JP2005272809A - カーボンブラック顆粒、その製造方法および使用、および前記顆粒から得られた印刷インキ - Google Patents

カーボンブラック顆粒、その製造方法および使用、および前記顆粒から得られた印刷インキ Download PDF

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Abstract

【課題】印刷インキに配合した場合に良好な分散状態、高い光沢、良好な流動特性、低い吸水性および印刷板上の良好な自由流れ特性を示す、カーボンブラック顆粒を提供する。
【解決手段】前記カーボンブラック顆粒は、粉末状カーボンブラックまたはビーズ状カーボンブラックをソルビタンのトリエステルと一緒に造粒することにより得られる。
【選択図】なし

Description

本発明はカーボンブラック顆粒、その製造方法および使用に関する。
カーボンブラックはしばしばカーボンブラック顆粒、ビーズカーボンブラックまたはペレット状カーボンブラックと呼ばれる粒状生成物として有利に処理される。造粒が処理される方法はカーボンブラックの構造および表面積により異なる。従って低い構造を有するカーボンブラックは高い構造を有するカーボンブラックより容易に凝集する。
米国特許第５９８１６２５号から０.０１μｍ〜２５μｍの粒度を有する染料、炭化水素樹脂、酸化ポリエチレンおよび結合剤として樹脂を有するインキが公知である。
更に米国特許第４３９７６５２号からソルビトール、水素化デキストロース、グルコース、ラクトース、ネオペンチルグリコール、マンニトール、マンノースおよびポリエチレングリコールからなる群から選択される接着剤および結合剤ダストを有するインキを製造する方法が知られている。
ＷＯ９６／２１６９８号からカーボンブラックおよびエトキシ化エステルおよびポリエーテルからなる群から選択される結合剤を有するカーボンブラック組成物が知られている。
公知のカーボンブラックビーズはカーボンブラックビーズが分散しにくく、印刷インキに配合した場合に低い光沢を有する欠点を有する。更にこの印刷インキは劣った流動特性、高い吸水性および印刷板上の劣った自由流れ特性を有する。
米国特許第５９８１６２５号 米国特許第４３９７６５２号 ＷＯ９６／２１６９８号
本発明の課題は、印刷インキに配合した場合に良好な分散状態、高い光沢、良好な流動特性、低い吸水性および印刷板上の良好な自由流れ特性を示す、カーボンブラック顆粒を提供することである。
前記課題は本発明により、ソルビタンのトリエステルを有することを特徴とするカーボンブラック顆粒により解決される。
カーボンブラック顆粒はビーズの形で存在することができる。
ソルビタンのトリエステルとして、飽和、不飽和またはポリ不飽和カルボン酸のすべてのトリエステルを使用することができる。カルボン酸は分枝状または非分枝状であってよい。ソルビタントリオレアート、ソルビタントリラウレアート、ソルビタントリステアラート、ソルビタントリパルメアートまたはソルビタントリリシノレアートが有利に使用できる。
カーボンブラック顆粒はカーボンブラック顆粒に対して１〜１５質量％、有利に３〜７質量％のソルビタンのトリエステルを含有することができる。
カーボンブラック顆粒は１０〜３００ｍ２／ｇ、有利に４５〜１１０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有することができる。
本発明は更に粉末状カーボンブラックまたは粒状カーボンブラックをソルビタンのトリエステルとともに造粒することを特徴とするカーボンブラック顆粒の製造方法に関する。
造粒は環状層状混合造粒機、ビーズ製造機またはビーズ製造用ドラム中で実施することができる。
粒状カーボンブラックとして湿ったまたは乾いた粒状カーボンブラックを使用することができる。
カーボンブラック顆粒は造粒後に乾燥することができる。乾燥機温度は１００〜２５０℃、有利に１５０〜２００℃であってもよい。乾燥機を離れる際のカーボンブラック顆粒の温度は３０〜１００℃、有利に４０〜７０℃であってもよい。
本発明によるカーボンブラック顆粒は後粒状化することができる。
本発明の方法を使用して原則的にすべての種類のカーボンブラックを造粒できる。ドイツ特許第１９５２１５６５号から公知である、ファーネスブラック、フレームブラック、ガスブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、プラズマブラック、インバーションブラック、ＷＯ９８／４５３６１号またはドイツ特許第１９６１３７９６号から公知であるＳｉ含有カーボンブラックまたはＷＯ９８／４２７７８号から公知である金属含有カーボンブラック、アークブラックおよび化学的製造法の二次生成物である炭素含有材料を使用することができる。１０〜３００ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有するカーボンブラックを有利に使用できる。
