JP2004197076A - 水性カーボンブラック分散物を形成するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水性インクジェットインク用の着色剤やコロイド状顔料分散剤として好適な、安定な水性カーボンブラック分散物を形成するための方法を提供する。
【解決手段】９０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇを超えるＤＢＰ吸収量を有するカーボンブラック、一価イオン過硫酸塩、水性媒体、および一部の形態において強酸を含む反応混合物を提供することと；前記反応混合物に４０℃〜９０℃の第一の温度を２時間〜２４時間かけることと；前記反応混合物を、７．０を超えるｐＨまで中和することと、ある実施形態において、中和した反応混合物を第一の温度よりも２０℃〜４０℃高い第二の温度に２時間〜２４時間かけることとを含む、水性カーボンブラック分散物を形成する方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、水性カーボンブラック分散物を形成するための方法に関する。特に本発明は、９０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇを超えるＤＢＰ吸収量を有するカーボンブラックと、一価イオン過硫酸塩と、水性媒体とを含む反応混合物を提供し；前記反応混合物に４０℃〜９０℃の第一の温度を２時間〜２４時間かけ；さらに、前記反応混合物を、７．０を超えるｐＨまで中和することによって水性カーボンブラック分散物を形成する方法に関する。別の態様において、本発明は、カーボンブラックが約１８ナノメートル未満の一次粒径および７０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ未満のＤＢＰ吸収量を有する方法に関する。本発明の方法によって調製される水性カーボンブラック分散物、および分散物を含む水性インクジェットインクも提供される。

水性インク、トナー、塗料およびコーティングにおいて、カーボンブラックは本質的に疎水性物質であり、それゆえ水中で安定に分散することが困難であるため、生産された形での使用に適していない。粒子表面への分散剤の吸着およびカーボンブラックの酸化を含む表面改質は、上述の用途に有用である水性カーボンブラック分散物を生成することができる。気相酸化および液相酸化を含むカーボンブラックの表面を酸化する各種の方法が開示されている。使用されている具体的な化学酸化剤はオゾン、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、硝酸、および過マンガン酸カリウムを含む。これらの酸化剤は有効であるが、それぞれの場合に、危険排出物または有毒副生成物の形成を含む著しい欠点がある。上に挙げた欠点のない、カーボンブラックなどの有機顔料を酸化する有効な方法に対する明らかな要求がある。
Ｔ．Ｋｕｗａｈａｒａらは、「Ｃｏｌｏｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｓｈｏｋｕｚａｉ）」、４５、１８１（１９７２）で、特に過硫酸アンモニウムによる、５５℃におけるファーネスブラックの湿潤酸化、それに続く洗浄、遠心分離、乾燥および粉砕を開示している。

Ｔ．Ｋｕｗａｈａｒａら「Ｃｏｌｏｒｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｓｈｏｋｕｚａｉ）」、４５、１８１（１９７２）

さらに安定な水性カーボンブラック分散物を形成するための方法を提供することがなお望まれる。確実に噴射し、広範囲にわたる用紙タイプに高品質の高光学密度のプリントを提供する水性インクジェットインク用の着色剤としての、安定なコロイド状カーボンブラック顔料分散物への要求がある。すなわち高光学密度は、高いソリッド領域（ｓｏｌｉｄ ａｒｅａ）均質性と共に、高品質のインクジェット紙はもちろんのこと、安価な、より低品質な普通紙に対しても得られるべきである。

迅速に乾燥し、高いソリッド領域均質性とともに、高光学密度プリントをなお生じるインクジェットインクへの要求もある。高速乾燥インク配合物は、高速インクジェットプリンタに必要とされている。次に印刷されるシートが前に印刷されたシートの上に供給されるまでにインクが乾燥しないと、次いでストライクオフ（ｓｔｒｉｋｅｏｆｆ）が発生し、汚れる。市販の自己分散型カーボンブラック分散物は、高速乾燥インク配合物においては著しく低下した光学密度を与えることがある。

