JP5773764B2 - Toner production method - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真法、静電記録法、トナージェット方式記録法に用いられるトナーの製造方法に関する。詳しくは、本発明は、静電潜像担持体上にトナー画像を形成した後、転写材上に転写させ、熱圧力下にて定着して定着画像を得る、複写機、プリンター、ファックスに用いられるトナーの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing toner used in electrophotography, electrostatic recording, and toner jet recording. More specifically, the present invention is used for a copying machine, a printer, and a fax machine in which a toner image is formed on an electrostatic latent image carrier and then transferred onto a transfer material and fixed under a thermal pressure to obtain a fixed image. The present invention relates to a method for producing a toner.
近年、電子写真装置においては、省エネルギー化が大きな技術的課題として考えられており、定着装置にかかる熱量の大幅な削減が望まれている。したがって、トナーにおいては、より低エネルギーでの定着が可能な、いわゆる「低温定着性」のニーズが高まっている。
トナーの低温定着性を改善するための一般的な方法としては、使用する結着樹脂のガラス転移温度(Tg)を低くする方法が挙げられる。しかしながら、単に結着樹脂のTgを低下させるだけでは、トナーの耐熱保存性が損なわれてしまい、低温定着性と耐熱保存性を両立させることは困難であるとされている。
そこで、トナーの低温定着性と耐熱保存性を両立させるため、シャープメルト性に優れた結晶性樹脂を結着樹脂に使用する方法が検討されている。
トナー用の結着樹脂として一般的に用いられる非晶性の樹脂は、示差走査熱量計(DSC)による測定において吸熱ピークを示さないが、結着樹脂中に結晶性樹脂を含有する場合には、DSC測定における吸熱ピークが現れる。この吸熱ピークのピーク温度は、結晶性樹脂の融点を意味している。
結晶性ポリエステル樹脂は、高分子鎖が規則的に配列した構造を有しており、融点未満の温度領域では軟化しにくく、融点を境に急激に溶融して粘度低下を起こす性質を有している。このような特性から、結晶性ポリエステル樹脂は近年特に注目されており、これを結着樹脂に用いたトナーの検討が盛んに行われている。
例えば、特許文献1では、結晶性ポリエステル樹脂を主成分とする微粒子を凝集させて形成した凝集粒子の表面に、無定形(非晶質)樹脂の微粒子を付着させ、さらにこれを融合させて得られるトナーが提案されている。しかしながら、この開示に基づいて本発明者らが検討を行ったところ、トナー中の結晶性ポリエステル樹脂のDSC測定における吸熱ピークは非常にブロードであり、この樹脂本来のシャープメルト性が有効に活用できていないことがわかった。その理由は、上記融合工程において、結晶性ポリエステル樹脂の融点以上の温度による加熱を経ることにより、結晶性が低下したためであると考えている。
また、特許文献2では、脂肪族ポリエステルを必須成分とする結晶部と非晶部から構成される樹脂の溶剤溶液を、液状または超臨界状態の二酸化炭素中に分散させて粒子を形成し、次いで前記二酸化炭素を除去することによって得られるトナーが提案されている。しかしながら、この開示に基づいて本発明者らが検討を行ったところ、樹脂の結晶部(すなわち結晶性ポリエステル)に由来するDSC測定における吸熱ピークもまたブロードであり、やはりこの樹脂本来のシャープメルト性は必ずしも有効に活用できていないことがわかった。その理由は、樹脂を有機溶剤に溶解させる工程で樹脂中の結晶部と非晶部とが互いに相溶し、結晶性ポリエステル成分の結晶性が損なわれたためであると考えている。
このように、結晶性ポリエステル樹脂を結着樹脂として用いても結晶性を保持したままトナー中に存在させることは容易ではなく、その結果、十分な低温定着効果が発揮されないばかりか、却って耐熱保存性が低下する場合もあることが明らかとなった。
このような結晶性ポリエステル樹脂を用いたトナーにおける結晶性低下の問題に対し、結晶性ポリエステル樹脂の融点を超えない温度で熱処理を施し、結晶構造を再構築しようとする試みが為されている。例えば、特許文献3には、結晶性ポリエステル樹脂と非晶性ポリエステル樹脂を含有するトナー組成物を、該組成物のDSC測定における最高吸熱ピ
ーク温度(Trm)よりも20℃以上低い温度(Tra)で加熱保持した後、(Tra)より10℃以上高く、(Trm)よりも低い温度で加熱保持する方法が提案されている。
この方法を本発明者らが特許文献2の開示に基づいて作製したトナーに応用してみたところ、樹脂の結晶性は比較的容易に向上させることができた。
ところが、こうして得られたトナーを長期間放置した後に改めて確認したところ、樹脂の結晶性に変化が生じているものが見つかった。この現象について詳細に検討を重ねたところ、放置中の環境変動の影響によってトナー中に内包させたワックスの低分子量成分が樹脂の結晶部に浸入し、結晶性ポリエステル成分の結晶構造を乱している可能性があることがわかってきた。
さらにこのトナーを耐久性の評価に供したところ、評価の進行とともに定着画像の濃度低下を引き起こす場合があることもわかった。この現象について詳細に検討を重ねたところ、問題となったトナーの場合、内包させたワックスの多くがトナー中の表面付近に分布する傾向が見られた。このことから、耐久評価によってトナー表面付近のワックスが染み出し、トナーによる部材汚染を引き起こしていたことが原因であると推察される。そして、このようなトナー中のワックスの偏在は、分散媒体である液状または超臨界状態の二酸化炭素が疎水性であるため、媒体との溶解性パラメータ(SP値)の差が小さいワックスが、粒子の形成過程で媒体側に拡散・移行しやすいことが原因と考えている。
以上説明した通り、結晶性ポリエステル樹脂本来の性能を十分に発揮させ、トナーの低温定着性と耐熱保存性を長期間安定に持続させるには未だ課題を有しており、さらに、液状または超臨界状態の二酸化炭素のような疎水性媒体中で造粒して得られるトナーにおいては、ワックスの分散性の点でも課題を有していた。
In recent years, in electrophotographic apparatuses, energy saving has been considered as a major technical problem, and a great reduction in the amount of heat applied to the fixing apparatus is desired. Therefore, there is a growing need for so-called “low-temperature fixability” that enables fixing with lower energy.
As a general method for improving the low-temperature fixability of the toner, there is a method of lowering the glass transition temperature (Tg) of the binder resin to be used. However, simply reducing the Tg of the binder resin impairs the heat-resistant storage stability of the toner, and it is difficult to achieve both low-temperature fixability and heat-resistant storage stability.
Therefore, in order to achieve both low-temperature fixability and heat-resistant storage stability of the toner, a method of using a crystalline resin excellent in sharp melt property as a binder resin has been studied.
An amorphous resin generally used as a binder resin for toner does not show an endothermic peak as measured by a differential scanning calorimeter (DSC), but when a crystalline resin is contained in the binder resin, An endothermic peak in DSC measurement appears. The peak temperature of this endothermic peak means the melting point of the crystalline resin.
Crystalline polyester resin has a structure in which polymer chains are regularly arranged, and is difficult to soften in a temperature range below the melting point, and has a property of causing a sudden decrease in viscosity by melting at the melting point. Yes. Due to these characteristics, crystalline polyester resins have attracted particular attention in recent years, and toners using them as binder resins have been actively studied.
For example, Patent Document 1 is obtained by attaching amorphous (amorphous) resin fine particles to the surface of aggregated particles formed by agglomerating fine particles mainly composed of crystalline polyester resin, and further fusing them. Toner is proposed. However, as a result of studies by the present inventors based on this disclosure, the endothermic peak in the DSC measurement of the crystalline polyester resin in the toner is very broad, and the original sharp melt property can be effectively utilized. I found out. The reason is considered to be that the crystallinity is lowered by heating at a temperature equal to or higher than the melting point of the crystalline polyester resin in the fusion step.
Further, in Patent Document 2, a resin solvent solution composed of a crystalline part and an amorphous part containing aliphatic polyester as essential components is dispersed in carbon dioxide in a liquid or supercritical state to form particles, Toners obtained by removing the carbon dioxide have been proposed. However, when the present inventors examined based on this disclosure, the endothermic peak in the DSC measurement derived from the crystal part of the resin (that is, crystalline polyester) is also broad, and the sharp melt property inherent to this resin is also present. It has been found that is not necessarily effectively utilized. The reason is considered that the crystal part and the amorphous part in the resin are compatible with each other in the step of dissolving the resin in the organic solvent, and the crystallinity of the crystalline polyester component is impaired.
As described above, even when a crystalline polyester resin is used as a binder resin, it is not easy to be present in the toner while maintaining crystallinity. As a result, not only a sufficient low-temperature fixing effect is not exhibited, but also heat-resistant storage is achieved. It became clear that there was a case where the sex decreased.
In order to solve the problem of lowering the crystallinity in the toner using the crystalline polyester resin, an attempt has been made to reconstruct the crystal structure by performing a heat treatment at a temperature not exceeding the melting point of the crystalline polyester resin. For example, Patent Document 3 discloses that a toner composition containing a crystalline polyester resin and an amorphous polyester resin is at least 20 ° C. lower than the maximum endothermic peak temperature (Trm) in DSC measurement of the composition (Tra). A method of heating and holding at a temperature higher than (Tra) by 10 ° C. or more and lower than (Trm) is proposed.
When this method was applied to the toner produced by the present inventors based on the disclosure of Patent Document 2, the crystallinity of the resin could be improved relatively easily.
However, when the toner thus obtained was left to stand for a long time and then confirmed again, it was found that there was a change in the crystallinity of the resin. As a result of repeated studies on this phenomenon, it was found that the low molecular weight component of the wax encapsulated in the toner infiltrated into the crystal part of the resin due to the influence of environmental changes during standing, disturbing the crystal structure of the crystalline polyester component. It has been found that there is a possibility.
Further, when this toner was subjected to durability evaluation, it was found that the density of the fixed image may be lowered as the evaluation progresses. As a result of repeated studies on this phenomenon, in the case of a toner that has become a problem, it has been found that most of the wax contained therein tends to be distributed near the surface in the toner. From this, it is surmised that the wax in the vicinity of the toner surface oozes out from the durability evaluation and causes the member to be contaminated with the toner. Such uneven distribution of the wax in the toner is because the liquid or supercritical carbon dioxide that is the dispersion medium is hydrophobic, so that the wax having a small difference in solubility parameter (SP value) from the medium is used as the particle. This is thought to be due to the fact that it tends to diffuse and migrate to the medium side during the formation process.
As explained above, there are still problems in achieving the original performance of the crystalline polyester resin sufficiently and maintaining the low-temperature fixability and heat-resistant storage stability of the toner for a long period of time. The toner obtained by granulation in a hydrophobic medium such as carbon dioxide in a state has a problem in terms of dispersibility of the wax.
本発明は、上述した従来の問題点を解決したトナーの製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明は、低温定着性と耐熱保存性を長期に渡って安定に持続させることができ、しかもワックスの表面偏在が少なく、耐久性にも優れたトナーの製造方法を提供することにある。
The present invention provides a toner manufacturing method that solves the above-described conventional problems.
That is, the present invention is to provide a method for producing a toner that can stably maintain low-temperature fixability and heat-resistant storage stability for a long period of time, has little wax surface unevenness, and has excellent durability. .
本発明は、結晶性ポリエステルを含有する結着樹脂、着色剤粒子、及びワックス粒子を有機溶剤中に溶解または分散させて樹脂組成物を調製する工程、得られた樹脂組成物を非水系媒体中に分散させて該樹脂組成物の液状粒子の分散体を調製する工程、得られた液状粒子の分散体から該有機溶剤を除去することによってトナー粒子を形成する工程を有するトナーの製造方法であって、該非水系媒体が、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を主成分とする媒体であり、該ワックス粒子はワックス成分を樹脂で被覆した粒子であり該ワックス成分を被覆する該樹脂が、架橋構造が導入されたビニル系樹脂または架橋構造が導入されたポリエステル樹脂であり、該ワックス粒子を該有機溶剤及び該非水系媒体に分散させた後の該ワックス成分を被覆する該樹脂の固形分の残留率が、50質量%以上であることを特徴とするトナーの製造方法に関する。 The present invention includes a step of preparing a resin composition by dissolving or dispersing a binder resin containing a crystalline polyester, colorant particles, and wax particles in an organic solvent, and the obtained resin composition in a non-aqueous medium. A method for producing a toner comprising: a step of preparing a dispersion of a liquid particle of the resin composition by dispersing the resin composition; and a step of forming a toner particle by removing the organic solvent from the obtained dispersion of the liquid particle. The non-aqueous medium is a medium mainly composed of carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state, the wax particles are particles obtained by coating a wax component with a resin, and the resin covering the wax component is crosslinked. a polyester resin a vinyl resin or a cross-linked structure the structure is introduced has been introduced, the wax component was dispersed the wax particles in the organic solvent and the non-aqueous medium Residual percentage of solids of the resin component to be covered is a method of manufacturing a toner, characterized in that at least 50 mass%.
本発明によれば、低温定着性と耐熱保存性を長期に渡って安定に持続させることができ、しかもワックスの表面偏在が少なく、耐久性にも優れたトナーの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a toner production method that can stably maintain low-temperature fixability and heat-resistant storage stability for a long period of time, and that has less wax surface unevenness and excellent durability. .
以下、本発明の実施の形態を挙げて、さらに詳しく説明する。
本発明は、結晶性ポリエステルを含有する結着樹脂、着色剤粒子、及びワックス粒子を有機溶剤中に溶解または分散させて樹脂組成物を調製する工程、得られた樹脂組成物を非水系媒体中に分散させて該樹脂組成物の液状粒子の分散体を調製する工程、得られた液状粒子の分散体から該有機溶剤を除去することによってトナー粒子を形成する工程を含むトナーの製造方法である。
本発明のトナーの製造方法(以下単に本発明の方法ともいう)において、上記トナー粒子の製造は、いわゆる「溶解懸濁法」によって行われる。
溶解懸濁法とは、上記のように樹脂等を有機溶剤中に溶解または分散させて樹脂組成物を調製し、得られた樹脂組成物を分散媒体中に分散して該樹脂組成物の液状粒子の分散体を形成した後、該液状粒子の分散体から有機溶剤を除去することによって樹脂粒子を得る方法である。
本発明において、上記結着樹脂は、結晶性ポリエステルを含有することを特徴とするが、上記溶解懸濁法を用い、結晶性ポリエステルの融点以上の加熱を行わないようにトナー粒子の製造を行うことで、トナー粒子に含有される結晶性ポリエステルの結晶性を崩すことなく、結晶性を維持した結晶性ポリエステルを含有するトナーを製造することが可能である。
本発明において、上記結着樹脂を溶解させるための有機溶剤としては、以下のものが挙げられる。アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトンの如きケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテートの如きエステル系溶剤;テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブの如きエーテル系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドの如きアミド系溶剤;トルエン、キシレン、エチルベンゼンの如き芳香族炭化水素系溶剤。
本発明において、上記有機溶剤中に、上記結着樹脂を溶解させるとともに、着色剤粒子およびワックス粒子を分散させて樹脂組成物を調製する。このとき、該樹脂組成物には、必要に応じて荷電制御剤や他の添加剤を添加することができる。
そして、本発明では、上記樹脂組成物を分散媒体中に分散させて該樹脂組成物の液状粒子を調製する。分散媒体としては水系媒体を使用するのが一般的であるが、本発明においては、非水系媒体を用いて造粒を行う。
上記非水系媒体は、特に限定されないが、上記樹脂組成物の調製に用いる有機溶剤よりも高い沸点を有し、上記結着樹脂の溶解度が20質量%以下程度の貧溶媒である有機溶剤を用いることが好ましい。この場合、上記液状粒子の分散体から最初に樹脂組成物に用いた有機溶剤を除去した後、貧溶媒である有機溶剤を除去することで、トナー粒子を得ることができる。
本発明において、上記非水系媒体が、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を主成分とする媒体であることがより好ましい。上記「主成分とする」とは、非水系媒体中の二酸化炭素の比率が、70質量%以上であることを意味し、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。
ここで、液体状態の二酸化炭素とは、二酸化炭素の相図上における三重点(温度=−57℃、圧力=0.5MPa)と臨界点(温度=31℃、圧力=7.4MPa)を通る気液境界線、臨界温度の等温線、および固液境界線に囲まれた部分の温度、圧力条件にある二酸化炭素を表す。また、超臨界状態の二酸化炭素とは、上記二酸化炭素の臨界点以上の温度、圧力条件にある二酸化炭素を表す。
本発明の方法において非水系媒体として二酸化炭素を用いた場合、上記樹脂組成物を二酸化炭素中に分散させて造粒を行った後、得られた液状粒子の分散体に有機溶剤を含まな
い二酸化炭素を導入し、液状粒子中に含まれる有機溶剤を二酸化炭素の相に抽出させながら除去を行う。有機溶剤の除去が完了した後は、圧力を開放して二酸化炭素を分離することでトナー粒子を得ることができる。この方法によれば、トナー粒子の回収を極めて簡便に行うことができ、また、使用した有機溶剤や二酸化炭素のリサイクルが可能であることから、特に好適である。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
The present invention includes a step of preparing a resin composition by dissolving or dispersing a binder resin containing a crystalline polyester, colorant particles, and wax particles in an organic solvent, and the obtained resin composition in a non-aqueous medium. A method for producing a toner, comprising: preparing a dispersion of liquid particles of the resin composition by dispersing the resin composition; and forming toner particles by removing the organic solvent from the obtained dispersion of liquid particles. .
In the toner manufacturing method of the present invention (hereinafter also simply referred to as the method of the present invention), the toner particles are manufactured by a so-called “dissolution suspension method”.
In the dissolution suspension method, a resin composition is prepared by dissolving or dispersing a resin or the like in an organic solvent as described above, and the obtained resin composition is dispersed in a dispersion medium to obtain a liquid form of the resin composition. In this method, resin particles are obtained by forming a particle dispersion and then removing the organic solvent from the liquid particle dispersion.
In the present invention, the binder resin contains crystalline polyester, and toner particles are produced using the dissolution suspension method so as not to heat the crystalline polyester beyond its melting point. Thus, it is possible to produce a toner containing a crystalline polyester that maintains the crystallinity without destroying the crystallinity of the crystalline polyester contained in the toner particles.
In the present invention, examples of the organic solvent for dissolving the binder resin include the following. Ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and di-n-butyl ketone; ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and methoxybutyl acetate; ether solvents such as tetrahydrofuran, diethyl ether, dioxane, ethyl cellosolve and butyl cellosolve An amide solvent such as dimethylformamide and dimethylacetamide; an aromatic hydrocarbon solvent such as toluene, xylene and ethylbenzene;
In the present invention, a resin composition is prepared by dissolving the binder resin in the organic solvent and dispersing the colorant particles and the wax particles. At this time, a charge control agent and other additives can be added to the resin composition as necessary.
In the present invention, the resin composition is dispersed in a dispersion medium to prepare liquid particles of the resin composition. As the dispersion medium, an aqueous medium is generally used, but in the present invention, granulation is performed using a non-aqueous medium.
Although the said non-aqueous medium is not specifically limited, The organic solvent which has a boiling point higher than the organic solvent used for preparation of the said resin composition, and is a poor solvent whose solubility of the said binder resin is about 20 mass% or less is used. It is preferable. In this case, toner particles can be obtained by first removing the organic solvent used in the resin composition from the dispersion of the liquid particles and then removing the organic solvent which is a poor solvent.
In the present invention, the non-aqueous medium is more preferably a medium mainly composed of carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state. The above “main component” means that the ratio of carbon dioxide in the non-aqueous medium is 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more.
Here, carbon dioxide in a liquid state passes through a triple point (temperature = −57 ° C., pressure = 0.5 MPa) and a critical point (temperature = 31 ° C., pressure = 7.4 MPa) on the phase diagram of carbon dioxide. This represents carbon dioxide under the gas / liquid boundary line, the isotherm of the critical temperature, and the temperature and pressure conditions of the portion surrounded by the solid-liquid boundary line. Moreover, the carbon dioxide in a supercritical state represents carbon dioxide under temperature and pressure conditions above the critical point of the carbon dioxide.
When carbon dioxide is used as the non-aqueous medium in the method of the present invention, the resin composition is dispersed in carbon dioxide and granulated, and then the liquid particle dispersion obtained contains no organic solvent. Carbon is introduced and the organic solvent contained in the liquid particles is removed while being extracted into the carbon dioxide phase. After the removal of the organic solvent is completed, the toner particles can be obtained by releasing the pressure and separating the carbon dioxide. This method is particularly preferable because the toner particles can be collected very easily and the used organic solvent and carbon dioxide can be recycled.
