JP2000017190A

JP2000017190A - カーボンブラック水性分散液及びこれを用いた水性インキ

Info

Publication number: JP2000017190A
Application number: JP18254198A
Authority: JP
Inventors: Nobutake Mise; 信猛見勢
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】耐水性付与時間の短く、印字特性の良い顔料分
散水性インキ組成物を得る。【解決手段】耐水性付与到達時間が３分以内であるカー
ボンブラック水性分散液。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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

【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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カーボ
ンブラックをインキ用顔料として用いた場合、確かに耐
水性が著しく向上するものの、その優れた耐水性を発揮
するまでには印字後、時間を要することが判明した。つ
まり、印字直後の耐水性は充分でなく、印字後間もない
印字物にお茶、コーヒー等の水性液体をこぼしてしまっ
た場合には、文字が滲んで判読できなくなる等の問題が
あった。これはおそらく、印字後、インキが紙に定着す
るまでに時間を要するためと推測される。

【０００６】本発明者は、このような問題を解決すべく
鋭意検討を行い、特定のカーボンブラックと特定の化合
物との組み合わせにより、印字物に耐水性が付与される
までの時間が著しく向上することを見出し、本発明に到
達した。すなわち本発明は、（１）耐水性付与到達時
間が３分以内であるカーボンブラック水性分散液、
（２）炭素数３以上のアルコール、アルキルアルコー
ルアミン及びカーボンブラックを含有するカーボンブラ
ック水性分散液、（３）カーボンブラックの全酸性基
が３μｅｑｕ／ｍ²以上である上記（１）又は（２）の
カーボンブラック水性分散液、（４）カーボンブラッ
クの活性水素含有量が２．０ｍｍｏｌ／ｇ以下である上
記（１）〜（３）のいずれかのカーボンブラック水性分
散液、（５）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上記（１）〜（４）のいずれかの
カーボンブラック水性分散液、（６）酸化処理がオゾン
を用いて行われたものである請求項５記載のカーボンブ
ラック水性分散液、（７）ｐＨが５〜１０である（１）
〜（６）のいずれかのカーボンブラック水性分散液、

【０００７】（８）カーボンブラックの粒子径が１０〜
３０ｎｍでかつＤＢＰ吸油量が５０〜１８０ｃｃ／１０
０ｇで有ることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか
の水性分散液、（９）カーボンブラックの含有量が０．
５〜５０重量％で有ることを特徴とする上記（１）〜
（８）のいずれかのカーボンブラック水性分散液、（１
０）上記（１）〜（９）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、（１１）耐水性
付与到達時間が３分以内である水性インキ、（１２）カ
ーボンブラックを含有する請求項１１記載の水性イン
キ、（１３）インクジェット用インキである請求項１０
又は１１記載の水性インキ、（１４）上記（１０）〜
（１３）のインクジェット用インキを充填したインキカ
ートリッジ、（１５）カーボンブラックを濃度が７重量
％になるように水に入れて分散液とし、該分散液１００
重量部に対してエチレングリコール３重量部、グリセリ
ン４重量部、イソプロピルアルコール５重量部、メチル
メタノールアミン５重量部を添加してなる調製液の耐水
性付与到達時間が３分以内となることを特徴とするカー
ボンブラック、に存する。

【０００８】

【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。

【０００９】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。これは、カーボンブ
ラックの粒子径としては、ファーネス法では一般に１０
〜１００ｎｍの範囲で製造することができるが、ＤＢＰ
吸油量が１００ｃｃ／１００ｇ以上では、粒子径は印字
濃度にはほとんど影響をせず、高い印字濃度が得られ
る。

【００１０】粒子径は１００ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以
下であれば特に粒子の沈降が抑えられるので好適であ
り、保存安定性、吐出安定性、印字濃度の点で好適な粒
子径は３０ｎｍ以下で、さらに好適な粒子径は２０ｎｍ
以下である。中でも１８ｎｍ以下、特に１５ｎｍ以下の
ものが最適である。なお、１次粒子径は電子顕微鏡によ
る算術平均径算出法で測定される。また、比表面積は原
料カーボンブラックと若干変動することもあるが、通常
２０〜５００ｍ² ／ｇ、中でも１００〜４５０ｍ² ／ｇ
となる。

【００１１】カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は特に制
限されないが、特に、ＤＢＰ吸油量と酸性官能基とが特
定範囲にあるカーボンブラックにより、水性分散液とし
た場合に印字濃度が高く、分散性とノズルやペン先での
目詰まりの発生を押さえ、吐出安定性の優れた水性イン
キを提供することができる上、インクジェット記録にお
いて、専用紙に印字記録したときだけでなく普通紙に記
録しても高い印字濃度を得ることができる高性能のカー
ボンブラック及びそれを用いた水性インクを得ることが
できる。

