JPH10195331A

JPH10195331A - 酸化処理カーボンブラックの製造方法、水性分散液及び水性インキ

Info

Publication number: JPH10195331A
Application number: JP69997A
Authority: JP
Inventors: Nobutake Mise; 信猛見勢
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-01-07
Filing date: 1997-01-07
Publication date: 1998-07-28
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3521665B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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、安定したインキの吐出
安定性が得られる黒色顔料として好適なカーボンブラッ
クを得る。【解決手段】有機酸を０．００１Ｎ以上含有する水の
存在下でカーボンブラックをオゾンにより酸化すること
を特徴とする酸化処理カーボンブラックの製造方法。

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
ト用インク並びに筆記用インクの顔料として好適に使用
される酸化処理カーボンブラック及びその製造方法、並
びにこの酸化処理カーボンブラックを含有する水性イン
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を行う方法、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。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ものが用いられてきた。
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。

【０００３】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、次の様な項目が挙げられ
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】

【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
ため用いられている。

【０００５】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。

【０００６】この様な問題点を改善するため、特開平８
−３４９８号公報ではカーボンブラックに次亜塩素酸ソ
ーダ溶液を作用し、カーボンブラックを市販品以上に酸
化処理しその表面を親水化処理することにより、分散剤
を使わず分散安定性を改良する試みが記載されている。
しかしながらこの方法では、液中に酸化剤として用いた
多くの塩素イオンやナトリウムイオンが存在するため、
これをインキとして用いるには、一旦反応物を濾過し、
その後逆浸透膜や限外濾過等により精製をする必要があ
る。また、１００℃の高温で１２時間もの長時間酸化処
理を行っているため、水に可溶なフミン酸が生成する。
また、市販カーボンブラックを更に酸化処理するものと
して、特開平７−２５８５７８号公報には気相の低濃度
オゾンを使用し長時間市販カーボンブラック以上に酸化
処理することが記載されている。

【０００７】しかしながら、この様な方法で酸化処理し
たカーボンブラックは、酸化剤の作用が強い為か、カー
ボンブラックの表面を著しく浸食し、表面積を増大する
とともに、水に可溶なフミン酸を生成する。また、この
様な処理で生成したカーボンブラックの官能基は、理由
は不明であるが、水との馴染みが不十分で分散安定性は
十分ではないことが本発明者の検討により判明した。こ
のように、以上説明した従来技術である次亜塩素酸ナト
リウムや気相中のオゾンを酸化剤として酸化処理をした
カーボンブラックを含む水性インキ中には、フミン酸や
Ｎａイオンが大量に存在することとなり、たとえば、特
公平７−５１６８７号公報にも記載されているように、
これらの不純物がノズルやペン先で固形物となり、目詰
まりの原因となる。

【０００８】また、酸化処理法として特開昭５０−１４
２６２６号公報には水性媒体とカーボンブラックを攪拌
混合しながら、攪拌槽下部より細孔を通じてオゾンを曝
気する方法も記載されている。しかしながら、ここでは
フラッシング（顔料粉末の水性混合物に、攪拌しながら
油を添加して顔料粉末を油相に移行させる）により油等
の疎水性ベヒクルに分散させる方法が記載されているの
であって、水性インキ用、特にインクジェット用インキ
の顔料として好適に用いることのできる水性媒体への分
散性の優れたカーボンブラックについては何等記載され
ていない。オゾンの導入量としてもファーネスブラック
の比表面積１ｍ²に対して２×１０^-5gｒモルを超えて導
入することは好ましくないとされており、得られるカー
ボンブラックの酸化の程度は低いものが好ましいことを
意図していることが推測されるものの、具体的な酸化の
程度についても記載されてはいない。このように、従来
は水性インキ用、特にインクジェット用インキの顔料と
して好適に用いることのできる水性媒体への分散性の優
れたカーボンブラックを得る方法は見いだされておら
ず、カーボンブラックを水性インキ用顔料に用いるには
問題があった。

