JP2003535949A

JP2003535949A - 自己分散型顔料およびこれを製造する方法ならびに使用方法

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Publication number: JP2003535949A
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Inventors: イェーアン−ゴン; ジェイ．エイスマンマイケル; ポールヘルドロバート; エル．ホフマンジェイムズ; ヴィー．パテルダイレン; レイイア−チン; ジョセフスピネリハリー; エル．ウィットマンサンドラ
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2003-12-02
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: WO2001094476A2; CN1781994A; CN1436217A; CN1240783C; ATE386085T1; EP1287081B1; KR20030014687A; CA2407498C; AU6818401A; EP1287081A2; CN100451074C; CA2407498A1; WO2001094476A3; DE60132766D1; TWI293084B; US20020014184A1; DE60132766T2; AU2001268184B2; MXPA02012007A; JP5424520B2

Abstract

(57)【要約】水性環境でオゾンを用いて顔料を酸化させ、オゾンと水と顔料との混合物に分散混合操作を施すおよび／または混合物のｐＨを６〜８の範囲に維持することで、顔料を自己分散型にし、好ましくは３μモル／Ｍ²未満の酸価を有するようにする方法を提供する。この方法によって得られる顔料と、この自己分散型顔料を含有するインクジェット用インキも提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）本発明は自己分散型顔料に関し、特に、このような顔料の製造方法と、これを
インクジェット用インキに使用することとに関する。

【０００２】顔料の水性分散液が従来技術において周知であり、印刷（特にインクジェット
印刷）用インキ；乗物、建造物、路面表示などに用いられる水性ペイントおよび
他の塗料；化粧品；医薬品などのさまざまな用途に使用されている。一般に顔料
は水性ビヒクルに可溶ではないため、ビヒクル中に顔料を安定して分散させるに
はポリマー分散剤または界面活性剤などの分散助剤を使用しなければならないこ
とが多い。

【０００３】しかしながら、分散助剤を使用すると分散助剤を使用しない場合に比べて分散
液の粘度が高くなる。用途によっては粘度が増しても特に問題になることはない
が、これが大きな欠点になる場合もある。たとえば、最終製品の特性を改善する
目的でバインダーを添加すると、分散液を最終的に使用する用途（たとえばイン
クジェット用インキ）での粘度制限を超えてしまうことがある。このため、分散
液自体の粘度が理由で最終製品に向けた組成の許容範囲が狭くなってしまう。

【０００４】自己分散型顔料、特に自己分散型カーボンブラック顔料が何年も前から従来技
術において周知である。たとえば、米国特許第２，４３９，４４２号には、カー
ボンブラック顔料を、次亜塩素酸ナトリウムの水溶液と発熱的に反応させるか、
あるいは塩化ナトリウム溶液中で電気分解する、あるいは水酸化ナトリウム溶液
中に懸濁させて塩素ガスで処理し、カーボンブラックが容易かつ自然に水中に分
散するようにコロイド特性を変化させる方法が開示されている。このような分散
液から作られるインキは新聞印刷用紙上で水の作用によって色あせたりしないも
のであると言われている。

【０００５】Ｄｏｎｎｅｔら、Ｅｔｕｄｅｄｅｌ'ａｃｔｉｏｎｃｈｉｍｉｑｕｅ
ｄｅｓｏｘｙｄａｎｔｓｓｕｒｌｅｎｏｉｒｄｅｃａｒｂｏｎｅ、
ＥｃｏｌｅＳｕｐｅｒｉｅｕｒｅｄｅＣｈｅｍｉｅｄｅＭｕｌｈｏｕ
ｓｅ、Ｎｏ．２９４（１９６２）第１７２７〜１７３５頁には、酸化剤の親水性
を高めるための酸化剤がカーボンブラックにどのような影響をおよぼすかについ
ての概要が包括的に記載されている。ここに論じられている酸化剤としては、過
マンガン酸カリウム、塩化ナトリウム、塩素酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム
、過硫酸ナトリウム、硝酸および次亜塩素酸ナトリウムがあげられる。

【０００６】米国特許第３，０２３，１１８号には、希硝酸を用いてカーボンブラックを酸
化させ、カーボンブラックをさらに溶解しやすいものにする方法が教示されてい
る。また、米国特許第３，２７９，９３５号には、カーボンブラックの気相酸化
について大まかに論じられており、特に、過酸化物ガスと混合された酸素含有ガ
スでカーボンブラックを処理する気相酸化法が教示されている。米国特許第３，
３４７，６３２号には、次亜塩素酸ナトリウムの水溶液中でカーボンブラックを
反応させることで親水性カーボンブラックを製造する方法が教示されている。

【０００７】最近になって、自己分散型顔料を用いてインキを組成する動きがブームになっ
ている。たとえば、米国特許第５，５５４，７３９号および国際特許出願公開第
９６／１８６８８号には、カーボンブラックをジアゾニウム塩と反応させる、表
面改質カーボンブラック顔料の製造法について教示されている。国際特許出願公
開第９７／４７６９８号には、カーボンブラックをシリコーンで処理してその分
散性を改善することが教示されている。このような表面改質カーボンブラック顔
料を含有するインキまたはこのようなカーボンブラック顔料をインキに使用する
ことについては、国際特許出願公開第９６／１８６９４号、米国特許第５，７１
３，９８８号、国際特許出願公開第９７／４９７７４号および国際特許出願公開
第９８／０６７８８号にも提案されている。カーボンブラック顔料を次亜ハロゲ
ン酸塩（次亜塩素酸ナトリウムなど）の水溶液で処理することならびにその使用
法については、米国特許第５，６０９，６７１号、米国特許第５，７１８，７４
６号、欧州特許出願公開第０８０２２４７号および欧州特許出願公開第０
８１９７３７号に提案されている。

【０００８】このような従来技術における処理方法にはいずれも何らかの欠点がある。気相
酸化では発熱量が極めて大きくなることがあるため、安全面で非常に危険なもの
となり得る。気相法および湿式法ではいずれも相当な量の副生物が生成されるが
、これを精製工程で除去してやる必要がある。こうした問題を解決するために、
欧州特許出願公開第０８９６９８６号には、水の存在下、カーボンブラック
をオゾンで処理する方法ならびに、この方法で作られるインキおよび塗料が開示
されている。このような方法で製造されたカーボンブラックは従来技術の方法よ
りも汚染物が少なく、一層安定した分散液が得られると言われている。しかしな
がら、こうした顔料ですら、インクジェット印刷などの厳しい用途に向けて商業
的に実用化できるほどの品質ではない。

【０００９】（発明の開示）本発明の第１の実施形態は、少なくとも１つの分散混合操作を顔料に対して施
しながら、同時に水性環境中でオゾンを用いて顔料を酸化させる工程を含む、自
己分散型顔料の製造方法を提供するものである。

【００１０】本発明のもう１つの実施形態は、ｐＨを６〜８に維持しつつ水性媒質中でオゾ
ンを用いて顔料を酸化させる工程を含む、自己分散型顔料の製造方法を提供する
ものである。

【００１１】本発明のさらに別の実施形態は、水性媒質中でオゾンを用いて顔料を酸化させ
、３μモル／Ｍ²未満の酸価を有するカーボンブラック顔料を生成する工程を含
む、自己分散型顔料の製造方法を提供するものである。

