JPS6129394B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6129394B2
JPS6129394B2 JP13001178A JP13001178A JPS6129394B2 JP S6129394 B2 JPS6129394 B2 JP S6129394B2 JP 13001178 A JP13001178 A JP 13001178A JP 13001178 A JP13001178 A JP 13001178A JP S6129394 B2 JPS6129394 B2 JP S6129394B2
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JP
Japan
Prior art keywords
wax
weight
carbon
waxes
carbon paper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP13001178A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5558272A (en
Inventor
Nobuo Yokoyama
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Oil Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Oil Corp filed Critical Nippon Oil Corp
Priority to JP13001178A priority Critical patent/JPS5558272A/en
Publication of JPS5558272A publication Critical patent/JPS5558272A/en
Publication of JPS6129394B2 publication Critical patent/JPS6129394B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、カーボン紙用インク組成物に関す
る。更に詳しくは実質的に基油とワツクスとカー
ボンブラツクおよびその他必要な染料、充填物な
どの成分から成るカーボン紙用インク組成物にお
いて、そのうちのワツクスの少なくとも一部分に
ワツクス自体の硬さ、つやが優れ、色相良好で、
臭気をもたず、さらに他の成分との関連におい
て、基油と混ぜた場合の硬さ、つやが優れ、油保
持力が高く、またカーボンブラツクの分散性、染
料の分散性、発色性にすぐれた新しいワツクスを
用いることによつて作られる、まつたく新しい型
の優れたカーボン紙用インク組成物に関する。 一般的にカーボン紙用インクは基油とワツクス
とカーボンブラツクおよび必要に応じてインジ
ゴ、メチルバイオレツトなどの染料と粘土微粉末
などの充填物、樹脂などの成分から成り、この中
でワツクスは各成分相互の分散と結合を助け、イ
ンクの原紙上への塗布性能を与え、基油が原紙裏
面および複写のために重ねる他の紙へ滲み出す事
を防ぎ、染料の発色を助け、塗布されたインク表
面につやと平滑性を与えるために、インク全量の
20〜60重量%を占める最も重要な成分であり、優
れたワツクス又はワツクスの組み合わせを選ぶこ
とが優れたカーボン紙用インク組成物を作る鍵で
あると言つても過言ではない。 現在この目的に使われているワツクスはカルナ
ウバ、モンタンなどの天然ワツクスおよびそれを
加工変性したものが主体であるが、これ等天然品
は価格が近年高騰し、品質、供給体制などに不安
定な要素が多いため、この目的に合つたワツクス
を合成する努力が長く続けられ、ある程度用いら
れてはいるが、全面的に前記天然ワツクス類に匹
敵する合成ワツクスは完成されていない。 上述の目的に使われるワツクスは前記の要求性
状を満たすために、エステル基、酸基などの形で
酸素を含む必要があることが知られており、合成
ワツクスとして一般的にはワツクス基体を酸化し
て酸素を導入する方法がとられるが、この方法で
はこれまでの所十分性能の高いワツクスが得られ
ていない上、酸化生成物特有の臭気を与えるこ
と、酸化劣化によつて熱安定性が低下することな
ど、酸化に伴う必然的な欠陥を避けることはでき
ない。又、ワツクスに酸素を導入する特殊な方法
として、無水マレイン酸に代表される不飽和多価
カルボン酸、又はその無水又はハーフエステルを
反応させる方法も知られており、この方法によつ
てカーボン紙用に適したワツクスが作られること
も知られている(例えば特公昭46−10419、特公
昭51−47685)。 さらにまた、これに類似する試みとしてワツク
ス状オレフイン化合物と無水マレイン酸とを、有
機過酸化物などを開始剤として共重合させること
によつて好適なワツクス状物質を得られることも
知られている。(例えば特公昭49−19708) 本発明者はこのようにして得られるオレフイン
と無水マレイン酸との共重合ワツクス(以後単に
共重合ワツクスとよぶ)の性状を検討した結果、
カーボン紙用ワツクスとして優れた特性を示す反
面、現用の天然ワツクスなどに較べて不十分な点
もいろいろあることを認め、この欠陥の多くを修
正改良し得る改質変性方法を確立し、単なる共重
合ワツクス自体よりはるかにカーボン紙用ワツク
スとして優れた性状を示し、現用の天然ワツクス
などに匹敵するワツクスを完成し、こうして得ら
れたワツクスをカーボン紙用インクを調製して、
その優れた性状を確認することによつて、本発明
を完成した。 すなわち、本発明のカーボンインク用組成物
は、実質的に基油とワツクスとカーボンブラツク
ならびにその他必要な染料、充填物などの成分か
ら成るカーボン紙用インク組成物において、該ワ
ツクス成分が、炭素数20を越えるモノオレフイン
と無水マレイン酸とを遊離基発生条件下で反応さ
せて得られるワツクス状共重合体のもつ酸性基の
少なくとも1/6以上を二価金属の塩に換えることに よつて得られる金属変性共重合ワツクスを、前記
ワツクス成分に対して5重量%以上50重量%以下