写真グレードのインクジェット紙に塗布した場合に高い光沢および高い解像度を有するプリントを提供するインクジェットインクに対する要求もある。

本発明の第一の態様において、９０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇを超えるＤＢＰ吸収量を有するカーボンブラックと、一価イオン過硫酸塩と、水性媒体とを含む反応混合物を提供し；前記反応混合物に４０℃〜９０℃の第一の温度を２時間〜２４時間かけ；さらに、前記反応混合物を、７．０を超えるｐＨまで中和することを含む、水性カーボンブラック分散物を形成する方法が提供される。

本発明の第二の態様において、約１８ナノメートル未満の一次粒径および７０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ未満のＤＢＰ吸収量を持つカーボンブラックと、一価イオン過硫酸塩と、水性媒体とを含む反応混合物を提供し；前記反応混合物に４０℃〜９０℃の第一の温度を２時間〜２４時間かけ；さらに、前記反応混合物を、７．０を超えるｐＨまで中和することを含む、水性カーボンブラック分散物を形成する方法が提供される。

本発明の第三の態様において、本発明の第一の態様の方法により調製された水性カーボンブラック分散物が提供される。

本発明の第四の態様において、本発明の第二の態様の水性カーボンブラック分散物を含む水性インクジェットインクが提供される。

本発明の方法の第一の態様の反応混合物は、９０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇを超えるＤＢＰ吸収量を有するカーボンブラックを含む。カーボンブラックは、炭化水素の熱分解により気相中で形成される小粒子サイズの炭素粒子の一般名称であり、たとえばファーネスブラック、ランプブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラックとして当業界で既知の物質を含む。カーボンブラックの構造は通例、ＡＳＴＭ試験手順Ｄ２４１４によって決定されるカーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量によって示される。適切なカーボンブラックは、ＰＲＩＮＴＥＸ（商標）Ｕ（ニュージャージー州、リッジフィールドパークのデグッサ−ハルス社（Ｄｅｇｕｓｓａ−Ｈｕｌｓ Ｃｏｒｐ．，Ｒｉｄｇｅｆｉｅｌｄ Ｐａｒｋ，ＮＪ））、ＶＵＬＣＡＮ（商標）６、ＶＵＬＣＡＮ（商標）９、ＭＯＮＡＲＣＨ（商標）８８０、およびＢＬＡＣＫ ＰＥＡＲＬＳ（商標）５７０（前の４つのカーボンブラックはすべてマサチューセッツ州、ビルリカのカボット社（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐ．，Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）からである）として入手できる。カーボンブラックは、反応混合物の重量に基づいて、１重量％〜３０重量％の、好ましくは５重量％〜２０重量％のレベルで反応混合物中に含まれる。

本発明の方法の第二の態様の反応混合物は、約１８ナノメートル未満、好ましくは１６ナノメートルの一次粒径および７０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ未満、好ましくは６０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ未満のＤＢＰ吸収量を有するカーボンブラックを含む。適切なカーボンブラックはＰＲＩＮＴＥＸ（商標）８５（ＤＢＰ吸収量＝４８ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ、一次粒径＝１６ｎｍ）である。カーボンブラックは、反応混合物の重量に基づいて１重量％〜３０重量％の、好ましくは５重量％〜２０重量％のレベルで反応混合物中に含まれる。

本発明の方法の反応混合物は、一価イオン過硫酸塩を含む。適切な過硫酸塩は、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、および過硫酸カリウムを含む。一価イオン過硫酸塩は、反応混合物の重量に基づいて、１重量％〜３０重量％の、好ましくは５重量％〜２０重量％のレベルで反応混合物中に含まれる。

本発明の方法の反応混合物は、本明細書では、媒体の重量に基づいて５０重量％を超える水を含む単相液体を意味する、水性媒体を含む。水性媒体の他の成分は通常、エチレングリコールおよびイソプロパノールなどの水混和性化合物である。