【００１２】すなわち、ＤＢＰ吸油量が９５ｃｃ／１０
０ｇ以上で、全酸性基が５００μequ／ｇ以上のファー
ネスカーボンブラックである。ＤＢＰ吸油量の高いカー
ボンブラックを製造できる方法としては、ファーネス法
以外に、チャンネル法、ローラ法、アセチレン法がある
が、チャンネル法やローラ法では原料に対する製品の歩
留まりが低く、そのため、原料中の不純物が濃縮され、
とくに、硫黄は酸化により硫酸に変わり、分散性の悪
い。また、アセチレン法のカーボンブラックは、カーボ
ンブラックの結晶化度が高いため、酸化剤の反応する活
性点が少なく、酸化が十分に進まず好ましくないため、
ファーネス法で製造した、ＤＢＰ吸油量が９５ｃｃ／１
００ｇ以上で全酸性基が５００μequ／ｇ以上のカーボ
ンブラックが、上記目的には特に好ましい。

【００１３】ＤＢＰ吸油量が高い程水性分散液にしてイ
ンキとして用いた場合に印字濃度が高くなるが、その一
方、ＤＢＰ吸油量が高くなると、得られる水性インキの
粘度が高くなる。このため、ＤＢＰ吸油量は９５ｃｃ／
１００ｇ以上、好ましくは１００ｃｃ／１００ｇ以上、
更に好ましくは１２０〜２００ｃｃ／１００ｇ、中でも
１２０〜１８０ｃｃ／１００ｇ、特に１４０〜１８０ｃ
ｃ／１００ｇが最適である。また、吸油量として、弱い
結合性で形成されているストラクチャーを取り除いた２
４Ｍ４吸油量の測定も、カーボンブラックの特性として
一般的に用いられているが、ＤＢＰ吸油量が１２０ｃｃ
／１００ｇ以上では、ＤＢＰ吸油量より５〜５０ｃｃ／
１００ｇ程度低い値となっている。この２４Ｍ４吸油量
としては、通常、９０ｃｃ／ｇ以上、より好ましくは１
１０ｃｃ／ｇ以上である。これらＤＢＰ吸油量並びに２
４Ｍ４ＤＢＰ吸油量の測定はＪＩＳＫ−６２２１によ
る。

【００１４】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
が、本発明者の検討により、硫酸イオンがカーボンブラ
ックの分散液中での再凝集に関与していることがわかっ
た。このため、カーボンブラック中の硫黄分は、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。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「ＳＵＬ
ＭＨＯＧＲＡＰＨ１２Ａ」にて測定することが出来る。

【００１５】また、カーボンブラック中のハロゲンイオ
ン、硝酸イオンも又、再凝集に関与していることが本発
明者の検討により強く推量されている。ハロゲンイオン
として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と考えられ、
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ため、分
散液調製後等に、イオン交換等で適宜除去するのが望ま
しい。ハロゲンイオンは三菱化学（株）製のＴＯＸー１
５０で測定することが可能である。

【００１６】これらの不純物の含有量は、硫酸イオンが
好ましくは２５ｐｐｍ以下、特に好ましくは１０ｐｐｍ
以下、更に好ましくは５ｐｐｍ以下である。ハロゲンイ
オンは好ましくは２０ｐｐｍ以下、特に好ましくは１０
ｐｐｍ以下、さらに好ましくは５ｐｐｍ以下である。硫
酸イオンとハロゲンイオンと硝酸イオンとの合計量は、
好ましくは５０ｐｐｍ以下、特に好ましくは３０ｐｐｍ
以下、さらに好ましくは１０ｐｐｍ以下である。これら
のイオンの分散液中での濃度は、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２．７ｍＭＮａ2ＣＯ3ー０．３ｍＭＮａＨＣＯ3 試料溶液量２００μｌ

【００１７】陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の両
方を詰めてイオン交換をすれば、これらの陰イオンの除
去に加えて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。

【００１８】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５
０：５０〜２：９８、さらに好ましくは２０：８０〜
５：９５の範囲がよい。

【００１９】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。

【００２０】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。しかも、このカーボンブラック
は後述するように、顔料系のインクジェット用インクと
して、印字濃度が画期的に高いものを得ることができる
ものである。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。

【００２１】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。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。

【００２２】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３μｅｑ
ｕ／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。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。

【００２３】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Ｎａ
ＯＨ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。

