JP6633874B2 - Manufacturing method of toner - Google Patents
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Description
本発明は、静電荷像現像用トナーの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a toner for developing an electrostatic image.
静電荷像現像用トナー(以下、単に「トナー」と呼ぶ場合がある。)の製造方法として、製造時の環境負荷低減、粒径が小さく粒度分布がシャープなトナーが得られやすい、形状制御やカプセル化が容易などのメリットから湿式製造法が多く用いられている。
湿式製造法は液状媒体中でトナー粒子を製造する方法である。トナー粒子を構成する材料や所望するトナー粒子形状により、懸濁重合法、乳化重合法、溶解懸濁法、分散重合法等の製造方法が実施されている。
As a method for producing a toner for developing an electrostatic image (hereinafter sometimes simply referred to as “toner”), the environmental load during production is reduced, and a toner having a small particle size and a sharp particle size distribution is easily obtained. Wet manufacturing methods are often used because of their advantages such as easy encapsulation.
The wet production method is a method for producing toner particles in a liquid medium. Production methods such as a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a solution suspension method, and a dispersion polymerization method are carried out depending on a material constituting the toner particles and a desired toner particle shape.
湿式製造法においてはトナー粒子分散液の貯蔵容器、反応容器などの容器内にスケールの付着が起こりやすい。スケールの付着は収率ロスや次バッチなどへの意図せぬ混入を招く。また、スケールの除去作業が発生して稼働率の低下を招く。
更に、容器に温度調節器を備える場合には、温度調節器近傍にスケールが付着すると伝熱性能を低下させ、昇降温速度や温度制御が安定しなくなる。容器で行う処理が重合反応である場合は、特に温度調節器への付着を防ぐことが重要である。温度調節器にスケールが付着すると伝熱が妨げられるため、バッチを重ねるにつれて昇降温の速度に遅延が生じたり、所望の温度を保つことができずに温度制御が安定しなくなったりする。重合反応においては、温度が重合速度に影響を与え、異なるバッチ間で重合速度が不均一であると、生成するトナーの分子量が異なり安定した熱特性のトナー粒子を得ることができなくなる。
In the wet production method, the adhesion of scale easily occurs in a container such as a storage container or a reaction container of the toner particle dispersion. The adhesion of the scale causes a yield loss and unintended mixing into the next batch or the like. In addition, a scale removing operation occurs, which causes a reduction in the operation rate.
Further, when a temperature controller is provided in the container, if scale adheres to the vicinity of the temperature controller, the heat transfer performance is reduced, and the temperature rise / fall rate and temperature control become unstable. When the treatment performed in the vessel is a polymerization reaction, it is particularly important to prevent adhesion to the temperature controller. If scale adheres to the temperature controller, heat transfer is hindered, so that the rate of temperature rise and fall is delayed as the batches are stacked, and the temperature control becomes unstable because a desired temperature cannot be maintained. In the polymerization reaction, the temperature affects the polymerization rate, and if the polymerization rate is not uniform between different batches, it is impossible to obtain toner particles having different molecular weights of the generated toner and stable thermal characteristics.
そのため、湿式製造法において容器内壁へのスケール付着を抑制する技術、または付着したスケールを洗浄する技術が提案されている。
例えば、スケール付着を抑制する技術として、重合性単量体よりも蒸気圧が一定以上高い物質の存在下で重合反応を行う技術が開示されている(特許文献1参照)。また、容器内壁にスケール防止剤として難水溶性無機化合物を含む液体を塗布させて重合工程を行い、容器内容物を排出した後にpH=9以上の水溶液を接触させる技術が開示されている(特許文献2参照)。
For this reason, a technique for suppressing the adhesion of scale to the inner wall of the container or a technique for cleaning the attached scale has been proposed in a wet production method.
For example, as a technique for suppressing scale adhesion, a technique of performing a polymerization reaction in the presence of a substance having a vapor pressure higher than a polymerizable monomer by a certain amount or more is disclosed (see Patent Document 1). Further, a technique is disclosed in which a liquid containing a poorly water-soluble inorganic compound as a scale inhibitor is applied to the inner wall of a container to carry out a polymerization step, and the contents of the container are discharged and then contacted with an aqueous solution having a pH of 9 or more (patented). Reference 2).
また、付着したスケールを洗浄する技術としては、製造装置から処理液を排出した後に、製造装置の内壁面付着物を高圧水で除去する技術が開示されている(特許文献3参照)。更に、容器から処理液を排出した後、処理液温度よりも一定以上低い温度の洗浄液を速やかに散布する技術が開示されている(特許文献4参照)。 Further, as a technique for cleaning the attached scale, there is disclosed a technique of removing a substance attached to an inner wall surface of a manufacturing apparatus with high-pressure water after discharging a treatment liquid from the manufacturing apparatus (see Patent Document 3). Furthermore, there is disclosed a technique in which a cleaning liquid having a temperature lower than a predetermined temperature of a processing liquid is rapidly sprayed after the processing liquid is discharged from a container (see Patent Document 4).
上記の先行技術を用いることによりスケール付着は改善されてきており、特許文献1や特許文献2に開示の技術により特に重合反応を行う容器のスケール付着が従来よりも抑制可能となってきている。また、特許文献3や特許文献4に開示の技術により、付着したスケールについても洗浄性が向上してきている。一方で、水系媒体中にトナー粒子を含有するトナー粒子分散液を高温のまま容器内から排出する場合など特定のケースにおいては効果が十分に発揮されない場合もあることが分かってきた。
The use of the above-mentioned prior art has improved the scale adhesion, and the techniques disclosed in Patent Document 1 and
湿式製造方法では反応容器や貯蔵容器中からトナー粒子分散液を容器外に排出する工程を含むことが多い。このとき、トナー粒子分散液が高温である場合には一般的には容器中でトナー粒子分散液を冷却してから容器外に排出を行う。一方で、近年ではトナー粒子分散液を高温のまま排出したいケースが増えており様々な技術が開示されている。例えば、環境負荷を低減するために容器内で加熱した処理液を高温のまま排出して、熱交換器により該処理液を冷却しつつ、次バッチの加熱前のスラリーを温める熱源として利用する技術などが開示されている。 The wet manufacturing method often includes a step of discharging the toner particle dispersion from the reaction container or the storage container to the outside of the container. At this time, when the toner particle dispersion is at a high temperature, the toner particle dispersion is generally cooled in a container and then discharged out of the container. On the other hand, in recent years, the number of cases in which a toner particle dispersion is desired to be discharged at a high temperature has increased, and various techniques have been disclosed. For example, a technology in which a processing solution heated in a container is discharged at a high temperature in order to reduce an environmental load, and the processing solution is cooled by a heat exchanger and used as a heat source for heating a slurry before heating the next batch. Are disclosed.
また、結晶性樹脂を含むトナーの製造方法において、結晶性を制御する手段として容器中から処理液を高温のまま排出して、容器外に備えた熱交換器により急冷する技術などが開示されている。この様にトナー粒子分散液を高温のまま容器から排出するケースでは、先行技術を用いてもスケール付着の抑制や洗浄効果が十分に発揮されないことが分かってきた。特に、温調装置を具備する容器内でトナー粒子分散液を加熱したまま排出する場合は温調装置近傍でのスケール付着が著しく、伝熱性能の低下が大きな課題である。 Further, in a method of manufacturing a toner containing a crystalline resin, a technique of discharging a treatment liquid from a container at a high temperature and rapidly cooling the same with a heat exchanger provided outside the container has been disclosed as a means for controlling crystallinity. I have. As described above, in the case where the toner particle dispersion is discharged from the container at a high temperature, it has been found that even if the prior art is used, the suppression of scale adhesion and the cleaning effect are not sufficiently exhibited. In particular, when the toner particle dispersion is discharged while being heated in a container equipped with a temperature control device, scale adhesion near the temperature control device is remarkable, and the heat transfer performance is a serious problem.
本発明の目的は、水系媒体中にトナー粒子を含有するトナー粒子分散液を温調用ジャケットを具備する容器の内部で加熱し、高温のまま容器の外へ排出する場合であっても温調用ジャケット近傍へのスケール付着を軽減することにある。これにより、温調用ジャケットの伝熱性能の低下を抑止することができ、長期に亘って安定した熱特性のトナー粒子を得ることにある。更に、トナー粒子を高い収率で得ることができ、高い工程稼働率を確保するためのトナー製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to heat a toner particle dispersion containing toner particles in an aqueous medium inside a container provided with a temperature control jacket, and to discharge the toner particle outside the container at a high temperature even when the temperature control jacket is discharged. It is to reduce the scale adhesion to the vicinity. As a result, it is possible to suppress a decrease in the heat transfer performance of the temperature control jacket, and to obtain toner particles having stable thermal characteristics over a long period of time. It is still another object of the present invention to provide a toner manufacturing method capable of obtaining toner particles in a high yield and ensuring a high process operation rate.
上記課題を解決するため、本発明のトナー粒子の製造方法は、
温調用ジャケットを具備する容器の内部で、水系媒体中にトナー粒子を含有するトナー粒子分散液を加熱する加熱工程と、
該加熱工程を経た該トナー粒子分散液を該容器の外部へ排出する排出工程と
を含むトナーの製造方法であって、
該加熱工程が終了した時の該トナー粒子分散液の温度をT0[℃]としたとき、該加熱工程においては、該温調用ジャケットの温度をT0[℃]より高く設定し、
該加熱工程が終了した後、該排出工程が開始する前に、該温調用ジャケットを冷却し、
排出工程を開始した時の該トナー粒子分散液の温度をT1[℃]、該トナー粒子の補外ガラス転移終了温度をTeg[℃]、該温調用ジャケットで覆われた部分の該容器の内壁温度をTw[℃]としたとき、該排出工程において下記式(1)の関係を満たす条件で該トナー粒子分散液の排出を開始することを特徴とするトナーの製造方法。
T1≧Teg≧Tw (1)
In order to solve the above problems, the method for producing toner particles of the present invention,
Inside a container equipped with a temperature control jacket, a heating step of heating a toner particle dispersion containing toner particles in an aqueous medium ,
A discharging step of discharging the toner particle dispersion having passed through the heating step to the outside of the container ;
A method for producing a toner , comprising:
Assuming that the temperature of the toner particle dispersion at the time of completion of the heating step is T0 [° C.], in the heating step, the temperature of the temperature control jacket is set higher than T0 [° C.]
After the heating step is completed and before the discharging step is started, the temperature control jacket is cooled,
The temperature of the toner particle dispersion at the start of the discharging step is T1 [° C.], the extrapolated glass transition end temperature of the toner particles is Teg [° C.], and the inner wall of the container at a portion covered with the temperature control jacket. When the temperature is Tw [° C.], discharging of the toner particle dispersion is started in the discharging step under a condition satisfying a relationship of the following formula (1).
T1 ≧ Teg ≧ Tw (1)
本発明によれば、水系媒体中にトナー粒子を含有するトナー粒子分散液を温調用ジャケットを具備する容器の内部で加熱し、高温のまま容器の外へ排出する場合であっても、温調用ジャケット近傍へのスケール付着を軽減することができる。これにより、温調用ジャケットの伝熱性能の低下を抑止することができ、長期に亘って安定した熱特性のトナー粒子を得ることができる。更に、トナー粒子を高い収率で得ることができ、高い工程稼働率を確保するためのトナー製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a toner particle dispersion containing toner particles in an aqueous medium is heated inside a container equipped with a temperature control jacket, and even when the temperature is discharged outside the container at a high temperature, the temperature control is performed. Scale adhesion to the vicinity of the jacket can be reduced. As a result, a decrease in the heat transfer performance of the temperature control jacket can be suppressed, and toner particles having stable thermal characteristics over a long period of time can be obtained. Further, it is possible to obtain a toner particle in a high yield, and to provide a toner manufacturing method for securing a high process operation rate.
