CN1856553A - 炭黑和使用炭黑的记录液 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种炭黑，该炭黑具有下列特征(a)～(c)：(a)24M4DBP吸附大于或等于100cm3/100g，(b)D75大于45nm且小于120nm，和(c)TINT超过110％。本发明涉及包含上述炭黑的记录液，该记录液能够提供一种印刷物，该印刷物具有高黑度、减少的模糊、良好的印刷图像品质、以及诸如耐光性及耐水性等的良好记录印刷牢固性，并且该记录液具有低粘度、良好的排出性、以及优异的存贮稳定性。

Description

炭黑和使用炭黑的记录液
技术领域
本发明涉及炭黑。更具体地，本发明涉及可以用作颜料分散型记录液中所包含的颜料的炭黑以及记录液，其中所述颜料分散型记录液是用作用于喷墨打印机等的记录液。
背景技术
包含水溶性染料作为着色剂的水性记录液(以下常简称为“记录液”)已经用作装在喷墨打印机中的记录液，其中记录液作为微小液滴从细喷嘴喷射到记录纸上以记录图像，或者也可以装在其他打印机中。然而水溶性染料的缺陷在于当记录液打印在待记录材料，例如记录纸上时，所打印的图像的耐水性不足。还存在的问题是印刷物会因染料被光改变而恶化(关于耐光性的问题)。为了消除此类问题，已经对包含具有优异耐水性和耐光性的颜料作为着色剂的记录液进行了研究。例如，对于黑色记录液，已经对作为其颜料的炭黑进行了研究。
为了使炭黑能够在用于喷墨打印机等的记录液中使用，应当将炭黑分散在水中。然而，炭黑本身很难分散在水中或在分散后发生或导致聚集、沉降和/或胶凝。因而必须使具有表面活性的化合物物理吸附于炭黑的表面或对炭黑的表面进行化学处理以使炭黑的表面具有足够的亲水性。
另一方面，为使该水性记录液能够提供具有高黑度的清晰的印刷物，在将记录液喷射在待记录材料上之后，重要的是应当使构成分散介质的水和其他组分被快速吸收进待记录材料本身中或吸收进待记录材料的吸收层中，这与包含聚合物树脂等作为主要成分的常用打印墨水的情况不同。这是因为在记录液的分散介质长时间残留在待记录材料表面的情况中，必须延长干燥时间且这可能会导致模糊或因与印刷区接触而出现污染。因而，为缩短干燥时间，必须促进炭黑与记录液的分散介质在待记录材料表面上的分离。
此外，要求水性记录液具有足够低的粘度以使得当其从打印机的细喷嘴向外喷出时能够防止其堵塞喷嘴并且易于从喷嘴喷出。另外，在记录液的存贮过程中要求记录液能够防止出现炭黑沉降等。因而必须使分散在记录液中的炭黑的粒径，即，由聚集在一起的一次炭黑颗粒构成的各一次凝集体(结构体)的粒径和由聚集在一起的该一次凝集体构成的各二次凝集体的粒径，应当足够小并且使记录液中所包含的炭黑的量降至最低。
然而，记录液还需要具有下列特性。在将记录液打印在待记录的多孔材料，例如纸上之后，渗入至待记录材料中的炭黑减少以致残留在待记录材料表面上的炭黑颗粒的量尽可能的变大从而提供具有高黑色浓度的印刷物。为达到该目的，必须使用与待记录材料的表面细孔相比具有大粒径的炭黑。同时也已知增加炭黑在记录液中的含量和增加记录液的粘度都是有效的。
如上所述，在记录液中，实现令人满意的存贮稳定性或从打印机等喷射的适用性与在待记录材料上形成具有高黑度的清晰打印是彼此矛盾的课题。已经存在的问题即应当牺牲诸如黑度等打印质量是因为为了例如减少如打印机等的设备中的故障，记录液体的喷射适用性的改善通常具有优先权。
在这些情况下，为了改善印刷物的黑度，正在对使用具有较大结构直径的炭黑进行研究。
例如，已经提出下列记录液作为实现高印刷色彩浓度的喷墨记录液：包含一次粒径(D)为25nm～120nm、DBP吸附(B)为40cm3/100g～180cm3/100g和pH为2～6的炭黑的记录液，其中粒径(D)和DBP吸附(B)满足关系10D+B≥400(见专利文献1)；包含DBP吸附大于或等于140cm3/100g和挥发物含量小于或等于4重量％的炭黑的记录液(参见专利文献2)；和包含DBP吸附大于或等于140cm3/100g和pH大于或等于6的炭黑以及酸值大于或等于250mg/KOH的水溶性高分子化合物的记录液(参见专利文献3)。
通常，具有大凝集体直径的炭黑在生产步骤中在结构体生长的过程中倾向于具有增宽的凝集体直径分布或增大比例的具有大直径的炭黑凝集体，虽然这些趋向取决于所用的制造方法。因而，当使用具有大凝集体直径的该炭黑作为用于记录液的黑色颜料时，存在喷墨喷嘴出现堵塞的情况。鉴于此，也对使用具有窄凝集体粒径的炭黑进行了研究。
例如，已经提出了下列记录液作为能够提供具有高黑度(具有高印刷色彩浓度)的印刷物的记录液：包含D1/2/Dmod小于或等于0.53的炭黑的记录液(参见专利文献4)；和包含具有小粒径、小凝集体直径、和窄凝集体直径分布的炭黑(N2SA大于或等于200m2/g、Dmod小于或等于80nm、D1/2/Dmod比小于或等于0.6和pH大于或等于5的炭黑)作为具有令人满意的分散性的炭黑的记录液(参见专利文献5)。
此外，也对使用具有低挥发物含量和减少的表面官能团的量的炭黑进行了研究以改善炭黑在记录液中的分散性。例如，已经提出了采用中性炭黑和碱性炭黑，因而具有令人满意的存贮性和喷射适用性的记录液(参考专利文献6和7)。
[专利文献1]特开平7-316480
[专利文献2]特开平10-17808
[专利文献3]特开2000-290554
[专利文献4]特开平10-168371
[专利文献5]特开平11-335583
[专利文献6]特开平10-81842
[专利文献7]特开平10-17808
发明内容
然而，专利文献1中所描述的记录液存在这样的问题，即由于所用的炭黑具有较大的一次粒径和较高的DBP吸附，因此记录液不会具有小的分散粒径并造成具有减小的喷嘴尺寸的喷墨打印机的堵塞。此外，专利文献2～7中所描述的记录液的问题在于所用的炭黑具有不足的DBP吸附并且记录液在所获得的印刷物的黑度上仍然不足。因而需要一种记录液，其不仅具有喷射适用性和存贮稳定性而且还能够提供具有高黑度并防止出现模糊等的清晰的印刷物。
本发明人因此对在记录液中、特别是在包含分散于诸如水的分散介质中的颜料这种水性记录液中使用炭黑作为颜料进行了深入研究，以消除上述问题。结果，他们意外地发现当炭黑具有D75(代表具有大直径的凝集体的比例)的值在特定范围内的凝集体直径分布时，则即使24M4DBP吸附很高，该炭黑也能提供长时间保持令人满意的喷射适用性的记录液。此外，已经发现当该炭黑是代表炭黑自身黑度的特性的值(TINT)不低于特定值的炭黑时，则由此获得的印刷物具有比由迄今为止所使用的记录液形成的印刷物更高的黑度。本发明因此得以完成。
即，本发明的要点在于具有以下特征(a)～(c)的炭黑：
(a)24M4DBP吸附大于或等于100cm3/100g，
(b)D75大于45nm且小于120nm，和
(c)TINT超过110％。
附图说明
图1是用于制造本发明的炭黑的一个实施方式的设备的总体截面示意图；
图2是描述用于确定最大频率斯托克斯(Stokes)当量直径(Dmod)和斯托克斯当量直径半宽值(D1/2)的方法说明图；
图3是描述用于确定75％体积直径(D75)的方法的说明图；和
