JP2000017185A - Aqueous carbon black dispersion and aqueous ink using the same - Google Patents

Aqueous carbon black dispersion and aqueous ink using the same

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JP2000017185A
JP2000017185A JP18253798A JP18253798A JP2000017185A JP 2000017185 A JP2000017185 A JP 2000017185A JP 18253798 A JP18253798 A JP 18253798A JP 18253798 A JP18253798 A JP 18253798A JP 2000017185 A JP2000017185 A JP 2000017185A
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carbon black
dispersion
aqueous
ppm
ink
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Nobutake Mise
信猛 見勢
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the subject dispersion exhibiting excellent dispersion stability, even when left at a high temperature for a long period, capable of inhibiting the clogging of nozzles and pen tips, and useful as an aqueous ink for ink jet printers, writing tools, etc., by limiting the content of sulfate ions to a specific value or smaller. SOLUTION: This aqueous carbon black dispersion is prepared by dispersing (B) carbon black in (A) an aqueous medium. Therein, the content of sulfate ions in the dispersion is controlled to <=25 ppm, and, if necessary, the contents of halogen ions and nitrate ions are further controlled to <=20 ppm and <=30 ppm, respectively. The aqueous dispersion is preferably controlled to pH 5-10 and a component B content of 0.5-50 wt.%. The component B is preferably subjected to an ozone oxidation treatment in the presence of water, and has total acidic groups of >=3 μequ/m2, an active hydrogen content of <=2 mmol/g, a particle diameter of 10-30 nm and a DBP oil absorption volume of 50-180 cc/100 g.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、特にインクジェッ
ト用インキ並びに筆記用インキの顔料として好適に使用
されるカーボンブラック、水性媒体中にカーボンブラッ
クを含有する水性分散液並びに、水性インキに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to carbon black, which is preferably used as a pigment for inks for ink jet and writing inks, an aqueous dispersion containing carbon black in an aqueous medium, and an aqueous ink.

【0002】[0002]

【従来技術】インクジェット記録は、記録時の騒音が小
さい、カラー印刷が可能、高速印字が可能、普通紙に印
刷が可能で高品位であることと言った特徴を持つことか
らパーソナル用、オフィス用を問わずコンピュータの印
刷用に巾広く使用されている。このインクジェット印刷
は種々の方式があり、記録ヘッドの中にある細いノズル
中のインクを静電エネルギーにより吐出させる方法、及
び記録ヘッド内においた発熱帯に電流を流し、その発熱
により気泡を発生させてノズルからインキを吐出させる
ことにより、印刷を行う方法が挙げられる。
2. Description of the Related Art Ink-jet recording has characteristics such as low noise during recording, color printing, high-speed printing, printing on plain paper and high quality. It is widely used for computer printing, regardless of the type. There are various types of this ink jet printing, a method of discharging ink in thin nozzles in the print head by electrostatic energy, and a method of flowing a current to a tropical zone in the print head and generating bubbles by generating heat. A method of performing printing by ejecting ink from a nozzle.

【0003】このようなインクジェット記録に用いられ
るインキとしては、従来は染料を水に溶解または分散し
た水性インキが用いられてきた。この様な水性インキは
万年筆、ボールペン等の筆記具にも用いられている。こ
れらの用途に用いられる記録用のインキに要求される性
能としては、次の様な項目が上げられる。 (1)印字または筆記物に滲みが生じないこと (2)印字または筆記物が光、または熱により退色しな
いこと (3)長期間放置したときでも記録ヘッド内のノズルや
ペン先に目詰まりを生じないこと (4)保存安定性が良いこと (5)インキの粘度が低いこと
[0003] As an ink used for such an ink jet recording, an aqueous ink in which a dye is dissolved or dispersed in water has conventionally been used. Such water-based inks are also used for writing instruments such as fountain pens and ballpoint pens. The performance required for the recording ink used in these applications includes the following items. (1) No bleeding of printed or written matter. (2) No fading of printed or written matter due to light or heat. (3) No clogging of nozzles and pens in the recording head even when left for a long time. (4) Good storage stability (5) Low viscosity of ink

【0004】上述のように従来、これらの用途のインキ
では着色剤として染料を、水に溶解または分散したイン
キが用いられてきたが、染料を用いた場合、印字または
筆記物に滲みが出やすく光により退色するという問題を
有することから、最近カーボンブラックを黒色顔料とし
て使用したインキが注目されている。
[0004] As described above, conventionally, inks in which the dye is dissolved or dispersed in water have been used as a coloring agent. However, when the dye is used, bleeding tends to appear on printed or written matter. Due to the problem of fading due to light, inks using carbon black as a black pigment have recently attracted attention.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのカー
ボンブラックをインキ用顔料として用いた場合、カーボ
ンブラックの表面が親油性であるために、カーボンブラ
ックの水中での分散性が悪く、ノズルやペン先にカーボ
ンブラックが目に詰まったり、保存中に凝集物を生じ使
用不可能となる。このため、各種の分散剤の添加が必要
とされている。ここで分散剤としては、カーボンブラッ
クと馴染みの良い親油性基と、水と馴染みの良い親水基
との両方の基を分子内に含有する分散剤、具体的には主
に樹脂分散剤が、分散性あるいは分散安定性を改良する
ために用いられている。
However, when this carbon black is used as a pigment for ink, the dispersibility of the carbon black in water is poor because the surface of the carbon black is lipophilic, so that the carbon black cannot be used in a nozzle or a pen tip. The carbon black becomes clogged with eyes and aggregates during storage, making it unusable. For this reason, it is necessary to add various dispersants. Here, as the dispersant, a dispersant containing both a lipophilic group that is familiar with carbon black and a hydrophilic group that is familiar with water in the molecule, specifically, mainly a resin dispersant, It is used to improve dispersibility or dispersion stability.

【0006】しかしながら、このような樹脂分散剤はカ
ーボンブラック表面に結合させることによりその効果を
期待するものであるため、カーボンブラック表面に結合
する量以上に添加しないと分散効果が得られない。この
ため液中に余分な分散剤が残り、それがノズルやペン先
のインクが乾燥したときに、再溶解性の乏しい固形物と
なり、目詰まりの原因となる。また、分散剤を添加する
ことによりインキの粘度が高くなり、安定したインキの
吐出性が得られないという問題も生ずる。
However, since such a resin dispersant is expected to have its effect by binding to the surface of carbon black, the dispersing effect cannot be obtained unless it is added in an amount larger than the amount capable of binding to the surface of carbon black. For this reason, an extra dispersant remains in the liquid, and when the ink at the nozzle or the pen tip dries, it becomes a solid with poor resolubility and causes clogging. In addition, the addition of the dispersant increases the viscosity of the ink, which causes a problem that stable ink ejection properties cannot be obtained.

【0007】この様な問題点を改善するため、液中でオ
ゾンにより酸化処理されたカーボンブラックを用いるこ
とが本発明者により提案された(特願平9−35891
9)。しかしながら、このような処理を行ったとき、常
温で静置しておく時は分散安定性が保たれているが、イ
ンキの受ける可能性のある温度である60℃で静置して
おくと、一日で凝集してしまうと言う欠点が有ることが
判った。このため、酸化処理カーボンブラックは、特に
インキが熱を受ける方式のインクジェット用水性インキ
に用いるには今なお性能が充分ではなかった。本発明
は、上記の従来技術における問題を解決し、分散安定性
に優れ、ノズルやペン先での目詰まりの発生が抑えら
れ、吐出安定性に優れた水性インキ用顔料並びにインキ
を提供することを目的とする。
In order to solve such problems, the present inventors have proposed to use carbon black oxidized with ozone in a liquid (Japanese Patent Application No. 9-35891).
9). However, when such a treatment is performed, the dispersion stability is maintained when the ink is left at room temperature, but when the ink is left at 60 ° C., which is a temperature at which the ink may receive, It turned out that there was a drawback that it was agglomerated in one day. For this reason, the performance of the oxidized carbon black has not yet been sufficient particularly for use in aqueous ink jet inks in which the ink receives heat. The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and provides a pigment and an ink for water-based ink having excellent dispersion stability, suppressing occurrence of clogging at a nozzle or a pen tip, and having excellent ejection stability. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、カーボンブ
ラック水性分散液を得た後、硫酸イオン、ハロゲンイオ
ン、並びに硝酸イオンをイオン交換樹脂による処理で除
去した分散液にアルカリを添加してpHを中性にするこ
とにより著しく分散安定性のよいカーボンブラック水分
散体を提供できることを見出し本発明に到達した。この
ような簡易な操作により驚くべきことに水分散性が極め
て良好なカーボンブラックを得ることができるとの知見
を得たものである。
Means for Solving the Problems After obtaining an aqueous carbon black dispersion, the present inventor added alkali to a dispersion obtained by removing sulfate ions, halogen ions and nitrate ions by treatment with an ion exchange resin. The inventors have found that an aqueous dispersion of carbon black having remarkably excellent dispersion stability can be provided by making the pH neutral, and the present invention has been achieved. It has been surprisingly found that such a simple operation makes it possible to obtain carbon black having extremely good water dispersibility.

