JPH11349309A - カーボンブラック及びその製造方法並びにカーボンブラック水性分散液及びこれを用いた水性インキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】分散安定性の良好なカーボンブラック水性分散
液を提供する。 【解決手段】全酸性基が０．５μｅｑｕ／ｍ²以上、活
性水素含有量が２．０ｍｍｏｌ／ｇ以下のカーボンブラ
ック。

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
ト用インキ並びに筆記用インキの顔料として好適に使用
されるカーボンブラック及びその製造方法、並びにこの
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水性インキが用いられ
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、次の様な項目が上げられ
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
して染料を、水に溶解または分散したインキが用いられ
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
ンブラックが目詰まりしたり、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
ために用いられている。

【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をするもの
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、吐出安定性に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、全酸性基量
を特定量以上としつつ活性水素含有量を特定量以下に抑
えたカーボンブラックが、意外なことに水性媒体中での
分散性に優れており、分散安定性のよいカーボンブラッ
ク水分散体を提供できることを見出し本発明に到達し
た。従来、例えば特開平８−３４９８号公報記載の方法
におけるように、酸化処理によりカーボンブラック表面
の酸性官能基が増加し、それが親水性につながり水性媒
体中での安定性に単純に寄与すると考えられてきたよう
である。これに対し本発明者は、意外にも、酸化処理に
より付与される官能基は全酸性基として検出されるが必
ずしも活性水素含有量として検出される官能基の増加に
結びついているとは言えないこと、さらには活性水素含
有量の多いカーボンブラックが必ずしも水性媒体中での
分散に優れているとは言えず、活性水素含有量を増加さ
せることが分散性向上につながらず、かえって低下させ
ることを見出したのである。すなわち本発明は、全酸性
基量が０．５μｅｑｕ／ｍ²以上、活性水素含有量が
２．０ｍｍｏｌ／ｇ以下のカーボンブラック等に存す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のカーボンブラックは、全
酸性基量が０．５μｅｑｕ／ｍ²以上、活性水素含有量
が２．０ｍｍｏｌ／ｇ以下のものである。全酸性基の量
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。

【００１２】この全酸性基を求める方法としては以下の
通りである。カーボンブラックを０．２から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
間撹拌をして反応させる。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。なお、水中で酸化処理したカーボンブラ
ックの測定等、カーボンブラックが分散液として存在す
る場合に測定を行うには、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、メノウ乳鉢で粉砕したものを用い測定を行う。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。

【００１３】

【数１】

【００１４】本発明ではカーボンブラックの全酸性基の
量が０．５μｅｑｕ／ｍ²以上とする。全酸性基が０．
５μｅｑｕ／ｍ²未満では水性媒体への分散が困難とな
る。全酸性基が３μｅｑｕ／ｍ²以上で、水性媒体への
分散が非常に優れたものとなる。より好ましくは６μｅ
ｑｕ／ｍ²以上とすれば、水性媒体への分散性が極めて
良好となる。全酸性基の上限は特に制限されないが、好
ましくは２．５ｍｅｑｕ／ｇ以下、特に好ましくは２．
０ｍｅｑｕ／ｇ以下とする。２．５ｍｅｑｕ／ｇを超え
ても分散性向上効果は頭打ちとなる一方、カーボンブラ
ックが分解してフミン酸等の有機物となることにより歩
留りは低下する。活性水素含有量は、以下の方法により
求まる。カーボンブラックにジアゾメタンのジエチルエ
ーテル溶液を滴下させることによりカーボンブラック上
の活性水素をメチル基に交換する。この処理をしたカー
ボンブラックに、比重１のヨウ化水素酸を加え、加熱し
てメチル基をヨウ化メチルとして気化させる。このヨウ
化メチルの気体を硝酸銀溶液でトラップしてヨウ化メチ
ル銀として沈殿させる。このヨウ化銀の重量より元のメ
チル基の量、すなわち活性水素の量を測定する。カーボ
ンブラックが酸化処理等の処理を施されたものであり例
えば次亜塩素酸ソーダでの処理による場合等、残存イオ
ンを多く含んでいる場合には脱塩、中和処理を行うこと
により正確な活性水素含有量を求める。この脱塩を行う
方法として簡単には、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換
樹脂の入ったカラムにカーボンブラック分散液を通す方
法が使用できる。このような処理により、官能基と結び
ついていた陽イオンは除去でき、分散液のｐＨは酸性を
示すため、カーボンブラックの有する活性水素量を正確
に示すことができる。このような前処理は、カーボンブ
ラック中の陽イオン量が１０００ｐｐｍ以上の場合に行
うべきである。より具体的には、カーボンブラック分散
液（カーボンブラックが乾燥状態であれば、これを一旦
水に分散して得られた分散液）を、陰イオン交換樹脂、
陽イオン交換樹脂を混合したものを詰めたカラムを通し
て、陽イオンを取り除いた後、０．１μｍのメンブラン
フィルターで濾過をして、カーボンブラックを取り出
す。このカーボンブラックを１００℃の乾燥機の中で１
昼夜乾燥した後、乳鉢で粉砕しをし、サンプルを得る。
このサンプル１．０ｇを取り、過剰量のヨウ化水素溶液
の入ったフラスコに入れ、加熱沸騰させ、ヨウ化メチル
を発生させ、この発生したヨウ化メチルを窒素ガスで搬
送して、硝酸銀溶液で捕集、沈殿させる。捕集液を硝酸
酸性にした後、メンブランフィルターで濾過して沈殿物
を捕集する。この沈殿物を５０℃で乾燥後、重量測定し
て活性水素量を求める。このような本発明のカーボンブ
ラックは、市販のカーボンブラックを酸化処理すること
により容易に得ることができる。酸化処理に供するカー
ボンブラックは特に制限されず、従来より存在するファ
ーネスブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラ
ックは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。