图4是用于制造比较例的炭黑的设备的总体截面示意图。
在附图中，数字10表示炭黑生产设备，11是第一反应区，12是第二反应区，13是第三反应区，14是燃烧喷嘴，15是燃烧室，16是导入部，17是高温耐火材料，18是常用耐火材料，19是铁壳，20是节流部，21是喷嘴，22是冷却室，23是喷嘴，24是出口，25是入口。
具体实施方式
本发明的炭黑具有下列特征(a)～(c)：
(a)24M4 DBP吸附大于或等于100cm3/100g，
(b)D75大于45nm且小于120nm，和
(c)TINT超过110％
[24M4 DBP吸附等]
在炭黑凝集体中，处于易于破裂的部分已经破裂的状态的凝集体的生长程度由24M4 DBP吸附表示。在将采用具有过低的该DBP吸附值的炭黑的记录液印刷在待记录材料上的情况中，印刷区内的炭黑具有减小的平均分散粒径，因而，残留在待记录介质，例如纸上的炭黑颗粒的量减少并且印刷区的黑度下降。因而，本发明的炭黑的24M4 DBP吸附大于或等于100cm3/100g，特别优选大于或等于105cm3/100g。相反，在该DBP吸附值过高的情况中，平均分散粒径变得过大并且例如当记录液喷射喷嘴具有较小直径时，存在记录液不能平稳喷射的情况。因而，通常优选炭黑的24M4 DBP吸附小于130cm3/100g。
本发明的炭黑可以具有任何所需的DBP吸附值。然而，过低的DBP吸附值可能会造成在制造记录液时，当炭黑分散在分散介质，例如水中时，难以获得小的分散颗粒的情况。相反，其值过高可能会造成由于炭黑凝集体过度吸附分散介质和凝集物，因此难以分散炭黑的情况。因而，本发明中所使用的炭黑的DBP吸附优选大于130cm3/100g，特别是大于180cm3/100g，优选小于250cm3/100g，特别是小于210cm3/100g。
此外，在本发明的炭黑中，优选上述的DBP吸附与24M4 DBP吸附的差值[(DBP吸附)-(24M4 DBP吸附)]不小于给定值。该差值表示当凝集体分散在分散介质中时其破裂的趋势。当该差值过小时，则存在在分散操作中会遇到困难的情况。因而，在本发明的炭黑中，(DBP吸附)-(24M4 DBP吸附)的值优选大于或等于40cm3/100g，特别是大于或等于50cm3/100g。在本发明中，DBP吸附值和24M4 DBP吸附值根据JISK6217确定且其单位为cm3/100g。[D75、Dmod、D1/2、和D1/2/Dmod]
本发明的炭黑具有下列性质。当炭黑具有D75(代表具有大直径的凝集体的比例)的值在特定范围内的凝集体直径分布时，即使上述24M4DBP吸附很高，该炭黑也能提供长时间保持令人满意的喷射适用性的记录液。D75代表75％体积直径(D75)。D75的值越大，凝集体分布中大凝集体的比例越高。在使用具有过小的D75值的炭黑的情况中，存在于记录液中的分散颗粒中的大分散颗粒的比例较低。使用该记录液会使得残留于待记录介质，例如纸上的炭黑颗粒的量不足从而得到黑度下降的印刷物。相反，D75的值过大会导致存在于记录液中的分散颗粒中的大分散颗粒的比例过高，存在在打印过程中打印机喷嘴堵塞的情况。因而，本发明的炭黑的D75大于45nm，特别是大于或等于50nm，优选大于或等于60nm，尤其是大于或等于70nm。此外，其D75小于120nm，并且优选小于或等于110nm。
本发明的炭黑优选是凝集体的最大频率斯托克斯当量直径(Dmod)在特定范围内的炭黑。该直径的值过小会造成记录液中炭黑具有过小的平均分散粒径。因此存在在打印时存在于记录液中的炭黑不易残留在待记录的材料，例如纸上从而得到黑度下降印刷物的情况。相反，该直径的值过大会造成记录液中炭黑具有过大的平均分散粒径，并因此存在在打印时发生打印机喷嘴堵塞的情况。因而，本发明的炭黑的Dmod优选大于45nm，特别是大于或等于50nm，尤其是大于或等于55nm，并优选小于120nm，特别是小于或等于90nm。
本发明的炭黑优选是斯托克斯当量直径半值宽(D1/2)(为凝集体直径分布程度的指标)在特定范围内的炭黑。D1/2的值优选大于20nm，特别是大于或等于35nm，尤其是大于或等于40nm，并优选小于100nm，特别是小于或等于80nm，尤其是小于或等于60nm。此外，表示凝集体的典型尺寸的Dmod值较大通常会导致D1/2的值较大。鉴于此，更优选在本发明的炭黑中，代表凝集体直径固有分布指标的D1/2与Dmod的比(D1/2/Dmod)在特定范围内。当该比值过低时，存在残留在待记录材料上的炭黑颗粒的量下降从而得到黑度下降的印刷物的情况。相反，当该比值过高时，存在打印机的喷嘴出现堵塞的情况。因而，本发明中所使用的炭黑的D1/2/Dmod的值优选大于0.53，特别是大于或等于0.6，并优选小于1，特别是小于或等于0.7。
此外，本发明的炭黑优选是作为凝集体密度指标的24M4DBP吸附与Dmod的比(24M4DBP吸附/Dmod)在特定范围内的炭黑。该比值较大意味着分散颗粒中具有很大比例的空间并具有低密度。在该比值过小的情况中，分散颗粒易于沉降且记录液具有很差的存贮稳定性。相反，该比值过大会导致因表观体积分数增加而造成粘度增加。因而，本发明的炭黑是这样的炭黑，其24M4DBP吸附/Dmod的值优选大于1.0，特别是大于或等于1.4，并优选小于3，特别是小于或等于2.5，尤其是小于或等于2。
顺便指出，在本发明中，Dmod、D1/2和D75用下列方法确定。将已精确称重的炭黑样品添加至包含表面活性剂(SIGMA CHEMICAL Corp.生产的“NONIDET P-40”)的20％乙醇水溶液中以制备炭黑浓度为0.01重量％的样品液。将该样品液以200KHz的频率和100W的输出用超声波分散仪(Ultrasonic Engineering Co.，Ltd.生产的“Ultrasonic GeneratorUSV-500V”)分散处理5分钟以制备炭黑浆料。另一方面，将10ml旋转液(纯水)注入离心沉降型粒径分布分析仪(BROOK HEVENINSTRUMENTS CORP.生产的“BI-DCP PARTICLSIZER”)中。再向仪器中注入1ml缓冲液(20％乙醇水溶液)。之后，将1ml上面制备的各炭黑浆料注入并在10,000rpm的旋转速度进行离心沉降，由此测定斯托克斯当量直径。如图2所示绘制显示对应于斯托克斯当量直径的发生频率的频率分布图。频率分布图的X轴与穿过频率分布图的峰(A)并与Y轴平行的直线的交点称为C。将该点C处的斯托克斯直径作为最大频率斯托克斯当量直径(Dmod)。此外，将线段AC的中点称为F，测定频率分布图分布曲线与通过F并与X轴平行的直线G的两个交点(D和E)。将分别相应于D和E的斯托克斯直径之间的差值的绝对值作为斯托克斯当量直径半值宽(D1/2)。
75％体积直径(D75)由图2的频率分布图以下述方式确定。根据各斯托克斯直径和该直径处的频率，测定具有该斯托克斯直径的凝集体的体积。计算各斯托克斯直径与相应的累积体积之间的关系，该累积体积是具有不大于所述斯托克斯直径的斯托克斯直径的所有凝集体的总体积。该关系作为曲线R如图3所示。在图3中，P代表所有斯托克斯直径的凝集体的总体积。代表该总体积的75％的点称为Q，曲线R与通过Q并与X轴平行的直线的交点称为S。X轴与通过S并与Y轴平行的直线的交点称为T。将T值作为75％体积直径(D75)。