本発明の方法において使用するワックス粒子は、ワックス成分を樹脂で被覆した粒子である。そして、上記ワックス成分を被覆する樹脂は、上述した有機溶剤および非水系媒体に対し、完全には溶解しないものが用いられる。ここで、「完全には溶解しない」状態とは、ワックス粒子を上記有機溶剤および非水系媒体中に分散させたときに、上記ワックス成分を被覆する樹脂が固形分として一定量以上残留している状態を意味する。したがって、膨潤した状態であったり、可溶分として一部存在する状態であったりしても、これを完全な溶解とは見なさない。
本発明において、上記ワックス成分を被覆する樹脂が固形分として一定量以上残留しているか否かは、上記ワックス粒子を有機溶剤および非水系媒体に分散させた後のワックス成分を被覆する樹脂の固形分の残留率を定量的に測定・算出することで判断する。具体的には以下のような手法を用いる。
先ず、分散処理後のワックス粒子を得るために、ワックス粒子を、実際のトナー粒子の製造に使用する有機溶剤および非水系媒体のそれぞれに分散し、所定の温度及び圧力で所定時間攪拌を行う。ここで、所定の温度、圧力および攪拌時間等の条件は、実際にトナー粒子を製造するときに有機溶剤または非水系媒体中に分散される際の温度、圧力および撹拌時間等の条件に従う。通常は、室温から40℃の温度範囲で、30分から2時間程度である。また、非水系媒体に上述した高圧状態の二酸化炭素を用いる場合の圧力は、1MPaから20MPaの範囲である。次に、有機溶剤または非水系媒体を分離して固形分として残留している残留物を回収する。回収した残留物中のワックス成分を被覆する樹脂の固形分の残留率は、後述する1H−NMRによる分析手法を用いて定量的に把握する。
また、ワックス粒子の材料となるワックス成分を被覆する樹脂を別途用意し、有機溶剤および非水系媒体中で同様の分散処理を行い、処理前後の重量変化から残留率を求めることも可能である。
本発明において、上記ワックス粒子を有機溶剤および非水系媒体に分散させた後のワックス成分を被覆する樹脂の固形分の残留率は、50質量%以上である。該残留率は、70質量%以上であることが好ましい。
このように、ワックス成分の表面を樹脂で被覆し、ワックス成分を被覆する樹脂の固形分の残留率を上記範囲に制御することにより、上記樹脂組成物による液状粒子中におけるワックス成分の分散性が向上し、非水系媒体中で造粒を行った場合においても、トナー粒子中のワックス成分の表面偏在を防止することができる。また、トナーを長期間放置した場合においても、環境変動による結着樹脂の結晶性の低下を抑制することができる。
本発明において、ワックス成分を樹脂で被覆する方法は特に限定されるものではなく、例えば、以下の方法を用いて行うことができる。
ビニル系樹脂で被覆する場合、水系媒体中に適当な分散剤の存在下でワックス成分の微粒子を分散させてエマルションを形成し、これにモノマーと重合開始剤を逐次添加し、該ワックス成分の微粒子をシードとする重合反応を進行させることによって調製することができる。
また、有機溶剤中に適当な分散剤の存在下でワックス成分の微粒子を分散させるとともに、該有機溶剤に対して難溶性の重合体を形成し得るモノマーを溶解させ、該モノマーを重合させつつワックス成分の微粒子表面に重合体を形成させることによって調製することができる。
ポリエステル、ポリウレタンの如き縮合系樹脂で被覆する場合、ワックス成分の微粒子を分散させたモノマー、オリゴマーまたはその溶剤溶液を、適当な分散剤の存在下で水性媒体に分散させ、加熱や硬化剤を添加して硬化させることにより、調製することができる
。
また、あらかじめ作製した上記樹脂を有機溶剤に溶解して樹脂溶液を調製し、この中にワックス成分の微粒子を混合した後、適当な乳化剤をさらに溶解させ、水を加えて転相乳化することにより、調製することができる。その他、あらかじめ作製した上記樹脂を有機溶剤に溶解して樹脂溶液を調製し、この中にワックス成分の微粒子を混合した後、霧状に噴霧することにより、調製することができる。
本発明において、上記ワックス成分を被覆する樹脂(以下単に被覆樹脂ともいう)は特に限定することなく通常のトナーに用いられる樹脂を用いることが可能である。ただし、上記有機溶剤および非水系媒体に対する溶解性を抑え、上記残留率に制御するために、当該被覆樹脂は架橋構造が導入されたものを用いることがより好ましい。被覆樹脂としてビニル系樹脂を選択する場合、重合時に二重結合を2つ以上有する多官能モノマーを添加することにより、架橋構造を導入することができる。また、被覆樹脂としてポリエステル樹脂を選択する場合、重合時にアルコール成分とカルボン酸成分のいずれか、あるいは両方に3官能以上の官能基を有するものを併用することにより架橋構造を導入することができる。
The wax particles used in the method of the present invention are particles obtained by coating a wax component with a resin. As the resin for coating the wax component, a resin that does not completely dissolve in the organic solvent and the non-aqueous medium described above is used. Here, the “not completely dissolved” state means that when wax particles are dispersed in the organic solvent and the non-aqueous medium, the resin covering the wax component remains in a certain amount or more as a solid content. Means state. Therefore, even if it is in a swollen state or in a state where it is partially present as a soluble component, this is not regarded as complete dissolution.
In the present invention, whether or not the resin covering the wax component remains in a certain amount or more as a solid content depends on whether the resin of the resin covering the wax component after the wax particles are dispersed in an organic solvent and a non-aqueous medium. Judgment is made by quantitatively measuring and calculating the residual rate of the minute. Specifically, the following method is used.
First, in order to obtain wax particles after the dispersion treatment, the wax particles are dispersed in each of an organic solvent and a non-aqueous medium used in the actual production of toner particles, and stirred at a predetermined temperature and pressure for a predetermined time. Here, conditions such as a predetermined temperature, pressure, and stirring time are in accordance with conditions such as temperature, pressure, and stirring time when the toner particles are actually dispersed in an organic solvent or a non-aqueous medium. Usually, it is about 30 minutes to 2 hours in a temperature range from room temperature to 40 ° C. Moreover, the pressure in the case of using the above-described high-pressure carbon dioxide for the non-aqueous medium is in the range of 1 MPa to 20 MPa. Next, the organic solvent or the non-aqueous medium is separated and the residue remaining as a solid content is recovered. The residual ratio of the solid content of the resin covering the wax component in the collected residue is quantitatively grasped using an analysis method by 1H-NMR described later.
It is also possible to separately prepare a resin for coating the wax component as the material of the wax particles, perform the same dispersion treatment in an organic solvent and a non-aqueous medium, and obtain the residual ratio from the change in weight before and after the treatment.
In the present invention, the residual ratio of the solid content of the resin covering the wax component after the wax particles are dispersed in an organic solvent and a non-aqueous medium is 50% by mass or more. The residual rate is preferably 70% by mass or more.
Thus, by disperse | distributing the wax component in the liquid particle by the said resin composition by coat | covering the surface of a wax component with resin and controlling the residual rate of the solid content of resin which coat | covers a wax component to the said range. Even when granulation is performed in a non-aqueous medium, uneven distribution of the wax component in the toner particles can be prevented. Even when the toner is left for a long period of time, it is possible to suppress a decrease in the crystallinity of the binder resin due to environmental changes.
In the present invention, the method for coating the wax component with the resin is not particularly limited, and for example, the following method can be used.
In the case of coating with a vinyl resin, the wax component fine particles are dispersed in an aqueous medium in the presence of a suitable dispersant to form an emulsion, to which monomer and a polymerization initiator are sequentially added, and the wax component fine particles are added. It can be prepared by advancing a polymerization reaction using as a seed.
In addition, fine particles of the wax component are dispersed in an organic solvent in the presence of a suitable dispersant, a monomer capable of forming a polymer that is hardly soluble in the organic solvent is dissolved, and the wax is polymerized while the monomer is polymerized. It can be prepared by forming a polymer on the surface of the component fine particles.
When coating with a condensation resin such as polyester or polyurethane, the monomer, oligomer or solvent solution in which fine particles of the wax component are dispersed is dispersed in an aqueous medium in the presence of an appropriate dispersant, and heating or a curing agent is added. Then, it can be prepared by curing.
Also, by dissolving the resin prepared in advance in an organic solvent to prepare a resin solution, mixing the wax component fine particles therein, further dissolving an appropriate emulsifier, adding water to perform phase inversion emulsification. Can be prepared. Alternatively, the resin prepared in advance can be dissolved in an organic solvent to prepare a resin solution, and the wax component fine particles can be mixed therein and then sprayed in the form of a mist.
In the present invention, the resin for coating the wax component (hereinafter also simply referred to as a coating resin) is not particularly limited, and a resin used for a normal toner can be used. However, in order to suppress the solubility in the organic solvent and the non-aqueous medium and control the residual ratio, it is more preferable to use a coating resin into which a crosslinked structure is introduced. When a vinyl resin is selected as the coating resin, a crosslinked structure can be introduced by adding a polyfunctional monomer having two or more double bonds during polymerization. When a polyester resin is selected as the coating resin, a crosslinked structure can be introduced by using a compound having a trifunctional or higher functional group in either or both of the alcohol component and the carboxylic acid component during polymerization.
本発明に使用するワックス粒子に含まれるワックス成分は特に限定されず、通常のトナーに用いられるワックスと同様のものを用いることができる。具体的には、以下のものが挙げられる。低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量オレフィン共重合体、マイクロクリスタリンワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックス;酸化ポリエチレンワックスの如き脂肪族炭化水素系ワックスの酸化物;脂肪族炭化水素系エステルワックスの如き脂肪酸エステルを主成分とするワックス;および脱酸カルナバワックスの如き脂肪酸エステルを一部または全部を脱酸化したもの;ベヘニン酸モノグリセリドの如き脂肪酸と多価アルコールの部分エステル化物;植物性油脂を水素添加することによって得られるヒドロキシル基を有するメチルエステル化合物。
これらのワックスの中でも、定着時におけるトナーからの染み出し性、離型性の観点から、脂肪族炭化水素系ワックスおよびエステルワックスが特に好ましい。
前記エステルワックスとしては、1分子中にエステル結合を少なくとも1つ有しているものであればよく、天然エステルワックス、合成エステルワックスのいずれを用いてもよい。
合成エステルワックスとしては、例えば、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和脂肪族アルコールから合成されるモノエステルワックスが挙げられる。長鎖直鎖飽和脂肪酸は一般式CnH2n+1COOHで表され、n=5以上、28以下のものが好ましく用いられる。また長鎖直鎖飽和脂肪族アルコールはCnH2n+1OHで表され、n=5以上、28以下のものが好ましく用いられる。また、天然エステルワックスとしては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックスおよびその誘導体が挙げられる。
上記のうち、より好ましいワックスとしては、長鎖直鎖飽和脂肪酸と長鎖直鎖飽和脂肪族アルコールとによる合成エステルワックスもしくは、上記エステルを主成分とする天然ワックスである。さらに、上記した直鎖構造に加えてエステルがモノエステルであることがより好ましい。
上記ワックス成分は、本発明に好適に使用することのできる有機溶剤および非水系媒体に対して十分な安定性を有しており、該ワックス成分を上述の方法と同様にして有機溶剤および非水系媒体に分散させた後の固形分の残留率は、90質量%以上である。
また、上記ワックス成分は、示査走査熱量測定(DSC)によって求められる最大吸熱ピークにおいて、60℃以上、85℃以下の範囲にピーク温度を有するものであることが好ましい。ここで、上記ピーク温度は、ワックス成分の融点を示すものである。上記ピーク温度(すなわちワックス成分の融点)が60℃より低いと、ワックス成分の低分子量成分が染み出しやすく、トナーの長期放置による結着樹脂の結晶性低下に対する効果が十分に発現されないことがある。一方、85℃より高いと、定着時においてワックス成分を適
切に溶融させることが難しく、低温定着性や耐オフセット性が低下する傾向にある。より好ましくは、65℃以上、80℃以下である。
本発明において、上記ワックス成分を被覆する樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上、80℃以下であることが好ましい。被覆樹脂のTgが50℃より低いと、ワックス成分の低分子量成分に対する被覆樹脂による遮蔽効果が低くなりやすく、トナーの長期放置による結着樹脂の結晶性低下に対する効果が十分に発現されないことがある。一方、被覆樹脂のTgが80℃より高いと、定着時においてワックス成分を適切に染み出させることが難しく、低温定着性や耐オフセット性が低下する傾向にある。より好ましくは、55℃以上、75℃以下である。
また、本発明において、ワックス粒子の体積平均粒径(Dv)は、0.10μm以上、1.00μm以下であることが好ましい。上述した通り、ワックス粒子の調製では、先ずワックス成分を微粒子化してからこれに被覆層を形成するが、このとき微粒子化を過剰に行うと均一な粒度分布を有する粒子が得られにくくなる。したがって、ワックス粒子のDvが0.10μmよりも小さい場合、樹脂による被覆効果が低下する傾向にある。一方、ワックス粒子のDvが1.00μmより大きいと、ワックス粒子の分散が不十分となりやすく、定着時においてワックス成分を適切に染み出させ難くなり、低温定着性や耐オフセット性が低下する傾向にある。より好ましくは0.20μm以上、0.60μm以下である。
さらに、本発明において、トナー粒子の形成におけるワックス粒子の添加量は、ワックス成分として、結着樹脂100.0質量部に対し、2.0質量部以上、10.0質量部以下であることが好ましい。ワックス粒子の添加量が2.0質量部より少ないと、トナーの離型性が低下する傾向にあり、定着用部材が低温になった場合に、転写紙の巻きつきが起こりやすくなる。また、10.0質量部より多い場合は、造粒性が低下して得られるトナー粒子の粒度分布はブロードなものとなりやすく、トナー粒子中のワックス粒子の内包量が低下する傾向がある。より好ましくは、結着樹脂100.0質量部に対し、3.0質量部以上、8.0質量部以下である。
The wax component contained in the wax particles used in the present invention is not particularly limited, and the same wax components as those used in ordinary toners can be used. Specific examples include the following. Low molecular weight polyethylene, low molecular weight polypropylene, low molecular weight olefin copolymer, aliphatic hydrocarbon wax such as microcrystalline wax, paraffin wax, Fischer-Tropsch wax; oxide of aliphatic hydrocarbon wax such as oxidized polyethylene wax; fat Waxes based on fatty acid esters such as aliphatic hydrocarbon ester waxes; and partially or fully deoxidized fatty acid esters such as deacidified carnauba wax; partial esters of fatty acids and polyhydric alcohols such as behenic acid monoglyceride A methyl ester compound having a hydroxyl group obtained by hydrogenating vegetable oils and fats.
Among these waxes, aliphatic hydrocarbon waxes and ester waxes are particularly preferable from the viewpoints of bleeding from the toner during fixing and releasability.
The ester wax only needs to have at least one ester bond in one molecule, and either natural ester wax or synthetic ester wax may be used.
Examples of the synthetic ester wax include monoester wax synthesized from a long-chain linear saturated fatty acid and a long-chain linear saturated aliphatic alcohol. The long-chain linear saturated fatty acid is represented by the general formula C n H 2n + 1 COOH, and those having n = 5 or more and 28 or less are preferably used. The long-chain linear saturated aliphatic alcohol is represented by C n H 2n + 1 OH, and those having n = 5 or more and 28 or less are preferably used. Examples of natural ester waxes include candelilla wax, carnauba wax, rice wax, and derivatives thereof.
Among the above, more preferable waxes are synthetic ester waxes composed of long-chain linear saturated fatty acids and long-chain linear saturated aliphatic alcohols, or natural waxes based on the above esters. Furthermore, in addition to the linear structure described above, the ester is more preferably a monoester.
The wax component has sufficient stability with respect to an organic solvent and a non-aqueous medium that can be suitably used in the present invention, and the wax component is treated with an organic solvent and a non-aqueous solvent in the same manner as described above. The residual ratio of the solid content after being dispersed in the medium is 90% by mass or more.
Moreover, it is preferable that the said wax component has a peak temperature in the range of 60 degreeC or more and 85 degrees C or less in the maximum endothermic peak calculated | required by differential scanning calorimetry (DSC). Here, the peak temperature indicates the melting point of the wax component. If the peak temperature (that is, the melting point of the wax component) is lower than 60 ° C., the low molecular weight component of the wax component is likely to bleed out, and the effect on the decrease in the crystallinity of the binder resin due to the toner being left for a long time may not be sufficiently exhibited. . On the other hand, when the temperature is higher than 85 ° C., it is difficult to appropriately melt the wax component at the time of fixing, and low-temperature fixability and offset resistance tend to be lowered. More preferably, it is 65 degreeC or more and 80 degrees C or less.
In the present invention, the glass transition temperature (Tg) of the resin covering the wax component is preferably 50 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. When the Tg of the coating resin is lower than 50 ° C., the shielding effect by the coating resin against the low molecular weight component of the wax component tends to be low, and the effect on the decrease in the crystallinity of the binder resin due to the toner being left for a long time may not be sufficiently exhibited. . On the other hand, when the Tg of the coating resin is higher than 80 ° C., it is difficult to properly exude the wax component at the time of fixing, and the low-temperature fixing property and the offset resistance tend to be lowered. More preferably, it is 55 degreeC or more and 75 degrees C or less.
In the present invention, the volume average particle diameter (Dv) of the wax particles is preferably 0.10 μm or more and 1.00 μm or less. As described above, in the preparation of the wax particles, the wax component is first made into a fine particle and then a coating layer is formed thereon. However, if the fine particle formation is excessive at this time, it becomes difficult to obtain particles having a uniform particle size distribution. Therefore, when the Dv of the wax particles is smaller than 0.10 μm, the coating effect by the resin tends to be reduced. On the other hand, if the Dv of the wax particles is larger than 1.00 μm, the dispersion of the wax particles tends to be insufficient, and it becomes difficult to properly exude the wax component at the time of fixing, and the low-temperature fixability and offset resistance tend to be lowered. is there. More preferably, it is 0.20 μm or more and 0.60 μm or less.
Further, in the present invention, the amount of wax particles added in the formation of toner particles is 2.0 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less with respect to 100.0 parts by mass of the binder resin as a wax component. preferable. If the added amount of wax particles is less than 2.0 parts by mass, the releasability of the toner tends to be lowered, and the transfer paper is likely to be wound when the fixing member is at a low temperature. On the other hand, when the amount is more than 10.0 parts by mass, the particle size distribution of the toner particles obtained by reducing the granulation property tends to be broad, and the amount of the wax particles in the toner particles tends to decrease. More preferably, it is 3.0 parts by mass or more and 8.0 parts by mass or less with respect to 100.0 parts by mass of the binder resin.
本発明のトナーの製造方法に用いられる結着樹脂は、結晶性ポリエステルを含有すること以外は特に限定されず、トナー用の結着樹脂として知られているその他の公知の非晶性樹脂を使用することができる。本発明に用いられる結着樹脂としては、結晶構造をとり得る部位と結晶構造をとり得ない部位とが化学的に結合したコポリマーを主成分として含有することが好ましい。ここで、「主成分として」とは、結着樹脂中のコポリマーの比率が、50質量%以上であることを意味し、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。また、本発明における結着樹脂としては、上記コポリマーに加えて、トナー用の結着樹脂として知られているその他の公知の樹脂を含有させてもよい。
さらに、上記結晶構造をとり得る部位とは、それ自体が多数集合することで高分子鎖が規則的に配列して結晶性を発現する部位であり、結晶性ポリマーを意味する。また、上記結晶構造をとり得ない部位とは、それ自体が集合しても規則的な配列は起こらずにランダムな構造をとる部位であり、非晶性ポリマーを意味する。
化学的に結合したコポリマーの例としては、ブロックポリマー、グラフトポリマー、スターポリマーが挙げられる。これらの中でも、特にブロックポリマーであることが好ましい。ブロックポリマーとは、一分子内でポリマー同士が共有結合によって結ばれたコポリマーである。すなわち、本発明に用いられる結着樹脂は、結晶構造をとり得る部位と結晶構造をとり得ない部位を結合したブロックポリマーを主成分として含有することが好ましい。
上記ブロックポリマーとしては、結晶性ポリマー(A)と非晶性ポリマー(B)とのAB型ジブロックポリマー、ABA型トリブロックポリマー、BAB型トリブロックポリマー、ABAB・・・・型マルチブロックポリマーの如き形態が挙げられる。結着樹脂にこのようなブロックポリマーを用いることで、結着樹脂中に上記結晶性ポリマー(A)の微
小なドメインを均一に形成させることができる。その結果、結晶性ポリマー(A)によるシャープメルト性がトナー全体に発現されることになり、低温定着効果を有効に発揮することができる。
以下、上記ブロックポリマーにおける、結晶性ポリマー(A)について述べる。本発明において、結晶性ポリマー(A)は、結晶性ポリエステルで構成されることが好ましい。ここで、結晶性ポリエステルとは、示査走査熱量測定(DSC)により示差熱を測定したときに明瞭な融点ピークを示すポリエステルを意味する。
本発明で用いられる結晶性ポリエステルは、アルコール成分として炭素数4以上、20以下の脂肪族ジオール、および酸成分として多価カルボン酸を原料として用いることが好ましい。脂肪族ジオールは直鎖型であることが好ましい。直鎖型であることで、より結晶性の高いポリエステルが得られる。
上記脂肪族ジオールとしては、以下の化合物が挙げられるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。
1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール、1,20−エイコサンジオール。
これらの中でも、融点の観点から、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールがより好ましい。これらは単独で用いてもよく、2種類以上を混合して用いることも可能である。
また、二重結合を持つ脂肪族ジオールを用いることもできる。二重結合を持つ脂肪族ジオールとしては、以下の化合物を挙げることができる。2−ブテン−1,4−ジオール、3−ヘキセン−1,6−ジオール、4−オクテン−1,8−ジオール。
また、上記多価カルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸および脂肪族ジカルボン酸が好ましく、中でも脂肪族ジカルボン酸がより好ましく、結晶性の観点から、特に直鎖型の脂肪族ジカルボン酸が好ましい。
脂肪族ジカルボン酸としては、以下の化合物を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。
蓚酸、マロン酸、琥珀酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、1,9−ノナンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、1,11−ウンデカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,13−トリデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,16−ヘキサデカンジカルボン酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸、あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物。
これらのうち、セバシン酸、アジピン酸、1,10−デカンジカルボン酸あるいはその低級アルキルエステルや酸無水物が好ましい。
芳香族ジカルボン酸としては、以下の化合物を挙げることができるが、これに限定されるものではない。場合によっては混合して用いることも可能である。
テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸。
これらの中でも、テレフタル酸が入手の容易性や低融点のポリマーを形成しやすいという点で好ましい。
また、二重結合を有するジカルボン酸を用いることもできる。二重結合を有するジカルボン酸は、その二重結合を利用して樹脂全体を架橋させ得る点で、定着時のホットオフセットを防ぐために好適に用いることができる。
このようなジカルボン酸としては、フマル酸、マレイン酸、3−ヘキセンジオイック酸、3−オクテンジオイック酸が挙げられる。また、これらの低級アルキルエステル、酸無水物も挙げられる。これらの中でも、コストの点で、フマル酸、マレイン酸がより好ましい。
結晶性ポリエステルの製造方法としては、特に制限はなく、酸成分とアルコール成分とを反応させる一般的なポリエステル樹脂の重合法によって製造することができる。例えば、直接重縮合法、エステル交換法を用い、モノマーの種類によって使い分けて製造することができる。
結晶性ポリエステルの製造は、重合温度180℃以上、230℃以下の間で行うのが好ましく、必要に応じて反応系内を減圧にし、縮合時に発生する水やアルコールを除去しながら反応させるのが好ましい。モノマーが、反応温度下で溶解または相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させるのがよい。重縮合反応においては、溶解補助溶剤を留去しながら行う。重合反応において相溶性の悪いモノマーが存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪いモノマーとそのモノマーと重縮合予定の酸またはアルコールとを縮合させておいてから主成分とともに重縮合させるのが好ましい。
結晶性ポリエステルの製造時に使用可能な触媒としては、以下を挙げることができる。
チタンテトラエトキシド、チタンテトラプロポキシド、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラブトキシドの如きチタン触媒。ジブチルスズジクロライド、ジブチルスズオキシド、ジフェニルスズオキシドの如きスズ触媒。
The binder resin used in the method for producing a toner of the present invention is not particularly limited except that it contains a crystalline polyester, and other known amorphous resins known as binder resins for toner are used. can do. The binder resin used in the present invention preferably contains, as a main component, a copolymer in which a portion that can take a crystal structure and a portion that cannot take a crystal structure are chemically bonded. Here, “as the main component” means that the ratio of the copolymer in the binder resin is 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and still more preferably. 90% by mass or more. In addition to the copolymer, the binder resin in the present invention may contain other known resins known as toner binder resins.