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明に係るトナー製造方法は、
温調用ジャケットを具備する容器の内部で、水系媒体中にトナー粒子を含有するトナー粒子分散液を加熱する加熱工程と、
該加熱工程を経た該トナー粒子分散液を該容器の外部へ排出する排出工程とを含む。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
The toner production method according to the present invention includes :
Inside a container equipped with a temperature control jacket, a heating step of heating a toner particle dispersion containing toner particles in an aqueous medium ,
Discharging the toner particle dispersion having passed through the heating step to the outside of the container.
この様な製造方法は主に湿式製造法で用いられ、具体的には懸濁重合法、乳化重合法、溶解懸濁法、分散重合法などを挙げることができる。これら製造過程において、トナー粒子を含有する処理液を容器の中に収容して貯蔵することや、容器の中で反応させてトナー粒子を製造することが一般的である。容器の中で必要期間貯蔵、若しくは反応させた後には、トナー粒子分散液は該容器の外へ排出して使用する。これら容器において、前述の通り先行技術を用いてもスケール付着の抑制効果が十分に発揮されないケースもあることが分かってきた。本発明者はこの課題を解決するにあたり、どの様な場合にこの現象が発生するのか、その機構と対策について検討を行った。 Such a production method is mainly used in a wet production method, and specific examples include a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a solution suspension method, and a dispersion polymerization method. In these manufacturing processes, it is common to store and process a processing liquid containing toner particles in a container, or to produce a toner particle by reacting in a container. After storage or reaction in a container for a required period of time, the toner particle dispersion is discharged out of the container and used. As described above, in these containers, it has been found that there is a case where the effect of suppressing the adhesion of scale is not sufficiently exhibited even when the prior art is used. In order to solve this problem, the present inventor studied when this phenomenon occurs, its mechanism and countermeasures.
その結果、トナー粒子分散液を高温のまま容器内の中から排出する場合には先行技術を用いてもスケール付着の抑制効果が十分に発揮されないことを見出した。特に、トナー粒子分散液を容器の内部で加熱した後に排出する工程を含み、排出開始時のトナー粒子分散液温度が補外ガラス転移終了温度以上である場合にこの現象が発生した。また、温調用ジャケット近傍へのスケール付着が著しいことが分かった。 As a result, it has been found that, when the toner particle dispersion is discharged from the inside of the container at a high temperature, the effect of suppressing the scale adhesion is not sufficiently exhibited even when the prior art is used. In particular, the method includes a step of discharging the toner particle dispersion liquid after heating inside the container, and this phenomenon occurs when the temperature of the toner particle dispersion liquid at the start of discharge is equal to or higher than the extrapolated glass transition end temperature. Also, it was found that the scale adhered to the vicinity of the temperature control jacket was remarkable.
この原因として、容器の中からトナー粒子分散液を排出する際には容器内に液や泡などが濡れ残ることは避けられず、容器内壁温度が補外ガラス転移終了温度以上のまま濡れ残った場合にはトナー粒子が軟化して融着しやすいものと考えた。特に、温調用ジャケットを具備した容器内でトナー粒子分散液を加熱する場合には、放熱を考慮して温調器温度は目的の品温よりも高く設定することが一般的である。即ち、容器の中でも温調用ジャケット近傍の容器内壁温度が最も高いため、この部分へのスケール付着が顕著であると考えた。 The reason for this is that, when the toner particle dispersion is discharged from the container, it is inevitable that the liquid, bubbles, and the like remain in the container, and the container inner wall temperature remains wet at the extrapolated glass transition end temperature or higher. In this case, the toner particles were considered to be softened and easily fused. In particular, when the toner particle dispersion is heated in a container equipped with a temperature control jacket, the temperature of the temperature controller is generally set higher than the target product temperature in consideration of heat radiation. That is, since the inner wall temperature of the container near the temperature control jacket was the highest among the containers, it was considered that scale adhesion to this portion was remarkable.
以上を基に本発明者は対策検討を行った。その結果、トナー粒子分散液の排出を行う前に温調用ジャケットの冷却を行い、温調用ジャケットで覆われた部分の容器内壁温度(Tw)がトナー粒子の補外ガラス転移終了温度(Teg)以下で排出を行うことでスケール付着しにくいことを見出した。
本発明者の検討では内壁温度は補外ガラス転移開始温度まで冷却する必要は無かった。これは補外ガラス転移終了温度以下であればトナー粒子の剛性がある程度回復できているためと推測している。これにより、トナー粒子分散液の温度は高温を保ちたいという目的と温調用ジャケット近傍へのスケール付着を抑制したいという目的を両立可能とした。
Based on the above, the present inventors have studied countermeasures. As a result, before the toner particle dispersion is discharged, the temperature control jacket is cooled, and the inner wall temperature (Tw) of the portion covered with the temperature control jacket is lower than the extrapolated glass transition end temperature (Teg) of the toner particles. It was found that it was difficult to adhere to the scale by performing the discharge.
According to the study by the present inventors, it was not necessary to cool the inner wall temperature to the extrapolated glass transition start temperature. This is presumed to be because the rigidity of the toner particles can be recovered to some extent if the temperature is below the extrapolated glass transition end temperature. This makes it possible to achieve both the object of maintaining the temperature of the toner particle dispersion at a high temperature and the object of suppressing the adhesion of scale near the temperature control jacket.
<補外ガラス転移終了温度>
補外ガラス転移終了温度の測定はDSC(示差走査熱量測定)を用いてJIS K 7121(国際規格はASTM D3418−82)に準拠して行った。本実施形態で用いるDSCは、例えば「Q1000」(TA Instruments社製)を用いることができ、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た。
<Extrapolated glass transition end temperature>
The extrapolated glass transition end temperature was measured using DSC (differential scanning calorimetry) in accordance with JIS K 7121 (the international standard is ASTM D3418-82). As the DSC used in the present embodiment, for example, “Q1000” (manufactured by TA Instruments) can be used, and the temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the heat quantity correction uses the heat of fusion of indium. Was.
トナー粒子の測定は、まずトナー粒子約10mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いた。第1昇温過程では測定試料を20℃から200℃まで10℃/分で昇温しながら測定を行った。その後、200℃で10分間保持した後に200℃から20℃まで10℃/分で冷却する冷却過程を行いながら測定を行った。 In the measurement of the toner particles, first, about 10 mg of the toner particles were precisely weighed, placed in an aluminum pan, and an empty aluminum pan was used as a reference. In the first temperature raising process, the measurement was performed while the temperature of the measurement sample was raised from 20 ° C. to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./min. Then, the measurement was performed while performing a cooling process of holding at 200 ° C. for 10 minutes and then cooling from 200 ° C. to 20 ° C. at 10 ° C./min.
更に、20℃で10分間保持した後に、第2昇温過程では再び20℃から200℃まで10℃/分で昇温を行いながら測定を行った。この測定条件によって得られるDSC曲線に基づいて、高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を補外ガラス転移終了温度とする。なお、本発明における補外ガラス転移終了温度は第2昇温過程における値とする。これは、第1昇温過程の補外ガラス転移温度は測定対象が受けた熱履歴によってその値が変わるため、第1昇温過程と冷却過程を行うことで熱履歴を揃えるためである。 Furthermore, after holding at 20 ° C. for 10 minutes, the measurement was performed while the temperature was raised again from 20 ° C. to 200 ° C. at 10 ° C./min in the second temperature raising process. Based on the DSC curve obtained under these measurement conditions, a straight line obtained by extending the base line on the high-temperature side to the low-temperature side and a tangent drawn at a point where the slope of the curve of the step change portion of the glass transition becomes maximum. The temperature at the intersection is the extrapolated glass transition end temperature. The extrapolated glass transition end temperature in the present invention is a value in the second temperature raising process. This is because the extrapolated glass transition temperature in the first heating process varies depending on the heat history received by the measurement object, and thus the heat history is made uniform by performing the first heating process and the cooling process.
本発明に用いることのできる容器の一例を図1に示し、本発明について具体的に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではない。
図1における容器1はトナー粒子分散液を貯蔵または反応させるための容器の一例であり、意図せず外部に漏らさない容器であれば材質などは特に限定されるものでは無いが、金属製、または樹脂性の容器が用いられる。必要に応じて処理液との接触面にはガラスやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などでライニングしても良い。容器1は、温調用ジャケット9、および赤外放射温度計11を備える。
FIG. 1 shows an example of a container that can be used in the present invention, and the present invention will be specifically described. However, the present invention is not limited to this.
The container 1 in FIG. 1 is an example of a container for storing or reacting the toner particle dispersion, and the material is not particularly limited as long as it is a container that does not leak to the outside unintentionally. A resin container is used. If necessary, the contact surface with the processing liquid may be lined with glass or PTFE (polytetrafluoroethylene). The container 1 includes a
温調手段としては温調用ジャケットや、温調用コイル、電磁誘導加熱などが公知であるが、本発明においては温調用ジャケットを用いる必要がある。これは、温調用ジャケットが最も熱媒の流路を広く取ることができるからである。即ち熱媒を多く流すことができるために温調器温度を素早く制御することができ、ジャケットで覆われた部分の容器内壁は冷やすがトナー粒子分散液は冷やさないといったことが可能となるからである。ジャケット内温の制御手段として真空蒸気加熱気化冷却システムを用いることで更に素早い温度制御ができるため、特に好ましい。容器内壁温度の測定は公知の手段を用いることができ、熱電対や測温抵抗体を装着することや放射温度計を用いることができる。 Known temperature control means include a temperature control jacket, a temperature control coil, and electromagnetic induction heating. However, in the present invention, it is necessary to use a temperature control jacket. This is because the temperature control jacket can take the widest flow path of the heat medium. That is, since a large amount of the heat medium can be flown, the temperature of the temperature controller can be quickly controlled, and it becomes possible to cool the inner wall of the container in the portion covered by the jacket but not to cool the toner particle dispersion. is there. It is particularly preferable to use a vacuum steam heating / vaporizing / cooling system as a means for controlling the jacket internal temperature, since quicker temperature control can be performed. Known means can be used for measuring the inner wall temperature of the container, and a thermocouple or a resistance temperature detector can be attached, or a radiation thermometer can be used.
容器内からトナー粒子分散液を排出する手段は任意に選ぶことができる。図1には一例として容器下部に排出弁4を設置して自重で排出する例を図示したが、その他ポンプで汲み上げるなどの手段を用いても良い。排出に要する時間が長いほど、そして排出を終えてから容器内を洗浄するまでの時間が長いほどスケール付着が起きやすい。トナー粒子分散液量や排出手段、トナー粒子分散液温度にもよるが、排出に3分以上を要するとスケール付着が顕著となるが、本発明の構成を採ることにより軽減が可能となる。 The means for discharging the toner particle dispersion from the container can be arbitrarily selected. FIG. 1 shows an example in which the discharge valve 4 is provided at the lower part of the container to discharge by its own weight, but other means such as pumping may be used. The longer the time required for discharging, and the longer the time from completion of discharging to cleaning of the inside of the container, the more easily scale adhesion occurs. Depending on the amount of the toner particle dispersion, the discharging means, and the temperature of the toner particle dispersion, if the discharge takes more than 3 minutes, the scale adhesion becomes remarkable. However, by employing the constitution of the present invention, the reduction can be achieved.
