KR970001930B1 - 용이하게 분산 가능한 착색카본 블랙, 및 잉크의 제조방법 - Google Patents

용이하게 분산 가능한 착색카본 블랙, 및 잉크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

용이하게 분산 가능한 착색카본 블랙, 및 잉크의 제조방법
제1도는 본 발명에 이용되는 예로서, 2본(本)를 (twin roll) 압축형 성형기의 종단면도를 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 출발 물질용 호퍼 2 : 교반 익근(羽根)
3 : 공급 스크류
4 : 교반 익근(2) 및 공급 스크류(3) 추진 장치
5 및 5' : 압축용 프레스 롤
본 발명은 신규 잉크용 카본 블랙 및 그러한 카본 블랙을 사용함으로써 잉크를 효율적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
카본 블랙 제조 공장에서는, 통상적으로, 제조된 카본 블랙의 저장 및 수송을 용이하게 하며 또한 최종 사용자가 사용하는 중에 미세 분말이 산란되는 것을 방지할 목적으로 카본 블랙을 입상화한다. 그러나, 잉크 제조공정에 있어서, 고무의 제조나 또는 수지에 착색제를 배합하는데 사용하기 위해 강력한 혼련기로 카본 블랙을 혼련시키는 것이 불가능하다는 문제에서 볼때, 잉크 용도에서는 분산성이 가장 중요하게 된다. 따라서, 잉크의 제조를 위해서는, 부피 밀도가 낮으며 분산성이 양호한 분말상의 카본 블랙을 입상화하지 않은채로 사용한다.
잉크 제조를 위해 분산성을 중시하기 때문에, 카본 블랙을 입상화하지 않은 분말상으로 종이 주머니에 채운다. 따라서, 부피가 크고 쉽게 산란되는 다량의 카본 블랙은 잉크 제조용으로 채워 넣어지지 않으므로, 작업상 및 환경상 심각한 문제가 발생된다. 본 발명자들은 상기 문제들을 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 카본 블랙 분말 워료를 부피밀도 0.10~0.50g/㎤가 되도록 압축 성형시킴으로써 초기 분산도가 5.0% 이하인 압축 플레이크 펠릿을 수득하여 상기의 문제를 지니지 않은 카본 블랙을 얻을 수 있다는 것을 알아내었다. 즉, 압축에 의해 부피 밀도가 증가되어, 그에 의해 산란이나 작업상의 어려움과 같은 문제들이 해결되었으며, 동시에 용제에서의 분산성이 약화되지 않는다는 것을 의외로 알아내었다. 또한, 그러한 펠릿을 사용함으로써, 카본 블랙이 용제로 분산되는 시간을 상당히 단축시키며, 오염작업의 경감, 카본 블랙을 투입하는 작업의 단축 및 저장용적의 축소를 포함하는 카본 블랙 제조시의 상당한 장점을 얻을 수 있게 되었다.
본 발명은 카본 블랙 분말 원료를 부피 밀도 0.10~0.50g/㎤가 되도록 압축성형시킴으로써 수득된, 초기 분산도가 5.0% 이하인 용이하게 분산 가능한 착색 카본 블랙을 제공한다.
본 발명은 또한 카본 블랙 분말 원료를 부피 밀도 0.10~0.50g/㎤가 되도록 압축성형시킴으로써 수득된, 초기 분산도 5.0% 이하의 카본 블랙인 안료와 용매를 혼합하는 것을 특징으로 하는, 잉크의 제조방법을 제공한다.
첨부한 도면에서, 제1도는 본 발명의 카본 블랙 제조에 사용되는 2본 롤 압축형 성형기의 종단면도이다.
이제, 바람직한 구체예를 참고로 본 발명을 좀더 자세히 기재한다.
본 발명의 카본 블랙 출발 물질은, 그것이 분말상이기만 하면 특별히 한정되지 않는다. 통상은, 착색 카본 블랙, 고무용 카본 블랙 또는 아세틸렌 카본 블랙 등과 같은, 태핑(tapping) 부피 밀도가 0.05~0.30g/㎤인 분말을 사용한다.
여기에서, 태핑 부피 밀도는 JIS K-1469에 따라 측정된 부피 밀도이다. 한편, 이후에 자세히 기재될 부피 밀도는 JIS K-6221에 따라 측정된 부피 밀도이다. 또한 카본 블랙의 경도는 JIS K-6221에 따르는 입상화된 카본 블랙의 경도를 측정하는 방법에 의해 측정된 경도이다.