【００１５】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。カーボンブラック中の硫黄量は、例えばカー
ボンブラックを０．１ｇ精秤し、ベストフ社製「ＳＵＬ
ＭＨＯＧＲＡＰＨ１２Ａ」にて測定することが出来る。

【００１６】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さらに以下に説明する方法で酸
化処理してもかまわない。酸化方法は特に限定されな
い。全酸性基量及び活性水素含有量が上述の範囲となる
方法であればいずれも制限なく採用することができる。
特に、以下の方法により酸化処理を行えば、本発明のカ
ーボンブラックを簡便な方法で得ることができ、好まし
い。すなわち、カーボンブラックの酸化処理に際し、水
の存在下で行うものとする。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５０：５０〜２：９
８、さらに好ましくは２０：８０〜５：９５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。

【００１７】ここ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れてい
る他の酸化剤である硝酸、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。

【００１８】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充分である。

【００１９】水の存在下でオゾンによりカーボンブラッ
クの酸化を行い、後述のようにカーボンブラックの表面
の活性水素含有量が特定量以下となるまで酸化処理を行
うことにより水性媒体中での分散性に優れたカーボンブ
ラックを得ることができる。かかる酸化方法を採用する
と、意外にも、活性水素含有量として検出される官能基
は減少し、全酸性基として検出される酸性官能基が増加
することが判明した。このような簡易な酸化処理操作に
より水への分散性に寄与する酸性官能基がバランスよく
付与され、特性の優れたカーボンブラックが得られる機
構は明らかではないものの、以下のように推測される。
カーボンブラックは原料炭化水素が熱分解を受けて、脱
水素しながら炭化をしてできた粒子からなっているが、
この粒子には、脱水素されなかった水素が、活性水素と
して残っている。このカーボンブラックを水の存在下で
オゾン酸化するとオゾンと水とが一担反応したラジカル
が生じるために、本来水となじみの悪い活性水素を置き
換えて水となじみの良い官能基が生成するために、水へ
の分散性の良好なカーボンブラックが得られるものと考
えられる。

【００２０】これらの理由により、従来各種の酸化処理
により得られた酸化処理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考えられる。
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、本発明の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。このように、以上説
明した水存在下でのオゾンによる酸化処理により、カー
ボンブラックの活性水素含有量が２．０ｍｍｏｌ／ｇ以
下となるまで酸化処理することにより本発明のカーボン
ブラックを得ることができる。

【００２１】また、本発明のカーボンブラックは、従来
技術による酸化処理カーボンブラックに比較して、カー
ボンブラック中のフミン酸含有量を抑えることができ
る。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、分子量分布を持
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
度として濃度を求めることができる。

【００２２】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１００ｃｃに入れ、超音波分散
機を用いて分散抽出操作を１０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。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、１０ｍｍ角の
石英吸光度測定セルにいれ、光度計で紫外２５０〜２６
０ｎｍ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。

【００２３】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以下である酸化処理
カーボンブラック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。

【００２４】このように本発明の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。

【００２５】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により粒子を
除去すればよい。以上説明した本発明のカーボンブラッ
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。

【００２６】水性分散液中の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。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ｐ
Ｈにおいて水への分散性が優れている。

【００２７】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。

【００２８】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。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。

【００２９】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％、好ましくは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。

【００３０】

【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。尚、％は特にことわりのない限り重量％を表
す。 実施例１ 市販カーボンブラック（三菱化学（株）製「＃４７」、
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％）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８重量％のオゾン含有ガスを５
００ｃｃ／分で２時間導入した。

【００３１】この際オゾン発生器としてペルメレック電
極社の電解発生型のオゾナイザーを用いてオゾンを発生
させた。オゾン処理後の液を取り出しｐＨを測定したと
ころ２．５であった。（ｐＨの測定は、ＪＩＳ Ｋ ６
２２１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％分散径で７７ｎｍ
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。