【０００９】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、吐出安定性の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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題に鑑
み鋭意検討したところ、カーボンブラックに水の存在下
でオゾンを反応させることにより、気相中でオゾンで酸
化処理した時や次亜塩素酸ナトリウム溶液で処理した時
とは異なり、フミン酸含有量の少なく、またナトリウム
イオン等のアルカリイオンが少なく、さらには分散安定
性のよいカーボンブラック水分散体を得ることができる
という意外な知見を得た。ここで特に有機酸を含有した
水中にてオゾンによる酸化処理を行うことにより、オゾ
ン使用量を下げ且つ短時間処理を可能とすることをも見
出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は有機酸を
０．００１Ｎ以上含有する水の存在下でカーボンブラッ
クをオゾンにより酸化することを特徴とする酸化処理カ
ーボンブラックの製造方法に存する。

【００１１】

【発明の実施の形態】まず本発明で酸化処理に供するカ
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であればいず
れも用いることができる。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アルカリ金属、ア
ルカリ土類金属は水中に溶解し、液中でのオゾン酸化の
効率を低下するので、少ない方がよいが、好ましくは総
量として１重量％以下、より好ましくは０．５重量％以
下、さらに好ましくは０．１重量％以下が好ましい。

【００１２】また、カーボンブラック中の硫黄や硫黄化
合物、あるいは、塩素化合物はオゾンで酸化されて溶液
中で強酸となり、カーボンブラックの表面に生成した官
能基れている他の酸化剤であがイオンになることを妨害
する作用を有することから、極力、少ないことが望まれ
るが、全硫黄分析値、あるいは全塩素分析値で各々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。また塩素含有量は、カーボンブラック製
造時の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、低下することができる。

【００１３】酸化処理に供するカーボンブラックはあら
かじめ酸化する必要は無いが、水存在下でのオゾン酸化
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本発明の方法により酸化処理し
てもかまわない。本発明では上述のカーボンブラックを
酸化処理するに際し、水の存在下で行うことを特徴とす
る。水の量は、カーボンブラックと水との比率（重量
比）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２
０：８０〜５：９５の範囲がよい。こうして水とカーボ
ンブラックを混合し、この混合体にオゾンを導入してカ
ーボンブラックの酸化処理を行う。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。

【００１４】本発明で酸化処理に用いる酸化剤であるオ
ゾンは、従来よりカーボンブラックの酸化に使用さる硝
酸、窒素酸化物、硫酸、次亜塩素酸類では高温下で酸化
反応が進むのとは異なり、室温でカーボンブラックを酸
化することができるものである。オゾン発生機によりオ
ゾンを発生させ、これを水とカーボンブラックの混合物
に導入することにより、水の存在下でカーボンブラック
を酸化処理することができる。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十分
である。

【００１５】本発明ではこうして水中にオゾン含有ガス
を通じ酸化処理を行う際、その水の中に有機酸を０．０
０１Ｎ以上の濃度含有させることを特徴とする。これに
よりオゾン使用量を低減でき、かつ酸化処理時間も短縮
できることが本発明者らの検討により明らかとなったも
のである。有機酸の含有量は０．００１Ｎ以上であれば
特に限定されないが、特に好ましくは０．１Ｎ以上とす
れば、オゾン使用量の低減、酸化処理時間の短縮効果が
一層顕著となる。

【００１６】このように、本発明においては有機酸存在
下に水中でオゾンによりカーボンブラックの酸化を行
う。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、酸化力が弱まった状態で酸化すると考えられ
る。また水が存在するため、温度が上がらず、カーボン
ブラックと反応した時に、カーボンの奥深くまで反応し
ないため、フミン酸が生じないことも考えられる。さら
に、水の存在下で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。

