JPH0971746A

JPH0971746A - 改質炭素粉体を含む記録材料

Info

Publication number: JPH0971746A
Application number: JP22909095A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Idokawa; 浩幸井戸川
Original assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date: 1995-09-06
Filing date: 1995-09-06
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】分散性を改良した炭素粉体を含む記録材料、
例えば、ボールペンやサインペンなどの筆記具用イン
キ、プリンター用インキ、電子写真用トナー、印刷イン
キを提供する。【解決手段】三酸化硫黄ガスを不活性ガスで希釈した
希釈三酸化硫黄ガス５ａを炭素粉体９表面に接触反応さ
せて得られる炭素粉体を含む記録材料。記録材料として
は、例えば、三酸化硫黄ガスで表面改質された炭素粉
体、水性媒体および樹脂を含むインキ組成物が挙げられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分散性を改良した
炭素粉体を含む記録材料、または、ボールペンやサイン
ペンなどの筆記具用インキ、プリンター用インキ、電子
写真用トナー、印刷インキなどに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の記録材料としては、例えば、ボー
ルペンやサインペンなどの筆記具用インキ、バブルジェ
ット方式やインキジェット方式などのプリンター用イン
キ、湿式転写方式の電子写真用トナー、また広くは印刷
インキなどがある。最近、これらの記録材料の中でも、
特に、水あるいは水と水溶性有機溶剤を混合した水性媒
体に、着色剤として染料を溶解させたり、顔料を分散さ
せた水性インキが非常に多く使われている。

【０００３】しかしながら、染料を用いた従来の水性イ
ンキ（染料系）は、耐光性や耐水性などの堅牢性に問題
を有している。一方、顔料、特に、カーボンブラックに
代表される炭素粉体顔料を用いた従来の水性インキ（顔
料系）はこうした堅牢性の問題は解決されるが、顔料の
長期的な分散安定性が劣るので、経時的に顔料が凝集し
たり、あるいは分散液の粘度が増加して、筆記具やプリ
ンターに目詰まりを生じたり、描線や印字が不鮮明にな
ったりするなどの欠点を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような事情に鑑み、上記の課題を解決することであり、
従来の記録材料（顔料系水性インキ）に含まれる顔料、
特に、カーボンブラックに代表されるような炭素粉体顔
料の分散安定性を改良することである。すなわち、経時
的に炭素粉体顔料の凝集がなく、沈殿物の生成がなく、
また、分散液の粘度変化がない、炭素粉体顔料の分散性
が非常に安定している記録材料を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究を
重ねた結果、三酸化硫黄ガスで表面改質されたカーボン
ブラックなどの炭素粉体顔料を用いることにより、目的
の記録材料を達成しうることを見出し、本発明を完成す
るに至ったのである。すなわち、本発明の記録材料は、
表面を三酸化硫黄ガスで処理した炭素粉体を含むことを
特徴とする。前記記録材料は、三酸化硫黄ガスで表面改
質された炭素粉体、水性媒体および樹脂を含むインキ組
成物からなることが好ましい。また、前記炭素粉体は、
三酸化硫黄ガスを不活性ガスで希釈した希釈三酸化硫黄
ガスで表面改質されたものであることが好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を詳しく説明
する。本発明では、表面を三酸化硫黄ガスで処理した炭
素粉体を用いることにより、目的の記録材料が得られ
る。本発明で規定する「炭素粉体」とは、黒鉛、ピッチ
コークス、カーボンブラックなどの粉粒体をいい、粒径
は使用に応じて適宜選定されるが、好ましくは５μｍ以
下のものをいう。また、本発明の記録材料における三酸
化硫黄ガスで表面改質された炭素粉体とは、三酸化硫黄
（沸点４４．８℃）を５０〜１００℃でガス化したもの
を窒素、アルゴンなどの不活性ガスで希釈した三酸化硫
黄ガスで、フロー法により炭素粉体表面に接触させ、反
応させて得られるものをいう。

【０００７】三酸化硫黄ガスの処理温度は、炭素粉体の
種類によってー８０〜３００℃の温度範囲から任意に選
択される。なぜなら、炭素粉体と三酸化硫黄との反応性
は、炭素粉体の種類によって異なるからである。例え
ば、カーボンブラックのような表面積の大きいものに対
しては室温以下でも充分に反応が進行するのに対して、
黒鉛のような表面積の小さいものは５０℃以上の温度域
で処理しないと充分に反応が進行しないためである。