容器1からトナー粒子分散液2を排出する際に液面3は低下するが、トナー粒子分散液が容器内壁5や撹拌翼6などの容器内部材に濡れ残ることは避けられない。従来はトナー粒子分散液を冷却してから排出することが一般的だったため、トナー粒子分散液などの濡れ残りがすぐに融着してスケール付着を形成することは無かった。従って、排出が終了してから次バッチのトナー粒子分散液を受け入れる、若しくは排出が終了してから容器内の洗浄作業を行っても本発明の課題は発生していなかった。
When the toner
一方で、前述の通り近年はトナー粒子分散液を高温のまま排出したいケースが増えている。この様な場合にはトナー粒子分散液の濡れ残りが存在すると、軟化したトナー粒子が容器内に融着しやすい。容器内でも特に温調用ジャケットなど温調器近傍は、最も温度が高くこの課題が著しい。本発明では、温調用ジャケットで覆われた部分の容器内壁温度をトナー粒子の補外ガラス転移終了温度以下にすることで、トナー粒子分散液の温度がそれ以上であっても温調器近傍への融着が抑制可能であることを発見し、課題を解決するに至った。 On the other hand, as described above, in recent years, cases in which the toner particle dispersion is desired to be discharged at a high temperature have been increasing. In such a case, if the toner particle dispersion liquid has a residual residue, the softened toner particles are likely to be fused into the container. Even in the container, especially near the temperature controller such as a temperature control jacket, the temperature is highest and this problem is remarkable. In the present invention, the temperature of the container inner wall of the portion covered with the temperature control jacket is set to be equal to or lower than the extrapolated glass transition end temperature of the toner particles, so that the temperature of the toner particle dispersion is higher than that of the toner particle dispersion liquid. It was discovered that the fusion of steel could be suppressed, and the problem was solved.
図2は、実施例におけるTeg,T0,T1,T2,Twの推移の一例を示す図である。点線は分散液の温度を示し、実線は内壁の温度を示す。
T0[℃]は加熱工程が終了した時のトナー粒子分散液の温度を示し、
T1[℃]は排出工程を開始した時のトナー粒子分散液の温度を示し、
T2[℃]は排出工程が終了した時のトナー粒子分散液の温度を示し、
Teg[℃]はトナー粒子の補外ガラス転移終了温度を示し、
Tw[℃]は温調用ジャケットで覆われた部分の容器の内壁温度を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of transition of Teg, T0, T1, T2, and Tw in the embodiment. The dotted line indicates the temperature of the dispersion, and the solid line indicates the temperature of the inner wall.
T0 [° C.] indicates the temperature of the toner particle dispersion when the heating step is completed,
T1 [° C.] indicates the temperature of the toner particle dispersion at the start of the discharging step,
T2 [° C.] indicates the temperature of the toner particle dispersion at the time when the discharging step is completed,
Teg [° C.] indicates an extrapolated glass transition end temperature of the toner particles,
Tw [° C.] indicates the inner wall temperature of the portion of the container covered with the temperature control jacket.
本発明の排出工程において下記式(1)の関係を満たす条件でトナー粒子分散液の排出を開始する。
T1≧Teg≧Tw (1)
かかる条件を満たすことによってスケールの付着を軽減することができる。
In the discharging step of the present invention, discharging of the toner particle dispersion liquid is started under a condition satisfying the relationship of the following expression (1).
T1 ≧ Teg ≧ Tw (1)
By satisfying such conditions, the adhesion of scale can be reduced.
また、下記式(2)、(3)、および(4)を満たす条件でトナー粒子分散液の排出を行うことが好ましい。
T0−T1≦5.0 (2)
T0−T2≦10.0 (3)
T2≧Teg (4)
Further, it is preferable to discharge the toner particle dispersion under the conditions satisfying the following expressions (2), (3), and (4).
T0−T1 ≦ 5.0 (2)
T0−T2 ≦ 10.0 (3)
T2 ≧ Teg (4)
かかる条件を満たすことによって前述の通り、次工程でのトナー粒子分散液の再加熱にかかるエネルギーやタクトタイムを削減する効果だけでなく、本発明の構成を採った場合に発生しやすい容器内でのトナー粒子分散液の温度ムラを抑制することが可能となる。 By satisfying such conditions, as described above, not only the effect of reducing the energy and tact time required for reheating the toner particle dispersion liquid in the next step, but also in a container which is likely to occur when the configuration of the present invention is adopted. It is possible to suppress temperature unevenness of the toner particle dispersion liquid.
即ち、容器内壁温度(Tw)は補外ガラス転移終了温度(Teg)以下で、トナー粒子分散液温度(T1)はそれ以上の場合には内壁に近い部分ほど液温が低くなり、容器中心部ほど液温が高くなるといった温度ムラが発生しやすい。温度ムラが発生すると、温度が高いまま排出されたトナー粒子と温度が低い状態で排出されたトナー粒子とが存在することとなり、トナーの品質にもムラが発生することがある。特に排出直後に結晶性の制御を行うトナー製造方法の場合にはそのトナー粒子が受けた熱履歴によって結晶性が異なってくるため温度ムラの発生を抑制することが重要となる。 That is, when the container inner wall temperature (Tw) is equal to or lower than the extrapolated glass transition end temperature (Teg), and when the toner particle dispersion liquid temperature (T1) is higher than that, the liquid temperature becomes lower as the portion is closer to the inner wall. Temperature unevenness such as a higher liquid temperature is likely to occur. When the temperature non-uniformity occurs, the toner particles discharged while the temperature is high and the toner particles discharged while the temperature is low exist, and the quality of the toner may also be non-uniform. In particular, in the case of a toner manufacturing method in which the crystallinity is controlled immediately after discharge, since the crystallinity varies depending on the heat history of the toner particles, it is important to suppress the occurrence of temperature unevenness.
本発明者の検討によると、T0−T1が5.0℃以下であれば、トナー粒子分散液を冷却してから排出する場合に、容器内壁近傍の分散液が冷えており、内部ほど高温のままという温度ムラが発生しにくい。
また、T0−T2が10.0℃以下であれば、排出初期のトナー粒子と排出後半のトナー粒子の温度にムラが発生しにくかった。
更に、T2が補外ガラス転移終了温度(Teg)以上であれば、その後の工程でトナーの熱履歴を制御することが容易となる。特に、結晶性を制御するためには、その材料の結晶化温度が重要であるが、一般的に結晶化温度は補外ガラス転移終了温度以上であるため、高温のまま排出して樹脂の結晶性の制御を行う場合にはT2≧Tegとすることが重要である。
According to the study of the present inventors, when T0-T1 is equal to or lower than 5.0 ° C., when the toner particle dispersion is cooled and discharged, the dispersion near the inner wall of the container is cooled. It is difficult for temperature unevenness to occur.
Further, when T0-T2 was 10.0 ° C. or less, the temperature of the toner particles in the early stage of discharge and the temperature of the toner particles in the latter half of discharge were not easily generated.
Further, when T2 is equal to or higher than the extrapolated glass transition end temperature (Teg), it becomes easy to control the thermal history of the toner in the subsequent steps. In particular, in order to control the crystallinity, the crystallization temperature of the material is important, but since the crystallization temperature is generally higher than the extrapolated glass transition end temperature, the material is discharged at a high temperature and crystallized from the resin. When controlling the properties, it is important to satisfy T2 ≧ Teg.
温調用ジャケットで覆われた部分の容器内壁温度(Tw)をトナー用樹脂の補外ガラス転移終了温度(Teg)以下に冷却してから排出開始する場合にはトナー粒子分散液の温度低下が起こり得る。それを防ぐため、排出を開始した後はジャケット冷却を継続する必要は無い。例えば、トナー用樹脂の補外ガラス転移終了温度(Teg)近辺で保持することにより、容器内壁の温度(Tw)は補外ガラス転移終了温度(Teg)以下で保持しつつ、分散液温度が急激に低下することを抑制することもできる。 In the case where the container inner wall temperature (Tw) of the portion covered with the temperature control jacket is cooled below the extrapolated glass transition end temperature (Teg) of the toner resin, and then the discharge is started, the temperature of the toner particle dispersion drops. obtain. To prevent this, it is not necessary to continue jacket cooling after the discharge has started. For example, by keeping the temperature around the extrapolated glass transition end temperature (Teg) of the resin for toner, the temperature of the inner wall of the container (Tw) is kept below the extrapolated glass transition end temperature (Teg), and the temperature of the dispersion liquid sharply increases. Can also be suppressed.
また、排出時に容器内を加圧したり、排出ラインにポンプを設置するなどにより排出速度を上げ、分散液温度が低下する前に速やかに排出を行う手段や、加熱した分散媒を添加するなどにより分散液の液温低下を防ぐ手段などを用いることもできる。処理液を高温のまま排出するためには、上記手段を用いることにより処理液温度の低下を抑えることができる。こうすることで、次工程でトナー粒子分散液を加熱する場合であっても昇温にかかる時間やエネルギーを節減することができる。また、結晶性制御を行う場合であってもトナー粒子の補外ガラス転移終了温度以上での排出が可能となる。 In addition, pressurizing the inside of the container at the time of discharge, increasing the discharge speed by installing a pump in the discharge line, etc., by means of discharging quickly before the temperature of the dispersion liquid decreases, by adding a heated dispersion medium, etc. Means for preventing a decrease in the liquid temperature of the dispersion may be used. In order to discharge the processing liquid at a high temperature, the above means can be used to suppress a decrease in the processing liquid temperature. In this way, even when the toner particle dispersion is heated in the next step, the time and energy required for raising the temperature can be reduced. Further, even when the crystallinity is controlled, it is possible to discharge the toner particles at a temperature equal to or higher than the extrapolated glass transition end temperature.
更に、排出工程において容器の内部に洗浄液を散布しながら該トナー粒子分散液の排出を行うことが特に好ましい。
洗浄液を散布しながら排出することで、液面が低下して濡れ残り面が露出すると同時に洗浄液を接触させることができる。濡れ残り面が露出すると同時に洗浄液を接触させることで、濡れ残りから液状媒体の蒸発が進んで粘度の上昇が起きる前に洗浄することが可能となるため、スケール付着を軽減することができる。手段としては、例えば洗浄液供給ラインに接続した容洗浄液散布ノズル7を容器内に設置するなどにより容器内への洗浄液散布を可能とすることができる。
Further, in the discharging step, it is particularly preferable to discharge the toner particle dispersion liquid while spraying the cleaning liquid inside the container.
By discharging the cleaning liquid while spraying, the cleaning liquid can be brought into contact with the liquid surface at the same time as the liquid level is lowered and the remaining wet surface is exposed. By contacting the cleaning liquid at the same time that the remaining wet surface is exposed, the liquid medium can be washed before the liquid medium evaporates from the remaining wet and the viscosity increases, so that the scale adhesion can be reduced. As a means, for example, the cleaning liquid spraying nozzle 7 connected to the cleaning liquid supply line can be installed in the container, and the cleaning liquid can be sprayed into the container.
