JP7723596B2 - Binder resin composition for toner - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、電子写真法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像に用いられるトナー用結着樹脂組成物、その製造方法、及び該結着樹脂組成物を含有した静電荷像現像用トナーに関する。 The present invention relates to a binder resin composition for toners used in developing latent images formed in, for example, electrophotography, electrostatic recording, or electrostatic printing, a method for producing the same, and a toner for developing electrostatic images containing the binder resin composition.
特許文献1には、1種又は2種以上の非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルを含有するトナー用結着樹脂組成物であって、少なくとも1種の非晶質ポリエステルが、アルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレートを反応させて得られ、前記結晶性ポリエステルを前記非晶質ポリエステル中のポリエチレンテレフタレート由来成分の0.3~2.5質量倍含有する、トナー用結着樹脂組成物が開示されている。 Patent Document 1 discloses a binder resin composition for toner containing one or more amorphous polyesters and a crystalline polyester, in which at least one amorphous polyester is obtained by reacting an alcohol component, a carboxylic acid component, and polyethylene terephthalate, and the crystalline polyester is contained in an amount 0.3 to 2.5 times by mass of the polyethylene terephthalate-derived component in the amorphous polyester.
特許文献2には、ポリエステル樹脂部分とビニル系樹脂部分とを有する1種又は2種以上の複合樹脂と結晶性ポリエステルを含有するトナー用結着樹脂組成物であって、少なくとも1種の複合樹脂のポリエステル樹脂部分が、エチレングリコールと芳香族ジオールを含有するアルコール成分とカルボン酸成分とを重縮合させて得られる、トナー用結着樹脂組成物が開示されている。 Patent Document 2 discloses a binder resin composition for toner that contains one or more composite resins having a polyester resin portion and a vinyl resin portion, and a crystalline polyester, in which the polyester resin portion of at least one composite resin is obtained by polycondensation of an alcohol component containing ethylene glycol and an aromatic diol, and a carboxylic acid component.
特許文献3には、カルボン酸成分、アルコール成分、及びポリエチレンテレフタレートの重縮合物である非晶質ポリエステル樹脂と、結晶性ポリエステル樹脂を含有するトナー用結着樹脂組成物であって、前記ポリエチレンテレフタレートがIV値が0.40以上0.75以下のポリエチレンテレフタレートを含有し、前記ポリエチレンテレフタレートと前記結晶性ポリエステル樹脂との質量比(ポリエチレンテレフタレート/結晶性ポリエステル樹脂)が0.1以上15以下である、トナー用結着樹脂組成物が開示されている。 Patent Document 3 discloses a binder resin composition for toner containing an amorphous polyester resin, which is a polycondensation product of a carboxylic acid component, an alcohol component, and polyethylene terephthalate, and a crystalline polyester resin, wherein the polyethylene terephthalate has an IV value of 0.40 or more and 0.75 or less, and the mass ratio of the polyethylene terephthalate to the crystalline polyester resin (polyethylene terephthalate/crystalline polyester resin) is 0.1 or more and 15 or less.
特許文献1~3のように、ポリエチレンテレフタレートをトナー用のポリエステル樹脂に原料として用いることが行われており、ポリエチレンテレフタレートの使用はリサイクルの観点からも有用である。しかしながら、ある種のカルボン酸成分を原料モノマーとして用いた場合に、ポリエチレンテレフタレートを使用した非晶質ポリエステル樹脂をトナーの結着樹脂として使用すると、定着時に異臭がしやすく、保存性についてもさらなる向上が必要であることがわかった。 As described in Patent Documents 1 to 3, polyethylene terephthalate is used as a raw material for polyester resins for toner, and the use of polyethylene terephthalate is also useful from the perspective of recycling. However, when a certain type of carboxylic acid component is used as a raw material monomer, it has been found that when an amorphous polyester resin containing polyethylene terephthalate is used as a binder resin for toner, it is prone to giving off an unpleasant odor during fixing, and further improvements in storage stability are also required.
本発明は、定着時の臭気が低減され、保存性にも優れたトナー用結着樹脂組成物、その製造方法、及び該結着樹脂組成物を含有した静電荷像現像用トナーに関する。 The present invention relates to a binder resin composition for toner that has reduced odor during fixing and excellent storage stability, a method for producing the same, and a toner for developing electrostatic images that contains the binder resin composition.
本発明は、
〔1〕 アルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレートとの重縮合物を含むトナー用結着樹脂組成物であって、前記カルボン酸成分が炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物を含有し、結着樹脂組成物中の揮発成分のうち分子量が50以上200以下の低分子量環状揮発成分の含有量が25質量%以下である、トナー用結着樹脂組成物、
〔2〕 工程1:アルコール成分と、炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物を含むカルボン酸成分と、ポリエチレンテレフタレートとを重縮合させる工程、
工程2:工程1により得られた反応混合物を水蒸気蒸留する工程、及び
工程3:工程2の後に反応系内を減圧して水分を除去する工程
を含み、結着樹脂組成物中の揮発成分のうち分子量が50以上200以下の低分子量環状揮発成分の含有量が25質量%以下である、トナー用結着樹脂組成物の製造方法、並びに
〔3〕 前記〔1〕記載のトナー用結着樹脂組成物及び着色剤を含有する、静電荷像現像用トナー
に関する。
The present invention provides
[1] A binder resin composition for toner, comprising a polycondensate of an alcohol component, a carboxylic acid component, and polyethylene terephthalate, wherein the carboxylic acid component contains an aliphatic dicarboxylic acid compound having 4 to 12 carbon atoms, and the content of low-molecular-weight cyclic volatile components having a molecular weight of 50 to 200 among the volatile components in the binder resin composition is 25 mass % or less.