カーボンブラックは水性媒体に不溶性であるため、反応媒体は通常、一価イオン過硫酸塩の水性溶液中のカーボンブラックの分散物であり；分散物は通常、攪拌なしでは安定でない。

本発明の方法において、反応混合物は４０℃〜９０℃の第一の温度に２時間〜２４時間かけられる。好ましくは反応温度は５０℃〜７５℃に２時間〜２４時間の間維持される。しかし、各種の温度プロフィールがこの工程で実施できることがさらに企図され；「４０℃〜９０℃の第一の温度」とは、本明細書では、反応混合物がかけられる各温度において、時間により加重された平均上昇温度を意味する。

本発明の方法の第一の実施形態において、反応混合物はたとえば硫酸、塩酸、ｐ−トルエンスルホン酸およびメタンスルホン酸などの強酸をさらに含む。通常、たとえば硫酸などの無機酸が使用される。強酸は反応混合物の重量に基づいて、０重量％〜３０重量％の、好ましくは５重量％〜１０重量％のレベルで反応混合物中に含まれる。

本発明の方法において、反応混合物は４０℃〜９０℃の第一の温度に２時間〜２４時間かけられた後に、７．０を超えるｐＨまで中和される。通常、中和は、反応混合物が４０℃より低い温度に冷却されたか、冷却させた後に実施されるが、このことは方法の実行には重要でない。中和は塩基、通常は水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムなどの不揮発性無機塩基によって実施されて、本発明の水性カーボンブラック分散物が提供される。

本発明の方法の工程は通常、撹拌または混合を伴って実施される。バッチ、半連続、または連続方法が使用できる。

本発明の方法の１つの実施形態において、中和工程の後に、中和された反応混合物は第一の温度よりも２０℃〜４０℃高い第二の温度に２時間〜１２時間の間さらされる。場合により、圧力について考慮されたクローズの反応系が要求される。第一および第二の温度処理が一定の温度にて実施されない場合、時間加重平均温度は本明細書で上で述べたような意味である。

本発明の方法の１つの実施形態において、アニオン性または非イオン性安定剤が添加される。「アニオン性または非イオン性安定剤」とは、反応混合物が中和される７．０を超えるｐＨにて非イオン性またはアニオン性である、界面活性剤または分散剤を意味する。特定の理論に拘束されるものではないが、そのような安定剤は微粒子状カーボンブラック上に、その安定性を向上させるのに有効な量で吸着されるようになることが可能である。適切な安定剤は、ＴＥＲＧＩＴＯＬ（商標）３０（コネチカット州、ダンベリーのユニオンカーバイド社（Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｃｏｒｐ．，Ｄａｎｂｕｒｙ，ＣＴ））などの非イオン性界面活性剤およびＴＡＭＯＬ（商標）７３１（ペンシルバニア州、フィラデルフィアのローム・アンド・ハース社（Ｒｏｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ））などの分散剤を含む。安定剤は酸化に対して安定ならば、反応混合物に、または中和ステップの前もしくは後に含めることができる。安定剤は、カーボンブラックの重量に基づいて、０重量％〜５重量％、好ましくは０．５重量％〜２．５重量％、さらに好ましくは０．５重量％〜１．０重量％のレベルで添加される。

本発明の水性カーボンブラック分散物は、本発明の方法により調製される。分散物は１〜２年などの長期貯蔵で安定であり、さらに分散物を含むコーティング、インクなどの調製の間も安定であることが望まれる。カーボンブラック分散物の粘度は低く、通常、約１５重量％固形分の分散されたカーボンブラックを含む分散物の場合、１．０〜１０．０センチポイズの範囲である。カーボンブラック分散物の表面張力は高く、約６８〜７２ダイン／ｃｍの範囲であるが、安定剤が使用される場合は低くすることも可能である。