排出時の処理液排出速度は必要に応じて任意に制御しても良く、例えば容器内の加減圧、排出弁4の開度、排出ライン8に設置したポンプ回転数などの調整により排出速度を遅く、若しくは速くすることができる。排出速度が遅い場合には液面の低下速度が遅くなるため、処理液の濡れ残りを少なくすることができる。逆に排出速度を速くした場合は濡れ残りが増えるが、本発明の構成を採ることで濡れ残りの融着は軽減できる。 The discharge speed of the processing liquid at the time of discharge may be arbitrarily controlled as needed. Can be slow or fast. When the discharge speed is low, the rate of decrease in the liquid level is low, so that the remaining of the processing liquid can be reduced. Conversely, when the discharge speed is increased, the remaining wet increases, but by adopting the configuration of the present invention, the fusion of the remaining wet can be reduced.
容器内部材としては、例えば撹拌翼6や均一混合を目的としたバッフル(邪魔板)、温度調節用の温度計や加熱冷却源を挙げることができる。本発明において撹拌翼は任意の撹拌翼を用いることができ、例えばパドル翼、プロペラ翼、フルゾーン翼、アンカー翼、タービン翼、マックスブレンド翼などを挙げることができる。
Examples of the container inner member include a
容器が撹拌装置を備えている場合には、処理液を撹拌しながら排出を開始することが好ましい。処理液が泡を含む場合やチキソトロピー性を有する場合であっても、撹拌しながら排出することで濡れ残りの厚みを薄くすることができる。ただし、処理液を容器底部に設けた排出弁から自重で排出する場合には、撹拌による遠心力と重量との関係で排出速度が遅くなることもあるので、必要に応じて撹拌速度の調整を行う。 When the container is provided with a stirrer, it is preferable to start discharge while stirring the treatment liquid. Even when the treatment liquid contains bubbles or has a thixotropic property, the thickness of the remaining wet can be reduced by discharging while stirring. However, if the processing liquid is discharged by its own weight from the discharge valve provided at the bottom of the container, the discharge speed may be slower due to the relationship between the centrifugal force due to stirring and the weight, so adjust the stirring speed as necessary. Do.
ここで代表例として、懸濁重合法によりトナー粒子分散液を得る例を用いて本発明を実施するための詳細な形態について説明する。 Here, as a representative example, a detailed embodiment for carrying out the present invention will be described using an example of obtaining a toner particle dispersion by a suspension polymerization method.
<溶解工程>
まず溶解工程として、溶解用容器の中に重合性単量体、離型剤などのトナー用樹脂、着色剤、荷電制御剤、架橋剤、その他液状媒体や添加剤を加え、任意の撹拌機や分散機などによって均一に溶解または分散した重合性単量体組成物を調製する。この際、トナー用樹脂の溶解促進や均一混合のために重合性単量体組成物を加温しても良い。加温の手段としては公知の方法を選ぶことができ、例えば温度調節用ジャケットや、温度調節用コイルや、電磁誘導加熱を溶解用容器に装着するなどの方法が挙げられる。
<Dissolution process>
First, as a dissolution step, a polymerizable monomer, a toner resin such as a release agent, a colorant, a charge control agent, a cross-linking agent, other liquid media and additives are added to a dissolution container, and an optional stirrer or A polymerizable monomer composition uniformly dissolved or dispersed by a disperser or the like is prepared. At this time, the polymerizable monomer composition may be heated in order to promote dissolution of the resin for the toner and uniform mixing. As a means for heating, a known method can be selected, and examples thereof include a method of attaching a jacket for temperature adjustment, a coil for temperature adjustment, and a method of attaching electromagnetic induction heating to a melting vessel.
溶解工程で加温する温度は、固液比や離型剤の融点に応じた温度を選ぶことができるが、50℃以上130℃以下で行うことが好ましい。調製した重合性単量体組成物は容器から排出して次の造粒工程に送る。この際、処理液である重合性単量体組成物を加温している場合は、その温度が下がるとトナー用樹脂の析出などにより溶解、分散状態が均一で無くなることがあるため、処理液の温度は下げずに排出することが好ましい。 The temperature for heating in the dissolving step can be selected according to the solid-liquid ratio or the melting point of the release agent. The prepared polymerizable monomer composition is discharged from the container and sent to the next granulation step. At this time, if the polymerizable monomer composition which is the processing liquid is heated, if the temperature is lowered, the dissolution and dispersion state may become non-uniform due to precipitation of the resin for toner and the like. Is preferably discharged without lowering the temperature.
<造粒工程>
造粒工程に送られた上記重合性単量体組成物は、予め造粒用容器内で調製しておいた分散剤を含有する水相に混合して、高せん断力を有する任意の撹拌機や分散機により、重合性単量体組成物からなる液滴を所望のトナー粒子のサイズに造粒する。懸濁重合法においては、通常重合性単量体組成物100重量%に対して水100〜3000重量%を分散媒として使用するのが好ましい。
<Granulation process>
The polymerizable monomer composition sent to the granulation step is mixed with an aqueous phase containing a dispersant prepared in a granulation container in advance, and an optional stirrer having a high shear force. The droplets composed of the polymerizable monomer composition are granulated to a desired size of the toner particles by using a disperser. In the suspension polymerization method, it is usually preferable to use 100 to 3000% by weight of water as a dispersion medium with respect to 100% by weight of the polymerizable monomer composition.
造粒工程ではトナー用樹脂の析出を防ぐため加温した状態で行うことが好ましく、その温度は固液比や離型剤の融点により40℃以上100℃以下で行うことが好ましい。必要に応じて造粒用容器内は加圧した状態で造粒工程を行うこともできる。造粒を終えた処理液は容器から排出して次の重合工程に送る。 The granulation step is preferably performed in a heated state in order to prevent the precipitation of the resin for the toner, and the temperature is preferably from 40 ° C. to 100 ° C. depending on the solid-liquid ratio and the melting point of the release agent. If necessary, the granulation step can be performed in a pressurized state in the granulation container. The treatment liquid after the granulation is discharged from the container and sent to the next polymerization step.
<重合工程>
重合工程では重合用容器内で処理液を加温して重合反応を行うことでトナー粒子分散液を得る。重合温度は40℃以上、一般的には50〜95℃の温度に設定して重合を行う。トナー粒子の低温定着性を向上させるため、重合用容器内を加圧して水の標準沸点以上に加温することで、分子量の低い高分子を得ることもできる。重合開始剤を添加する場合、重合性単量体組成物を調製した後であれば任意の時期と所要時間で行うことができる。また、所望の分子量分布を得る目的で重合反応後半に昇温しても良い。重合工程では処理液の温度がトナー粒子の定着性能に大きな影響を与えるため、一般的には容器内の温度分布が均一になる様に攪拌操作を行う。
<Polymerization step>
In the polymerization step, the treatment liquid is heated in a polymerization vessel to carry out a polymerization reaction to obtain a toner particle dispersion. The polymerization is carried out at a polymerization temperature of 40 ° C or higher, generally 50 to 95 ° C. In order to improve the low-temperature fixability of the toner particles, a polymer having a low molecular weight can be obtained by pressurizing the inside of the polymerization container and heating it to a temperature equal to or higher than the standard boiling point of water. When the polymerization initiator is added, it can be carried out at any time and for any required time after the preparation of the polymerizable monomer composition. The temperature may be raised in the latter half of the polymerization reaction in order to obtain a desired molecular weight distribution. In the polymerization step, since the temperature of the processing liquid has a great influence on the fixing performance of the toner particles, the stirring operation is generally performed so that the temperature distribution in the container becomes uniform.
また、重合工程では特に温度調節器へのスケール付着に注意する必要がある。温度調節器へのスケール付着が成長して来ると、容器内への伝熱が妨げられるために処理液の温度調節が困難となる。従って、定着性能の安定したトナー粒子を長期に亘って得ることが困難となる。狙いの重合率まで重合反応を進めてトナー粒子分散液を得た後は重合用容器から排出して次の工程に送る。 In the polymerization step, it is particularly necessary to pay attention to scale adhesion to the temperature controller. If the scale adheres to the temperature controller, heat transfer into the container is hindered, so that it becomes difficult to control the temperature of the processing solution. Therefore, it is difficult to obtain toner particles having stable fixing performance over a long period of time. After the polymerization reaction is advanced to a target polymerization rate to obtain a toner particle dispersion, the dispersion is discharged from the polymerization container and sent to the next step.
次の工程で未反応の重合性単量体、副生成物などを系外に除去する場合は蒸留操作を行う。蒸留操作は水の標準沸点近辺の高温で行うため、重合容器から排出するトナー粒子分散液の温度は下げないことが好ましい。また、処理液が持つ熱を再利用する場合や、生成した高分子や結晶性材料の結晶性を制御する場合もトナー粒子分散液を高温のまま排出することが好ましい。これらの目的で、トナー粒子分散液をトナー粒子の補外ガラス転移終了温度以上のまま排出する場合には、温調用ジャケット近傍にトナー粒子の融着が起きやすいので本発明の構成を採ることで融着を軽減することができる。 In the next step, when an unreacted polymerizable monomer, by-product or the like is removed from the system, a distillation operation is performed. Since the distillation operation is performed at a high temperature near the standard boiling point of water, it is preferable not to lower the temperature of the toner particle dispersion discharged from the polymerization vessel. It is also preferable to discharge the toner particle dispersion at a high temperature when reusing the heat of the treatment liquid or when controlling the crystallinity of the generated polymer or crystalline material. For these purposes, when the toner particle dispersion is discharged while maintaining the extrapolated glass transition end temperature of the toner particles or higher, fusion of the toner particles is likely to occur near the temperature control jacket. Fusion can be reduced.
例えば、処理液の排出を開始する前に温調用ジャケットの冷却を開始して、温調用ジャケットで覆われた部分の容器内壁温度がトナー粒子の補外ガラス転移終了温度に到達した時点で直ちに排出を開始する。排出を開始した後はトナー粒子分散液が冷えることを抑制するため、温調用ジャケット温度は容器内壁温度が補外ガラス転移終了温度以上に高くならない範囲で、できるだけ高い温度で制御することが好ましい。また、排出しながら容器内に加温した洗浄液を散布することは特に好ましい。これにより、トナー粒子分散液が冷えることを抑制すると同時に、濡れ残ったトナー粒子分散液を洗うことができるためスケール付着も一層抑制することができる。 For example, the cooling of the temperature control jacket is started before the discharge of the processing liquid is started, and the discharge is immediately performed when the inner wall temperature of the container covered by the temperature control jacket reaches the temperature at which the extraneous glass transition of the toner particles ends. To start. In order to suppress the cooling of the toner particle dispersion after the discharge is started, it is preferable to control the temperature of the temperature adjustment jacket at a temperature as high as possible within a range in which the inner wall temperature of the container does not become higher than the extrapolated glass transition end temperature. It is particularly preferable to spray the heated cleaning liquid into the container while discharging. Accordingly, it is possible to suppress cooling of the toner particle dispersion, and at the same time, it is possible to wash the remaining toner particle dispersion, so that the scale adhesion can be further suppressed.