[2] Step 1: polycondensing an alcohol component, a carboxylic acid component containing an aliphatic dicarboxylic acid compound having 4 to 12 carbon atoms, and polyethylene terephthalate;
[0016] The present invention relates to a method for producing a binder resin composition for toner, which comprises: step 2: a step of steam distilling the reaction mixture obtained in step 1; and step 3: a step of reducing the pressure inside the reaction system to remove water after step 2, wherein the content of low-molecular-weight cyclic volatile components having a molecular weight of 50 or more and 200 or less among the volatile components in the binder resin composition is 25 mass % or less; and [3] a toner for developing electrostatic images, which contains the binder resin composition for toner according to [1] above and a colorant.
本発明のトナー用結着樹脂組成物は、定着時の臭気低減及びトナーの保存性向上において優れた効果を奏するものである。 The toner binder resin composition of the present invention is highly effective in reducing odor during fixing and improving the storage stability of toner.
本発明のトナー用結着樹脂組成物は、ポリエチレンテレフタレート(PET)を使用した重縮合物(以下、非晶質ポリエステル樹脂Aともいう)を含むものであり、カルボン酸成分が炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物を含有し、結着樹脂組成物中の揮発成分のうち、低分子量環状揮発成分の含有量が25質量%以下である点に大きな特徴を有する。詳細は不明なるも、以下のメカニズムにより本発明の効果が奏されるものと推察される。
PETの存在下で脂肪族ジカルボン酸系化合物を反応させると、PET中に含まれるPET製造時の触媒残渣等が影響するためか、比較的環化構造をとりやすい炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物の分子内環化によって低分子量の環状化合物が生成しやすくなる。
結着樹脂組成物には、揮発成分(VOC)としてポリエチレンテレフタレート由来の揮発成分に加え、低分子量の環状化合物に起因する揮発成分が存在するが、このうち低分子量の環状化合物が加熱(定着)時に揮発し、異臭が発生するものと考えられる。
そこで、この低分子量の環状化合物の含有量を低減することにより、臭気を低減することができ、さらに、低分子量成分によるトナーのガラス転移温度の低下が抑制されることで、保存性が向上する。
The binder resin composition for toner of the present invention contains a polycondensate using polyethylene terephthalate (PET) (hereinafter also referred to as amorphous polyester resin A), and has significant features in that the carboxylic acid component contains an aliphatic dicarboxylic acid compound having from 4 to 12 carbon atoms, and the content of low-molecular-weight cyclic volatile components among the volatile components in the binder resin composition is 25 mass % or less. Although the details are unknown, it is presumed that the effects of the present invention are achieved by the following mechanism.
When an aliphatic dicarboxylic acid compound is reacted in the presence of PET, it is likely to produce a low-molecular-weight cyclic compound through intramolecular cyclization of the aliphatic dicarboxylic acid compound having 4 to 12 carbon atoms, which is relatively prone to forming a cyclic structure, possibly due to the influence of catalyst residues contained in the PET during PET production.
The binder resin composition contains, as volatile components (VOCs), volatile components derived from low-molecular-weight cyclic compounds in addition to volatile components derived from polyethylene terephthalate. It is believed that the low-molecular-weight cyclic compounds among these volatile components volatilize during heating (fixing) and generate an unpleasant odor.
Therefore, by reducing the content of this low molecular weight cyclic compound, the odor can be reduced, and further, the decrease in the glass transition temperature of the toner due to the low molecular weight component is suppressed, thereby improving the storage stability.
非晶質ポリエステル樹脂Aは、アルコール成分とカルボン酸成分とポリエチレンテレフタレートとの重縮合物である。 Amorphous polyester resin A is a polycondensation product of an alcohol component, a carboxylic acid component, and polyethylene terephthalate.
アルコール成分としては、低温定着性の観点から、式(I): From the viewpoint of low-temperature fixability, the alcohol component is selected from the group consisting of the formula (I):
(式中、OR及びROはオキシアルキレン基であり、Rはエチレン基及び/又はプロピレン基であり、x及びyはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を示し、それぞれ正の数であり、xとyの和の値は、1以上、好ましくは1.5以上であり、そして、16以下、好ましくは8以下、より好ましくは6以下、さらに好ましくは4以下である)
で表される化合物が好ましい。式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物としては、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシプロピレン付加物、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンのポリオキシエチレン付加物等が挙げられる。これらの1種又は2種以上を用いることが好ましい。
(wherein OR and RO are oxyalkylene groups, R is an ethylene group and/or a propylene group, x and y are positive numbers each representing the average number of moles of alkylene oxide added, and the sum of x and y is 1 or more, preferably 1.5 or more, and 16 or less, preferably 8 or less, more preferably 6 or less, and even more preferably 4 or less.)
Preferred are compounds represented by the formula (I). Examples of alkylene oxide adducts of bisphenol A represented by the formula (I) include polyoxypropylene adducts of 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane and polyoxyethylene adducts of 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane. It is preferred to use one or more of these.
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、アルコール成分中、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上であり、そして、好ましくは95モル%以下、より好ましくは85モル%以下である。アルコール成分には、PETに含まれるエチレングリコール単位も含める。 The content of the alkylene oxide adduct of bisphenol A represented by formula (I) in the alcohol component is preferably 30 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, even more preferably 70 mol% or more, and preferably 95 mol% or less, more preferably 85 mol% or less. The alcohol component also includes ethylene glycol units contained in PET.
他のアルコール成分としては、エチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、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、1,4-ブテンジオール、1,3-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等の脂肪族ジオール、グリセリン等の3価以上のアルコール等が挙げられる。 Other alcohol components include aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-butenediol, 1,3-butanediol, and neopentyl glycol, and trihydric or higher alcohols such as glycerin.
カルボン酸成分は、炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物を含有する。 The carboxylic acid component contains an aliphatic dicarboxylic acid compound with 4 to 12 carbon atoms.
炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物としては、コハク酸(炭素数:4)、フマル酸(炭素数:4)、アジピン酸(炭素数:6)、スベリン酸(炭素数:8)、アゼライン酸(炭素数:9)、セバシン酸(炭素数:10)、ドデカン二酸(炭素数:12)、側鎖にアルキル基又はアルケニル基を有するコハク酸、これらの酸の無水物、これらの酸の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。 Aliphatic dicarboxylic acid compounds having 4 to 12 carbon atoms include succinic acid (4 carbon atoms), fumaric acid (4 carbon atoms), adipic acid (6 carbon atoms), suberic acid (8 carbon atoms), azelaic acid (9 carbon atoms), sebacic acid (10 carbon atoms), dodecanedioic acid (12 carbon atoms), succinic acids having alkyl or alkenyl groups on the side chain, anhydrides of these acids, and alkyl esters of these acids having 1 to 3 carbon atoms.
脂肪族ジカルボン酸系化合物の炭素数は、4以上12以下であり、好ましくは10以下、より好ましくは8以下である。なお、アルキルエステル部のアルキル基の炭素数は、脂肪族ジカルボン酸系化合物の炭素数には含めない。 The number of carbon atoms in the aliphatic dicarboxylic acid compound is 4 or more and 12 or less, preferably 10 or less, and more preferably 8 or less. Note that the number of carbon atoms in the alkyl group of the alkyl ester moiety is not included in the number of carbon atoms in the aliphatic dicarboxylic acid compound.
炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは3モル%以上、より好ましくは5モル%以上であり、そして、好ましくは90モル%以下、より好ましくは50モル%以下、さらに好ましくは25モル%以下である。カルボン酸成分には、PETに含まれるテレフタル酸単位も含める。 The content of aliphatic dicarboxylic acid compounds having 4 to 12 carbon atoms in the carboxylic acid component is preferably 3 mol% or more, more preferably 5 mol% or more, and preferably 90 mol% or less, more preferably 50 mol% or less, and even more preferably 25 mol% or less. The carboxylic acid component also includes the terephthalic acid units contained in PET.
炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物以外のカルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸系化合物、3価以上のカルボン酸系化合物等が挙げられる。 Carboxylic acid components other than aliphatic dicarboxylic acid compounds having 4 to 12 carbon atoms include aromatic dicarboxylic acid compounds and trivalent or higher carboxylic acid compounds.
芳香族ジカルボン酸系化合物としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、これらの酸の無水物及びアルキル基の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられる。これらの中では、低温定着性の観点から、テレフタル酸又はイソフタル酸が好ましく、テレフタル酸がより好ましい。 Aromatic dicarboxylic acid compounds include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, anhydrides of these acids, and alkyl esters in which the alkyl group has 1 to 3 carbon atoms. Of these, terephthalic acid or isophthalic acid is preferred from the viewpoint of low-temperature fixability, with terephthalic acid being more preferred.
芳香族ジカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、低温定着性の観点から、好ましくは5モル%以上、より好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは15モル%以上であり、そして、好ましくは80モル%以下、より好ましくは60モル%以下、さらに好ましくは50モル%以下である。カルボン酸成分には、PETに含まれるテレフタル酸単位も含める。 From the viewpoint of low-temperature fixability, the content of aromatic dicarboxylic acid compounds in the carboxylic acid component is preferably 5 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, even more preferably 15 mol% or more, and preferably 80 mol% or less, more preferably 60 mol% or less, even more preferably 50 mol% or less. The carboxylic acid component also includes the terephthalic acid units contained in PET.
3価以上のカルボン酸系化合物としては、1,2,4-ベンゼントリカルボン酸(トリメリット酸)、2,5,7-ナフタレントリカルボン酸、ピロメリット酸、これらの酸の無水物及びアルキル基の炭素数が1以上3以下のアルキルエステル等が挙げられ、これらの中では、トリメリット酸系化合物が好ましい。 Examples of trivalent or higher carboxylic acid compounds include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid (trimellitic acid), 2,5,7-naphthalenetricarboxylic acid, pyromellitic acid, anhydrides of these acids, and alkyl esters in which the alkyl group has 1 to 3 carbon atoms. Of these, trimellitic acid compounds are preferred.
3価以上のカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは3モル%以上、より好ましくは10モル%以上、さらに好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは40モル%以下、より好ましくは30モル%以下である。カルボン酸成分には、PETに含まれるテレフタル酸単位も含める。 From the viewpoint of hot offset resistance, the content of trivalent or higher carboxylic acid compounds in the carboxylic acid component is preferably 3 mol% or more, more preferably 10 mol% or more, and even more preferably 20 mol% or more, and is preferably 40 mol% or less, more preferably 30 mol% or less. The carboxylic acid component also includes the terephthalic acid units contained in PET.
アルコール成分には1価のアルコールが、カルボン酸成分には1価のカルボン酸系化合物が、適宜含まれていてもよい。 The alcohol component may contain a monohydric alcohol, and the carboxylic acid component may contain a monocarboxylic acid compound, as appropriate.
PETは、重縮合反応において、アルコール成分及びカルボン酸成分とエステル交換反応及び解重合し、樹脂の構造中に取り込まれるため、得られるポリエステル樹脂は、PETの構成成分であるエチレングリコールとテレフタル酸が原料モノマーとして重縮合反応に供されたポリエステル樹脂となる。
そこで、本発明においては、PETは、従来用いられているPETに比べて比較的低IV値、即ち低分子量のPETであることが好ましい。本発明では、低IV値(低分子量)のPETをポリエステル樹脂に導入することにより、PETの解重合がより均一に進行する。
In the polycondensation reaction, PET undergoes transesterification and depolymerization with an alcohol component and a carboxylic acid component and is incorporated into the resin structure. Therefore, the resulting polyester resin is a polyester resin in which ethylene glycol and terephthalic acid, which are components of PET, are subjected to the polycondensation reaction as raw material monomers.
Therefore, in the present invention, it is preferable that the PET has a relatively low IV value, i.e., a low molecular weight, compared to conventionally used PET. In the present invention, by introducing a PET with a low IV value (low molecular weight) into the polyester resin, depolymerization of the PET proceeds more uniformly.