インクジェット印刷用インクは、印刷用インク業界において、ますます重要な部分である。インクジェットプリンタ用のインクは、１以上の小型オリフィスまたはノズルから基体上に放出される。連続インクジェット（ＣＩＪ）印刷の場合、インクの連続細流がプリントヘッドオリフィスを通じて圧力下で噴出され、粉砕されて固定距離にて均質液滴の連続流となる。要求されるプロセスでのドロップとして既知の、他のインクジェット印刷プロセスは、特に必要とされるときにプリントヘッドオリフィスから液滴を噴出する。ドロップ・オン・デマンド（ＤＯＤ）プロセスは、各種の方法によって液滴形成を開始する。最も一般的な方法は、インクチャンバ内の水を蒸発させる熱の使用によるものであり、その結果、気泡を発生させ、次に必要とされるときに、チャンバからインクを噴出させる。別の一般的なプロセスは、圧電性結晶の変形の結果としてのインクチャンバ体積の減少による、インク液滴の噴出を含む。

ＣＩＪおよびＤＯＤプロセスの両方は、他のもの、樹脂、水、溶媒、界面活性剤および他の添加剤を含む、カーボンブラックを含めた染料または顔料をベースとするインクを塗布するために使用することができる。プリントヘッドノズルの小型オリフィスサイズにより、ノズル入口においても、熱チャンバ内にも体積物を残さない安定な分散物を有することが重要である。

本発明の水性インクジェットインクは、本発明のカーボンブラック分散物に加えて、１以上の着色剤を含むことができる。そのような着色剤は、インクジェット印刷で一般に使用される顔料および染料の群より選択できる。適切な有機顔料は、非酸化カーボンブラック、アゾ化合物、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、アントラキノン顔料、ジオキサジン顔料、インディゴ、チオインディゴ顔料、ペリノン顔料、ペリレン顔料、およびイソインドレンを含む。適切な無機顔料は、二酸化チタン、酸化鉄、および他の金属粉末を含む。一般に使用される顔料の総量は、インクの総重量に基づいて、１０重量％未満、好ましくは３重量％〜８重量％である。顔料粒径は、インクが使用される印刷装置のノズルを顔料粒子が目詰まりさせないように、十分小さくなくてはならない。サーマルインクジェットプリンタの代表的なノズル開口部は、直径３０〜６０ミクロンである。好ましくは、顔料粒径は０．０５〜２ミクロン、さらに好ましくは１ミクロン以下、および最も好ましくは０．３ミクロン以下である。

１つの実施形態において、インクジェットインクはポリマーバインダ、好ましくはエマルジョンポリマー、すなわちエマルジョン重合付加ポリマーを含む。好ましくはエマルジョンポリマーは、インクの重量に基づいて、０．１〜１０重量％、さらに好ましくは１〜５重量％のレベルで存在する。エマルジョン重合付加ポリマーのバッチ、半バッチ、漸次添加または連続プロセスによる調製は、たとえば欧州特許第７４７，４５６Ａ号で述べられているように、当業者に周知である。

本発明のインクジェットインクも、湿潤剤、分散剤、浸透剤、キレート剤、補助溶媒、消泡剤、緩衝剤、殺生物剤、殺真菌剤、粘度調整剤、殺菌剤、界面活性剤、アンチカール剤、アンチブリード剤、および表面張力調整剤などの水混和性または水溶性物質を含むことができ、これらはすべて当業界で周知である。有用な湿潤剤はエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，２−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、平均分子量が２００、３００、４００、６００、９００、１０００、１５００および２０００のポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、平均分子量が４２５、７２５、１０００および２０００のポリプロピレングリコール、２−ピロリドン、１−メチル−２−ピロリドン、１−メチル−２−ピペリドン、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ−アセチルエタノールアミン、Ｎ−メチルアセトアミド、ホルムアミド、３−アミノ−１，２−プロパンジオール、２，２−チオジエタノール、３，３−チオジプロパノール、テトラメチレンスルホン、ブタジエンスルホン、エチレンカーボネート、ブチロールアセトン、テトラヒドロフルフリルアルコール、グリセロール、１，２，４−ブテントリオール、トリメチルプロパン、パントテノール、Ｌｉｐｏｎｉｃ ＥＧ−１を含む。好ましい湿潤剤は、平均分子量が４００〜１０００のポリエチレングリコール、２−ピロリドン２，２チオジエタノール、および１，５ペンタンジオールである。好ましい浸透剤は、ｎ−プロパノール、イソプロピルアルコール、１，３−プロパンジオール、１，２−ヘキサンジオール、およびヘキシルＣＡＲＢＩＴＯＬ（商標）（ユニオンカーバイド社）を含む。使用される湿潤剤の量は、インクの総重量に基づいて、０重量％〜３０重量％、好ましくは５重量％〜１５重量％の範囲で変化可能である。