懸濁重合法のトナー粒子に用いられる重合性単量体としては、ラジカル重合が可能なビニル系重合性単量体が好適に用いられる。該ビニル系重合性単量体としては、単官能性重合性単量体或いは多官能性重合性単量体を使用することができる。
例えば、スチレン、2,4−ジメチルスチレンなどのスチレン誘導体類や、n−ブチルアクリレートなどのアクリル系重合性単量体類が好適に用いられる。その他、メチルメタクリレートなどのメタクリル系重合性単量体類や、酢酸ビニルなどのビニルエステル類等が挙げられる。これらの中でも本発明は、スチレンを単独で、あるいはスチレンとそれ以外の重合性単量体を二種以上組み合わせて使用するトナー粒子の製造方法において、スケール付着や粗大粒子の抑制に、より好適に使用することができる。
As the polymerizable monomer used for the toner particles of the suspension polymerization method, a vinyl polymerizable monomer capable of radical polymerization is preferably used. As the vinyl polymerizable monomer, a monofunctional polymerizable monomer or a polyfunctional polymerizable monomer can be used.
For example, styrene derivatives such as styrene and 2,4-dimethylstyrene, and acrylic polymerizable monomers such as n-butyl acrylate are preferably used. Other examples include methacrylic polymerizable monomers such as methyl methacrylate, and vinyl esters such as vinyl acetate. Among these, the present invention is a method for producing toner particles using styrene alone or in combination of two or more kinds of styrene and other polymerizable monomers. Can be used.
懸濁重合法のトナー粒子に用いられる着色剤としては、公知の着色剤を使用することができる。例えば、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトブルー1、C.I.べーシックグリーン6などの染料;カーボンブラック、ミネラルファストイエロー、カドミウムレッド、ブリリアントカーミン3B、フタロシアニンブルーなどの顔料が挙げられる。
As the colorant used for the toner particles of the suspension polymerization method, a known colorant can be used. For example, C.I. I. Direct Red 1, C.I. I. Direct Blue 1, C.I. I. Dyes such as
懸濁重合法のトナー粒子に用いられる離型剤としては、室温で固体状態のワックスがトナーの耐ブロッキング性、多数枚耐久性、低温定着性、耐オフセット性の点で好ましい。例えば、パラフィンワックスやマイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロプシュワックス、エステルワックスなどが挙げられる。OHPに定着した画像の透光性を向上させるためには、特に直鎖状エステルワックスが好適に用いられる。 As the release agent used for the toner particles of the suspension polymerization method, wax in a solid state at room temperature is preferable in terms of blocking resistance, durability of a large number of sheets, low-temperature fixing property, and offset resistance of the toner. For example, paraffin wax, microcrystalline wax, Fischer-Tropsch wax, ester wax and the like can be mentioned. In order to improve the translucency of the image fixed on the OHP, a linear ester wax is particularly preferably used.
懸濁重合法のトナーに用いられる荷電制御剤は、トナー粒子に対して外添することも可能であるが、重合性単量体組成物中への分散等により、トナー粒子の内部に添加することも可能である。負帯電性を持たせる荷電制御剤としては、有機金属化合物、キレート化合物を挙げることができ、正帯電性を持たせる荷電制御剤としては、ニグロシン及びアミン化合物を挙げることができる。 The charge control agent used in the toner of the suspension polymerization method can be externally added to the toner particles, but is added to the inside of the toner particles by dispersion in the polymerizable monomer composition or the like. It is also possible. Examples of the charge control agent having a negative charge include organic metal compounds and chelate compounds, and examples of the charge control agent having a positive charge include nigrosine and amine compounds.
懸濁重合法のトナー粒子に用いられる重合開始剤として、例えばペルオキソ二硫酸カリウム、過酸化水素水、2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ベンゾイルペルオキシド、t−ブチルパーオキシラウレートなどが挙げられる。 Examples of the polymerization initiator used for the toner particles of the suspension polymerization method include potassium peroxodisulfate, aqueous hydrogen peroxide, 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile), benzoyl peroxide, and t-butyl peroxide. Oxylaurate and the like.
架橋剤としては、例えば、ジビニルベンゼン、4,4’−ジビニルビフェニル、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート等の多官能性化合物を挙げることができる。 Examples of the crosslinking agent include polyfunctional compounds such as divinylbenzene, 4,4'-divinylbiphenyl, and ethylene glycol di (meth) acrylate.
また、懸濁重合法において重合性単量体組成物を水系媒体中に分散させるための分散安定剤としては、一般に立体障害による反発力を発現させる水溶性高分子と、静電気的な反発力で分散安定化を図る難水溶性無機化合物とに大別される。難水溶性無機化合物の微粒子は、酸やアルカリにより溶解するため、重合後に酸やアルカリで洗浄することにより溶解させて容易に除去することができるため、好適に用いられる。難水溶性無機化合物の中でも燐酸金属塩が好適に用いられる。その中でも、燐酸カルシウム等の燐酸アルカリ土類金属塩が好ましい。例えばリン酸三カルシウムの場合、十分な撹拌下にリン酸三ナトリウム水溶液と塩化カルシウム水溶液を投入混合することで懸濁重合法に好適な分散安定剤を得ることができる。 In addition, as a dispersion stabilizer for dispersing a polymerizable monomer composition in an aqueous medium in a suspension polymerization method, a water-soluble polymer that generally exhibits repulsion due to steric hindrance, and an electrostatic repulsion are used. It is broadly classified into poorly water-soluble inorganic compounds for stabilizing dispersion. The fine particles of the poorly water-soluble inorganic compound are preferably used because they are dissolved by an acid or an alkali and can be easily removed by washing with an acid or an alkali after polymerization. Among the poorly water-soluble inorganic compounds, metal phosphates are preferably used. Among them, alkaline earth metal phosphates such as calcium phosphate are preferred. For example, in the case of tricalcium phosphate, a dispersion stabilizer suitable for a suspension polymerization method can be obtained by adding and mixing an aqueous solution of trisodium phosphate and an aqueous solution of calcium chloride with sufficient stirring.
懸濁重合のように水系分散媒を用いる重合法の場合には、該重合性単量体組成物に極性樹脂を添加することにより、離型剤の内包化の促進を図ることができる。水系媒体中の重合性単量体組成物中に極性樹脂が存在した場合、親水性の違いから極性樹脂が水系媒体と重合性単量体組成物の界面付近に移行するため、トナー粒子表面に極性樹脂が偏在する。その結果トナー粒子はコア/シェル構造を持ったカプセル構造を有し、多量の離型剤をコア部に含有する場合でも、離型剤の内包性が良好になる。 In the case of a polymerization method using an aqueous dispersion medium such as suspension polymerization, inclusion of a release agent can be promoted by adding a polar resin to the polymerizable monomer composition. When the polar resin is present in the polymerizable monomer composition in the aqueous medium, the polar resin migrates to the vicinity of the interface between the aqueous medium and the polymerizable monomer composition due to a difference in hydrophilicity. Polar resin is unevenly distributed. As a result, the toner particles have a capsule structure having a core / shell structure, and even when a large amount of the release agent is contained in the core portion, the encapsulation property of the release agent is improved.
また、シェル部に用いる極性樹脂に溶融温度の高いものを選択すれば、低温定着を目的としてコア部のバインダー樹脂をより低温で溶融するような設計とした場合でも、保存中にブロッキング等の弊害の発生を抑制することができる。このような極性樹脂としては、トナー粒子の表面に偏在してシェルを形成した際に極性樹脂自身のもつ流動性が期待できることから、特に飽和又は不飽和のポリエステル系樹脂が好ましい。 In addition, if a polar resin having a high melting temperature is selected for the polar resin used for the shell portion, even if the core resin is designed to be melted at a lower temperature for the purpose of fixing at a low temperature, adverse effects such as blocking during storage may be caused. Can be suppressed. As such a polar resin, a saturated or unsaturated polyester resin is particularly preferable since the fluidity of the polar resin itself can be expected when the shell is formed unevenly on the surface of the toner particles.
こうして得られたトナー粒子分散液は、固液分離・洗浄する工程へと送られる。その際、トナー粒子表面に付着した分散安定剤を除去する目的で、トナー粒子分散液を酸またはアルカリで処理することもできる。その後、一般的な固液分離法により固液分離されるが、酸またはアルカリ及びそれに溶解した分散安定剤を完全に取り除くため、再度水を添加してトナー粒子を洗浄する。この工程を何度か繰り返し、十分な洗浄が行われた後に、再び固液分離してトナーケーキを得る。得られたトナーケーキは、公知の乾燥手段により乾燥され、必要であれば分級により所定外の粒径を有する粒子群を分離する。このとき分離された所定外粒子群は最終的な収率を向上させるために再利用しても良い。 The toner particle dispersion thus obtained is sent to a solid-liquid separation / washing step. At this time, the toner particle dispersion may be treated with an acid or an alkali for the purpose of removing the dispersion stabilizer attached to the surface of the toner particles. Thereafter, solid-liquid separation is performed by a general solid-liquid separation method. To completely remove the acid or alkali and the dispersion stabilizer dissolved therein, water is added again to wash the toner particles. This process is repeated several times, and after sufficient washing is performed, solid-liquid separation is performed again to obtain a toner cake. The obtained toner cake is dried by a known drying means, and if necessary, a particle group having a particle size outside a predetermined range is separated by classification. At this time, the separated non-predetermined particle group may be reused in order to improve the final yield.
本発明により得られるトナーは、上述した重合法により得られる重合トナー粒子のみ、又はトナーへの各種特性付与を目的として、他の外添剤をトナー粒子に外添しても良い。
外添剤はトナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の平均粒径の1/10以下の粒径であることが好ましい。外添剤としては、例えば酸化アルミニウム等の金属酸化物、窒化ケイ素等の窒化物、炭化ケイ素等の炭化物、硫酸カルシウム等の無機金属塩、ステアリン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、カーボンブラック、シリカ等が用いられる。
In the toner obtained by the present invention, only the polymerized toner particles obtained by the above-described polymerization method, or other external additives may be externally added to the toner particles for the purpose of imparting various properties to the toner.
The external additive preferably has a particle size of 1/10 or less of the average particle size of the toner particles from the viewpoint of durability when added to the toner. Examples of the external additives include metal oxides such as aluminum oxide, nitrides such as silicon nitride, carbides such as silicon carbide, inorganic metal salts such as calcium sulfate, fatty acid metal salts such as zinc stearate, carbon black, silica and the like. Is used.
本発明により製造されるトナーは、通常一成分及び二成分系現像剤として、いずれの現像剤にも使用できる。たとえば、一成分系現像剤として、磁性体をトナー粒子中に含有させた磁性トナーの場合には、現像スリーブ中に内蔵したマグネットを利用し、磁性トナーを搬送及び帯電する方法がある。また、磁性体を含有しない非磁性トナーを用いる場合には、ブレードやファーブラシなどを用い、現像スリーブにて強制的に摩擦帯電しスリーブ上にトナーを付着させることで搬送する方法がある。 The toner produced according to the present invention can be used for either developer, usually as a one-component or two-component developer. For example, in the case of a magnetic toner in which a magnetic substance is contained in toner particles as a one-component developer, there is a method of using a magnet built in a developing sleeve to transport and charge the magnetic toner. When a non-magnetic toner containing no magnetic material is used, there is a method in which a blade, a fur brush, or the like is used to forcibly frictionally charge the toner with a developing sleeve and adhere the toner onto the sleeve to convey the toner.