PETのIV値は、上記の観点から、好ましくは0.40以上、より好ましくは0.45以上、さらに好ましくは0.50以上、さらに好ましくは0.55以上であり、そして、低温定着性及び解重合の均一化の観点から、好ましくは0.85以下、より好ましくは0.80以下、さらに好ましくは0.75以下、さらに好ましくは0.70以下、さらに好ましくは0.65以下である。IV値とは固有粘度であり、分子量の指標となる。PETのIV値は、重縮合時間等により調整することができる。 From the above perspectives, the IV value of PET is preferably 0.40 or higher, more preferably 0.45 or higher, even more preferably 0.50 or higher, and even more preferably 0.55 or higher. From the perspectives of low-temperature fixability and uniform depolymerization, it is preferably 0.85 or lower, more preferably 0.80 or lower, even more preferably 0.75 or lower, even more preferably 0.70 or lower, and even more preferably 0.65 or lower. The IV value is intrinsic viscosity and is an index of molecular weight. The IV value of PET can be adjusted by the polycondensation time, etc.
IV値が0.40以上0.85以下のPETの市販品としては、RAMAPET L1(Indorama Ventures社製、IV値:0.60)、RAMAPET BF3067(Indorama Ventures社製、IV値:0.65)、RAMAPET N2G(Indorama Ventures社製、IV値:0.75)、TRN-NTJ(帝人(株)製、IV値:0.53)、TRN-RTJC(帝人(株)製、IV値:0.64)、RAMAPET S1(Indorama Ventures社製、IV値:0.84)等が挙げられる。 Commercially available PET products with an IV value of 0.40 or greater and 0.85 or less include RAMAPET L1 (manufactured by Indorama Ventures, IV value: 0.60), RAMAPET BF3067 (manufactured by Indorama Ventures, IV value: 0.65), RAMAPET N2G (manufactured by Indorama Ventures, IV value: 0.75), TRN-NTJ (manufactured by Teijin Limited, IV value: 0.53), TRN-RTJC (manufactured by Teijin Limited, IV value: 0.64), and RAMAPET S1 (manufactured by Indorama Ventures, IV value: 0.84).
低IV値のPETの含有量は、重縮合に供されるPETの総量中、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは98質量%以上、さらに好ましくは100質量%である。 The content of low IV PET is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, even more preferably 98% by mass or more, and even more preferably 100% by mass of the total amount of PET used in polycondensation.
PETの含有量は、アルコール成分とカルボン酸成分とPETの合計量中、定着性の観点から、好ましくは10モル%以上であり、そして、好ましくは50モル%以下、より好ましくは40モル%以下、さらに好ましくは30モル%以下である。
なお、PETは、エチレングリコールとテレフタル酸、テレフタル酸ジメチル等との重縮合であることから、テレフタル酸-エチレングリコ-ルのユニット(Mw:192)を1モルとして換算する。従って、PETのモル数=エチレングリコール単位のモル数=テレフタル酸単位のモル数である。
From the viewpoint of fixability, the content of PET is preferably 10 mol% or more of the total amount of the alcohol component, the carboxylic acid component, and the PET, and is preferably 50 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, and even more preferably 30 mol% or less.
Since PET is a polycondensation of ethylene glycol with terephthalic acid, dimethyl terephthalate, etc., the terephthalic acid-ethylene glycol unit (Mw: 192) is counted as 1 mole. Therefore, the number of moles of PET = the number of moles of ethylene glycol units = the number of moles of terephthalic acid units.
カルボン酸成分(PET中のテレフタル酸単位を含む)とアルコール成分(PET中のエチレングリコール単位を含む)との当量比(COOH基/OH基)は、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上、さらに好ましくは0.75以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.15以下である。 The equivalent ratio (COOH groups/OH groups) of the carboxylic acid component (including the terephthalic acid units in the PET) to the alcohol component (including the ethylene glycol units in the PET) is preferably 0.6 or more, more preferably 0.7 or more, even more preferably 0.75 or more, and is preferably 1.2 or less, more preferably 1.15 or less.
本発明の結着樹脂組成物は、低分子量環状揮発成分の含有量が所定の範囲に制御されたものである。低分子量環状揮発成分は、脂肪族ジカルボン酸系化合物の分子内環化によって生成する分子量が50以上200以下の低分子量環状揮発成分である。 The binder resin composition of the present invention has a content of low-molecular-weight cyclic volatile components controlled within a predetermined range. The low-molecular-weight cyclic volatile components are low-molecular-weight cyclic volatile components having a molecular weight of 50 or more and 200 or less, which are produced by intramolecular cyclization of an aliphatic dicarboxylic acid compound.
低分子量環状揮発成分の含有量は、結着樹脂組成物中の揮発成分(合計揮発成分量)のうち、25質量%以下であり、好ましくは15質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下である。 The content of low-molecular-weight cyclic volatile components is 25% by mass or less, preferably 15% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or less of the volatile components (total amount of volatile components) in the binder resin composition.
一方、結着樹脂組成物中の低分子量環状揮発成分の含有量は、好ましくは1.0ppm以下、より好ましくは0.5ppm以下、さらに好ましくは0.3ppm以下である。 On the other hand, the content of low-molecular-weight cyclic volatile components in the binder resin composition is preferably 1.0 ppm or less, more preferably 0.5 ppm or less, and even more preferably 0.3 ppm or less.
また、結着樹脂組成物中の合計揮発成分量は、好ましくは10ppm以下、より好ましくは7ppm以下、さらに好ましくは4ppm以下である。 Furthermore, the total amount of volatile components in the binder resin composition is preferably 10 ppm or less, more preferably 7 ppm or less, and even more preferably 4 ppm or less.
低分子量環状揮発成分の含有量が制御された本発明の結着樹脂組成物は、例えば、水蒸気蒸留により低分子量環状揮発成分を除去する方法により得られる。具体的には、
工程1:アルコール成分と、炭素数4以上12以下の脂肪族ジカルボン酸系化合物を含むカルボン酸成分と、ポリエチレンテレフタレートとを重縮合させる工程、
工程2:工程1により得られた反応混合物を水蒸気蒸留する工程、及び
工程3:工程2の後に反応系内を減圧して水分を除去する工程
を含む方法が好ましい。
The binder resin composition of the present invention, in which the content of low-molecular-weight cyclic volatile components is controlled, can be obtained by, for example, a method of removing the low-molecular-weight cyclic volatile components by steam distillation.