出発カーボンブラックとして、例えばＤｅｇｕｓｓａ社のプリンテックス（Ｐｒｉｎｔｅｘ）２５、プリンテックス２７５、プリンテックス３０、プリンテックス３００、プリンテックス３５およびプリンテックス４５を使用することができる。
ソルビタンのトリエステルは例えば鉱油または植物油、有利に印刷インキに使用できる油に溶解することができる。
ソルビタンのトリエステルは１０質量％溶液および９０質量％溶液として使用することができる。
ソルビタンのトリエステルに付加的な結合剤を添加することができる。例えば樹脂またはワックスおよび多数の他の物質を単独でまたは互いに組み合わせて付加的な結合剤として添加することができる。
１つの有利な実施態様において、ソルビタンのトリエステルに付加的な結合剤を添加しなくてよい。
本発明によるカーボンブラック顆粒は例えばゴムまたはプラスチックのようなポリマー混合物、塗料、インキ、特に印刷インキ、顔料およびカーボンブラックの他の多くの適用形に使用することができる。本発明によるカーボンブラック顆粒は１つの有利な適用形においてオイルベースオフセット印刷インキに使用できる。
本発明の他の対象は本発明によるカーボンブラック顆粒を含有することを特徴とする印刷インキである。
前記印刷インキは例えば結合剤、溶剤および希釈剤のような通常の成分および他の助剤を含有することができる。
印刷インキは本発明によるカーボンブラック顆粒を５〜４５質量％、有利に１０〜２５質量％含有することができる。
印刷インキは本発明によるカーボンブラック顆粒を印刷インキ結合剤とプレミックスし、引き続き分散させ、粉砕することにより製造することができる。
本発明による印刷インキはオフセット印刷に使用することができる。
本発明によるカーボンブラック顆粒は印刷インキに配合した場合に良好な分散状態、高い光沢、良好な流動特性、低い吸水性および印刷板上の良好な自由流れ特性を示す利点を有する。
例１〜３
カーボンブラック顆粒の製造
重量粉末配量装置を使用して出発カーボンブラックを加熱した環状層状混合造粒機（ＲＭＧ）に連続的に供給することにより本発明によるカーボンブラック顆粒を製造する。ソルビタントリオレアートを、より良好に供給することができ、より良好な噴霧を達成するために、場合により加熱する。カーボンブラック充填ノズルの中心から１２.５ｃｍ離れて存在する供給ノズルを使用してソルビタントリオレアートを空気と一緒に二液噴霧により噴霧して入れる。環状層状混合造粒機から取り出された部分的に粒状化された生成物を造粒ドラム中で後粒状化し、顆粒の角を落とし、更に微細粒子を小さくする。例１で出発カーボンブラックとしてプリンテックス２５（Ｐｘ２５）を使用し、例２でプリンテックス３５（Ｐｘ３５）および例３でプリンテックス４５（Ｐｘ４５）を使用する。３つのすべての例でソルビタンのトリエステルとしてソルビタントリオレアート（ＳＴＯ）を使用する。試験条件を表１に記載する。
Figure 2005272809
カーボンブラックビーズの分析データは以下の規格により決定する。
ＢＥＴ表面積 ＡＳＴＭ ６５５６−０１ａ
微細度 ＡＳＴＭ Ｄ−１５０８−０１
揮発性物質９５０℃ ＤＩＮ ５３５５２
ビーズ摩耗 ＤＩＮ ５３５８３
かさ密度 ＤＩＮ ５３６００
例１〜３の分析データを表２に記載する。
Figure 2005272809
比較例４〜６
例１〜３で使用したのと同じ出発カーボンブラックを使用するが、添加剤を添加せずに比較例として造粒する。
試験条件を表３に記載する。
Figure 2005272809
比較例４〜６の分析データを表４に記載する。
Figure 2005272809
本発明によるカーボンブラック顆粒（例１〜３）は比較例４〜６に比べてより高いかさ密度を示す。
例７〜９
例７〜９に関して乾いたビーズ状カーボンブラックに添加剤を被覆する。この目的のために例４〜６からの乾いたビーズ状カーボンブラックを造粒ドラムに入れる。ソルビタントリオレアートを、より良好に供給することができ、より良好な噴霧を達成するために、８０℃に加熱する。ドラムを回転してソルビタントリオレアートを空気と一緒に二液噴霧によりカーボンブラック層に噴霧する。添加が終了後ドラムを更に１０分間運転する。
試験条件を表５に記載する。
Figure 2005272809
比較例７〜９の分析データを表６に記載する。
Figure 2005272809
例１０〜１２
オフセット印刷インキ