【００１２】上記の方法における特徴を組み合わせた、上記の方法のバリエーションも本発
明によって提供される。

【００１３】本発明はさらに、上記の方法によって調製される自己分散型顔料を提供するも
のである。

【００１４】本発明は、別の態様において、上記の方法によって調製される顔料を含む水性
分散液を提供するものである。

【００１５】本発明はさらに、インクジェット用インキ組成物における自己分散型顔料の使
用法を提供するものである。

【００１６】（発明の詳細な説明）本発明は、自己分散型顔料の製造方法、この方法によって作られる自己分散型
顔料ならびにその使用法を提供するものである。「自己分散型」という用語につ
いては、従来技術において一般に理解されているとおり、本願明細書でも、分散
助剤を添加することなく顔料が安定した水性分散液を形成できるように顔料粒子
の表面に共有結合的に結合した安定基を含む顔料を意味するものとして用いてい
る。

【００１７】図１を参照すると、概略図に本発明の好ましい方法を示す。基本的には、図１
に示す実施形態において、貯蔵・気化・供給タンク１５に供給される圧縮酸素ま
たは空気９からオゾン生成器１０によってオゾンを生成し、このオゾンを予備混
合タンク１６に搬送する。予備混合タンク１６には、給水路１２を介して水が搬
送され、また、顔料供給路１４を介して固形分放出部１７経由で顔料が搬送され
る。この固形分放出部には、フードと格子と回転弁とが設けられ、集塵系１９に
続く排出口がある。オゾンより先に水を加えさえすれば、顔料、水、オゾンを予
備混合タンク１６に導入する順序は特に重要ではない。

【００１８】予備混合タンク１６中にあるうちに反応物を攪拌すると好ましい。この攪拌は
、磁気攪拌装置または他の好適な手段で水と顔料との混合物にオゾンの気泡を強
く導入する形で行うことができる。特に好ましい実施形態では予備混合タンク１
６は高速分散装置（「ＨＳＤ」）である。ＨＳＤの例としては、Ｈｏｃｋｅｙｍ
ｅｒＣｏ．などの製造業者から入手可能なモータ２５によって駆動されるＧ形
またはＦ形のインペラ２１があげられる。実施例では、ＰａｕｌＧａｒｄｎｅ
ｒＣｏｍｐａｎｙ製の高速分散式インペラＫブレードを利用する。予備混合タ
ンクには大気２３への通気孔があり、この通気孔にオゾン破壊装置２４が設けら
れている。

【００１９】攪拌を援助し、かつ、プロセスの効率を高めるには、大小さまざまな気泡を生
成するのではなく、量を増減しながら気泡を生成できる方法でオゾンを導入する
と好ましいのが普通である。

【００２０】図１に示す実施形態では、予備混合タンク１６から分散混合装置１８までポン
プ２０によって反応物をポンプ搬送する。驚くべきことに、分散混合工程を加え
ると、同じ方法で分散混合工程を使用しない場合と比較して、オゾンによる顔料
の湿式酸化が、サイクル時間の短縮、収率の増加、顔料の酸価の低減につながる
ことが明らかになっている。

【００２１】本発明による方法を実施する際には別の装置を用いてもよく、このような装置
を用いると好ましい。たとえば、酸化後に反応混合物を精製し、副生物、汚染物
、遊離酸、塩などを含有する濾液２７を除去するには精製装置２２が適切であり
、オゾンが大気に放出されるのを防止するのであればオゾン破壊装置２４が望ま
しい。このような装置は有用ではあるが、本発明の方法において必須のものでは
ない。

【００２２】いずれの実施形態においても、本発明の方法では、水性環境でオゾンを用いて
顔料を酸化させる必要がある。したがって、水、オゾン、顔料を一緒にするとこ
ろからプロセスを開始しなければならない。しかしながら、水を使用しない顔料
の酸化（すなわち「環式」酸化）は本発明の範囲に包含されない点を除いて、こ
の３種類の反応物を一緒にする個々の順序については特に重要ではない。このた
め、顔料と水とを一緒に混合した後にオゾンを導入してもよいし、顔料を導入す
る前にオゾンと水とを混合してもよい。

【００２３】通常は、給水路１２を介して予備混合タンク１６に水を加え、オゾンについて
は予備混合タンク１６に気泡で導入し、ポンプ２０を作動させて予備混合タンク
１６から分散混合装置１８経由でオゾンと水との循環を開始し、これを予備混合
タンク１６に戻すようにすると好ましい。このループでオゾンと水とが循環して
いる間に、予備混合タンク１６に顔料を徐々に導入する。このようにして、顔料
が十分に酸化して自己分散型になるまで上記の方法を継続する。得られる自己分
散顔料を取り出し、貯蔵容器に入れる。

【００２４】水およびオゾンの循環混合物に顔料を徐々に添加することで、顔料を一度に添
加する場合やオゾンの導入前に顔料と水とを混合する場合よりも、反応混合物の
粘度が低い状態に保たれる。粘度を低く保つとプロセスの効率が高くなるため、
粘度は低い方が都合がよい。さらに、粘度の高い混合物よりも粘度の低い混合物
を用いる方が、ポンプや予備混合装置、分散混合装置に加わる負荷が軽い。この
ため、（スループットを犠牲にすることなく）設備の規模を小さくして利用する
ことができ、この設備が一層長持ちするため、全体としてのプロセス効率が改善
されることになる。また、このようにして実施すれば、このプロセスがバッチプ
ロセスと対比される本質的に連続的なプロセスになる。

【００２５】もう１つの実施形態では、本発明の方法は、ｐＨを６〜８に維持しつつ水性環
境の存在下でオゾンを用いて顔料を酸化させることについて規定するものである
。酸化混合物のｐＨが低下すると、混合物の粘度が高まることが明らかになって
いる。すぐ上で述べたのと同じ理由で粘度は低い方が都合がよい。反応混合物に
塩基を加えることで、比較的中性のｐＨを維持することが可能である。好適な塩
基には有機塩基と無機塩基の両方が含まれるが、オゾンの存在下で酸化する有機
塩基を使用しないように注意を払うものとする。したがって、無機塩基、特に水
酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムが最も好ましい。

【００２６】さらに他の実施形態では、本発明は、オゾンを用いて顔料を湿式酸化させ、３
μモル／Ｍ²未満、最も好ましくは約１．５μモル／Ｍ²未満の酸価を有する自己
分散型カーボンブラック顔料を生成する方法を提供するものである。本発明がな
される以前は、水中で安定した分散液を形成するには、（たとえば欧州特許出願
公開第０８９６９８６号に教示されているように）自己分散型顔料の酸価を
比較的高くする必要があると考えられていた。この考え方とは反対に、本願発明
者らは、オゾン、水、顔料の混合物に少なくとも１つの分散混合工程を施すこと
で、約０．７から１．４０μモル／Ｍ²から約２．５μモル／Ｍ²を範囲とする酸
価を有する顔料で安定した分散液を調製できることを発見した。

【００２７】本発明では、水性分散液中であらかじめ定められた重量の顔料を中和するのに
必要なアルカリまたはアミンの容量によって酸価を求める。酸価は、顔料１グラ
ムあたりのミリモル数（ｍｍｏｌｅ／ｇ）または顔料の表面積１平方メートルあ
たりのマイクロモル数（μモル／Ｍ²）で表される。