【0009】すなわち本発明は、硫酸イオンの含有量が
25ppm以下であることを特徴とするカーボンブラッ
ク水性分散液、ハロゲンイオン含有量が20ppm以下
であることを特徴とするカーボンブラック水性分散液、
硝酸イオン含有量が30ppm以下であることを特徴と
するカーボンブラック水性分散液、硫酸イオンとハロゲ
ンイオンと硝酸イオンの合計量が50ppm以下である
ことを特徴とするカーボンブラック水性分散液等に存す
る。
That is, the present invention provides an aqueous carbon black dispersion having a sulfate ion content of 25 ppm or less, an aqueous carbon black dispersion having a halogen ion content of 20 ppm or less,
An aqueous carbon black dispersion having a nitrate ion content of 30 ppm or less, an aqueous carbon black dispersion having a total amount of sulfate ion, halogen ion and nitrate ion of 50 ppm or less, and the like.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】まず本発明で用いるカーボンブラ
ックは特に制限されず、従来よりインキ用顔料として用
いられているカーボンブラックを含め、いずれも用いる
ことができる。本発明で用いることのできるカーボンブ
ラックは特に限定されないものの、特に好ましいカーボ
ンブラックとして、各種の表面処理、特に酸化処理によ
り表面に酸性官能基を付与して分散剤の存在なしでも水
性媒体中での分散しうるものとした、酸化処理カーボン
ブラックが好適である。これは、おそらくこれらの酸化
処理カーボンブラックにおいて表面に存在するカルボキ
シル基等の酸性官能基と、硫酸イオンやハロゲンイオン
や硝酸イオンとの間の相互作用が、本発明の効果に何ら
かの関連があるため上記酸化処理カーボンブラックを用
いて本発明を実施した場合に極めて顕著な効果を得るこ
とができるものと推測される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION First, the carbon black used in the present invention is not particularly limited, and any carbon black including carbon black conventionally used as a pigment for inks can be used. The carbon black that can be used in the present invention is not particularly limited, but as a particularly preferred carbon black, various surface treatments, particularly in an aqueous medium even without the presence of a dispersant by imparting an acidic functional group to the surface by oxidation treatment. Oxidized carbon black, which can be dispersed, is preferred. This is probably because the interaction between acidic functional groups such as carboxyl groups present on the surface of these oxidized carbon blacks, and sulfate ions, halogen ions, and nitrate ions is somewhat related to the effects of the present invention. It is presumed that a very remarkable effect can be obtained when the present invention is carried out using the oxidized carbon black.

【0011】酸化処理に供するカーボンブラックの粒子
径は限定されないが100nm以下、さらには30nm
以下のものが粒子の沈降が特に抑えられ最適である。ま
た、カーボンブラック中の硫黄や硫黄化合物は酸化剤で
酸化されて溶液中で硫酸イオンとなることから、極力、
少ないことが望まれるが、全硫黄分析値で各々0.5重
量%、好ましくは0.1%重量以下が好ましい。硫黄含
有量を低下するには、カーボンブラックの原料として用
いる芳香族炭化水素、燃料として用いる液体炭化水素や
気体炭化水素として低硫黄含有量の物を用いることで可
能である。またハロゲンイオンは主に塩素イオンが多い
が、カーボンブラック製造時の反応を停止する冷却水か
ら由来するがこれを減らすには冷却水として用いる水と
して純水を使用することにより、カーボンブラックに含
有するハロゲンイオンを低下させることができる。また
硝酸イオンは主にカーボンブラックを製造する際に使用
する燃焼ガス中に発生するNOxに由来すると考えられ
る。この燃焼ガス中のNOxを極端に減少する事は、現
在の技術では困難である。
The particle size of the carbon black to be subjected to the oxidation treatment is not limited, but is not more than 100 nm, and more preferably 30 nm.
The following are optimal since the sedimentation of the particles is particularly suppressed. In addition, since sulfur and sulfur compounds in carbon black are oxidized by an oxidizing agent to form sulfate ions in a solution, as much as possible,
It is desired that the amount is small, but it is preferably 0.5% by weight, preferably 0.1% by weight or less in total sulfur analysis value. In order to reduce the sulfur content, it is possible to use an aromatic hydrocarbon used as a raw material for carbon black, a liquid hydrocarbon used as a fuel, or a low hydrocarbon content gaseous hydrocarbon as a gaseous hydrocarbon. Although halogen ions are mainly chlorine ions, they are derived from cooling water that stops the reaction during carbon black production.To reduce this, pure water is used as cooling water, and halogen ions are contained in carbon black. Halogen ions can be reduced. It is considered that nitrate ions are mainly derived from NOx generated in combustion gas used in producing carbon black. Extreme reduction of NOx in the combustion gas is difficult with current technology.

【0012】カーボンブラック中の硫黄量は、例えばカ
ーボンブラックを0.1g精秤し、ベストフ社製「SU
LMHOGRAPH12A」にて測定することが出来
る。また、カーボンブラック中のハロゲンイオン量は三
菱化学製のTOXー150で測定することが可能であ
る。カーボンブラックの酸化処理方法として特に以下の
ものが好ましい。すなわち、水にカーボンブラックを懸
濁した後に、酸化剤を反応させ酸化を行う。水の量は、
カーボンブラックと水の比率(重量)で95:5〜0.
5:99.5が適当であり、より好ましくは50:50
〜2:98、さらに好ましくは20:80〜5:95の
範囲がよい。
The amount of sulfur in carbon black can be determined, for example, by precisely weighing 0.1 g of carbon black and using SUSU manufactured by Vestuf.
LMHOGRAPH12A ". The amount of halogen ions in the carbon black can be measured by TOX-150 manufactured by Mitsubishi Chemical. The following is particularly preferred as a method for oxidizing carbon black. That is, after suspending carbon black in water, oxidation is performed by reacting with an oxidizing agent. The amount of water is
95: 5 to 0.5 in the ratio (weight) of carbon black and water.
5: 99.5 is suitable, more preferably 50:50.
To 2:98, more preferably 20:80 to 5:95.

【0013】酸化剤はカーボンブラックに酸性官能基を
増加する物で有れば特に限定しないが、一般には、酸化
剤が酸化をした後に水中に残存しない物が好ましく、こ
のようなものとしてオゾンが好適に用いられる。具体的
にはオゾン及び/又はオゾン含有ガスを通じてカーボン
ブラックの酸化処理を行うことができる。ここで酸化剤
であるオゾンは、オゾン発生機により発生させることが
できる。このオゾン発生機としては、空気や酸素中で放
電することによりオゾンを発生させるものが一般的であ
るが、水を電気分解することにより発生させることも可
能である。本発明で用いるオゾンを発生させるための発
生機としては、方式に関わらずいずれも使用することが
できるが、オゾンの発生濃度が高いほどカーボンブラッ
クの酸化の反応効率が良いので好ましい。一般的にはオ
ゾン濃度1〜20重量%のオゾン含有ガスを発生させる
発生機が市販されておりこれらで充分である。
The oxidizing agent is not particularly limited as long as it increases the acidic functional group in the carbon black. In general, it is preferable that the oxidizing agent does not remain in water after the oxidizing agent is oxidized. It is preferably used. Specifically, carbon black can be oxidized through ozone and / or an ozone-containing gas. Here, the oxidant, ozone, can be generated by an ozone generator. This ozone generator generally generates ozone by discharging in air or oxygen, but it can also be generated by electrolyzing water. As the generator for generating ozone used in the present invention, any generator can be used irrespective of the system. However, a higher ozone generation concentration is preferable because the reaction efficiency of oxidation of carbon black is higher. Generally, generators for generating an ozone-containing gas having an ozone concentration of 1 to 20% by weight are commercially available, and these are sufficient.