Furthermore, the site | part which can take the said crystal structure is a site | part which polymer chains regularly arrange | position by many gathering itself, and expresses crystallinity, and means a crystalline polymer. Moreover, the site | part which cannot take the said crystal structure is a site | part which takes a random structure without causing a regular arrangement | sequence, even if it collects itself, and means an amorphous polymer.
Examples of chemically bonded copolymers include block polymers, graft polymers, star polymers. Among these, a block polymer is particularly preferable. A block polymer is a copolymer in which polymers are linked by a covalent bond within one molecule. That is, the binder resin used in the present invention preferably contains, as a main component, a block polymer in which a portion that can take a crystal structure and a portion that cannot take a crystal structure are combined.
Examples of the block polymer include AB type diblock polymer, ABA type triblock polymer, BAB type triblock polymer, ABAB... Type multiblock polymer of crystalline polymer (A) and amorphous polymer (B). Such a form is mentioned. By using such a block polymer for the binder resin, the fine domains of the crystalline polymer (A) can be uniformly formed in the binder resin. As a result, the sharp melt property due to the crystalline polymer (A) is expressed in the entire toner, and the low-temperature fixing effect can be effectively exhibited.
Hereinafter, the crystalline polymer (A) in the block polymer will be described. In the present invention, the crystalline polymer (A) is preferably composed of a crystalline polyester. Here, the crystalline polyester means a polyester showing a clear melting point peak when differential heat is measured by differential scanning calorimetry (DSC).
The crystalline polyester used in the present invention preferably uses an aliphatic diol having 4 to 20 carbon atoms as an alcohol component and a polycarboxylic acid as a raw material as an acid component. The aliphatic diol is preferably linear. A polyester with higher crystallinity is obtained by being a linear type.
Examples of the aliphatic diol include the following compounds, but are not limited thereto. Depending on the case, it is also possible to use a mixture.
1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, 1 , 11-undecanediol, 1,12-dodecanediol, 1,13-tridecanediol, 1,14-tetradecanediol, 1,18-octadecanediol, 1,20-eicosanediol.
Among these, from the viewpoint of melting point, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and 1,6-hexanediol are more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
An aliphatic diol having a double bond can also be used. Examples of the aliphatic diol having a double bond include the following compounds. 2-butene-1,4-diol, 3-hexene-1,6-diol, 4-octene-1,8-diol.
The polyvalent carboxylic acid is preferably an aromatic dicarboxylic acid or an aliphatic dicarboxylic acid, more preferably an aliphatic dicarboxylic acid, and particularly preferably a linear aliphatic dicarboxylic acid from the viewpoint of crystallinity.
Examples of the aliphatic dicarboxylic acid include the following compounds, but are not limited thereto. Depending on the case, it is also possible to use a mixture.
Succinic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, 1,9-nonanedicarboxylic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid, 1,11-undecanedicarboxylic acid, 1,12-dodecanedicarboxylic acid, 1,13-tridecanedicarboxylic acid, 1,14-tetradecanedicarboxylic acid, 1,16-hexadecanedicarboxylic acid, 1,18-octadecanedicarboxylic acid, or a lower alkyl ester or acid anhydride thereof .
Of these, sebacic acid, adipic acid, 1,10-decanedicarboxylic acid or its lower alkyl ester and acid anhydride are preferred.
Examples of the aromatic dicarboxylic acid include, but are not limited to, the following compounds. Depending on the case, it is also possible to use a mixture.
Terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 4,4′-biphenyldicarboxylic acid.
Among these, terephthalic acid is preferable in terms of availability and easy formation of a low melting point polymer.
A dicarboxylic acid having a double bond can also be used. A dicarboxylic acid having a double bond can be suitably used in order to prevent hot offset at the time of fixing, because the entire resin can be crosslinked using the double bond.
Examples of such dicarboxylic acids include fumaric acid, maleic acid, 3-hexenedioic acid, and 3-octenedioic acid. Moreover, these lower alkyl esters and acid anhydrides are also included. Among these, fumaric acid and maleic acid are more preferable in terms of cost.
There is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of crystalline polyester, It can manufacture by the polymerization method of the general polyester resin which makes an acid component and an alcohol component react. For example, a direct polycondensation method or a transesterification method can be used, and production can be carried out using different types of monomers.
The production of the crystalline polyester is preferably carried out at a polymerization temperature of 180 ° C. or higher and 230 ° C. or lower, and the reaction system may be reacted while reducing the pressure inside the reaction system and removing water and alcohol generated during the condensation as necessary. preferable. When the monomer is not dissolved or compatible at the reaction temperature, a solvent having a high boiling point is preferably added as a solubilizer and dissolved. In the polycondensation reaction, the dissolution auxiliary solvent is distilled off. In the case where a monomer having poor compatibility exists in the polymerization reaction, it is preferable to condense the monomer having poor compatibility with the monomer and the acid or alcohol to be polycondensed in advance, and then polycondense together with the main component.
Examples of the catalyst that can be used in the production of the crystalline polyester include the following.
Titanium catalysts such as titanium tetraethoxide, titanium tetrapropoxide, titanium tetraisopropoxide, titanium tetrabutoxide. Tin catalysts such as dibutyltin dichloride, dibutyltin oxide, diphenyltin oxide.
次に、上記ブロックポリマーにおける、非晶性ポリマー(B)について述べる。
当該非晶性ポリマー(B)としては、非晶性であれば特に限定されるものではなく、トナー用樹脂として一般的に用いられる非晶性樹脂と同様のものを使用することができる。ただし、非晶性ポリマー(B)のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上、130℃以下であることが好ましく、70℃以上、130℃以下であることがより好ましい。このような非晶性ポリマー(B)を含有することで、シャープメルトした後の定着領域におけるトナーの弾性が維持されやすくなる。
非晶性ポリマー(B)の具体例としては、ポリウレタン樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂、ポリスチレン、スチレンブタジエン系樹脂が挙げられる。また、これら樹脂は、ウレタン、ウレア、エポキシによる変性が行われていてもよい。これらの中でも、弾性維持の観点から、非晶性ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂が好適に例示できる。 以下に、非晶性ポリマー(B)としての非晶性ポリエステル樹脂について述べる。非晶性ポリエステル樹脂の製造に使用可能なモノマーとしては、例えば、「高分子データハンドブック:基礎編」(高分子学会編:培風館)に記載されているような、従来公知の2価または3価以上のカルボン酸と、2価または3価以上のアルコールが挙げられる。これらモノマーの具体例としては、以下の通りである。
2価のカルボン酸としては、以下を挙げることができる。コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、マロン酸、ドデセニルコハク酸の如き二塩基酸、およびこれらの無水物、これらの低級アルキルエステル、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸の如き脂肪族不飽和ジカルボン酸。
3価以上のカルボン酸としては、以下を挙げることができる。1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,5−ベンゼントリカルボン酸、およびこれらの無水物、これらの低級アルキルエステル。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
2価のアルコールとしては、以下を挙げることができる。ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキシドまたはプロピレンオキシド付加物、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール。
3価以上のアルコールとしては、以下を挙げることができる。グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
尚、酸価や水酸基価の調整の目的として、必要に応じて酢酸、安息香酸の1価の酸、シクロヘキサノール、ベンジルアルコールの1価のアルコールも使用することができる。
非晶性ポリエステル樹脂は、例えば、重縮合(化学同人)、高分子実験学(重縮合と重
付加:共立出版)、ポリエステル樹脂ハンドブック(日刊工業新聞社編)に記載の方法を用いて合成することができ、エステル交換法や直接重縮合法を単独で、または組み合わせて用いることができる。
次に、非晶性ポリマー(B)としてのポリウレタン樹脂について述べる。ポリウレタン樹脂は、ジオールとジイソシアネート基を含有する物質との反応物であり、ジオール、ジイソシアネートの調整により、各種機能性をもつ樹脂を得ることができる。
ジイソシネート成分としては、以下のものが挙げられる。炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6以上、20以下の芳香族ジイソシアネート、炭素数2以上、18以下の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4以上、15以下の脂環式ジイソシアネート、炭素数8以上、15以下の芳香族炭化水素ジイソシアネート、およびこれらジイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物。以下、変性ジイソシアネートともいう。)、並びに、これらの2種以上の混合物。
芳香族炭化水素ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。m−および/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート。
脂肪族ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート。
脂環式ジイソシアネートとしては、以下のものが挙げられる。イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート。
これらの中でも好ましいものは、炭素数6以上、15以下の芳香族ジイソシアネート、炭素数4以上、12以下の脂肪族ジイソシアネート、および炭素数4以上、15以下の脂環式ジイソシアネート、炭素数8以上、15以下の芳香族炭化水素ジイソシアネートであり、特に好ましいものは、XDI、IPDIおよびHDIである。
また、ポリウレタン樹脂は、ジイソシアネート成分に加えて、3官能以上のイソシアネート化合物を用いることもできる。
一方、ポリウレタン樹脂に用いることのできるジオール成分としては、以下のものが挙げられる。
アルキレングリコール(エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール);アルキレンエーテルグリコール(ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール);脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール);ビスフェノール類(ビスフェノールA);前記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド)付加物。
前記アルキレングリコール、アルキレンエーテルグリコールのアルキル部分は直鎖状であっても、分岐していてもよい。本発明においては分岐構造のアルキレングリコールも好ましく用いることができる。
尚、結着樹脂として、上記ブロックポリマーに加えて、他の非晶性樹脂を併用する場合には、上記非晶性ポリマー(B)と同様のものを使用することができる。
上記結晶性ポリマー(A)と非晶性ポリマー(B)を結合したブロックポリマーにおいて、これらを結ぶ結合形態としては、エステル結合、ウレア結合、ウレタン結合が挙げられる。これらの中でも、ウレタン結合で結合されたブロックポリマーは、シャープメルト後の定着温度領域においても適度な弾性が維持されやすく、高温オフセットを効果的に抑制することが可能となることから特に好ましい。
上記ブロックポリマーの調製方法としては、結晶性ポリマー(A)と非晶性ポリマー(B)とを別々に調製し、両者を結合する方法(二段階法)、結晶性ポリマー(A)および非晶性ポリマー(B)の原料を同時に仕込み、一度で調製する方法(一段階法)を用いることができる。
ブロックポリマーは、それぞれのポリマーの末端官能基の反応性を考慮して、種々の方
法の中から選択して合成することができる。以下に、結晶性ポリマー(A)として結晶性ポリエステルを用いた場合の、ブロックポリマーの具体的な調製例を示す。
結晶性ポリエステルと非晶性ポリエステルによるブロックポリマーの場合、各ユニットを別々に調製した後、結合剤を用いて結合することにより調製することができる。特に片方のポリエステルの酸価が高く、もう一方のポリエステルの水酸基価が高い場合は、結合剤を使う必要はなく、そのまま加熱減圧しつつ、縮合反応を進めることができる。このとき、反応温度は200℃付近で行うことが好ましい。
結合剤を使用する場合は、以下の結合剤が挙げられる。多価カルボン酸、多価アルコール、多価イソシアネート、多官能エポキシ、多酸無水物。これらの結合剤を用いて、脱水反応や付加反応によって合成することができる。
結晶性ポリエステルとポリウレタンによるブロックポリマーの場合は、各ユニットを別々に調製した後、結晶性ポリエステルのアルコール末端とポリウレタンのイソシアネート末端とをウレタン化反応させることにより調製することができる。また、アルコール末端を持つ結晶性ポリエステルおよびポリウレタンを構成するジオール、ジイソシアネートを混合し、加熱する方法でも合成が可能である。この場合、ジオールおよびジイソシアネートの濃度が高い反応初期はジオールとジイソシアネートが選択的に反応してポリウレタンとなり、ある程度分子量が大きくなった後にポリウレタンのイソシアネート末端と結晶性ポリエステルのアルコール末端とのウレタン化反応が起こり、ブロックポリマーとすることができる。
上記ブロックポリマーの効果を有効に発現するためには、結晶性ポリマーや非晶性ポリマーの単独重合体が、可能な限り結着樹脂中に存在しないことが好ましい。すなわち、ブロック化率が高いことが好ましい。
本発明の方法において、上記結着樹脂は、結晶構造を有する樹脂成分として、例えば上記結晶性ポリエステルを50質量%以上、85質量%以下含有することが好ましく、60質量%以上、80質量%以下含有することがより好ましい。結着樹脂がブロックポリマーから構成される場合は、ブロックポリマー中における結晶構造をとり得る部位、例えば上記結晶性ポリエステル部位を50質量%以上、85質量%以下含有することが好ましく、60質量%以上、80質量%以下含有することがより好ましい。結着樹脂がブロックポリマーに加えて他の非晶性樹脂を含有する場合は、ブロックポリマー中における結晶構造をとり得る部位、例えば上記結晶性ポリエステル部位を、結着樹脂の全量に対して50質量%以上、85質量%以下含有することが好ましく、60質量%以上、80質量%以下含有することがより好ましい。結着樹脂における結晶構造を有する樹脂成分の含有量が50質量%以上であることで、シャープメルト性が有効に発現されやすくなる。結着樹脂における結晶構造を有する樹脂成分の含有量が50質量%よりも少ないと、シャープメルト性が有効に発現されにくくなるとともに、上記ブロックポリマー中における結晶構造をとり得ない部位としての非晶性ポリマーや、別途添加する非晶性樹脂のガラス転移温度(Tg)の影響を受けやすくなる。
一方、上記結着樹脂は、非晶性樹脂成分を15質量%以上、50質量%以下含有することが好ましい。結着樹脂がブロックポリマーから構成される場合は、ブロックポリマー中における結晶構造をとり得ない部位としての非晶性ポリマーの含有量が15質量%以上、50質量%以下であることが好ましい。結着樹脂がブロックポリマーに加えて他の非晶性樹脂を含有する場合は、上記非晶性ポリマーと上記非晶性樹脂の含有量の合計が、結着樹脂の全量に対して15質量%以上、50質量%以下であることが好ましい。結着樹脂における非晶性樹脂成分の含有量が15質量%以上であることで、シャープメルト後の弾性の維持が良好になる。結着樹脂における上記非晶性樹脂成分の含有量が15質量%よりも少ないと、トナーがシャープメルトした後の弾性の維持が難しくなる傾向にあり、高温オフセットが発生する恐れがある。より好ましくは、20質量%以上、40質量%以下である。
本発明の方法に用いられるブロックポリマーの示査走査熱量測定(DSC)における最大吸熱ピークのピーク温度は、50℃以上、80℃以下であることが好ましい。ここで、
上記最大吸熱ピークは、結晶構造をとり得る部位、例えば上記結晶性ポリエステルに由来するものであり、ピーク温度は結晶構造をとり得る部位、例えば上記結晶性ポリエステルの融点を示している。
上記最大吸熱ピークのピーク温度が50℃よりも低いと、得られたトナーの低温定着性には有利となるが、トナーの耐熱保存性は低下する傾向にある。また、最大吸熱ピークのピーク温度が80℃よりも大きいと、優れた耐熱保存性を示すが、低温定着性は低下する傾向にある。すなわち、使用するブロックポリマーのDSC測定における最大吸熱ピークのピーク温度が50℃以上、80℃以下であることで、低温定着性と耐熱保存性を両立させることができる。より好ましくは、55℃以上、75℃以下である。
さらに、本発明の方法において、結着樹脂は、テトラヒドロフラン(THF)可溶分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって求められる数平均分子量(Mn)が、8,000以上、30,000以下、重量平均分子量(Mw)が、15,000以上、60,000以下であることが好ましい。
数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)が上記範囲にあることで、トナーに適度な粘弾性を付与することが可能である。Mnが8,000、Mwが15,000よりも小さいと、トナーが軟らかくなりすぎ、耐熱保存性が低下する傾向にある。また、定着画像からトナーが剥離しやすくなる。一方、Mnが30,000、Mwが60,000よりも大きいと、トナーが硬くなりすぎ、低温定着性が低下する傾向にある。上記Mnのより好ましい範囲は、10,000以上、20,000以下であり、Mwのより好ましい範囲は、20,000以上、50,000以下である。
さらに、前記MnとMwの比(Mw/Mn)は、6以下であることが好ましい。Mw/Mnの値が6を超える場合、結着樹脂に含有される結晶性ポリエステルの結晶性が低く、DSC測定における吸熱ピークはブロードなものとなる。Mw/Mnのより好ましい範囲は、3以下である。
Next, the amorphous polymer (B) in the block polymer will be described.
The amorphous polymer (B) is not particularly limited as long as it is amorphous, and the same amorphous resin as that generally used as a resin for toner can be used. However, the glass transition temperature (Tg) of the amorphous polymer (B) is preferably 50 ° C. or higher and 130 ° C. or lower, and more preferably 70 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. By containing such an amorphous polymer (B), the elasticity of the toner in the fixing region after sharp melting is easily maintained.
Specific examples of the amorphous polymer (B) include polyurethane resin, amorphous polyester resin, styrene acrylic resin, polystyrene, and styrene butadiene resin. These resins may be modified with urethane, urea, or epoxy. Among these, from the viewpoint of maintaining elasticity, amorphous polyester resins and polyurethane resins can be preferably exemplified. Below, the amorphous polyester resin as an amorphous polymer (B) is described. Examples of the monomer that can be used for the production of the amorphous polyester resin include conventionally known divalent or trivalent monomers as described in “Polymer Data Handbook: Basic Edition” (Edited by Polymer Society: Bafukan). Examples thereof include the above carboxylic acids and divalent or trivalent or higher alcohols. Specific examples of these monomers are as follows.
Examples of the divalent carboxylic acid include the following. Dibasic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, malonic acid, dodecenyl succinic acid, and their anhydrides, their lower alkyl esters, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, Aliphatic unsaturated dicarboxylic acids such as citraconic acid.
Examples of the trivalent or higher carboxylic acid include the following. 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, and anhydrides thereof, lower alkyl esters thereof. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Examples of the divalent alcohol include the following. Bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, ethylene oxide or propylene oxide adduct of bisphenol A, 1,4-cyclohexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, ethylene glycol, propylene glycol.
Examples of trihydric or higher alcohols include the following. Glycerin, trimethylol ethane, trimethylol propane, pentaerythritol. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
For the purpose of adjusting the acid value and hydroxyl value, acetic acid, monovalent acid of benzoic acid, monovalent alcohol such as cyclohexanol and benzyl alcohol can be used as necessary.
Amorphous polyester resin is synthesized using the methods described in, for example, polycondensation (chemical doujin), polymer experiment (polycondensation and polyaddition: Kyoritsu Publishing), and polyester resin handbook (edited by Nikkan Kogyo Shimbun). The transesterification method and the direct polycondensation method can be used alone or in combination.
Next, the polyurethane resin as the amorphous polymer (B) will be described. The polyurethane resin is a reaction product of a diol and a substance containing a diisocyanate group, and a resin having various functions can be obtained by adjusting the diol and the diisocyanate.
Examples of the diisocyanate component include the following. Carbon number (excluding carbon in NCO group, the same shall apply hereinafter) 6 or more and 20 or less aromatic diisocyanate, C2 or more and 18 or less aliphatic diisocyanate, C4 or more and 15 or less alicyclic diisocyanate, carbon Aromatic hydrocarbon diisocyanates having a number of 8 or more and 15 or less, and modified products of these diisocyanates (urethane group, carbodiimide group, allophanate group, urea group, burette group, uretdione group, uretoimine group, isocyanurate group, oxazolidone group-containing modification) (Hereinafter also referred to as modified diisocyanate), and mixtures of two or more thereof.
Examples of the aromatic hydrocarbon diisocyanate include the following. m- and / or p-xylylene diisocyanate (XDI), α, α, α ′, α′-tetramethylxylylene diisocyanate.
Examples of the aliphatic diisocyanate include the following. Ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), dodecamethylene diisocyanate.
Examples of the alicyclic diisocyanate include the following. Isophorone diisocyanate (IPDI), dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate, cyclohexylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate.
Among these, preferred are aromatic diisocyanates having 6 to 15 carbon atoms, aliphatic diisocyanates having 4 to 12 carbon atoms, and alicyclic diisocyanates having 4 to 15 carbon atoms, 8 or more carbon atoms, 15 or less aromatic hydrocarbon diisocyanates, particularly preferred are XDI, IPDI and HDI.
