JPH11181326A - Carbon black and manufacture thereof - Google Patents

Carbon black and manufacture thereof

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JPH11181326A
JPH11181326A JP35478497A JP35478497A JPH11181326A JP H11181326 A JPH11181326 A JP H11181326A JP 35478497 A JP35478497 A JP 35478497A JP 35478497 A JP35478497 A JP 35478497A JP H11181326 A JPH11181326 A JP H11181326A
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JP
Japan
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carbon black
ozone
black
resistance
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP35478497A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Hisa
英之 久
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a carbon black having high insulating properties by subjecting a carbon black obtained by a furnace method to an oxidation treatment with an oxidizing agent containing ozone and/or hydrogen peroxide. SOLUTION: This carbon black has a powder resistance of 5 Ω.cm or more, preferably 10 Ω.cm or more, a DBP absorption amount of 40-120 ml/100 g which is substantially the same value as that of a carbon black used as a raw material, a structural parameter of 40-250 and a total oxygen content/specific surface area ratio of 0.4 mg/m<2> or more. An oxidation treatment is carried out by, for example, putting carbon black in a stainless kiln and bringing it into contact with ozone. This treatment results in the introduction of an oxygen- containing functional group into a surface of the carbon black. The temperature of the atmosphere for the contact with ozone contact is 50-150 deg.C. A preferable oxidative other than ozone is hydrogen peroxide. The amount of an ash of the carbon black used for the oxidation treatment is preferably 1% or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高抵抗のカーボン
ブラックに関し、更に詳しくは光学的カラーフイルター
のブラックマトリックス形成用レジストやスペーサー、
湿式電子印刷機に用いる液体トナーに適したカーボンブ
ラックに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-resistance carbon black, and more particularly to a resist and spacer for forming a black matrix of an optical color filter.
The present invention relates to a carbon black suitable for a liquid toner used in a wet electronic printer.

【0002】[0002]

【従来の技術】カーボンブラックは、その優れた黒色度
を利用して、光学的カラーフイルターのブラックマトリ
ックス形成用レジストや湿式電子印刷機に用いる液体ト
ナー等の黒色顔料として使用されている。液晶表示装置
は、透明電極を設けたガラス等の透明な基板を1乃至1
0μm程度の間隔で設け、その間に液晶物質を封入し、
電極間に印加した電圧によって液晶を一定の方向に配向
させて透明部分と不透明部分を形成して画像を表示して
いる。カラー液晶表示装置は、いずれかの透明基板上に
光の三原色に対応する赤(R)、緑(G)、青(B)の
三色のカラーフイルターを設けており、透明電極への印
加電圧の調整によって液晶の光の透過を制御してR,
G,B三色のフイルターを透過する光量を制御して三原
色の加色による発色によりカラー表示をおこなつてい
る。R,G,Bの着色層は、あらかじめ各色の間を区画
するブラックマトリックスの膜を設けた基板上に形成す
る方法や、R,G,Bを形成後ブラックマトリックス膜
を設ける方法等種々あるが、ブラックマトリックスの役
割としては、いずれもR,G,B三原色を区画すると共
に、カラーフイルターに対向する基板上に設けた液晶駆
動用の電極あるいはTFT(薄膜トランジスタ)等のト
ランジスタを遮光する作用を果たしている。
2. Description of the Related Art Utilizing its excellent blackness, carbon black is used as a black pigment for a resist for forming a black matrix of an optical color filter or a liquid toner used in a wet electronic printer. The liquid crystal display device includes a transparent substrate such as glass provided with a transparent electrode, which is formed of one to one.
It is provided at an interval of about 0 μm, and a liquid crystal substance is sealed between them.
The liquid crystal is oriented in a certain direction by a voltage applied between the electrodes to form a transparent portion and an opaque portion, thereby displaying an image. The color liquid crystal display device is provided with three color filters of red (R), green (G), and blue (B) corresponding to the three primary colors of light on any transparent substrate, and applies a voltage applied to the transparent electrode. The transmission of liquid crystal is controlled by adjusting
The color display is performed by controlling the amount of light transmitted through the G and B three-color filters and by developing the three primary colors. There are various methods of forming the R, G, and B colored layers on a substrate provided with a black matrix film for partitioning between colors in advance, and a method of forming a black matrix film after forming R, G, and B. The role of the black matrix is to partition the three primary colors of R, G, and B, and to act as a light shielding electrode for driving a liquid crystal or a transistor such as a TFT (thin film transistor) provided on a substrate facing the color filter. I have.