含むことを特徴とするものである。 以下、さらに本発明の成立の経緯等について詳
しく述べる。 炭素数20を越えるモノオレフインと無水マレイ
ン酸とを遊離基発生条件下に反応させるとワツク
ス状の共重合体を生成することは公知であり、こ
れと類似のワツクスに関する検討から、この共重
合ワツクスがカーボン紙用インク原料として適す
ることは容易に類推され、多くの検討が行われて
いることが知られている。 カーボン紙用インク組成物としてワツクスに必
要な性状は、ワツクス自体の硬さ、光沢、や適当
な融点、粘度に加えて、基油との混合物の硬さ、
光沢に優れ、油保持力が高く、さらにカーボンブ
ラツクなどの顔料の分散性に優れていることであ
る。しかるに、前記のような共重合ワツクスはこ
れらの要求性状のうちワツクス自体の示す性状は
十分良好な範囲内にあり、またカーボンブラツク
などの顔料に対してはきわめて優れた分散性能を
示すが基油と混合した場合の硬さ、光沢が十分で
なく、油保持力も低いため、現用の天然ワツクス
などと同等に用いることはできない。 本発明は共重合ワツクスが基油との関連で示す
これらの欠陥を修正改良する方法を探索した結
果、共重合ワツクスのもつ酸性基の一部、または
全部をCa,Mg,Znなどの二価金属塩に変換する
と諸性状がいちじるしく改善されることをみいだ
した。 すなわち共重合ワツクスとしてかなり硬く
(ASTM−D−1321、針入度4)、光沢のよい淡
黄色(ASTMD−1544ガードナー値3)のもの
で、ケン化価(ASTMD−1387)96、融点
(ASTMD−127)75℃、粘度(キヤノンフエンス
ケ法)170cp/100℃、分子量(オスモメトリ
ー、ベンゼン36℃)約10000の性状をもつものを
選び、これをカーボン紙用インクに通常用いられ
る油(基油)として日石ハイモータMS30(SAE
−30)と1:1重量比に溶融混合して室温に静置
冷却すると混合物は針入度80で、表面に特別な光
沢は示さなかつた。さらにこの混合物を室温に24
時間放置すると表面に発汗現象が認められ、また
薄手伝票用紙を重ねた上にこの混合物を置いて50
℃に保つと紙面上に油が大きく滲み出し、いわゆ
る油保持力がひじように乏しいことを示してい
る。 ところがこの共重合ワツクスに後に記すような
方法で、Ca附加変性を行ない、共重合ワツクス
のもつ酸性基(ケン化価96に相当する量)の1/4相 当量をCa塩に変換し、上記と同じ方法で基油と
等量混合すると、混合物の針入度は49と、未変性
共重合ワツクスの80に比べていちじるしく硬くな
り、表面はひじように美しい鏡面光沢をもち、厚
紙に塗布して60゜反射率を測定すると88%という
高い値を示した。これは未変性共重合ワツクスの
42%と比べていちじるしい改良であり、現用のカ
ーボンインク用ワツクスとして評価の高いヘキス
トOPワツクス(ヘキスト社製)の測定値91%に
匹敵している。 さらにこのCa変性ワツクスと基油との等量混
合物を直径20mmφ、厚さ10mmの円筒形(底面積
3.14cm2)に成形し、薄手伝票用紙上に置いて50℃
で3昼夜静置すると第一枚目の紙面上に滲み出し
た油しみの面積は32.3cm2であつて、変性前の共重
合ワツクスの47.2cm2より油保持性が改善されたこ
とを示している。 一方この種の共重合ワツクスは顔料分散性がき
わめて高いことが特徴であり、たとえば試験管中
に125〓パラフイン94.5重量部、各種のワツクス
類5重量部、カーボンブラツク0.5重量部を入れ
て、溶融混合したうえで、120℃に静置してカー
ボンブラツクの分散状態を観察すると、カルナウ
バ、ヘキストワツクスなどカーボン紙用インクに
現用されているワツクス類あるいはこの種の分散
性改良剤として広く用いられているステアリン
酸、オレイン酸などでもカーボンブラツクは数時
間ないし1日後には大部分沈降して上層は透明と
なる。またこの種の分散性が良好なことで知られ
ている二、三の市販ワツクス類ではカーボンブラ
ツクの一部が上層に残留分散して上層が薄黒く着
色しているのに対して、共重合ワツクスの場合は
三日後になつても上層にカーボンブラツク粒子が
多量に残留分散しているために上層が完全に黒色
のままになつている。この共重合ワツクスの示す
優れた顔料分散性はCa変性によつてもまつたく
変らず、同等の性能を保つことが認められた。 さらに共重合ワツクスのもつ酸性基の1/2,3/4
相当 量をCaに変換してCa含有量の変化による性状の
変動を調べたところ1/4量の場合と大きな差は認め られなかつたが、基油との等重量混合物の硬さ、
と油保持性がCa含有量を増すにつれて向上し
た。したがつてCa含有量は酸性基の一部分に相
当する量で十分変性効果を示すが、含有量を増す
ことによつてさらにその効果を増大させられるこ
とがわかつた。 さらにまたCaの代りにMgとZnを使つて検討し
たところワツクスと基油との等重量混合物の性
状、カーボンブラツクの分散性についてCaと同
等の性状が得られた。ただZnを用いるとワツク
ス自体がやや赤褐色に着色するなどの点からCa
が最も良好な素材であるといつてよい。 このように炭素数20を越えるモノオレフインと
無水マレイン酸とを遊離基発生条件下に共重合さ
せて得られるワツクス状物質(共重合ワツクス)
の酸性基の一部(1/6以上、好ましくは1/4以上)
、な いし全部をCa,Mg,Znなどの二価金属塩に変性
することによつて得られる金属変性共重合ワツク
スは変性前に比べて、基油との混合物の硬さ、光
沢、油保持性がいちじるしく改良され、一方共重
合ワツクスの特性であるカーボンブラツクなどの
顔料分散性は変性によつて影響されることがない
ので、基油とワツクスとカーボンブラツクなどの
顔料を主要成分とするカーボン紙用インク組成物
として好適である。ただ改良されたとはいつても
油保持性は十分ではないので、このワツクスを単
一ワツクス成分として用いるのは不適当であり、
カーボン紙用インクの光沢その他の物性向上剤と
して他のワツクスと併用することが適当である。 本願発明のインク組成物中のワツクスは、前記
二価金属の塩に変換されたワツクスと他のワツク
ス、例えばカルナウバワツクス、モンタンワツク