【００２８】４５ｗｔ％（１１．７Ｎ）のＫＯＨを用いて混合物を中和する場合、酸価（１
グラムあたりのミニモル数）は以下の式で算出される。

【００２９】

【数１】

【００３０】この酸価を１平方メートルあたりのμモルに変換するには以下の式を利用する
。

【００３１】

【数２】

【００３２】通常、分散液のｐＨが７を超える場合は０．０２５ＮのＨＣｌを用いた逆滴定
を行って過剰な塩基（「アルカリまたはアミン」）を定量化する。

【００３３】

【表１】

【００３４】総酸価から過剰な塩基性溶媒を減じることによって、分散液の酸価を得る。酸
価測定の標準偏差を約１．４％と定める。約３μモル／Ｍ²未満と比較的低い酸
価を有する処理済カーボンブラック顔料で酸価の高い顔料よりも安定した分散液
が形成されるのは、むしろ予想外かつ直感に反したものである。しかしながら、
このような観察結果が得られたのは、粉砕中にオゾンでｉｎ−ｓｉｔｕ表面改質
を実施する際に分散混合工程によって生成される遊離酸が少なく、顔料における
官能基の分布が一層均一になるためであると考えられる。同時オゾン／分散液法
を用いると、特に、必要以上に大きい粒子を大幅に減らして粒度分布を一層均一
にすることができる。

【００３５】この方法で用いるオゾンを生成するやり方は重要ではない。一般に、この目的
には市販のオゾン生成設備を用いると好ましい。このような設備では１〜２０重
量％のオゾンを含有するガス流が生成されるが、本発明の方法ではこれで十分で
ある。たとえばディップチューブを使用し、１分あたりの流量３から５リットル
で、予備混合タンク１６の底部にオゾンを導入する。酸素を供給ガスとして利用
する場合はオゾン濃度を５．０から６．５ｗｔ％に維持し、空気を供給ガスとし
て利用する場合はオゾン濃度を２．０から３．５ｗｔ％に維持する。酸素をオゾ
ン用のキャリアガスとして用いると特に好ましいが、希ガスを利用することもで
きる。最も好ましくは、酸素中に約６重量％のオゾンを含有するガス流を用いる
。

【００３６】水、オゾン、顔料および塩基の他に、反応混合物中に他の添加剤を用いてもよ
い。たとえば、過酸化水素を添加すると、サイクル時間が短縮され、精製工程で
除去する必要のある塩の生成量が減少することが分かっている。また、必要があ
れば物理的に吸着される分散剤または顔料湿潤剤を反応混合物に添加してもよい
。物理的に吸着される分散剤および顔料湿潤剤の例は当業者には馴染みのあるも
のであり、後述する構造化ポリマー分散剤、市販のランダムおよび構造化分散剤
（エチレンオキシド伸長（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）アルキルフェノールなど）、ＢＹ
ＫＣｈｅｍｉｅから入手可能な分散剤ファミリ、ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ'ｓ
ＥｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓａｎｄＤｅｔｅｒｇｅｎｔｓ、Ｍａｎｕｆａｃｔｕ
ｒｉｎｇＣｏｎｆｅｃｔｉｏｎｅｒｓＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＣｏｍｐａｎ
ｙ出版、ＧｌｅｎＲｏｃｋ、ＮＪに開示されている分散剤および湿潤剤が含ま
れる。もちろん、このような分散剤を利用しないことが本発明の利点の１つであ
るため、分散剤を使用する場合、オゾン処理がなくても安定した分散液を得られ
る量では使用しないものとする。

【００３７】本発明の方法は、酸化によって自己分散型にされる、あらゆるタイプの顔料に
広く適用可能である。換言すれば、この方法は、黒色顔料と着色顔料のどちらで
も利用することができ、具体的には、芳香族基または表面に炭素−炭素二重結合
を含有する基のいずれかを含むどのような着色顔料でも利用することができる。
一般に着色顔料は他の顔料に比して自己分散型にするのが難しいため、本発明は
カーボンブラック顔料で使用するのに特に適しているが、着色顔料も決して除外
されるわけではない。

【００３８】インクジェット用インキおよび塗料の高品質の性能を付与するには、顔料の物
性および組成が重要な要素となる。本発明では、使用する顔料のタイプは特に限
定されない。インクジェット用インキの用途については、サイズが３０ｎｍ未満
の一次粒子を含む顔料を用いると好ましい。自己分散型顔料を得るための動作条
件にはＢＥＴ法で測定される表面積が大きく影響する。顔料の表面積が大きくな
ればなるほど、通常は長いサイクル時間が必要になる。本発明では、Ｄｅｇｕｓ
ｓａＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製のＦＷ−１８およびＦＷ−２００をはじめとす
るさまざまなカーボンブラックを用いる。ＦＷ−１８の一次粒子は１５ｎｍであ
り、ＢＥＴ表面積は２６０Ｍ²／ｇである。ＦＷ−２００の一次粒度は１３ｎｍ
であり、ＢＥＴ表面積は４６０Ｍ²／ｇである。この他、Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ
ＣｈｅｍｉｃａｌｓＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＲａｖｅｎ５０００、Ｒ
ａｖｅｎ３５００、ＣＤ２０３８、ＣＤ７０３５、ＣＤ６０２６、ＣＤ７０
０４、さらにはＤｅｇｕｓｓａＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＦＷ−
１、Ｐｒｉｎｔｅｘ１５０Ｔ、ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋＳ１６０、Ｓｐｅｃ
ｉａｌＢｌａｃｋ６、Ｃａｂｏｔから入手可能なＶｕｌｃａｎＸＣ７２Ｒ
、Ｍｏｎａｒｃｈ１０００およびＭｏｎａｒｃｈ８８０などの多くのカーボ
ンブラック顔料を利用できる。

【００３９】本発明の方法で自己分散型顔料の形成に用いることが可能な一般的な着色顔料
には、ＳｕｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＳｕｎｆａｓ
ｔブルーなどの青色顔料、ＢａｙｅｒＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＩｎｄｏ
ｆａｓｔＢｒｉｌｌｉａｎｔＳｃａｒｌｅｔなどの赤色顔料、ＳｕｎＣｈ
ｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＳｕｎｆａｓｔマゼンタ、ＢＡＳ
ＦＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なＨｅｌｉｏｇｅｎグリーンなどの緑
色顔料、ＳｕｎＣｈｅｍｉｃａｌから入手可能なＳｕｎｂｒｉｔｅイエローや
ＣｉｂａＣｈｅｍｉｃａｌｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能なｙｅｌ
ｌｏｗ１３１ＡＫなどの黄色顔料がある。

【００４０】上述したように、実施形態に応じて、水、オゾンおよび顔料の混合物に少なく
とも１つの分散混合工程を施すと好ましいまたはこれが必要である。混合または
攪拌の用途の大半で、ポンプ搬送ならびに液体、液体−固体または液体−気体の
マスフローが関与する。混合の強さは、エネルギ入力または有効剪断速度によっ
て特徴付けることが可能なものである。混合時の有効剪断速度は通常、５０から
２００秒^-1の範囲（ＪａｍｅｓＹ．Ｏｌｄｓｈｕｅ、「ＦｌｕｉｄＭｉｘ
ｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」、第２９頁、１９８３）であり、分散混合また
は分散液では２００から２０，０００秒^-1（ＴｅｍｐｌｅＣ．Ｐａｔｔｏｎ
、「ＰａｉｎｔＦｌｏｗａｎｄＰｉｇｍｅｎｔＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎ」
、第３５６頁、１９７９）である。したがって、「分散混合」という用語は、本
願明細書では、有効剪断速度が少なくとも２００秒^-1になる混合操作を識別する
目的で用いるものである。媒体ミル、磨砕機、ハンマーミル、Ｍｉｃｒｏｆｌｕ
ｉｄｉｚｅｒ^(R)（ＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓＣｏｒｐから入手可能）、ホ
モジナイザー、ジェットミル、流体ミルなどの周知の装置ならびに同様の高エネ
ルギ分散装置を用いて本発明に役立てることができる。