インク中の消泡剤の量は通常、インクの総重量に基づいて、０重量％〜０．５重量％の範囲で変化する。顔料の水性分散物を形成するのに有用な消泡剤は当業界で周知であり、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ １０４ＨおよびＳｕｒｆｙｎｏｌ ＤＦ−３７（ペンシルバニア州、アレンタウンのエアプロダクツ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ））を含む市販の例である。

本発明のインクジェットインクは、そのようなインクを作成するための当業界で既知の任意の方法によって、たとえば水性インクを形成する当業界で認識された任意の技術を用いて材料をともに混合、撹拌または攪拌することによって調製可能である。本発明のインクジェットインクの調製方法は、インク組成物が均質である程度を除いて重要ではない。

本発明の第一の態様の方法により形成されたカーボンブラック分散物を含むインクジェットインクは、高速乾燥並びに低速乾燥インク配合物において、確実に噴射し、広範囲にわたる用紙タイプに高品質の高光学密度のプリントを提供するために有用である。本発明の第二の態様の方法により形成されたカーボンブラック分散物を含むインクジェットインクは、確実に噴射し、特に写真グレードのインクジェット紙に高度の光沢および高解像度を示すプリントを提供するために有用である。

以下の実施例は、本発明を説明するために示される。

実施例１：水性カーボンブラック分散物の形成
脱イオン（「ＤＩ」）水２０００ｇをガラス製反応ケトルに注入し、良好な表面運動を得るためにオーバーヘッドスターラーをセットした。過硫酸カリウム３７２ｇをリアクター内の撹拌された水に注入した。カーボンブラック２２５ｇ（ＰＲＩＮＴＥＸ（商標）Ｕ；ＤＢＰ吸収量＝１１５ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ）をリアクターに注入し、リアクター温度を４３℃にした。その温度に到達した後、硫酸１２８．７ｇをリアクターの表面下に注入し、リアクター壁をＤＩ水３２５ｇですすいだ。リアクター温度は５５℃に上昇し、５５℃にて１０時間保持した。次に、リアクターを３５℃未満に冷却した。ｐＨを８〜１０の間に調整するために、水酸化カリウムを添加した。生じたカーボンブラック粒子分散物を室温まで冷却し、ＤＩ水で３〜４倍に希釈し、１４０メッシュのステンレス鋼スクリーンで濾過した。水相の無機および有機塩を除去するために、濾過分散物を限外濾過で処理した。分散物の粒子サイズ（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ ＵＰＡ １５０粒径アナライザ）、固形分パーセント、粘度、表面張力、ｐＨおよび導電率を測定した。