[TINT]
本发明的炭黑的特征在于，表示其黑度指标的相对色调强度(TINT)的值大于110％。在该特性的值过小的情况中，印刷之后残留在待记录材料上的炭黑不能充分吸收光线。相反，在其值过大的情况中，炭黑倾向于具有减小的平均分散粒径，因此，记录液中的分散炭黑颗粒不易于保留在待记录材料上。因此存在所得印刷物黑度下降的情况。因而，本发明的炭黑的TINT大于110％，优选大于或等于120％，尤其是大于或等于125％。其TINT优选小于或等于150％，特别是小于或等于140％，尤其是小于或等于135％。本发明中的TINT值根据JIS K6217确定，且其单位为％。
TINT受炭黑的一次粒径的显著影响。本发明中所使用的炭黑的一次粒径(平均粒径)越小，TINT的改善越大。因此优选较小的一次粒径。因而，本发明中所使用的炭黑的一次粒径优选小于或等于25nm，特别是小于或等于20nm。本发明中炭黑的一次粒径通过透射电子显微镜的检测确定。具体地，首先将炭黑样品在氯仿中以150kHz和0.4kW的超声波分散仪分散10分钟以制备分散样品。将样品喷洒并固定在用碳强化的支撑膜上。用透射电子显微镜(日立制作所生产的H7000)对该膜进行拍照。用Endter设备对其直径放大100,000倍的图像进行检测以测定随机选择的1,000个一次炭黑颗粒的直径。将这些直径的算术平均值作为一次粒径。
[N2SA]
本发明的炭黑优选具有在特定范围内的以N2SA表示的氮气吸附比表面积。当该比表面积值过小时，存在炭黑具有很小的光吸收面积，因此，使得印刷物的黑度下降的情况。相反，其值过大倾向于需要大量的用于分散炭黑的分散剂。因此存在记录液的粘度增加从而导致打印机喷嘴堵塞的情况。因而，本发明的炭黑的N2SA优选大于或等于180m2/g，特别是大于或等于200m2/g，并优选小于或等于500m2/g，特别是小于或等于450m2/g，更优选小于或等于400m2/g，尤其是小于或等于350m2/g。本发明中的N2SA值根据JIS K6217确定，并且其单位为m2/g。
[pH、挥发物含量等]
本发明的炭黑的pH优选在特定范围内。在pH值过小的情况中，会出现下列问题。当该炭黑分散于分散介质，例如水中时，所得分散液具有减小的pH，阴离子分散剂不易离解成离子因此导致使分散液稳定化的能力下降。相反，在其pH过高的情况中，分散液具有过高的pH，阴离子分散剂过度离解成离子而导致水溶性增加，造成吸附在炭黑上的分散剂的比例下降。在任何一种情况中，都存在炭黑可能会在记录液的存贮过程中发生凝集的情况。
因而，本发明的炭黑的pH优选大于或等于5，特别是大于或等于6，尤其是大于或等于6.5，并优选小于10，特别是小于或等于9。在本发明中，炭黑的pH由下述方法确定。即，将20g炭黑样品与200毫升纯水混合，并使该混合物沸腾15分钟，然后静置直至其冷却至室温。随后将上清液除去，残留的炭黑/水浆料的pH以使用玻璃电极的pH计测定。
本发明的炭黑中的表面官能团的量优选在特定范围内。该量以挥发物的量表示。在该量的值过大的情况中，会造成下述问题。当该炭黑分散在水中时，炭黑的表面会排斥分散剂并阻止分散剂被吸附至炭黑表面上。因此存在炭黑会在记录液的存贮过程中发生凝集的可能性。因而，本发明的炭黑的挥发物含量优选小于或等于5，特别是小于或等于4。
通常，挥发物含量与N2SA的比(挥发物含量/N2SA)代表炭黑每单位比表面积的官能团的量，更本质上是代表炭黑表面与分散剂之间的相互作用。当该比例过高时，则存在炭黑在记录液的存贮过程中发生凝集的情况。因而，本发明中所用的炭黑的挥发物含量/N2SA的比优选小于或等于0.35，特别是小于或等于0.1，更优选小于或等于0.09。
顺便指出，本发明的炭黑中的挥发物含量通过下述方法确定。即，将炭黑样品在105℃干燥1小时然后冷却至室温。随后，将该经干燥的炭黑放在配有戴上型盖子的白金坩锅中。将该坩锅盖好，然后在保持在950℃的电炉中放置7分钟。用放入电炉之前的炭黑的重量与放入之后的炭黑的重量的差值除以放入电炉之前的炭黑的重量。将该商再乘以100，将所得值作为挥发物含量，其单位为％。
[灰分含量]
本发明的炭黑的灰分含量优选在特定范围内。当其灰分含量过高时，存在分散剂在记录液中的分散稳定能力下降且炭黑在记录液的存贮过程中发生凝集的情况。因而，本发明的炭黑的灰分含量优选小于或等于0.1％，尤其是小于或等于0.05％。本发明中所用的炭黑的灰分含量根据JIS K6218确定，其单位为％。
对本发明的炭黑的制造方法不作具体限定。例如，炭黑可以通过下述方法制造。
通常，炉黑是显示出本发明所限定特性的一种炭黑，并根据油炉法进行工业生产。在油炉法中，使用衬有能够经受最高约2000℃高温的砖块的特定反应部位。将诸如燃气或油等燃料和空气引入反应部位以完全燃烧燃料，从而形成1400℃或更高的高温气氛。之后，将液态原料油连续喷入气氛中并进行热分解。在炉的下游区，将水喷入包含所得炭黑的高温气体中以终止反应。之后，使用袋式过滤器将反应化合物分离成炭黑和废气。尽管炉黑通常是通过将诸如杂酚油、EHE、或焦油等原料油喷入完全燃烧的气流中而得到，但其包括二次颗粒孔结构和粒径的品质和性质可以通过选择各种条件进行控制，所述各种条件如原料的种类；燃料、空气和原料的流速；诸如碱金属盐等的添加至反应体系中的添加剂的种类和数量；燃烧条件；以及冷却速率等。
用于制造本发明的炭黑的设备的一个例子如图1所示，其细节解释如下。
如图1所示，用于制造本发明的炭黑的设备10具有：第一反应区11，其中形成高温燃烧气流；第二反应区12，其布置在第一反应区11的下游，并在其中将引入其中的高温燃烧气流与原料混合以产生炭黑；和第三反应区13，其布置在第二反应区12的下游，在其中终止用于生产炭黑的反应。下面将详细解释这些反应区。
第一反应区11具有燃烧喷嘴14；燃烧室15，其中均通过燃烧喷嘴14供应的燃料和含氧气体进行燃烧反应；和导入部16，由燃烧反应形成的燃烧气流通过该导入部引入第二反应区12中。燃烧室15和导入部16的内壁由能够经受1500℃和更高温度的高温耐火材料17构成。常用耐火材料18布置在高温耐火材料17的外侧，铁壳19布置在常用耐火材料18的外侧。作为通过燃烧喷嘴14供应的燃料，通常可以使用氢气、一氧化碳、天然气、石油气、诸如重油等液体石油燃料、或诸如杂酚油的液体煤燃料。作为含氧气体，通常可以使用空气、氧气、或它们的混合物。
通过采用该构成，高温燃烧气流可以通过燃料燃烧形成并且该气流可以被导入第二反应区12中。
第二反应区12具有节流部20，通过该节流部经导入部16引入的燃烧气流可以通过，另外，还具有用于供应炭黑用原料的喷嘴21。喷嘴21布置在节流部20中沿节流部20的轴向的不同位置，例如，两个位置。