【０００８】また、処理時の三酸化硫黄ガスの濃度は、
特に制限はないが、好ましくは、０.１〜８０vol％が望
ましい。更に、４５℃以下の温度域で処理するとき、高
濃度の三酸化硫黄ガスは液化してしまうので、窒素、ア
ルゴンなどの不活性ガスで希釈した希釈三酸化硫黄ガス
により液化を防ぐことができる。

【０００９】更にまた、三酸化硫黄ガスのフロー量およ
び処理時間は、炭素粉体表面に均一に三酸化硫黄が供給
されれば少量かつ短時間でよく、多量で時間が長くても
それ相応の効果は期待できない。通常は、０．０１〜１
００００（ml／分）（１００％三酸化硫黄ガスに換算し
て）のフロー量で、０．５分〜１時間の処理時間であ
る。０．０１（ml／分）未満のフロー量では処理時間が
長くなってしまい効率的でなく、１００００（ml／分）
を越えるフロー量では未反応の三酸化硫黄ガスが多量に
出てしまう。また、０．５分未満では均一に処理するこ
とが困難であり、１時間を越えるとそれ相応の効果は期
待できない。

【００１０】本発明の記録材料に用いられる三酸化硫黄
ガスで表面処理された炭素粉体の表面には、処理前と比
較すると、スルホン基（−ＳＯ₃Ｈ）が生成しており、
これは水性媒体との親和性向上に寄与し、本発明の記録
材料に係わる三酸化硫黄ガスで表面改質された炭素粉体
の優れた分散安定性を示す原因と考えられる。従って、
本発明では、炭素粉体の分散安定性の非常に良好な記録
材料を得ることができる。

【００１１】本発明の記録材料における三酸化硫黄ガス
で表面改質された炭素粉体の含有量は、例えば、筆記具
用インキとして用いた場合、文字や描線などが充分に認
識されるような量であれば特に制限はないが、通常２〜
３０重量％、好ましくは、５〜２０重量％であることが
望ましい。また、必要に応じて未処理の炭素粉体が一
部、３重量％以下含まれていてもよい。

【００１２】本発明の記録材料に用いられる溶剤として
は、例えば、水または水と水溶性有機溶剤との混合溶媒
が挙げられる。水溶性有機溶剤としては、例えば、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンな
どの多価アルコール類、エチレングリコールモノメチル
エーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルな
どのグリコールエーテル類、エチレングリコールモノエ
チルエーテルアセテートのようなグリコールエーテルエ
ステル類などが挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は
単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせてもよい。

【００１３】記録材料中の溶媒の含有量は、例えば、筆
記具用インキに用いた場合、インキが筆記具から充分に
流出して、文字や描線などが十分に認識されるような量
であれば特に制限はないが、通常５０〜９７重量％程度
であることが好ましい。

【００１４】本発明の記録材料に用いられる樹脂は、記
録材料が紙などの記録媒体に文字や描線として充分に固
着されれば、種類および量に関して特に制限はない。使
用する樹脂の種類としては、水溶性あるいは水分散性の
樹脂が挙げられる。水溶性樹脂としては、例えば、水溶
性アクルル樹脂、水溶性スチレンアクリル樹脂、水溶性
スチレンマレイン酸樹脂などが挙げられる。水分散性樹
脂としては、例えば、酢酸ビニル系エマルジョン、アク
リル系エマルジョンなどが挙げられる。これらの樹脂の
含有量としては、通常１〜３０重量％程度であることが
好ましい。

【００１５】本発明の記録材料としてのインキ組成物
は、前記した三酸化硫黄ガスで表面改質された炭素粉
体、水性媒体および樹脂を混合して調製する。なお、以
上の配合の他に必要に応じて、潤滑剤として、例えば、
リノール酸カリウム、リシノール酸ナトリウム、オレイ
ン酸カリウム、オレイン酸ナトリウムなど、防腐剤とし
てフェノール、安息香酸ナトリウムなど、防錆剤とし
て、例えば、ベンゾトリアゾール、ジシクロヘキシルア
ンモニウム・ナイトライト、ジイソプロピルアンモニウ
ム・ナイトライトなど、ｐＨ調節剤として、例えば、ト
リエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノ
ールアミン、アンモニアなどを本発明の目的を阻害しな
い範囲内で配合してもよい。