【００１７】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。このような
水の存在下でのオゾン酸化反応では、得られる分散液の
ｐＨは低くなり、また通常、液中のｐＨが低くなるとカ
ーボンブラックの凝集が進むと言われているが、本発明
で得られる酸化処理カーボンブラックは液のｐＨが２で
も分散安定性が良いという水性インキ用顔料として極め
て優れた特性を有する。さらには、本発明で得られる酸
化処理カーボンブラックを含有する水分散液にＮａＯＨ
等のアルカリを添加した場合でも、ｐＨが１２に至るま
で分散安定性が極めて優れたものである。

【００１８】このように水を媒体とするオゾン処理によ
り水への分散性に優れたカーボンブラックを得る理由は
定かではなく、また本発明により水の中に有機酸を含有
させた場合に酸化処理の効率が良い理由も明らかではな
いが、オゾン酸化処理時に水中に有機酸を存在させるこ
とにより、オゾンと有機酸が反応し有機過酸化物が発生
し、この有機過酸化物が反応性が高いためか、短時間か
つオゾン使用量が少なくてもカーボンブラック表面の官
能基が十分得られるのではないかと推測される。ここで
用いることのできる有機酸としては、脂肪酸、ジカルボ
ン酸、オキシ酸のうち一種以上が好ましい。より具体的
には例えば脂肪酸として蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪
酸、ジカルボン酸として蓚酸、マロン酸、琥珀酸、グル
タル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、オキシ
酸としてグルコール酸、リンゴ酸、乳酸、クエン酸、等
がある。

【００１９】酸化処理の程度は特に限定されないが、カ
ーボンブラックの有する表面官能基量が多い程、水への
分散性は良くなる。具体的には、特に３ｅｑｕ／ｍ²以
上とするのが好ましい。カーボンブラックの表面官能基
量は全酸性基として測定することができる。全酸性基
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。この乾燥後の酸化処理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をする。

【００２０】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。

【式１】また、本発明では水中でのオゾンによる酸化処理であ
り、これにより従来技術による酸化処理に比較して、酸
化処理カーボンブラック中のフミン酸含有量を低減する
ことができるという効果も有する。

【００２１】フミン酸とは、一般的に、石炭等の炭素を
酸化剤で処理をした時に生成する、多環芳香族縮合物に
カルボキシル基や水酸基の官能基が結合した物質で、褐
色のものである。この物質は単一の物ではなく、分子量
分布をもつが、カーボンブラックを酸化処理した時のフ
ミン酸は紫外の特定波長の吸収を持つことからその波長
での吸光度として求めることができる。このフミン酸の
濃度の分析は、カーボンブラック水分散液を０．１ミク
ロンのメンブランフィルターを用い、カーボンブラック
を濾過する。このカーボンブラックを６０℃で一昼夜乾
燥しこの１０ｇを三角フラスコに入れ、その上に水１０
０ｃｃに入れ、超音波分散機を用いて分散抽出操作を１
０分間行う。抽出後、０．１ミクロンのメンブランフィ
ルターを用いて加圧濾過を行う。

【００２２】濾過の初期には、カーボンブラックが一部
漏れ出てくるので、初期の液は捨て、カーボンブラック
が完全に取り除かれた液を採取する。この液を、１０ｍ
ｍ角の石英吸光度測定セルにいれ、光度計で紫外２５０
〜２６０ｎｍの最大吸光度を測定し、この値を抽出フミ
ン酸濃度とする。なお、液の吸光度が高すぎて光度計で
は吸光度が測定できない場合は、液を一旦希釈して測定
した値に希釈倍率を掛けて、吸光度を求める。本発明に
おいては上述のように酸化処理によるフミン酸の発生が
抑制できる。このため例えば抽出フミン酸量が、抽出液
の吸光度で１以下のものでも容易に得ることができ、ノ
ズルやペン先での固形物発生による目詰まりを抑え、イ
ンキ用途、特にインクジェット用インキにおける黒色顔
料として特に優れた特性を発揮することができる。なお
ここで抽出フミン酸とは上記の分散抽出操作により抽出
され吸光度として測定されるフミン酸をいう。