节流部20是其横截面积突然减小的部分。其长度理想地是大于或等于800mm，优选900mm～3000mm。从该节流部20延伸的区域(入口25)是在通道中包括最窄部分的区域，并且在该区域中相对于通道变窄的轴向的角度由超过5°的值变为不大于5°的值。另一方面，节流部20的末端(出口)是其中相对于通道变宽的轴向的角度超过5°的区域。节流部20的直径理想地为小于或等于200mm，优选为30mm～200mm，更优选为50mm～150mm。节流部20的内壁由能够经受1500℃和更高温度的高温耐火材料17构成。常用耐火材料18布置在高温耐火材料17的外侧，铁壳19布置在常用耐火材料18的外侧。
喷嘴21布置在节流部20的内周面侧例如将圆周分成3、4、6或8等份的各个位置。用于制造本发明的炭黑的该方法的特征在于布置具有小直径的节流部，以使其如上所述很长，并优选其特征在于布置喷嘴21从而分割圆周。通过使用该构成，原料能够从与燃烧气流的流动方向相垂直的方向均匀供应至燃烧气流中而不会扰乱燃烧气流。通常优选用作经喷嘴21供应的原料是诸如苯、甲苯、二甲苯、萘和蒽等芳香烃；诸如杂酚油和羧酸油等来自煤的烃；诸如乙烯重尾馏分油和FCC油等来自石油的重油；炔键不饱和烃；烯键烃；诸如戊烷和己烷等脂肪族饱和烃等。
在将喷嘴21沿节流部20的轴向布置在其内周面侧的情况中，最上游侧(第一级)的喷嘴21的位置优选在以燃烧气流的截面平均流速计从节流部20的入口处至多1ms的范围内。更优选地，范围为至多0.6ms。通过在该位置将原料引入，可以获得本发明的炭黑，其24M4 DBP吸附大于或等于100cm3/100g，D75大于45nm且小于120nm，并具有较小的粒径和均匀的凝集体直径。另一方面，将第二级喷嘴21布置在节流部20的下游侧的外侧区域中使得新鲜的一次炭黑颗粒能够在当由经第一级喷嘴21供应的原料形成并在燃烧气流中移动的凝集体保持表面活性时的过程中形成并且使得能够保证这些一次颗粒与凝集体熔合并反应(生成炭黑)所需的时间。从这些末端喷嘴至节流部20的出口的距离可以根据原料喷入条件、液滴在炉中的剪切条件等适当的确定。优选地，该距离大于或等于300mm，尤其是大于或等于400mm。
通过如此将节流部20的直径调节为小于或等于200mm，燃烧气流在节流部20中的流速可以保持得很高并且可以增强节流部20中的燃烧气流所具有的湍流混合作用，由此可以促进经喷嘴21供应的原料的雾化。此外，燃烧气流所具有的热能能够有效地应用于制造炭黑的反应，从而可以改善炭黑生成反应的速度。通过将节流部20的长度调节为大于或等于800mm，进行炭黑生成反应的节流部20中的气氛可以保持均匀并且能够维持均匀的反应场。因而，能够有效地形成具有均匀尺寸的凝集体。
由于原料是在当所形成的凝集体保持表面活性时的过程中经第二级喷嘴21供应的，因此由经第二级喷嘴21供应的原料形成的一次炭黑颗粒能够确保与凝集体熔合。因而，可以确保凝集体变大。
第三反应区13具有冷却室22用于降低由第二反应区12引入的燃烧气流的温度，还具有沿着冷却室22的轴向在不同位置以多级布置设置的并向燃烧气流提供冷却剂的喷嘴23。冷却室22的内壁由常用耐火材料18构成，铁壳19布置在耐火材料18的外侧。喷嘴23布置在冷却室22的内周面侧例如将圆周分成3、4、6或8等份的各个位置。通过如此布置喷嘴23从而分割圆周，能够将冷却剂从与燃烧气流的流动方向相垂直的方向均匀地提供至燃烧气流中。作为经喷嘴23提供的冷却剂，可以使用诸如水的液体或诸如氮气的非氧化性气体。
通过采用该构成，引入冷却室22的燃烧气流的温度可以快速降低并可以最终降至200℃～300℃。因而，可以快速终止生成炭黑的反应。包含炭黑的急冷的燃烧气流从炭黑制造设备10经第三反应区的出口24排出，然后以例如图中未示出的收集袋式过滤器处理。由此将炭黑与气体分离并回收。
下面将对本发明的炭黑的制造方法(制造条件等)进行描述。
将在第一反应区11的燃烧室15中形成的高温燃烧气流引入至布置在第二反应区12中的节流部20中。通过将节流部20的直径调节为200mm或更小，可以增大具有低氧浓度并已被引入节流部20的高温燃烧气流的流速。随后，将原料经沿着节流部20的轴向布置在节流部20中两个或两多以上不同位置(在该实施方式中为两个位置)的喷嘴21吹入该燃烧气流中。通过布置在节流部20中的上游侧的喷嘴21供应的原料吸收燃料气体所具有的热能并发生一系列变化，即，气化、热分解、蒸发和冷凝。原料由此形成作为核的前体并生产出一次炭黑颗粒。之后，一次颗粒彼此碰撞以形成凝集体。此外，由经布置在下游侧的喷嘴21供应的原料产生的一次颗粒与通过碰撞形成的结构体熔合从而增加凝集体的直径。通过将节流部20的长度调节为800mm或更长，在原料以两级供给的该方法中，可以抑制用于生成一次炭黑颗粒、形成凝集体和使凝集体生长的各反应条件的波动。
在该操作中，调节经燃烧喷嘴14供应的燃料与含氧气体的比例从而使节流部20中燃烧气流的氧气浓度通常小于或等于10体积％，特别是小于或等于8体积％，尤其是小于或等于5体积％，特别是小于或等于3体积％。通过将节流部20中的燃烧气流的氧气浓度调节至如此低的水平，所供应的燃料不易燃烧，并且节流部20中的温度保持均匀。因而，所供应的原料均匀地发生一些列变化，即，气化、热分解、蒸发和冷凝，均匀地形成作为核的前体，由此均匀地产生一次颗粒。
此外，将引入至节流部20的燃烧气流的温度调节至1500℃或更高，优选1700℃～2400℃。该调节例如可以通过在第一反应区11中形成燃烧气流时将氧气添加至用于燃烧的空气中而实现。用于提高燃烧气流温度的技术不限于添加氧气，也可以使用例如将空气预热的方法。顺便指出，以节流部20中燃烧气流的氧气浓度通常小于或等于10体积％，优选小于或等于8体积％，更优选小于或等于5体积％，甚至更优选小于或等于3体积％这样的方式燃烧燃料，可以增加CO2产物的比例，使得燃烧反应能够产生更多的热，由此有助于提高燃烧气流的温度。通常将节流部20中燃烧气流的温度调节为1500℃或更高，可以改善所供应的原料的一系列变化，即，气化、热分解、蒸发和冷凝的速度，并且可以改善作为核的前体的形成速度和一次颗粒的生成速度。
此外，通过将燃烧气流的温度调节至1500℃或更高并将该燃烧气流从燃烧室15经导入部16引入直径小于或等于200mm，优选30mm～200mm，更优选50mm～150mm的节流部20中，将节流部20中燃烧气流的流速调节至大于或等于250m/s，优选500m/s～1000m/s。根据该构成，经喷嘴21喷入燃烧气流中的原料能够有效地雾化并更均匀地与燃烧气流混合。因而，可以改善所供应的原料的一系列变化，即，气化、热分解、蒸发、或冷凝的速度并且可以改善作为核的前体的形成速度和一次颗粒的生成速度。
通过如此调节节流部20中燃烧气流的氧气浓度、温度和流速，经布置在节流部20中的上游侧的喷嘴21供应的原料的一系列变化，即，气化、热分解、蒸发、和冷凝能够以很高的速度均匀进行并且能够形成许多核以生成许多一次颗粒。因而，可以生成很小的一次颗粒。尽管所生成的一次颗粒经互相碰撞而彼此熔合因而形成凝集体，但高温能够使得一次颗粒以高频率彼此碰撞，因此能够快速形成许多凝集体。鉴于此，所得到的凝集体具有小的直径和窄的凝集体直径分布。