【0003】この様な目的で使用されるカラーフイルタ
ーのブラックマトリックスは、いくつかの製造法がある
が、その1つに、黒色レジストを用いる方法がある。こ
の方法は、カーボンブラック等の黒色顔料を分散した光
重合性組成物を、透明基板上に塗布した後、フォトリソ
グラフイー法、印刷法、フォトエッチング法等によりパ
ターンニングしてブラックマトリックスを形成する方法
であり、黒色であるため可視光の反射率が数%以下と低
く、外光の反射による表示画像のコントラスト低下や周
囲にある明るい物体の写り込みが、金属膜ブラックマト
リックスに比べ大幅に減少し画質が向上する。しかし一
方で、遮光率が低いと言う難点がある。また、カーボン
ブラック等の黒色顔料を分散したレジストによるブラッ
クマトリックスは、これをTFT素子上に設置した半導
体素子を光による誤作動から防ぐ目的で遮光膜を施す場
合は、絶縁性ブラックマトリックスが必須である。
There are several methods for producing a black matrix of a color filter used for such a purpose. One of them is a method using a black resist. This method forms a black matrix by applying a photopolymerizable composition in which a black pigment such as carbon black is dispersed on a transparent substrate, and then performing patterning by photolithography, printing, photoetching, or the like. This method is black, and the reflectance of visible light is as low as several percent or less because it is black. The reduction in contrast of the displayed image due to the reflection of external light and the reflection of bright objects around are significantly reduced compared to the metal film black matrix. Image quality is improved. However, on the other hand, there is a drawback that the light blocking ratio is low. In addition, when a black matrix made of a resist in which a black pigment such as carbon black is dispersed is used as a light shielding film for the purpose of preventing a semiconductor element installed on a TFT element from malfunctioning due to light, an insulating black matrix is indispensable. is there.

【0004】しかしながら、従来のカーボンブラックは
導電性素材であり、これを用いた顔料分散レジストも導
電性或いは半導電性を示すことから、薄膜で高遮光性を
示し、かつ表面反射率も低く更に、絶縁性のブラックマ
トリックス用カーボンブラック、即ち、高抵抗のカーボ
ンブラックが望まれていた。一方、液体トナー用として
も、高抵抗のカーボンブラックが望まれていた。即ち、
湿式電子写真印刷方式は、オフセット輪転機に比べて印
刷速度は劣るが版の取り替えを必要とせず印刷単価も安
い。また、一般の乾式複写機に比べると、印刷速度は遙
かに早く、優れた画質の印刷物を得ることが出来る。こ
の方式の現像には、液体トナーが用いられる。液体トナ
ーは、電気絶縁性の液体とそれに分散したカーボンブラ
ック等の顔料微粒子とからなるが、ゼーター電位が低い
と印刷濃度の不足や網点形状の乱れを生じ、結果的に高
画質が得られないため、ゼーター電位を高くする高抵抗
(即ち粉体抵抗の高い)のカーボンブラックが望まれて
いた。
However, conventional carbon black is a conductive material, and a pigment-dispersed resist using the same also exhibits conductivity or semi-conductivity. Therefore, the thin film exhibits high light-shielding properties and has a low surface reflectance. Carbon black for an insulating black matrix, that is, carbon black with high resistance has been desired. On the other hand, also for liquid toners, high resistance carbon black has been desired. That is,
The wet electrophotographic printing method has a lower printing speed than an offset rotary press, but does not require plate replacement and has a lower printing unit price. Further, the printing speed is much faster than that of a general dry-type copying machine, and a printed matter having excellent image quality can be obtained. Liquid toner is used for this type of development. Liquid toner consists of an electrically insulating liquid and pigment fine particles such as carbon black dispersed in it.If the zeta potential is low, insufficient print density or irregular dot shape will result, resulting in high image quality. Therefore, there has been a demand for a high-resistance (that is, high powder resistance) carbon black that increases the zeta potential.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な観
点に基ずいて、従来のカーボンブラックにに比し、著し
く高抵抗のカーボンブラックを提供することを目的とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a carbon black having a significantly higher resistance than conventional carbon blacks based on such a viewpoint.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため、鋭意検討した結果、ファーネス法カーボ
ンブラックを酸化処理することにより、高い粉体抵抗の
カーボンブラックを得ることに成功した。即ち、本発明
の要旨は、粉体抵抗が5Ω・cm以上であることを特徴
とするフアーネス法カーボンブラックに存する。本発明
はまた、かかる高抵抗のカーボンブラックの製造方法に
も関する。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has succeeded in obtaining carbon black having high powder resistance by oxidizing the furnace-process carbon black. . That is, the gist of the present invention resides in a furnace method carbon black characterized by having a powder resistance of 5 Ω · cm or more. The present invention also relates to a method for producing such high resistance carbon black.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。本
発明に係わるカーボンブラックはファーネス法により製
造されたカーボンブラックである。従来得られていたフ
ァーネス法カーボンブラックの粉体抵抗は、おおよそ
0.1〜2Ω・cm程度であるが、例えば、本発明によ
り特定の条件で酸化処理することにより、本発明の高抵
抗カーボンブラックを得ることが出来る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. The carbon black according to the present invention is a carbon black produced by a furnace method. The powder resistance of the furnace method carbon black obtained conventionally is about 0.1 to 2 Ω · cm. For example, the oxidation resistance of the high resistance carbon black of the present invention can be improved by oxidizing under specific conditions according to the present invention. Can be obtained.