【００４１】分散混合工程に用いる装置のタイプは、ある程度は酸化される顔料のタイプと
顔料の特徴とによって決まる。一般に、着色顔料の方がカーボンブラック顔料よ
りも高エネルギでの混合を必要とし、いわゆる「酸性」顔料の方が「中性」顔料
よりも必要なエネルギが少なくてすむ。先の説明は、適切な混合装置を選択しな
い限りこの方法が機能しないことを暗示するものではなく、選択した装置に十分
なエネルギがない場合に２以上の分散混合工程が必要になる場合がある点に触れ
ただけである。一般に、混合物を媒体粉砕し、液体ジェット相互作用室内で少な
くとも１０００ｐｓｉ（７０ｋｇ／ｃｍ²）の液圧で複数のノズルを通す、すな
わちＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ^(R)で行われているような状態がこの方法で
は十分に機能し、特に好ましいことが明らかになっている。

【００４２】酸化および分散混合工程の後、顔料混合物を精製すると好ましい。精製の手順
では、顔料混合物から塩を取り除き（本願明細書ではこれを「脱塩」と呼ぶ）、
混合物を濾過して遠心する。この脱塩方法については、限外濾過によって実施す
るのが好ましい。この時点で、必要に応じて水分を若干除去して顔料混合物を濃
縮してもよい。精製前に、当然ながらこの方法を上記にて提案したような連続法
として稼働させているのでなければであるが、オゾンの流れを停止させ、予備混
合タンク１６を開放して未反応オゾンを放出すると好ましい。未反応オゾンにつ
いてはオゾン破壊装置２４に搬送し、大気中に排出する。

【００４３】顔料を精製する直前に分散混合工程を施すと特に好ましい。換言すれば、精製
対象となる顔料を予備混合タンク１６から引き出すのは好ましくないが、分散混
合装置１８から出る流れから引き出すのは好ましい。理由は、実施例から明らか
なように、一層安定して信頼度の高いインクジェット用インキ（老化の関数とし
てのカートリッジノズル故障数で測定）が得られるからである。

【００４４】この方法で用いることが可能な顔料の濃度は特に重要ではなく、この方法自体
を限定するものというよりは、この方法で用いる顔料のタイプおよび設備のタイ
プの相関関係に近い。しかしながら、大雑把に言って顔料の最大量が５０ｗｔ％
を超えないようにする。プロセス効率の点からみると、顔料濃度５〜２０ｗｔ％
、特に約１０ｗｔ％が好ましい。

【００４５】本発明の方法によって製造される自己分散型顔料は、インクジェット用インキ
で使用するのに特に適している。したがって、一実施形態では、本発明はこのよ
うなインキを提供するものである。一般に、インクジェット用インキは、水性ビ
ヒクルと、着色剤と、さまざまな添加剤とを含む。添加剤は、インキを特定のイ
ンクジェットプリンタの要件に合わせる、あるいは、光安定性、耐スミア性、粘
度、表面張力、光学密度、密着性または耐クラスト性などのバランスをとる目的
で必要とされるであろうものなど、所望の特性または効果のインキを得るべく選
択される。

【００４６】（水性キャリア媒質）水性キャリア媒質は、水または水と少なくとも１種の水溶性または水混和性（
「水溶性」と総称する）有機溶媒との混合物である。適した混合物が何になるか
は、所望の表面張力や粘度、インキの乾燥時間、インキを印刷する予定である基
材のタイプなどの具体的な用途の要件に左右される。選択できる代表的な水溶性
有機溶媒が、米国特許第５，０８５，６９８号に開示されており、その開示内容
を本願明細書に援用する。水とジエチレングリコールなどの多価アルコールとの
混合物が水性キャリア媒質として好ましい。

【００４７】水と水溶性溶媒との混合物を用いる場合、水性キャリア媒質は通常、水を約３
０％から約９５％含有し、残り（すなわち７０から５％）が水溶性溶媒である。
好ましくは、水性キャリア媒質は、重量で６０〜９５％、最も好ましくは８５か
ら９５％が水である。水性キャリア媒質は、全インキ組成物の重量で７０から９
９．８％、最も好ましくは９０から９９重量％をなす。

【００４８】（着色剤）本発明のインキに含まれる着色剤は、上述した方法によって調製される自己分
散型顔料である。必要であれば、従来の顔料または染料などの他の着色剤を本発
明の自己分散型顔料と併用してもよい。

【００４９】有用な顔料は、多種多様な有機顔料および無機顔料を単独または組み合わせで
含む。顔料粒子は、特に通常は直径が１０ミクロンから５０ミクロンの範囲であ
る吐出ノズルで、インキがインクジェット印刷装置を自由に流動できる程度に十
分小さなものでなければならない。また、粒度は、顔料分散液の安定性にも影響
するが、これはインキの寿命期間をとおして重要なものである。微小粒子のブラ
ウン運動がゆえに粒子の沈殿が防止される。また、色の強度を最大にする上でも
小さな粒子を用いる方が望ましい。有用な粒度の範囲は約０．００５ミクロンか
ら１５ミクロン、好ましくは０．００５から５ミクロン、最も好ましくは０．０
１から０．３ミクロンである。

【００５０】インキは、重量で約３０％までの顔料を含有することができるが、ほとんどの
インクジェット印刷の用途では一般に全インキ組成物の重量で約１から１５％、
好ましくは約１から８％の範囲である。

【００５１】インキ組成物に含まれる染料の色および量はおおむね、主にインキを用いて達
成される印刷の所望の色、染料の純度およびその強さに左右される選択肢の相関
関係である。染料の濃度が低いと色の鮮やかさが適切にならないことがあり、一
方、濃度が高いとプリントヘッド性能が悪くなったり許容できないほど暗い色に
なったりすることがある。通常、染料を用いる場合、インキ組成物の総重量に対
して、重量で０．０１から２０％、好ましくは０．０５から８％、最も好ましく
は１から５％の量で含有される。

【００５２】（分散剤）本発明の自己分散型顔料に加えて従来の顔料をインキに含有する場合、従来の
顔料を分散させるための分散剤も使用することが必要になる。インクジェット用
インキにおける分散剤として用いるのであればポリマー分散剤が好ましく、最も
好ましいのが、ブロック、コームまたは枝分れアーキテクチャを有するポリマー
分散剤（いわゆる「構造化ポリマー」）である。

【００５３】インクジェット用インキで使用するのに適したポリマー分散剤は当業者間で周
知のものであり、これについて本願明細書で詳細に論じる必要はない。インクジ
ェット用インキに特に好ましい分散剤が、米国特許第４，５９７，７９４号、米
国特許第５，０８５，６９８号、米国特許第５，２７２，２０１号、欧州特許出
願公開第０５５６６４９Ａ１号に開示されており、その開示内容を本願明
細書に援用する。

【００５４】（添加剤）このインキは、インクジェット用インキで一般に用いられる他の添加剤を含有
するものであってもよい。たとえば、界面活性剤を用いて表面張力を変えると共
に印刷媒体へのインキの浸透を最大限にすることができる。しかしながら、界面
活性剤はインキに含まれる顔料の安定性にマイナスの影響をおよぼすことがある
ため、適切な界面活性剤を選択する際には注意を払わなければならない。また、
具体的な界面活性剤に何を選ぶかは、印刷対象となる媒体基材のタイプに大きく
左右される。水性インキでは、インキの総重量に対して０．０１から５％、好ま
しくは０．２から２％の量で界面活性剤を存在させることができる。

