酸触媒）1.8部；FLUORAD FC431添加剤0.3部；n-ブタノール14部の混合物304gを加えて行い、１時間回転した。
ACRYLOIDとは、Rohm & Hass社（フィラデルフィア、PA）から入手できる樹脂の登録商標である。CYMEL及びCYCATとは、American Cyanamid社（スタンフォード、CT）から入手できる製品の登録商標である。FLUORADとは、3M社（St.Paul、MN）から入手できるコーティング添加剤の登録商標である。
光学的性質は、30分間風乾し、その後121℃（250°F）で、30分間焼成した、密封したLenetaチャート上の3ミルフィルムについて測定した。練磨データは、５‘サンド（sand）’粒子が集合（cluster）したHegman値に相当した。サンドの０値は、ゲージの読み値を通じて、サンドが存在することを示した。
これらのデータは、例27〜33のカーボンブラック製品が、熱硬化性アクリル樹脂組成物において使用することができることを示している。これらの製品の一部は、同じ練磨時間で、標準よりも、噴射性の（jetter）コーティングを生じた。
0003999265.tif 000005
例35
コーティング組成物中のカーボンブラック製品の使用
この例では、アクリルエナメル組成物中のカーボンブラック製品の使用を詳細に説明する。カーボンブラックの参照として、表面積560m2/g及びDBPA 100ml/100gを示す表面処理したカーボンブラックを用いた。例32及び33のカーボンブラック製品は、使用前に、テトラヒドロフランで、ソックスレー抽出した。
練磨は、200g 3/16"のクロムスチールボール、カーボンブラック試料2.19g、並びにDMR-499 Acrylic Mixing Enamel（PPG Finishes社、ストロングスビル、OH）及びキシレンの80/20混合物を19.9g含む練磨ビヒクルの混合物を用い、塗料振盪機で行った。全体の練磨時間は、２時間であった。試料を、下記の間隔で、Hegmanゲージについて評価した。練磨サイクルが完了した後、各ロール練りに、DMR-499 23.3g、キシレン17.3g、及びDXR-80ウレタン硬化剤（PPG Finishes社、ストロングスビル、OH）1.4gを添加し、更に15分間振盪することによって、最終配合物を生じた。
これらの各配合物の３ミルのドローダウン（drawdown）を、シールしたLenetaチャート上で行った。このフィルムを、30分間風乾し、その後60℃（140°F）で、30分間焼成した。このフィルムを用いて光学的性質を評価したところ下記のようであった。練磨データは、５‘サンド’粒子が集合されたHegman値に相当する。サンドの０値は、ゲージの読み値を通じて、サンドが存在することを示す。これらのデータは、例29、32及び33のカーボンブラック製品が、良好な噴射性を伴う、アクリルエナメル組成物の製造において使用することができることを示している。
0003999265.tif 000006
例36
N1-ヘキサノイルスルファニルアミドの調製
N1-ヘキサノイルスルファニルアミドを、下記の方法で調製した。N4-アセチルスルファニルアミド（55.0g）及びピリジン（54ml）の混合物に、95℃で、ヘキサノイルクロリド（28.8g）を、20分間かけて添加した。１時間後、この反応混合物を室温まで冷却し、かつこの反応を、D.I.水600mlによる希釈、及びHCl水溶液による酸性化によって、停止した。この反応生成物であるN4-アセチル-N1-ヘキサノイルスルファニルアミドを、ろ過によって単離し、かつD.I.水（700ml）によって洗浄し、帯黄白色の固形物を得た。この物質は、直接、次の工程で使用した。
前行程のN4-アセチル-N1-ヘキサノイルスルファニルアミドを、D.I.水（200ml）を溶媒とする水酸化ナトリウム（24.6g）で、加熱還流しながら、処理した。反応時間３時間後、加熱を停止し、この溶液のpHを、2N HClで８に調節した。この溶液を氷浴で冷却し、その後ろ過し、スルファニルアミドを除去した。ろ液を、HCl水溶液でpH2まで酸性化したところ、生成物N1-ヘキサノイルスルファニルアミド37.9gが沈殿した。この物質を、温エタノール（75ml）で再結晶し、かつD.I.水40mlを添加することによって沈殿し、再結晶したN1-ヘキサノイルスルファニルアミド24.8g（全体の収率は43％）を得た。H1-NMRは、純度＞90％を示した。
例37
N1,N1-ビス（2-ヒドロキシエチル）スルファニルアミドの調製