【0008】本発明におけるカーボンブラックは、ジブ
チルフタレート吸収量(DBP吸収量)が40〜120
ml/100gの範囲で、1g当たりのDBP吸収量と
比表面積の積(「構造指数」と称す)が40〜250の
カーボンブラックを、オゾン又は/及び過酸化水素で酸
化処理することにより得られる。DBP吸収量が120
ml/100gを超えると、酸化処理を施しても粉体抵
抗が高くならない。また、DBP吸収量40ml/10
0g未満のカーボンブラックは、粉体抵抗は高くなるも
のの樹脂や溶媒への分散が極めて悪く、実用に適さな
い。
The carbon black of the present invention has a dibutyl phthalate absorption (DBP absorption) of 40 to 120.
It is obtained by oxidizing carbon black having a product of the DBP absorption amount per 1 g and the specific surface area (referred to as “structural index”) of 40 to 250 in the range of ml / 100 g with ozone or / and hydrogen peroxide. . DBP absorption amount is 120
When the amount exceeds ml / 100 g, the powder resistance does not increase even if the oxidation treatment is performed. In addition, DBP absorption amount 40ml / 10
Carbon black of less than 0 g has high powder resistance, but is extremely poorly dispersed in resins and solvents, and is not suitable for practical use.

【0009】また、構造指数は、各DBP吸収量のレベ
ルにより最適な比表面積が存在することを意味してお
り、この値が40より小さい領域では、高黒度の印字や
塗膜濃度が得られない。また、250以上になると単位
重量当たりのカーボンブラック個数が増加するため、所
望の粉体抵抗が得られないだけでなく、結果的に高比表
面積即ち小粒子径のカーボンブラックになり、分散性が
劣り、高黒度品が得られない。
The structural index means that an optimum specific surface area is present depending on the level of each DBP absorption amount. In a region where this value is smaller than 40, high blackness printing and coating film density can be obtained. I can't. Further, when it exceeds 250, the number of carbon blacks per unit weight increases, so that not only a desired powder resistance cannot be obtained, but also a carbon black having a high specific surface area, that is, a small particle diameter, resulting in dispersibility. Poor, high blackness product cannot be obtained.

【0010】本発明のカーボンブラックは、粉体抵抗が
5Ω・cm以上、好ましくは10Ω・cm以上である。
粉体抵抗が5Ω・cmより小さいと、例えば、カーボン
ブラックを分散した顔料分散レジストによるブラックマ
トリクスに使用した場合、所望の絶縁性(表面抵抗で1
10Ω・cm以上好ましくは1011Ω・cm)が得られ
ない。また、液体トナーに使用した場合もゼーター電位
が向上せず高画質の印刷物が得られない。
The carbon black of the present invention has a powder resistance of 5 Ω · cm or more, preferably 10 Ω · cm or more.
When the powder resistance is smaller than 5 Ω · cm, for example, when used for a black matrix of a pigment-dispersed resist in which carbon black is dispersed, a desired insulating property (1 in surface resistance)
0 10 Ω · cm or more, preferably 10 11 Ω · cm) cannot be obtained. Also, when used for liquid toner, the zeta potential does not improve and high quality printed matter cannot be obtained.

【0011】なお、カーボンブラックのDBP吸収量、
比表面積は、本発明の酸化処理により大きく変化するこ
とは無い。従って、本発明のカーボンブラックのDBP
吸収量は、原料として使用したカーボンブラックのそれ
と実質的に同じの40〜120ml/gであり、構造指
数は40〜250である。更に、本発明のカーボンブラ
ックは、1500℃の揮発分組成で求めた全酸素量を比
表面積で除した値、即ち 全酸素量/比表面積が0、4
mg/m2 以上である。この属性は次の様な性質を表し
ている。
The DBP absorption amount of carbon black,
The specific surface area does not change significantly by the oxidation treatment of the present invention. Accordingly, the DBP of the carbon black of the present invention
The absorption amount is 40 to 120 ml / g, which is substantially the same as that of the carbon black used as the raw material, and the structural index is 40 to 250. Further, the carbon black of the present invention has a value obtained by dividing the total oxygen content determined by the volatile component composition at 1500 ° C. by the specific surface area, that is, the total oxygen content / specific surface area is 0,4.
mg / m 2 or more. This attribute has the following properties:

【0012】即ち、カーボンブラックの粒子表面には、
水酸基やカルボニル基、カルボキシル基等の酸素官能基
が存在し、これらの量により粉体抵抗が大幅に変化す
る。一般にカーボンブラックを各種の方法で酸化する
と、比表面積が大きくなるほど酸素官能基は多く付与さ
れる。ところが、粉体抵抗や各種材料に配合した際の物
性は、酸素官能基の絶対量でなく単位表面に付与してい
る酸素官能基の数と相関する。全酸素量/比表面積が
0,4mg/m2 以下であると、粉体抵抗5Ω・cm以
上のカーボンブラックとならない。
That is, on the surface of the carbon black particles,
Oxygen functional groups such as a hydroxyl group, a carbonyl group, and a carboxyl group are present, and the powder resistance is greatly changed depending on the amount thereof. Generally, when carbon black is oxidized by various methods, the larger the specific surface area, the more oxygen functional groups are provided. However, the powder resistance and the physical properties when blended with various materials are correlated not with the absolute amount of oxygen functional groups but with the number of oxygen functional groups provided on the unit surface. When the total oxygen content / specific surface area is 0.4 mg / m 2 or less, carbon black having a powder resistance of 5 Ω · cm or more is not obtained.