スとともに混合ワツクスとして用いられる。 前記二価金属の塩に変換されたワツクスを、混
合ワツクス中5重量%ないし50重量%配合するこ
とが適当であるが、それは、5重量%以上配合す
るとカーボン紙用インク組成物としての好ましい
効果、例えば光沢、反射率を向上させることがで
き、5重量%未満では前記効果が得られにくく、
また50重量%を超えて配合するとワツクス混合物
の油保持性が低下するからである。 次に、本願発明におけるカーボン紙用インク組
成物の配合処方をごく一般的に表わすと、 基 油 10〜50重量部 ワツクス類 20〜60 〃 カーボンブラツク 5〜25 〃 であり、上記範囲の混合物を基礎として、これに
色調改良用の染料、硬さなどの改良剤として、粘
土粉末などの充填物および石油樹脂やプラスチツ
クなどをそれぞれ少量ずつ(1〜5重量部)配合
する場合があり、その中でも安価な充填物は主と
して経済的理由から増量剤として比較的多量に
(10〜30重量部)配合することもある。また、ワ
ツクス類は望ましい特性を与えるためにも、ある
いは経済的理由からも、二、三種又はそれ以上の
ワツクスの混合物であることが多い。 共重合ワツクスの酸性基の一部、又は全部を
Caに変換する方法はいろいろ考えられ、そのど
れを使つて作られたワツクスも同等に良好なカー
ボン紙用インク組成物となる。 例えば、150℃に溶融した共重合ワツクスに、
30wt%CaC水溶液を0.5〜2時間かけて滴加
すると水とHCが揮発しながら、円滑に、かつ
定量的に反応が進行する。これは酢酸カルシウム
水溶液でも同様であるがただ酢酸カルシウムは常
温の水への溶解度が低いので20wt%以下の濃度
にしなければならず、それだけ揮発すべき水分量
が多くなり、熱経済上は不利になる。 反応終了後、同温度に保つたままN2吹きこみ
を伴い、または伴わずに常圧、または100−3mm
Hg程度の減圧で0.5〜2時間揮発物を揮散除去す
ることによつてCa変性共重合ワツクスを得られ
る。 共重合ワツクスにCaO,Ca(OH)2などの粉末
を加えて撹拌しても300℃まで反応は起らない、
この系にLiCを少量添加すると反応が進行する
が、定量的には完結せず終了後の系内には必ず白
色粉末が残留し、これを過除去する工程が必要
である。 共重合ワツクスにCaO,Ca(OH)2などの粉末
を加えた系に、さらに水又はHCなど揮発性酸
の水溶液などを少量加えると150℃附近でも反応
は十分進行する。ただこの系では反応中強い発泡
が起るため、この対策を十分立てておく必要があ
る。また同様にCaCO3粉末にHC水溶液を加え
る系でも反応は進行する。 こうして作られる共重合ワツクスの酸性基の一
部、又は全部をCa塩に変換したワツクスは、ワ
ツクス自体の硬さ、つやが優れ、色相良好で臭気
をもたず硬さに比較して融点が低く、さらに他の
成分との関連において、基油と混ぜた場合のつや
に優れ、色相良好で硬さや油保持力が変性前の共
重合ワツクスに較べて高く、またカーボンブラツ
ク、染料などの分散性、発色性に優れているた
め、カーボン紙用インク組成物として好適である
が、これ等の特性はカーボン紙に限らず、靴クリ
ーム、プラスチツク添加剤その他多くの用途にこ
のワツクスが適していることを示している。 本発明を具体的に説明するために、以下に比較
例、実施例を示すが本発明の内容が実施例に限定
されるものでないことは言うまでもない。 実施例 1 表−1に示す性状をもつC28〜C50(平均炭素数
33)のオレフインと無水マレイン酸との共重合体
(共重合ワツクス)200gを150℃に加熱撹拌し、
CaC230wt%水溶液13c.c.を0.5時間かけて滴加
し、さらに0.5時間撹拌を続けた。その後0.5時間
N2を吹き込み、続いて5mmHg減圧蒸留を1時間
行なつて揮発分を除いた。この反応条件はワツク
スの含有する酸性基の25%がCa塩に変換される
計算量に相当する。反応終了後、赤外吸収スペク
トルは計算値どおりのケン化が起つたことを示し
た。生成物の性状を表−1に示す。 実施例 2 実施例1と同じ共重合ワツクス50gを150℃に
加熱撹拌し、Ca(OH)2粉末2.2gを加えて、1N
酢酸水溶液を1時間かけて断続的に滴加した。反
応はかなり激しい泡だちを伴なつて進行した。滴
加終了後0.5時間N2を吹きこみ、続いて5mmHg減
圧蒸留を行なつた。この反応条件はワツクスの含
有する酸性基の3/4量をCa塩に変換する計算量に相 当し、赤外吸収スペクトルは計算量の反応が起つ
たことを示した。生成物の性状を表−1に示す。 実施例 3 実施例1と同じ共重合ワツクス20gと、ZnC
230wt%水溶液3.0c.c.を用いて実施例1と全く同様
の反応を行なつた。この反応条件はワツクスの含
有する酸性基の50%がZn塩に変換する計算量に
相当する。生成物は非常に硬く、金属光沢を帯び
たワツクスになつたが着色し、赤褐色を呈した。
生成物の性状を表−1に示す。 比較例 1 実施例1と同様にして作つた生成物20gに、
Ca(OH)2粉末を1.3g加え、275℃で8時間撹拌
した。この反応条件はもし反応が完結したらワツ
クスの含有する酸性基全量がCa塩に変換される
計算量に相当する。しかし撹拌を止めると系内底
部に白色粉末が沈降し、赤外吸収スペクトルはケ
ン化反応がほとんど進行しなかつたことを示し
た。 実施例 4 比較例1と同様の反応で温度を200℃に下げ、
水2c.c.を断続的に滴加したところ、激しい発泡と
ともに反応が進行し、滴加を1時間で終了したが
生成物の赤外吸収スペクトルはほぼ完全なケン化
反応の完結を示した。生成物の性状を表−1に示
す。 実施例 5 いろいろなワツクス(従来公知のワツクスおよ
び実施例1〜4で得られたワツクス)並びにそれ
らのワツクスと基油との混合物の基礎的性状を測
定し、表−1、表−2、表−3に比較記載した。 基油としてSAE30の潤滑油(日石ハイモータ
ーMG30)を用いて重量比1:1に前記ワツクス
と混合し、120℃で十分撹拌したものを試料とし
た。 表−1に示したように混合物の硬さは、ワツク
ス自体の硬さと必ずしも関連せず、特有の数値を
示すが、実施例中のワツクスはいずれも変性前の