【００３２】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、濾過残のカーボ
ンブラックを６０℃で乾燥をし、全酸性基と抽出フミン
酸の濃度とを測定した。全酸性基は４５０μequ／ｇで
あった。また窒素吸着比表面積は１２０ｍ²／ｇであっ
た。したがって単位面積あたりの全酸性基は３．７５μ
ｅｑｕ／ｍ²であった。また抽出フミン酸濃度は、紫外
２５５ｎｍの吸光度で０．１であった。

【００３３】さらに、この分散液に０．１ＮのＮａＯＨ
溶液を添加しＰＨを１０に調整をした。さらにＰＨを１
２に上げても、粒度分布は変化せず７８ミクロンであ
り、光学顕微鏡でも分散状態は良好であった。これらの
２種類の分散液を５０００rpmの遠心分離で、（株）Ｎ
ＥＣ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】（活性水素含有量の測定）上記分散液を
０．１μｍのメンブランフィルターで濾過をして、カー
ボンブラックを取り出した。このカーボンブラックを１
００℃の乾燥機の中で１昼夜乾燥した後、乳鉢で粉砕
し、サンプルとした。このサンプル１．０ｇを取り、過
剰量のヨウ化水素溶液の入ったフラスコに入れ、加熱沸
騰させ、ヨウ化メチルを発生させ、この発生したヨウ化
メチルを窒素ガスで搬送して、硝酸銀溶液で捕集、沈殿
させた。捕集液を硝酸酸性にした後、メンブランフィル
ターで濾過して沈殿物を捕集した。この沈殿物を５０℃
で乾燥後、重量測定して活性水素量を求めた。その結
果、活性水素含有量は、１．２０ｍｍｏｌ／ｇであっ
た。

【００３５】比較例１ カーボンブラック「＃４７」を２０ｇ取り、１０５℃で
１時間乾燥し、冷却後５ｃｍ径で長さ２０ｃｍのガラス
カラムに入れ、下から８ｗｔ％のオゾンを流し２時間反
応させた。得られた酸化処理カーボンブラックの全酸性
基は８００μｅｑｕ／ｇ、比表面積１２２ｍ²／ｇ、単
位比表面積当たりの全酸性基は６．５７μequ／ｍ²であ
った。実施例１同様の操作により測定したところ、抽出
フミン酸量は紫外２５５ｎｍの吸光度で４．０であっ
た。 （活性水素含有量の測定）このカーボンブラックの活性
水素を実施例１（活性水素含有量の測定）と同様の方法
により測定したところ、３．５１ｍｍｏｌ／ｇであっ
た。このカーボンブラック４ｇを水１００ｃｃに入れ、
ホモミキサーで５分攪拌した。

【００３６】この混合液中の、カーボンブラックの様子
を光学顕微鏡で観察したところ、粒径４００ｎｍ程度の
凝集物がたくさん見え、分散している状態では無かっ
た。また、液のＰＨは２．８であった。さらに、この液
を５０００ｒｐｍで遠心分離したところ、ほとんどのカ
ーボンブラックが沈降してしまい、印字に供することが
出来なかった。 比較例２ 三菱化学（株）製「＃４７」を、実施例１（活性水素含
有量の測定）と同様の方法により測定したところ、３．
３７ｍｍｏｌ／ｇであった。この「＃４７」を４ｇ、酸
化処理することなくそのままで水１００ｃｃに入れホモ
ミキサーで５分撹拌した。この混合液中の、カーボンブ
ラックの様子を光学顕微鏡で観察したところ、凝集した
ものしか得られていなかった。その凝集体径は、マイク
ロトラックでは測定不可能な大きなものであった。以上
の実施例及び比較例からも明らかなように、活性水素含
有量は特定方法による酸化処理により減少し、このよう
にして得られる全酸性基と活性水素含有量とが特定の範
囲にある本発明のカーボンブラックを用いることによ
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。

【００３７】

【発明の効果】本発明により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。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全酸性基が０．５μｅｑｕ／ｍ²以上、活
   性水素含有量が２．０ｍｍｏｌ／ｇ以下のカーボンブラ
   ック。
2. 【請求項２】水の存在下、全酸性基が０．５μｅｑｕ／
   ｍ²以上、活性水素含有量が２．０ｍｍｏｌ／ｇ以下と
   なるま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。
3. 【請求項３】アルカリ金属及びアルカリ土類金属の総含
   有量が１重量％以下のカーボンブラックを酸化すること
   を特徴とする請求項２記載の酸化処理カーボンブラック
   の製造方法。
4. 【請求項４】硫黄及び硫黄化合物の総含有量が、硫黄分
   析値として０．５重量％以下のカーボンブラックを酸化
   することを特徴とする請求項２又は３記載の酸化処理カ
   ーボンブラックの製造方法。
5. 【請求項５】抽出フミン酸濃度が、抽出液の吸光度で１
   以下である請求項１記載のカーボンブラック。
6. 【請求項６】請求項１又は５記載の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。
7. 【請求項７】ｐＨが２〜１０である請求項６記載のカー
   ボンブラック水性分散液。
8. 【請求項８】請求項６又は７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。
9. 【請求項９】インクジェット用インキである請求項８記
   載の水性インキ。