随后，当由经过上游侧喷嘴21供应的原料形成的凝集体保持表面活性时经下游侧喷嘴21供应原料。因而，所供应的原料因燃烧气流所传递的热能而变成许多一次炭黑颗粒。当在节流部中移动时，所形成的这些一次颗粒本身发生碰撞并与由第一阶段中所供应的原料形成的凝集体碰撞。然而，一次颗粒与凝集体的碰撞频率比一次颗粒本身之间的碰撞频率更高。因此，凝集体当在燃烧气流中移动时，由于与凝集体碰撞的一次颗粒熔合在其表面上，因此凝集体的直径逐渐增加。由于与凝集体碰撞的一次颗粒熔合在其表面上从而逐渐增大凝集体的直径，因此一次颗粒与这样的凝集体碰撞的频率增加得越来越多。现存的凝集体的生长支配了新鲜凝集体的形成。因而，形成具有窄凝集体粒径分布的凝集体。
含有在通过节流部20的过程中形成的炭黑凝集体的高温高速燃烧气流经节流部20的出口排入冷却室22。由于冷却室22的直径比节流部20的直径大，因此燃烧气流的流速下降。此外，用于喷出例如水的喷嘴23以多级布置安装在冷却室22的内周面侧上，例如，将圆周分成4、6、或8等份的位置。水经这些喷嘴23从与燃烧气流的流动方向相垂直的方向喷入，由此燃烧气流的温度快速下降从而快速终止生成炭黑的反应。燃烧气流的温度最终降至200℃～300℃。因而，包含在燃烧气流中的炭黑凝集体逐渐包含在包括由用于冷却而喷入的水形成的蒸汽和燃烧气体的混合气体的气流中。炭黑凝集体与混合气体一同从炭黑制造设备10经第三反应区13的出口24排出并使用例如图中未示出的收集袋式过滤器与混合气体分离。由此回收炭黑凝集体。
本发明的记录液中所使用的炭黑可以是上述炭黑或者通过对炭黑进行化学处理(氧化处理、氟化处理等)得到的炭黑，通过将分散剂、表面活性剂、树脂等物理地或化学地附着在其上而得到的炭黑(例如，经接枝处理的炭黑或在分散炭黑之前其上吸附有分散剂的炭黑)等。
为了将炭黑分散在分散介质中以提供具有改善的耐磨擦性的印刷物，该记录液优选包含树脂。尽管所加入的树脂可以是水溶性树脂或乳液，但优选记录液应当包含水溶性树脂。该水溶性树脂可以是离子型水溶性树脂或非离子型水溶性树脂。然而，优选离子型水溶性树脂。尽管离子型水溶性树脂可以是阴离子型水溶性树脂、阳离子型水溶性树脂和两性水溶性树脂中的任何一种，但优选阴离子型水溶性树脂。可以将一种树脂单独使用或将这些树脂组合使用。
从记录液的存贮稳定性的角度考虑，阴离子型水溶性聚合物优选是在其自由酸形式中具有的酸值通常大于或等于40mgKOH/g，优选大于或等于50mgKOH/g，更优选大于或等于100mgKOH/g，甚至更优选大于或等于150mgKOH/g的聚合物。在其酸值小于40mgKOH/g或更低的情况中，可归因于吸附于颜料上的树脂的官能团的静电斥力变小，因此，分散性和分散稳定性变差。此外，考虑到炭黑的分散稳定性和印刷物的耐水性及耐磨擦性，优选具有疏水基团的共聚物。
聚合物的疏水基团的例子包括具有芳香环的有机基团，例如选择性地具有取代基的苯基、苄基或萘基，和选择性地支化的或具有取代基的烷基、烯基、炔基，及具有4个或4个以上碳原子的环烷基。其中优选具有芳香环的有机基团。
本发明中所使用的阴离子型水溶性聚合物的例子包括(α-甲基)苯乙烯/马来酸共聚物、(α-甲基)苯乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物、(α-甲基)苯乙烯/(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸酯/(甲基)丙烯酸共聚物、(甲基)丙烯酸酯/马来酸共聚物、和/或这些聚合物的盐。优选(α-甲基)苯乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物。在此术语(α-甲基)苯乙烯是指α-甲基苯乙烯和/或苯乙烯，术语(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。阴离子型水溶性聚合物可以是嵌段共聚物、接枝共聚物、和无规共聚物中的任何一种。然而，主要从生产成本考虑，优选接枝共聚物或无规共聚物，特别是优选无规共聚物。考虑到喷射稳定性，其重量平均分子量优选小于或等于50,000，更优选小于或等于15,000，尤其优选小于或等于10,000。较高的分子量会导致粘度增大和喷射稳定性变差。该共聚物可以以与诸如锂、钠或钾等碱金属的盐的形式、与氨或诸如二甲胺或(一、二或三)乙醇胺等有机胺的盐的形式等使用。
上述聚合物的市售品或聚合物溶液的例子包括均由Johnson PolymerCorp.生产的“Joncryl 67”、“679”、“680”、“682”、“683”和“690”，和/或这些物质的盐，还包括均由Johnson Polymer Corp.生产的“Joncryl 52”、“57”、“60”、“62”、“63”、“70”、“354”、“501”和“6610”。
作为本发明的记录液的介质，通常使用主要包括水的水性介质。在该情况中，优选使用至少添加有一种水溶性有机溶剂的水。
水溶性有机溶剂的例子可以粗分为作为保湿剂的溶剂和作为渗透溶剂的溶剂。
前者的例子包括乙二醇、丙二醇、1，3-丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇(例如，和光纯药社生产的“#200”、“#300”、“#400”、“#4000”和“#6000”)、丙三醇、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑啉酮、硫二甘醇、环丁砜、二甲基亚砜、新戊醇、三羟甲基丙烷和2，2-二甲基丙醇。
渗透溶剂(渗透助剂)的例子包括乙二醇一甲基醚、乙二醇二甲基醚、乙二醇一乙基醚、乙二醇二乙基醚、乙二醇一正丙基醚、乙二醇一异丙基醚、乙二醇一正丁基醚、乙二醇一仲丁基醚、乙二醇一异丁基醚、乙二醇一叔丁基醚、乙二醇一正戊基醚、乙二醇一正己基醚、丙二醇一甲基醚、丙二醇二甲基醚、丙二醇一乙基醚、丙二醇二乙基醚、丙二醇一正丙基醚、丙二醇一异丙基醚、丙二醇一正丁基醚、丙二醇一仲丁基醚、丙二醇一异丁基醚、丙二醇一叔丁基醚、二乙二醇一甲基醚、二乙二醇二甲基醚、二乙二醇一乙基醚、二乙二醇一正丙基醚、二乙二醇一异丙基醚、二乙二醇一正丁基醚、二乙二醇一仲丁基醚、二乙二醇一异丁基醚、二乙二醇一叔丁基醚、二丙二醇一甲基醚、二丙二醇一乙基醚、二丙二醇一正丙基醚、三乙二醇一正丁基醚、聚乙二醇一丙基醚、聚乙二醇一丁基醚、和丙三醇的乙二醇加合物(例如，Lipo Chemicals Inc.生产的Liponic EG-1)。这些有机溶剂可以单独使用或两种或两种以上组合使用。
可以将各种表面活性剂用在根据本发明的记录液中以增强记录液的渗透性。其例子包括各种阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂。
非离子型表面活性剂的例子包括脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、烷基硫代琥珀酸盐、烷基(二苯基醚)二磺酸盐、烷基磷酸盐、聚氧乙烯烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基芳基硫酸酯盐、烷烃磺酸盐、萘磺酸/甲醛缩合物、聚氧乙烯烷基磷酸酯、N-甲基-N-油酰基牛磺酸(tauric acid)盐、和α-烯烃磺酸盐。