一方、二成分系現像剤として用いる場合には、本発明のトナーと共に、キャリアを用い現像剤として使用する。キャリアとしては、主として鉄、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム元素からなる単独及び複合フェライト状態で構成される。一般的には、上記無機酸化物を焼成・造粒することにより、あらかじめ、キャリアコア粒子を生成した後、樹脂をコーティングする方法が用いられている。また、キャリアのトナーへの負荷を軽減する意味合いから、無機酸化物と樹脂を混練後、粉砕・分級して低密度分散キャリアを得る方法や、無機酸化物とモノマーの混合物を水系媒体中で懸濁重合して重合キャリアを得る方法なども利用することが可能である。 On the other hand, when used as a two-component developer, a carrier is used as a developer together with the toner of the present invention. The carrier is mainly composed of a single ferrite and a composite ferrite mainly composed of iron, copper, zinc, nickel, cobalt, manganese and chromium. Generally, a method is used in which the inorganic oxide is calcined and granulated to generate carrier core particles in advance and then coat a resin. Further, from the viewpoint of reducing the load on the toner of the carrier, a method of obtaining a low-density dispersed carrier by kneading the inorganic oxide and the resin and then pulverizing and classifying the mixture, or suspending the mixture of the inorganic oxide and the monomer in an aqueous medium. It is also possible to use a method of obtaining a polymerization carrier by turbid polymerization.
以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。まず、本発明で用いた測定について、その方法を以下に述べる。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but embodiments of the present invention are not limited thereto. First, the measurement method used in the present invention will be described below.
(1)トナー粒子の補外ガラス転移終了温度の測定
まず、トナー粒子の補外ガラス転移終了温度を求める必要がある。測定用サンプルはトナー粒子分散液を採取して、塩酸でpH=1.5以下に調整を行った後に吸引ろ過して固液分離を行う。更に、吸引ろ過で形成されたウェットケーキにイオン交換水でかけ洗いを行う。かけ洗いはウェットケーキを通過した洗浄水の泡立ちが消えるまで行う。洗浄を行ったウェットケーキは解砕して40℃の真空乾燥器で乾燥を行って測定用サンプルとした。
(1) Measurement of Extrapolated Glass Transition End Temperature of Toner Particles First, it is necessary to determine the extrapolated glass transition end temperature of toner particles. The measurement sample is obtained by collecting a toner particle dispersion, adjusting the pH to 1.5 or less with hydrochloric acid, and then performing suction filtration to perform solid-liquid separation. Further, the wet cake formed by suction filtration is washed with ion-exchanged water. Sprinkle washing is performed until bubbles of washing water that have passed through the wet cake disappear. The washed wet cake was crushed and dried with a vacuum dryer at 40 ° C. to obtain a measurement sample.
補外ガラス転移終了温度の測定はDSC「Q1000」(TA Instruments社製)を用いた。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た。トナー粒子の測定は、まずトナー粒子約10mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いた。第1昇温過程では測定試料を20℃から200℃まで10℃/分で昇温しながら測定を行った。その後、200℃で10分間保持した後に200℃から20℃まで10℃/分で冷却する冷却過程を行いながら測定を行った。 The measurement of the extrapolated glass transition end temperature used DSC "Q1000" (manufactured by TA Instruments). The temperature of the detector was corrected using the melting points of indium and zinc, and the amount of heat was corrected using the heat of fusion of indium. In the measurement of the toner particles, first, about 10 mg of the toner particles were precisely weighed, placed in an aluminum pan, and an empty aluminum pan was used as a reference. In the first temperature raising process, the measurement was performed while the temperature of the measurement sample was raised from 20 ° C. to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./min. Then, the measurement was performed while performing a cooling process of holding at 200 ° C. for 10 minutes and then cooling from 200 ° C. to 20 ° C. at 10 ° C./min.
更に、20℃で10分間保持した後に、第2昇温過程では再び20℃から200℃まで10℃/分で昇温を行いながら測定を行った。この測定条件によって得られる第2昇温過程のDSC曲線に基づいて、高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるような点で引いた接線との交点の温度を補外ガラス転移終了温度とする。 Furthermore, after holding at 20 ° C. for 10 minutes, the measurement was performed while the temperature was raised again from 20 ° C. to 200 ° C. at 10 ° C./min in the second temperature raising process. Based on the DSC curve of the second heating process obtained under these measurement conditions, a point where the slope of the straight line obtained by extending the high-temperature-side base line to the low-temperature side and the curve of the step change portion of the glass transition becomes maximum. The temperature at the point of intersection with the tangent drawn in step is defined as the extrapolated glass transition end temperature.
(2)収率の評価/スケール付着物量の測定
収率の改善効果を評価するために、スケール付着の量を定量する。スケール付着は本来製品となるべき物であり、スケール付着が少ないほど収率は改善する。スケール付着物量を測定するために、容器内にテストピースを設置する。テストピースとして用いるのはアルミ板、縦100mm×横50mm×厚さ2mmである。図1の10に示す様に、容器内壁の対向する位置の液面上部と下部にこのテストピースを4枚設置し、トナー粒子1バッチ製造後に容器から取り外して水中に浸して軽く水洗浄したあとに乾燥させ、重さを測定する。トナー粒子の製造前のテストピースの重さとの差をとり、テストピース4枚の重さ変化量の合計をスケール付着物量とする。
(2) Evaluation of Yield / Measurement of Scale Attached Material In order to evaluate the effect of improving the yield, the amount of scale attached is quantified. Scale adhesion is essentially a product, and the smaller the scale adhesion, the better the yield. A test piece is placed in a container to measure the amount of scale deposit. The test piece used is an aluminum plate, 100 mm long × 50 mm wide × 2 mm thick. As shown at 10 in FIG. 1, four test pieces are placed on the upper and lower surfaces of the liquid at opposing positions on the inner wall of the container. After one batch of toner particles are produced, the test pieces are removed from the container, immersed in water and lightly washed with water. And weighed. The difference between the weight of the test piece before the production of the toner particles and the weight of the four test pieces is taken as the amount of scale deposit.
A:非常に良好なレベル(スケール付着物量が2.0g未満)
B:良好なレベル (スケール付着物量が2.0g以上4.0g未満)
C:許容レベル (スケール付着物量が4.0g以上8.0g未満)
D:悪いレベル (スケール付着物量が8.0g以上)
A: Very good level (scale deposit amount is less than 2.0 g)
B: Good level (scale attachment amount is 2.0 g or more and less than 4.0 g)
C: Permissible level (the amount of scale deposits is 4.0 g or more and less than 8.0 g)
D: bad level (scale deposit amount is 8.0 g or more)
(3)トナー粒子熱特性の安定性評価
重合工程においては、温度調節器へのスケール付着が抑制されることで、トナー粒子の熱特性が長期に亘って安定する。トナー粒子熱特性の指標として、温度110℃、荷重10kgにおけるメルトインデックス値を用いる。メルトインデックス値は任意の温度、荷重におけるトナー粒子の溶融しやすさを現しており、任意の温度、荷重でトナーを定着する際の熱特性の指標として使うことができる。ここでトナー粒子のメルトインデックスの測定方法を以下に示す。
(3) Evaluation of Stability of Thermal Characteristics of Toner Particles In the polymerization step, the thermal characteristics of the toner particles are stabilized for a long period of time by suppressing the adhesion of scale to the temperature controller. As an index of the thermal characteristics of the toner particles, a melt index value at a temperature of 110 ° C. and a load of 10 kg is used. The melt index value indicates the easiness of melting of the toner particles at an arbitrary temperature and load, and can be used as an index of thermal characteristics when fixing the toner at an arbitrary temperature and load. Here, the method for measuring the melt index of the toner particles will be described below.
<メルトインデックスの測定>
メルトインデックスとは、任意の温度、荷重における10分間でのオリフィスからの吐出量を示す。本実施例においては以下の条件で測定した値とする。これは基本的に<JIS規格K−7210>に準拠している。
測定装置としてSemi−automatic 2−A Melt Index(Toyo Seiki Co.Ltd)を使用する。
空洞内径2.095mmのオリフィスを入れ、あらかじめ110℃に温調しておき、ここにトナー粒子サンプル3〜8gを秤量して投入する。このとき、気泡が入らないように注意しながら金属製ピストンをセットし、5分以上温度を保つ。その後、ピストンと錘の合計が10kgとなるような荷重を一定にかけながら測定を行う。測定は任意の時間で行い、10分間の吐出量に換算しても良い。
<Measurement of melt index>
The melt index indicates a discharge amount from an orifice at an arbitrary temperature and a load for 10 minutes. In this embodiment, the values are measured under the following conditions. This basically conforms to <JIS K-7210>.
A Semi-automatic 2-A Mel Index (Toyo Seiki Co. Ltd.) is used as a measuring device.
An orifice having a cavity inner diameter of 2.095 mm is put therein, the temperature is previously adjusted to 110 ° C., and 3 to 8 g of a toner particle sample is weighed and put therein. At this time, the metal piston is set while paying attention to prevent air bubbles from entering, and the temperature is maintained for 5 minutes or more. Thereafter, the measurement is performed while applying a constant load such that the total of the piston and the weight becomes 10 kg. The measurement may be performed at an arbitrary time, and may be converted into a discharge amount for 10 minutes.
トナー粒子熱特性の安定性評価は、トナー粒子を同一の重合容器を用いて連続10バッチ作製を行うことでスケール付着物を堆積させながらトナー粒子の作製を行う。これにより得られた10バッチ分のトナー粒子のメルトインデックス値を測定して、その標準偏差で評価する。 The stability evaluation of the thermal characteristics of the toner particles is performed by continuously producing 10 batches of the toner particles using the same polymerization container, thereby producing the toner particles while depositing the scale deposit. The melt index value of the toner particles for 10 batches obtained as described above is measured, and evaluated by its standard deviation.
A:非常に良好なレベル(標準偏差が0.5未満)
B:良好なレベル (標準偏差が0.5以上1.0未満)
C:許容レベル (標準偏差が1.0以上2.0未満)
D:悪いレベル (標準偏差が2.0以上)
A: Very good level (standard deviation is less than 0.5)
B: Good level (standard deviation is 0.5 or more and less than 1.0)
C: allowable level (standard deviation is 1.0 or more and less than 2.0)
D: Bad level (standard deviation is 2.0 or more)
(4)低温定着性の評価
本実施例においては、得られたトナー粒子分散液を急冷することでトナー粒子中のパラフィンワックスの結晶成長を抑制して低温定着性を向上させている。そのため、排出中に温度ムラが発生するなどの原因により、パラフィンワックスの結晶性が均一に制御されていない場合は定着可能下限温度が上昇するため、低温定着性の評価を行う。1バッチ目の製造で得られたトナー粒子100質量部に、シリコーンオイルとヘキサメチルシラザンで処理された一次粒径12nmの乾式シリカ(BET比表面積120m2/g)2.5質量部を外添してトナーを得た。
(4) Evaluation of Low-Temperature Fixability In this example, the obtained toner particle dispersion is rapidly cooled to suppress the crystal growth of paraffin wax in the toner particles, thereby improving the low-temperature fixability. Therefore, when the crystallinity of the paraffin wax is not controlled uniformly due to, for example, the occurrence of temperature unevenness during discharge, the lower limit temperature at which fixing can be performed increases. 2.5 parts by mass of dry silica (BET specific surface area: 120 m 2 / g) having a primary particle size of 12 nm treated with silicone oil and hexamethylsilazane is externally added to 100 parts by mass of the toner particles obtained in the production of the first batch. Thus, a toner was obtained.
