JP3857789B2

JP3857789B2 - カ−ボンブラック分散液

Info

Publication number: JP3857789B2
Application number: JP27128597A
Authority: JP
Inventors: 矢太一大
Original assignee: 不易糊工業株式会社
Priority date: 1997-10-03
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2017-10-03
Also published as: JPH11106692A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はカ−ボンブラック分散液、特に書道、インキ、又は導電材料等に使用されるカ−ボンブラック分散液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カ−ボンブラックの分散液としては、水を分散媒体とし保護コロイドとして膠を使用した墨汁が良く知られている。近年膠以外に、ポリビニルアルコ−ルのような合成樹脂も保護コロイドとして用いられるようになった。しかし、膠の場合は４０℃以下で分散粒子が会合しやすくなることによるゲル化防止のため塩化カルシウムが使用されるが、これは装置に対する腐食等の問題を生じる。また、ポリビニルアルコ−ルは、安価で膠より保護コロイド性能も良いが、長期に保存すると酢酸の遊離によるｐＨの低下と酸臭の問題があった。
【０００３】
一方、カ−ボンブラックの分散液として特に重要な評価は、該分散液の安定性であり、この安定性を高めるため従来の分散液は、カ−ボンブラックに対する保護コロイドの添加量を多く必要とし、膠を用いた場合は、カ−ボンブラック１００重量部に対し７０重量部〜８０重量部程度、ポリビニルアルコ−ルの場合でも４０重量部程度添加されていた。
【０００４】
このように、保護コロイドとしての樹脂の添加量が多いと、書道液としては筆の運びが重くなり、またきれいな滲みが出にくく、筆に残った液が固まり、次の使用時に筆がなかなか解けない等の問題があり、該樹脂の添加量が少なくてカ−ボンブラックに対する分散性と分散安定性の良い分散液が求められていた。また、近年、電気機器分野においても、微粒子炭素材料としてカ−ボンブラックのコロイド液を用いる場合に、樹脂量が多いと炭素の導電性能が低下するので、同様に樹脂量が少なくて分散性等のよいカ−ボンブラック分散液が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、保護コロイドとしての樹脂の添加量が少なく、しかも分散性と分散安定性のよいカ−ボンブラック分散液を提供することを主たる目的とすると共に、前記装置の腐食性やｐＨの低下の問題がない分散液を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は前記の問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、カ−ボンブラックに対して保護コロイド性能の高い樹脂として水溶性ナイロンを見出すと共に、従来用いられていた水に代わって、分散媒体としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いることによりさらに保護コロイドとしての樹脂量を減らすことができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
すなわち、本発明のうち請求項１記載の発明は、少なくとも、分散媒体としての水と、カ−ボンブラックと、カ−ボンブラックの保護コロイドとしての水溶性ナイロンからなるカ−ボンブラック分散液である。
【０００８】
本発明に用いるカ−ボンブラックは、カ−ボンブラックと称されるものであれば特に限定されないが、印刷用インキに使用されるカ−ボンブラックが好ましく、特に粒子径が１０ｎｍ〜５０ｎｍのものが好ましい。