実施例２：カーボンブラック分散物の形成
脱イオン（「ＤＩ」）水２０００ｇをガラス製反応ケトルに注入し、良好な表面運動を得るためにオーバーヘッドスターラーをセットした。過硫酸カリウム３７２ｇをリアクター内の撹拌された水に注入した。カーボンブラック２２５ｇ（ＰＲＩＮＴＥＸ（商標）Ｕ；ＤＢＰ吸収量＝１１５ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ）をリアクターに注入し、リアクター温度を４３℃にした。その温度に到達した後、硫酸１２８．７ｇをリアクターの表面下に注入し、リアクター壁をＤＩ水３２５ｇですすいだ。リアクター温度は５５℃に上昇し、５５℃にて１０時間維持した。次に、リアクターを３５℃未満に冷却した。ｐＨを８〜１０の間に調整するために、水酸化カリウムを添加した。生じたカーボンブラック粒子分散物を９０℃に加熱し、その温度で１０時間保持した。保持時間の後、反応混合物を室温まで冷却し、ＤＩ水で３〜４倍に希釈し、１４０メッシュのステンレス鋼スクリーンで濾過した。水相の無機および有機塩を除去するために、濾過分散物を限外濾過で処理した。分散物の粒子サイズ（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ ＵＰＡ １５０粒径アナライザ）、固形分パーセント、粘度、表面張力、ｐＨおよび導電率を測定した。

実施例３〜７および比較実施例Ａ〜Ｃ：カーボンブラック分散物の形成および安定性
実施例３〜７および比較実施例Ａ〜Ｃの分散物は、実施例１〜２の方法にしたがって調製し、変更点を表３．１に示す。カーボンブラック分散物の１２ヶ月安定性は、８０℃にて１週間エイジングすることによりシミュレートした。安定性試験の不合格は、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ ＵＰＡ１５０粒径アナライザを用いて測定されたカーボンブラック分散物のメジアン体積粒径での１０％を超える増加およびＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計によって測定された１０センチポイズを超える粘度として定義する。

注記：「９０℃における保持時間」は、中和反応混合物が第二の温度（ここでは９０℃）に一定期間かけられる、本方法の任意の工程を表す。

本発明の水性カーボンブラック分散物、実施例３〜７は１２ヶ月安定性試験に合格する。

実施例８：低速乾燥インクジェットインクの調製
すべてのインクはカーボンブラック固形分３重量％で作成した。注入するカーボンブラック分散物の量は、カーボンブラック顔料分散物の固形分パーセントに基づいていた。低速乾燥インクは（すべて、インクの重量に基づいた重量ベースでの％）、４．５５％の２−ピロリドン、２．８％のＰＥＧ−６００、５．２５％の１，３プロパンジオール、２．１％の１，５−ペンタンジオール、０．０７％のＰＬＵＲＯＦＡＣ（商標）Ｄ−２５（ニュージャージー州、マウントオリーブのＢＡＳＦ社（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．，Ｍｏｕｎｔ Ｏｌｉｖｅ，ＮＪ））、好適な量のカーボンブラック分散物を含み、残りはＤＩ水であった。インクは、よく撹拌した脱イオン水に有機成分を注入することにより作成した。カーボンブラック分散物は撹拌された混合物に最後に注入した。インクは１ミクロンのガラスファイバー膜フィルタ（Ａｃｒｏｄｉｓｃ２５ｍｍシリンジフィルタ；パルコーポレーション（Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））で濾過した。

実施例９：高速乾燥インクジェットインクの調製
すべてのインクはカーボンブラック固形分３重量％で作成した。注入するカーボンブラック分散物の量は、カーボンブラック顔料分散物の固形分パーセントに基づいていた。高速乾燥インクは（すべて、インクの重量に基づいた重量ベースでの％）、７％のスルホラン、０．２１％のＴＥＧＯ ＷＥＴ（商標）５００（バージニア州、ホープウェルのゴールドシュミットケミカル社（Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．，Ｈｏｐｅｗｅｌｌ，ＶＡ））、好適な量のカーボンブラック分散物を含み、残りはＤＩ水であった。インクは、よく撹拌した脱イオン水に有機成分を注入することにより作成した。カーボンブラック分散物は撹拌された混合物に最後に注入した。インクは１ミクロンのガラスファイバー膜フィルタ（Ａｃｒｏｄｉｓｃ２５ｍｍシリンジフィルタ；パルコーポレーション）で濾過した。