【0014】このように、水の存在下でオゾンによりカ
ーボンブラックの酸化を行い、後述のようにカーボンブ
ラックの表面の全酸性基量が特定量となるか、あるいは
活性水素含有量が特定量となるまで酸化することによ
り、特に水性媒体中での分散性の良好なカーボンブラッ
クとすることができる。このような簡易な操作により特
性の優れた酸化カーボンブラックが得られる機構は明ら
かではないが、カーボンブラックの表面に水が存在する
と、オゾンがカーボンブラック表面に直接反応しない
で、オゾンは一担水に溶解し、水分子と共に反応するこ
とにより、生じる官能基も水との馴染みが良く、分散安
定性を発揮するものとなることも考えられる。これらの
理由により、気相でのオゾン酸化により同程度の全酸性
基を有する程度にまで酸化されたカーボンブラックに比
べてもなお、水中での分散性が大きく向上した酸化処理
されたカーボンブラックとなるという意外な効果を発揮
するものと推測される。
As described above, the carbon black is oxidized by ozone in the presence of water, and the total amount of acidic groups on the surface of the carbon black becomes a specific amount or the active hydrogen content becomes a specific amount as described later. By oxidizing to the extent possible, carbon black having particularly good dispersibility in an aqueous medium can be obtained. The mechanism by which such a simple operation provides oxidized carbon black with excellent properties is not clear, but if water is present on the surface of the carbon black, the ozone does not directly react with the surface of the carbon black. It is also conceivable that, by dissolving in water and reacting with water molecules, the resulting functional groups also have good compatibility with water and exhibit dispersion stability. For these reasons, compared to carbon black that has been oxidized by ozone oxidation in the gaseous phase to the extent that it has the same total acid groups, it is still an oxidized carbon black that has greatly improved dispersibility in water. It is presumed to exhibit an unexpected effect of becoming.

【0015】尚、上記の水存在下でのオゾンによる酸化
処理に供するカーボンブラックはあらかじめ酸化したも
のである必要は無いが、水存在下での酸化に先立ち、従
来公知である硝酸や気相のオゾンで処理をしたカーボン
ブラックを上記の方法により酸化処理してもかまわな
い。以上説明した水存在下でのオゾンによる酸化処理に
より、カーボンブラックの全酸性基が3μequ/m2
以上となるまで酸化処理するのが望ましい。全酸性基の
量は、NaOHやKOH等の強アルカリと反応した量と
して求めることができる。
The carbon black to be subjected to the above-mentioned oxidation treatment with ozone in the presence of water does not need to be oxidized in advance, but prior to oxidation in the presence of water, prior to the oxidation in the presence of water, nitric acid or a gaseous phase known in the art is used. The carbon black treated with ozone may be oxidized by the above method. By the above-described oxidation treatment with ozone in the presence of water, all the acidic groups of carbon black are reduced to 3 μequ / m 2.
It is desirable to perform the oxidation treatment until the above is reached. The amount of all acidic groups can be determined as the amount reacted with a strong alkali such as NaOH or KOH.

【0016】この全酸性基を求める方法としては以下の
通りである。酸化処理したカーボンブラックを、0.1ミ
クロンのメンブランフィルターを用いて濾過を行い水と
分離する。この分離したカーボンブラックを60℃の乾
燥機で1昼夜乾燥した後、メノウ乳鉢で粉砕する。この
乾燥後のカーボンブラックを0.2〜0.5g取り、
0.01NのNaOHを60cc入れた三角フラスコに
入れ、窒素を三角フラスコに流し、スターラで6時間撹
拌をして反応させる。この反応物を再び0.1ミクロン
のメンブランフィルターを用い濾過を行い、濾過液を得
る。この濾過液を40cc取り、0.025N塩酸を用
い自動中和滴定装置で滴定を行い濾過液のNaOH濃度
を求める。カーボンブラックの全酸性基は次の計算によ
り求めることが出来る。
The method for determining all the acidic groups is as follows. The oxidized carbon black is filtered through a 0.1 micron membrane filter to separate it from water. The separated carbon black is dried all day and night with a dryer at 60 ° C., and then pulverized in an agate mortar. Take 0.2-0.5 g of this dried carbon black,
The flask is placed in an Erlenmeyer flask containing 60 cc of 0.01 N NaOH, and nitrogen is flowed into the Erlenmeyer flask. The mixture is stirred for 6 hours to react. The reaction product is filtered again using a 0.1 micron membrane filter to obtain a filtrate. Take 40 cc of this filtrate and titrate with 0.025 N hydrochloric acid using an automatic neutralization titrator to determine the NaOH concentration of the filtrate. The total acidic group of carbon black can be determined by the following calculation.

【0017】[0017]

【数1】 全酸性基が3μequ/m2未満では水性媒体への分散
が困難となる場合がある。より好ましくは6μequ/
2以上とすれば、水性媒体への分散性が非常に良好と
なる。
(Equation 1) If the total acidic group is less than 3 μequ / m 2 , dispersion in an aqueous medium may be difficult. More preferably, 6 μequ /
If it is at least m 2 , the dispersibility in an aqueous medium will be very good.

【0018】また、カーボンブラックとして活性水素含
有量が2.0mmol/g以下、特に好ましくは1.5
mmol/g以下のものを用いるのが好適である。活性
水素含有量を特定量以下に抑えたカーボンブラックが、
意外なことに水性媒体中での分散性に特に優れており、
分散安定性のよいカーボンブラック水分散体を提供でき
ることを本発明者は見出した。従来、例えば特開平8−
3498号公報記載の方法におけるように、酸化処理に
よりカーボンブラック表面の酸性官能基が増加し、それ
が親水性につながり水性媒体中での安定性に単純に寄与
すると考えられてきたようである。これに対し本発明者
は、意外にも、酸化処理により付与される官能基は全酸
性基として検出されるが必ずしも活性水素含有量として
検出される官能基の増加に結びついているとは言えない
こと、さらには活性水素含有量の多いカーボンブラック
が必ずしも水性媒体中での分散に優れているとは言え
ず、活性水素含有量を増加させることが分散性向上につ
ながらず、かえって低下させることを見出したのであ
る。そして、活性水素含有量が2.0mmol/g以下
のカーボンブラックを用い水性分散液を調製すれば、水
性媒体中でのカーボンブラックの分散性が特に優れたも
のとなることがわかった。
The carbon black has an active hydrogen content of 2.0 mmol / g or less, particularly preferably 1.5 mmol / g or less.
It is preferable to use those having a concentration of mmol / g or less. Carbon black whose active hydrogen content is suppressed to a specific amount or less,
Surprisingly, it is particularly excellent in dispersibility in aqueous media,
The present inventors have found that a carbon black aqueous dispersion having good dispersion stability can be provided. Conventionally, for example, as disclosed in
As in the method described in US Pat. No. 3498, it has been thought that the oxidation treatment increases the acidic functional groups on the surface of the carbon black, which leads to hydrophilicity and simply contributes to stability in an aqueous medium. On the other hand, the present inventors surprisingly found that the functional group imparted by the oxidation treatment is detected as a total acidic group, but is not necessarily linked to an increase in the functional group detected as the active hydrogen content. Further, carbon black having a high active hydrogen content is not always said to be excellent in dispersion in an aqueous medium, and increasing the active hydrogen content does not lead to improvement in dispersibility, but rather lowers. I found it. Then, it was found that when an aqueous dispersion was prepared using carbon black having an active hydrogen content of 2.0 mmol / g or less, the dispersibility of carbon black in an aqueous medium was particularly excellent.

【0019】活性水素含有量は、以下の方法により求ま
る。カーボンブラックにジアゾメタンのジエチルエーテ
ル溶液を滴下させることによりカーボンブラック上の活
性水素をメチル基に交換する。この処理をしたカーボン
ブラックに、比重1のヨウ化水素酸を加え、加熱してメ
チル基をヨウ化メチルとして気化させる。このヨウ化メ
チルの気体を硝酸銀溶液でトラップしてヨウ化メチル銀
として沈殿させる。このヨウ化銀の重量より元のメチル
基の量、すなわち活性水素の量を測定する。
The active hydrogen content is determined by the following method. The active hydrogen on the carbon black is exchanged for a methyl group by dropping a diethyl ether solution of diazomethane on the carbon black. Hydrogen iodide having a specific gravity of 1 is added to the carbon black thus treated, and heated to vaporize the methyl group as methyl iodide. This gas of methyl iodide is trapped by a silver nitrate solution and precipitated as methyl silver iodide. From the weight of the silver iodide, the amount of the original methyl group, that is, the amount of active hydrogen is measured.