【０００９】
この発明に用いる水溶性ナイロンは、水やアルコ−ルに溶解する機能を付与した変性ポリアミドであって、一般に水溶性ナイロンと称されているものである。このような水溶性ナイロンとしては、例えば、東レ株式会社製の「ＡＱ−ナイロン」が例示される。
【００１０】
この水溶性ナイロンの添加量は、カ−ボンブラック１００重量部に対して１７重量部〜３０重量部とするのが好ましい。１７重量部未満では、分散安定性が悪くなる傾向に有り、一方、３０重量部を超えて添加しても分散性や分散安定性に影響がなく、コスト面でマイナスとなるからである。
【００１１】
なお、この発明は、少なくとも、分散媒体としての水とカ−ボンブラックとカ−ボンブラックの保護コロイドとしての水溶性ナイロンからなるカ−ボンブラック分散液であり、その他に、使用目的に応じ、界面活性剤、保湿剤、防腐剤、香料、消泡剤等を適宜配合してもよい。また、分散媒体の水は、必ずしも水単独で使用する必要はなく、この発明の作用・効果を害さない程度に、水と混合し得る他の分散媒体（Ｎ−メチル−２−ピロリドンやその他の有機溶媒）を添加してもよいのはもちろんである。
【００１２】
この発明は以上のように構成することにより、保護コロイド剤としての樹脂の添加量を、従来より著しく低減できる。したがって、この発明に係る分散液は、筆の運びがよく、きれいな滲みが出やすく、使用した筆を暫く放置後も筆が解けやすく再使用が容易な書道液、若しくは流動性に優れた印刷インキ、又は導電性のよい微粒子炭素材料として有用である。
【００１３】
また、本発明のうち請求項２記載の発明は、少なくとも、分散媒体としてのＮ−メチル−２−ピロリドンと、カ−ボンブラックと、カ−ボンブラックの保護コロイドとしての水溶性ナイロンからなるカ−ボンブラック分散液である。
【００１４】
この発明は、請求項１記載の分散媒体としての水に代わってＮ−メチル−２−ピロリドンを用いたものであり、カ−ボンブラックや水溶性ナイロンの意味は前記と同様である。しかし、この発明の場合における水溶性ナイロンの添加量は、カ−ボンブラック１００重量部に対して９重量部〜２５重量部とするのが好ましい。９重量部未満では、分散安定性が悪くなる傾向に有り、一方、２５重量部を超えて添加しても分散性や分散安定性に影響がなく、コスト面でマイナスとなるからである。
【００１５】
なお、請求項２記載の発明は、少なくとも、分散媒体としてのＮ−メチル−２−ピロリドンと、カ−ボンブラックと、カ−ボンブラックの保護コロイドとしての水溶性ナイロンからなるカ−ボンブラック分散液であり、その他に、使用目的に応じ、界面活性剤、保湿剤、防腐剤、香料、消泡剤等を適宜配合してもよい。また、分散媒体のＮ−メチル−２−ピロリドンは、必ずしもそれ単独で使用する必要はなく、請求項２記載の発明の作用・効果を害さない程度に、Ｎ−メチル−２−ピロリドンと混合し得る他の分散媒体（水や有機溶媒）を添加してもよいのはもちろんである。
【００１６】
以上の如く、構成することにより、保護コロイド剤としての樹脂の添加量を、請求項１記載の発明の場合よりも更に低減でき、前記筆の運びがよい等の書道液や流動性に優れたインキとして更に好適に用いられるばかりか、分散媒体として水を用いず有機溶媒を用いているので、このカ−ボンブラック分散液は電気機器分野における微粒子炭素材料として特に有用である。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、「部」はいずれも「重量部」を意味する。
【００１８】
実施例１
カ−ボンブラック（三菱化学（株）製三菱カ−ボン＃４０）６部に、予め水５．７部に水溶性ナイロン（東レ（株）製ＡＱ−ナイロンＰ−７０）１．２部と非イオン系界面活性剤（旭電化（株）製プルロニックＦ−６８）０．１部を溶解した調整液７部を加え、双方を混練りしてカ−ボンブラックペ−ストを作成する。これを三本ロ−ルに４回通し、カ−ボンブラックの分散を行う。生じたカ−ボンブラック分散ペ−ストを水で希釈し、全量を１００部としてカ−ボンブラック分散液とする。