【００２４】

【数１】

【００２５】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／ｍ²以上とすれば、水性媒体への分散性が
非常に良好となる。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
１．５ｍｍｏｌ／ｇ以下のものを用いるのが好適であ
る。

【００２６】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２．０ｍｍ
ｏｌ／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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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、高い印字濃
度を発現する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。

【００３０】ところで、本発明者は、以上説明した特定
の全酸性基量を有するカーボンブラックと、特定の化合
物とを配合することにより、印字してから速やかに耐水
性が付与される水性インキとすることができることを見
出した。本発明のカーボンブラックは、以下に説明する
耐水性付与到達時間が３分以内、さらには１分以内のカ
ーボンブラック水性分散液、さらにはこれを用いた水性
インキを得ることができるのである。本発明のカーボン
ブラックを用い、カーボンブラックを濃度が７重量％に
なるように水に入れて分散液とし、該分散液１００重量
部に対してエチレングリコール３重量部、グリセリン４
重量部、イソプロピルアルコール５重量部、メチルメタ
ノールアミン５重量部を添加してなる調製液とすると、
この調製液の耐水性付与到達時間は３分以内、さらには
１分以内とすることができるのである。本発明の水性分
散液は、以下説明するように耐水性付与到達時間が短
い、すなわち印字物に速やかに耐水性が付与されるもの
であるが、このような本発明の水性分散液は、カーボン
ブラック、特に望ましくは上述した本発明のカーボンブ
ラック、炭素数３以上のアルコール、及びアルキルアル
コールアミンを含有する水性分散液を調製することによ
り得られる。炭素数３以上のアルコールとしては特に限
定されないが、好ましくはイソプロピルアルコールが挙
げられる。アルキルアルコールアミンとしては特に限定
されないが、好ましくはモノメチルエタノールアミン、
ジメチルエタノールアミン、トリメチルエタノールアミ
ンが挙げられ、最も好ましくはモノメチルエタノールア
ミンである。配合量は、カーボンブラックと水の合計量
１００重量部に対して、炭素数３以上のアルコールは２
重量部以上、好ましくは４重量部以上２０重量部以下、
またアルキルアルコールアミンは０．２重量部以上、好
ましくは０．５重量部以上２０重量部以下、さらに好ま
しくは１重量部以上２０重量部以下である。水性分散液
を用いて印字を行った際に、印字物に耐水性が付与され
るまでの時間を評価する指標である耐水性付与到達時間
は、以下のようにして求められる。ゼロックス用紙（４
０２４番）に印字を行った後、所定の時間後に印字物を
水の中に１０秒浸け、そのまま取り出し、洗濯ばさみで
つり下げ、乾燥を行う。乾燥後、印字物の汚れを目視観
察する。汚れの状態を、 ○汚れが認められない △かすかに汚れが認められる ×大いに汚れが発生の３段階で評価し、評価が○となった時間を「耐水性付
与到達時間」とする。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。

【００３１】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。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。

【００３２】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。

【００３３】こうして得られる本発明の水性インキは、
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。

【００３４】したがって、本発明の水性インキを、イン
キ吸収体に含浸させ、このインキ吸収体をインキタンク
に収納し、さらにこのインキタンクを有するインキカー
トリッジを得ることができる。また、本発明の水性イン
キは、分散剤を含まないものとすることができるため、
分散剤を用いた場合の問題、例えば印字濃度低下、にじ
みの発生等の印字品位の劣化も抑えられる。従って、例
えば、ブラックインクとカラーインクの少なくとも２色
以上のインクを用いてカラー画像を被記録材上に記録す
るためのインクジェット記録用インクセットにおいて、
ブラックインク中に、本発明のカーボンブラックが含有
され、且つ、カラーインク中に、少なくとも色材と界面
活性剤が含まれ、且つ、カラーインク中に、少なくとも
色材と界面活性剤とが含まれ、更に、少なくとも１のカ
ラーインクに含まれる色材の極性が、前記ブラックイン
クに対して逆極性であるものとすれば、多色印刷時のブ
リードを低減させることができ、好適である。このよう
なインクセットを用い、インク滴を記録信号に応じてオ
リフィスから吐出させて、被記録材に記録を行うインク
ジェット記録を行うことができ、さらに、このようなイ
ンクセットを用い、インクを収容したインク収容部、該
インクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を備
えた記録ユニットを形成することができ、このようなイ
ンクセットを用い、インクを収容したインク収容部、該
インクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を有
する記録ユニットを備えたインクジェット記録装置を形
成することができ、このようなインクセットを収容した
インク収容部を備えたインクカートリッジを形成するこ
とができ、このインキカートリッジを用いてインクジェ
ット記録を行うことができ、このようなインキカートリ
ッジを用いてインクジェット記録用機器を形成すること
ができる。これらインクセットの形成、インクカートリ
ッジの形成、インクジェット記録方法は、例えば特開平
１０−１４００６３号公報、特開平１０−１４００６４
号公報に記載されたもの等、当技術分野に関する公知技
術を適宜採用することができる。