对非离子型表面活性剂不作具体限定。然而，考虑存贮稳定性和印刷色彩浓度，优选具有环氧乙烷结构或环氧丙烷结构的表面活性剂。其中，更优选HLB为9～17，尤其是10～16的表面活性剂。非离子型表面活性剂的具体实例包括聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯三癸基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯烷基胺、氨基聚氧乙烯、山梨聚糖脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖月桂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖油酸酯、萘酚/环氧乙烷加合物、炔二醇/环氧乙烷加合物、双酚A/环氧乙烷加合物、氧化乙烯/氧化丙烯嵌段聚合物、山梨聚糖脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、丙三醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺和α-烯烃磺酸盐。可以使用非离子型表面活性剂的市售品，其例子包括Surfynol 440、Surfynol 465和Surfynol485(均由Air Products Inc.生产)和Acetylenol EH和Acetylenol EL(均由Kawaken Fine Chemicals Co.，Ltd生产)。
另一方面，阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂的例子包括烷基胺盐、季铵盐、烷基三甲铵乙内酯、和氨基氧化物(aminoxide)。
所使用的低分子量非离子型表面活性剂的量相对于100重量份的记录液来说通常为0.1重量份～3重量份，优选为0.5重量份～1重量份。记录液的表面张力可以通过改变所用的低分子量非离子型表面活性剂的种类和用量而适当调节。然而，本发明的记录液的表面张力优选大于或等于25dyne/cm(达因/厘米)且小于或等于54dyne/cm。在其表面张力超过54dyne/cm的情况中，当印刷时，记录液较慢地渗透至待记录的材料中，导致印刷速度下降的问题。另一方面，在记录液的表面张力小于25dyne/cm的情况中，记录液过度渗入待记录的材料中，导致印刷色彩浓度受损。
记录液的组成的例子如下所示。如特开2001-302950所述，可以加入具有炔键的表面活性剂以获得需要在连续喷射时具有优异稳定性和对记录介质的渗透性的墨水组合物。也可以将低级醇的环氧丙烷加合物添加至该墨水组合物中。此外，可以加入如特开2000-3760中所述的具有炔键的特定化合物、1，5-戊二醇和丁基醚溶剂。
此外，如特开2000-30237中所述，可以配制记录液以含有炔二醇型表面活性剂和/或聚硅氧烷型表面活性剂以及包含多元醇的烷基醚衍生物的有机溶剂(其中烷基具有大于或等于3个(优选3～6个)碳原子)和/或1，2-烷二醇，从而得到具有优异色彩再现性、高渗透性、和短干燥时间的令人满意的墨水组合物。
除了上述组分之外，根据需要可以将杀真菌剂、杀菌剂、pH调节剂、尿素和其他组分添加至本发明的记录液中。特别地，pH调节剂、溶解助剂和抗氧化剂的优选例子包括诸如二乙醇胺和三乙醇胺等烷醇胺。
对制造本发明的记录液的方法不作具体限定。然而，常用的方法有：包括在必要的一种前述水溶性树脂和必要的多种前述添加剂组分的存在下以已知方式将颜料分散在介质中以获得高浓度分散液然后再添加树脂、必要的多种前述添加剂组分和介质以调节浓度而由此制备记录液的方法(母料法)；和包括在任何前述树脂组分和必要的多种前述添加剂组分的存在下将颜料分散在介质中以制备记录液的方法。母料法是有利的，这是因为能够在高浓度下进行分散处理并且考虑到调节至所需的分散粒径该方法是有效的。
可以用于分散处理的分散器的例子包括使用介质的分散器和无介质分散器。使用介质的分散器包括球磨机、砂磨机、珠磨机、DCP磨等。无介质分散器包括辊磨机、超声波分散器等。可以使用这些分散器中的任何一种以及其他已知的分散器。
在本发明中优选在以分散器进行研磨/分散处理之后，用过滤器或离心分离器将粗颗粒除去。
所使用的黑色颜料的量，包括炭黑，相对于记录液的总重量来说，理想的是大于或等于0.1重量％，特别是大于或等于3重量％，并且相对于全部记录液来说，理想的是小于或等于15重量％，优选小于或等于13重量％，更优选小于或等于10重量％。其量小于0.1重量％会损害着色，而其量大于15重量％会导致高粘度。待使用的树脂的量相对于100重量份颜料来说以固体基准计优选为0重量份～200重量份。
颜料、树脂、添加剂、和有机溶剂各自可以仅由一种组分构成。然而，这些材料中的每一种也可以根据需要包含两种或两种以上组分从而进一步改善性能。
从分散稳定性、喷射稳定性和印刷品质的角度考虑，记录液中颜料的平均分散粒径D50优选大于或等于150nm，特别是大于或等于170nm，更优选大于或等于180nm，并优选小于或等于300nm，特别是小于或等于250nm，更优选小于或等于220nm。
除了用于喷墨记录和书写的用具之外，本发明的记录液也可以用作用于其他用途的记录液。本发明的记录液特别适用于喷墨记录，即，在由喷墨喷嘴喷出墨水以在待记录材料上进行印刷的方法中使用。
施加本发明的记录液的待记录材料可以是任何所需的材料。其例子包括包含例如纤维素、填料和上浆剂的单层结构的普通纸和包含基材以及在基材的至少一侧形成的墨水接收层的多层结构的专用纸。本发明的记录液可以施用于所有待记录材料(普通纸，回收纸，用于喷墨记录的专用纸(如涂布纸和光泽纸)，用于喷墨记录的专用膜(如涂布膜和光泽膜)，OHP膜，以及其他材料)。然而，特别是当印刷在具有多孔表面的待记录材料例如纸上时，所述记录液具有显著效果。
根据本发明，可以提供一种颜料分散型记录液，该记录液能够提供具有令人满意的印刷图像品质的印刷物，该印刷物具有高黑度和减少的模糊以及还具有诸如耐光性和耐水性等令人满意的牢固性，并且该记录液具有低粘度、令人满意的喷射适用性和令人满意的存贮稳定性。本发明的炭黑可以在记录液中，特别是在用于喷墨打印机等的记录液中使用。
实施例
下面将参考实施例对本发明进行更详细的描述，但只要本发明未脱离其精神，则不应当认为本发明限于下列实施例。
炭黑的制造
炭黑1～4、6和7在表1中所示的各组条件下使用图1中所示的制造设备10制造，所述设备包括第一反应区11，该第一反应区11具有内径为500mm且长度为1,500mm并配有燃烧嘴14的燃烧室15；与第一反应区11连接的第二反应区12，该第二反应区具有内径为50mm且长度为1,400mm并配有多个贯穿圆周壁的原料供应喷嘴21的节流部20；和与第二反应区12连接第三反应区13，该第三反应区具有内径为200mm且长度为1,500mm并配有多个贯穿圆周壁的水供应喷嘴23的冷却室22；其中最上游侧的原料供应喷嘴位于距节流部20的入口25为200mm处的位置。分别使用天然气和杂酚油作为燃料和原料烃。所得炭黑的性质见表2。