In addition to the diisocyanate component, a trifunctional or higher functional isocyanate compound can also be used as the polyurethane resin.
On the other hand, examples of the diol component that can be used for the polyurethane resin include the following.
Alkylene glycol (ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol); alkylene ether glycol (polyethylene glycol, polypropylene glycol); alicyclic diol (1,4-cyclohexanedimethanol); bisphenols (bisphenol) A); alkylene oxide (ethylene oxide, propylene oxide) adduct of the alicyclic diol.
The alkyl part of the alkylene glycol or alkylene ether glycol may be linear or branched. In the present invention, an alkylene glycol having a branched structure can also be preferably used.
In addition to the block polymer, as the binder resin, when using another amorphous resin, the same resin as the amorphous polymer (B) can be used.
In the block polymer in which the crystalline polymer (A) and the amorphous polymer (B) are bonded, examples of the bonding form connecting them include an ester bond, a urea bond, and a urethane bond. Among these, a block polymer bonded with a urethane bond is particularly preferable because moderate elasticity is easily maintained even in the fixing temperature region after sharp melting, and high temperature offset can be effectively suppressed.
As a method for preparing the block polymer, a crystalline polymer (A) and an amorphous polymer (B) are prepared separately, and both are combined (two-stage method), the crystalline polymer (A) and the amorphous polymer. A method (one-step method) in which the raw materials for the conductive polymer (B) are simultaneously charged and prepared at one time can be used.
The block polymer can be synthesized by selecting from various methods in consideration of the reactivity of the terminal functional group of each polymer. Below, the specific preparation example of a block polymer at the time of using crystalline polyester as a crystalline polymer (A) is shown.
In the case of a block polymer composed of a crystalline polyester and an amorphous polyester, each unit can be prepared separately and then combined using a binder. In particular, when the acid value of one polyester is high and the hydroxyl value of the other polyester is high, it is not necessary to use a binder, and the condensation reaction can proceed while heating and reducing pressure as it is. At this time, the reaction temperature is preferably about 200 ° C.
When the binder is used, the following binders are exemplified. Polyvalent carboxylic acid, polyhydric alcohol, polyvalent isocyanate, polyfunctional epoxy, polyanhydride. These binders can be used for synthesis by dehydration reaction or addition reaction.
In the case of a block polymer of crystalline polyester and polyurethane, each unit can be prepared separately, and then prepared by urethanating the alcohol terminal of the crystalline polyester and the isocyanate terminal of the polyurethane. Further, the synthesis can also be performed by mixing and heating a crystalline polyester having an alcohol terminal and a diol and diisocyanate constituting polyurethane. In this case, the diol and diisocyanate selectively react at the initial stage when the concentration of diol and diisocyanate is high to form polyurethane, and after the molecular weight increases to some extent, the urethanization reaction between the isocyanate terminal of polyurethane and the alcohol terminal of crystalline polyester occurs. Occurs and can be a block polymer.
In order to effectively express the effect of the block polymer, it is preferable that a homopolymer of a crystalline polymer or an amorphous polymer is not present in the binder resin as much as possible. That is, it is preferable that the blocking rate is high.
In the method of the present invention, the binder resin preferably contains, for example, 50% by mass or more and 85% by mass or less of the crystalline polyester as a resin component having a crystal structure, and is 60% by mass or more and 80% by mass or less. It is more preferable to contain. In the case where the binder resin is composed of a block polymer, it preferably contains 50% by mass or more and 85% by mass or less of a part that can take a crystal structure in the block polymer, for example, the above crystalline polyester part. 80% by mass or less is more preferable. In the case where the binder resin contains other amorphous resin in addition to the block polymer, a part capable of forming a crystal structure in the block polymer, for example, the above crystalline polyester part is 50 mass with respect to the total amount of the binder resin. % To 85% by mass, more preferably 60% to 80% by mass. When the content of the resin component having a crystal structure in the binder resin is 50% by mass or more, the sharp melt property is easily expressed effectively. When the content of the resin component having a crystal structure in the binder resin is less than 50% by mass, the sharp melt property is hardly expressed effectively, and the amorphous as a site that cannot take the crystal structure in the block polymer. It becomes easy to be influenced by the glass transition temperature (Tg) of the crystalline polymer or the amorphous resin added separately.
On the other hand, the binder resin preferably contains 15% by mass or more and 50% by mass or less of an amorphous resin component. In the case where the binder resin is composed of a block polymer, the content of the amorphous polymer as a site that cannot take a crystal structure in the block polymer is preferably 15% by mass or more and 50% by mass or less. When the binder resin contains other amorphous resin in addition to the block polymer, the total content of the amorphous polymer and the amorphous resin is 15% by mass with respect to the total amount of the binder resin. As mentioned above, it is preferable that it is 50 mass% or less. When the content of the amorphous resin component in the binder resin is 15% by mass or more, the maintenance of elasticity after the sharp melt is improved. If the content of the amorphous resin component in the binder resin is less than 15% by mass, it tends to be difficult to maintain elasticity after the toner is sharp melted, and high temperature offset may occur. More preferably, it is 20 mass% or more and 40 mass% or less.
The peak temperature of the maximum endothermic peak in the differential scanning calorimetry (DSC) of the block polymer used in the method of the present invention is preferably 50 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. here,
The maximum endothermic peak is derived from a portion that can take a crystalline structure, for example, the crystalline polyester, and the peak temperature indicates a portion that can take a crystalline structure, for example, the melting point of the crystalline polyester.
When the peak temperature of the maximum endothermic peak is lower than 50 ° C., it is advantageous for low-temperature fixability of the obtained toner, but the heat-resistant storage stability of the toner tends to be lowered. Further, when the peak temperature of the maximum endothermic peak is higher than 80 ° C., excellent heat-resistant storage stability is exhibited, but low-temperature fixability tends to be lowered. That is, when the peak temperature of the maximum endothermic peak in the DSC measurement of the block polymer to be used is 50 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, both low-temperature fixability and heat-resistant storage stability can be achieved. More preferably, it is 55 degreeC or more and 75 degrees C or less.
Furthermore, in the method of the present invention, the binder resin has a number average molecular weight (Mn) determined by gel permeation chromatography (GPC) measurement of a tetrahydrofuran (THF) soluble content from 8,000 to 30,000. The weight average molecular weight (Mw) is preferably 15,000 or more and 60,000 or less.
When the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) are in the above ranges, it is possible to impart appropriate viscoelasticity to the toner. If Mn is less than 8,000 and Mw is less than 15,000, the toner becomes too soft and the heat-resistant storage stability tends to decrease. Further, the toner is easily peeled from the fixed image. On the other hand, if Mn is greater than 30,000 and Mw is greater than 60,000, the toner becomes too hard and the low-temperature fixability tends to decrease. A more preferable range of Mn is 10,000 or more and 20,000 or less, and a more preferable range of Mw is 20,000 or more and 50,000 or less.
Furthermore, the ratio of Mn to Mw (Mw / Mn) is preferably 6 or less. When the value of Mw / Mn exceeds 6, the crystalline polyester contained in the binder resin has low crystallinity, and the endothermic peak in DSC measurement is broad. A more preferable range of Mw / Mn is 3 or less.
本発明の方法において、トナー粒子は着色力を付与するために着色剤を含有する。好ましく使用される着色剤としては、有機顔料、有機染料、無機顔料、黒色用着色剤としてのカーボンブラック、磁性粉体が挙げられ、従来トナーに用いられている着色剤を用いることができる。
イエロー用着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、イソインドリノン化合物、アンスラキノン化合物、アゾ金属錯体、メチン化合物、アリルアミド化合物。具体的には、C.I.ピグメントイエロー12、13、14、15、17、62、74、83、93、94、95、109、110、111、128、129、147、168、180が好適に用いられる。
マゼンタ用着色剤としては、以下のものが挙げられる。縮合アゾ化合物、ジケトピロロピロール化合物、アンスラキノン、キナクリドン化合物、塩基染料レーキ化合物、ナフトール化合物、ベンズイミダゾロン化合物、チオインジゴ化合物、ペリレン化合物。具体的には、C.I.ピグメントレッド2、3、5、6、7、23、48:2、48:3、48:4、57:1、81:1、122、144、146、166、169、177、184、185、202、206、220、221、254が好適に用いられる。
シアン用着色剤としては、以下のものが挙げられる。銅フタロシアニン化合物およびその誘導体、アンスラキノン化合物、塩基染料レーキ化合物。具体的には、C.I.ピグメントブルー1、7、15、15:1、15:2、15:3、15:4、60、62、66が好適に用いられる。
これらの着色剤は単独または混合し、さらには固溶体の状態で用いることができる。また、使用する着色剤は、色相角、彩度、明度、耐光性、OHP透明性、トナー組成物中での分散性の点から選択される。
前記着色剤は、好ましくはトナー組成物中の結着樹脂100質量部に対し、1質量部以上、20質量部以下添加して用いられる。黒色用着色剤としてカーボンブラックを用いる場合も同様に、1質量部以上、20質量部以下添加して用いることが好ましい。
本発明で用いられる着色剤粒子は、上記着色剤を、上記結着樹脂を溶解させるための有機溶剤に公知の方法で分散させることにより調製することが可能である。
また、黒色用着色剤として磁性粉体を用いる場合、その添加量はトナー組成物中の結着樹脂100質量部に対し、40質量部以上、150質量部以下であることが好ましい。
In the method of the present invention, the toner particles contain a colorant in order to impart coloring power. Preferred examples of the colorant include organic pigments, organic dyes, inorganic pigments, carbon black as a black colorant, and magnetic powder. Colorants that are conventionally used in toners can be used.
Examples of the colorant for yellow include the following. Condensed azo compounds, isoindolinone compounds, anthraquinone compounds, azo metal complexes, methine compounds, allylamide compounds. Specifically, C.I. I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 15, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 109, 110, 111, 128, 129, 147, 168, 180 are preferably used.
Examples of the magenta colorant include the following. Condensed azo compounds, diketopyrrolopyrrole compounds, anthraquinones, quinacridone compounds, basic dye lake compounds, naphthol compounds, benzimidazolone compounds, thioindigo compounds, perylene compounds. Specifically, C.I. I. Pigment Red 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48: 2, 48: 3, 48: 4, 57: 1, 81: 1, 122, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221, and 254 are preferably used.
Examples of the colorant for cyan include the following. Copper phthalocyanine compounds and derivatives thereof, anthraquinone compounds, basic dye lake compounds. Specifically, C.I. I. Pigment Blue 1, 7, 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 60, 62, 66 are preferably used.
These colorants can be used alone or in combination, and further in a solid solution state. The colorant to be used is selected from the viewpoints of hue angle, saturation, brightness, light resistance, OHP transparency, and dispersibility in the toner composition.
The colorant is preferably used by adding 1 part by mass or more and 20 parts by mass or less to 100 parts by mass of the binder resin in the toner composition. Similarly, when carbon black is used as the black colorant, it is preferably added and used in an amount of 1 to 20 parts by mass.
The colorant particles used in the present invention can be prepared by dispersing the colorant in an organic solvent for dissolving the binder resin by a known method.
When magnetic powder is used as the black colorant, the amount added is preferably 40 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the binder resin in the toner composition.
本発明の方法において、トナー粒子には、必要に応じて荷電制御剤を配合することも可能である。荷電制御剤を配合することにより、得られたトナーの荷電特性を安定化し、現像システムに応じた最適の摩擦帯電量のコントロールが可能となる。
荷電制御剤としては、公知のものが利用でき、特に帯電スピードが速く、かつ、一定の帯電量を安定して維持できる荷電制御剤が好ましい。
得られるトナーを負荷電性に制御する荷電制御剤としては、有機金属化合物、キレート化合物が有効であり、モノアゾ金属化合物、アセチルアセトン金属化合物、芳香族オキシカルボン酸、芳香族ダイカルボン酸、オキシカルボン酸およびダイカルボン酸系の金属化合物が挙げられる。これら荷電制御剤は単独で或いは2種類以上組み合わせて用いることができる。
荷電制御剤を使用する場合の好ましい配合量は、結着樹脂100.0質量部に対して0.01質量部以上、10.0質量部以下、より好ましくは0.5質量部以上、5.0質量部以下である。
In the method of the present invention, a charge control agent can be added to the toner particles as necessary. By blending the charge control agent, the charge characteristics of the obtained toner are stabilized, and the optimum triboelectric charge amount can be controlled according to the development system.
As the charge control agent, a known one can be used, and a charge control agent that has a high charging speed and can stably maintain a constant charge amount is particularly preferable.
As the charge control agent for controlling the obtained toner to be negatively charged, organometallic compounds and chelate compounds are effective, and monoazo metal compounds, acetylacetone metal compounds, aromatic oxycarboxylic acids, aromatic dicarboxylic acids, and oxycarboxylic acids. And dicarboxylic acid-based metal compounds. These charge control agents can be used alone or in combination of two or more.
The preferred blending amount when using the charge control agent is 0.01 parts by mass or more and 10.0 parts by mass or less, more preferably 0.5 parts by mass or more, with respect to 100.0 parts by mass of the binder resin. 0 parts by mass or less.
以下に、本発明の方法に使用するトナー粒子を得る上で特に好適な、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を分散媒体に用いるトナー粒子の製造方法を例示して詳細に説明するが、これに限定されるわけではない。
まず、結晶性ポリエステルを含む結着樹脂、着色剤粒子、およびワックス粒子、並びに必要に応じて他の添加物を、結晶性ポリエステルを含む結着樹脂を溶解することのできる有機溶剤とともに、ホモジナイザー、ボールミル、コロイドミル、超音波分散機の如き分散機を用いて均一に溶解または分散させて樹脂組成物を調製する。次に、得られた樹脂組成物を、容器内に満たした液体状態または超臨界状態の二酸化炭素中に分散して、該樹脂組成物の液状粒子の分散体を調製する。
このとき、上記液体状態または超臨界状態の二酸化炭素中には、分散剤を分散させて造粒を行うことが好ましい。分散剤としては、無機あるいは有機の微粒子状物質が挙げられ、目的に応じて単独あるいは2種以上を併用して用いられる。すなわち、分散剤としては、無機微粒子分散剤、有機微粒子分散剤、又は、それらの混合物のいずれであってもよい。
上記無機微粒子分散剤としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化亜鉛、チタニア、酸化カルシウムの無機微粒子が挙げられる。
上記有機微粒子分散剤としては、例えば、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、エステル樹脂、ポリアミド、ポリイミド、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン系樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート、セルロースの微粒子およびこれらの混合物が挙げられる。
分散剤として樹脂の微粒子を用いる場合、非晶性樹脂の微粒子を使用すると、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素が前記樹脂中に溶解して可塑化させ、樹脂のガラス転移温度(Tg)を低下させるため、トナー粒子同士が凝集しやすくなる。したがって、上記樹脂の微粒子には結晶性を有する樹脂を使用することが好ましく、非晶性樹脂を用いる場合には、架橋構造を導入することが好ましい。また、非晶性樹脂微粒子を結晶性樹脂で被覆した微粒子であってもよい。
上記分散剤は、そのまま用いても良いが、上記樹脂組成物による液状粒子の表面への吸着性を持たせるため、各種処理によって表面改質されていてもよい。具体的には、例えばシラン系、チタネート系、アルミネート系のカップリング剤による表面処理や、各種界面活性剤による表面処理、ポリマーによるコーティング処理が挙げられる。
上記液状粒子の表面に吸着した分散剤は、トナー粒子形成後もそのまま残留するため、
分散剤として樹脂の微粒子を用いた場合には、樹脂の微粒子で表面が被覆されたトナー粒子を形成することができる。このとき、微粒子の粒径は、体積平均粒径(Dv)で0.03μm以上、0.30μm以下であることが好ましい。より好ましくは、0.05μm以上、0.10μm以下である。微粒子の粒径が小さ過ぎる場合、造粒時の液状粒子の安定性が低下する傾向にある。大き過ぎる場合は、液状粒子の粒径を所望の大きさに制御することが困難になる。
また、微粒子の配合量は、上記トナー粒子を構成する材料の溶解液中に含まれる固形分量に対して3.0質量部以上、15.0質量部以下であることが好ましく、液状粒子の安定性や所望する粒径に合わせて適宜調整することができる。
本発明の方法に使用するトナー粒子の製造において、上記分散剤を液体状態または超臨界状態の二酸化炭素中に分散させる方法は、如何なる方法を用いてもよい。具体例としては、上記分散剤と液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を容器内に仕込み、撹拌や超音波照射により直接分散させる方法が挙げられる。また、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を仕込んだ容器に、上記分散剤を有機溶剤に分散させた分散液を、高圧ポンプを用いて導入する方法が挙げられる。
また、上記樹脂組成物を液体状態または超臨界状態の二酸化炭素からなる分散媒体中に分散させる方法は、いかなる方法を用いてもよい。具体例としては、上記分散剤を分散させた状態の液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を入れた容器に、上記樹脂組成物を、高圧ポンプを用いて導入する方法が挙げられる。また、上記樹脂組成物を仕込んだ容器に、上記分散剤を分散させた状態の液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を導入してもよい。
上記した液体状態または超臨界状態の二酸化炭素による分散媒体は、単一相であることが好ましい。上記樹脂組成物を液体状態または超臨界状態の二酸化炭素中に分散させて造粒を行う場合、液状粒子中の有機溶剤の一部は分散体中に移行する。このとき、二酸化炭素を含む相の他に、有機溶剤の相が分離した状態で存在することは、液状粒子の安定性が損なわれる原因となり好ましくない。したがって、上記分散媒体の温度や圧力、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素に対する上記溶解液の量は、二酸化炭素と有機溶剤とが均一相を形成し得る範囲内に調整することが好ましい。
また、上記分散媒体の温度および圧力については、造粒性(液状粒子の形成のし易さ)や上記樹脂組成物中の構成成分の上記分散媒体への溶解性にも注意が必要である。例えば、上記樹脂組成物中の樹脂、ワックス成分及びワックス成分を被覆するための樹脂は、温度条件や圧力条件によっては、上記分散媒体に溶解することがある。通常、低温、低圧になるほど上記成分の分散媒体への溶解性は抑制されるが、形成した油滴が凝集・合一を起こし易くなり、造粒性は低下する。一方、高温、高圧になるほど造粒性は向上するものの、上記成分が上記分散媒体に溶解し易くなる傾向を示す。
さらに、上記分散媒体の温度については、結着樹脂に含まれる結晶性ポリエステルの結晶性が損なわれないよう、結晶性ポリエステルの融点よりも低い温度であることが好ましい。したがって、本発明のトナー粒子の製造において、上記分散媒体の温度は10℃以上、40℃以下の温度範囲であることが好ましい。
また、上記分散媒体を形成する容器内の圧力は、1MPa以上、20MPa以下であることが好ましく、2MPa以上、15MPa以下であることがより好ましい。尚、本発明における圧力とは、分散媒体中に二酸化炭素以外の成分が含まれる場合には、その全圧を示す。
本発明における分散媒体中の二酸化炭素の比率は、通常70質量%以上、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。
こうして造粒が完了した後、液状粒子中に残留している有機溶剤を、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素による分散媒体を介して除去する。具体的には、液状粒子が分散された上記分散媒体にさらに液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を混合して、残留する有機溶剤を二酸化炭素の相に抽出し、この有機溶剤を含む二酸化炭素を、さらに液体状態または超臨界状態の二酸化炭素で置換することによって行う。
上記分散媒体と上記液体状態または超臨界状態の二酸化炭素の混合は、上記分散媒体に、これよりも高圧の液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を加えてもよく、また、上記分散媒体を、これよりも低圧の液体状態または超臨界状態の二酸化炭素中に加えてもよい。
そして、有機溶剤を含む二酸化炭素をさらに液体状態または超臨界状態の二酸化炭素で置換する方法としては、容器内の圧力を一定に保ちつつ、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を流通させる方法が挙げられる。このとき、形成されるトナー粒子は、フィルターで補足しながら行う。
上記液体状態または超臨界状態の二酸化炭素による置換が十分でなく、分散媒体中に有機溶剤が残留した状態であると、得られたトナー粒子を回収するために容器を減圧する際、上記分散媒体中に溶解した有機溶剤が凝縮してトナー粒子が再溶解したり、トナー粒子同士が合一したりするといった不具合が生じる場合がある。したがって、上記液体状態または超臨界状態の二酸化炭素による置換は、有機溶剤が完全に除去されるまで行う必要がある。流通させる液体状態または超臨界状態の二酸化炭素の量は、上記分散媒体の体積に対して1倍以上、100倍以下が好ましく、さらに好ましくは1倍以上、50倍以下、最も好ましくは1倍以上、30倍以下である。
容器を減圧し、トナー粒子が分散した液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を含む分散体からトナー粒子を取り出す際は、一気に常温、常圧まで減圧してもよいが、独立に圧力制御された容器を多段に設けることによって段階的に減圧してもよい。減圧速度は、トナー粒子が発泡しない範囲で設定することが好ましい。
さらに本発明においては、取り出したトナー粒子に対して、結晶性ポリエステルの融点よりも低い温度条件にて熱処理を施すことが好ましい。本発明では、以後この熱処理をアニール処理と称する。
一般に、結晶性樹脂は、アニール処理を施すことによって結晶性が高まることが知られている。その原理は以下のように考えられている。すなわち、結晶性材料にアニール処理を行うと、その熱によって高分子鎖の分子運動性がある程度高くなるために、高分子鎖がより安定な構造、すなわち規則的な結晶構造へと再配向することで、結晶化が起こるというものである。結晶性材料の融点以上の温度で処理した場合には、高分子鎖は再配向に必要なエネルギーよりも高いエネルギーを得ることになるため、再結晶化は起こらない。
したがって、本発明におけるアニール処理は、トナー中の結晶性ポリエステルの分子運動を可能な限り活発化させるため、結晶性ポリエステルの融点に対して、限られた温度範囲内で行うことが重要である。具体的には、得られたトナー粒子について昇温速度10.0℃/minの条件でDSC測定を行って結晶性ポリエステルに由来する吸熱ピーク温度を求め、このピーク温度から15℃差し引いた温度以上、5℃差し引いた温度以下でアニール処理を行うことが好ましい。より好ましくは、上記ピーク温度から10℃差し引いた温度以上、5℃差し引いた温度以下の温度範囲である。
また、アニール処理時間は、トナー中の結晶性ポリエステルの割合や種類、結晶状態によって適宜調整可能であるが、通常は1時間以上、50時間以下の範囲で行うことが好ましい。アニール時間が1時間に満たない場合は、再結晶化の効果は得られにくい。一方、50時間を超えるアニール処理を行っても、それ以上の効果は期待できない。より好ましくは、2時間以上、24時間以下の範囲である。
尚、本発明において、アニール処理は、トナー粒子の形成工程後であれば、どの段階で行ってもよい。
Hereinafter, a method for producing toner particles using carbon dioxide in a liquid state or supercritical state as a dispersion medium, which is particularly suitable for obtaining toner particles used in the method of the present invention, will be described in detail by way of example. It is not limited to.