【0020】カーボンブラックが酸化処理等の処理を施
されたものであり例えば次亜塩素酸ソーダでの処理によ
る場合等、残存イオンを多く含んでいる場合には脱塩、
中和処理を行うことにより正確な活性水素含有量を求め
る。この脱塩を行う方法として簡単には、陽イオン交換
樹脂と陰イオン交換樹脂の入ったカラムにカーボンブラ
ック分散液を通す方法が使用できる。このような処理に
より、官能基と結びついていた陽イオンは除去でき、分
散液のpHは酸性を示すため、カーボンブラックの有す
る活性水素量を正確に示すことができる。このような前
処理は、カーボンブラック中の陽イオン量が1000p
pm以上の場合に行うべきである。より具体的には、カ
ーボンブラック分散液(カーボンブラックが乾燥状態で
あれば、これを一旦水に分散して得られた分散液)を、
陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂を混合したものを
詰めたカラムを通して、陽イオンを取り除いた後、0.
1μmのメンブランフィルターで濾過をして、カーボン
ブラックを取り出す。このカーボンブラックを100℃
の乾燥機の中で1昼夜乾燥した後、乳鉢で粉砕しをし、
サンプルを得る。このサンプル1.0gを取り、過剰量
のヨウ化水素溶液の入ったフラスコに入れ、加熱沸騰さ
せ、ヨウ化メチルを発生させ、この発生したヨウ化メチ
ルを窒素ガスで搬送して、硝酸銀溶液で捕集、沈殿させ
る。捕集液を硝酸酸性にした後、メンブランフィルター
で濾過して沈殿物を捕集する。この沈殿物を50℃で乾
燥後、重量測定して活性水素量を求める。
When the carbon black has been subjected to a treatment such as an oxidation treatment and contains a large amount of residual ions, for example, by treatment with sodium hypochlorite, desalting is performed.
An accurate active hydrogen content is obtained by performing a neutralization treatment. As a simple method of performing this desalting, a method of passing a carbon black dispersion through a column containing a cation exchange resin and an anion exchange resin can be used. By such a treatment, the cations associated with the functional groups can be removed, and the pH of the dispersion is acidic, so that the amount of active hydrogen contained in the carbon black can be accurately indicated. In such a pretreatment, the amount of cations in the carbon black is 1000 p.
pm or more. More specifically, a carbon black dispersion (if the carbon black is in a dry state, a dispersion obtained by once dispersing it in water)
After removing the cations through a column packed with a mixture of an anion exchange resin and a cation exchange resin, 0.1 g of the mixture was added.
The mixture is filtered through a 1 μm membrane filter to take out carbon black. 100 ° C
After drying all day and night in a dryer, pulverize in a mortar,
Get a sample. Take 1.0 g of this sample, place it in a flask containing an excess amount of hydrogen iodide solution, heat and boil to generate methyl iodide, transport the generated methyl iodide with nitrogen gas, and use a silver nitrate solution Collect and sediment. After the collected liquid is made acidic with nitric acid, the precipitate is collected by filtration through a membrane filter. After drying the precipitate at 50 ° C., the weight is measured to determine the amount of active hydrogen.

【0021】水の存在下でオゾンによりカーボンブラッ
クの酸化を行い、後述のようにカーボンブラックの表面
の活性水素含有量が特定量以下となるまで酸化処理を行
うことにより水性媒体中での分散性に優れたカーボンブ
ラックを得ることができる。かかる酸化方法を採用する
と、意外にも、活性水素含有量として検出される官能基
は減少し、全酸性基として検出される酸性官能基が増加
することが判明した。このような簡易な酸化処理操作に
より水への分散性に寄与する酸性官能基がバランスよく
付与され、特性の優れたカーボンブラックが得られる機
構は明らかではないものの、以下のように推測される。
カーボンブラックは原料炭化水素が熱分解を受けて、脱
水素しながら炭化をしてできた粒子からなっているが、
その粒子には、脱水素されなかった水素が、活性水素と
して残っている。このカーボンブラックを水の存在下で
オゾン酸化するとオゾンと水とが一担反応したラジカル
が生じるために、本来水となじみの悪い活性水素を置き
換えて水となじみの良い官能基が生成するために、水へ
の分散性の良好なカーボンブラックが得られるものと考
えられる。なお、活性水素含有量が上記の範囲であり、
しかも全酸性基も又、上記の範囲であるカーボンブラッ
クが、最も水への分散性に優れている。
The carbon black is oxidized by ozone in the presence of water, and is oxidized until the active hydrogen content on the surface of the carbon black becomes a specific amount or less, as described later, thereby dispersing the carbon black in an aqueous medium. Excellent carbon black can be obtained. It has been found that when such an oxidation method is employed, the number of functional groups detected as active hydrogen content decreases and the number of acidic functional groups detected as total acidic groups increases, surprisingly. Although the mechanism by which the acidic functional groups contributing to the dispersibility in water are imparted in a well-balanced manner by such a simple oxidation treatment operation to obtain carbon black with excellent properties is not clear, it is presumed as follows.
Carbon black is composed of particles formed by carbonizing raw hydrocarbons while undergoing thermal decomposition and dehydrogenation.
Hydrogen that has not been dehydrogenated remains in the particles as active hydrogen. When this carbon black is oxidized with ozone in the presence of water, radicals are generated by the reaction of ozone and water, and a functional group that is compatible with water is generated by replacing active hydrogen, which is originally unfamiliar with water. It is considered that carbon black having good dispersibility in water can be obtained. The active hydrogen content is within the above range,
In addition, carbon black having all acidic groups within the above range is most excellent in dispersibility in water.

【0022】しかしながら、以上説明した分散液は常温
では良好な分散性を示すものの、60℃の雰囲気下で放
置すると、24時間以内でカーボンブラックが凝集する
ことがわかった。これを防止するためには、この水分散
液を陰イオン交換樹脂を詰めたカラムに通す等の手段に
より、硫酸イオン、ハロゲンイオンあるいは硝酸イオン
を除去しすればよいことがわかった。硫酸イオンについ
ては25ppm以下、好ましくは10ppm以下、特に
好ましくは5ppm以下とする。ハロゲンイオンについ
ては20ppm以下、好ましくは10ppm以下、特に
好ましくは5ppm以下とする。硝酸イオンについては
30ppm以下、好ましくは10ppm以下、特に好ま
しくは5ppm以下とする。また硫酸イオンとハロゲン
イオンと硝酸イオンを合計した量は50ppm以下、好
ましくは30ppm以下特に好ましくは10ppm以下
である。
However, although the dispersion described above shows good dispersibility at room temperature, it has been found that carbon black agglomerates within 24 hours if left in an atmosphere at 60 ° C. In order to prevent this, it has been found that sulfate ions, halogen ions or nitrate ions may be removed by, for example, passing the aqueous dispersion through a column filled with an anion exchange resin. The content of sulfate ions is 25 ppm or less, preferably 10 ppm or less, particularly preferably 5 ppm or less. The content of halogen ions is 20 ppm or less, preferably 10 ppm or less, particularly preferably 5 ppm or less. The nitrate ion content is 30 ppm or less, preferably 10 ppm or less, particularly preferably 5 ppm or less. The total amount of sulfate ion, halogen ion and nitrate ion is 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, particularly preferably 10 ppm or less.

【0023】顔料、中でもカーボンブラックのような超
微粒の粉末を水性インキの着色剤として用いる場合に
は、染料を用いる場合とは異なりまず、分散性の問題を
解決する必要がある。カーボンブラックは表面が親油性
の微粉末であり、水とのなじみは非常に悪い。そして、
単に酸化処理を施せば親水化するのではなく、例えば特
定方法による酸化処理を、特定の方法で検出される官能
基が特定量以上となるまで行うことにより水性媒体への
なじみがよく、しかも分散状態が良好なカーボンブラッ
クとすることができることを先に本発明者は見出してい
る(特願平8−347529)。しかしながら、このよ
うに一旦、良好な分散状態を達成しても、経時的に凝集
が生ずることが本発明者により見出されたのである。こ
の再凝集機構は未だ解明されてはいない。
When a pigment, especially an ultrafine powder such as carbon black, is used as a coloring agent for an aqueous ink, it is necessary to solve the problem of dispersibility first, unlike the case of using a dye. Carbon black is a fine powder having a lipophilic surface, and its affinity with water is very poor. And
Rather than simply performing an oxidizing treatment, hydrophilic treatment is performed, for example, by performing an oxidizing treatment by a specific method until the number of functional groups detected by a specific method is equal to or more than a specific amount, and the dispersion to the aqueous medium is good. The present inventor has previously found that carbon black in a good state can be obtained (Japanese Patent Application No. 8-347529). However, it has been found by the present inventors that even once a good dispersion state is achieved, aggregation occurs over time. This reaggregation mechanism has not yet been elucidated.