トナーと、シリコーン樹脂で表面コートしたフェライトキャリア(平均粒径42μm)とを、トナー濃度が6質量%になるようにそれぞれ混合し、二成分現像剤を調製した。市販のフルカラーデジタル複写機(CLC700,キヤノン(株)製)を使用し、受像紙(80g/m2)上に未定着のトナー画像(0.6mg/cm2)を形成した。市販のフルカラーデジタル複写機(CLC700,キヤノン(株)製)から取り外した定着ユニットを定着温度が調節できるように改造し、これを用いて未定着画像の定着試験を行った。常温常湿下、プロセススピードを200mm/秒に設定し、130℃〜230℃の範囲で設定温度を5℃おきに変化させながら、各温度で上記トナー画像の定着を行った。 A two-component developer was prepared by mixing the toner and a ferrite carrier (average particle size: 42 μm) surface-coated with a silicone resin so that the toner concentration became 6% by mass. An unfixed toner image (0.6 mg / cm 2 ) was formed on an image receiving paper (80 g / m 2 ) using a commercially available full-color digital copying machine (CLC700, manufactured by Canon Inc.). A fixing unit removed from a commercially available full-color digital copying machine (CLC700, manufactured by Canon Inc.) was modified so that the fixing temperature could be adjusted, and a fixing test of an unfixed image was performed using the fixing unit. At normal temperature and normal humidity, the process speed was set to 200 mm / sec, and the toner image was fixed at each temperature while changing the set temperature in the range of 130 ° C. to 230 ° C. every 5 ° C.
得られた定着画像を4.9kPaの荷重をかけたシルボン紙で5往復摺擦し、摺擦前後の濃度低下率が10%以下となる温度を低温側の定着開始温度とした。この温度が低いほど低温定着性に優れている。
画像濃度の測定は「マクベス反射濃度計RD918」(マクベス社製)を用いて、原稿濃度が0.00の白地部分のプリントアウト画像に対する反射濃度を測定した。
The obtained fixed image was rubbed five times with a silbon paper under a load of 4.9 kPa, and the temperature at which the density reduction rate before and after the rubbing was 10% or less was defined as the fixing start temperature on the low temperature side. The lower the temperature, the better the low-temperature fixability.
The image density was measured using a “Macbeth reflection densitometer RD918” (manufactured by Macbeth) to measure the reflection density of a printout image of a white background portion where the original density was 0.00.
〔実施例1〕
<溶解工程>
溶解用容器内で下記材料を、60℃に加温して30分間溶解混合し、重合性単量体組成物を調製した。
・スチレンモノマー 70質量部
・n−ブチルアクリレート 30質量部
・飽和ポリエステル樹脂(プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA(2モル付加物)とテレフタル酸との重縮合物(重合モル比10:12)、Tg=68℃、Mw=10000、Mw/Mn=5.12) 8質量部
Tg:ガラス転移温度、 Mw:重量平均分子量、 Mn:数平均分子量
・パラフィンワックスHNP−5(日本精蝋(株)製) 8質量部
・カーボンブラック(BET比表面積=80m2/g、吸油量=120mL/100g)
8質量部
・サリチル酸系化合物E−88(オリエント化学工業(株)製) 1質量部
・亜鉛フタロシアニン 0.1質量部
30分間溶解混合して得られた溶解液に下記材料を混合した。
・重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 8質量部
溶解混合を行った重合性単量体組成物はWAXの析出を防ぐため、降温せずに60℃のまま溶解用容器から排出して、造粒工程に移送した。
[Example 1]
<Dissolution process>
The following materials were heated to 60 ° C. in a dissolving vessel and dissolved and mixed for 30 minutes to prepare a polymerizable monomer composition.
70 parts by mass of
8 parts by mass, 1 part by mass of salicylic acid compound E-88 (manufactured by Orient Chemical Industry Co., Ltd.), 0.1 part by mass of zinc phthalocyanine The following materials were mixed with a solution obtained by dissolving and mixing for 30 minutes.
8 parts by mass of
<造粒工程>
イオン交換水332質量部にNa3PO4・12H2Oを5質量部投入し60℃に加温した後、クレアミックス(エム・テクニック(株)製)を用いて毎秒58.3回転(3500rpm)にて撹拌した。これに1.0モル/リットル−CaCl2水溶液27質量部を添加し、Ca3(PO4)2を含む水系媒体を得た。
前記水系媒体中に前記重合性単量体組成物を投入し、温度60℃、N2雰囲気下において、クレアミックスにて4500rpmで15分間撹拌し、重合性単量体組成物を造粒した。排出時には、反応工程への移送を開始すると同時に、洗浄液として60℃の温水を造粒用容器内に散布した。
<Granulation process>
After charging 5 parts by mass of Na 3 PO 4 .12H 2 O to 332 parts by mass of ion-exchanged water and heating to 60 ° C., 58.3 revolutions per second (3500 rpm) using CLEARMIX (manufactured by M Technique Co., Ltd.) ). To this, 27 parts by mass of a 1.0 mol / liter CaCl 2 aqueous solution was added to obtain an aqueous medium containing Ca 3 (PO 4 ) 2 .
The polymerizable monomer composition was charged into the aqueous medium, and the mixture was stirred at 4500 rpm for 15 minutes in a clear mix at a temperature of 60 ° C. under an N 2 atmosphere to granulate the polymerizable monomer composition. At the time of discharge, the transfer to the reaction step was started, and at the same time, 60 ° C. hot water was sprayed as a washing liquid into the granulation container.
<重合工程>
造粒を行った処理液は、図1に図示した如く温調用ジャケットを具備し、温調用システムとして真空蒸気加熱気化冷却システムを用いた重合用容器に移送した。重合用容器のサイトグラスには容器内壁温度を測定するために赤外線放射温度計IR−CDB((株)チノー製)を設置した。また、容器内には洗浄液の散布ノズルとしてスパイラルジェットホロコーンスプレーB1/4BSJ−SS18013(スプレーイングシステムスジャパン(株)製)4本を設置した。
<Polymerization step>
The granulated treatment liquid was transferred to a polymerization vessel equipped with a temperature control jacket as shown in FIG. 1 and using a vacuum steam heating, vaporizing and cooling system as a temperature control system. An infrared radiation thermometer IR-CDB (manufactured by Chino Corporation) was installed on the sight glass of the polymerization container to measure the inner wall temperature of the container. In addition, four spiral jet hollow cone sprays B1 / 4BSJ-SS18013 (manufactured by Spraying Systems Japan KK) were installed as spray nozzles for the washing liquid in the container.
造粒工程から全ての処理液を受け入れた後、フルゾーン撹拌翼((株)神鋼環境ソリューション製)で撹拌を行いながら65℃に加熱して10時間重合反応を行い、更に85℃に昇温して1時間加熱することで分子量分布の調整を行ってトナー粒子分散液を得た。ここでトナー粒子分散液のサンプリングを行い、前述したトナー粒子の補外ガラス転移終了温度の測定方法に従って測定したところ、Teg=60.0℃であった。 After receiving all the processing liquids from the granulation process, the mixture is heated to 65 ° C. while stirring with a full zone stirring blade (manufactured by Shinko Environmental Solutions Co., Ltd.), and the polymerization reaction is performed for 10 hours. And heated for 1 hour to adjust the molecular weight distribution to obtain a toner particle dispersion. Here, the toner particle dispersion was sampled and measured according to the above-described method of measuring the extrapolated glass transition end temperature of the toner particles. Teg = 60.0 ° C.
ここで所望の重合反応は終了であり、重合用容器における加熱工程は終了とした。加熱工程が終了した時のトナー粒子分散液温度T0=85.0℃、ジャケット内温は94.0℃、ジャケットで覆われた部分の容器内壁温度は93.0℃であった。加熱工程終了後は温調用ジャケット内の冷却を開始し、冷却開始から8分後にジャケット内温は50.0℃に、ジャケットで覆われた部分の容器内壁温度Tw=55.0℃に到達した。Tw=55.0℃に到達した時点で温調用ジャケットの冷却は停止したが、排出終了までTwが55.0℃以下を保つ様に制御を行った。 Here, the desired polymerization reaction has been completed, and the heating step in the polymerization vessel has been completed. The temperature T0 of the toner particle dispersion at the end of the heating step was 85.0 ° C., the temperature inside the jacket was 94.0 ° C., and the temperature inside the container at the portion covered with the jacket was 93.0 ° C. After the completion of the heating step, cooling in the jacket for temperature control was started. Eight minutes after the start of cooling, the inside temperature of the jacket reached 50.0 ° C., and the inner wall temperature of the portion covered with the jacket reached Tw = 55.0 ° C. . When the temperature reached Tw = 55.0 ° C., the cooling of the temperature control jacket was stopped, but control was performed so that Tw was kept at 55.0 ° C. or less until the discharge was completed.
Tw=55.0℃に到達した時点で重合用容器の排出弁を開いて処理液の排出を開始して次工程に移送した。この時のトナー粒子分散液温度T1=83.0℃であった。トナー粒子分散液の排出を開始すると同時に、洗浄液として85℃の温水を重合用容器内に散布開始した。洗浄用温水の供給圧力は0.3MPa、供給速度は10kg/分で行い、容器内壁と容器内部材に洗浄液がまんべんなく接触していることを確認した。処理液の排出速度は400kg/分、排出工程には20.5分間を要した。排出が終了した時のトナー粒子分散液温度T2=81.0℃となる様に温水と温調用ジャケットの温度を調整した。重合工程における収率の評価結果を表1に示す。洗浄工程への移送ラインにはプレート式熱交換機を設置して、トナー粒子の補外ガラス転移終了温度以下まで急冷してパラフィンワックスの結晶化を抑制しながら移送した。 When the temperature reached Tw = 55.0 ° C., the discharge valve of the polymerization vessel was opened to start discharging the processing solution, and the solution was transferred to the next step. At this time, the toner particle dispersion temperature T1 was 83.0 ° C. Simultaneously with the start of the discharge of the toner particle dispersion, the spraying of 85 ° C. warm water into the polymerization vessel as a cleaning liquid was started. The supply pressure of the cleaning hot water was 0.3 MPa and the supply rate was 10 kg / min, and it was confirmed that the cleaning liquid was evenly in contact with the inner wall of the container and the inner member of the container. The discharge speed of the treatment liquid was 400 kg / min, and the discharge step required 20.5 minutes. The temperature of the hot water and the temperature control jacket was adjusted so that the temperature T2 of the toner particle dispersion at the end of the discharge was 81.0 ° C. Table 1 shows the evaluation results of the yield in the polymerization step. A plate type heat exchanger was installed in the transfer line to the washing step, and the toner particles were rapidly cooled to a temperature below the extrapolated glass transition end temperature and transferred while suppressing crystallization of paraffin wax.