共重合ワツクスより大幅に硬くなつている。 光沢は観察によるだけでも十分測定できるが、
さらに光沢試験用標準紙(日本テストパネル工業
社隠ペイ率試験紙)に塗布して60゜反射率を測定
した。(東洋理化工業社OH−1型)結果を表−
2に示す。 ワツクスおよび混合物は固体表面の観察結果を
非常によい(◎)、よい(○)、あまりよくない
(△)、わるい(×)の四段階で示しているが、塗
膜にすると評価は変化する場合がある。対照品の
中ではヘキストOPは非常にすぐれているが、カ
ルナウパワツクスは光沢を示さない。実施例の各
ワツクスはほとんどヘキストOPに匹敵し、これ
によく似た感じの光沢を示す。また実施例1のワ
ツクスをカルナウバワツクスに10%添加すると光
沢が改良され、反射率は無添加の33%に向上す
る。 油保持性は基油が紙面に滲み出すのを防止する
性能を表わし、カーボン紙用ワツクスにとつて本
質的に重要な性質である。 ワツクスと油の混合物を直径20mmφ、厚み10mm
の円筒形(底面3.14cm2)に成形し、薄手伝票用紙
(ジヤコム)を10枚重ねた上に50℃で三昼夜静置
した。第一枚目にできる油しみの面積が油保持性
を示す(数値が小さい程保持性良好)。カルナウ
バワツクスはこの面で抜群に優れたワツクスであ
り、実施例のワツクスはこの面で十分な性能は示
さないが、変性前の共重合ワツクスに比べるとい
ちじるしく改善されている。 実施例 6 本発明のワツクスを使つてカーボン紙を試作し
た。 処方 基油(日石ハイモーターMS30) 200g ワツクス(実施例1のもの) 12g カルナウバ2号 36g パラフイン(日石パラフイン135〓) 80g カーボンブラツク(三菱化成MA100)
68g メチルバイオレツト 4g 計 400g 120℃に保温したボールミルで全組成物を1時
間混合してインクを作り、これを薄手伝票用紙
(ジヤコム)裏面にローラーで塗布し、スポツト
カーボン紙と同等品とした。 インクは均一に塗布されて、良好な光沢を示
し、紙を重ねても汚れはつかなかつた。くりかえ
し複写は四回まで可能で、市販の伝票裏カーボン
紙より優れていた。 比較例 2 実施例6と同等の方法で、ワツクス全量をカル
ナウバ2号に代えてインクを作つた。できたカー
ボン紙は実施例6とほぼ同等の性能を示したが、
表面の光沢はまつたく認められなかつた。 実施例 7 カーボンブラツクの分散性を比較するため、つ
ぎの実験を行なつた。試験管に125〓パラフイン
94.5重量部、各種ワツクス5重量部、カーボンブ
ラツク(三菱化成MA100)0.5重量部を入れて、
溶融混合したうえで120℃三昼夜静置した後パラ
フイン層中のカーボンブラツク分散状態を観察し
た。その結果を表−3に示す。 分散状態は次のように変則三段階評価した。 1…大部分沈降して、パラフイン層はほとんど透
明である。 3…大量に残留分散していた、パラフイン層は濃
い黒色である。 2…1と3の中間、ただしパラフイン層の黒色の
程度によつて、淡色から濃色へ2.2,2.4,
…2.8と0.2刻みに評価、ただし目視観察の
ため、数値に定量的意味はあまりない。 以上述べたように、金属変性共重合ワツクスを
ワツクス成分として基油やカーボンブラツクとと
もに配合したカーボンインク用組成物は従来のカ
ーボンインク用組成物に比し、光沢、硬さ、油保
持性および顔料分散性に優れた効果を奏する。
The present invention relates to an ink composition for carbon paper. More specifically, in a carbon paper ink composition consisting essentially of base oil, wax, carbon black, and other necessary dyes and fillers, at least a portion of the wax itself has excellent hardness and gloss. , good hue,
It has no odor, and in relation to other ingredients, it has excellent hardness and gloss when mixed with base oil, has high oil retention, and has excellent carbon black dispersibility, dye dispersibility, and color development. This invention relates to a new type of superior carbon paper ink composition made by using a superior new wax. In general, carbon paper ink consists of base oil, wax, carbon black, and optionally dyes such as indigo and methyl violet, fillers such as fine clay powder, and resins. It aids in the mutual dispersion and bonding of the components, provides the ability to coat the ink onto the base paper, prevents the base oil from seeping onto the back of the base paper and other papers that are layered for copying, helps the color development of dyes, and provides the ability to coat the ink onto the base paper. To give gloss and smoothness to the ink surface, reduce the total amount of ink.