【0024】染料系インクジェット用水性インクにおい
ては、塩素イオン、硫酸根といったイオンがノズルの目
詰まりの問題を生ずることは知られている(特公昭60
−34993号公報)。これらのイオンは、染料系水性
インク組成物において、インクの吐出条件、長期保存安
定性、記録時の画像の鮮明さと濃度等、種々の条件を満
足させるために必要とされるいくつかの添加剤や、使用
する染料、水に由来する不純物元素であるとされてい
る。これらの元素が染料系水性インキにおいてノズルの
目詰まりという悪影響を及ぼす機構は完全には明らかに
はされていないものの、上記公報によれば、染料の溶解
安定性に悪影響を与え、このためノズルの目詰まりを生
ずるとされている。
It is known that in dye-based aqueous inks for inkjet, ions such as chlorine ions and sulfate groups cause nozzle clogging problems (Japanese Patent Publication No. Sho 60/1985).
-34993). These ions are used in the dye-based aqueous ink composition in order to satisfy various conditions such as ink ejection conditions, long-term storage stability, image clarity and density during recording, and some other additives. It is also considered to be an impurity element derived from the dye used and water. Although the mechanism by which these elements adversely affect nozzle clogging in dye-based aqueous inks has not been completely elucidated, according to the above-mentioned publication, it adversely affects the dissolution stability of the dye, and as a result, It is said that clogging occurs.

【0025】顔料を着色剤として用いる場合には染料の
ような溶解安定性の問題は存在しないため、こういった
問題が生じることは予測されないものの、その一方で、
分散安定性の確保という課題が存在したのである。そし
て、本発明者の検討により、分散安定性、特に一旦分散
した後の経時的な再凝集のメカニズムにおいて、硫酸イ
オン、ハロゲンイオン、及び硝酸イオンが影響を与える
ため、各々について一定の上限以下としたものはその上
限を超えるものに比較して再凝集防止効果に優れている
ことが判明したのである。つまり、硫酸イオンが25p
pm以下のカーボンブラック水性分散液、ハロゲンイオ
ンが20ppm以下のカーボンブラック水性分散液、及
び硝酸イオンが30ppm以下のカーボンブラック水性
分散液は、各々、再凝集防止効果に優れている。さら
に、これらの陰イオンは合計量でも低く抑えることが望
ましく、これらを合計量で50ppm以下としたカーボ
ンブラック水性分散液は特に、再凝集防止効果に優れて
いる。
When a pigment is used as a coloring agent, there is no problem of dissolution stability like a dye. Therefore, such a problem is not expected to occur, but, on the other hand,
There was a problem of ensuring dispersion stability. According to the study of the present inventor, the dispersion stability, particularly in the mechanism of re-aggregation over time after once dispersed, because the sulfate ion, the halogen ion, and the nitrate ion affect, each with a certain upper limit or less. Thus, it was found that those having a superior re-coagulation effect were superior to those exceeding the upper limit. That is, the sulfate ion is 25p
The aqueous dispersion of carbon black at pm or less, the aqueous dispersion of carbon black at 20 ppm or less of halogen ions, and the aqueous dispersion of carbon black at 30 ppm or less of nitrate ions are each excellent in the effect of preventing re-aggregation. Furthermore, it is desirable that these anions be suppressed even in the total amount, and the aqueous carbon black dispersion in which the total amount is 50 ppm or less is particularly excellent in the effect of preventing re-aggregation.

【0026】これらイオンの液中の濃度は、イオンクロ
マトグラムで簡単に測定が出来、その条件は以下のもの
を用いることが出来る。 イオンクロマトグラムの装置 DIONEX製 DX−AQ カラム AG12A、AS12A 溶離液 2.7mM Na2CO3ー0.3mM NaHCO3 試料溶液量 200μl イオン交換をする際、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換
樹脂の両方を詰めておくことで、さらに陽イオンまで除
去でき分散安定性には効果的である。このようなイオン
除去処理を行うと分散液のpHは低くなり、通常、液中
のpHが1〜3となる。このような水分散液は常温放置
では分散安定性が良いが、60℃に放置した時にはすぐ
に凝集することから、水分散液にNaOH、またはアミ
ン類等のアルカリを添加し、pHを5から10に調整す
るのが望ましい。またpHが10以上になっても60℃
での分散安定性が劣る。
The concentration of these ions in the liquid can be easily measured by an ion chromatogram, and the following conditions can be used. Ion chromatogram device DX-AQ column made by DIONEX AG12A, AS12A Eluent 2.7 mM Na2CO3-0.3 mM NaHCO3 Sample solution volume 200 μl When performing ion exchange, pack both cation exchange resin and anion exchange resin Thereby, even cations can be further removed, which is effective for dispersion stability. When such an ion removal treatment is performed, the pH of the dispersion becomes low, and the pH in the liquid usually becomes 1 to 3. Such an aqueous dispersion has good dispersion stability when left at room temperature, but immediately agglomerates when left at 60 ° C., so that an alkali such as NaOH or amines is added to the aqueous dispersion to adjust the pH from 5 to 5. It is desirable to adjust to 10. Even if the pH becomes 10 or more, 60 ° C
Is inferior in dispersion stability.

【0027】本発明者は、このように水性媒体中の硫酸
イオンやハロゲンイオンや硝酸イオンを極めて低いレベ
ルの特定量以下に抑えることにより、水性媒体中におけ
るカーボンブラックの分散性を長期にわたって良好に保
つことができることを見出したのであり、かかる知見は
高特性のインクジェットインキの作製において極めて価
値あるものであると考えられる。なお、上述のような次
亜塩素酸での酸化処理等により残存するイオンを膜処理
により除去することは、以前より知られているが、この
ような膜処理でも残存する低レベルの含有量の硫酸イオ
ン、ハロゲンイオン、硝酸イオンであっても、水性媒体
中のカーボンブラック、特に酸化処理等によりカーボン
ブラック自体の表面を改質することにより分散性を付与
したカーボンブラックの分散性に対しては影響を及ぼす
ことが本発明者により見出されたのである。このため、
本発明で規定するレベルにまで硫酸イオン、ハロゲンイ
オン、硝酸イオンを除去するために、イオン交換樹脂で
の処理を行うのが簡易且つ効果的な操作である。
The inventor of the present invention has made it possible to improve the dispersibility of carbon black in an aqueous medium over a long period of time by suppressing the amount of sulfate ions, halogen ions and nitrate ions in an aqueous medium to a very low level of a specific amount or less. It has been found that it can be maintained, and such knowledge is considered to be extremely valuable in producing a high-performance inkjet ink. Although it has been known for a long time to remove ions remaining by oxidation treatment with hypochlorous acid and the like by the above-described film treatment, a low level content remaining in such a film treatment is also known. Even for sulfate ions, halogen ions, and nitrate ions, the dispersibility of carbon black in an aqueous medium, particularly carbon black imparted with a dispersibility by modifying the surface of the carbon black itself by oxidation treatment or the like, It was found by the inventor to have an effect. For this reason,
It is a simple and effective operation to perform treatment with an ion exchange resin in order to remove sulfate ions, halogen ions and nitrate ions to the level specified in the present invention.