Step 1: a step of polycondensing an alcohol component, a carboxylic acid component including an aliphatic dicarboxylic acid compound having 4 to 12 carbon atoms, and polyethylene terephthalate;
A method including step 2: steam distilling the reaction mixture obtained in step 1, and step 3: reducing the pressure in the reaction system after step 2 to remove water is preferred.
工程1において、アルコール成分とカルボン酸成分とPETとの重縮合反応は、例えば、不活性ガス雰囲気中にて、好ましくはエステル化触媒の存在下、さらに必要に応じて、エステル化助触媒、重合禁止剤等の存在下、好ましくは180℃以上250℃以下程度の温度で行うことができる。 In step 1, the polycondensation reaction between the alcohol component, carboxylic acid component, and PET can be carried out, for example, in an inert gas atmosphere, preferably in the presence of an esterification catalyst, and, if necessary, in the presence of an esterification promoter, polymerization inhibitor, etc., at a temperature preferably between approximately 180°C and 250°C.
エステル化触媒としては、酸化ジブチル錫、2-エチルヘキサン酸錫(II)等の錫化合物、チタンジイソプロピレートビストリエタノールアミネート等のチタン化合物等が挙げられる。これらの中では、2-エチルヘキサン酸錫(II)等の錫化合物が好ましい。エステル化触媒の使用量は、原料モノマー(アルコール成分、カルボン酸成分、及びPET)100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、そして、好ましくは1.5質量部以下、より好ましくは1.0質量部以下である。エステル化助触媒としては、没食子酸等が挙げられる。エステル化助触媒の使用量は、原料モノマー100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下である。重合禁止剤としては、tert-ブチルカテコール等が挙げられる。重合禁止剤の使用量は、原料モノマー100質量部に対して、好ましくは0.001質量部以上、より好ましくは0.01質量部以上であり、そして、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下である。 Examples of esterification catalysts include tin compounds such as dibutyltin oxide and tin(II) 2-ethylhexanoate, and titanium compounds such as titanium diisopropylate bistriethanolamine. Among these, tin compounds such as tin(II) 2-ethylhexanoate are preferred. The amount of the esterification catalyst used is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, and preferably 1.5 parts by mass or less, more preferably 1.0 part by mass or less, per 100 parts by mass of raw material monomers (alcohol component, carboxylic acid component, and PET). Examples of esterification promoters include gallic acid. The amount of the esterification promoter used is preferably 0.001 parts by mass or more, more preferably 0.01 parts by mass or more, and preferably 0.5 parts by mass or less, more preferably 0.1 parts by mass or less, per 100 parts by mass of raw material monomers. Examples of polymerization inhibitors include tert-butylcatechol. The amount of polymerization inhibitor used is preferably 0.001 part by mass or more, more preferably 0.01 part by mass or more, and preferably 0.5 part by mass or less, more preferably 0.1 part by mass or less, per 100 parts by mass of raw material monomer.
工程2において、水蒸気蒸留は、加熱した反応系内に水を供給して、工程1で得られた反応混合物と混合し、低分子量環状揮発成分を水蒸気とともに共沸させる方法である。 In step 2, steam distillation is a method in which water is supplied to the heated reaction system and mixed with the reaction mixture obtained in step 1, causing the low-molecular-weight cyclic volatile components to undergo azeotropic distillation with water vapor.
水を供給する反応混合物の温度は、100℃以上であり、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下である。上記温度範囲の反応混合物に水を混合することで、水蒸気がポリエステル樹脂中に滞留し、蒸留とともに、工程1で得られた反応混合物から、低分子量環状揮発成分を除去することができる。 The temperature of the reaction mixture to which water is supplied is 100°C or higher, preferably 220°C or lower, and more preferably 210°C or lower. By mixing water into a reaction mixture within this temperature range, water vapor remains in the polyester resin, and together with distillation, low-molecular-weight cyclic volatile components can be removed from the reaction mixture obtained in step 1.
水蒸気の供給量は、非晶質ポリエステル樹脂Aの原料モノマー(アルコール成分、カルボン酸成分及びPET)100質量部に対して、好ましくは2質量部以上、より好ましくは3質量部以上、さらに好ましくは4質量部以上であり、そして、生産性の観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、さらに好ましくは6質量部以下である。 The amount of water vapor supplied is preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and even more preferably 4 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the raw material monomers (alcohol component, carboxylic acid component, and PET) of amorphous polyester resin A, and from the standpoint of productivity, is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 8 parts by mass or less, and even more preferably 6 parts by mass or less.
水の供給速度は、非晶質ポリエステル樹脂Aの原料モノマー(アルコール成分、カルボン酸成分及びPET)100質量部に対して、好ましくは0.03質量部/min以上、より好ましくは0.05質量部/min以上、さらに好ましくは0.07質量部/min以上であり、そして、好ましくは0.16質量部/min以下、より好ましくは0.13質量部/min以下、さらに好ましくは0.10質量部/min以下である。 The water supply rate is preferably 0.03 parts by mass/min or more, more preferably 0.05 parts by mass/min or more, even more preferably 0.07 parts by mass/min or more, and preferably 0.16 parts by mass/min or less, more preferably 0.13 parts by mass/min or less, even more preferably 0.10 parts by mass/min or less, per 100 parts by mass of the raw material monomers (alcohol component, carboxylic acid component, and PET) for amorphous polyester resin A.
工程3において、水分は、例えば200℃以上250℃以下の温度で、減圧下、例えば30kPa以下の減圧下で反応系内を保持することにより、取り除くことができる。 In step 3, moisture can be removed by maintaining the reaction system at a temperature of, for example, 200°C or higher and 250°C or lower, under reduced pressure, for example, 30 kPa or lower.