以下の成分を高速ミキサーで混合する。
ＥＲ樹脂１２５ １２.８％
ＮｅｃｉｒｅｓＬＦ２２０／１３０ １２.０％
ＡｌｂｅｒｔｏｌＫＰ１７２ １０.４％
ＳｅｔａｌｉｎＶ４０２ １０.４％
ＣｙｃｌｏｘｉｍＦＦ ０.４％
自動車オイルＦ４／７ ２６.０％
自動車オイルＦ６／９ ８.０％。
ＥＲ樹脂１２５はＡｍｅｒｉｃａｎ Ｇｉｌｓｏｎｉｔｅ社の炭化水素化合物である（Ｗｏｒｌｅｅ Ｃｈｅｍｉｅ社、ハンブルクにより供給された）。ＮｅｃｉｒｅｓＬＦ２２０／１３０はＮｅｖｃｉｎ ＰｏｌｙｍｅｒｓＢ.Ｖ.オランダの炭化水素樹脂である。ＡｌｂｅｒｔｏｌＫＰ１７２はＳｏｌｕｔｉａ Ｇｅｒｍａｎｙ社、ドイツのフェノール樹脂変性コロホニウム樹脂である。ＳｅｔａｌｉｎＶ４０２はＡｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｒｅｓｉｎｓ オランダのアルキド樹脂である。ＣｙｃｌｏｘｉｍＦＦはＡｃｉｍａ社、スイスのシクロヘキサノンオキシムである。自動車オイルＦ４／７はＨａｌｔｅｒｍａｎｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ハンブルクの酸処理石油蒸留液である。自動車オイルＦ６／９はＨａｌｔｅｒｍａｎｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ハンブルクの酸処理石油蒸留液である。
成分を緊密に混合した後でカーボンブラック更に２０.０％を添加する。高速ミキサー（Ｇｅｔｚｍａｎｎ）で１５分間予め分散した後で、混合物をミル（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ａｔｔｒｉｔｏｒ）中で３ｍｍ鋼球を使用して粉砕器の微細度が５μｍ未満になるまで粉砕する。印刷インキに使用されるカーボンブラックを表７に記載する。
Figure 2005272809
印刷インキの粘度、降伏点および流動特性を決定する（表８）。
Figure 2005272809
排気した後で三本ローラーを使用して試験規格印刷装置で印刷インキを紙に印刷する。インキをＡＰＣＯ紙に１.５ｇ／ｍ２の層で塗る。２４時間後、光密度（強度）、光沢およびＣｉｅＬａｂによる黄色値ｂ＊を乾いたプリントで決定する（表９）。
Figure 2005272809
比較例１３〜１５
比較のために、例４〜６によるカーボンブラック顆粒を例１０〜１２と同様の方法で印刷インキに同様に使用し、インキを分析する（表１０）。
Figure 2005272809
印刷インキの粘度、降伏点および流動特性を決定する（表１１）。
Figure 2005272809
排気した後で三本ローラーを使用して試験規格印刷装置で印刷インキを紙に印刷する。インキをＡＰＣＯ紙に１.５ｇ／ｍ２の層で塗る。２４時間後、光強度、光沢およびＣｉｅＬａｂによる黄色値ｂ＊を乾いたプリントで決定する（表１２）。
Figure 2005272809
本発明によるカーボンブラック顆粒を有する印刷インキ（例１０〜１２）は比較例の印刷インキ（例１３〜１５）よりも改良された低い粘度、良好な流れおよび高い光沢を示す。
例１６
例７〜９と同様の方法で、出発カーボンブラックとしてプリンテックス２７５（Ｐｘ２７５、ＢＥＴ表面積５３.３ｍ２／ｇを有するファーネスブラック）を使用し、ソルビタントリオレアートを使用して粒状カーボンブラックを製造する（表１３）。
Figure 2005272809
例１６の分析データを表１４に記載する。
Figure 2005272809
例１７〜１８
例１０〜１２と同様に、例１６からのソルビタントリオレアートと一緒に造粒したプリンテックス２７５および通常の乾いたビーズ状出発カーボンブラック、プリンテックス２７５を印刷インキに配合する（表１５）。
Figure 2005272809
水に対する特性をタック−Ｏ−スコープを使用して分析する（表１６）。
Figure 2005272809
本発明によるカーボンブラック顆粒を有する印刷インキ（例１７）は比較カーボンブラックを有する印刷インキ（例１８）より水と接触後の高い付着力を示す。
例１９〜２０
例１０〜１２に記載される市販のプリンテックス３５を使用して２つの印刷インキを製造する。カーボンブラックに対してソルビタントリオレアート５％（例１９）およびソルビタンモノオレアート５％（例２０）を製造に使用する。水に対する２つのインキの特性をタック−Ｏ−スコープを使用して分析する（表１７）。
Figure 2005272809
本発明によるカーボンブラック顆粒を有する印刷インキ（例１９）は水と接触した後でも再び高い、高い付着力、低い吸水性および良好な自由流れ特性を示す。