First, a binder resin containing crystalline polyester, colorant particles, and wax particles, and optionally other additives, together with an organic solvent capable of dissolving the binder resin containing crystalline polyester, a homogenizer, A resin composition is prepared by uniformly dissolving or dispersing using a dispersing machine such as a ball mill, a colloid mill, or an ultrasonic dispersing machine. Next, the obtained resin composition is dispersed in liquid or supercritical carbon dioxide filled in a container to prepare a dispersion of liquid particles of the resin composition.
At this time, it is preferable to perform granulation by dispersing a dispersant in the liquid or supercritical carbon dioxide. Examples of the dispersant include inorganic or organic fine particles, and may be used alone or in combination of two or more according to the purpose. That is, the dispersant may be any one of an inorganic fine particle dispersant, an organic fine particle dispersant, or a mixture thereof.
Examples of the inorganic fine particle dispersant include inorganic fine particles of silica, alumina, zinc oxide, titania, and calcium oxide.
Examples of the organic fine particle dispersant include vinyl resin, urethane resin, epoxy resin, ester resin, polyamide, polyimide, silicone resin, fluorine resin, phenol resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, aniline resin, and ionomer resin. , Polycarbonate, cellulose fine particles, and mixtures thereof.
When resin fine particles are used as a dispersant, if amorphous resin fine particles are used, carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state is dissolved in the resin to be plasticized, and the glass transition temperature (Tg) of the resin is increased. Therefore, the toner particles tend to aggregate. Therefore, it is preferable to use a resin having crystallinity as the fine particles of the resin, and when an amorphous resin is used, it is preferable to introduce a crosslinked structure. Moreover, the fine particle which coat | covered the amorphous resin fine particle with the crystalline resin may be sufficient.
The dispersant may be used as it is, but may be surface-modified by various treatments in order to give the resin composition an adsorptivity to the surface of the liquid particles. Specifically, for example, surface treatment with a silane-based, titanate-based, or aluminate-based coupling agent, surface treatment with various surfactants, and coating treatment with a polymer can be given.
Since the dispersant adsorbed on the surface of the liquid particles remains after the toner particles are formed,
When resin fine particles are used as the dispersant, toner particles whose surfaces are coated with resin fine particles can be formed. At this time, the particle diameter of the fine particles is preferably 0.03 μm or more and 0.30 μm or less in volume average particle diameter (Dv). More preferably, it is 0.05 μm or more and 0.10 μm or less. When the particle size of the fine particles is too small, the stability of the liquid particles at the time of granulation tends to decrease. When it is too large, it becomes difficult to control the particle size of the liquid particles to a desired size.
The blending amount of the fine particles is preferably 3.0 parts by weight or more and 15.0 parts by weight or less based on the solid content contained in the solution of the material constituting the toner particles. It can be appropriately adjusted according to the properties and desired particle size.
In the production of toner particles used in the method of the present invention, any method may be used as a method of dispersing the dispersant in carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state. As a specific example, there is a method in which the dispersant and liquid or supercritical carbon dioxide are charged in a container and directly dispersed by stirring or ultrasonic irradiation. Another example is a method in which a dispersion liquid in which the dispersant is dispersed in an organic solvent is introduced into a container charged with liquid or supercritical carbon dioxide using a high-pressure pump.
Moreover, any method may be used as a method of dispersing the resin composition in a dispersion medium composed of carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state. As a specific example, there is a method of introducing the resin composition into a container containing carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state in which the dispersant is dispersed using a high-pressure pump. Further, carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state in which the dispersant is dispersed may be introduced into a container charged with the resin composition.
The dispersion medium of carbon dioxide in the liquid state or supercritical state described above is preferably a single phase. When granulating by dispersing the resin composition in carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state, a part of the organic solvent in the liquid particles moves into the dispersion. At this time, it is not preferable that the organic solvent phase is present in a separated state in addition to the phase containing carbon dioxide because the stability of the liquid particles is impaired. Therefore, the temperature and pressure of the dispersion medium, and the amount of the solution with respect to carbon dioxide in a liquid state or supercritical state are preferably adjusted within a range in which carbon dioxide and an organic solvent can form a homogeneous phase.
In addition, regarding the temperature and pressure of the dispersion medium, attention should be paid to granulation properties (ease of forming liquid particles) and solubility of the constituent components in the resin composition in the dispersion medium. For example, the resin, the wax component, and the resin for coating the wax component in the resin composition may be dissolved in the dispersion medium depending on temperature conditions and pressure conditions. In general, the lower the temperature and the lower the pressure, the more the solubility of the above components in the dispersion medium is suppressed, but the formed oil droplets are likely to agglomerate and coalesce, and the granulation property is lowered. On the other hand, although the granulation property is improved as the temperature and pressure are increased, the components tend to be easily dissolved in the dispersion medium.
Furthermore, the temperature of the dispersion medium is preferably lower than the melting point of the crystalline polyester so that the crystallinity of the crystalline polyester contained in the binder resin is not impaired. Therefore, in the production of the toner particles of the present invention, the temperature of the dispersion medium is preferably in the temperature range of 10 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
The pressure in the container forming the dispersion medium is preferably 1 MPa or more and 20 MPa or less, more preferably 2 MPa or more and 15 MPa or less. In addition, the pressure in this invention shows the total pressure, when components other than a carbon dioxide are contained in a dispersion medium.
The ratio of carbon dioxide in the dispersion medium in the present invention is usually 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more.
After the granulation is completed in this way, the organic solvent remaining in the liquid particles is removed through a dispersion medium of carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state. Specifically, carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state is further mixed with the dispersion medium in which liquid particles are dispersed, and the remaining organic solvent is extracted into a carbon dioxide phase. Is further replaced by liquid or supercritical carbon dioxide.
In the mixing of the dispersion medium and the liquid state or supercritical carbon dioxide, carbon dioxide in a liquid state or supercritical state having a higher pressure than this may be added to the dispersion medium. It may be added to carbon dioxide in a lower pressure liquid state or supercritical state.
As a method for further replacing carbon dioxide containing an organic solvent with carbon dioxide in a liquid state or supercritical state, there is a method of circulating liquid state or supercritical carbon dioxide while keeping the pressure in the container constant. Can be mentioned. At this time, the toner particles to be formed are performed while being supplemented by a filter.
When the liquid medium or the supercritical state is not sufficiently substituted with carbon dioxide, and the organic solvent remains in the dispersion medium, the dispersion medium is used when the container is decompressed in order to recover the obtained toner particles. In some cases, the organic solvent dissolved therein may condense and the toner particles may be redissolved or the toner particles may coalesce. Therefore, the substitution with carbon dioxide in the liquid state or supercritical state must be performed until the organic solvent is completely removed. The amount of carbon dioxide in the liquid state or supercritical state to be circulated is preferably 1 to 100 times, more preferably 1 to 50 times, most preferably 1 or more times the volume of the dispersion medium. 30 times or less.
When removing the toner particles from the dispersion containing carbon dioxide in a liquid state or supercritical state in which the toner particles are dispersed by decompressing the container, the pressure may be reduced to normal temperature and normal pressure at once, but the pressure is controlled independently. The pressure may be reduced stepwise by providing the container in multiple stages. The decompression speed is preferably set within a range where the toner particles do not foam.
Furthermore, in the present invention, it is preferable to heat-treat the toner particles taken out under a temperature condition lower than the melting point of the crystalline polyester. In the present invention, this heat treatment is hereinafter referred to as annealing treatment.
Generally, it is known that crystallinity of a crystalline resin increases when an annealing treatment is performed. The principle is considered as follows. That is, when annealing is performed on a crystalline material, the molecular mobility of the polymer chain is increased to some extent by the heat, so that the polymer chain is reoriented to a more stable structure, that is, a regular crystal structure. Thus, crystallization occurs. When treated at a temperature equal to or higher than the melting point of the crystalline material, the polymer chain obtains an energy higher than that required for reorientation, so recrystallization does not occur.
Therefore, it is important that the annealing treatment in the present invention is performed within a limited temperature range with respect to the melting point of the crystalline polyester in order to activate the molecular motion of the crystalline polyester in the toner as much as possible. Specifically, the obtained toner particles are subjected to DSC measurement at a temperature increase rate of 10.0 ° C./min to obtain an endothermic peak temperature derived from the crystalline polyester, and are equal to or higher than a temperature obtained by subtracting 15 ° C. from the peak temperature. It is preferable to perform the annealing process at a temperature less than 5 ° C. More preferably, it is a temperature range from a temperature obtained by subtracting 10 ° C from the peak temperature to a temperature obtained by subtracting 5 ° C.
The annealing treatment time can be appropriately adjusted depending on the ratio and type of crystalline polyester in the toner and the crystalline state, but it is usually preferable to perform the annealing treatment in the range of 1 hour to 50 hours. When the annealing time is less than 1 hour, it is difficult to obtain the effect of recrystallization. On the other hand, even if the annealing process is performed for more than 50 hours, no further effect can be expected. More preferably, it is the range of 2 hours or more and 24 hours or less.
In the present invention, the annealing treatment may be performed at any stage as long as it is after the toner particle forming step.
本発明の方法においては、上記トナー粒子に無機微粒子を外添してトナーを製造する工程を含むことも可能である。当該無機微粉体は、トナーの流動性を向上させる機能、トナーの帯電を均一化する機能を有する。
上記無機微粉体としては、シリカ微粉体、酸化チタン微粉体、アルミナ微粉体またはそれらの複合酸化物微粉体の如き微粉体が挙げられる。これらの無機微粉体の中でも、シリカ微粉体および酸化チタン微粉体が好ましい。
シリカ微粉体としては、ケイ素ハロゲン化物の蒸気相酸化により生成された乾式シリカまたはヒュームドシリカ、および水ガラスから製造される湿式シリカが挙げられる。無機微粉体としては、表面およびシリカ微粉体の内部にあるシラノール基が少なく、またNa2O、SO3 2−の少ない乾式シリカの方が好ましい。また乾式シリカは、製造工程において、塩化アルミニウム、塩化チタン他の如き金属ハロゲン化合物をケイ素ハロゲン化合物と共に用いることによって製造された、シリカと他の金属酸化物の複合微粉体であっても良い。
また、無機微粉体としては、無機微粉体自体が疎水化処理されることによって、トナーの帯電量の調整、環境安定性の向上、高湿環境下での特性の向上を達成することができるので、疎水化処理された無機微粉体が用いられることがより好ましい。トナーに外添された無機微粉体が吸湿すると、トナーとしての帯電量が低下し、現像性や転写性の低下が生じ易くなる。
無機微粉体の疎水化処理の処理剤としては、未変性のシリコーンワニス、各種変性シリコーンワニス、未変性のシリコーンオイル、各種変性シリコーンオイル、シラン化合物、シランカップリング剤、その他有機ケイ素化合物、有機チタン化合物が挙げられる。これらの処理剤は単独で或いは併用して用いられても良い。
その中でも、シリコーンオイルにより処理された無機微粉体が好ましい。より好ましくは、無機微粉体をカップリング剤で疎水化処理すると同時或いは処理した後に、シリコーンオイルにより処理したシリコーンオイル処理された疎水化処理無機微粉体が高湿環境下でもトナーの帯電量を高く維持し、選択現像性を低減する上でよい。
上記無機微粉体の添加量は、トナー粒子100質量部に対して、0.1質量部以上、4.0質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.2質量部以上、3.5質量部以下である。
本発明の方法を用いて製造されたトナーは、重量平均粒径(D4)が、3.0μm以上、8.0μm以下であることが好ましい。さらに好ましくは、5.0μm以上、7.0μm以下である。このような重量平均粒径(D4)のトナーを用いることは、トナーのハンドリング性を良好にしつつ、ドットの再現性を十分に満足する上で好ましい。
さらに、得られたトナーの重量平均粒径(D4)と個数平均粒径(D1)の比(D4/D1)は、1.25以下であることが好ましい。より好ましくは1.20以下である。
The method of the present invention may include a step of producing toner by externally adding inorganic fine particles to the toner particles. The inorganic fine powder has a function of improving the fluidity of the toner and a function of making the toner charge uniform.
Examples of the inorganic fine powder include fine powder such as silica fine powder, titanium oxide fine powder, alumina fine powder, and composite oxide fine powder thereof. Among these inorganic fine powders, silica fine powder and titanium oxide fine powder are preferable.
Examples of silica fine powder include dry silica or fumed silica produced by vapor phase oxidation of silicon halide, and wet silica produced from water glass. As the inorganic fine powder, dry silica having less silanol groups on the surface and inside of the silica fine powder and less Na 2 O and SO 3 2− is preferable. The dry silica may be a composite fine powder of silica and another metal oxide produced by using a metal halogen compound such as aluminum chloride or titanium chloride together with a silicon halogen compound in the production process.
In addition, as the inorganic fine powder, the inorganic fine powder itself is hydrophobized, so that adjustment of the charge amount of the toner, improvement of environmental stability, and improvement of characteristics under a high humidity environment can be achieved. More preferably, an inorganic fine powder subjected to a hydrophobic treatment is used. When the inorganic fine powder externally added to the toner absorbs moisture, the charge amount as the toner is reduced, and the developability and transferability are likely to be reduced.
Treatment agents for hydrophobizing inorganic fine powder include unmodified silicone varnish, various modified silicone varnishes, unmodified silicone oil, various modified silicone oils, silane compounds, silane coupling agents, other organosilicon compounds, and organic titanium. Compounds. These treatment agents may be used alone or in combination.
Among these, inorganic fine powder treated with silicone oil is preferable. More preferably, when the inorganic fine powder is hydrophobized with a coupling agent, or simultaneously with the treatment, the hydrophobized inorganic fine powder treated with silicone oil treated with silicone oil increases the charge amount of the toner even in a high humidity environment. It is good for maintaining and reducing selective developability.
The amount of the inorganic fine powder added is preferably 0.1 parts by mass or more and 4.0 parts by mass or less, more preferably 0.2 parts by mass or more and 3.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner particles. It is below mass parts.
The toner produced using the method of the present invention preferably has a weight average particle diameter (D4) of 3.0 μm or more and 8.0 μm or less. More preferably, it is 5.0 μm or more and 7.0 μm or less. The use of the toner having such a weight average particle diameter (D4) is preferable from the viewpoint of sufficiently satisfying the dot reproducibility while improving the toner handling property.
Further, the ratio (D4 / D1) of the weight average particle diameter (D4) to the number average particle diameter (D1) of the obtained toner is preferably 1.25 or less. More preferably, it is 1.20 or less.
本発明の方法における、各種物性の測定方法について以下に説明する。
<トナーの重量平均粒径(D4)、及び個数平均粒径(D1)の測定方法>
本発明において、トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出する。
測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター Multisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定および測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター Multisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。尚、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解して濃度が約1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。
尚、測定、解析を行う前に、以下のように前記専用ソフトの設定を行う。
前記専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。
前記専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)Multisizer 3専用のガラス製250ml丸底ビーカーに前記電解水溶液約200mlを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100ml平底ビーカーに前記電解水溶液約30mlを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で約3質量倍に希釈した希釈液を約0.3ml加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「Ultrasonic Dispersion System Tetora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に約3.3lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを約2ml添加する。
(4)前記(2)のビーカーを前記超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の、液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調整する。
(5)前記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー約10mgを少量ずつ前記電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。尚、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となる様に適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前記(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてト尚分散した前記(5)の電解質水溶液を滴下し、測定濃度が約5%となるように調整する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の前記専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)を算出する。尚、前記専用ソフトでグラフ/体積%と設定したときの、「分析/体積統計値(算術平均)」画面の「平均径」が重量平均粒径(D4)であり、前記専用ソフトでグラフ/個数%と設定したときの、「分析/個数統計値(算術平均)」画面の「平均径」が個数平均粒径(D1)である。
A method for measuring various physical properties in the method of the present invention will be described below.
<Measurement Method of Toner Weight Average Particle Size (D4) and Number Average Particle Size (D1)>
In the present invention, the weight average particle diameter (D4) and the number average particle diameter (D1) of the toner are calculated as follows.
As a measuring device, a precise particle size distribution measuring device “Coulter Counter Multisizer 3” (registered trademark, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) using a pore electrical resistance method equipped with a 100 μm aperture tube is used. For setting the measurement conditions and analyzing the measurement data, the attached dedicated software “Beckman Coulter Multisizer 3 Version 3.51” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) is used. The measurement is performed with 25,000 effective measurement channels.
As the electrolytic aqueous solution used for the measurement, special grade sodium chloride is dissolved in ion-exchanged water so as to have a concentration of about 1% by mass, for example, “ISOTON II” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.) can be used.
Prior to measurement and analysis, the dedicated software is set as follows.
On the “Change Standard Measurement Method (SOM)” screen of the dedicated software, set the total count in the control mode to 50,000 particles, set the number of measurements once, and set the Kd value to “standard particles 10.0 μm” (Beckman Coulter Set the value obtained using By pressing the “Threshold / Noise Level Measurement Button”, the threshold and noise level are automatically set. In addition, the current is set to 1600 μA, the gain is set to 2, the electrolyte is set to ISOTON II, and the “aperture tube flush after measurement” is checked.
In the “Pulse to particle size conversion setting” screen of the dedicated software, the bin interval is set to logarithmic particle size, the particle size bin is set to 256 particle size bin, and the particle size range is set to 2 μm to 60 μm.
The specific measurement method is as follows.
(1) About 200 ml of the electrolytic solution is placed in a glass 250 ml round bottom beaker exclusively for Multisizer 3, set on a sample stand, and the stirrer rod is stirred counterclockwise at 24 rpm. Then, the dirt and bubbles in the aperture tube are removed by the “aperture flush” function of the dedicated software.
(2) About 30 ml of the electrolytic aqueous solution is put into a glass 100 ml flat bottom beaker. In this, "Contaminone N" (nonionic surfactant, anionic surfactant, 10% by weight aqueous solution of neutral detergent for pH7 precision measuring instrument cleaning, made by organic builder, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. About 0.3 ml of a diluted solution obtained by diluting 3) with ion-exchanged water is added.
(3) Two oscillators with an oscillation frequency of 50 kHz are incorporated with the phase shifted by 180 degrees, and an ultrasonic disperser “Ultrasonic Dispersion System Tetora 150” (manufactured by Nikka Ki Bios) having an electrical output of 120 W is prepared. About 3.3 l of ion-exchanged water is placed in the water tank of the ultrasonic disperser, and about 2 ml of Contaminone N is added to the water tank.
(4) The beaker of (2) is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. Then, the height position of the beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid surface of the electrolytic aqueous solution in the beaker is maximized.
(5) In a state where the electrolytic aqueous solution in the beaker of (4) is irradiated with ultrasonic waves, about 10 mg of toner is added to the electrolytic aqueous solution little by little and dispersed. Then, the ultrasonic dispersion process is continued for another 60 seconds. In the ultrasonic dispersion, the temperature of the water tank is appropriately adjusted so as to be 10 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
(6) To the round bottom beaker of (1) installed in the sample stand, the electrolyte solution of (5) still dispersed using a pipette is dropped and adjusted so that the measured concentration is about 5%. . Measurement is performed until the number of measured particles reaches 50,000.
(7) The measurement data is analyzed with the dedicated software attached to the apparatus, and the weight average particle diameter (D4) and the number average particle diameter (D1) are calculated. The “average diameter” on the “analysis / volume statistic (arithmetic average)” screen when the graph / volume% is set in the dedicated software is the weight average particle size (D4). When the number% is set, the “average diameter” on the “analysis / number statistics (arithmetic average)” screen is the number average particle diameter (D1).
<最大吸熱ピークのピーク温度(Tp)の測定方法>
本発明において、トナー、結晶性ポリエステル、ブロックポリマーの最大吸熱ピークのピーク温度(Tp)は、示査走査熱量計DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定を行う。
昇温速度 :10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約5mgを精秤し、銀製のパンの中に入れ、一回測定を行う。リファレンスとしては銀製の空パンを用いる。そのときの最大吸熱ピークのピーク温度をTpとする。ここで、最大吸熱ピークとは、ピークが複数あった場合に、吸熱量が最大となるピークのことである。
<Measurement method of peak temperature (Tp) of maximum endothermic peak>
In the present invention, the peak temperature (Tp) of the maximum endothermic peak of the toner, crystalline polyester, and block polymer is measured under the following conditions using an inspection scanning calorimeter DSC Q1000 (manufactured by TA Instruments).
Temperature increase rate: 10 ° C / min
Measurement start temperature: 20 ° C
Measurement end temperature: 180 ° C
The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium.
Specifically, about 5 mg of a sample is precisely weighed, placed in a silver pan, and measured once. A silver empty pan is used as a reference. The peak temperature of the maximum endothermic peak at that time is defined as Tp. Here, the maximum endothermic peak is a peak having the maximum endothermic amount when there are a plurality of peaks.