<洗浄・固液分離・乾燥工程>
得られたトナー粒子分散液に塩酸を添加して撹拌し、トナー粒子を覆ったCa3(PO4)2を溶解した後に加圧ろ過器で固液分離し、トナーケーキを得た。これを水中に投入して撹拌し、再び分散液とした後に、前述のろ過器で固液分離した。トナーケーキの水への再分散と固液分離とを、Ca3(PO4)2が十分に除去されるまで繰り返し行った後に、最終的に固液分離してトナーケーキを得た。
<Washing / solid-liquid separation / drying process>
Hydrochloric acid was added to the obtained toner particle dispersion and stirred to dissolve Ca 3 (PO 4 ) 2 covering the toner particles, followed by solid-liquid separation with a pressure filter to obtain a toner cake. This was poured into water, stirred, and again made into a dispersion, and then subjected to solid-liquid separation with the above-mentioned filter. Re-dispersion of the toner cake in water and solid-liquid separation were repeated until Ca 3 (PO 4 ) 2 was sufficiently removed, and finally solid-liquid separation was performed to obtain a toner cake.
得られたトナーケーキは解砕しつつ気流乾燥機((株)セイシン企業製:フラッシュジェットドライヤー:配管径0.1016m)にて乾燥を行い、トナー粒子を得た。乾燥の条件は吹き込み温度90℃、吹き込み風量10m3/分、乾燥機出口温度40℃、トナーケーキの供給速度はトナーケーキの含水率に応じて出口温度が40℃から外れない速度に調整した。 The obtained toner cake was dried while being crushed with a flash dryer (manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd .: flash jet dryer: pipe diameter 0.1016 m) to obtain toner particles. Drying conditions were as follows: blowing temperature of 90 ° C., blowing air volume of 10 m 3 / min, dryer outlet temperature of 40 ° C., and supply speed of the toner cake were adjusted so that the outlet temperature did not deviate from 40 ° C. according to the water content of the toner cake.
<評価>
以上の工程を10バッチ繰り返し、得られたトナー粒子を前述したトナー粒子熱特性の安定性評価方法に従い評価を行った。また、1バッチ目のトナー粒子について低温定着性の評価を行った。結果を表1に示す。
<Evaluation>
The above steps were repeated for 10 batches, and the obtained toner particles were evaluated according to the above-described method for evaluating the stability of thermal characteristics of toner particles. The low-temperature fixability of the toner particles of the first batch was evaluated. Table 1 shows the results.
〔実施例2〕
重合工程の排出開始時におけるTw=59.0℃、T1=84.0℃、T2=82.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 2]
Control was performed so that Tw = 59.0 ° C., T1 = 84.0 ° C., and T2 = 82.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例3〕
重合工程の排出開始時におけるTw=10.0℃、T1=61.0℃、T2=59.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 3]
Control was performed such that Tw = 10.0 ° C., T1 = 61.0 ° C., and T2 = 59.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例4〕
重合工程の排出開始時におけるTw=50.0℃、T1=81.0℃、T2=76.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 4]
Control was performed such that Tw = 50.0 ° C., T1 = 81.0 ° C., and T2 = 76.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例5〕
重合工程の排出開始時におけるTw=55.0℃、T1=83.0℃、T2=59.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 5]
Control was performed so that Tw = 55.0 ° C., T1 = 83.0 ° C., and T2 = 59.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例6〕
重合工程の排出開始時におけるTw=45.0℃、T1=79.0℃、T2=74.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 6]
Control was performed so that Tw = 45.0 ° C., T1 = 79.0 ° C., and T2 = 74.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例7〕
重合工程の排出開始時におけるTw=55.0℃、T1=83.0℃、T2=74.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 7]
Control was performed so that Tw = 55.0 ° C., T1 = 83.0 ° C., and T2 = 74.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例8〕
重合工程の排出開始時におけるTw=45.0℃、T1=79.0℃、T2=76.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
Example 8
Control was performed so that Tw = 45.0 ° C., T1 = 79.0 ° C., and T2 = 76.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例9〕
重合工程の排出開始時におけるTw=45.0℃、T1=79.0℃、T2=59.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 9]
Control was performed so that Tw = 45.0 ° C., T1 = 79.0 ° C., and T2 = 59.0 ° C. at the start of discharge in the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例10〕
重合工程の重合反応終了後に、トナー粒子分散液を65.0℃に保持して30分間保持して加熱工程を終了とした。加熱工程が終了した時のトナー粒子分散液温度T0=65.0℃、ジャケット内温は73.0℃、ジャケットで覆われた部分の容器内壁温度は70.0℃であった。加熱工程終了後は温調用ジャケット内の冷却を開始し、容器内壁温度Tw=10.0℃に到達した時点で重合用容器の排出弁を開いて処理液の排出を開始して次工程に移送した。排出工程におけるT1=63.0℃、T2=59.0℃となる様に制御を行った。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 10]
After the completion of the polymerization reaction in the polymerization step, the toner particle dispersion was maintained at 65.0 ° C. and maintained for 30 minutes to complete the heating step. The temperature T0 of the toner particle dispersion at the end of the heating step was 65.0 ° C., the temperature inside the jacket was 73.0 ° C., and the temperature inside the container at the portion covered with the jacket was 70.0 ° C. After the heating step, the inside of the temperature control jacket starts to be cooled, and when the inner wall temperature of the container reaches Tw = 10.0 ° C., the discharge valve of the polymerization container is opened to start discharge of the processing solution and transferred to the next step. did. Control was performed so that T1 = 63.0 ° C. and T2 = 59.0 ° C. in the discharging step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔実施例11〕
重合工程の排出工程において洗浄液を散布しなかった。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Example 11]
No cleaning liquid was sprayed in the discharge step of the polymerization step. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔比較例1〕
重合工程における加熱工程終了後、温調用ジャケットの冷却を行わずに排出を行った。この時、Tw=93.0℃、T0=85.0℃、T1=85.0℃、T2=85.0℃であった。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
After the completion of the heating step in the polymerization step, the temperature control jacket was discharged without cooling. At this time, Tw = 93.0 ° C., T0 = 85.0 ° C., T1 = 85.0 ° C., and T2 = 85.0 ° C. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔比較例2〕
重合工程における加熱工程終了後、温調用ジャケットの冷却を行いTw=61.0℃になった時点で排出を開始した。この時、T1=84.0℃、T2=82.0℃であった。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
After the heating step in the polymerization step, the temperature control jacket was cooled, and when Tw = 61.0 ° C., discharging was started. At this time, T1 = 84.0 ° C. and T2 = 82.0 ° C. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
〔参考例1〕
重合工程における加熱工程終了後に、温調用ジャケットの冷却を行い、T1=55.0℃まで冷却を行ってから排出を開始した。この時、Tw=10.0℃、T2=51.0℃であった。それ以外は実施例1と同様の方法でトナー粒子を作製した。評価結果を表1に示す。
[Reference Example 1]
After the heating step in the polymerization step, the temperature control jacket was cooled, and after cooling to T1 = 55.0 ° C., discharging was started. At this time, Tw = 10.0 ° C. and T2 = 51.0 ° C. Otherwise, toner particles were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the evaluation results.
表1より明らかな様に、実施例1〜11は比較例1〜2と比較して、スケール付着を軽減することができた。また、実施例1〜11により得られたトナー粒子は、安定した熱特性と良好な定着性を有していた。
また、T1(=55.0℃)が、Teg(=60.0℃)以下である参考例1では、結晶化ができないため、良好な低温定着性を有していなかった。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 11 were able to reduce the scale adhesion as compared with Comparative Examples 1 and 2. Further, the toner particles obtained in Examples 1 to 11 had stable thermal characteristics and good fixability.
Further, in Reference Example 1 in which T1 (= 55.0 ° C.) is equal to or lower than Teg (= 60.0 ° C.), crystallization could not be performed, and thus, good low-temperature fixability was not obtained.
Teg(=60.0℃)と、Tw(=59.0℃)との差が小さい実施例2では、実施例1、3〜11と比較して、スケール付着物量が多かった。
T1(=61.0℃)が低い実施例3では、実施例1〜11と比較して、スケール付着物量は多くなかったが、次工程での昇温に時間がかかった。
前記式(2)〜(4)の全てを満たす実施例1、2、4、11は、前記式(2)〜(4)のいずれかを満たさない実施例3、5〜10と比較して、良好な低温定着性を有していた。
In Example 2, in which the difference between Teg (= 60.0 ° C.) and Tw (= 59.0 ° C.) was small, the amount of scale deposits was larger than in Examples 1, 3 to 11.
In Example 3 having a low T1 (= 61.0 ° C.), the amount of scale deposits was not large as compared with Examples 1 to 11, but it took time to raise the temperature in the next step.
Examples 1, 2, 4, and 11 that satisfy all of the expressions (2) to (4) are compared with Examples 3, 5, and 10 that do not satisfy any of the expressions (2) to (4). And good low-temperature fixability.
1.容器 2.トナー粒子分散液 3.液面
4.排出弁 5.容器内壁 6.撹拌翼
7.洗浄液散布ノズル 8.排出ライン 9.温調用ジャケット
10.テストピース 11.赤外放射温度計
1.
7. 7. Cleaning liquid spray
Claims (3)
該加熱工程を経た該トナー粒子分散液を該容器の外部へ排出する排出工程と
を含むトナーの製造方法であって、
該加熱工程が終了した時の該トナー粒子分散液の温度をT0[℃]としたとき、該加熱工程においては、該温調用ジャケットの温度をT0[℃]より高く設定し、
該加熱工程が終了した後、該排出工程が開始する前に、該温調用ジャケットを冷却し、
該排出工程を開始した時の該トナー粒子分散液の温度をT1[℃]、該トナー粒子の補外ガラス転移終了温度をTeg[℃]、該温調用ジャケットで覆われた部分の該容器の内壁温度をTw[℃]としたとき、該排出工程において下記式(1)の関係を満たす条件で該トナー粒子分散液の排出を開始することを特徴とするトナーの製造方法。
T1≧Teg≧Tw (1) Inside a container equipped with a temperature control jacket, a heating step of heating a toner particle dispersion containing toner particles in an aqueous medium ,
A discharging step of discharging the toner particle dispersion having passed through the heating step to the outside of the container ;
A method for producing a toner , comprising:
Assuming that the temperature of the toner particle dispersion at the time of completion of the heating step is T0 [° C.], in the heating step, the temperature of the temperature control jacket is set higher than T0 [° C.]
After the heating step is completed and before the discharging step is started, the temperature control jacket is cooled,
The temperature of the toner particle dispersion at the start of the discharging step is T1 [° C.], the extrapolated glass transition end temperature of the toner particles is Teg [° C.], and the portion of the container covered with the temperature control jacket is When the inner wall temperature is Tw [° C.], the discharging process of the toner particle dispersion is started under the conditions satisfying the relationship of the following formula (1) in the discharging step.
T1 ≧ Teg ≧ Tw (1)
T0−T1≦5.0 (2)
T0−T2≦10.0 (3)
T2≧Teg (4) When the temperature of the toner particle dispersion at the end of the heating step is T0 [° C.] and the temperature of the toner particle dispersion at the end of the discharge step is T2 [° C.], the following formula (2) is used. The method for producing a toner according to claim 1, wherein the toner particle dispersion is discharged under a condition satisfying (3), (3), and (4).
T0−T1 ≦ 5.0 (2)
T0−T2 ≦ 10.0 (3)
T2 ≧ Teg (4)
3. The method for producing a toner according to claim 1, wherein in the discharging step, the toner particle dispersion is discharged while spraying a cleaning liquid into the container.
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