Claims (9)

  1. カーボンブラック顆粒において、ソルビタンのトリエステルを含有することを特徴とするカーボンブラック顆粒。
  2. ソルビタンのトリエステルが飽和、不飽和またはポリ不飽和カルボン酸のトリエステルである請求項１記載のカーボンブラック顆粒。
  3. ソルビタンのトリエステルがソルビタントリオレアート、ソルビタントリラウレアート、ソルビタントリステアラート、ソルビタントリパルメアートまたはソルビタントリリシノレアートである請求項１記載のカーボンブラック顆粒。
  4. 請求項１記載のカーボンブラック顆粒の製造方法において、粉末状カーボンブラックまたはビーズ状カーボンブラックをソルビタンのトリエステルと一緒に造粒することを特徴とするカーボンブラック顆粒の製造方法。
  5. １０〜３００ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積を有するカーボンブラックを使用する請求項４記載の方法。
  6. ソルビタンのトリエステルとして、ソルビタントリオレアート、ソルビタントリラウレアート、ソルビタントリステアラート、ソルビタントリパルメアートまたはソルビタントリリシノレアートを使用する請求項４記載の方法。
  7. 造粒をビーズ製造機、環状層状混合造粒機またはビーズ製造ドラム中で実施する請求項４記載の方法。
  8. ポリマー混合物、塗料、インキおよび顔料における請求項１記載のカーボンブラック顆粒の使用。
  9. 請求項１記載のカーボンブラック顆粒を含有することを特徴とする印刷インキ。
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