【００１６】以下、実施例及び比較例により本発明を更
に詳細に説明する。なお、本発明は以下に示される実施
例に限定されるものではない。

【００１７】実施例及び比較例で使用した三酸化硫黄ガ
ス処理は、図１に示される不活性ガスによる希釈三酸化
硫黄ガス処理システムＡにより実施した。この処理シス
テムＡは、図１に示されるように、まず、窒素ガス、ア
ルゴンガスなどの不活性ガスを濃硫酸１、グラスウール
フィルター２に通して不活性ガスを処理し、該不活性ガ
ス２ａを流量計３により流量を調整しながら、蒸発器５
により三酸化硫黄４をガス化した三酸化硫黄ガスと混合
することにより希釈三酸化硫黄ガス５ａを製造し、該希
釈三酸化硫黄ガス５ａをジョイント７を介して、恒温槽
８中に配置した試料（炭素粉体）９を入れたフラスコ９
ａ内に導入することにより、試料（炭素粉体）９を改質
するものである。なお、６は不活性ガスバイパスであ
り、また、フラスコ９ａ内に残存するガスはグラスウー
ルフィルター１０、濃硫酸１１を通して廃ガスとして処
理される。

【００１８】実施例１市販のカーボンブラック（三菱化学（株）製、＃２３０
０）１００ｇを図１に示される表面処理システムＡのフ
ラスコ９ａ内に入れた後、窒素ガスで３vol％に希釈し
た三酸化硫黄ガスを毎分１０００ｍｌ流し、室温で３０
分間の条件で表面処理を実施した。得られた改質カーボ
ンブラックを下記の配合により、水溶性アクリル樹脂を
溶解した水とエチレングリコールの混合溶液中に加え、
サンドミルで撹拌分散し、これに防腐剤を加えて記録材
料を得た。この記録材料は、水性サインペン用インキと
し、分散性、筆記性および経時安定性の評価を行った。
分散性は、カーボンブラックの平均粒子径を測定するこ
とにより評価した。筆記性は、インキをサインペン容器
に充填し、１０ｍ筆記したときの書味やカスレを
「良」、「不良」で判定した。また、経時安定性は、イ
ンキを５０℃で３カ月保存した後、沈殿物の有無、平均
粒子径の変化および粘度の変化を測定することにより評
価した。これらの結果を下記表１に示す。

【００１９】（配合）改質カーボンブラック１０．０重量％水溶性アクリル樹脂５．０（“ハイコートＦＬ−２００”、東洋化学（社）製）エチレングリコール３０．０防腐剤若干量（“プロキセルＸＬ−２”、ＩＣＩ（社）製）水残余

【００２０】比較例１改質カーボンブラックを未処理のカーボンブラックとす
る以外は前記実施例１と同様に調製した。分散性、筆記
性および経時安定性の評価の結果を下記表１に示す。

【００２１】実施例２市販のカーボンブラック（三菱化学（株）製、ＭＡ７）
１００ｇを図１に示される表面処理システムＡのフラス
コ９ａ内に入れた後、窒素ガスで３vol％に希釈した三
酸化硫黄ガスを毎分１０００ｍｌ流し、室温で２０分間
の条件で表面処理を実施した。得られた改質カーボンブ
ラックを用いて前記実施例１と同様に記録材料を調製し
た。分散性、筆記性および経時安定性の評価の結果を下
記表１に示す。

【００２２】比較例２改質カーボンブラックを未処理のカーボンブラックとす
る以外は前記実施例２と同様に記録材料を調製した。分
散性、筆記性および経時安定性の評価の結果を下記表１
に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】（表１の考察）上記表１の結果から明らか
なように、三酸化硫黄ガスで表面改質された改質カーボ
ンブラックを用いてなる水性サインペン用インキは、比
較例１及び２の未処理のカーボンブラックを用いた水性
サインペン用インキに較べて、分散性、筆記性および経
時安定性の全ての面に優れていることが判明した。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、長期保存した場合であ
っても、炭素粉体が凝集したり、沈降する現象が見られ
ず、粒径の変化がなく、粘度の変化もないなど、炭素粉
体の分散安定性が極めて良く、例えば、サインペン、ボ
ールペンなどに用いた場合であっても、その容器内やペ
ン先で目詰まりを生じることがなく、良好な筆記が可能
となる記録材料が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる三酸化硫黄ガス処理システムの
一例を示す概略図である。

【符号の説明】

Ａ処理システム１濃硫酸２グラスウールフィルター３流量計４三酸化硫黄５蒸発器８恒温槽９試料（炭素粉体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】三酸化硫黄ガスで表面改質された炭素粉
体を含むことを特徴とする記録材料。
【請求項２】前記記録材料が三酸化硫黄ガスで表面改
質された炭素粉体、水性媒体および樹脂を含むインキ組
成物からなる請求項１記載の記録材料。
【請求項３】前記炭素粉体は三酸化硫黄ガスを不活性
ガスで希釈した希釈三酸化硫黄ガスで表面改質されたも
のである請求項１又は２記載の記録材料。