N1,N1-ビス（2-ヒドロキシエチル）スルファニルアミドを、下記の方法で調製した（この方法は、G.DiModica及びE.Angelettiの論文、Gazz. chim. ital.、90:434-9(1960)[CA55：11344d]の一部を採用した。）。炭酸ナトリウム（55.6g）、D.I.水（120ml）、及びジエタノールアミン（57.8g）の混合物を攪拌し、60〜70℃に加熱した。固体のアセチルスルファニリルクロリド（116.8g）を、１時間かけて添加した。アセチルスルファニリルクロリドを添加する間に、D.I.水（225ml）を分けて添加し、この混合物を攪拌可能な状態に保った。この混合物を、更に３時間、60〜70℃で攪拌し、その後約16時間かけて室温まで冷却した。ろ過により固形物を単離し、冷D.I.水200mlで洗浄した。
粗生成物（170g）を、５％NaOH溶液（675ml）で、60℃、４時間かけて処理することによって加水分解した。この水溶液を、酢酸エチル（全部で1.5L）で３回抽出した。これらの抽出物を、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過し、かつ蒸発して、帯黄白色の固形物として、生成物N1,N1-ビス（2-ヒドロキシエチル）スルファニルアミド、72.1g（粗収率55.5％）を得た。
例38
カーボンブラック製品の調製
この例は、追加の酸の使用の必要が無い代用法を示している。アセチルスルファニルアミド（10g）を、90℃で、D.I.水500mlに溶解した。この溶液に、表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（100g）を添加した。カーボンブラックを、この混合物に混合した後、D.I.水（10ml）を溶媒とする亜硝酸ナトリウム（3.24g）を、このスラリーに添加した。気体がすぐに発生した。加熱を中止し、この混合物を攪拌し、周囲温度まで冷却した。このカーボンブラックスラリーを、65℃で蒸発させて、乾燥した。生成物は、p-C6H4SO2NHCOCH3基が結合していた。
例39
カーボンブラック製品の調製
スルファベンズアミド（26.0g）、濃HCl 23.5ml、アセトン25ml、及びD.I.水100mlを、一緒にし攪拌した。表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（100g）を、D.I.水500ml中に懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを、氷水浴で冷却した。D.I.水約25mlに、亜硝酸ナトリウム（6.50g）を溶解し、この溶液を、前記スルファベンズアミド溶液に、数分間かけて添加した。
10〜20分後、このジアゾニウム塩溶液を、２等量部にわけた。一方は、水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。すぐに、気体が発生した。更に気体が発生しなくなるまで、攪拌を継続した。生成物を、ろ過によって単離し、D.I.水で洗浄した。この生成物を、75℃で、16時間乾燥した。生成物は、p-C6H4SO2NHCOC6H5基が結合していた。
例40
水酸化アンモニウム存在下でのカーボンブラック製品の調製
濃水酸化アンモニウム9.8ml及びD.I.水500mlの混合物に、表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（100g）を懸濁し、かつ攪拌した。例39の残りのジアゾニウム塩を、この水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。すぐに、気体が発生した。更に気体が発生しなくなるまで、攪拌を継続した。生成物を、ろ過によって単離し、D.I.水で洗浄し、その後、75℃で、16時間乾燥した。生成物は、p-C6H4SO2NHCOC6H5基が結合していた。
例41
カーボンブラック製品の調製
例36のN1-ヘキサノイルスルファニルアミド（12.7g）、濃HCl 11.8ml、アセトン40ml、及びD.I.水200mlを、一緒にした。この溶液を、氷水浴で冷却した。表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（50g）を、D.I.水200ml中で懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを、氷水浴で冷却した。D.I.水約20mlに、亜硝酸ナトリウム（3.24g）を溶解し、かつこの溶液を、前記N1-ヘキサノイルスルファニルアミド溶液に、数分間かけて添加した。