【0013】なお、通常酸素官能基は、揮発分組成で測
定し、水酸基やカルボニル基はCOとして、また、カル
ボキシル基の量はCO2 として定量でき、全酸素量はC
OおよびCO2 から換算した量である。揮発分組成の測
定は、一定量の乾燥したカーボンブラックを耐熱性の試
料管に入れ、10ー2mmHgまで減圧した後、150
0℃に加熱した電気炉に装入し、30分間に脱離した揮
発分を全量タンクに集め混合した後、ガスクロマトグラ
フイーによつてガスの組成及び量を測定し、全酸素量/
比表面積を算出する。
Incidentally, the oxygen functional group is usually measured by the volatile composition, the hydroxyl group and the carbonyl group can be quantified as CO, the amount of the carboxyl group can be quantified as CO 2 , and the total oxygen amount can be measured as C 2.
It is the amount converted from O and CO 2 . The volatile component composition was measured by placing a certain amount of dried carbon black in a heat-resistant sample tube and reducing the pressure to 10-2 mmHg.
After charging into an electric furnace heated to 0 ° C. and collecting and mixing all the volatile components desorbed in 30 minutes in a tank, the composition and amount of the gas were measured by gas chromatography, and the total oxygen amount /
Calculate the specific surface area.

【0014】比表面積は、BET法により測定したもの
である。即ち、低温窒素吸着装置「ソープトマチック1
800」(イタリヤ、カルロ・エルバ社製)を用い、低
温窒素吸着法によりカーボンブラックの窒素吸着量を測
定し、これからBETの式を用い多点法により算出した
ものである。粉体抵抗は、下部に真鍮製電極を取り付け
た内径2cmのテフロン製容器に約2gのカーボンブラ
ックを入れ、先端に真鍮製電極の付いたテフロン製棒で
蓋をした後、テンシロンを用い0、2mm/minの速
度で荷重をかけていき、50kg/cm2 時の抵抗を高
感度テスターで測定する。この荷重下における粉体の嵩
高さと抵抗値から下式を用い粉体抵抗を算出する。
The specific surface area is measured by a BET method. That is, the low-temperature nitrogen adsorption device “Soapmatic 1”
800 "(Italy, manufactured by Carlo Elba), the nitrogen adsorption amount of carbon black was measured by a low-temperature nitrogen adsorption method, and the calculated amount was calculated by the multipoint method using the BET equation. Powder resistance, about 2 g of carbon black was placed in a 2 cm inner diameter Teflon container with a brass electrode attached to the lower part, and the tip was covered with a Teflon rod with a brass electrode at the tip. A load is applied at a speed of 2 mm / min, and the resistance at 50 kg / cm 2 is measured with a high-sensitivity tester. The powder resistance is calculated from the bulk of the powder under this load and the resistance value using the following equation.

【0015】[0015]

【数1】粉体抵抗(Ω・cm)=[カーボンブラック粉
体の断面積(cm2 )]x[抵抗値(Ω)/カーボンブ
ラック粉体の嵩高さ(cm)]
## EQU1 ## Powder resistance (Ω · cm) = [Cross-sectional area of carbon black powder (cm 2 )] × [resistance value (Ω) / bulk height of carbon black powder (cm)]

【0016】一方、DBP吸収量と揮発分は、JISー
K6221ー82で測定した。この様な本発明のカーボ
ンブラックは、フアーネス法で製造したDBP吸収量4
0〜120ml/100g、構造指数が40〜250の
カーボンブラックを、酸化処理することにより得られ
る。酸化処理の方法は例えば、カーボンブラックをステ
ンレス製キルンに入れ、オゾンと接触させることにより
行われる。この処理によりカーボンブラック表面に酸素
官能基が付与される。
On the other hand, the DBP absorption and the volatile content were measured according to JIS-K6221-82. Such carbon black of the present invention has a DBP absorption of 4 produced by the furnace method.
It is obtained by oxidizing carbon black having a structure index of 0 to 120 ml / 100 g and a structure index of 40 to 250. The oxidation treatment is performed, for example, by putting carbon black into a stainless steel kiln and bringing it into contact with ozone. This treatment gives an oxygen functional group to the carbon black surface.

【0017】オゾンと接触させる雰囲気の温度は特に限
定されないが、常温付近では、オゾンの物理吸着が多く
なり反応速度が遅くなるので、好ましくは50〜150
℃で処理するのがよい。オゾン以外の酸化剤としては、
過酸化水素が好適であるが、オゾン或いは過酸化水素
と、硝酸、NOガス、NO2 ガス、SO3 ガス、フッ素
ガス等の酸化剤を組み合わせて、使用することもでき
る。
The temperature of the atmosphere brought into contact with ozone is not particularly limited. However, in the vicinity of room temperature, physical adsorption of ozone increases and the reaction rate becomes slow.
It is good to process at ° C. Oxidants other than ozone include:
Hydrogen peroxide is preferred, but ozone or hydrogen peroxide may be used in combination with an oxidizing agent such as nitric acid, NO gas, NO 2 gas, SO 3 gas, fluorine gas and the like.