It is the most important component, accounting for 20 to 60% by weight, and it is no exaggeration to say that selecting a good wax or combination of waxes is the key to making a good carbon paper ink composition. The waxes currently used for this purpose are mainly natural waxes such as carnauba and montan, and their processed and modified products, but the prices of these natural products have soared in recent years, and the quality and supply system are unstable. Due to the large number of factors involved, efforts have been made to synthesize a wax suitable for this purpose for a long time, and although it has been used to some extent, a synthetic wax that is comparable in all aspects to the above-mentioned natural waxes has not been completed. It is known that waxes used for the above purposes need to contain oxygen in the form of ester groups, acid groups, etc. in order to satisfy the above-mentioned required properties, and synthetic waxes are generally made by oxidizing the wax base. However, this method has so far not been able to produce waxes with sufficiently high performance, and also gives off the characteristic odor of oxidation products and reduces thermal stability due to oxidative deterioration. The inevitable defects associated with oxidation, such as deterioration, cannot be avoided. In addition, as a special method for introducing oxygen into wax, a method is known in which an unsaturated polycarboxylic acid represented by maleic anhydride, or its anhydride or half ester is reacted. It is also known that wax suitable for various purposes can be made (for example, Japanese Patent Publication No. 46-10419, Japanese Patent Publication No. 47685-1973). Furthermore, in a similar attempt, it is known that a suitable wax-like substance can be obtained by copolymerizing a wax-like olefin compound and maleic anhydride using an organic peroxide or the like as an initiator. . (For example, Japanese Patent Publication No. 49-19708) As a result of studying the properties of the copolymerized wax of olefin and maleic anhydride (hereinafter simply referred to as copolymerized wax) obtained in this way, the present inventor found that
Although it exhibits excellent properties as a wax for carbon paper, it is recognized that it has many deficiencies compared to currently used natural waxes, etc., and has established a modification method that can correct and improve many of these defects. We completed a wax that showed far superior properties as a carbon paper wax than the polymerized wax itself and was comparable to the currently used natural wax, and used the wax thus obtained to prepare an ink for carbon paper.
The present invention was completed by confirming its excellent properties. That is, the carbon ink composition of the present invention is an ink composition for carbon paper consisting essentially of base oil, wax, carbon black, and other necessary components such as dyes and fillers, in which the wax component has a carbon number A waxy copolymer obtained by reacting more than 20 monoolefins with maleic anhydride under free radical-generating conditions, by replacing at least 1/6 or more of the acidic groups with divalent metal salts. The present invention is characterized in that it contains 5% by weight or more and 50% by weight or less of a metal-modified copolymerized wax based on the wax component. Below, the background of the establishment of the present invention will be described in detail. It is known that a wax-like copolymer is produced when a monoolefin having more than 20 carbon atoms is reacted with maleic anhydride under free radical-generating conditions. It is easily inferred that this is suitable as a raw material for ink for carbon paper, and it is known that many studies have been carried out. The necessary properties of wax as an ink composition for carbon paper include the hardness and gloss of the wax itself, an appropriate melting point, and viscosity, as well as the hardness of the mixture with the base oil,
It has excellent gloss, high oil retention, and excellent dispersibility of pigments such as carbon black. However, the above-mentioned copolymerized wax has these required properties within a sufficiently good range, and also shows extremely excellent dispersion performance for pigments such as carbon black. When mixed with wax, it does not have sufficient hardness or gloss, and its oil retention ability is also low, so it cannot be used on the same level as current natural waxes. As a result of searching for a method to correct and improve these defects that copolymer wax exhibits in relation to base oil, the present invention found that some or all of the acidic groups in copolymer wax are replaced with divalent groups such as Ca, Mg, and Zn. We found that various properties were significantly improved when converted to metal salts. In other words, as a copolymer wax, it is quite hard (ASTM-D-1321, penetration 4), has a glossy light yellow color (ASTMD-1544 Gardner value 3), has a saponification value (ASTMD-1387) of 96, and a melting point (ASTMD-1387) of 96. -127) 75℃, viscosity (Canon Fuenske method) of 170cp/100℃, and molecular weight (osmometry, benzene 36℃) of approximately 10,000. oil) as Nisseki High Motor MS30 (SAE
-30) in a 1:1 weight ratio and allowed to cool to room temperature, the mixture had a penetration of 80 and no particular gloss on the surface. Further bring this mixture to room temperature for 24 hours.