カルボン酸成分として3価以上のカルボン酸系化合物を用いる場合は、水分を除去した後、所望の軟化点に達するまでさらに重縮合反応を行うことが好ましい。 When a trivalent or higher carboxylic acid compound is used as the carboxylic acid component, it is preferable to remove the water and then carry out a further polycondensation reaction until the desired softening point is reached.
非晶質ポリエステル樹脂Aの軟化点は、耐ホットオフセット性の観点から、好ましくは120℃以上、より好ましくは125℃以上、さらに好ましくは130℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは160℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは145℃以下である。 From the viewpoint of hot offset resistance, the softening point of amorphous polyester resin A is preferably 120°C or higher, more preferably 125°C or higher, and even more preferably 130°C or higher. From the viewpoint of low-temperature fixability, it is preferably 160°C or lower, more preferably 150°C or lower, and even more preferably 145°C or lower.
なお、樹脂の結晶性は、軟化点と示差走査熱量計による吸熱の最大ピーク温度との比、即ち[軟化点/吸熱の最大ピーク温度]の値で定義される結晶性指数によって表わされる。結晶性樹脂は、結晶性指数が0.6以上、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上であり、そして、1.4以下、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下の樹脂である。
一方、非晶質樹脂は、吸熱ピークが観測されないか、観測される場合は、結晶性指数が1.4を超える、好ましくは1.5を超える、より好ましくは1.6以上の樹脂であるか、または、0.6未満、好ましくは0.5以下の樹脂である。
樹脂の結晶性は、原料モノマーの種類とその比率、及び製造条件(例えば、反応温度、反応時間、冷却速度)等により調整することができる。なお、吸熱の最大ピーク温度とは、観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を指す。結晶性樹脂においては、吸熱の最大ピーク温度を融点とする。
The crystallinity of a resin is expressed by the crystallinity index, which is defined as the ratio of the softening point to the maximum endothermic peak temperature measured by a differential scanning calorimeter, i.e., the value of [softening point/maximum endothermic peak temperature]. A crystalline resin is a resin having a crystallinity index of 0.6 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and 1.4 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1.1 or less.
On the other hand, an amorphous resin is a resin in which no endothermic peak is observed, or if an endothermic peak is observed, the resin has a crystallinity index of more than 1.4, preferably more than 1.5, more preferably 1.6 or more, or less than 0.6, preferably 0.5 or less.
The crystallinity of a resin can be adjusted by the type and ratio of raw material monomers, and production conditions (e.g., reaction temperature, reaction time, cooling rate), etc. The maximum endothermic peak temperature refers to the temperature of the peak with the largest peak area among the observed endothermic peaks. For crystalline resins, the maximum endothermic peak temperature is the melting point.
非晶質ポリエステル樹脂Aのガラス転移温度は、耐熱保存性の観点から、好ましくは45℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは52℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは70℃以下、より好ましくは65℃以下、さらに好ましくは60℃以下である。 From the viewpoint of heat-resistant storage stability, the glass transition temperature of amorphous polyester resin A is preferably 45°C or higher, more preferably 50°C or higher, and even more preferably 52°C or higher. From the viewpoint of low-temperature fixability, it is preferably 70°C or lower, more preferably 65°C or lower, and even more preferably 60°C or lower.
非晶質ポリエステル樹脂Aの酸価は、帯電安定性の観点から、好ましくは5mgKOH/g以上、より好ましくは10mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは40mgKOH/g以下、より好ましくは30mgKOH/g以下である。 From the viewpoint of charge stability, the acid value of amorphous polyester resin A is preferably 5 mgKOH/g or more, more preferably 10 mgKOH/g or more, and preferably 40 mgKOH/g or less, more preferably 30 mgKOH/g or less.
なお、本発明において、ポリエステル樹脂は、実質的にその特性を損なわない程度に変性されたポリエステル樹脂であってもよい。変性されたポリエステル樹脂としては、例えば、特開平11-133668号公報、特開平10-239903号公報、特開平8-20636号公報等に記載の方法によりフェノール、ウレタン、エポキシ等によりグラフト化やブロック化したポリエステル樹脂が挙げられる。 In the present invention, the polyester resin may be modified to the extent that its properties are not substantially impaired. Examples of modified polyester resins include polyester resins grafted or blocked with phenol, urethane, epoxy, or the like, using methods described in JP-A Nos. 11-133668, 10-239903, and 8-20636.
さらに、本発明においては、結着樹脂として本発明のトナー用結着樹脂組成物を含むトナー、具体的には、本発明のトナー用結着樹脂組成物及び着色剤を含有する静電荷像現像用トナーを提供する。 Furthermore, the present invention provides a toner containing the toner binder resin composition of the present invention as a binder resin, specifically a toner for developing electrostatic images containing the toner binder resin composition of the present invention and a colorant.
本発明のトナーは、結着樹脂として、本発明の結着樹脂組成物以外の樹脂を含有していてもよく、非晶質ポリエステル樹脂Aの含有量は、結着樹脂中、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは55質量%以上である。 The toner of the present invention may contain a resin other than the binder resin composition of the present invention as a binder resin, and the content of amorphous polyester resin A in the binder resin is preferably 40% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and even more preferably 55% by mass or more.
本発明のトナーは、低温定着性の観点から、さらに、非晶質ポリエステル樹脂Aよりも軟化点の低い非晶質ポリエステル樹脂(以下、非晶質ポリエステル樹脂ALともいう)を含有していることが好ましい。 From the viewpoint of low-temperature fixability, it is preferable that the toner of the present invention further contains an amorphous polyester resin (hereinafter also referred to as amorphous polyester resin AL) having a softening point lower than that of amorphous polyester resin A.