【0018】酸化に用いるカーボンブラックの灰分は、
1%以下好ましくは0、5%以下がよい。灰分の主成分
は、Na,K,Ca等のアルカリ金属やアルカリ土類金
属等であり、これらを多く含有したカーボンブラックは
粉体抵抗が高くなり難い。このイオン性導電物質を低減
させるには、カーボンブラック製造時の原料油の吟味、
急冷時に使用するスプレー水の吟味、添加物の吟味等に
より達成される。また、製造炉から製出したカーボンブ
ラックを水洗或いは酸洗することによつても、灰分を低
減することができる。これらを適宜組み合わせることに
よっても低減できる。灰分の測定は、カーボンブラック
を750℃において空気中で5〜6時間焼成したときに
残る灰化量から算出する。
The ash of carbon black used for oxidation is
1% or less, preferably 0 or 5% or less. The main components of the ash are alkali metals such as Na, K, and Ca, alkaline earth metals, and the like, and carbon black containing a large amount of these hardly has high powder resistance. In order to reduce this ionic conductive substance, examination of the raw material oil during carbon black production,
Achieved by examining spray water used during quenching and examining additives. The ash can also be reduced by washing or pickling carbon black produced from the production furnace. It can also be reduced by appropriately combining these. The ash content is calculated from the amount of ash remaining when the carbon black is calcined in air at 750 ° C. for 5 to 6 hours.

【0019】本発明に係わる高抵抗のカーボンブラック
は、特にブラックレジスト用の光重合性組成物或いは液
体トナーに使用するのに適している。ブラックレジスト
用光重合性組成物は、黒色顔料である本発明のカーボン
ブラックの他に、光を吸収してラジカルを発生する光重
合開始系と、当該ラジカルにより重合が誘起される付加
重合性のエチレン性不飽和二重結合を少なくとも1個有
する化合物、バインダー樹脂等を含有し、適当な溶剤に
依って塗布液に調製されて使用される。更に必要に応
じ、分散剤等の各種添加物を添加することも出来る。
(例えば特開平9−22653等参照)。
The high-resistance carbon black according to the present invention is particularly suitable for use in a photopolymerizable composition for a black resist or a liquid toner. The photopolymerizable composition for black resist, in addition to the carbon black of the present invention that is a black pigment, a photopolymerization initiation system that absorbs light to generate a radical, and an addition polymerizable polymerizable by the radical-induced polymerization. It contains a compound having at least one ethylenically unsaturated double bond, a binder resin, and the like, and is used after being prepared in a coating solution using a suitable solvent. Further, if necessary, various additives such as a dispersant can be added.
(See, for example, JP-A-9-22653).

【0020】また、液体トナーは、液状脂肪族炭化水素
等の電気絶縁性液体に、黒色顔料として本発明のカーボ
ンブラックを分散させ、好ましくは、カーボンブラック
粒子の分散、定着等を良好にする樹脂を添加して調製さ
れる。また、必要に応じて、電荷調整剤、定着剤として
電気絶縁性液体に可溶なアクリル樹脂等、分散剤として
各種の界面活性剤等を添加しても良い。(例えば、特開
平6−19220等参照)。
The liquid toner is obtained by dispersing the carbon black of the present invention as a black pigment in an electrically insulating liquid such as a liquid aliphatic hydrocarbon, and is preferably a resin for improving the dispersion and fixing of carbon black particles. It is prepared by adding If necessary, a charge adjusting agent and a fixing agent may be added with an acrylic resin or the like soluble in an electrically insulating liquid, and a dispersing agent may be added with various surfactants and the like. (See, for example, JP-A-6-19220).

【0021】[0021]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の
実施例に制約されるものではない。なお、実施例及び比
較例で得られたカーボンブラックは、以下に示す処方に
よりブラックマトリックス用レジスト及び液体トナーを
調製し、性能評価を行った。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, which, however, are not intended to limit the scope of the present invention. The carbon blacks obtained in Examples and Comparative Examples were prepared as black matrix resists and liquid toners according to the following formulations, and evaluated for performance.

【0022】[レジストの調製及び評価]1mm径のジ
ルコニアビーズ300gを入れたサンドミルに、カーボ
ンブラック32gと下記構造の有機高分子物質18g
と、溶剤としてプロピレングリコール・モノメチルエー
テルアセテート(以下,PGMEAと略記する)150
gを加え、2000rpmで10時間混合分散させ、分
散液を得た。
[Preparation and evaluation of resist] In a sand mill containing 300 g of zirconia beads having a diameter of 1 mm, 32 g of carbon black and 18 g of an organic polymer substance having the following structure were prepared.
And propylene glycol monomethyl ether acetate (hereinafter abbreviated as PGMEA) 150 as a solvent.
g was added and mixed and dispersed at 2000 rpm for 10 hours to obtain a dispersion.