<結晶構造をとり得る部位(例えば、結晶性ポリエステル)の含有量(質量基準)の測定方法>
本発明において、用いられるブロックポリマー等における結晶構造をとり得る部位(例えば、結晶性ポリエステル)の含有量(質量基準)は、1H−NMRにより、以下の条件
にて測定する。
測定装置 :FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料(ブロックポリマー)50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl3)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて測定試料を調製する。当該測定試料を上記条件にて測定し、1H−NMRチャートを得る。得られた1H−NMRチャートより、結晶性ポリエステルの構成要素に帰属されるピークの中から、他の構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S1を算出する。同様に、非晶性ポリマーの構成要素に帰属されるピークの中から、他の構成要素に帰属されるピークとは独立したピークを選択し、このピークの積分値S2を算出する。結晶性ポリエステルの含有量(モル%)は、上記積分値S1および積分値S2を用いて、以下のようにして求める。尚、n1、n2は、着眼したピークが帰属される構成要素に於ける水素の数である。
結晶性ポリエステルの含有量(モル%)={(S1/n1)/((S1/n1)+(S2/n2))}×100
こうして得られた含有量(モル%)の値は、各成分の分子量から「質量%」に換算される。
<Measurement method of content (mass basis) of a portion (for example, crystalline polyester) capable of taking a crystal structure>
In the present invention, the content (mass basis) of a portion (for example, crystalline polyester) that can have a crystal structure in the block polymer used is measured by 1H-NMR under the following conditions.
Measuring apparatus: FT NMR apparatus JNM-EX400 (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement frequency: 400MHz
Pulse condition: 5.0μs
Frequency range: 10500Hz
Integration count: 64 times Measurement temperature: 30 ° C
A sample (block polymer) 50 mg is put into a sample tube having an inner diameter of 5 mm, deuterated chloroform (CDCl 3 ) is added as a solvent, and this is dissolved in a constant temperature bath at 40 ° C. to prepare a measurement sample. The measurement sample is measured under the above conditions to obtain a 1H-NMR chart. From the obtained 1H-NMR chart, a peak independent of the peaks attributed to other constituent elements was selected from the peaks attributed to the constituent elements of the crystalline polyester, and the integrated value S 1 of this peak was determined. calculate. Similarly, among the peaks attributed to the components of the amorphous polymer, and select the independent peaks and peak attributable to other components, an integrated value S 2 is calculated for this peak. The content of the crystalline polyester (mol%), using the integration value S 1 and the integrated value S 2, obtained as follows. Note that n 1 and n 2 are the number of hydrogens in the constituent element to which the focused peak belongs.
Content (mol%) of crystalline polyester = {(S 1 / n 1 ) / ((S 1 / n 1 ) + (S 2 / n 2 ))} × 100
The value of the content (mol%) thus obtained is converted to “mass%” from the molecular weight of each component.
<被覆樹脂のガラス転移温度(Tg)の測定方法>
本発明において、用いられるワックス粒子を被覆する樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示査走査熱量計DSC Q1000(TA Instruments社製)を用いて以下の条件にて測定する。
測定モード:モジュレーションモード
昇温速度:2℃/min
モジュレーション温度振幅:±0.6℃/min
周波数:1回/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:150℃
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約5mgを精秤し、銀製のパンの中に入れ、リファレンスとして空の銀製のパンを用い、測定する。測定は1回のみで、得られた昇温時のリバーシングヒートフロー曲線から、吸熱を示す曲線と前後のベースラインとの接線を描き、それぞれの接線の交点を結ぶ直線の中点を求めて、これをガラス転移温度とする。
<Measuring method of glass transition temperature (Tg) of coating resin>
In the present invention, the glass transition temperature (Tg) of the resin used to coat the wax particles used is measured using an inspection scanning calorimeter DSC Q1000 (manufactured by TA Instruments) under the following conditions.
Measurement mode: Modulation mode Temperature increase rate: 2 ° C / min
Modulation temperature amplitude: ± 0.6 ° C / min
Frequency: 1 time / min
Measurement start temperature: 20 ° C
Measurement end temperature: 150 ° C
The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium.
Specifically, about 5 mg of a sample is precisely weighed, placed in a silver pan, and measured using an empty silver pan as a reference. The measurement is performed only once. From the obtained reversing heat flow curve at the time of temperature rise, draw the tangent line between the endothermic curve and the baseline before and after, and find the midpoint of the straight line connecting the intersection of each tangent line This is the glass transition temperature.
<ワックス成分の融点の測定方法>
本発明において、用いられるワックス粒子中のワックス成分の融点は、DSC Q1000(TA Instruments社製)を使用して以下の条件にて測定する。
昇温速度:10℃/min
測定開始温度:20℃
測定終了温度:180℃
装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
具体的には、試料約2mgを精秤し、銀製のパンの中に入れ、リファレンスとして空の銀製のパンを用い、測定する。測定は、一度200℃まで昇温させ、続いて30℃まで降温し、その後に再度昇温を行う。この2度目の昇温過程で、温度30℃から200℃の範
囲におけるDSC曲線の最大の吸熱ピークを示す温度をワックスの融点とする。上記最大吸熱ピークとは、ピークが複数存在する場合には、最も吸熱量の大きいピークをいう。
<Measuring method of melting point of wax component>
In the present invention, the melting point of the wax component in the wax particles used is measured under the following conditions using DSC Q1000 (manufactured by TA Instruments).
Temperature increase rate: 10 ° C / min
Measurement start temperature: 20 ° C
Measurement end temperature: 180 ° C
The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium.
Specifically, about 2 mg of a sample is precisely weighed, placed in a silver pan, and measured using an empty silver pan as a reference. In the measurement, the temperature is once raised to 200 ° C., subsequently lowered to 30 ° C., and then heated again. In the second temperature raising process, the temperature showing the maximum endothermic peak of the DSC curve in the temperature range of 30 ° C. to 200 ° C. is defined as the melting point of the wax. The maximum endothermic peak means a peak having the largest endothermic amount when there are a plurality of peaks.
<ワックス成分を被覆する樹脂の固形分の残留率の測定方法>
本発明において、用いられるワックス粒子を有機溶剤および非水系媒体中に分散させた後のワックス成分を被覆する樹脂(以下、単に被覆樹脂という)の固形分の残留率は、1H−NMRにより、以下の条件にて測定する。
測定装置 :FT NMR装置 JNM−EX400(日本電子社製)
測定周波数:400MHz
パルス条件:5.0μs
周波数範囲:10500Hz
積算回数 :64回
測定温度 :30℃
試料として、分散処理前のワックス粒子50mgを内径5mmのサンプルチューブに入れ、溶媒として重クロロホルム(CDCl3)を添加し、これを40℃の恒温槽内で溶解させて測定試料を調製する。当該測定試料を上記条件にて測定し、1H−NMRチャートを得る。得られた1H−NMRチャートより、被覆樹脂に帰属されるピークの中からワックス成分に帰属されるピークの干渉を受けないピークを選択する。そして、選択した被覆樹脂に帰属されるピークの積分値SP1、およびCDCl3中に内部標準として添加されているテトラメチルシラン(TMS)のピークの積分値SR1を算出する。
次に、分散処理後のワックス粒子についても同様の測定を行う。このとき、試料の採取量は、分散処理による溶出分を考慮して、分散処理前後の重量変化から求めたワックス粒子全体の固形分の残留率を乗じた量とする。そして、得られた1H−NMRチャートから、同様にして被覆樹脂に帰属されるピークの積分値SP2、TMSのピークの積分値SR2を算出する。
被覆樹脂の固形分の残留率は、上記積分値SP1、SR1、SP2、およびSR2を用いて、以下のようにして求める。
被覆樹脂の固形分の残留率(質量%)={(SP2/SR2)/(SP1/SR1)}×100
<Measurement method of residual ratio of solid content of resin covering wax component>
In the present invention, the residual ratio of the solid content of the resin that coats the wax component after dispersing the wax particles used in an organic solvent and a non-aqueous medium (hereinafter simply referred to as a coating resin) is as follows according to 1H-NMR. Measure under the following conditions.
Measuring apparatus: FT NMR apparatus JNM-EX400 (manufactured by JEOL Ltd.)
Measurement frequency: 400MHz
Pulse condition: 5.0μs
Frequency range: 10500Hz
Integration count: 64 times Measurement temperature: 30 ° C
As a sample, 50 mg of wax particles before dispersion treatment are put into a sample tube having an inner diameter of 5 mm, deuterated chloroform (CDCl 3 ) is added as a solvent, and this is dissolved in a constant temperature bath at 40 ° C. to prepare a measurement sample. The measurement sample is measured under the above conditions to obtain a 1H-NMR chart. From the obtained 1H-NMR chart, a peak that does not receive the interference of the peak attributed to the wax component is selected from the peaks attributed to the coating resin. Then, the integrated value S P1 of the peak attributed to the selected coating resin and the integrated value S R1 of the peak of tetramethylsilane (TMS) added as an internal standard in CDCl 3 are calculated.
Next, the same measurement is performed on the wax particles after the dispersion treatment. At this time, the amount of sample collected is determined by multiplying the residual ratio of the solid content of the wax particles obtained from the change in weight before and after the dispersion treatment in consideration of the amount eluted by the dispersion treatment. Then, from the obtained 1H-NMR chart, the peak integrated value S P2 and the TMS peak integrated value S R2 attributed to the coating resin are similarly calculated.
The solid content residual ratio of the coating resin is determined as follows using the integrated values S P1 , S R1 , S P2 , and S R2 .
Residual ratio of solid content of coating resin (mass%) = {( SP2 / SR2 ) / ( SP1 / SR1 )} × 100
<数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)の測定方法>
本発明において、樹脂のテトラヒドロフラン(THF)可溶分の数平均分子量(Mn)、および重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下のようにして測定する。
(1)測定試料の作製
樹脂(試料)とTHFとを約0.5乃至5mg/ml(例えば約5mg/ml)の濃度で混合し、室温にて数時間(例えば5乃至6時間)放置した後、充分に振とうし、THFと試料を試料の合一体がなくなるまで良く混ぜた。さらに、室温にて12時間以上(例えば24時間)静置した。この時、試料とTHFの混合開始時点から、静置終了の時点までの時間が24時間以上となるようにした。
その後、サンプル処理フィルター(ポアサイズ0.45乃至0.5μm、マイショリディスクH−25−2[東ソー社製]、エキクロディスク25CR[ゲルマン サイエンスジャパン社製]が好ましく利用できる。)を通過させたものをGPCの試料とした。
(2)試料の測定
40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定化させ、この温度に於けるカラムに、溶媒としてTHFを毎分1mlの流速で流し、試料濃度を0.5乃至5mg/mlに調整した樹脂のTHF試料溶液を50乃至200μl注入して測定した。
試料の分子量測定にあたっては、試料の有する分子量分布を数種の単分散ポリスチレン標準試料により作製された検量線の対数値とカウント数との関係から算出した。
検量線作成用の標準ポリスチレン試料としては、Pressure Chemical
Co.製或いは東洋ソーダ工業社製の、分子量が6.0×102、2.1×103、4.0×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2.0×106、4.48×106のものを用いた。また、検出器にはRI(屈折率)検出器を用いた。
尚、カラムとしては、1×103乃至2×106の分子量領域を適確に測定する為に、市販のポリスチレンゲルカラムを下記のように複数組み合わせて用いた。本発明における、GPCの測定条件は以下の通りである。
[GPC測定条件]
装置:LC−GPC 150C(ウォーターズ社製)
カラム:ショウデックスKF801、802、803、804、805、806、807(昭和電工株式会社製)の7連
カラム温度:40℃
移動相:THF(テトラヒドロフラン)
<Method of measuring number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw)>
In the present invention, the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) of the resin in tetrahydrofuran (THF) are measured by gel permeation chromatography (GPC) as follows.
(1) Preparation of measurement sample Resin (sample) and THF were mixed at a concentration of about 0.5 to 5 mg / ml (for example, about 5 mg / ml) and allowed to stand at room temperature for several hours (for example, 5 to 6 hours). After that, the mixture was sufficiently shaken, and the THF and the sample were mixed well until there was no union of the sample. Furthermore, it left still at room temperature for 12 hours or more (for example, 24 hours). At this time, the time from the start of mixing the sample and THF to the end of standing was set to 24 hours or longer.
Thereafter, a sample processing filter (pore size 0.45 to 0.5 μm, Maisori Disc H-25-2 [manufactured by Tosoh Corp.], Excro Disc 25CR [manufactured by Gelman Science Japan Ltd.] can be preferably used) is passed. This was used as a GPC sample.
(2) Sample measurement The column was stabilized in a heat chamber at 40 ° C., and THF as a solvent was flowed through the column at this temperature at a flow rate of 1 ml / min, so that the sample concentration was 0.5 to 5 mg / ml. Measurement was made by injecting 50 to 200 μl of a THF sample solution of the prepared resin.
In measuring the molecular weight of the sample, the molecular weight distribution of the sample was calculated from the relationship between the logarithmic value of the calibration curve prepared from several monodisperse polystyrene standard samples and the number of counts.
As a standard polystyrene sample for creating a calibration curve, Pressure Chemical
Co. Made by Toyo Soda Kogyo Co., Ltd., molecular weight 6.0 × 10 2 , 2.1 × 10 3 , 4.0 × 10 3 , 1.75 × 10 4 , 5.1 × 10 4 , 1.1 × 10 5 , 3.9 × 10 5 , 8.6 × 10 5 , 2.0 × 10 6 , 4.48 × 10 6 were used. An RI (refractive index) detector was used as the detector.
As the column, in order to accurately measure the molecular weight region of 1 × 10 3 to 2 × 10 6 , a plurality of commercially available polystyrene gel columns were used in combination as described below. The measurement conditions of GPC in the present invention are as follows.
[GPC measurement conditions]
Apparatus: LC-GPC 150C (manufactured by Waters)
Column: 7 series of Showdex KF801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 (manufactured by Showa Denko KK) Column temperature: 40 ° C
Mobile phase: THF (tetrahydrofuran)
<ワックス粒子および樹脂微粒子の体積平均粒径(Dv)の測定方法>
本発明において、ワックス粒子および樹脂微粒子の体積平均粒径(Dv)は、マイクロトラック粒度分布測定装置HRA(X−100)(日機装社製)を用い、0.001μm乃至10μmのレンジ設定で測定を行い、体積平均粒径(μm)として測定する。尚、希釈溶媒としては水を選択する。
<Method for measuring volume average particle diameter (Dv) of wax particles and resin fine particles>
In the present invention, the volume average particle diameter (Dv) of the wax particles and the resin fine particles is measured with a microtrack particle size distribution measuring device HRA (X-100) (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) in a range setting of 0.001 μm to 10 μm. And measured as a volume average particle size (μm). In addition, water is selected as a dilution solvent.
以下、本発明を実施例および比較例により具体的に説明するが、これは本発明を何ら限定するものではない。なお、実施例及び比較例の部数及び%は特に断りが無い場合、すべて質量基準である。
<結晶性ポリエステル1の合成>
加熱乾燥した二口フラスコに、窒素を導入しながら以下の原料を仕込んだ。
・セバシン酸 136.2質量部
・1,4−ブタンジオール 63.8質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
減圧操作により系内を窒素置換した後、180℃にて6時間攪拌を行った。その後、攪拌を続けながら減圧下にて230℃まで徐々に昇温し、さらに2時間保持した。粘稠な状態となったところで空冷し、反応を停止させることで、結晶性ポリエステル1を合成した。得られた結晶性ポリエステル1は、数平均分子量(Mn)が5,100、重量平均分子量(Mw)が11,500、最大吸熱ピークのピーク温度(Tp)が66℃であった。
<結晶性ポリエステル2の合成>
結晶性ポリエステル1の合成において、原料の仕込みを以下のように変えた以外はすべて同様にして、結晶性ポリエステル2を合成した。得られた結晶性ポリエステル2は、Mnが5,000、Mwが11,600、Tpが61℃であった。
・セバシン酸 111.7質量部
・アジピン酸 21.9質量部
・1,4−ブタンジオール 66.4質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
<結晶性ポリエステル3の合成>
結晶性ポリエステル1の合成において、原料の仕込みを以下のように変えた以外はすべて同様にして、結晶性ポリエステル3を合成した。得られた結晶性ポリエステル3は、Mnが4,600、Mwが10,500、Tpが74℃であった。
・テトラデカン二酸 134.0質量部
・1,6−ヘキサンジオール 66.0質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
<結晶性ポリエステル4の合成>
結晶性ポリエステル1の合成において、原料の仕込みを以下のように変えた以外はすべて同様にして、結晶性ポリエステル4を合成した。得られた結晶性ポリエステル4は、Mnが5,100、Mwが10,700、Tpが87℃であった。
・ドデカン二酸 116.5質量部
・1,10−デカンジオール 83.5質量部
・酸化ジブチルスズ 0.1質量部
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this does not limit this invention at all. In addition, all the parts and% of an Example and a comparative example are mass references | standards unless there is particular notice.
<Synthesis of crystalline polyester 1>
The following raw materials were charged into a heat-dried two-necked flask while introducing nitrogen.
-Sebacic acid 136.2 parts by mass-1,4-butanediol 63.8 parts by mass-Dibutyltin oxide 0.1 part by mass The system was purged with nitrogen by depressurization, and then stirred at 180 ° C for 6 hours. Thereafter, the temperature was gradually raised to 230 ° C. under reduced pressure while continuing the stirring, and was further maintained for 2 hours. Crystalline polyester 1 was synthesize | combined by air-cooling when it became a viscous state and stopping reaction. The obtained crystalline polyester 1 had a number average molecular weight (Mn) of 5,100, a weight average molecular weight (Mw) of 11,500, and a peak temperature (Tp) of the maximum endothermic peak of 66 ° C.
<Synthesis of crystalline polyester 2>
In the synthesis of the crystalline polyester 1, the crystalline polyester 2 was synthesized in the same manner except that the raw materials were changed as follows. The obtained crystalline polyester 2 had Mn of 5,000, Mw of 11,600, and Tp of 61 ° C.
Sebacic acid 111.7 parts by mass Adipic acid 21.9 parts by mass 1,4-butanediol 66.4 parts by mass Dibutyltin oxide 0.1 part by mass <Synthesis of crystalline polyester 3>
In the synthesis of the crystalline polyester 1, the crystalline polyester 3 was synthesized in the same manner except that the raw material charge was changed as follows. The obtained crystalline polyester 3 had Mn of 4,600, Mw of 10,500, and Tp of 74 ° C.
-Tetradecanedioic acid 134.0 parts by mass-1,6-hexanediol 66.0 parts by mass-Dibutyltin oxide 0.1 parts by mass <Synthesis of crystalline polyester 4>
In the synthesis of the crystalline polyester 1, the crystalline polyester 4 was synthesized in the same manner except that the raw materials were changed as follows. The obtained crystalline polyester 4 had Mn of 5,100, Mw of 10,700, and Tp of 87 ° C.
-Dodecanedioic acid 116.5 parts by mass-1,10-decanediol 83.5 parts by mass-Dibutyltin oxide 0.1 parts by mass
<ブロックポリマー1の合成>
・結晶性ポリエステル1 210.0質量部
・キシリレンジイソシアネート(XDI) 56.0質量部
・シクロヘキサンジメタノール(CHDM) 34.0質量部
・テトラヒドロフラン(THF) 300.0質量部
撹拌装置および温度計を備えた反応容器中に、窒素置換をしながら上記材料を仕込んだ。50℃まで加熱し、15時間かけてウレタン化反応を施した。その後、ターシャリーブチルアルコール3.0質量部を添加し、イソシアネート末端を修飾した。溶媒であるTHFを留去し、ブロックポリマー1を得た。得られたブロックポリマー1の物性を表2に示す。
<ブロックポリマー2乃至8の合成>
ブロックポリマー1の合成において、使用する材料、配合量を表1に示す条件に変えた以外はすべて同様にして、ブロックポリマー2乃至8を合成した。得られたブロックポリマー2乃至8の物性を表2に示す。
<Synthesis of block polymer 1>
Crystalline polyester 1 210.0 parts by mass Xylylene diisocyanate (XDI) 56.0 parts by mass Cyclohexanedimethanol (CHDM) 34.0 parts by mass Tetrahydrofuran (THF) 300.0 parts by mass A stirrer and a thermometer The above materials were charged into a reaction vessel equipped with nitrogen substitution. The mixture was heated to 50 ° C. and subjected to urethanization reaction for 15 hours. Thereafter, 3.0 parts by mass of tertiary butyl alcohol was added to modify the isocyanate terminal. The solvent, THF, was distilled off to obtain block polymer 1. Table 2 shows the physical properties of the obtained block polymer 1.
<Synthesis of block polymers 2 to 8>
In the synthesis of block polymer 1, block polymers 2 to 8 were synthesized in the same manner except that the materials used and the blending amounts were changed to the conditions shown in Table 1. Table 2 shows the physical properties of the obtained block polymers 2 to 8.
<ブロックポリマー樹脂溶液1の調製>
撹拌装置を備えたビーカーに、アセトン500.0質量部、ブロックポリマー1の500.0質量部を投入し、完全に溶解するまで撹拌を続け、固形分量50質量%のブロックポリマー樹脂溶液1を調製した。
<ブロックポリマー樹脂溶液2乃至8の調製>
ブロックポリマー樹脂溶液1の調製において、ブロックポリマー1をブロックポリマー2乃至8に変えた以外はすべて同様にして、ブロックポリマー樹脂溶液2乃至8を調製した。
<Preparation of block polymer resin solution 1>
In a beaker equipped with a stirrer, 500.0 parts by mass of acetone and 500.0 parts by mass of block polymer 1 are added, and stirring is continued until the polymer is completely dissolved to prepare a block polymer resin solution 1 having a solid content of 50% by mass. did.