実施例１０：低速および高速乾燥インクジェットインクの７つの用紙試験セットでの評価
実施例１１〜１５のカーボンブラック分散物を、実施例２の方法にしたがって調製した；その特性を表１０．１に示す。

低速および高速乾燥インクジェットインクは、実施例８〜９にしたがって調製した。試験インクはＨＰ４５Ａインクジェットカートリッジに装填した。カートリッジはヒューレットパッカード８９５Ｃｘｉインクジェットプリンタに装着した。プリント試験用紙は印刷して、乾燥させて、Ｘ−Ｒｉｔｅ５００シリーズ分光デンシトメーターを用いて光学密度（ＯＤ）を測定した。プリント試験用紙には７用紙試験用ベッドを用いた。光学密度は各プリント試験用紙上のいくつかの点で測定し、平均値を記録した。本試験ベッドは、専用インクジェット用紙から再生普通紙まで一連の用紙品質を含んでいた。使用した用紙は、コダックＢｒｉｇｈｔ Ｗｈｉｔｅ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐａｐｅｒ、ＨＰ Ｂｒｉｇｈｔ Ｗｈｉｔｅ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐａｐｅｒ、ハンマーミルＣｏｐｙＰｌｕｓ（商標）、ゼロックスＢｕｓｉｎｅｓｓ Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ ４２００、Ｈｐ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｐａｐｅｒ、ジョージア−パシフィックＥｕｒｅｋａ！ Ｒｅｃｙｃｌｅｄ Ｃｏｐｉｅｒ（商標）、およびＢｏｉｓｅ Ｃａｓｃａｄｅ（商標）Ａｓｐｅｎ（商標）Ｒｅｃｙｃｌｅｄであった。光学密度は各プリント試験用紙上のいくつかの点で測定し、平均値を記録した。７つの試験用紙それぞれについて記録した平均値は次に、７つの試験用紙すべての総平均値を得るために平均した。これは低速および高速乾燥インクの両方について実施した。結果を表１０．２に示す。

注記：１．酸化カーボンブラック分散物を作成するために用いたカーボンブラック原材料の表面積、一次粒径およびＤＢＰ吸収量（カーボンブラック１００ｇあたりのＤＢＰ（ｃｃ））値は、製造者の製品技術文献より得た。
２．与えられた粒径は、メジアン体積粒径（ナノメートル）であり、ＵＰＡ１５０Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ粒径アナライザで希釈分散物として測定した。

実施例１１〜１５のカーボンブラック分散物を含む本発明のインクジェットインクは、いずれかの市販のカーボンブラック顔料分散物よりも、高速乾燥インク配合物において著しく高い光学密度を有する。

実施例１６ 添加された界面活性剤を含むカーボンブラック分散物の調製
実施例１７のカーボンブラック分散物は、実施例２にしたがって調製した。表示量の界面活性剤をカーボンブラック分散物に添加し、次に分散物（実施例１７ａ〜１７ｄ）を一晩、混合または振とうした。分散物の安定性を決定し；高速および低速乾燥インクジェットインクは実施例８〜９にしたがって調製し、実施例１０にしたがって印刷および評価した。結果を表１６．１に示す。

注記：１．安定性試験の不合格は、Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ ＵＰＡ １５０粒径アナライザを用いて測定されたカーボンブラック分散物のメジアン体積粒径での１０％を超える増加およびＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計によって測定された１０センチポイズを超える粘度として定義する。