【0023】[0023]

【化1】 Embedded image

【0024】次に1mm径のジルコニアビーズ90gを
入れた140ccのマヨネーズに上記の分散液45gと
エチレン性化合物としてジペンタエリスリトールヘキサ
アクリレート(日本化薬(株)製)1.13gとビスフ
ェノールAとエピクロロヒドリンとの共縮合モノマー
(昭和高分子(株)製[SPー1509」)1.13g
とさらに光重合開始剤組成物としてpージエチルアミノ
安息香酸エチル0.37gと,PGME39gを加え、
ペイントコンデショナーで30分分散した。
Next, 45 g of the above dispersion, 1.35 g of dipentaerythritol hexaacrylate (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) as an ethylenic compound, and bisphenol A were mixed with 140 g of mayonnaise containing 90 g of zirconia beads having a diameter of 1 mm. 1.13 g of co-condensation monomer with chlorohydrin ([SP-1509], manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.)
And 0.37 g of ethyl p-diethylaminobenzoate as a photopolymerization initiator composition and 39 g of PGME were added,
The mixture was dispersed for 30 minutes with a paint conditioner.

【0025】得られた組成物は高圧洗浄、紫外線照射及
びオゾン処理を施したガラス基板(コーニング社製N
o.7059、厚さ1.1mm)上にスピンコート法に
より塗布し、220℃〜260℃の間の3レベルの温度
条件下で熱処理し、膜厚1.0μmのレジスト層を形成
した。 OD値の測定:マクベス反射濃度計「RDー914」
(サカタインクス社販売)を使用した。 表面抵抗の測定:油化電子(株)製の高抵抗測定機「ハ
イレスタMCP−HT210」を使用した。
The obtained composition was subjected to high-pressure washing, ultraviolet irradiation and ozone treatment on a glass substrate (Corning N.
o. 7059, 1.1 mm thick) by spin coating, and heat-treated under three levels of temperature conditions between 220 ° C. and 260 ° C. to form a resist layer having a thickness of 1.0 μm. Measurement of OD value: Macbeth reflection densitometer "RD-914"
(Sakata Inx). Measurement of surface resistance: A high resistance measuring device “Hiresta MCP-HT210” manufactured by Yuka Electronics Co., Ltd. was used.

【0026】[液体トナーの調製及び評価]容量20リ
ットルのスーパーミキサー(カワタ社製「SMVー20
型」)にエチレン・酢酸ビニル共重合体の部分ケン化物
「デュミランCー2280」(武田薬品社製)2400
gとカーボンブラック600g、さらにニグロシン(オ
リエント化学社製「ボントロンN−09」)30g、
「MRBー8」(第一工業製薬社製)300gを加え、
2000rpmで5分間混合した。この混合物を最大温
度150℃に設定した二軸押出機(東芝機械社製「TE
Mー35B」)で混練後ストランドカッターで約1〜2
mm径に切断し、混練ペレットを得た。このペレットを
液体窒素に浸して十分冷却後、ジェットミル(セイシン
企業社製「STJー200」)を用いて粉砕した。粉砕
品は、70℃に設定した真空乾燥機で10時間乾燥し
た。また、粉砕品の平均粒径は120μmであった。
[Preparation and Evaluation of Liquid Toner] Supermixer having a capacity of 20 liters (“SMV-20” manufactured by Kawata Co., Ltd.)
Mold)) and partially saponified ethylene-vinyl acetate copolymer “Dumilan C-2280” (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) 2400
g, carbon black 600 g, and nigrosine ("Bontron N-09" manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) 30 g,
Add 300 g of "MRB-8" (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
Mix for 5 minutes at 2000 rpm. This mixture was set at a maximum temperature of 150 ° C. with a twin-screw extruder (“TE
M-35B ") and then knead with a strand cutter to about 1-2
It was cut to a diameter of mm to obtain a kneaded pellet. The pellet was immersed in liquid nitrogen and cooled sufficiently, and then pulverized using a jet mill (“STJ-200” manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). The ground product was dried in a vacuum dryer set at 70 ° C. for 10 hours. The average particle size of the pulverized product was 120 μm.

【0027】次いで「アイソパーG」(エッソ石油社
製)48%、トルエン(片山化学社製)32%、エタノ
ール(片山化学社製)20%からなる混合溶媒2550
gと上記粉砕品450gとをステンレス製容器に入れ、
100rpmで撹拌しつつ徐々に温度を上げていき、7
0℃にキープした状態で30分間溶解させた。この溶解
物を、混練部容積1.4リットルの「ダイノーミル」
(シンマルエンタープライゼス社販売、KDLーパイロ
ット型)に3.5リットル/分の速度で流入させ、3時
間分散させた。分散液の一部をガラス板に薄く塗布し光
学顕微鏡400倍で分散性を観察した。
Next, a mixed solvent 2550 composed of 48% of Isopar G (manufactured by Esso Oil), 32% of toluene (manufactured by Katayama Chemical), and 20% of ethanol (manufactured by Katayama Chemical).
g and the above crushed product 450 g in a stainless steel container,
The temperature was gradually increased while stirring at 100 rpm,
The mixture was dissolved for 30 minutes while keeping it at 0 ° C. This melted product was mixed in a kneading unit volume of 1.4 liters “Dynomill”.
(KDL-Pilot type, sold by Shinmaru Enterprises Co., Ltd.) at a rate of 3.5 liter / min and dispersed for 3 hours. A part of the dispersion was thinly applied to a glass plate, and the dispersibility was observed with an optical microscope at 400 times.