【００１９】
実施例２
カ−ボンブラック（三菱化学（株）製三菱カ−ボン＃４０）６部に、予めＮ−メチル−２−ピロリドン（ＢＡＳＦジャパン社製）４．４部に水溶性ナイロン（東レ（株）製ＡＱ−ナイロンＰ−７０）０．７部と非イオン系界面活性剤（旭電化（株）製プルロニックＦ−６８）０．１部を溶解した調整液５．２部を加え、双方を混練りしてカ−ボンブラックペ−ストを作成する。これを三本ロ−ルに４回通し、カ−ボンブラックの分散を行う。生じたカ−ボンブラック分散ペ−ストをＮ−メチル−２−ピロリドンで希釈し、全量を１００部としてカ−ボンブラック分散液とする。
【００２０】
比較例１
カ−ボンブラック（三菱化学（株）製三菱カ−ボン＃４０）６部に、膠（新田ゼラチン（株）製ニッピグル−ＦＮＧ）４．４部を水８部に溶解後加温・加圧して低分子量化したものに非イオン系界面活性剤（旭電化（株）製プルロニックＦ−６８）０．１部と４０％塩化カルシウム水溶液１５部とを添加して、予め調整した膠調整液２７．５部のうち２５部を加え、双方を混練りしてカ−ボンブラックペ−ストを作成する。これを三本ロ−ルに４回通し、カ−ボンブラックの分散を行う。生じたカ−ボンブラック分散ペ−ストに残りの前記膠調整液２．５部を加え、水で希釈して全量を１００部とし、カ−ボンブラック分散液とする。
【００２１】
比較例２
カ−ボンブラック（三菱化学（株）製三菱カ−ボン＃４０）６部に、予め水７．１部にＰＶＡ（（株）クラレ製クラレポバ−ル＃２１０）２．４部と非イオン系界面活性剤（旭電化（株）製プルロニックＦ−６８）０．１部を溶解した調整液９．６部を加え、双方を混練りしてカ−ボンブラックペ−ストを作成する。これを三本ロ−ルに４回通し、カ−ボンブラックの分散を行う。生じたカ−ボンブラック分散ペ−ストを水で希釈し、全量を１００部としてカ−ボンブラック分散液とする。
【００２２】
比較例３
カ−ボンブラック（三菱化学（株）製三菱カ−ボン＃４０）６部に、予め水９．６部にＰＶＡ（（株）クラレ製クラレポバ−ル＃２１０）１．２部と非イオン系界面活性剤（旭電化（株）製プルロニックＦ−６８）０．１部を溶解した調整液１０．９部を加え、双方を混練りしてカ−ボンブラックペ−ストを作成する。これを三本ロ−ルに４回通し、カ−ボンブラックの分散を行う。生じたカ−ボンブラック分散ペ−ストを水で希釈し、全量を１００部としてカ−ボンブラック分散液とする。
【００２３】
次にこれらカ−ボンブラック分散液の分散性とその安定性の評価についての試験（濾紙点滴、沈降物、泥状物）を行うと共に、粘度（ｍＰａ・ｓ）、ｐＨ、蒸発残分（％）についても試験を行った。
その結果を表１に示すが、その試験方法は次の通りである。
【００２４】
（濾紙点滴試験）−５ｍｍΦガラス棒の一端を溶融して引っ張り細くした後、細くした部分の先端をそのまま溶融して球形にした特製の濾紙点滴試験用点棒を用い、該点棒を球形部分を下にしてカ−ボンブラック分散液に約１０ｃｍ浸漬後引き上げて、濾紙上に濾紙から引き離して配置し、カ−ボンブラック分散液の一滴を前記濾紙上に落とし、カ−ボンブラック分散液の拡散状態をみる。なお、濾紙としては東洋濾紙株式会社製のＮｏ．２濾紙を使用した。
カ−ボンブラックが分散媒体と共に円周方向に均一に拡散し、分散媒体の拡散部分の円面積全体が均一に黒く染まっていれば、分散性は「良好」とし、濃淡部が少し表れている程度であれば「一応良好」とし、濃淡部分が表れてそれぞれが層を形成しておれば「不良」とする。
【００２５】
（沈降物試験）−上記特製の濾紙点滴試験用点棒を用い、該点棒の球形部分がカ−ボンブラック分散液容器の底に達するようにし、ゆっくり移動させてその移動抵抗の感触が、容器底の部分における粒状の沈降物の感触であれば、沈降物有とし、そのような感触がなければ沈降物無とした。