【００２３】このようにして本発明により０．００１Ｎ
以上の有機酸を含有する水の存在下でオゾン酸化処理し
てなる本発明の酸化処理カーボンブラックは、水で希釈
するだけで容易に水中に分散される。好ましくはカーボ
ンブラック濃度を２０重量％以下として水で希釈すれ
ば、そのままで分散剤の添加やビーズミル等による分散
処理をしなくとも十分水媒体中での分散安定性が保たれ
るという極めて画期的な効果を発揮するものである。な
お、カーボンブラック中に粒径１μｍ以上の炭素異物が
存在する場合には濾過操作等により粒子を除去すればよ
い。

【００２４】以上説明した本発明の酸化処理カーボンブ
ラックは、各種の媒体と混合して有用であるが、特に水
性媒体に分散して水性分散液とすることにより、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
で水性媒体とは、水あるいは水とこれに混和する極性溶
媒との混合物をいい、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。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。

【００２５】水性分散液のｐＨは限定されないが、特に
ｐＨ２〜１０とするのが好ましい。本発明の酸化処理カ
ーボンブラックは、このように広範囲のｐＨにおいて水
への分散性が優れている。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
場合酸化処理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。

【００２６】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。

【００２７】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％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。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。

【００２８】

【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。実施例１市販カーボンブラック「＃４７」（三菱化学（株）製、
硫黄量０．５％、アルカリ金属及びアルカリ土類金属の
総含有量０．１％）２０ｇを、酢酸を０．００１Ｎ含む
水５００ｃｃに入れ、家庭用ミキサーで５分間分散し
た。得られた分散液を、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
１０ｗｔ％のオゾン含有ガスを５００ｃｃ／分で１．５
時間導入した。この際オゾン発生器として米国ＰＣＩ社
の純酸素使用放電型のオゾナイザーを用いた。

【００２９】この液を取り出しｐＨを測定したところ
２．６であった。（ｐＨの測定は、ＪＩＳＫ６２２
１による。）また、この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％径で８０ｎｍ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経時により凝集することもなく、分
散安定性が良好であることがわかった。次いで、この液
を０．１ミクロンの径を有するミクロポアーフィルター
で濾過しカーボンブラックを取り除き濾液を得、この、
濾液中フミン酸の濃度を測定した。

【００３０】この抽出フミン酸の濃度は紫外２５５ｎｍ
の吸光度で０．０５であった。一方、濾過残のカーボン
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であり、比表面積が１２０ｍ²であ
ることから単位比表面積あたりの全酸性基は４．０μeq
u／ｍ²であった。この分散液を５０００rpmで異物を遠
心分離し、ＮＥＣ（株）製のカートリッジに詰め、ＮＥ
Ｃ（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。

【００３１】実施例２カーボンブラック「＃４７」２０ｇを、酢酸を０．１Ｎ
含む水５００ｃｃに入れ、家庭用ミキサーで５分間分散
した。得られた分散液を、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１０ｗｔ％のオゾン含有ガスを５００ｃｃ／分で１．
５時間導入した。この際オゾン発生器として米国ＰＣＩ
社の純酸素使用放電型のオゾナイザーを用いた。

【００３２】得られた分散液を取り出しｐＨを測定した
ところ２．４であった。また、この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％径で７５ｎｍ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経時により
凝集することもなく、分散安定性が良好であることがわ
かった。次いで、この液を０．１ミクロンの径を有する
ミクロポアーフィルターで濾過しカーボンブラックを取
り除き濾液を得、この、濾液中フミン酸の濃度を測定し
た。

【００３３】この抽出フミン酸の濃度は紫外２５５ｎｍ
の吸光度で０．２０であった。一方、濾過残のカーボン
ブラックを６０℃で乾燥をし、全酸性基を測定したとこ
ろ、７２０μequ／ｇで比表面積が１２０ｍ²であること
から単位比表面積あたりの全酸性基は６．０μequ／ｍ²
であった。あった。この水分散液を５０００rpmで３０
分間、遠心分離をして異物を除去した後、分散液をＮＥ
Ｃ（株）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。