10〜20分後、０〜10℃で、このジアゾニウム塩溶液を、２等量部にわけた。一方は、水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。すぐに、気体が発生した。氷浴からスラリーを取り出し、更に気体が発生しなくなるまで、攪拌を継続した。生成物を、ろ過によって単離し、D.I.水で数回洗浄した。湿った固形物を、75℃で乾燥した。生成物は、p-C6H4SO2NHCOC5H11基が結合していた。
例42
水酸化アンモニウム存在下でのカーボンブラック製品の調製
濃水酸化アンモニウム4.9ml及びD.I.水200mlの混合物中に、表面積58m2/g及びDBPA 46ml/100gを示すカーボンブラック（50g）を懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを、氷浴で冷却した。例41の残りのジアゾニウム塩を、この水を溶媒とする水中カーボンブラックスラリーに添加した。すぐに、気体が発生した。スラリーを氷浴から取り出し、更に気体が発生しなくなるまで、攪拌を継続した。生成物を、ろ過によって単離し、D.I.水で数回洗浄した。湿った固形物を、75℃で乾燥した。生成物は、p-C6H4SO2NHCOC5H11基が結合していた。
例43
カーボンブラック製品の調製
例37のN1,N1-ビス（2-ヒドロキシエチル）スルファニルアミド（66.3g）、濃HCl 66.8ml、及びD.I.水350mlを、一緒にした。この溶液を、氷水浴で冷却した。CTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラック（150g）を、D.I.水1500ml中で懸濁し、かつこの攪拌したスラリーを、氷浴で冷却した。D.I.水約60mlに、亜硝酸ナトリウム（17.6g）を溶解し、かつこの溶液を、前記N1,N1-ビス（2-ヒドロキシエチル）スルファニルアミド溶液に、数分間かけて添加した。
10〜20分後、０〜10℃で、このジアゾニウム塩溶液の一部を、水を分散媒とするカーボンブラックスラリーに添加した。すぐに、気体が発生した。氷浴からスラリーを取り出し、更に気体が発生しなくなるまで、攪拌を継続した。生成物を、ろ過によって単離し、D.I.水で数回洗浄した。湿った固形物を、60℃で乾燥した。生成物は、p-C6H4SO2N（C2H4OH）2基が結合していた。
例44
カーボンブラック製品の調製
スルファベンズアミド（93.9g）を、1N水酸化ナトリウム340ml及びD.I.水1700mlの溶液に溶解した。この溶液に、CTAB表面積350m2/g及びDBPA 120ml/100gを示すカーボンブラック（200g）を添加した。15分後、この懸濁液に、濃HCl 85mlを、徐々に添加した。D.I.水約75mlに、亜硝酸ナトリウム（23.5g）を溶解し、かつこの溶液を、前記スルファベンズアミド溶液に、数分間かけて添加した。すぐに、気体が発生した。氷浴からスラリーを取り出し、更に気体が発生しなくなるまで、攪拌を継続した。生成物を、ろ過によって単離し、D.I.水で数回洗浄した。湿った固形物を、60℃で乾燥した。生成物は、p-C6H4SO2NHCOC6H5基が結合していた。
例45
例39〜42の三本練りロール機の練磨の結果
例39〜42のカーボンブラック製品を、例24に記載した方法に従って、混合速度及び光学的性質について評価した。下記表のデータは、例39〜42の製品を、インク製造に使用することができることを示している。例41及び42の製品は、練磨ビヒクルへの混合を強化することを示した。
0003999265.tif 000007
例39〜42のカーボンブラック製品及び未処理の標準で製造したインクの光学的性質を、RNA-52印刷適性試験機（Rasearch North American Inc.）を用いて作製した印刷物で試験し、下記表に示した。フィルム厚さ1.0及び2.0ミクロンの値は、フィルム厚さに幅がある印刷物のデータの線型回帰から算出した。
0003999265.tif 000008
例46
コーティング組成物中のカーボンブラック製品の使用
例43及び44のカーボンブラック製品を、例34に記載したように、熱硬化アクリル樹脂配合物中で使用した。これらのコーティングの96時間のボールミル練磨によって得られた光学的性質を、下記にまとめた。これらのデータは、例43及び44のカーボンブラック製品を、熱硬化アクリル樹脂組成物において使用することができることを示している。
0003999265.tif 000009