炭黑5以图4中所示的制造设备在表1中所示的条件下制造。该设备是通过油炉法制造炭黑的设备。其包括第一区A(其中燃料燃烧产生高温气体)、与第一区A的下游侧连接并将原料引入其中的第二区B、和与第二区B的下游侧连接的第三区C(其中所产生的炭黑通过喷水急冷)。
首先，将作为燃料的重油以雾化态经燃料导入喷嘴F引入。该燃料与经燃烧空气导入喷嘴G引入的用于燃烧的空气混合并燃烧。除重油之外，此处可用的燃料可以是诸如瓦斯油、汽油或煤油等液体燃料或诸如天然气、丙烷或氢气等气体燃料。该设备的燃烧室的直径(D1)为1,100mm。使所产生的燃烧气穿过直径逐渐减小的锥形装置。设计该区域以使炉中气体的流速增加从而提高炉中的湍流能。
在第二区B中，作为用于炭黑的原材料的原料经布置在位于距在该设备中具有最小直径(该部分的直径(D2)为175mm)的节流部的下游侧末端(即，距第二区B与第三区C之间的边界)的距离为D的上游侧位置(原料导入位置)的六个原料导入管导入。尽管由此引入的原料通常是诸如杂酚油等来源于煤的烃类或诸如乙烯塔底油等来源于石油的烃类，但这里使用杂酚油。通过改变原料导入位置和调节原料量，可以调节粒径(一次颗粒直径)和颗粒(二次颗粒结构体)的连接程度。燃烧室末端与节流部下游侧末端间的距离(L1)为3,300mm。
在第三区C中，节流部经锥形部与用于终止反应的管状部连接。水经布置在用于终止反应的管状部中位于距节流部下游侧末端距离为E的下游位置(反应终止位置)的冷却水导入管引入并喷入。由此将燃烧气急冷从而终止生成炭黑的反应。锥形部的长度(L2)为1,800mm，用于终止反应的管状部的直径(D3)为400mm。第三区C在其下游侧与诸如袋式过滤器或旋风分离器等收集装置连接，气体在此处与炭黑分离。所得炭黑的性质见表2。
表1
  炭黑1   炭黑2   炭黑3   炭黑4   炭黑5   炭黑6   炭黑7
  燃料类型   天然气   天然气   天然气   天然气   重油C   天然气   天然气
  燃料量(气体，[Nm3/h]；重油[kg/h])   57   57   57   57   314   57   57
  空气量[Nm3/h]   465   462   465   465   5800   465   465
  氧气量[Nm3/h]   35   43   35   35   0   35   35
  二次结构调节剂的类型   KOH   KOH   KOH   KOH   K2CO3   KOH   KOH
  原料导入的级数   2   2   2   1   1   2   1
  上游侧原料量[kg/h]   40   54   41   77   850   36   67
  上游侧二次结构调节剂的量[kg/h]   0   0   7.5×10-5   0   0.15   0   0
  上游侧的导入位置(距节流出口的距离)[mm]   1200   1200   1200   945   1744   1200   945
  下游侧原料量[kg/h]   33   36   33   --   --   30   --
  下游侧二次结构调节剂的量[kg/h]   0   0   6.1×10-5   --   --   0   --
  下游侧的导入位置(距节流出口的距离)[mm]   500   500   500   --   --   500   --
  用于终止反应的水量[kg/h]   150   150   150   150   1800   100   150
  反应终止位置(距节流出口的距离)[mm]   1190   910   1190   910   1600   630   270
表2
单位 炭黑1 炭黑2 炭黑3 炭黑4 炭黑5   ValcanXC-72R 炭黑6 炭黑7
  N2SA   m2/g   338   204   312   318   286   256   325   265
  DBP吸附   cm3/100g   180   202   154   145   155   166   192   141
  24M4 DBP吸附   cm3/100g   112   120   111   99   111   119   124   92
  pH   --   7   7.1   7.6   7   6.1   6.1   6.34   6.7
  挥发物含量   ％   2.23   1.78   1.39   2.21   1.66   1.27   2.42   1.48
  灰分含量   ％   0.01   0.03   0.01   0.02   0.07   0.12   0.01   0.03
  TINT   ％   128   120   129   138   107   85   129   146
  Dmod   nm   61   81   58   54   74   165   70   50
  D1/2   nm   43   54   42   31   137   163   45   30
  D75   nm   89   109   74   74   165   557   83   60
  D1/2/Dmod   --   0.7   0.67   0.72   0.57   1.85   0.87   0.64   0.6
  24M4 DBP吸附/Dmod   cm3/100gnm   1.84   1.48   1.91   1.83   1.5   0.64   1.77   1.84
  (DBP吸附)-(24M4DBP吸附)   cm3/100g   68   82   43   46   44   47   68   49
  挥发物含量/N2SA   mg/m2   0.066   0.087   0.045   0.07   0.058   0.05   0.074   0.056
  一次粒径   nm   15   18   16   15   19   29   15   15
实施例1(记录液的制备)
将表3中所示组分放入不锈钢制容器中并与平均直径为0.5mm的205.8份氧化锆珠一起以砂磨机进行3小时的粉碎处理。所得液体以24.6份离子交换水、10.8份丙三醇、和2.8份异丙醇在搅拌下稀释。之后，对混合物经No.5C滤纸进行压滤以得到记录液。
表3
  组分   比例(重量份)
  苯乙烯/丙烯酸聚合物(Johnson Polymer Corp.生产的“Joncryl 679”(酸值，215mgKOH/g；Mw＝8,500，25重量％的该聚合物的钾盐水溶液)) 3.3
  离子交换水   88.2
  丙三醇   3
  炭黑1   5.5
  总计   100
分散颗粒直径的测量
用离子交换水稀释记录液然后以粒径分布分析仪(日机装(株)生产的“Microtrac UPA 150”)测量其分散粒径分布。将粒径分布中的D50(D50表示50％的颗粒均具有不大于该粒径的尺寸)值作为平均分散粒径。测量结果见表4。
印刷色彩浓度测试