When left for a long time, a sweating phenomenon was observed on the surface.
When kept at ℃, a large amount of oil oozes out onto the surface of the paper, indicating that the so-called oil retention ability is extremely poor. However, this copolymerized wax is modified with Ca in the method described later, and 1/4 of the acidic groups (corresponding to a saponification value of 96) in the copolymerized wax are converted to Ca salts. When mixed with equal amounts of base oil in the same manner as above, the penetration of the mixture is 49, which is significantly harder than the unmodified copolymer wax's 80, and the surface has a beautiful mirror-like luster, making it easy to apply on cardboard. When the 60° reflectance was measured, it showed a high value of 88%. This is an unmodified copolymer wax.
This is a significant improvement compared to 42%, and is comparable to the measured value of 91% for Hoechst OP wax (manufactured by Hoechst), which is highly rated as a currently used wax for carbon ink. Furthermore, a mixture of equal amounts of this Ca-modified wax and base oil was poured into a cylindrical shape with a diameter of 20 mmφ and a thickness of 10 mm (bottom area
3.14cm 2 ), place on thin paper and heat at 50℃.
When the wax was allowed to stand for three days and nights, the area of the oil stain that oozed out on the surface of the first sheet of paper was 32.3 cm 2 , indicating that the oil retention property was improved compared to 47.2 cm 2 of the copolymerized wax before modification. ing. On the other hand, this type of copolymerized wax is characterized by extremely high pigment dispersibility. For example, put 94.5 parts by weight of 125% paraffin, 5 parts by weight of various waxes, and 0.5 parts by weight of carbon black into a test tube, and melt it. After mixing and standing at 120°C to observe the dispersion state of carbon black, it was found that waxes currently used in carbon paper inks such as carnauba and Hoechstwax or widely used as dispersion improvers of this type. Even with stearic acid, oleic acid, etc., most of the carbon black settles out after several hours or a day, and the upper layer becomes transparent. In addition, in a few commercially available waxes that are known to have good dispersibility, some of the carbon black remains and disperses in the upper layer, causing the upper layer to be colored pale black. In the case of wax, even after three days, the upper layer remains completely black because a large amount of carbon black particles remain and are dispersed in the upper layer. It was confirmed that the excellent pigment dispersibility exhibited by this copolymerized wax did not change significantly even after Ca modification, and the same performance was maintained. Furthermore, 1/2, 3/4 of the acidic groups of copolymerized wax
When we converted the equivalent amount to Ca and examined the changes in properties due to changes in Ca content, we found that there was no significant difference from the case of 1/4 amount, but the hardness of an equal weight mixture with base oil,
and oil retention improved with increasing Ca content. Therefore, it was found that although a Ca content corresponding to a portion of the acidic group sufficiently exhibits a modifying effect, the effect can be further enhanced by increasing the Ca content. Furthermore, when Mg and Zn were used in place of Ca, the properties of an equal weight mixture of wax and base oil and the dispersibility of carbon black were found to be the same as those of Ca. However, when Zn is used, the wax itself becomes slightly reddish-brown.
is said to be the best material. A wax-like substance (copolymerized wax) obtained by copolymerizing a monoolefin having more than 20 carbon atoms and maleic anhydride under free radical-generating conditions.
A part (1/6 or more, preferably 1/4 or more) of the acidic groups of
Metal-modified copolymer waxes obtained by modifying , or all of them with divalent metal salts such as Ca, Mg, and Zn have improved hardness, gloss, and oil retention when mixed with base oil compared to before modification. On the other hand, the dispersibility of pigments such as carbon black, which is a characteristic of copolymer wax, is not affected by modification, so carbon paper whose main components are base oil, wax, and pigments such as carbon black. It is suitable as an ink composition for. However, even though it has been improved, the oil retention is not sufficient, so it is inappropriate to use this wax as a single wax component.
It is suitable to use it in combination with other waxes as an agent for improving gloss and other physical properties of carbon paper ink. The wax in the ink composition of the present invention is used as a mixed wax together with the wax converted into the divalent metal salt and other waxes such as carnauba wax and montan wax. It is appropriate to blend the wax converted into the divalent metal salt in an amount of 5% to 50% by weight in the mixed wax; however, if it is blended in an amount of 5% or more, the ink composition for carbon paper will have a favorable effect. , for example, can improve gloss and reflectance, and if it is less than 5% by weight, it is difficult to obtain the above effects,
In addition, if the amount exceeds 50% by weight, the oil retention properties of the wax mixture will decrease. Next, the formulation of the ink composition for carbon paper according to the present invention can be expressed very generally as follows: Base oil: 10 to 50 parts by weight Waxes: 20 to 60 parts Carbon black: 5 to 25 parts by weight; As a base, small amounts (1 to 5 parts by weight) of fillers such as clay powder, petroleum resins, and plastics may be added to this as dyes to improve color tone, and hardness improvers. Inexpensive fillers may be incorporated in relatively large amounts (10 to 30 parts by weight) as extenders mainly for economic reasons. Also, waxes are often mixtures of two, three or more waxes, either to impart desirable properties or for economic reasons. Some or all of the acidic groups in the copolymerized wax
There are various methods of converting Ca into Ca, and waxes made using any of them will result in equally good carbon paper ink compositions. For example, in copolymer wax melted at 150℃,
When a 30 wt% CaC 2 aqueous solution is added dropwise over 0.5 to 2 hours, the reaction proceeds smoothly and quantitatively while water and HC are volatilized. The same is true for calcium acetate aqueous solutions, but since calcium acetate has low solubility in water at room temperature, the concentration must be kept below 20wt%, which increases the amount of water that must be volatilized, which is disadvantageous from a thermoeconomic perspective. Become. After the reaction is completed, the temperature is maintained at normal pressure with or without N2 injection, or at 100-3 mm.