질소 흡수에 의한 표면적이 25~200㎡/g인 카본 블랙을 사용하는 것이 바람직하며, 그 이유는 DBP 흡수도가 너무 높을 경우, 카본 블랙의 유동성이 나빠지기 때문이다.
카본 블랙 분말 원료를 압축시키는 장치는 카본 블랙 분말 원료를 실린더내에 채운후, 피스톤으로 압착시키는 타입의 통상 타정기(pelletizer), 또는 카본 블랙 분말 원료를 로터와 접촉시킨채로 압착시키는 타입의 회전식 성형기이다. 그러한 타정기의 구체예로는 단말 타정기, 회전식 타정기, 다점 압축형 타정기 및 경사롤 형 타정기등이 있다. 회전식 성형기의 구체예로는 상부 롤러 압축 회전반 성형기 및 롤 성형기이다. 카본 블랙 분말 원료를 압축시키기 위한 하중은 부피 밀도 및 원료의 입자 크기를 고려하여 압축후의 부피밀도가 0.10~0.50g/㎤, 바람직하게는 0.15~0.45g/㎤, 이며 조립 카본 블랙의 경도가 1.0g 이하, 바람직하게는 0.1~1.0g, 더욱 바람지하게는 0.1~0.5g이 되도록 선택한다. 하중은 보통 10kg/㎠ 이하, 바람직하게는 5kg/㎠ 이하이다. 만약 하중이 너무 크면, 제조된 카본 블랙이 단단해지고, 초기 분산도가 불량하게 되어, 바람직하지 못하다. 압축성형시에, 잉크를 오일과 같은 바인더를 포함하는 첨가제가 적당하게 사용되기도 한다.
이제 도면을 참고하면서 본 발명을 더욱 자세히 기재한다.
교반 익근(2)에 의해 진탕시켜서 걸리는 것을 방지하면서 호퍼(1)에 있는 카본 블랙 분말 원료를 공급 스크류(3)에 공급한다. 공급 스크류(3)으로부터 방출된 카본 블랙을 프레스 롤(5) 및 (5')(직경 250mm 및 롤 나비 50mm)사이에서 압축성형시킨다. 프레스 롤(5) 및 (5')은 롤 압력, 회전속도 및 롤 슬릿, 즉 프레스 롤(5) 및 (5') 사이의 공간이 맞춰질 수 있도록 장치한다.
프레스 롤(5) 및 (5')은 제1도에 나타나 있듯이 캘린터(calender)타입이거나, 또는 조각 롤(engreved rolls)이 되기도 한다. 또한, 프레스 롤(5) 및 (5')은 소결금속이나 세라믹과 같은 여과 물질로 만들어진 표면을 가지며 프레스를 (5) 및 (5')의 내측을 감압 탈기시키기도 한다.
본 발명의 초기 분산도는 카본 블랙이 매체내에서의 분산에 의해 분산되는 초기 단계에서의 분산성을 나타낸다.
즉, 압축성형된 카본 블랙을 전술한 조건하에 분산시켜 슬러리를 얻고, 그 다음, 이것을 미리 측정한 메쉬 크기를 가지는 체로 여과한다. 초기 분산도는 처음에 첨가한 카본 블랙의 양에 대한 체에 남아 있는 카본 블랙의 비율이다. 매체, 분산 조건, 체의 메쉬 크기등은 카본 블랙의 각각의 용도에 따라 설정된다. 본 발명의 압축 성형된 카본 블랙에 있어서, 초기 분산도는 5% 이하이다.
이제, 실시예를 참고로 본 발명을 더 자세히 기재한다.
그러나, 본 발명이 그러한 구체적인 실시예에 전혀 제한되지는 않는다.
시험 방법
(1) 부피밀도
부피밀도는 JIS K-6221에 따르는 조립 카본블랙의 겉보기 비중을 측정하는 방법에 의해 측정되며 g/㎤ 단위로 표시한다.
(2) 태핑(tapping) 부피밀도
태핑 부피밀도는 JIS K01469에 따르는 부피 밀도 측정 방법에 의해 측정되며 g/㎥ 단위로 표시한다.
(3) 조립 입자의 경도
경도는 JIS K-6221에 따르는 조립 카본 블랙의 경도를 측정하는 방법에 의해 측정되며 g단위로 표시한다.