将实施例1中得到的记录液以7号刮棒涂布机薄薄地涂布于电子照相感光纸(Xerox Corp.生产的Xerox 4024纸)上。干燥24小时后，对所得到的涂布纸以Macbeth黑度计(RD 914)测量其黑色浓度(OD)。测量结果见表4。
实施例2
除了用炭黑2代替实施例1中的炭黑1之外，以与实施例1中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表4。
实施例3
除了用炭黑3代替实施例1中的炭黑1之外，以与实施例1中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表4。
比较例1
除了用炭黑4代替实施例1中的炭黑1之外，以与实施例1中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表4。
比较例2
除了用Cabot Corp.生产的Vulcan XC-72R代替实施例1中的炭黑1之外，以与实施例1中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表4。
表4
  单位   实施例1   实施例2   实施例3   比较例1  比较例2
  炭黑   --   炭黑1   炭黑2   炭黑3   炭黑4  Vulcan XC-72R
  TINT   ％   128   120   129   138  85
  24M4DBP吸附   cm3/100g   112   120   111   99  119
  D75   nm   89   109   74   74  557
  分散粒径   nm   202   219   206   202  307
  OD   --   1.56   1.59   1.55   1.52  1.45
如表4所示，本发明的记录液尤其是因为使用了本发明的炭黑(炭黑1～3)，因此提供了具有高黑度而不具有增大的分散粒径的印刷物。显然由于这些记录液具有小的分散粒径，因此它们具有优异的存贮稳定性。
实施例4(记录液的制备)
将表5中所示组分放入不锈钢制容器中并与平均直径为0.5mm的286.5份氧化锆珠一起以砂磨机进行3小时的粉碎处理。将所得液体以65.3份离子交换水、9.6份丙三醇、3.8份异丙醇、和13.5份2-吡咯烷酮在搅拌下稀释。之后，对混合物经No.5C滤纸进行压滤以得到记录液。
表5
  组分   比例(重量份)
  苯乙烯/丙烯酸聚合物(Johnson Polymer Corp.生产的“Joncryl 679”(酸值，215mgKOH/g；Mw＝8,500，25重量％的该聚合物的钾盐水溶液)) 3.8
  离子交换水   84.3
  丙三醇   4.2
  炭黑1   7.7
  总计   100
分散粒径的测量
以与实施例1中相同的方式进行测量。结果见表6。
粘度测定
记录液的粘度在25℃以E型粘度计测定。测量结果见表6。
印刷测试
记录液通过使用Hewlett-Packard Co.生产的喷墨打印机DJ 970Cxi，以普通方式在由Seiko Epson Corp.生产的用于喷墨油墨(KA4250NP)的无木普通纸上和由Seiko Epson Corp.生产的喷墨油墨(KA450PM)的专用PM绒面纸上进行实心印刷。目测印刷物的刮擦性。干燥24小时后，所得各实心印刷物以Macbeth黑度计(RD 914)测量其浓度(OD)。测量结果见表6。
实施例5
除了用炭黑6代替实施例4中的炭黑1之外，以与实施例4中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表6。
比较例3
除了用炭黑4代替实施例4中的炭黑1之外，以与实施例4中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表6。
比较例4
除了用炭黑5代替实施例4中的炭黑1之外，以与实施例4中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表6。
比较例5
除了用炭黑7代替实施例4中的炭黑1之外，以与实施例4中相同的方式制备并评估记录液。测量结果见表6。
表6
  单位   实施例4   实施例5   比较例3   比较例4   比较例5
  炭黑   --   炭黑1   炭黑6   炭黑4   炭黑5   炭黑7
  TINT   ％   128   129   138   107   146
  24M4 DBP吸附   cm3/100g   112   124   99   111   92
  D75   nm   89   83   74   165   60
  分散粒径   nm   170   150   135.1   169.1   131
  记录液粘度   cP   2.22   2.33   2.23   2.77   2.23
  印刷的刮擦   --   未发生   未发生   未发生   发生   未发生
  OD(无木普通纸)   --   1.68   1.69   1.66   1.57   1.6
  OD(PM绒面纸)   --   1.78   1.79   1.76   1.7   1.74
显然本发明的记录液尤其是因为使用本发明的炭黑(炭黑1或6)，因此能够减小粘度而不会增大分散粒径并能够提供具有高黑度和无缺陷(例如“刮擦”)的优异印刷物。
虽然参考其具体实施方式已经详细地描述了本发明，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以进行各种变化和改进。
该申请基于2003年9月26日提交的日本专利申请(特愿2003-335965)，其内容在此以参考的方式引入。
工业实用性
当用在印刷中时，尤其是用在印刷例如纸等具有多孔表面的待记录材料时，本发明的记录液能够提供具有令人满意的印刷图像品质的印刷物，该印刷物具有高黑度和减少的模糊以及还具有诸如耐光性和耐水性等令人满意的牢固性。本发明所提供的记录液还具有低粘度和令人满意的喷射适用性。此外，本发明的炭黑是用于该记录液的优异的黑色颜料，其能够同时满足包括记录液中令人满意的分散性和喷射稳定性等各种性能以及使印刷物具有高黑度的性能。

Claims (5)

1.一种炭黑，该炭黑具有下列特征(a)～(c)：
(a)24M4DBP吸附大于或等于100cm3/100g，
(b)D75大于45nm且小于120nm，和
(c)TINT超过110％。
2.如权利要求1所述的炭黑，其特征在于所述炭黑还具有以下特征(d)：
(d)D1/2/Dmod小于或等于0.7。
3.一种记录液，该记录液的特征在于包含权利要求1或2所述的炭黑。
4.如权利要求3所述的记录液，其特征在于所述炭黑还具有大于或等于150nm且小于或等于300nm的分散粒径D50。
5.如权利要求3或4所述的记录液，其特征在于所述记录液是用于待记录的多孔材料的记录液。
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