【００５５】Ｄｏｗｉｃｉｄｅｓ（登録商標）（ＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ，Ｍｉｄｌａｎ
ｄ，ＭＩ），Ｎｕｏｓｅｐｔ（登録商標）（ＨｕｌｓＡｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ
．，Ｐｉｓｃａｔａｗａｙ，ＮＪ），Ｏｍｉｄｉｎｅｓ（登録商標）（Ｏｌｉ
ｎＣｏｒｐ．，Ｃｈｅｓｈｉｒｅ，ＣＴ），Ｎｏｐｃｏｃｉｄｅｓ（登録商標
）（ＨｅｎｋｅｌＣｏｒｐ．，Ａｍｂｌｅｒ，ＰＡ），Ｔｒｏｙｓａｎｓ（登
録商標）（ＴｒｏｙＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐ．，Ｎｅｗａｒｋ，ＮＪ）お
よび安息香酸ナトリウムなどの殺生剤をインキ組成物に用いて微生物の増殖を抑
えるようにしてもよい。ＥＤＴＡなどの金属イオン封鎖剤を含むようにして重金
属不純物による有毒な作用を排除することができる。湿潤剤、粘度調整剤などの
他の周知の添加剤を加えてインキ組成物のさまざまな特性を改善することもでき
る。

【００５６】自己分散型顔料を用いることの主な利点のうちの１つに、インキの粘度が極め
て低くなるため、結果として、さまざまな添加剤を加えて印刷される画像に望ま
れる特性を得られるという点がある。たとえば、特定のタイプのポリマーバイン
ダーをインクジェット用インキに加えると、印字した文字に事務用の蛍光ペンで
線を引いた場合などにインキのスミアが生じる可能性を低くでき、洗濯時にイン
キが洗い流されてしまう可能性を低くでき、事務用スライドやビニル基材などの
疎水性表面に対するインキの密着性を高めることができ、印刷インキの剥げに対
する耐性を改善する目的で用いることができることが、特許文献から周知である
。たとえば、欧州特許出願公開第０９７４６０７号、米国特許第６，０４０
，３５８号、欧州特許出願公開第０８５１０１４号、米国特許第５，９１２
，２８０号および米国特許第６，００５，０２３号を参照のこと。これらの開示
内容を本願明細書に援用する。したがって、本発明のインキに１種またはそれ以
上のポリマーバインダーを含有し、このような有用な特性を得るようにすると最
も好ましい。

【００５７】（インキの調製と特性）本発明の自己分散型顔料と、水性ビヒクルと、他の着色剤と、添加剤とを混合
することによって、インキを調製する。他の着色剤として従来の顔料を用いる場
合、顔料と選択した分散剤との分散液を調製することが必要になる。分散液の調
製については当業者間で周知である。

【００５８】通常、このようなインクジェット用インキを濃縮形態で製造するのが望ましい
。濃縮されたインクジェット用インキを、インクジェット印刷システムで使用す
るのに適切な濃度まで後で希釈する。この手法を用いることで、１つの設備で調
製できるインキの量を増やすことができる。使用時、水溶性バインダー添加剤を
含有する適切な溶媒を用いて濃縮物を所望の濃度まで希釈する。希釈によって、
個々の用途に合った所望の粘度、色、色相、飽和密度、印刷面カバレッジになる
までインキを調節する。

【００５９】好ましい自己分散型顔料濃縮物の１つには水と顔料とが含まれ、顔料は０．２
ミクロン未満の平均粒度を有し、ゼータ電位によって測定した−５０ｍｖ未満の
電荷密度を有する。

【００６０】もう１つの好ましい自己分散型顔料濃縮物には水と顔料とが含まれ、顔料は０
．１５Ｓ／ｍ（Ｓｅｉｍｅｎ／ｍｅｔｅｒ）未満の導電率を有し、１リットルあ
たり０．１５モル未満の対イオンを有する。

【００６１】インキの表面張力および粘度によって、噴射速度、飛沫の分離長、飛沫サイズ
、ストリーム安定性が大きく影響される。インクジェット印刷システムで使用す
るのに適したインクジェット用インキは表面張力が約２０ダイン／ｃｍから約７
０ダイン／ｃｍの範囲でなければならず、より好ましくは、３０ダイン／ｃｍか
ら約７０ダイン／ｃｍの範囲である。許容可能な粘度は２０ｃＰ以下、好ましく
は約１．０ｃＰから約１０．０ｃＰの範囲である。このインキは、広範囲にわた
る吐出条件すなわち、サーマルインクジェット印刷装置の駆動電圧およびパルス
幅、ドロップオンデマンド装置または連続装置のピエゾ素子の駆動周波数、ノズ
ルの形状およびサイズに対応できる物性を有する。また、連続式、圧電ドロップ
オンデマンド式およびサーマルまたはバブルジェット（登録商標）タイプのドロ
ップオンデマンド式などのさまざまなインクジェットプリンタで使用できる。こ
のインキは、長期間の貯蔵安定性に優れ、インクジェット装置で詰まることがな
い。紙、布帛、フィルムなどの画像記録材料にインキを短時間で正確に定着させ
ることができる。印刷されたインキ画像は色調がはっきりとし、高密度で耐水性
に優れ、耐候性がある。さらに、このインキは、接触されるインクジェット印刷
装置の部品を腐食させることがない。

【００６２】（実施例）以下、実施例を参照して本発明をさらに説明するが、本発明はこれに限定され
るものではない。実施例中、部およびパーセントは特に明記しない限り重量基準
である。また、特に明記しない限り、オゾンは、ＰＣＩ−ＷＥＤＥＣＯ製のオゾ
ン生成器モデルＧＬ−１を用いて、空気または工業グレードの酸素を供給ガスと
して利用して生成した。また、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ製のＭｉｃｒｏｔｒａｃ（登
録商標）ＵＰＡ１５０モデル分析装置を用いて粒度を求めた。粘度については、
ＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能なＵＬアダプタ付
きブルックフィールド粘度計を用いて求めた。光学密度はマクベス濃度計を用い
て求めた。

【００６３】（実施例１）脱イオン水４，４００グラムの入ったＨＳＤ容器にＦＷ−１８を６００グラム
仕込んだ。先端速度を５．５ｍ／秒に維持してオゾン処理前に３０分間顔料を予
備湿潤（ｐｒｅ−ｗｅｔ）させた後、オゾン処理時には１１ｍ／秒まで上げた。
オゾンを濃度５．５から６．０ｗｔ％に維持し、１分あたりの流量４．５リット
ルでＨＳＤ容器の底部に供給した。３時間処理した後、混合物のｐＨを７に上げ
るためにこの混合物に水酸化ナトリウムを添加した。ｐＨを調節した後、Ｍｉｃ
ｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（登録商標）Ｍ１１０Ｆを介して５時間、混合物を再循
環させた。混合物に水酸化ナトリウムを定期的に加え、ｐＨを６．５から７．５
の間に維持した。生成物は、室温で６ヶ月を超えて貯蔵した後も粒子の沈降やゲ
ル化が起こることなく自己分散可能であった。