A Ca-modified copolymer wax can be obtained by removing volatile substances by evaporation under a reduced pressure of about Hg for 0.5 to 2 hours. Even if powders such as CaO and Ca(OH) 2 are added to copolymerized wax and stirred, no reaction occurs until 300℃.
When a small amount of LiC is added to this system, the reaction progresses, but it is not quantitatively completed and a white powder always remains in the system after completion, which requires a step to remove it. When a small amount of water or an aqueous solution of a volatile acid such as HC is added to a system in which powders such as CaO and Ca(OH) 2 are added to a copolymerized wax, the reaction proceeds satisfactorily even at temperatures around 150°C. However, strong foaming occurs during the reaction in this system, so sufficient measures must be taken to prevent this. Similarly, the reaction proceeds in a system in which an aqueous HC solution is added to CaCO 3 powder. The wax produced by converting some or all of the acidic groups of the copolymerized wax into Ca salt has excellent hardness and gloss, good hue, no odor, and has a lower melting point than hardness. In addition, in relation to other ingredients, it has excellent gloss when mixed with base oil, good hue, hardness and oil retention compared to unmodified copolymerized wax, and has excellent dispersion of carbon black, dyes, etc. This wax is suitable as an ink composition for carbon paper due to its excellent color properties and color development.However, these properties are not limited to carbon paper, and this wax is suitable for shoe cream, plastic additives, and many other uses. It is shown that. In order to specifically explain the present invention, comparative examples and examples are shown below, but it goes without saying that the content of the present invention is not limited to the examples. Example 1 C 28 to C 50 (average carbon number
33) 200g of the copolymer (copolymer wax) of olefin and maleic anhydride was heated to 150℃ and stirred.
13 c.c. of a 30 wt% aqueous solution of CaC 2 was added dropwise over 0.5 hour, and stirring was continued for an additional 0.5 hour. then 0.5 hours
Volatile components were removed by bubbling N 2 and then distilling under a 5 mmHg vacuum for 1 hour. These reaction conditions correspond to a calculated amount in which 25% of the acidic groups contained in the wax are converted to Ca salts. After the reaction was completed, the infrared absorption spectrum showed that saponification had occurred as calculated. The properties of the product are shown in Table 1. Example 2 50 g of the same copolymerized wax as in Example 1 was heated to 150°C and stirred, and 2.2 g of Ca(OH) 2 powder was added to give a 1N
An acetic acid aqueous solution was added dropwise intermittently over 1 hour. The reaction proceeded with quite intense bubbling. After the completion of the dropwise addition, N 2 was blown in for 0.5 hours, followed by distillation under a reduced pressure of 5 mmHg. These reaction conditions corresponded to the calculated amount to convert 3/4 of the acidic groups contained in the wax into Ca salts, and the infrared absorption spectrum showed that the calculated amount of reaction had occurred. The properties of the product are shown in Table 1. Example 3 20g of the same copolymer wax as in Example 1 and ZnC
2 A reaction exactly the same as in Example 1 was carried out using 3.0 cc of a 30 wt% aqueous solution. These reaction conditions correspond to the amount calculated to convert 50% of the acidic groups contained in the wax into Zn salts. The product was a very hard wax with a metallic luster, but it was colored and had a reddish-brown color.
The properties of the product are shown in Table 1. Comparative Example 1 To 20 g of the product prepared in the same manner as in Example 1,
1.3g of Ca(OH) 2 powder was added and stirred at 275°C for 8 hours. These reaction conditions correspond to the calculated amount that the total amount of acidic groups contained in the wax will be converted to Ca salts if the reaction is completed. However, when stirring was stopped, a white powder settled at the bottom of the system, and the infrared absorption spectrum showed that the saponification reaction had hardly progressed. Example 4 In the same reaction as in Comparative Example 1, the temperature was lowered to 200°C,
When 2 c.c. of water was added dropwise intermittently, the reaction proceeded with intense bubbling, and the dropwise addition was completed in 1 hour, but the infrared absorption spectrum of the product showed almost complete completion of the saponification reaction. . The properties of the product are shown in Table 1. Example 5 The basic properties of various waxes (conventionally known waxes and waxes obtained in Examples 1 to 4) and mixtures of these waxes and base oils were measured, and Tables 1, 2, and 2 A comparative description is given in -3. A sample was prepared by mixing SAE30 lubricating oil (Nisseki High Motor MG30) as a base oil with the wax at a weight ratio of 1:1 and thoroughly stirring at 120°C. As shown in Table 1, the hardness of the mixture is not necessarily related to the hardness of the wax itself and shows a specific value, but all of the waxes in the examples were significantly harder than the copolymerized waxes before modification. ing. Although gloss can be measured simply by observation,
Furthermore, it was coated on standard gloss test paper (Japan Test Panel Industries Co., Ltd. Hidden Rate Test Paper) and the 60° reflectance was measured. (Toyo Rika Kogyo Co., Ltd. OH-1 type) Table of results -
Shown in 2. For waxes and mixtures, the solid surface observation results are given in four grades: very good (◎), good (○), not very good (△), and poor (×), but the evaluation changes when it is made into a coating film. There are cases. Among the control products, Hoechst OP is very good, but Carnaupawatkus does not show luster. Each of the waxes in the Examples is almost comparable to Hoechst OP and exhibits a gloss that is very similar to Hoechst OP. Furthermore, when 10% of the wax of Example 1 is added to carnauba wax, the gloss is improved and the reflectance is increased to 33% of that without additives. Oil retention refers to the ability to prevent base oil from seeping onto the paper surface, and is an essentially important property for carbon paper waxes. A mixture of wax and oil with a diameter of 20mmφ and a thickness of 10mm.