【００３５】

【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。

【００３６】実施例１〜６三菱化学製カーボンブラック＃９６０を７０ｇを、水１
０００ｃｃに入れ、家庭用ミキサーで５分間分散した。
得られた液を、１ｍｍ径のジルコニアビーズを１リット
ル入れている３リットルのステンレス容器に入れた。オ
ゾン濃度１０重量％のオゾン含有ガスを３リットル／分
で５時間導入した。また、この容器の中に回転機を有す
る３枚の１００ｍｍ径の円盤を取りつけた撹拌機を入
れ、分散を同時に行った。この際オゾン発生器として米
国ＰＣＩ社のオゾナイザーを用い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。
（ｐＨの測定は、ＪＩＳＫ６２２１による。）これらの液を取り、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。

【００３７】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。単位面積あたりの全酸性基は
を求めた。また、カーボンブラックの活性水素含有量を
も測定した。上記の酸化処理で得られた分散液１０００
ｃｃ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「ＳＡＮＵＰ」）を２００ＣＣ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５０００
ｒｐｍ３０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Ｎ
ａＯＨ溶液を少量ずつ添加しｐＨを８に調整をした。

【００３８】このカーボンブラックの全酸性基は３．８
μｅｑｕ／ｍ²、活性水素量は１．７ｍｍｏｌ／ｇであ
った。この調整液１００ｃｃに対して表ー１の添加剤を
加え、（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、紙としてゼ
ロックス４０２４印字ソフトとしてＷｉｎｄｏｗｓ９
５で動くロータス社のフリーランス９６を用い、べた印
字をして、耐水性付与到達時間を求めたところ、すべて
１分以内に耐水性が付与できていた。また印刷物も１０
０枚以上かすれがなく良好であった。

【００３９】比較例１〜３実施例１で得られた分散液に表ー１に示した部数の添加
剤を加え耐水性付与時間を求めたところ、すべて２０分
以上かかっても耐水性がでなかった。

【００４０】比較例４実施例のイソプロピルアルコールに代えて、Ｎメチルピ
ロリドンを実施例１で得られた分散液に表ー１に示した
部数を加えた。その結果５分経っても耐水性がでてなか
った。

【００４１】比較例５プリンターの標準品であるＨＰ社製のインクを用い耐水
性付与時間を求めたところ２分ではまだ×で５分で耐水
性が付与された。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】以上の実施例及び比較例からも明らかな
ように、本発明により極めて耐水性付与時間の短く、印
字特性の良い顔料分散水性インキ組成物を得ることがで
き、インクジェット用インキとし好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐水性付与到達時間が３分以内であるカー
ボンブラック水性分散液。
【請求項２】炭素数３以上のアルコール、アルキルアル
コールアミン及びカーボンブラックを含有するカーボン
ブラック水性分散液。
【請求項３】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又は２記載のカーボンブラッ
ク水性分散液。
【請求項４】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１〜３のいずれかに記
載のカーボンブラック水性分散液。
【請求項５】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１〜４のいずれかに記載のカ
ーボンブラック水性分散液。
【請求項６】酸化処理がオゾンを用いて行われたもので
ある請求項５記載のカーボンブラック水性分散液。
【請求項７】ｐＨが５〜１０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。
【請求項８】カーボンブラックの粒子径が１０〜３０ｎ
ｍ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１〜７のいずれかに記載の
水性分散液。
【請求項９】カーボンブラックの含有量が０．５〜５０
重量％で有ることを特徴とする請求項１〜８のいずれか
に記載のカーボンブラック水性分散液。
【請求項１０】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を用いた水性インキ。
【請求項１１】耐水性付与到達時間が３分以内である水
性インキ。
【請求項１２】カーボンブラックを含有する請求項１１
記載の水性インキ。
【請求項１３】インクジェット用インキである請求項１
１又は１２記載の水性インキ。
【請求項１４】請求項１０〜１３記載のインクジェット
用インキを充填したインキカートリッジ。
【請求項１５】カーボンブラックを濃度が７重量％にな
るように水に入れて分散液とし、該分散液１００重量部
に対してエチレングリコール３重量部、グリセリン４重
量部、イソプロピルアルコール５重量部、メチルメタノ
ールアミン５重量部を添加してなる調製液の耐水性付与
到達時間が３分以内となることを特徴とするカーボンブ
ラック。