【００６４】（実施例２）脱イオン水５，１５０グラムの入ったＨＳＤ容器にＦＷ−１８を６００グラム
と過酸化水素を２５０グラムとを仕込んだ。動作条件は、水酸化ナトリウムを添
加してｐＨを７まで上げる前に４時間の処理を行ったこと以外、実施例１で説明
したものと同一とした。ｐＨを調節した後、ｐＨを６．５から７．５の間に維持
するために定期的にｐＨを調節しながら、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（登録
商標）Ｍ１１０Ｆを介して混合物を４時間加工処理した。Ａ／ＧＴｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ製のＵＦＰ−１００Ｅカートリッジを膜の細孔サイズの等級を分子量１
００，０００で用いた限外濾過によって、上記の混合物をさらに精製した。この
精製プロセスについては、１分あたりの流量を１０から１５リットルとして混合
物を容器からカートリッジまでポンプ搬送することで実施した。カートリッジの
入口圧を３から５ｐｓｉｇ（２１０．９〜３５１．５ｇ／ｃｍ²）に維持した。
混合物をカートリッジに通した後、この混合物を再循環させて容器に戻しつつ膜
を通過する液体の濾液を取り除いた。濾過生成物の量が開始材料と同じまま保た
れるように、容器に脱イオン水を定期的に加えて取り除いた濾液分を補った。開
始混合物に対する取り除いた濾液の容量比として限外濾過の洗浄サイクルを規定
した。この例では、合計で５回の洗浄サイクルを実施した。得られた顔料は自己
分散可能なものであり、沈降やゲル化は認められなかった。

【００６５】（実施例３）脱イオン水５，４００グラムの入ったＨＳＤ容器にＦＷ−１８を６００グラム
仕込んだ。動作条件は、水酸化カリウムを用いて混合物を中和し、中和剤を加え
る前に６時間の処理を実施したこと以外、実施例２で説明したものと同一とした
。Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（登録商標）で混合物を３時間加工処理した。
この混合物を洗浄サイクル２回の限外濾過によってさらに精製した。得られた顔
料は自己分散型であり、安定していた。

【００６６】（実施例４）脱イオン水４，４００グラムの入ったＨＳＤ容器にＦＷ−１８を６００グラム
仕込んだ。動作条件は、Ｍｉｒｃｒｏｆｌｕｉｄｚｅｒ（登録商標）で５時間混
合物を加工処理したこと以外、実施例３で説明したものと同一とした。この混合
物を、洗浄サイクル４回の限外濾過によってさらに精製した。

【００６７】（実施例５）脱イオン水４，３５０グラムの入ったＨＳＤ容器にＦＷ−１８を６５０グラム
仕込んだ。動作条件は、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（登録商標）で６時間混
合物を加工処理したこと以外、実施例２で説明したものと同一とした。この混合
物を洗浄サイクル４回の限外濾過によってさらに精製した。

【００６８】（実施例６）脱イオン水３，６００グラムの入った容器に、Ｄｅｇｕｓｓａから入手したＦ
Ｗ−２００を４００グラム仕込んだ。動作条件は、混合物を限外濾過によって３
サイクル洗浄したこと以外、実施例１で説明したものと同一とした。この混合物
は沈降やゲル化がない自己分散可能なものであった。

【００６９】（実施例７）脱イオン水３，８００グラムの入った円筒形の容器にＤｅｇｕｓｓａ製のカー
ボンブラックＦＷ−１８を２００グラム仕込んだ。この混合物を先端速度３．５
ｍ／秒で攪拌し、顔料を予備湿潤させた。濃度６ｗｔ％のオゾンを１分あたりの
流量４リットルで混合容器に導入した。２時間処理した後、先端速度を６．９ｍ
／秒まで高め、混合の強さを増した。次に、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（登
録商標）で混合物をさらに５時間加工処理しつつオゾン処理を続けた。この混合
物については限外濾過による洗浄は行わなかった。

【００７０】（実施例８（比較例））脱イオン水３，８００グラムの入った円筒形の容器にＤｅｇｕｓｓａ製のカー
ボンブラックＦＷ−１８を２００グラム仕込んだ。この混合物を先端速度３．５
ｍ／秒で攪拌し、顔料を予備湿潤させた。濃度６ｗｔ％のオゾンを１分あたりの
流量４リットルで混合容器に導入した。２時間処理した後、先端速度を６．９ｍ
／秒まで高め、混合の強さを増した。処理時間の合計を５時間とした。この混合
物では１日経過する前に容器の底に実質的な粒子の沈降が認められた。

【００７１】（実施例９（比較例））脱イオン水３，６００グラムの入った、実施例８で使用した容器に、カーボン
ブラックＦＷ−１８を４００グラム仕込んだ。濃度３ｗｔ％のオゾンを１分あた
りの流量５リットルで混合容器に導入した。処理の最初の１時間は先端速度を３
．５ｍ／秒に維持し、続いて６．９ｍ／秒まで高めた。合計で２０時間の処理を
実施した。この混合物では沈降は観察されなかったが、数日で混合物がゲル化し
てしまった。

【００７２】実施例１〜９に関する処理条件および物理的データを以下の表１に示す。この
データから、分散混合工程または分散工程を含む方法で調製した顔料の方が、分
散混合工程のない方法で処理した顔料よりも粒度が大幅に小さく、粒度の分布も
狭いことが分かる。また、このデータから、分散混合工程を用いて調製した顔料
では安定した自己分散型顔料が得られるが、一方、分散混合工程なしで処理した
顔料は安定していなかったことが分かる。さらに、このデータから、本発明の方
法が約３μモル／Ｍ²未満の酸価を有する安定した自己分散型黒色顔料を提供す
るものであり、従来技術の湿式オゾン酸化法よりも効率がよく短時間で実施可能
な方法であることも分かる。

【００７３】

【表２】

【００７４】（インクジェット用インキの形成）実施例１〜５の自己分散型顔料からインクジェット用インキを調製し、本発明
の有用性について示す。このインキについては、以下に列挙する成分（重量部単
位）を攪拌しながら一緒に混合し、均質な混合物を形成して調製した。

【００７５】（実施例１０（比較））比較のため、重合度がそれぞれ３．６、１３．６および１０．８のＥＴＥＧＭ
ＡのＡブロックとＢｚＭＡのＢブロックとＭＡＡのＣブロックとを含むＡＢＣト
リブロックポリマー分散剤と未処理のＦＷ−１８顔料とを用いて、米国特許第５
，５１９，０８５号の教示内容に従って以下のようにしてインキを調製した。

【００７６】３リットル容のフラスコに、機械的攪拌器と、温度計と、Ｎ₂注入口と、乾燥
管出口と、追加の漏斗とを取り付けた。このフラスコにＴＨＦを２９１．３グラ
ム仕込んだ。次に、触媒としてのテトラブチルアンモニウムｍ−クロロベンゾエ
ートをアセトニトリルに加えた１．０Ｍの溶液０．４４ｍｌを加えた。重合開始
剤としての１，１−ビス（トリメチルシロキシ）−２−メチルプロペン２０．４
６グラム（０．０８８２Ｍ）を注入した。フィードＩ［テトラブチルアンモニウ
ムｍ−クロロベンゾエートをアセトニトリルに加えた１．０Ｍの溶液０．３３ｍ
ｌおよびＴＨＦ１６．９２グラム］を開始し、１８５分かけて加えた。０．０分
の時点でフィードＩＩ［トリメチルシリルメタクリレート１５２．００グラム（
０．９６２Ｍ）］を開始し、４５分かけて加えた。フィードＩＩの終了（モノマ
ーの９９％を超える量が反応）から１８０分後、フィードＩＩＩ［ベンジルメタ
クリレート２１１．６３グラム（１．２０Ｍ）を開始し、３０分かけて加えた。
フィードＩＩＩの終了（モノマーの９９％を超える量が反応）から４０分後、フ
ィードＩＶ［エトキシトリエチレングリコールメタクリレート７８．９グラム（
０．３２１Ｍ）］を開始し、３０分かけて加えた。４００分の時点で、メタノー
ル７３．０グラムと２−ピロリドン１１１．０グラムとを上記の溶液に加えた。
次に蒸留を開始する。蒸留の第１ステージの間に、材料３５２．０グラムを除去
した。次に、２−ピロリドン３４０．３グラムをさらに加え、材料８１．０グラ
ムを追加で蒸留除去した。最後に、２−ピロリドンを合計８６．９グラム加えた
。最終的なポリマーは固形分４０．０％であった。