It was molded into a cylindrical shape (bottom side 3.14 cm 2 ), and left standing at 50°C for three days and nights on top of 10 sheets of thin paper sheets (Giacom). The area of the oil stain on the first sheet indicates oil retention (the smaller the number, the better the oil retention). Carnauba wax is an outstanding wax in this respect, and although the waxes of Examples do not exhibit sufficient performance in this respect, they are markedly improved compared to the copolymer wax before modification. Example 6 A trial carbon paper was produced using the wax of the present invention. Prescription Base oil (Nisseki High Motor MS30) 200g Wax (from Example 1) 12g Carnauba No. 2 36g Paraffin (Nisseki Paraffin 135) 80g Carbon Black (Mitsubishi Kasei MA100)
68g Methyl Violet 4g Total 400g Mix the entire composition for 1 hour in a ball mill kept at 120°C to make ink, and apply this to the back of thin paper (Giacom) with a roller to make it equivalent to spot carbon paper. . The ink was evenly applied, had a good gloss, and did not smear when layered with paper. Repeated copying was possible up to four times, which was superior to commercially available carbon paper on the back of slips. Comparative Example 2 An ink was prepared in the same manner as in Example 6, except that the entire amount of wax was replaced with Carnauba No. 2. The resulting carbon paper showed almost the same performance as Example 6, but
No surface gloss was observed. Example 7 The following experiment was conducted to compare the dispersibility of carbon black. 125〓paraffin in a test tube
Add 94.5 parts by weight, 5 parts by weight of various waxes, and 0.5 parts by weight of carbon black (Mitsubishi Kasei MA100).
After melt-mixing and standing at 120°C for three days and nights, the state of carbon black dispersion in the paraffin layer was observed. The results are shown in Table-3. The dispersion state was evaluated in three irregular stages as follows. 1... Most of the material has settled, and the paraffin layer is almost transparent. 3...The paraffin layer, which remained and dispersed in large quantities, is dark black. 2...Intermediate between 1 and 3, depending on the degree of blackness of the paraffin layer, from light to dark 2.2, 2.4,
...Evaluated in increments of 2.8 and 0.2, however, because it is a visual observation, the numerical value does not have much quantitative meaning. As mentioned above, carbon ink compositions containing a metal-modified copolymer wax as a wax component together with base oil and carbon black have superior gloss, hardness, oil retention, and pigment content compared to conventional carbon ink compositions. Provides excellent dispersibility.

【表】【table】

【表】【table】

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Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 実質的に基油とワツクスとカーボンブラツク
ならびにその他必要な染料、充填物などの成分か
ら成るカーボン紙用インク組成物において、該ワ
ツクスが、その量の5〜50重量%の範囲内で、炭
素数20を越えるモノオレフインと無水マレイン酸
とを遊離基発生条件下で反応させて得られるワツ
クス状共重合体のもつ酸性基の少なくとも1/6以上 を二価金属の塩に換えることによつて得られる金
属変性共重合ワツクスを含むことを特徴とするカ
ーボン紙用インク組成物。 2 前記二価金属がCa,MgまたはZnである、前
記特許請求の範囲第1項記載のカーボン紙用イン
ク組成物。 3 前記金属変性共重合ワツクスを5〜50重量部
含有するワツクス20〜60重量部、基油10〜50重量
部およびカーボンブラツク5〜25重量部を配合し
てなる、前記特許請求の範囲第1項または第2項
記載のカーボン紙用インク組成物。
[Scope of Claims] 1. In a carbon paper ink composition consisting essentially of base oil, wax, carbon black, and other necessary components such as dyes and fillers, the wax accounts for 5 to 50% by weight of the amount thereof. Within this range, at least 1/6 or more of the acidic groups of the wax-like copolymer obtained by reacting a monoolefin having more than 20 carbon atoms with maleic anhydride under free radical-generating conditions are divalent metal salts. An ink composition for carbon paper, comprising a metal-modified copolymer wax obtained by converting the wax into a metal-modified copolymer wax. 2. The ink composition for carbon paper according to claim 1, wherein the divalent metal is Ca, Mg or Zn. 3. Claim 1, which comprises 20 to 60 parts by weight of a wax containing 5 to 50 parts by weight of the metal-modified copolymer wax, 10 to 50 parts by weight of base oil, and 5 to 25 parts by weight of carbon black. The ink composition for carbon paper according to item 1 or 2.
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