【0028】次に、撹拌機、温度計、還流冷却器を備え
た容器に、上記分散液2部と上記混合溶媒150部、
「MRBー8」0.24部、「デュミランCー228
0」0.4部を加え、70℃で30分間撹拌し、「デュ
ミランCー2280」を完全に溶解させた後、室温で3
0℃まで放冷して顔料樹脂粒子を析出させた。この顔料
樹脂粒子分散液の混合溶媒を「アイソパーG」に置換
し、帯電制御剤としてナフテン酸ジルコニウムを加え正
帯電液体トナーとした。ゼータ電位の測定:大塚電子
(株)のレーザー・ゼータ電位計「LEZAー600」
を使用した。
Next, 2 parts of the dispersion and 150 parts of the mixed solvent were placed in a vessel equipped with a stirrer, thermometer, and reflux condenser.
"MRB-8" 0.24 copy, "Dumilan C-228"
0 ”and stirred at 70 ° C. for 30 minutes to completely dissolve“ Dumilan C-2280 ”.
The mixture was allowed to cool to 0 ° C. to precipitate pigment resin particles. The mixed solvent of the pigment resin particle dispersion was replaced with “Isopar G”, and zirconium naphthenate was added as a charge control agent to obtain a positively charged liquid toner. Measurement of zeta potential: Laser zeta potentiometer "LEZA-600" of Otsuka Electronics Co., Ltd.
It was used.

【0029】実施例 1 原料油として、Na、Ca,S分量の少ないエチレンボ
トム油を用い、燃焼用にはコークス炉ガスを用いて、通
常のオイルフアーネス法でカーボンブラックを製造し
た。更に、反応停止水としては、イオン交換樹脂で処理
した純水を用い製造した。得られたカーボンブラックの
粉体抵抗は0.49Ω・cmであった。
Example 1 Carbon black was produced by a conventional oil furnace method using an ethylene bottom oil having a small content of Na, Ca and S as a raw material oil and using a coke oven gas for combustion. Further, pure water treated with an ion exchange resin was used as the reaction stopping water. The powder resistance of the obtained carbon black was 0.49 Ω · cm.

【0030】上記のカーボンブラック500gを、内径
30cm、長さ60cmの円筒型キルンに入れ、これを
最大200℃まで加熱可能な電熱式高温槽に設置し、1
0rpmで回転させつつ、(株)ワコーシステムコント
ロール社製の型式OR−4Zで発生させた1万ppmの
オゾンを5L/分の流量で流し、カーボンブラックと接
触反応させた。オゾンとカーボンブラックの接触部の温
度は50℃とし4、0時間処理した。同一条件で3バッ
チ処理し、得られたカーボンブラックを均一に混合し
て、評価用カーボンブラックとし、物性値の測定及び、
ブラックマトリックス用レジスト及び液体トナーとして
の性能評価を行った。結果を表ー1に示した。尚、液体
トナー製造時の分散性観察では、殆どの凝集塊が0.5
〜1μmであった。
500 g of the above carbon black was put into a cylindrical kiln having an inner diameter of 30 cm and a length of 60 cm, and this was placed in an electrothermal high-temperature bath capable of heating up to 200 ° C.
While rotating at 0 rpm, 10,000 ppm ozone generated by a model OR-4Z manufactured by Wako System Control Co., Ltd. was flowed at a flow rate of 5 L / min to cause a contact reaction with carbon black. The temperature of the contact portion between ozone and carbon black was 50 ° C., and the treatment was performed for 4.0 hours. Three batches were processed under the same conditions, and the obtained carbon blacks were mixed uniformly to obtain carbon blacks for evaluation.
The performance as a black matrix resist and a liquid toner was evaluated. The results are shown in Table 1. In addition, according to the dispersibility observation during the production of the liquid toner, most of the aggregates were 0.5%.
11 μm.

【0031】実施例 2、3 オゾンによるカーボンブラックの処理時間を、実施例2
は5、4時間、実施例3は6、0時間とした以外実施例
1と同様にして高抵抗カーボンブラックを得た。得られ
たカーボンブラックの物性及び評価結果を表ー1に示し
た。 実施例 4 比表面積200m2 /g、DBP吸収量115ml/1
00gのカーボンブラックを用い、オゾン処理時間を2
0時間とした以外は実施例1と同用にして高抵抗カーボ
ンブラックを得た。得られたカーボンブラックの物性及
び評価結果を表ー1に示した。
Examples 2 and 3 The treatment time of carbon black with ozone was measured in Example 2.
In Example 3, high resistance carbon black was obtained in the same manner as in Example 1 except that the time was changed to 5, 4 hours, and that in Example 3 was changed to 6, 0 hours. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the obtained carbon black. Example 4 Specific surface area 200 m 2 / g, DBP absorption amount 115 ml / 1
Using 100 g of carbon black, the ozone treatment time was 2
A high-resistance carbon black was obtained in the same manner as in Example 1 except that the time was 0 hour. Table 1 shows the physical properties and evaluation results of the obtained carbon black.