【００７７】

【表３】

【００７８】（印刷試験）上述したようにして調製したインキをＨＰ５１６４５Ａモデルのインクジェッ
トカートリッジ（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）に入れ、ＤｅｓｋＪｅｔ
８７０Ｃインクジェットプリンタ（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）を用いて
普通紙に印刷した。インキを凍結／解凍サイクル（すなわち−２０℃で８時間の
後、６０℃で４時間）にかける前後に粒度を測定することによって、インキの安
定性を判断した。データを以下の表にあげておく。このデータから、本発明のイ
ンキは従来のインクジェット用着色インキよりも光学密度が高く（同一の顔料量
）、粘度は低く、少なくとも同程度に安定していることが分かる。

【００７９】

【表４】

【００８０】この方法の最終工程として分散混合工程を用いることによる利点を示すために
、インキには自己分散型カーボンブラック顔料を用いた。１つの試料では、Ｍｉ
ｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（登録商標）Ｍ１１０Ｆ経由で精製の直前に顔料を送
った。別の試料では、ＨＳＤタンクから顔料を精製した。これらのインキをＨＰ
５１６４５Ａインクジェットカートリッジ（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）
に入れ、ノズルを下に向けて６週間保管した。次に、インキカートリッジをプリ
ンタに設置し、機能しなかった（ｎｏｎ−ｆｉｒｉｎｇ）ノズルの数を求めた。
ＨＳＤタンクから精製した顔料で不十分であったノズルの平均数は１５．１であ
ったのに対し、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（登録商標）から精製した試料で
は平均４．３であった。

【００８１】（実施例１１）ＳｕｎＣｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙから入手可能なＳｕｎｆａｓｔブ
ルーＰＢ１５：３顔料を４９．０１％で水に入れたもの５００グラムを、脱イオ
ン水４，５０２グラムの入ったＨＳＤ容器に仕込んだ。ＨＳＤ先端速度を３．９
ｍ／秒に維持し、３０分かけて顔料を予備湿潤させた。次に、この混合物を７．
５％のオゾンで３時間処理した。オゾンについては、流量１．５リットル／分で
容器の底部に供給した。この混合物に水酸化リチウムを加え、ｐＨを７．２まで
高めた。次に、先端速度を８ｍ／秒まで上昇させ、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅ
ｒ（登録商標）Ｍ１１０Ｆを介して混合物を合計２３時間再循環させた。混合物
には水酸化リチウムを定期的に加え、ｐＨを７．０から８．５の間に維持した。
この混合物を洗浄サイクル５回の限外濾過ＵＦＰ−５００Ｅ９Ａカートリッジに
よってさらに精製した。得られた顔料は、平均粒度１５４ｎｍ、酸価が３．４７
マイクロモル／ｍ²のものであった。混合物は自己分散可能であり、６０℃から
−２０℃の間で一連の熱サイクルに暴露した後も沈降やゲル化は認められなかっ
た。この分散液から、標準的なインクジェット用インキビヒクルを用いて顔料濃
度３．５％でインキを調製した。サーマルインクジェットプリンタを使用してこ
のインキを印刷したところ、普通紙での相対光学密度は１．０５であった。

【００８２】（実施例１２）脱イオン水３８００グラムの入ったＨＳＤ容器に、ＢａｙｅｒＣｏｍｐａｎ
ｙから入手可能なＩｎｄｏｆａｓｔＢｒｉｌｌｉａｎｔＳｃａｒｌｅｔＲ
−６３３５ＰＲ１２３を２００グラム仕込んだ。ＨＳＤ先端速度を２ｍ／秒に
維持し、６０分かけて顔料を予備湿潤させた。次に、この混合物を８．６％のオ
ゾンで２時間処理した。オゾンについては、濃度８．４から９．６％で流量４．
５リットル／分にて容器の底部に供給した。この混合物に水酸化リチウムを加え
、ｐＨを８．０まで高めた。次に、ＥｉｇｅｒＭｉｎｉｍｉｌｌＭ７５０を
介して０．５ｍｍのＹＴＺ媒体を用いて８０％荷重で混合物を再循環させた。再
循環粉砕時にはミルを４，０００ＲＰＭに維持した。粉砕を行いながら合計１６
時間のオゾン処理を実施した。混合物には水酸化リチウムを定期的に加え、ｐＨ
を７．０から７．５の間に維持した。得られた顔料は、平均粒度１１２ｎｍであ
り、酸価は３３．３マイクロモル／ｍ²であった。アクリル系の水溶性ポリマー
７４グラムを固形分１５％で水に入れた水溶液をさらに混合物に加えた。ポリマ
ーとの混合物をＭ７５０でさらに８時間処理した後、洗浄サイクル５回の限外濾
過によって精製した。平均粒度は９７ｎｍとなった。得られた顔料は、６０℃で
３週間経過後も沈降やゲル化がなく安定していた。この分散液から、標準的なイ
ンクジェット用インキビヒクルを用いて顔料濃度３．５％でインキを調製した。
サーマルインクジェットプリンタを使用してこのインキを印刷したところ、普通
紙での相対光学密度は０．７４であった。