（泥状物試験）−上記特製の濾紙点滴試験用点棒を用い、該点棒の球形部分がカ−ボンブラック分散液容器の底に達するようにし、ゆっくり移動させてその移動抵抗の感触が、容器底の部分から上方に泥状物の層を形成している感触であれば、泥状物有とし、そのような感触がなければ泥状物無とした。
【００２６】
（粘度試験）−（株）東京計器製のＢＬ粘度計（ロ−タ−Ｎｏ．１、６０ｒｐｍ）を用い、１０℃における粘度を測定した。
（ｐＨ試験）−ｐＨメ−タ−（堀場製作所製Ｍ−１３）で測定した。
（蒸発残分）−試料約１ｇを１０５〜１１０℃で乾燥後の固形分を蒸発残分とし、当初の分散液重量に対する固形分重量の割合を重量％で示す。
【００２７】
なお、表１において、実施例１、２及び比較例１〜３の分散性は、これらの分散液作成直後の分散状態を前記濾紙点滴試験で評価し、実施例１、２及び比較例１〜３の分散安定性はこれらの分散液作成後３箇月経過後の分散状態を前記濾紙点滴試験、前記沈降物試験、前記泥状物試験により評価したものである。
【００２８】
【表１】

【００２９】
表１に示すように、保護コロイドとして水溶性ナイロンを用いた実施例１、２は、保護コロイドとして膠やＰＶＡを用いる従来のカ−ボンブラック分散液である比較例１、２に比べ、保護コロイドの添加量を格別に少なくしてよいことがわかる。すなわち、表１に示す保護コロイドの添加量の数値をカ−ボンブラック１００重量部に対する割合に換算すると、実施例１は２０重量部、実施例２は約１２重量部、比較例１は約７０重量部、比較例２は４０重量部、比較例３は２０重量部であり、実施例１は比較例１の２／７、従来比較的好ましい保護コロイドとされたＰＶＡを用いる比較例２に比べてもその半分の添加量で、分散性も分散安定性も従来品と同程度の評価が得られている。
【００３０】
特に、分散媒体としてＮ−メチル−２−ピロリドンを用いた実施例２はさらに保護コロイドの添加量を減少さすことができ、比較例１に比べ１／７程度、比較例２に比べても１／３の添加量で従来品と同様の分散性、分散安定性が得られている。
なお、比較例３はＰＶＡの添加量を実施例１と同じにしたものであるが、この場合は表１に示すように、分散安定性に問題が生じる。
【００３１】
したがって、実施例１、２のカ−ボンブラック分散液は、保護コロイドの添加量を従来の半分〜１／７にすることができ、表１に示すように分散液の粘度が低いことも相俟って、従来品よりも筆の運びがよく、きれいに滲みの出る書道液や流動性が良くきれいに印刷できる印刷用インキを提供できる。また、樹脂量が少なく導電性に優れているので、例えば電池等の分野におけるカ−ボンブラックコロイドとして好適に用いられる。特に実施例２のカ−ボンブラック分散液は分散媒体に水を使用しないので、該用途にはより好適である
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、水溶性ナイロンを保護コロイドとすることにより、保護コロイドとしての樹脂量を従来より大幅に低減さすことができ、書道液として使用した場合は、筆の運びがよく、滲みがきれいでしかも墨を付け放置後も墨がほとんど固まらず再使用時に筆が解けやすい効果がえられ、印刷用インキとして使用した場合は、流動性がよく、印刷時の取扱も便利である。
【００３３】
また樹脂量が少ないので、導電性のよい微粒子炭素材料として好適に用いられる。さらに、従来品のようにゲル化防止剤として塩化カルシウムを用いる必要がないので腐食の問題を生ずることがなく、さらにＰＶＡを用いないので、ｐＨの低下の問題も生じない。

Claims

少なくとも、分散媒体としての水と、カ−ボンブラックと、カ−ボンブラックの保護コロイドとしての水溶性ナイロンからなるカ−ボンブラック分散液。
少なくとも、分散媒体としてのＮ−メチル−２−ピロリドンと、カ−ボンブラックと、カ−ボンブラックの保護コロイドとしての水溶性ナイロンからなるカ−ボンブラック分散液。