<Preparation of block polymer resin solutions 2 to 8>
Block polymer resin solutions 2 to 8 were prepared in the same manner as in the preparation of the block polymer resin solution 1 except that the block polymer 1 was changed to the block polymers 2 to 8.
<ワックス粒子分散液1の調製>
撹拌装置および温度計を備えた反応容器に、パラフィンワックス1(HNP−11:融点67℃、日本精蝋製)200.0質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム20.0質量部を仕込み、80℃にて加熱溶融させた後、回転数200rpmで撹拌を加えながら、95乃至100℃の熱水250.0質量部を徐々に加えて乳化した。さらに、65乃至70℃の温湯197.0質量部を加えて希釈し、室温まで冷却して、体積平均粒径0.25μmのワックスのエマルション(固形分30.0質量%)を得た。
次いで、上記ワックスのエマルションの温度を60℃に昇温し、過硫酸アンモニウム1.0質量部を仕込んだ後、撹拌下(回転数:200rpm)でスチレン112.0質量部、アクリル酸ブチル21.0質量部、ジビニルベンゼン1.3質量部の混合液を4時間かけて滴下し、重合させた。さらに1.0%の過硫酸アンモニウム水溶液50.0質量部を加え、65℃で4時間熟成した後、室温まで冷却し、表面にビニル系樹脂による被覆層を有するワックス粒子1の水分散体を得た。
得られたワックス粒子1の体積平均粒径を測定したところ、0.30μmであった。次いで、上記水分散体からワックス粒子1の一部を取り出し、温度25℃のアセトン中で2時間の分散処理を行った後、1H−NMRにより被覆樹脂の固形分の残留率を求めたところ、88質量%であった。
さらに、上記ワックス粒子1を、撹拌翼を備えたオートクレーブに投入し、二酸化炭素を導入して温度25℃、圧力5MPaの条件で2時間の分散処理を行った後、同様に被覆
樹脂の固形分の残留率を求めたところ、92質量%であった。
残ったワックス粒子1の水分散体は、全量をろ過してワックス粒子1を分離した後、アセトン中に再分散させて固形分40.0質量%のワックス粒子分散液1を調製した。
<ワックス粒子分散液2乃至4の調製>
ワックス粒子分散液1の調製において、使用するワックスを表3に示すものに変えた以外はすべて同様にしてワックス粒子2乃至4の水分散体を調製し、同様にして固形分量40.0質量%のワックス粒子分散液2乃至4を調製した。得られたワックス粒子2乃至4の体積平均粒径、ワックス粒子2乃至4を温度25℃のアセトン中および温度25℃、圧力5MPaの二酸化炭素中で分散処理を行った後の被覆樹脂の固形分の残留率をそれぞれ表3に示す。
<ワックス粒子分散液5の調製>
ワックス粒子分散液1の調製において、ビニル系樹脂による被覆層の形成工程で使用するモノマー組成を以下のように変えた以外はすべて同様にしてワックス粒子5の水分散体を調製し、同様にして固形分量40.0質量%のワックス粒子分散液5を調製した。得られたワックス粒子5の体積平均粒径、ワックス粒子5を温度25℃のアセトン中および温度25℃、圧力5MPaの二酸化炭素中で分散処理を行った後の被覆樹脂の固形分の残留率を表3に示す。
・スチレン 105.0質量部
・アクリル酸ブチル 28.0質量部
・ジビニルベンゼン 1.3質量部
<ワックス粒子分散液6の調製>
ワックス粒子分散液1の調製において、ビニル系樹脂による被覆層の形成工程で使用するモノマー組成を以下のように変えた以外はすべて同様にしてワックス粒子6の水分散体を調製し、同様にして固形分量40.0質量%のワックス粒子分散液6を調製した。得られたワックス粒子6の体積平均粒径、ワックス粒子6を温度25℃のアセトン中および温度25℃、圧力5MPaの二酸化炭素中で分散処理を行った後の被覆樹脂の固形分の残留率を表3に示す。
・スチレン 121.0質量部
・アクリル酸ブチル 12.0質量部
・ジビニルベンゼン 1.3質量部
<ワックス粒子分散液7乃至10の調製>
ワックス粒子分散液1の調製において、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの仕込み量を、それぞれ5.0質量部、10.0質量部、30.0質量部、50.0質量部に変えるとともに、乳化時の回転数をそれぞれ1000rpm、500rpm、100rpm、50rpmに変更した以外はすべて同様にしてワックス粒子7乃至10の水分散体を調製し、同様にして固形分量40.0質量%のワックス粒子分散液7乃至10を調製した。得られたワックス粒子7乃至10の体積平均粒径、ワックス粒子7乃至10を温度25℃のアセトン中および温度25℃、圧力5MPaの二酸化炭素中で分散処理を行った後の被覆樹脂の固形分の残留率をそれぞれ表3に示す。
<ワックス粒子分散液11の調製>
・パラフィンワックス1(HNP−11:融点67℃、日本精蝋製) 16.0質量部
・ニトリル基含有スチレンアクリル樹脂(モノマー質量比:スチレン/n−ブチルアクリレート/アクリロニトリル=65.0/35.0/10.0、ピーク分子量8500)
8.0質量部
・アセトン 76.0質量部
上記材料を、撹拌翼を備えたガラスビーカー(IWAKIガラス製)に投入し、系内を70℃に加熱することでパラフィンワックスをアセトンに溶解させた。
次いで、系内を50rpmで緩やかに撹拌しながら徐々に冷却し、3時間かけて25℃にまで冷却させ乳白色の液体を得た。この溶液を1mmのガラスビーズ20.0質量部とともに耐熱性の容器に投入し、ペイントシェーカーにて3時間分散を行い、固形分量20
.0質量%のワックス粒子分散液11を調製した。得られたワックス粒子11の体積平均粒径を表3に示す。
<ワックス粒子分散液12および13の調製>
ワックス粒子分散液11の調製において、使用するワックスを表3に示すものに変えた以外はすべて同様にして、固形分量20.0質量%のワックス粒子分散液12および13をそれぞれ調製した。得られたワックス粒子12および13の体積平均粒径を表3に示す。
<ワックス粒子分散液14の調製>
ワックス粒子分散液1の調製において、ビニル系樹脂による被覆層の形成工程でジビニルベンゼンを使用しなかった以外はすべて同様にしてワックス粒子14の水分散体を調製し、同様にして固形分量40.0質量%のワックス粒子分散液14を調製した。得られたワックス粒子14の体積平均粒径、ワックス粒子14を温度25℃のアセトン中および温度25℃、圧力5MPaの二酸化炭素中で分散処理を行った後の被覆樹脂の固形分の残留率を表3に示す。
<Preparation of wax particle dispersion 1>
A reaction vessel equipped with a stirrer and a thermometer was charged with 200.0 parts by mass of paraffin wax 1 (HNP-11: melting point 67 ° C., manufactured by Nippon Seiwa) and 20.0 parts by mass of sodium dodecylbenzenesulfonate at 80 ° C. Then, 250.0 parts by mass of hot water at 95 to 100 ° C. was gradually added and emulsified while stirring at 200 rpm. Further, 197.0 parts by mass of hot water of 65 to 70 ° C. was added for dilution, and the mixture was cooled to room temperature to obtain a wax emulsion (solid content: 30.0% by mass) having a volume average particle size of 0.25 μm.
Next, the temperature of the emulsion of the wax was raised to 60 ° C., and 1.0 part by mass of ammonium persulfate was charged, and then 112.0 parts by mass of styrene and 21.0 butyl acrylate with stirring (rotation number: 200 rpm). A mixed solution of parts by mass and 1.3 parts by mass of divinylbenzene was added dropwise over 4 hours for polymerization. Further, 50.0 parts by mass of 1.0% ammonium persulfate aqueous solution was added, and after aging at 65 ° C. for 4 hours, the mixture was cooled to room temperature to obtain an aqueous dispersion of wax particles 1 having a vinyl resin coating layer on the surface. It was.
It was 0.30 micrometer when the volume average particle diameter of the obtained wax particle 1 was measured. Next, when a part of the wax particles 1 was taken out from the aqueous dispersion and subjected to a dispersion treatment in acetone at a temperature of 25 ° C. for 2 hours, the residual ratio of the solid content of the coating resin was determined by 1H-NMR. It was 88 mass%.
Further, after the wax particles 1 are put into an autoclave equipped with a stirring blade, carbon dioxide is introduced and a dispersion treatment is performed for 2 hours under the conditions of a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5 MPa, the solid content of the coating resin is similarly applied. The residual ratio was 92% by mass.
The remaining aqueous dispersion of wax particles 1 was filtered to separate the wax particles 1, and then redispersed in acetone to prepare a wax particle dispersion 1 having a solid content of 40.0% by mass.
<Preparation of wax particle dispersions 2 to 4>
In the preparation of the wax particle dispersion 1, water dispersions of wax particles 2 to 4 were prepared in the same manner except that the wax used was changed to that shown in Table 3, and the solid content was 40.0% by mass in the same manner. Wax particle dispersions 2 to 4 were prepared. The volume average particle diameter of the obtained wax particles 2 to 4 and the solid content of the coating resin after the wax particles 2 to 4 are dispersed in acetone at a temperature of 25 ° C. and carbon dioxide at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5 MPa. Table 3 shows the residual ratio of each.
<Preparation of wax particle dispersion 5>
In the preparation of the wax particle dispersion 1, an aqueous dispersion of the wax particles 5 was prepared in the same manner except that the monomer composition used in the step of forming the coating layer with the vinyl resin was changed as follows. A wax particle dispersion 5 having a solid content of 40.0% by mass was prepared. The volume average particle diameter of the obtained wax particles 5, the residual ratio of the solid content of the coating resin after the wax particles 5 were dispersed in acetone at a temperature of 25 ° C. and carbon dioxide at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5 MPa. Table 3 shows.
-Styrene 105.0 parts by mass-Butyl acrylate 28.0 parts by mass-Divinylbenzene 1.3 parts by mass <Preparation of wax particle dispersion 6>
In the preparation of the wax particle dispersion 1, an aqueous dispersion of wax particles 6 was prepared in the same manner except that the monomer composition used in the step of forming the coating layer with the vinyl resin was changed as follows. A wax particle dispersion 6 having a solid content of 40.0% by mass was prepared. The volume average particle diameter of the obtained wax particles 6, the residual ratio of the solid content of the coating resin after the wax particles 6 were dispersed in acetone at a temperature of 25 ° C. and carbon dioxide at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5 MPa. Table 3 shows.
-Styrene 121.0 parts by mass-12.0 parts by mass of butyl acrylate-1.3 parts by mass of divinylbenzene <Preparation of wax particle dispersions 7 to 10>
In the preparation of the wax particle dispersion 1, the amount of sodium dodecylbenzenesulfonate was changed to 5.0 parts by weight, 10.0 parts by weight, 30.0 parts by weight, and 50.0 parts by weight, respectively. A water dispersion of wax particles 7 to 10 was prepared in the same manner except that the rotation speeds were changed to 1000 rpm, 500 rpm, 100 rpm, and 50 rpm, respectively. Similarly, wax particle dispersions 7 to 7 having a solid content of 40.0% by mass were prepared. 10 was prepared. The volume average particle diameter of the obtained wax particles 7 to 10, and the solid content of the coating resin after the wax particles 7 to 10 are dispersed in acetone at a temperature of 25 ° C. and carbon dioxide at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5 MPa. Table 3 shows the residual ratio of each.
<Preparation of wax particle dispersion 11>
Paraffin wax 1 (HNP-11: melting point 67 ° C., manufactured by Nippon Seiwa) 16.0 parts by mass Nitrile group-containing styrene acrylic resin (monomer mass ratio: styrene / n-butyl acrylate / acrylonitrile = 65.0 / 35. 0 / 10.0, peak molecular weight 8500)
8.0 parts by mass / acetone 76.0 parts by mass The above materials were put into a glass beaker (made by IWAKI glass) equipped with a stirring blade, and the system was heated to 70 ° C. to dissolve paraffin wax in acetone. .
Next, the system was gradually cooled while gently stirring at 50 rpm, and cooled to 25 ° C. over 3 hours to obtain a milky white liquid. This solution was put into a heat-resistant container together with 20.0 parts by weight of 1 mm glass beads, dispersed for 3 hours with a paint shaker, and a solid content of 20
. A 0 mass% wax particle dispersion 11 was prepared. The volume average particle size of the obtained wax particles 11 is shown in Table 3.
<Preparation of wax particle dispersions 12 and 13>
In the preparation of the wax particle dispersion 11, wax particle dispersions 12 and 13 having a solid content of 20.0% by mass were prepared in the same manner except that the wax used was changed to that shown in Table 3. Table 3 shows the volume average particle diameters of the obtained wax particles 12 and 13.
<Preparation of wax particle dispersion 14>
In the preparation of the wax particle dispersion 1, an aqueous dispersion of the wax particles 14 was prepared in the same manner except that divinylbenzene was not used in the step of forming the coating layer with the vinyl resin. A 0 mass% wax particle dispersion 14 was prepared. The volume average particle diameter of the obtained wax particles 14 and the residual ratio of the solid content of the coating resin after the wax particles 14 are dispersed in acetone at a temperature of 25 ° C. and carbon dioxide at a temperature of 25 ° C. and a pressure of 5 MPa. Table 3 shows.
<着色剤粒子分散液1の調製>
・C.I.Pigment Blue15:3 100.0質量部
・アセトン 150.0質量部
・ガラスビーズ(1mm) 300.0質量部
上記材料を耐熱性のガラス容器に投入し、ペイントシェーカー(東洋精機製)にて5時間分散を行い、ナイロンメッシュにてガラスビーズを取り除き、固形分量40.0質量%の着色剤粒子分散液1を得た。
<Preparation of Colorant Particle Dispersion 1>
・ C. I. Pigment Blue 15: 3 100.0 parts by mass, acetone 150.0 parts by mass, glass beads (1 mm) 300.0 parts by mass The above materials are put into a heat-resistant glass container, and a paint shaker (manufactured by Toyo Seiki) for 5 hours. Dispersion was performed, glass beads were removed with a nylon mesh, and a colorant particle dispersion 1 having a solid content of 40.0% by mass was obtained.
<樹脂微粒子分散液1の調製>
滴下漏斗を備えた二口フラスコを加熱乾燥し、ノルマルヘキサン870.0質量部を仕込んだ。別のビーカーに、ノルマルヘキサン42.0質量部、ベヘニルアクリレート(炭素数22個の直鎖アルキル基を有するアルコールのアクリレート)52.0質量部、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.3質量部を仕込み、20℃にて攪拌、混合して単量体溶液を調製し、滴下漏斗に導入した。
反応容器を窒素置換した後、密閉下、40℃にて1時間かけて単量体溶液を滴下した。滴下終了から3時間攪拌を続け、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.3質量部およびノルマルヘキサン42.0質量部の混合物を再度滴下し、40℃にて3時間攪拌を行った。
その後、室温まで冷却し、体積平均粒径0.20μm、固形分量20.0質量%の樹脂微粒子分散液1を得た。
<Preparation of resin fine particle dispersion 1>
A two-necked flask equipped with a dropping funnel was dried by heating and charged with 870.0 parts by mass of normal hexane. In a separate beaker, 42.0 parts by mass of normal hexane, 52.0 parts by mass of behenyl acrylate (an acrylate of an alcohol having a linear alkyl group with 22 carbon atoms), and 0.3 parts by mass of azobismethoxydimethylvaleronitrile are charged. The monomer solution was prepared by stirring and mixing at 20 ° C. and introduced into the dropping funnel.
After the reaction vessel was purged with nitrogen, the monomer solution was added dropwise over one hour at 40 ° C. in a sealed state. Stirring was continued for 3 hours after the completion of dropping, and a mixture of 0.3 parts by mass of azobismethoxydimethylvaleronitrile and 42.0 parts by mass of normal hexane was added again, followed by stirring at 40 ° C. for 3 hours.
Then, it cooled to room temperature and obtained the resin fine particle dispersion 1 with the volume average particle diameter of 0.20 micrometer and the solid content of 20.0 mass%.
<実施例1>
(トナー粒子(処理前)の製造)
図1の実験装置において、まず、バルブV1、V2、および圧力調整バルブV3を閉じ、トナー粒子を補足するためのフィルターと撹拌機構とを備えた耐圧の造粒タンクT1に樹脂微粒子分散液1を仕込み、内部温度を25℃に調整した。次に、バルブV1を開き、ボンベB1からポンプP1を用いて二酸化炭素(純度99.99%)を造粒タンクT1に導入し、内部圧力が4MPaに到達したところでバルブV1を閉じた。
一方、樹脂溶解液タンクT2にブロックポリマー樹脂溶液1、ワックス粒子分散液1、着色剤粒子分散液1、アセトンを仕込み、内部温度を25℃に調整した。
次に、バルブV2を開き、造粒タンクT1の内部を2000rpmで撹拌しながら、ポンプP2を用いて樹脂溶解液タンクT2の内容物を造粒タンクT1内に導入し、すべて導入を終えたところでバルブV2を閉じた。
導入後の、造粒タンクT1の内部圧力は5MPaとなった。
尚、各種材料の仕込み量(質量比)は、次の通りである。
・ブロックポリマー樹脂溶液1 200.0質量部
・ワックス粒子分散液1 20.8質量部
・着色剤粒子分散液1 12.5質量部
・アセトン 50.0質量部
・樹脂微粒子分散液1 37.5質量部
・二酸化炭素 480.0質量部
導入した二酸化炭素の質量は、二酸化炭素の温度(25℃)、および圧力(5MPa)から、二酸化炭素の密度を下記文献に記載の状態式より算出し、これに造粒タンクT1の体積を乗じることにより算出した。(Journal of Physical and
Chemical Refarence data、vol.25、P.1509−1596)
樹脂溶解液タンクT2の内容物の造粒タンクT1への導入を終えた後、さらに、2000rpmで10分間撹拌して造粒を行った。
次に、バルブV1を開き、ボンベB1からポンプP1を用いて二酸化炭素を造粒タンクT1内に導入した。この際、圧力調整バルブV3を10MPaに設定し、造粒タンクT1の内部圧力を10MPaに保持しながら、さらに二酸化炭素を流通させた。この操作により、造粒後の液滴中から抽出された有機溶剤(主にアセトン)を含む二酸化炭素を、溶剤回収タンクT3に排出し、有機溶剤と二酸化炭素を分離した。
造粒タンクT1内への二酸化炭素の導入は、最初に造粒タンクT1に導入した二酸化炭素質量の5倍量に到達した時点で停止した。この時点で、有機溶剤を含む二酸化炭素を、有機溶剤を含まない二酸化炭素で置換する操作は完了した。
さらに、圧力調整バルブV3を少しずつ開き、造粒タンクT1の内部圧力を大気圧まで減圧することで、フィルターに補足されているトナー粒子(処理前)1を得た。得られたトナー粒子(処理前)1のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、58℃であった。
(アニール処理)
アニール処理は、恒温乾燥器(佐竹化学製41−S5)を用いて行った。まず、恒温乾燥器の内部温度を50℃に調整した。次いで、上記トナー粒子(処理前)1を、ステンレス製バットに均等になるように広げて入れ、これを前記恒温乾燥器に入れて2時間静置した後、取り出した。こうして、アニール処理されたトナー粒子(処理後)1を得た。
(トナーの調製)
上記トナー粒子(処理後)1の100.0質量部に対し、ヘキサメチルジシラザンで処理された疎水性シリカ微粉体1.8質量部(個数平均一次粒子径:7nm)、ルチル型酸化チタン微粉体0.15質量部(個数平均一次粒子径:30nm)をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて5分間乾式混合して、本発明のトナー1を得た。
<実施例2>
(トナー粒子(処理前)の製造)
実施例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるブロックポリマー樹脂溶液1に変えてブロックポリマー樹脂溶液2を使用する以外は、実施例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)2を得た。得られたトナー粒子(処理前)2のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、53℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)2について、恒温乾燥器の内部温度を45℃に変えた以外は、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、本発明のトナー2を得た。
<実施例3>
(トナー粒子(処理前)の製造)
実施例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるブロックポリマー樹脂溶液1に変えてブロックポリマー樹脂溶液3を使用する以外は、実施例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)3を得た。得られたトナー粒子(処理前)3のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、66℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)3について、恒温乾燥器の内部温度を58℃に変えた以外は、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、本発明のトナー3を得た。
<実施例4>
(トナー粒子(処理前)の製造)
実施例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるブロックポリマー樹脂溶液1に変えてブロックポリマー樹脂溶液4を使用する以外は、実施例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)4を得た。得られたトナー粒子(処理前)4のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、78℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)4について、恒温乾燥器の内部温度を70℃に変えた以外は、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、本発明のトナー4を得た。
<実施例5乃至8>
(トナー粒子(処理前)の製造)
実施例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるブロックポリマー樹脂溶液1をブロックポリマー樹脂溶液5乃至8に変えた以外は、実施例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)5乃至8を得た。得られたトナー粒子(処理前)5乃至8のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、いずれも58℃であった。(アニール処理)
トナー粒子(処理前)5乃至8について、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、本発明のトナー5乃至8を得た。
<実施例9乃至17>
(トナー粒子(処理前)の製造)
実施例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液1をワックス粒子分散液2乃至10に変えた以外は、実施例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)9乃至17を得た。得られたトナー粒子(処理前)9乃至17のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、いずれも58℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)9乃至17について、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、本発明のトナー9乃至17を得た。
<実施例18乃至21>
(トナー粒子(処理前)の製造)
実施例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液1の仕込み量20.8質量部を、6.3質量部、12.5質量部、33.3質量部、50.0質量部にそれぞれ変えた以外は、実施例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)18乃至21を得た。得られたトナー粒子(処理前)18乃至21のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、いずれも58℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)18乃至21について、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、本発明のトナー18乃至21を得た。
<Example 1>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In the experimental apparatus of FIG. 1, first, the valves V1 and V2 and the pressure adjusting valve V3 are closed, and the resin fine particle dispersion 1 is placed in a pressure resistant granulation tank T1 equipped with a filter and a stirring mechanism for capturing toner particles. The internal temperature was adjusted to 25 ° C. Next, the valve V1 was opened, carbon dioxide (purity 99.99%) was introduced into the granulation tank T1 from the cylinder B1 using the pump P1, and the valve V1 was closed when the internal pressure reached 4 MPa.