非晶質ポリエステル樹脂A(以下、非晶質ポリエステル樹脂AHともいう)と非晶質ポリエステル樹脂ALの軟化点の差は、好ましくは20℃以上、より好ましくは30℃以上、さらに好ましくは38℃以上であり、そして、好ましくは60℃以下、より好ましくは55℃以下、さらに好ましくは45℃以下である。 The difference in softening point between amorphous polyester resin A (hereinafter also referred to as amorphous polyester resin AH) and amorphous polyester resin AL is preferably 20°C or more, more preferably 30°C or more, even more preferably 38°C or more, and preferably 60°C or less, more preferably 55°C or less, even more preferably 45°C or less.
非晶質ポリエステル樹脂ALは、前記式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物を含有するアルコール成分と、芳香族ジカルボン酸系化合物を含有するカルボン酸成分との重縮合物が好ましい。 The amorphous polyester resin AL is preferably a polycondensate of an alcohol component containing an alkylene oxide adduct of bisphenol A represented by formula (I) above and a carboxylic acid component containing an aromatic dicarboxylic acid compound.
式(I)で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、アルコール成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは100モル%である。 The content of the alkylene oxide adduct of bisphenol A represented by formula (I) in the alcohol component is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, even more preferably 95 mol% or more, and even more preferably 100 mol%.
芳香族ジカルボン酸系化合物としては、前記と同様の化合物が挙げられるが、テレフタル酸が好ましい。 Aromatic dicarboxylic acid compounds include the same compounds as those mentioned above, with terephthalic acid being preferred.
芳香族ジカルボン酸系化合物の含有量は、カルボン酸成分中、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは100モル%である。 The content of the aromatic dicarboxylic acid compound in the carboxylic acid component is preferably 70 mol% or more, more preferably 80 mol% or more, even more preferably 90 mol% or more, even more preferably 95 mol% or more, and even more preferably 100 mol%.
芳香族ジカルボン酸系化合物以外のカルボン酸成分としては、脂肪族ジカルボン酸系化合物、3価以上のカルボン酸系化合物等が挙げられる。 Carboxylic acid components other than aromatic dicarboxylic acid compounds include aliphatic dicarboxylic acid compounds and trivalent or higher carboxylic acid compounds.
なお、アルコール成分には1価のアルコールが、カルボン酸成分には1価のカルボン酸系化合物が、適宜含まれていてもよい。 The alcohol component may contain a monohydric alcohol, and the carboxylic acid component may contain a monocarboxylic acid compound, as appropriate.
カルボン酸成分のカルボキシ基とアルコール成分の水酸基との当量比(COOH基/OH基)は、好ましくは0.6以上、より好ましくは0.7以上、さらに好ましくは0.75以上であり、そして、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.15以下である。 The equivalent ratio of the carboxyl groups of the carboxylic acid component to the hydroxyl groups of the alcohol component (COOH groups/OH groups) is preferably 0.6 or more, more preferably 0.7 or more, even more preferably 0.75 or more, and preferably 1.2 or less, more preferably 1.15 or less.
非晶質ポリエステル樹脂ALは、非晶質ポリエステル樹脂AHと同様にして、アルコール成分とカルボン酸成分とを重縮合させて製造することができる。 Amorphous polyester resin AL can be produced by polycondensation of an alcohol component and a carboxylic acid component in the same manner as amorphous polyester resin AH.
非晶質ポリエステル樹脂ALの軟化点は、耐熱保存性の観点から、好ましくは80℃以上、より好ましくは83℃以上、さらに好ましくは90℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは120℃以下、より好ましくは110℃以下、さらに好ましくは100℃以下である。 From the viewpoint of heat-resistant storage stability, the softening point of the amorphous polyester resin AL is preferably 80°C or higher, more preferably 83°C or higher, and even more preferably 90°C or higher. From the viewpoint of low-temperature fixability, it is preferably 120°C or lower, more preferably 110°C or lower, and even more preferably 100°C or lower.
非晶質ポリエステル樹脂ALのガラス転移温度は、耐熱保存性の観点から、好ましくは45℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは53℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは70℃以下、より好ましくは65℃以下、さらに好ましくは60℃以下である。 From the viewpoint of heat-resistant storage stability, the glass transition temperature of the amorphous polyester resin AL is preferably 45°C or higher, more preferably 50°C or higher, and even more preferably 53°C or higher. From the viewpoint of low-temperature fixability, it is preferably 70°C or lower, more preferably 65°C or lower, and even more preferably 60°C or lower.
非晶質ポリエステル樹脂ALの酸価は、帯電安定性の観点から、好ましくは2mgKOH/g以上、より好ましくは4mgKOH/g以上であり、そして、好ましくは20mgKOH/g以下、より好ましくは15mgKOH/g以下である。 From the viewpoint of charging stability, the acid value of the amorphous polyester resin AL is preferably 2 mgKOH/g or more, more preferably 4 mgKOH/g or more, and preferably 20 mgKOH/g or less, more preferably 15 mgKOH/g or less.
非晶質ポリエステル樹脂ALと非晶質ポリエステル樹脂AHの質量比(非晶質ポリエステル樹脂AL/非晶質ポリエステル樹脂AH)は、好ましくは30/70以上、より好ましくは40/60以上であり、そして、好ましくは80/20以下、より好ましくは60/40以下である。 The mass ratio of amorphous polyester resin AL to amorphous polyester resin AH (amorphous polyester resin AL/amorphous polyester resin AH) is preferably 30/70 or more, more preferably 40/60 or more, and preferably 80/20 or less, more preferably 60/40 or less.
非晶質ポリエステル樹脂の総含有量は、結着樹脂中、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上、さらに好ましくは100質量%である。 The total content of amorphous polyester resin in the binder resin is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, and even more preferably 100% by mass.
他の結着樹脂としては、前記非晶質ポリエステル樹脂以外のポリエステル樹脂、スチレンアクリル樹脂等のビニル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、これらの樹脂を2種以上含む複合樹脂等が挙げられる。 Other binder resins include polyester resins other than the amorphous polyester resins mentioned above, vinyl resins such as styrene-acrylic resins, epoxy resins, polycarbonates, polyurethanes, and composite resins containing two or more of these resins.