添加された非イオン性安定剤（界面活性剤）は、カーボンブラック分散物の安定性を向上させる。

実施例１８：高光沢性インク用のカーボンブラック分散物の配合−低構造、小型一次粒径サイズのカーボンブラックの酸化
脱イオン（「ＤＩ」）水２０００ｇをガラス製反応ケトルに注入し、良好な表面運動を得るためにオーバーヘッドスターラーをセットした。過硫酸カリウム３７２ｇをリアクター内の撹拌された水に注入した。カーボンブラック２２５ｇ（ＰＲＩＮＴＥＸ（商標）８５；ＤＢＰ吸収量＝４８ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ、一次粒径＝１６ｎｍ）をリアクターに注入し、リアクター温度を５５℃にして、５５℃にて１０時間維持した。次に、リアクターを３５℃未満に冷却した。ｐＨを８〜１０の間に調整するために、水酸化カリウムを添加した。生じたカーボンブラック粒子分散物を９０℃に加熱し、その温度で１０時間保持した。保持時間の後、反応混合物を室温まで冷却し、ＤＩ水で３〜４倍に希釈し、１４０メッシュのステンレス鋼スクリーンで濾過した。水相の無機および有機塩を除去するために、濾過分散物を限外濾過で処理した。

実施例１９：高光沢性カーボンブラック分散物を用いた低速乾燥インクジェットインクの調製
インクはカーボンブラック固形分３重量％で作成した。注入するカーボンブラック分散物の量は、カーボンブラック顔料分散物の固体パーセントに基づいていた。低速乾燥インクは（すべて、インクの重量に基づいた重量ベースでの％）、４．５５％の２−ピロリドン、２．８％のＰＥＧ−６００、５．２５％の１，３プロパンジオール、２．１％の１，５−ペンタンジオール、０．０７％のＰＬＵＲＯＦＡＣ（商標）Ｄ−２５（ＢＡＳＦ社、マウントオリーブ、ニュージャージー州）、好適な量のカーボンブラック分散物を含み、残りはＤＩ水であった。インクは、有機成分をよく撹拌した脱イオン水に注入することにより作成した。カーボンブラック分散物は撹拌された混合物に最後に注入した。インクは１ミクロンのガラスファイバー膜フィルタ（Ａｃｒｏｄｉｓｃ２５ｍｍシリンジフィルタ；パルコーポレーション）で濾過した。試験インクはＨＰ４５Ａインクジェットカートリッジに装填した。カートリッジはヒューレットパッカード８９５Ｃｘｉインクジェットプリンタに装着し、試験プリントをコダックＰｒｅｍｉｕｍ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｐａｐｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｋｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｓに印刷した。光沢は、本発明の第二の態様の方法により調製されないカーボンブラック分散物により調製されたインクを用いて作成された同等の試験プリントの光沢よりも、著しく高いことが予想される。

Claims (8)

1. ９０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇを超えるＤＢＰ吸収量を有するカーボンブラックと、一価イオン過硫酸塩と、水性媒体とを含む反応混合物を提供し；
   前記反応混合物に４０℃〜９０℃の第一の温度を２時間〜２４時間かけ；さらに
   前記反応混合物を、７．０を超えるｐＨまで中和すること；
   を含む、水性カーボンブラック分散物を形成するための方法。
2. １８ナノメートル未満の一次粒径および７０ｃｃ／カーボンブラック１００ｇ未満のＤＰＢ吸収量を有するカーボンブラックと、一価イオン過硫酸塩と、水性媒体とを含む反応混合物を提供し；
   前記反応混合物に４０℃〜９０℃の第一の温度を２時間〜２４時間かけ；さらに
   前記反応混合物を、７．０を超えるｐＨまで中和すること；
   を含む、水性カーボンブラック分散物を形成するための方法。
3. 前記反応混合物がさらに強酸を含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記中和ステップの後、前記中和反応混合物に、第一の温度よりも２０℃〜４０℃高い第二の温度を２時間〜１２時間かけることをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
5. アニオン性または非イオン性安定剤を添加することをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法により調製される、水性カーボンブラック分散物。
7. 請求項６に記載のカーボンブラック分散物を含む、水性インクジェットインク。
8. エマルジョンポリマーをさらに含む、請求項７に記載の水性インク。