【0028】あるいは、あらかじめ硫黄含有量の極めて
少ないカーボンブラックを用いて水性分散液を調製する
ことも考えられるが、いずれにしても水性分散液中の硫
酸イオン量を本発明で規定する範囲内とすればよい。こ
のように各イオンの存在がカーボンブラックの水性媒体
中での分散性に影響を及ぼす機構は、未だ明らかとなっ
てはいない。このようにして作った水性分散液に極性溶
媒を混合することにより、優れた性能を有する水性イン
キとすることができる。なおここでカーボンブラック水
性分散液とはカーボンブラックが水又は水と水溶性溶媒
との混合液に分散しているものをいう。また極性溶媒の
具体例としてはエタノール、イソプロパノール等の低級
アルコール、グリセリン、ジエチレングリコール、ポリ
エチレングリコール等のグリコール系溶剤、N−メチル
ピロリドン、2−ピロリドン等の含N系溶剤の他尿素等
が代表的である。
Alternatively, it is conceivable to prepare an aqueous dispersion using carbon black having a very low sulfur content in advance, but in any case, the amount of sulfate ions in the aqueous dispersion falls within the range specified in the present invention. do it. The mechanism by which the presence of each ion affects the dispersibility of carbon black in an aqueous medium has not been elucidated yet. By mixing a polar solvent with the aqueous dispersion thus prepared, an aqueous ink having excellent performance can be obtained. Here, the aqueous carbon black dispersion refers to a dispersion of carbon black in water or a mixture of water and a water-soluble solvent. Specific examples of the polar solvent include lower alcohols such as ethanol and isopropanol, glycol solvents such as glycerin, diethylene glycol and polyethylene glycol, N-containing solvents such as N-methylpyrrolidone and 2-pyrrolidone, and urea. is there.

【0029】水性分散液中の酸化処理カーボンブラック
の濃度は用途に応じて適宜選択すればよいが、好ましく
は0.5〜50重量%、特に好ましくは0.5〜20重
量%含有させたカーボンブラック水性分散液とするのが
好ましい。この範囲であればインキとした場合の印字濃
度が良好で、しかもインキの粘度が抑えられ、優れた特
性のインキを得ることができる。こうして得られるカー
ボンブラック水性分散液は、例えばカーボンブラックの
濃度が20wt%を超える場合等には必要に応じて分散
剤を添加する等、各種の添加剤を加え水性インキとして
使用することができる。また必要に応じ濃縮、乾燥し、
その後別途希釈してインキとして使用することもでき
る。この場合カーボンブラックを水に添加し、ビーズミ
ル、ボールミル、衝撃性分散機等による分散処理を用い
ることもできる。
The concentration of the oxidized carbon black in the aqueous dispersion may be appropriately selected according to the application, but is preferably 0.5 to 50% by weight, particularly preferably 0.5 to 20% by weight. Preferably, it is a black aqueous dispersion. In this range, the printing density of the ink is good, and the viscosity of the ink is suppressed, so that an ink having excellent characteristics can be obtained. The aqueous carbon black dispersion thus obtained can be used as an aqueous ink by adding various additives such as adding a dispersant as needed when the concentration of carbon black exceeds 20 wt%, for example. If necessary, concentrate and dry,
Thereafter, it can be separately diluted and used as an ink. In this case, carbon black may be added to water, and a dispersion treatment using a bead mill, a ball mill, an impact disperser or the like may be used.

【0030】インキ化する際の添加剤としては例えば浸
透剤、定着剤、防かび剤等が挙げられる。浸透剤として
は、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル等の
ノニオン系界面活性剤、アルキルベンゼンスルホン酸塩
等のアニオン系界面活性剤の他、フッ素系界面活性剤、
ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどを使用す
ることができる。定着剤としては、水溶性樹脂(ポリビ
ニルアルコール、ポリアクリルアミドなどのノニオン系
水溶性樹脂、ポリアクリル酸、スチレン/アクリル系水
溶性樹脂などのアニオン系水溶性樹脂等)の他、水性エ
マルジョンも使用できる。一般にインクジェット用のイ
ンクとして使用する際には、カーボンブラック濃度とし
て1〜20重量%、好ましくは5〜10重量%のものが
使用される。インクジェット用インクとして使用する際
は、pH7〜10に整えて用いるのが望ましい。
Examples of additives for forming an ink include a penetrant, a fixing agent, a fungicide and the like. Examples of the penetrant include nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkylaryl ether, anionic surfactants such as alkylbenzene sulfonate, and fluorine surfactants.
Diethylene glycol monobutyl ether and the like can be used. As the fixing agent, in addition to water-soluble resins (nonionic water-soluble resins such as polyvinyl alcohol and polyacrylamide, anionic water-soluble resins such as polyacrylic acid and styrene / acrylic water-soluble resins), aqueous emulsions can also be used. . In general, when used as an inkjet ink, a carbon black concentration of 1 to 20% by weight, preferably 5 to 10% by weight is used. When used as an inkjet ink, it is desirable to adjust the pH to 7 to 10 before use.

【0031】こうして得られる本発明のインキは、イン
クジェット用のインクとして必要な、液滴形成の安定性
吐出安定性、長時間の吐出安定性、長時間休止後の吐出
安定性、保存安定性、被記録材への定着性、記録画像の
耐候性等いずれもバランスのとれたものとなる。
The ink of the present invention obtained in this manner is required to be used as an ink for ink-jet printing, and has stability of droplet formation, ejection stability for a long time, ejection stability after a long pause, ejection stability, and storage stability. Both the fixing property to the recording material, the weather resistance of the recorded image, and the like are balanced.

【0032】[0032]

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。尚、%は特にことわりのない限り重量%を表
す。 実施例1 市販カーボンブラック(三菱化学(株)製「#47」粒
子径23nm、硫黄量0.5%、塩素量220ppm)
を50g、水500ccに入れ、家庭用ミキサーで5分
間分散した。得られた液を、攪拌機の付いた3リットル
のガラス容器に入れた。攪拌機で攪拌しながら、オゾン
濃度10重量%のオゾン含有ガスを500cc/分で5
時間導入した。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. In addition,% represents weight% unless otherwise specified. Example 1 Commercially available carbon black (Mitsubishi Chemical Corporation "# 47" particle size 23 nm, sulfur content 0.5%, chlorine content 220 ppm)
Was placed in 50 g of water and 500 cc of water, and dispersed with a household mixer for 5 minutes. The obtained liquid was put into a 3 liter glass container equipped with a stirrer. While stirring with an agitator, an ozone-containing gas having an ozone concentration of 10% by weight was supplied at 500 cc / min.
Time introduced.

【0033】この際オゾン発生器としてPCI社の電気
放電発生型のオゾナイザーを用い、酸素を原料としてて
オゾンを発生させた。オゾン処理後の分散液を取り出し
pHを測定したところ2.3であった。(pHの測定
は、JIS K 6221による。) また、この分散液中の粒度分布を日機装社製マイクロト
ラックUPAで測定したところ平均50%分散径で80
nmであり、この液を取り、光学顕微鏡を用い、400
倍の倍率で確認したところ良好な分散状態で全体がミク
ロブラウン運動をしており分散性が良好であることがわ
かった。
At this time, an ozone generator of an electric discharge generating type manufactured by PCI was used as an ozone generator, and ozone was generated using oxygen as a raw material. The dispersion after the ozone treatment was taken out and the pH was measured. (The pH was measured according to JIS K 6221.) The particle size distribution in this dispersion was measured with a Nikkiso Co., Ltd. Microtrac UPA.
of this solution, and using an optical microscope,
When the magnification was doubled, it was found that the whole was in micro-Brownian motion in a good dispersion state and the dispersibility was good.

【0034】次いで、この分散液を0.1ミクロンの径
を有するミクロポアーフィルターでカーボンブラックを
濾過し、この濡れたカーボンブラックを60℃で乾燥を
し、全酸性基を測定したところ、480μequ/gであ
った。また窒素吸着比表面積は120m2/gであっ
た。したがって単位面積あたりの全酸性基は4.00μ
equ/gであった。また、カーボンブラックの活性水
素含有量を測定したところ、1.22mmol/gであ
った。このとき同時に得られた濾過液をそのままイオン
クロマトグラムにかけ液中の硫酸イオン、ハロゲンイオ
ン、硝酸イオン量を求めたところ、硫酸イオンの濃度は
300ppm、塩素イオン濃度は30ppm、硝酸イオ
ン濃度は113ppmであった。
Next, this dispersion was filtered through a micropore filter having a diameter of 0.1 micron to filter the carbon black. The wet carbon black was dried at 60 ° C., and the total acid groups were measured. g. The nitrogen adsorption specific surface area was 120 m 2 / g. Therefore, the total acidic groups per unit area is 4.00 μm.
equ / g. The active hydrogen content of the carbon black was measured and found to be 1.22 mmol / g. At this time, the filtrate obtained at the same time was directly subjected to ion chromatography to determine the amounts of sulfate ions, halogen ions, and nitrate ions in the solution. The sulfate ion concentration was 300 ppm, the chloride ion concentration was 30 ppm, and the nitrate ion concentration was 113 ppm. there were.