(4) 초기 분산도
카본 블랙 41.7중량부를 신문지 잉크용 용제 100중량부에 첨가하고 디스퍼스(disperse)타입의 분산기를 사용하여 110℃에서 2,000rpm의 회전 속도로 30분 동안 분산시킨다. 이 분산 잉크 100중량부에, 희석오일 36.8중량부를 첨가하여 희석한다. 이 희석 분산잉크중 미리 정하는 중량(Ag)를 350메쉬의 체(메쉬 경구 : 44㎛)로 여과시킨다. 카본 블랙이 남아 있는 희석 오일을 아세톤으로 세척 제거한다. 체에 남아 있는 잔류물을 150℃에서 30분동안 건조시키고 무게를 잰다(Bg). 초기 분산도는 하기의 식에 의해 계산된다.
Figure kpo00001
식중, C는 희석 분산 잉크내의 카본 블랙 농도(중량%)이다.
[실시예 1]
잉크용 카본 블랙(#33, 미쓰빗 가세이 가부시끼가이샤 제품, 태핑 부피 밀도 : 0.227g/㎤, 부피 밀도 : 0.185g/㎤)을 2본 롤 압축형 조립 장치(오오쓰까데꼬 K.K 제품, C-102 컴팩팅 머신)를 사용하여 하기의 조건하에서 압축 성형시킨다.
카본 블랙 공급양 : 10kg/시간
롤 회전 속도 : 2.75rpm
롤 가압력 : 18톤
압축 성형시킨 카본 블랙을 시험한 결과가 표 2에 나타나 있다.
[실시예 2 내지 5]
조립 조건이 표 1에 나타낸 것인 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 작업을 수행한다.
[비교예 1]
출발 물질로서 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 잉크용 카본 블랙을 사용하여, 건식 조립장치(dry pelletizer)로 하기의 조건하에 조립을 수행한다.
카본 블랙 : 100중량부
바인더 : 없음
드럼 회전 속도 : 7rpm
그리하여 수득한 펠릿으로 실시예 1에서와 동일한 시험을 수행한다. 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
[비교예 2]
출발 물질로서 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 잉크용 카본 블랙을 사용하여, 습식 조립 장치(wet beading machine)로 하기의 조건하에 조립을 수행한다.
카본 블랙 : 100중량부
바인더 : 100중량부
드럼회전 속도 : 450rpm
그리하여 수득한 펠릿으로 실시예 1에서와 동일한 시험을 수행한다. 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
참고예 1
실시예에서 출발 물질로서 사용된 카본 블랙 분말 원료의 초기 분산도를 측정한 결과, 1.03%였다.
Figure kpo00002
Figure kpo00003
표 2로부터 판단컨데, 본 발명의 카본 블랙은 태핑 부피 밀도가 건식 조립 또는 습식 조립에 의해 수득된 것과 실제로 동일함에도 불구하고 우수한 분산성을 가짐이 명백하다.
본 발명에 따라서, 오염이 없고 분산성이 우수한 신규 카본 블랙을 소형의 간단한 장치에 의해 수득할 수 있다. 또한, 그러한 카본 블랙을 사용함으로써, 잉크 제조공정이 분산 시간의 단축, 오염 작업의 경감, 카본 블랙 투입 작업의 단축, 및 저장용적의 축소등의 면에서 개선될 수 있다.

Claims (8)

  1. 카본 블랙 분말 원료를 부피 밀도 0.10~0.50g/㎤가 되도록 압축 성형시킴으로써 수득된, 초기 분산도가 5.0% 이하인, 용이하게 분산 가능한 착색 카본 블랙.
  2. 제1항에 있어서, DBP 흡수도가 40~120ml/100g이며 질소 표면적이 25~200㎡/g인, 용이하게 분산 가능한 착색 카본 블랙.
  3. 제1항에 있어서, 1.0g 이하의 경도를 가지는 압축 플레이크 펠릿 형태인, 용이하게 분산 가능한 착색 카본 블랙.
  4. 제2항에 있어서, 1.0g 이하의 경도를 가지는 압축 플레이크 펠릿 형태인, 용이하게 분산 가능한 착색 카본 블랙.
  5. 카본 블랙 분말 원료를 부피 밀도 0.10~0.50g/㎤가 되도록 압축 조립시킴으로써 수득된, 초기 분산도 5.0% 이하의 카본 블랙인 안료와 용매를 혼합하는 것을 특징으로 하는, 잉크의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 카본 블랙이 40~120ml/100g의 DBP 흡수도 및 25~200㎡/g의 질소 흡수에 의한 표면적을 가지는, 잉크의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 카본 블랙이 1.0g 이하의 경도를 가지는 압축 플레이크 펠릿 형태인, 잉크의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 카본 블랙이 1.0g 이하의 경도를 가지는 압축 플레이크 펠릿 형태인, 잉크의 제조방법.
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