【００８３】（実施例１３）脱イオン水２７７３グラムの入ったＨＳＤ容器に、ＳｕｎＣｈｅｍｉｃａｌ
から入手可能な固形分５０％のプレスケークＰＲ１２２Ｓｕｎｆａｓｔマゼン
タ（４２８−５０２４）６９４グラムを仕込んだ。ＨＳＤ先端速度を５．３ｍ／
秒に維持し、２時間かけて顔料を予備湿潤させた後、オゾン処理を実施した。オ
ゾン処理の間は先端速度を５．３ｍ／秒に維持した。オゾンを濃度８．０〜９．
４ｗｔ％に維持し、ＨＳＤ容器の底部に１分あたりの流量１．４〜１．８リット
ルで供給した。この混合物に１時間ごとに水酸化カリウムを加え、ｐＨを６に維
持した。オゾン化の最初の８時間のあいだ、容量の２０〜１００％をＥｉｇｅｒ
ｍｉｎｉｍｉｌｌ経由で１時間に１回供給し、１〜５分間再循環させ、次いで
ＨＳＤ容器に戻した。次にＫＯＨを試料に加えてｐＨを８まで高めた。この試料
を、ＡＧＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｏｒｐ．Ｎｅｅｄｈａｍ，ＭＡから入手可
能な透過膜カートリッジフィルタでさらに限外濾過し、余分な塩を除去した。オ
ゾン化における次の７時間では、５−ＳｔａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＣ
ｌｅｖｅｌａｎ，ＯＨから入手可能なＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣａｖｉｔａｔｉ
ｏｎユニットで粒度を小さくし、オゾン化処理を行い、ＫＯＨを加え、限外濾過
を行うことを繰り返した。ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＣａｖｉｔａｔｉｏｎユニッ
ト内での滞留時間の合計は１５０分であった。粒子の９８％が＜２０４ｎｍであ
る最終粒度１０３ｎｍを達成した。この方法の生成物は６０℃で４週間老化を加
速した後も依然として自己分散性であった。この分散液から、標準的なインクジ
ェット用インキビヒクルを用いて顔料濃度３％でインキを調製した。このインキ
を、サーマルおよび圧電式のインクジェット印字ヘッドを用いて印刷した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の好ましい実施形態を概略的に示す流れ図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年９月３日（２００２．９．３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｃ 1/00 Ｃ０９Ｃ 3/04 3/04 3/06 3/06 Ｃ０９Ｄ 11/00 Ｃ０９Ｄ 11/00 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１Ｙ (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ロバートポールヘルドアメリカ合衆国 19713 デラウェア州ニューアークダグラスディー．アリードライブ 449 (72)発明者ジェイムズエル．ホフマンアメリカ合衆国 19711 デラウェア州ニューアークアッパーパイククリークロード 535 (72)発明者ダイレンヴィー．パテルアメリカ合衆国 19707 デラウェア州ホッケシントンプソンドライブ 157 (72)発明者イア−チンレイアメリカ合衆国 07650 ニュージャージー州パリセデスパークロフアベニュー 211 (72)発明者ハリージョセフスピネリアメリカ合衆国 19802 デラウェア州ウィルミントンビッグロックドライブ 4604 (72)発明者サンドラエル．ウィットマンアメリカ合衆国 19808 デラウェア州ウィルミントンツイストレーン 2406 Ｆターム(参考） 2C056 FC02 FC04 2H086 BA55 BA59 BA60 4J037 AA02 AA08 CA30 DD05 EE19 FF15 FF23 4J039 BE01 BE22 BE23 CA06 EA44 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの分散混合操作を顔料に対して施しながら、
同時に水性環境中でオゾンを用いて顔料を酸化させる工程を含むことを特徴とす
る自己分散型顔料の製造方法。
【請求項２】顔料が５０重量％までの量で存在することを特徴とする請求
項１に記載の方法。
【請求項３】顔料が５から２０重量％の量で存在することを特徴とする請
求項２に記載の方法。
【請求項４】水性環境が過酸化水素を含むことを特徴とする請求項１に記
載の方法。
【請求項５】オゾンがキャリアガス中に１から２０重量％のオゾンを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】オゾンが酸素中に６重量％のオゾンを含むことを特徴とする
請求項５に記載の方法。
【請求項７】顔料がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１に
記載の方法。
【請求項８】顔料が有機着色顔料であることを特徴とする請求項１に記載
の方法。
【請求項９】予備混合操作をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載
の方法。
【請求項１０】予備混合操作が、高速分散装置で混合物を攪拌することを
含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】前記方法がｐＨ６から８で実施されることを特徴とする請
求項１に記載の方法。
【請求項１２】水性環境が水性媒質であり、顔料を導入する前にオゾンを
一緒に混合することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】顔料を水性媒質／オゾン混合物に一度に全て導入しないこ
とを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】自己分散型顔料が３μモル／Ｍ²未満の酸価を有すること
を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】分散混合操作が、混合物を媒体粉砕し、液体ジェット相互
作用室内で少なくとも１０００ｐｓｉの液圧で複数のノズルに通すことを含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１６】自己分散型顔料を精製する工程をさらに含むことを特徴と
する請求項１に記載の方法。
【請求項１７】ｐＨを６から８に維持しつつ水性媒質中でオゾンを用いて
顔料を酸化させる工程を含むことを特徴とする自己分散型顔料の製造方法。
【請求項１８】塩基を添加することによってｐＨを維持することを特徴と
する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】塩基が、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムからなる
群から選択されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】顔料が５から２０重量％の量で存在することを特徴とする
請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】水性媒質が過酸化水素を含むことを特徴とする請求項１７
に記載の方法。
【請求項２２】オゾンが酸素中に６重量％のオゾンを含むことを特徴とす
る請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】顔料がカーボンブラックであることを特徴とする請求項１
７に記載の方法。
【請求項２４】顔料が有機着色顔料であることを特徴とする請求項１７に
記載の方法。
【請求項２５】前記方法が、オゾン、顔料および水性媒質の混合物に予備
混合操作を施す工程をさらに含み、この予備混合操作が高速分散装置でこの混合
物を攪拌することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】顔料を導入する前に水性媒質とオゾンとを一緒に混合する
ことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】顔料を水性媒質／オゾン混合物に一度に全て導入しないこ
とを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２８】前記方法が分散混合操作をさらに含み、この分散混合操作
が、オゾン、顔料および水性媒質の混合物に、この混合物を媒体粉砕すること、
および、液体ジェット相互作用室内で少なくとも１０００ｐｓｉの液圧で複数の
ノズルに通すことからなる群から選択される操作を施すことを含むことを特徴と
する請求項１７に記載の方法。
【請求項２９】自己分散型顔料が３μモル／Ｍ²未満の酸価を有すること
を特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項３０】自己分散型顔料を精製する工程をさらに含むことを特徴と
する請求項１７に記載の方法。
【請求項３１】水性媒質中でオゾンを用いて顔料を酸化させ、３μモル／
Ｍ²未満の酸価を有する顔料を生成する工程を含むことを特徴とする自己分散型
顔料の製造方法。
【請求項３２】請求項１に記載の方法によって調製されることを特徴とす
る自己分散型顔料。
【請求項３３】請求項１７に記載の方法によって調製されることを特徴と
する自己分散型顔料。
【請求項３４】請求項３１に記載の方法によって調製されることを特徴と
する自己分散型顔料。
【請求項３５】水性ビヒクルと着色剤とを含むインクジェット用インキ組
成物であって、該着色剤が請求項３２に記載の自己分散型顔料を含むことを特徴
とするインキ組成物。
【請求項３６】界面活性剤、湿潤剤、殺生物剤、金属イオン封鎖剤、粘度
調整剤、およびポリマーバインダーからなる群から選択される少なくとも１種の
添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項３５に記載のインキ組成物。
【請求項３７】水性ビヒクルと着色剤とを含むインクジェット用インキ組
成物であって、該着色剤が、請求項３３に従って調製される自己分散型顔料を含
むことを特徴とするインキ組成物。
【請求項３８】界面活性剤、湿潤剤、殺生物剤、金属イオン封鎖剤、粘度
調整剤、およびポリマーバインダーからなる群から選択される少なくとも１種の
添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項３７に記載のインキ組成物。
【請求項３９】水性ビヒクルと着色剤とを含むインクジェット用インキ組
成物であって、該着色剤が、請求項３４に記載の自己分散型顔料を含むことを特
徴とするインキ組成物。
【請求項４０】界面活性剤、湿潤剤、殺生物剤、金属イオン封鎖剤、粘度
調整剤、およびポリマーバインダーからなる群から選択される少なくとも１種の
添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項３９に記載のインキ組成物。
【請求項４１】水性ビヒクルと着色剤とを含むインキ濃縮組成物であって
、該着色剤が請求項３２に記載の自己分散型顔料を含み、該顔料が０．２ミクロ
ン未満の平均粒度を有し、ゼータ電位によって測定された電荷密度が−５０ｍｖ
未満であることを特徴とするインキ濃縮組成物。
【請求項４２】水性ビヒクルと着色剤とを含むインキ濃縮組成物であって
、該着色剤が請求項３２に記載の自己分散型顔料を含み、該顔料が０．１５Ｓ／
ｍ（Ｓｅｉｍｅｎ／ｍｅｔｅｒ）未満の導電率を有し、１リットルあたり０．１
５モル未満の対イオンを有することを特徴とするインキ濃縮組成物。