【0032】実施例 5 実施例1で使用したのと同じカーボンブラック100g
を、内容積10リットルのSUS製キルンに入れ、回転
数20rpm,温度120℃の雰囲気下、31%の高純
度過酸化水素水を7.3g/分の流量で3.2時間通入
し、カーボンブラックを酸化処理した。実施例1と同様
にして、得られた高抵抗カーボンブラックの物性及び評
価を行い、結果を表ー1に示した。
Example 5 100 g of the same carbon black used in Example 1
Was placed in a 10-liter SUS kiln, and 31% high-purity hydrogen peroxide was passed through at a flow rate of 7.3 g / min for 3.2 hours in an atmosphere at a rotation speed of 20 rpm and a temperature of 120 ° C. The carbon black was oxidized. The physical properties and evaluation of the obtained high-resistance carbon black were performed in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】比較例 1 比表面積120m2 /g、DBP吸収量45ml/10
0gのカーボンブラック500gを内径50cm,長さ
100cmの円筒形キルンに入れ、25rpmで回転さ
せつつ、空気とNO2 ガスの混合ガス(NO2 濃度25
000ppm)を流し、8、5時間処理した。次に、こ
のカーボンブラックを別の外熱式キルンに入れ空気を流
しつつ、200℃で30分間加熱処理し、完全に冷却後
取り出し評価用サンプルとした。得られたカーボンブラ
ックの物性と評価結果を表ー2に示した。
Comparative Example 1 Specific surface area 120 m 2 / g, DBP absorption 45 ml / 10
0 g of carbon black (500 g) is placed in a cylindrical kiln having an inner diameter of 50 cm and a length of 100 cm, and while rotating at 25 rpm, a mixed gas of air and NO 2 gas (NO 2 concentration 25
000 ppm) and treated for 8, 5 hours. Next, the carbon black was placed in another externally heated kiln and heated at 200 ° C. for 30 minutes while flowing air, and was taken out after completely cooled to obtain a sample for evaluation. Table 2 shows the physical properties and evaluation results of the obtained carbon black.

【0035】比較例 2 比表面積210m2 /g、DBP吸収量132ml/1
00gのカーボンブラックを用い、空気とNO2 ガスの
混合ガスで12時間処理した。次いで比較例1と同様に
して、評価用サンプルとした。得られたカーボンブラッ
クの物性と評価結果を表ー2に示した。
Comparative Example 2 Specific surface area 210 m 2 / g, DBP absorption 132 ml / 1
The mixture was treated with a mixed gas of air and NO 2 gas for 12 hours using 00 g of carbon black. Next, a sample for evaluation was prepared in the same manner as in Comparative Example 1. Table 2 shows the physical properties and evaluation results of the obtained carbon black.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明のカーボンブラックは、高度の粉
体抵抗を有す。本発明のカーボンブラックを使用した光
重合性組成物は、高い絶縁性と、高い光学濃度のブラッ
クマトリックスを形成することが出来る。また、本発明
のカーボンブラックを使用した液体トナーは、高いゼー
ター電位を有し、高画質の記録が可能である。
The carbon black of the present invention has a high powder resistance. The photopolymerizable composition using the carbon black of the present invention can form a black matrix having high insulating properties and high optical density. Further, the liquid toner using the carbon black of the present invention has a high zeta potential, and can record high quality images.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 粉体抵抗が5Ω・cm以上であることを
特徴とするフアーネス法カーボンブラック。
1. A furnace method carbon black having a powder resistance of 5 Ω · cm or more.
【請求項2】 粉体抵抗が10Ω・cm以上であること
を特徴とする請求項1記載のフアーネス法カーボンブラ
ック
2. The carbon black according to claim 1, wherein the powder resistance is 10 Ω · cm or more.
【請求項3】 DBP吸収量が40〜120ml/10
0gであることを特徴とする請求項1又は2に記載のカ
ーボンブラック。
3. A DBP absorption amount of 40 to 120 ml / 10.
The carbon black according to claim 1 or 2, wherein the carbon black is 0 g.
【請求項4】 カーボンブラック1g当たりのDBP吸
収量と比表面積の積が40〜250であり、更に150
0℃の揮発分組成で求めた全酸素量を比表面積で除した
値が0、4mg/m2 以上であることを特徴とする請求
項1乃至3の何れかに記載のカーボンブラック。
4. The product of the amount of DBP absorption per 1 g of carbon black and the specific surface area is 40 to 250, and more preferably 150 to 250.
The carbon black according to any one of claims 1 to 3, wherein a value obtained by dividing a total oxygen content obtained by a volatile component composition at 0 ° C by a specific surface area is 0 or 4 mg / m 2 or more.
【請求項5】 ファーネス法カーボンブラックを、オゾ
ン又は/及び過酸化水素を含有する酸化剤で酸化処理す
ることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のカ
ーボンブラックの製造方法。
5. The method for producing carbon black according to claim 1, wherein the furnace method carbon black is oxidized with an oxidizing agent containing ozone and / or hydrogen peroxide.
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