【0035】上記の酸化処理で得られた分散液100c
cをビーカに入れ、このビーカに陰イオン交換樹脂(三
菱化学(株)製「SAN UP」)を20CC入れて、
50℃に加温した後、スターラにより撹拌を3時間行っ
た。その後、室温まで冷却をし、これを5000rpm
30分遠心沈降を行い、イオン交換樹脂並びにその他の
異物を除去した。この上澄み液に、0.1NのNaOH
溶液を少量ずつ添加しpHを8に調整をした。このとき
の分散径は75nmで、光学顕微鏡で分散液を観察した
ところ、分散性は良好であることが判った。また、この
上澄み液からカーボンブラックを分離した液から求めた
硫酸イオン濃度は7ppm、ハロゲンイオンは3pp
m、硝酸イオンは10ppmであった。
The dispersion 100c obtained by the above oxidation treatment
c into a beaker and 20 CC of an anion exchange resin (“SAN UP” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) into the beaker.
After heating to 50 ° C., the mixture was stirred with a stirrer for 3 hours. Then, it was cooled to room temperature,
Centrifugation was performed for 30 minutes to remove the ion exchange resin and other foreign substances. 0.1 N NaOH was added to the supernatant.
The solution was added little by little to adjust the pH to 8. The dispersion diameter at this time was 75 nm, and the dispersion was observed with an optical microscope. As a result, it was found that the dispersibility was good. The sulfate ion concentration obtained from the liquid obtained by separating carbon black from the supernatant was 7 ppm, and the halogen ion was 3 pp.
m and nitrate ion were 10 ppm.

【0036】このpHを調整した分散液を100ccの
蓋付き瓶に70cc取り、60℃に保った乾燥機の中に
放置した。3ヶ月後にこの瓶を取り出し、冷却後、分散
径を測定したところ、80nmでほとんど変化が無く、
また光学顕微鏡でも良好な分散が確認出来た。一方この
分散液を、(株)NEC製のカートリッジに詰めNEC
(株)製プリンター「PR101」を用いて印字をした
ところにじみやかすれの無い良好な印字物が得られた。
70 cc of the pH-adjusted dispersion was placed in a 100 cc bottle with a lid, and left in a dryer maintained at 60 ° C. Three months later, the bottle was taken out, and after cooling, the dispersion diameter was measured.
Also, good dispersion was confirmed by an optical microscope. On the other hand, this dispersion is packed into a cartridge manufactured by NEC Corporation
When printing was performed using a printer “PR101” manufactured by K.K., good printed matter without blurring or blurring was obtained.

【0037】実施例2 実施例1でのオゾン反応時間を10時間に変更した以外
は同様に処理を行った。得られた分散液のpHは2.2
で、平均50%分散径は73nmであり、単位比表面積
当たりの全酸性基は7.5μequ/m2であった。こ
の分散液中の硫酸イオン濃度は430ppmであった。
この分散液も実施例1と同様な前処理をして、60℃で
3ヶ月放置した。この分散液も、実施例1と同様に分散
径が78nmと変化が少なく、(株)NEC製のカート
リッジにインキを詰めて印字を実行したところ、にじみ
やかすれの無い良好な印字物が得られた。また、このイ
オン交換処理後の分散液中の硫酸イオン濃度は7pp
m、ハロゲンイオンは1ppm、硝酸イオンは0ppm
であった。
Example 2 The same treatment was performed as in Example 1 except that the ozone reaction time was changed to 10 hours. The pH of the resulting dispersion is 2.2.
The average 50% dispersion diameter was 73 nm, and the total acidic groups per unit specific surface area was 7.5 μequ / m 2 . The sulfate ion concentration in this dispersion was 430 ppm.
This dispersion was subjected to the same pretreatment as in Example 1 and left at 60 ° C. for 3 months. This dispersion liquid also had a small dispersion diameter of 78 nm similarly to Example 1, and when printing was performed by filling the ink into a cartridge manufactured by NEC Corporation, a good printed matter without bleeding or blurring was obtained. Was. The sulfate ion concentration in the dispersion after the ion exchange treatment was 7 pp.
m, halogen ion is 1 ppm, nitrate ion is 0 ppm
Met.

【0038】実施例3 実施例2でのカーボンブラックを「#960」(三菱化
学(株)製、硫黄量0.3%、粒子径16nm、塩素イ
オン量300ppm)に変更した以外は同様に処理を行
った。得られた分散液のpHは2.2であった。濾液残
のカーボンブラックの全酸性基は950μequ/g、
比表面積は240m2/gであり、単位比表面積当たり
の全酸性基は3.96μequ/m2となる。平均50
%分散径は44nmであった。この分散液中の硫酸イオ
ンの濃度は157ppm、塩素イオン濃度は50pp
m、硝酸イオン濃度は180ppmであった。
Example 3 The same treatment was carried out except that the carbon black in Example 2 was changed to "# 960" (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, sulfur content 0.3%, particle diameter 16 nm, chloride ion content 300 ppm). Was done. The pH of the resulting dispersion was 2.2. The total acidic groups of the carbon black remaining in the filtrate are 950 μequ / g,
The specific surface area is 240 m 2 / g, and the total acidic groups per unit specific surface area is 3.96 μequ / m 2 . Average 50
The% dispersion diameter was 44 nm. The concentration of sulfate ions in this dispersion was 157 ppm, and the concentration of chloride ions was 50 pp.
m and nitrate ion concentration were 180 ppm.

【0039】この分散液も実施例1と同様な前処理をし
て、60℃で3ヶ月放置した。この分散液も、実施例1
と同様に分散径が47nmと変化が少なく、(株)NE
C製のカートリッジにインキを詰めて印字を実行したと
ころ、にじみやかすれの無い良好な印字物が得られた。
また、このイオン交換処理後の分散液中の硫酸イオンの
濃度は1ppm、塩素イオン濃度は0ppm、硝酸イオ
ン濃度は1ppmであった。
This dispersion was subjected to the same pretreatment as in Example 1 and left at 60 ° C. for 3 months. This dispersion was also prepared in Example 1.
The dispersion diameter was as small as 47 nm as in the case of NE.
When printing was performed by filling the ink in a cartridge made of C, a good printed matter without bleeding or blurring was obtained.
Further, the concentration of sulfate ions in the dispersion after the ion exchange treatment was 1 ppm, the concentration of chloride ions was 0 ppm, and the concentration of nitrate ions was 1 ppm.

【0040】実施例4 実施例2で得られたイオン交換処理をした液をNaOH
でpH8に調整した後、酢酸ナトリウムを液中濃度で1
00ppm添加して、60℃で3ヶ月放置した。この分
散液も、実施例1と同様に分散径が79nmと変化が少
なく、(株)NEC製のカートリッジにインキを詰めて
印字を実行したところ、にじみやかすれの無い良好な印
字物が得られた。
Example 4 The solution subjected to the ion exchange treatment obtained in Example 2 was treated with NaOH
After adjusting the pH to 8 with sodium acetate, 1
After adding 00 ppm, the mixture was left at 60 ° C. for 3 months. This dispersion also had a small dispersion diameter of 79 nm as in Example 1, and when printing was performed by filling the ink into a cartridge manufactured by NEC Corporation, a good printed matter without bleeding or blurring was obtained. Was.

【0041】比較例1〜3 実施例1、2、3それぞれで得たイオン交換処理をする
前の分散液を、蓋付きのガラス瓶に入れを60℃の乾燥
機に一昼夜放置した後、分散液を取り出し、顕微鏡で分
散状態を確認したところ、凝集をしており、水性インキ
としては用をなさないものであった。
Comparative Examples 1 to 3 Each of the dispersions obtained in Examples 1, 2 and 3 before being subjected to the ion exchange treatment was placed in a glass bottle with a lid, and left in a dryer at 60 ° C. for 24 hours. Was taken out and the state of dispersion was confirmed under a microscope. As a result, the ink was agglomerated and was useless as an aqueous ink.

【0042】比較例4 実施例1で得たイオン交換処理をした分散液をに硫酸ナ
トリウムを溶液中の硫酸イオンの濃度が40ppmにな
るように添加をした後、この分散液を蓋付きのガラス瓶
に入れを60℃の乾燥機に一昼夜放置した。この分散液
を取り出し、顕微鏡で分散状態を確認したところ、凝集
をしており、水性インキとしては用をなさないものであ
った。
Comparative Example 4 Sodium sulfate was added to the ion-exchanged dispersion obtained in Example 1 so that the concentration of sulfate ions in the solution became 40 ppm, and this dispersion was added to a glass bottle with a lid. Was placed in a dryer at 60 ° C. overnight. The dispersion was taken out, and the state of dispersion was confirmed with a microscope. As a result, the dispersion was agglomerated and was useless as an aqueous ink.