On the other hand, the block polymer resin solution 1, the wax particle dispersion 1, the colorant particle dispersion 1, and acetone were charged into the resin solution tank T2, and the internal temperature was adjusted to 25 ° C.
Next, the valve V2 is opened and the contents of the resin solution tank T2 are introduced into the granulation tank T1 using the pump P2 while stirring the inside of the granulation tank T1 at 2000 rpm. Valve V2 was closed.
After the introduction, the internal pressure of the granulation tank T1 was 5 MPa.
In addition, the preparation amount (mass ratio) of various materials is as follows.
Block polymer resin solution 1 200.0 parts by weight Wax particle dispersion 1 20.8 parts by weight Colorant particle dispersion 1 12.5 parts by weight Acetone 50.0 parts by weight Fine resin particle dispersion 1 37.5 Mass part / carbon dioxide 480.0 parts by mass The mass of introduced carbon dioxide is calculated from the temperature of carbon dioxide (25 ° C.) and the pressure (5 MPa), and the density of carbon dioxide is calculated from the state equation described in the following document: This was calculated by multiplying the volume of the granulation tank T1. (Journal of Physical and
Chemical Reference data, vol. 25, P.I. 1509-1596)
After the introduction of the contents of the resin solution tank T2 to the granulation tank T1, granulation was performed by further stirring for 10 minutes at 2000 rpm.
Next, the valve V1 was opened, and carbon dioxide was introduced into the granulation tank T1 from the cylinder B1 using the pump P1. At this time, the pressure regulating valve V3 was set to 10 MPa, and carbon dioxide was further circulated while maintaining the internal pressure of the granulation tank T1 at 10 MPa. By this operation, carbon dioxide containing the organic solvent (mainly acetone) extracted from the granulated droplets was discharged to the solvent recovery tank T3, and the organic solvent and carbon dioxide were separated.
The introduction of carbon dioxide into the granulation tank T1 was stopped when it reached 5 times the mass of carbon dioxide initially introduced into the granulation tank T1. At this point, the operation of replacing carbon dioxide containing an organic solvent with carbon dioxide not containing an organic solvent was completed.
Further, the pressure regulating valve V3 was opened little by little, and the internal pressure of the granulation tank T1 was reduced to atmospheric pressure to obtain toner particles (before treatment) 1 supplemented by the filter. The obtained toner particles (before treatment) 1 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 58 ° C.
(Annealing treatment)
The annealing treatment was performed using a constant temperature dryer (Satake Chemical 41-S5). First, the internal temperature of the constant temperature dryer was adjusted to 50 ° C. Next, the toner particles (before the treatment) 1 were spread and put evenly in a stainless steel vat, placed in the constant temperature dryer and allowed to stand for 2 hours, and then taken out. Thus, annealed toner particles (after treatment) 1 were obtained.
(Toner preparation)
1.8 parts by mass of hydrophobic silica fine powder treated with hexamethyldisilazane (number average primary particle size: 7 nm), rutile titanium oxide fine powder with respect to 100.0 parts by mass of the toner particles (after treatment) 1 The toner 1 of the present invention was obtained by dry-mixing 0.15 parts by mass (number average primary particle size: 30 nm) of the product with a Henschel mixer (Mitsui Mining Co., Ltd.) for 5 minutes.
<Example 2>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Example 1, toner particles (before treatment) 2 were used in the same manner as in Example 1 except that the block polymer resin solution 2 was used instead of the block polymer resin solution 1 in the production process of toner particles (before treatment). Got. The obtained toner particles (before treatment) 2 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 53 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles 2 (before treatment) were annealed in the same manner as in Example 1 except that the internal temperature of the constant temperature dryer was changed to 45 ° C., and thus the toner 2 of the present invention was obtained.
<Example 3>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Example 1, toner particles (before treatment) 3 were used in the same manner as in Example 1 except that the block polymer resin solution 3 was used instead of the block polymer resin solution 1 in the production process of toner particles (before treatment). Got. The obtained toner particles (before treatment) 3 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 66 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 3 were annealed in the same manner as in Example 1 except that the internal temperature of the thermostatic dryer was changed to 58 ° C., and thus the toner 3 of the present invention was obtained.
<Example 4>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Example 1, toner particles (before treatment) 4 were used in the same manner as in Example 1 except that the block polymer resin solution 4 was used instead of the block polymer resin solution 1 in the production process of toner particles (before treatment). Got. The obtained toner particles (before treatment) 4 were subjected to DSC measurement. The peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 78 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 4 were annealed in the same manner as in Example 1 except that the internal temperature of the constant temperature dryer was changed to 70 ° C., to obtain the toner 4 of the present invention.
<Examples 5 to 8>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Example 1, toner particles (before treatment) 5 are the same as in Example 1 except that the block polymer resin solution 1 in the manufacturing process of toner particles (before treatment) is changed to block polymer resin solutions 5 to 8. Thru 8 were obtained. The obtained toner particles (before treatment) 5 to 8 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined. (Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 5 to 8 were annealed in the same manner as in Example 1 to obtain toners 5 to 8 of the present invention.
<Examples 9 to 17>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Example 1, toner particles (before treatment) 9 are the same as in Example 1 except that the wax particle dispersion 1 in the production process of toner particles (before treatment) is changed to wax particle dispersions 2 to 10. Thru 17 were obtained. The obtained toner particles (before treatment) 9 to 17 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 9 to 17 were annealed in the same manner as in Example 1 to obtain toners 9 to 17 of the present invention.
<Examples 18 to 21>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Example 1, the charged amount 20.8 parts by mass of the wax particle dispersion 1 in the production process of the toner particles (before treatment) is 6.3 parts by mass, 12.5 parts by mass, 33.3 parts by mass, 50. Toner particles (before treatment) 18 to 21 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 0 parts by mass. The obtained toner particles (before treatment) 18 to 21 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 18 to 21 were annealed in the same manner as in Example 1 to obtain toners 18 to 21 of the present invention.
<比較例1>
(トナー粒子(処理前)の製造)
実施例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液1をワックス粒子分散液11に変え、仕込み量を25.0質量部とした以外は、実施例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)22を得た。得られたトナー粒子(処理前)22のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、56℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)22について、恒温乾燥器の内部温度を48℃に変えた以外は、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、比較用のトナー22を得た。
<比較例2>
(トナー粒子(処理前)の製造)
比較例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液11の仕込み量25.0質量部を、15.0質量部に変えた以外は、比較例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)23を得た。得られたトナー粒子(処理前)23のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、57℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)23について、恒温乾燥器の内部温度を49℃に変えた以外は、比較例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、比較用のトナー23を得た。
<比較例3>
(トナー粒子(処理前)の製造)
比較例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液11の仕込み量25.0質量部を、60.0質量部に変えた以外は、比較例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)24を得た。得られたトナー粒子(処理前)24のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、55℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)24について、恒温乾燥器の内部温度を47℃に変えた以外は、比較例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、比較用のトナー24を得た。
<比較例4>
(トナー粒子(処理前)の製造)
比較例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液11をワックス粒子分散液12に変えた以外は、比較例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)25を得た。得られたトナー粒子(処理前)25のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、55℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)25について、恒温乾燥器の内部温度を47℃に変えた以外は、比較例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、比較用のトナー25を得た。
<比較例5>
(トナー粒子(処理前)の製造)
比較例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液11をワックス粒子分散液13に変えた以外は、比較例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)26を得た。得られたトナー粒子(処理前)26のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、58℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)26について、実施例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、比較用のトナー26を得た。
<比較例6>
(トナー粒子(処理前)の製造)
比較例1において、トナー粒子(処理前)の製造工程におけるワックス粒子分散液11をワックス粒子分散液14に変えた以外は、比較例1とすべて同様にして、トナー粒子(処理前)27を得た。得られたトナー粒子(処理前)27のDSC測定を行い、最大吸熱ピークのピーク温度を求めたところ、56℃であった。
(アニール処理)
トナー粒子(処理前)27について、恒温乾燥器の内部温度を48℃に変えた以外は、比較例1とすべて同様にしてアニール処理を行い、比較用のトナー27を得た。
<Comparative Example 1>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Example 1, the same procedure as in Example 1 was performed except that the wax particle dispersion 1 in the production process of the toner particles (before treatment) was changed to the wax particle dispersion 11 and the charge amount was 25.0 parts by mass. Toner particles (before treatment) 22 were obtained. The obtained toner particles (before treatment) 22 were subjected to DSC measurement. The peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 56 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 22 were annealed in the same manner as in Example 1 except that the internal temperature of the constant temperature dryer was changed to 48 ° C., and a comparative toner 22 was obtained.
<Comparative Example 2>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Comparative Example 1, the same procedure as in Comparative Example 1 was performed except that 25.0 parts by mass of the charged amount of the wax particle dispersion 11 in the production process of the toner particles (before treatment) was changed to 15.0 parts by mass. Toner particles (before treatment) 23 were obtained. The obtained toner particles (before treatment) 23 were subjected to DSC measurement. The peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 57 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 23 were annealed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the internal temperature of the constant temperature dryer was changed to 49 ° C., and a comparative toner 23 was obtained.
<Comparative Example 3>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Comparative Example 1, the same procedure as in Comparative Example 1 was carried out except that the charged amount 25.0 parts by mass of the wax particle dispersion 11 in the production process of the toner particles (before treatment) was changed to 60.0 parts by mass. Toner particles (before treatment) 24 were obtained. The obtained toner particles (before treatment) 24 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 55 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 24 were annealed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the internal temperature of the constant temperature dryer was changed to 47 ° C., and a comparative toner 24 was obtained.
<Comparative Example 4>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Comparative Example 1, toner particles (before treatment) 25 are obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the wax particle dispersion 11 in the production process of toner particles (before treatment) is changed to the wax particle dispersion 12. It was. The obtained toner particles (before treatment) 25 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 55 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 25 were annealed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the internal temperature of the constant temperature dryer was changed to 47 ° C., and a comparative toner 25 was obtained.
<Comparative Example 5>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Comparative Example 1, toner particles (before treatment) 26 are obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the wax particle dispersion 11 in the manufacturing process of toner particles (before treatment) is changed to the wax particle dispersion 13. It was. The obtained toner particles (before treatment) 26 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 58 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 26 were annealed in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative toner 26.
<Comparative Example 6>
(Manufacture of toner particles (before treatment))
In Comparative Example 1, toner particles (before treatment) 27 are obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the wax particle dispersion 11 in the production process of toner particles (before treatment) is changed to the wax particle dispersion 14. It was. The obtained toner particles (before treatment) 27 were subjected to DSC measurement, and the peak temperature of the maximum endothermic peak was determined to be 56 ° C.
(Annealing treatment)
The toner particles (before treatment) 27 were annealed in the same manner as in Comparative Example 1 except that the internal temperature of the constant temperature dryer was changed to 48 ° C., and a comparative toner 27 was obtained.
こうして得られたトナー1乃至27の物性を表4に示す。また、トナー1乃至27について、それぞれ常温常湿環境下(23℃、60%RH)に24時間放置したものを用意し、以下の手順に従って評価を行った。結果を表5に示す。 Table 4 shows the physical properties of Toners 1 to 27 thus obtained. For toners 1 to 27, toners that were left in a normal temperature and normal humidity environment (23 ° C., 60% RH) for 24 hours were prepared and evaluated according to the following procedures. The results are shown in Table 5.
<評価方法>
(耐熱保存性)
常温常湿環境下(23℃、60%RH)に24時間放置した各トナー、および40℃、95%RHの苛酷環境下に60日間放置した各トナー約10gを100mlのポリカップに入れ、50℃に調整された恒温槽にて10日間放置した後、目視で評価した。
耐熱保存性の評価基準は以下のとおりである。尚、下記A、B、Cは問題なし。下記D、Eは実用上問題を生じる。
A:まったく凝集物は確認されず、初期とほぼ同様の状態である。
B:若干凝集気味であるが、ポリカップを軽く5回振る程度で崩れる状態である。
C:凝集気味であるが、指でほぐすと簡単にほぐれる状態である。
D:凝集が激しく、実使用上問題が生じるレベルである。
E:固形化しており、使用できない。
<Evaluation method>
(Heat resistant storage stability)
About 10 g of each toner left in a normal temperature and humidity environment (23 ° C., 60% RH) for 24 hours and about 10 g of each toner left in a harsh environment of 40 ° C. and 95% RH for 60 days are placed in a 100 ml polycup. After being allowed to stand in a thermostat adjusted to 10 days, it was visually evaluated.
Evaluation criteria for heat-resistant storage stability are as follows. The following A, B, C are no problem. The following D and E cause problems in practice.
A: No agglomerates are confirmed, and the state is almost the same as in the initial stage.
B: Although slightly agglomerated, it is in a state where it collapses by shaking the polycup lightly 5 times.
C: Although it is agglomerated, it is in a state where it can be easily loosened when loosened with a finger.
D: At a level where aggregation is severe and problems occur in actual use.
E: Solidified and cannot be used.
(低温定着性)
市販のキヤノン製プリンターLBP5300を使用し、低温定着性の評価を行った。
評価は、常温常湿環境下(23℃、60%RH)に24時間放置した各トナー、および40℃、95%RHの苛酷環境下に60日間放置した各トナーについて行った。
LBP5300は、一成分接触現像を採用しており、トナー規制部材によって現像担持体上のトナー量を規制している。評価用カートリッジは、市販のカートリッジ中に入っているトナーを抜き取り、エアーブローにて内部を清掃した後、上記トナーを充填したものを使用した。上記カートリッジを、シアンステーションに装着し、その他にはダミーカートリッジを装着した。次いで、厚紙A4用紙(「プローバーボンド紙」:105g/m2、フォックスリバー社製)上に未定着のトナー画像(単位面積あたりのトナー載り量0.6mg/cm2)を形成した。
市販のキヤノン製プリンターLBP5900の定着器を、手動による定着温度設定が可能となるように改造し、定着器の回転速度を245mm/sに、ニップ内圧力を98kPaに変更した。この改造定着器を用い、常温常湿環境下(23℃、60%RH)にて、80℃から180℃の範囲で5℃ずつ定着温度を上昇させながら、上記未定着画像の各温度における定着画像を得た。
得られた定着画像の画像領域に、柔和な薄紙(例えば、商品名「ダスパー」、小津産業社製)を被せ、前記薄紙の上から4.9kPaの荷重をかけつつ5往復摺擦した。
摺擦前後の画像濃度をそれぞれ測定して、下記式により画像濃度の低下率ΔD(%)を算出し、このΔD(%)が10%以下となる温度を定着開始温度とした。
画像濃度は、カラー反射濃度計(Color reflection densitometer X−Rite 404A:製造元 X−Rite社製)で測定した。
ΔD(%)=(摺擦前の画像濃度−摺擦後の画像濃度)/摺擦前の画像濃度×100
低温定着性の評価基準は以下のとおりである。尚、下記A、B、Cは問題なし。下記D、Eは実用上問題を生じる。
A:定着開始温度が100℃未満(低温定着性能が特に優れている)
B:定着開始温度が100℃以上110℃未満(低温定着性能が優れている)
C:定着開始温度が110℃以上120℃未満(低温定着性能が問題ないレベルである)
D:定着開始温度が120℃以上130℃未満(低温定着性能がやや劣る)
E:定着開始温度が130℃以上(低温定着性能が劣る)
(Low temperature fixability)
A commercially available Canon printer LBP5300 was used to evaluate the low-temperature fixability.
The evaluation was performed for each toner left for 24 hours in a normal temperature and humidity environment (23 ° C., 60% RH) and for each toner left for 60 days in a severe environment of 40 ° C., 95% RH.
The LBP 5300 employs one-component contact development and regulates the amount of toner on the development carrier by a toner regulating member. As the evaluation cartridge, the toner contained in a commercially available cartridge was removed, the inside was cleaned by air blow, and the one filled with the toner was used. The cartridge was attached to the cyan station, and a dummy cartridge was attached to the other. Next, an unfixed toner image (toner applied amount per unit area of 0.6 mg / cm 2 ) was formed on a thick A4 paper (“Prober Bond paper”: 105 g / m 2 , manufactured by Fox River).
The fixing device of a commercially available Canon printer LBP5900 was modified so that the fixing temperature could be manually set, and the rotation speed of the fixing device was changed to 245 mm / s, and the pressure in the nip was changed to 98 kPa. Using this modified fixing device, the fixing temperature at each temperature of the unfixed image is increased while increasing the fixing temperature by 5 ° C. in the range of 80 ° C. to 180 ° C. in a normal temperature and humidity environment (23 ° C., 60% RH). I got an image.
The image area of the obtained fixed image was covered with a soft thin paper (for example, trade name “Dasper”, manufactured by Ozu Sangyo Co., Ltd.), and rubbed 5 times while applying a load of 4.9 kPa on the thin paper.
The image density before and after the rubbing was measured, the image density reduction rate ΔD (%) was calculated by the following formula, and the temperature at which this ΔD (%) was 10% or less was defined as the fixing start temperature.
The image density was measured with a color reflection densitometer (Color reflection densitometer X-Rite 404A: manufacturer X-Rite).
ΔD (%) = (image density before rubbing−image density after rubbing) / image density before rubbing × 100
Evaluation criteria for low-temperature fixability are as follows. The following A, B, C are no problem. The following D and E cause problems in practice.
A: Fixing start temperature is less than 100 ° C. (low temperature fixing performance is particularly excellent)
B: Fixing start temperature is 100 ° C. or higher and lower than 110 ° C. (low temperature fixing performance is excellent)
C: Fixing start temperature is 110 ° C. or higher and lower than 120 ° C. (low-temperature fixing performance is at a level where there is no problem)
D: Fixing start temperature is 120 ° C. or higher and lower than 130 ° C. (low temperature fixing performance is slightly inferior)
E: Fixing start temperature is 130 ° C. or higher (low temperature fixing performance is inferior)
(耐久性)
市販のキヤノン製プリンターLBP5400を用い、本装置の現像器に各トナーを150g充填した。高温高湿環境下(30℃、80%RH)で、転写紙としてA4用紙(「GF−R300」:66g/m2、キヤノン製)を用い、印字比率1%のチャートを20000枚出力した。出力後、現像容器を分解しトナー担持体の表面を目視により観察した。
耐久性の評価基準は以下のとおりである。尚、下記A、B、Cは問題なし。下記D、Eは実用上問題を生じる。
A:トナー付着がなく、周方向スジの発生が全く無い
B:トナー付着は目立たないが、周方向スジが端部において1乃至2本発生
C:トナー付着は軽微であるが、周方向スジが端部において3乃至5本発生
D:フィルミングが見られ、周方向スジが前面に渡って6本以上発生
E:フィルミングが著しく、トナー担持体の端部削れによるトナー漏れが発生
(durability)
Using a commercially available Canon printer LBP5400, 150 g of each toner was charged in the developing unit of this apparatus. Under a high-temperature and high-humidity environment (30 ° C., 80% RH), A4 paper (“GF-R300”: 66 g / m 2 , manufactured by Canon) was used as the transfer paper, and 20000 charts with a printing ratio of 1% were output. After the output, the developing container was disassembled and the surface of the toner carrier was visually observed.
The evaluation criteria for durability are as follows. The following A, B, C are no problem. The following D and E cause problems in practice.
A: No toner adhesion and no circumferential streaking B: Toner adhesion is inconspicuous, but one or two circumferential streaks occur at the end C: Toner sticking is slight, but circumferential streaks 3 to 5 lines are generated at the end D: Filming is observed and 6 or more circumferential streaks are generated on the front surface E: Filming is remarkable and toner leakage occurs due to scraping of the end of the toner carrier
T1 造粒タンク、T2 樹脂溶解液タンク、T3 溶剤回収タンク、B1 二酸化炭素ボンベ、P1及びP2 ポンプ、V1及びV2 バルブ、V3 圧力調整バルブ T1 granulation tank, T2 resin solution tank, T3 solvent recovery tank, B1 carbon dioxide cylinder, P1 and P2 pump, V1 and V2 valve, V3 pressure adjustment valve
Claims (8)
得られた樹脂組成物を非水系媒体中に分散させて該樹脂組成物の液状粒子の分散体を調製する工程、
得られた液状粒子の分散体から該有機溶剤を除去することによってトナー粒子を形成する工程を有するトナーの製造方法であって、
該非水系媒体が、液体状態または超臨界状態の二酸化炭素を主成分とする媒体であり、
該ワックス粒子はワックス成分を樹脂で被覆した粒子であり、
該ワックス成分を被覆する該樹脂が、架橋構造が導入されたビニル系樹脂または架橋構造が導入されたポリエステル樹脂であり、
該ワックス粒子を該有機溶剤及び該非水系媒体に分散させた後の該ワックス成分を被覆する該樹脂の固形分の残留率が、50質量%以上であることを特徴とするトナーの製造方法。 A step of preparing a resin composition by dissolving or dispersing a binder resin containing a crystalline polyester, colorant particles, and wax particles in an organic solvent;
A step of dispersing the obtained resin composition in a non-aqueous medium to prepare a dispersion of liquid particles of the resin composition;
A method for producing a toner comprising a step of forming toner particles by removing the organic solvent from the obtained dispersion of liquid particles,
The non-aqueous medium is a medium mainly composed of carbon dioxide in a liquid state or a supercritical state,
The wax particles are particles in which a wax component is coated with a resin,
The resin that coats the wax component is a vinyl resin having a crosslinked structure introduced therein or a polyester resin having a crosslinked structure introduced therein;
A method for producing a toner, characterized in that the residual ratio of the solid content of the resin covering the wax component after the wax particles are dispersed in the organic solvent and the non-aqueous medium is 50% by mass or more.
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