【００３４】実施例３実施例１でのカーボンブラックを「＃９６０」（三菱化
学（株）製、硫黄量０．３％、アルカリ金属及びアルカ
リ土類金属の総含有量０．１２％）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２．１、抽
出フミン酸の濃度は紫外２５５ｎｍの吸光度で０．９で
あり、濾過残のカーボンブラックの全酸性基は５６０μ
ｅｑｕ／ｇであった。

【００３５】比較例１カーボンブラック「＃４７」を２０ｇ、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１時間導入した。この際オ
ゾン発生器として米国ＰＣＩ社の純酸素使用放電型のオ
ゾナイザーを用いた。オゾン処理後の液を取り出しｐＨ
を測定したところ２．９であった。また、この液中の粒
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４００ｎｍ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
ころ凝集物が多く見られた。

【００３６】このカーボンブラック水分散液を０．１ミ
クロンのメンブランフィルターで濾過をし、濾過残のカ
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、２８０μequ／ｇであった。また窒素吸着比
表面積は１２０ｍ²であった。したがって単位面積あた
りの全酸性基は２．３３μｅｑｕ／ｍ²であった。この
分散液を５０００rpmの遠心分離で、異物を分離したと
ころ５０％以上のカボンブラックが沈降してしまった。
この分散液をＮＥＣ（株）製のカートリッジに詰め、Ｎ
ＥＣ（株）製プリンター「ＰＲ１０１」を用いて印字を
したところ、カーボンブラック濃度が実施例１や２に比
べて５０％以下であるため薄い印字物しか得られなかっ
た。

【００３７】比較例２実施例３カーボンブラックを「＃９６０」に変更し、酢
酸を添加しなかったこと以外は同様に処理を行った。得
られた分散液のｐＨは２．８、抽出フミン酸の濃度は紫
外２５５ｎｍの吸光度で０．５であった。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
ろ凝集物が多く見られた。このカーボンブラック水分散
液を０．１ミクロンのメンブランフィルターで濾過を
し、濾過残の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、３６０μequ／ｇであった。
また窒素吸着比表面積は２４０ｍ²であった。したがっ
て単位面積あたりの全酸性基は１．５μｅｑｕ／ｍ²で
あった。

【００３８】この分散液を５０００rpmの遠心分離で、
異物を分離したところ５０％以上のカボンブラックが沈
降してしまった。この分散液をＮＥＣ（株）製のカート
リッジに詰め、ＮＥＣ（株）製プリンター「ＰＲ１０
１」を用いて印字をしたところ、カーボンブラック濃度
が実施例１や２に比べて５０％以下であるため薄い印字
物しか得られなかった。以上の実施例及び比較例からも
明らかなように、本発明により有機酸を含有する水とカ
ーボンブラックが共存する状態でオゾンにより酸化処理
をすることにより、特に分散処理をしなくとも分散安定
性が良く、フミン酸等の目詰まりの原因となる不純物が
少ない水性インクに使用できる分散液が得られることが
分かる。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、インクジェット用や筆記
用の水性インキに顔料として使用した際、ノズルのオリ
フィス中またはその先端で目詰まりや沈降物発生が無
く、安定したインキの吐出安定性が短時間で得られる水
性インキを供するカーボンブラックを効率的に得る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機酸を０．００１Ｎ以上含有する水の
存在下でカーボンブラックをオゾンにより酸化すること
を特徴とする酸化処理カーボンブラックの製造方法。
【請求項２】有機酸が脂肪酸、ジカルボン酸、オキシ
酸のうち一種以上である請求項１記載の酸化処理カーボ
ンブラックの製造方法。
【請求項３】請求項１又は２記載の酸化処理カーボン
ブラックを０．５〜５０重量％含有するカーボンブラッ
ク水性分散液。
【請求項４】ｐＨが２〜１０である請求項３記載のカ
ーボンブラック水性分散液。
【請求項５】請求項３又は４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６】インクジェット用インキである請求項５
記載の水性インキ。