【0043】比較例5 実施例1で得たイオン交換処理をした分散液をに塩化ナ
トリウムを溶液中の硫酸イオンの濃度が30ppmにな
るように添加をした後、この分散液を蓋付きのガラス瓶
に入れを60℃の乾燥機に一昼夜放置した。この分散液
を取り出し、顕微鏡で分散状態を確認したところ、凝集
をしており、水性インキとしては用をなさないものであ
った。
Comparative Example 5 After the sodium chloride was added to the ion-exchanged dispersion obtained in Example 1 so that the concentration of sulfate ions in the solution became 30 ppm, the dispersion was added to a glass bottle with a lid. Was placed in a dryer at 60 ° C. overnight. The dispersion was taken out, and the state of dispersion was confirmed with a microscope. As a result, the dispersion was agglomerated and was useless as an aqueous ink.

【0044】比較例6 実施例1で得たイオン交換処理をした分散液をに硝酸ナ
トリウムを溶液中の硫酸イオンの濃度が50ppmにな
るように添加をした後、この分散液を蓋付きのガラス瓶
に入れを60℃の乾燥機に一昼夜放置した。この分散液
を取り出し、顕微鏡で分散状態を確認したところ、凝集
をしており、水性インキとしては用をなさないものであ
った。
Comparative Example 6 To the ion-exchanged dispersion obtained in Example 1 was added sodium nitrate such that the concentration of sulfate ions in the solution was 50 ppm, and the dispersion was added to a glass bottle with a lid. Was placed in a dryer at 60 ° C. overnight. The dispersion was taken out, and the state of dispersion was confirmed with a microscope. As a result, the dispersion was agglomerated and was useless as an aqueous ink.

【0045】以上の実施例及び比較例からも明らかなよ
うに、本発明により水とカーボンブラックが共存する状
態で、酸化処理をし、その液中の硫酸イオン濃度を20
ppm以下になるように、硫黄含有量の少ないのカーボ
ンブラックを選んで酸化処理をすることにより、硫酸イ
オンによる高温下での凝集性を著しく押さえる事が出来
き、一般の環境下でも、長時間分散状態を保ち、印字特
性の良好な水性インクに使用できる分散液が得られるこ
とがわかる。
As is clear from the above Examples and Comparative Examples, the present invention is subjected to an oxidation treatment in a state where water and carbon black coexist, and the sulfate ion concentration in the solution is reduced to 20%.
By selecting and oxidizing carbon black with a low sulfur content so as to be less than ppm, it is possible to remarkably suppress the cohesiveness at high temperature due to sulfate ions, and even in a general environment for a long time. It is understood that a dispersion liquid which can be used for an aqueous ink having good printing characteristics while maintaining the dispersion state can be obtained.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明により特にインクジェット用又は
筆記用のインキに使用した場合にノズルのオリフィス中
またはその先端での目詰まりや沈降物発生が無く、長時
間、高温下で放置した後でも、安定したインキの吐出安
定性が得られる水性分散液並びに水性インキを得られ
る。
According to the present invention, there is no clogging or sediment generation in the orifice of the nozzle or at the tip thereof especially when used for ink jet or writing ink, and even after being left at a high temperature for a long time, An aqueous dispersion and an aqueous ink that provide stable ejection stability of the ink can be obtained.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】硫酸イオンの含有量が25ppm以下であ
ることを特徴とするカーボンブラック水性分散液。
1. An aqueous carbon black dispersion having a sulfate ion content of 25 ppm or less.
【請求項2】ハロゲンイオンの含有量が20ppm以下
であることを特徴とするカーボンブラック水性分散液。
2. A carbon black aqueous dispersion having a halogen ion content of 20 ppm or less.
【請求項3】硝酸イオンの含有量が30ppm以下であ
ることを特徴とするカーボンブラック水性分散液。
3. An aqueous carbon black dispersion having a nitrate ion content of 30 ppm or less.
【請求項4】硫酸イオンとハロゲンイオンと硝酸イオン
を合計したイオン含有量が50ppm以下であることを
特徴とするカーボンブラック水性分散液。
4. An aqueous carbon black dispersion having a total ion content of 50 ppm or less of a sulfate ion, a halogen ion and a nitrate ion.
【請求項5】カーボンブラックの全酸性基が3μequ
/m2以上である請求項1〜4記載のカーボンブラック
水性分散液。
5. The method according to claim 1, wherein all the acidic groups of the carbon black are 3 μequ.
/ M 2 or more.
【請求項6】カーボンブラックの活性水素含有量が2.
0mmol/g以下である請求項1〜4又は5記載のカ
ーボンブラック水性分散液。
6. The carbon black having an active hydrogen content of 2.
The aqueous carbon black dispersion according to claim 1, wherein the amount is 0 mmol / g or less.
【請求項7】カーボンブラックが、水の存在下で酸化処
理されたものである請求項1〜6のいずれかに記載のカ
ーボンブラック水性分散液。
7. The aqueous carbon black dispersion according to claim 1, wherein the carbon black has been oxidized in the presence of water.
【請求項8】酸化処理がオゾンを用いて行われたもので
ある請求項7記載のカーボンブラック水性分散液。
8. The aqueous carbon black dispersion according to claim 7, wherein the oxidation treatment is performed using ozone.
【請求項9】酸化処理が水の存在下でオゾンを用いて行
われたものである請求項7記載のカーボンブラック水性
分散液。
9. The aqueous carbon black dispersion according to claim 7, wherein the oxidation treatment is carried out using ozone in the presence of water.
【請求項10】pHが5〜10である請求項1〜9のい
ずれかに記載のカーボンブラック水性分散液。
10. The aqueous carbon black dispersion according to claim 1, which has a pH of 5 to 10.
【請求項11】カーボンブラックの含有量が0.5〜5
0重量%で有ることを特徴とする請求項1〜10のいず
れかに記載のカーボンブラック水性分散液。
11. The content of carbon black is 0.5 to 5
The aqueous carbon black dispersion according to any one of claims 1 to 10, wherein the amount is 0% by weight.
【請求項12】カーボンブラックの粒子径が10〜30
nmでかつDBP吸油量が50〜180cc/100g
で有ることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記
載の水性分散液。
12. A carbon black having a particle size of 10 to 30.
nm and DBP oil absorption of 50-180cc / 100g
The aqueous dispersion according to any one of claims 1 to 11, wherein
【請求項13】請求項1〜12のいずれかに記載のカー
ボンブラック水性分散液を用いた水性インキ。
13. An aqueous ink using the aqueous carbon black dispersion according to claim 1.
【請求項14】インクジェット用インキである請求項1
〜13記載の水性インキ。
14. An ink jet ink according to claim 1.
14. The aqueous ink according to any one of items 13 to 13.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002322395A (en) * 2001-04-26 2002-11-08 Seiko Epson Corp Ink composition
JP2006028486A (en) * 2004-06-14 2006-02-02 Brother Ind Ltd Inkjet recording aqueous ink
WO2009151143A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Fujifilm Corporation Inorganic fine particle dispersion, organic-inorganic hybrid composition, shaped article and optical component
JP2011184584A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Mitsubishi Chemicals Corp Aqueous pigment dispersion and ink composition
JP2013056965A (en) * 2011-09-07 2013-03-28 Ricoh Co Ltd Pigment dispersion, recording ink, ink cartridge, and inkjet recording apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002322395A (en) * 2001-04-26 2002-11-08 Seiko Epson Corp Ink composition
JP2006028486A (en) * 2004-06-14 2006-02-02 Brother Ind Ltd Inkjet recording aqueous ink
WO2009151143A1 (en) * 2008-06-13 2009-12-17 Fujifilm Corporation Inorganic fine particle dispersion, organic-inorganic hybrid composition, shaped article and optical component
JP2009298658A (en) * 2008-06-13 2009-12-24 Fujifilm Corp Inorganic fine particle dispersion liquid, organic-inorganic composite composition, molding and optical component
JP2011184584A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Mitsubishi Chemicals Corp Aqueous pigment dispersion and ink composition
JP2013056965A (en) * 2011-09-07 2013-03-28 Ricoh Co Ltd Pigment dispersion, recording ink, ink cartridge, and inkjet recording apparatus

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