結着樹脂の含有量は、トナー中、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であり、そして、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下、さらに好ましくは95質量%以下である。 The binder resin content in the toner is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 70% by mass or more, and even more preferably 80% by mass or more, and is preferably 99% by mass or less, more preferably 98% by mass or less, and even more preferably 95% by mass or less.
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料、磁性体等を使用することができる。本発明において、トナーは、黒トナー、カラートナーのいずれであってもよい。 The colorant may be a dye, pigment, magnetic material, or the like that is used as a toner colorant. In the present invention, the toner may be either a black toner or a color toner.
着色剤としては、トナー用着色剤として用いられている染料、顔料、磁性体等を使用することができる。例えば、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、パーマネントブラウンFG、ブリリアントファーストスカーレット、ピグメントレッド122、ピグメントグリーンB、ローダミン-Bベース、ソルベントレッド49、ソルベントレッド146、ソルベントブルー35、キナクリドン、カーミン6B、イソインドリン、ジスアゾエロー等が挙げられる。なお、本発明において、トナーは、黒トナー、カラートナーのいずれであってもよい。 Colorants that can be used include dyes, pigments, magnetic materials, and the like that are used as toner colorants. Examples include carbon black, phthalocyanine blue, permanent brown FG, brilliant fast scarlet, pigment red 122, pigment green B, rhodamine B base, solvent red 49, solvent red 146, solvent blue 35, quinacridone, carmine 6B, isoindoline, and disazo yellow. In the present invention, the toner may be either black or color toner.
着色剤の含有量は、トナーの画像濃度及び低温定着性を向上させる観点から、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは10質量部以下である。 From the viewpoint of improving the image density and low-temperature fixability of the toner, the content of the colorant is preferably 1 part by weight or more, more preferably 2 parts by weight or more, and preferably 40 parts by weight or less, more preferably 20 parts by weight or less, and even more preferably 10 parts by weight or less, per 100 parts by weight of the binder resin.
本発明の静電荷像現像用トナーには、結着樹脂及び着色剤以外に、離型剤、荷電制御剤、磁性粉、流動性向上剤、導電性調整剤、繊維状物質等の補強充填剤、酸化防止剤、クリーニング性向上剤等の添加剤が含有されていてもよい。 In addition to the binder resin and colorant, the toner for developing electrostatic images of the present invention may contain additives such as a release agent, a charge control agent, a magnetic powder, a flowability improver, a conductivity adjuster, a reinforcing filler such as a fibrous substance, an antioxidant, and a cleaning improver.
離型剤としては、ポリプロピレンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンポリエチレン共重合体ワックス、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等の炭化水素系ワックス及びそれらの酸化物;カルナウバワックス、モンタンワックス及びそれらの脱酸ワックス、脂肪酸エステルワックス等のエステル系ワックス;脂肪酸アミド類、脂肪酸類、高級アルコール類、脂肪酸金属塩等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を用いることができる。 Examples of release agents include hydrocarbon waxes such as polypropylene wax, polyethylene wax, polypropylene-polyethylene copolymer wax, microcrystalline wax, paraffin wax, and Fischer-Tropsch wax, as well as their oxides; ester waxes such as carnauba wax, montan wax, and their deoxidized waxes, and fatty acid ester wax; fatty acid amides, fatty acids, higher alcohols, and fatty acid metal salts, which can be used alone or in combination of two or more.
離型剤の融点は、トナーの転写性の観点から、好ましくは60℃以上、より好ましくは70℃以上であり、そして、低温定着性の観点から、好ましくは160℃以下である。 The melting point of the release agent is preferably 60°C or higher, more preferably 70°C or higher, from the viewpoint of toner transferability, and preferably 160°C or lower, from the viewpoint of low-temperature fixability.
離型剤の含有量は、トナーの低温定着性と耐オフセット性の観点及び結着樹脂中への分散性の観点から、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは1.5質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、さらに好ましくは7質量部以下である。 From the viewpoints of the toner's low-temperature fixability and offset resistance, and its dispersibility in the binder resin, the content of the release agent is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and even more preferably 1.5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of binder resin, and is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 8 parts by mass or less, and even more preferably 7 parts by mass or less.
荷電制御剤は、特に限定されず、正帯電性荷電制御剤及び負帯電性荷電制御剤のいずれを含有していてもよい。 The charge control agent is not particularly limited, and may contain either a positively chargeable charge control agent or a negatively chargeable charge control agent.
正帯電性荷電制御剤としては、ニグロシン染料、例えば「ニグロシンベースEX」、「オイルブラックBS」、「オイルブラックSO」、「ボントロンN-01」、「ボントロンN-04」、「ボントロンN-07」、「ボントロンN-09」、「ボントロンN-11」(以上、オリヱント化学工業(株)製)等;3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料;4級アンモニウム塩化合物、例えば「ボントロンP-51」(オリヱント化学工業(株)製)、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、「COPY CHARGE PX VP435」(クラリアント社製)等;ポリアミン樹脂、例えば「AFP-B」(オリヱント化学工業(株)製)等;イミダゾール誘導体、例えば「PLZ-2001」、「PLZ-8001」(以上、四国化成工業(株)製)等;スチレン-アクリル系樹脂、例えば「FCA-701PT」、「FCA-201-PS」(藤倉化成(株)製)等が挙げられる。 Positively chargeable charge control agents include nigrosine dyes, such as "Nigrosine Base EX," "Oil Black BS," "Oil Black SO," "Bontron N-01," "Bontron N-04," "Bontron N-07," "Bontron N-09," and "Bontron N-11" (all manufactured by Orient Chemical Industries Co., Ltd.); triphenylmethane dyes containing a tertiary amine as a side chain; quaternary ammonium salt compounds, such as "Bontron P-51" (manufactured by Orient Chemical Industries Co., Ltd.), cetyltrimethylammonium bromide, and "COPY CHARGE PX" (manufactured by Orient Chemical Industries Co., Ltd.). VP435 (manufactured by Clariant), etc.; polyamine resins, such as AFP-B (manufactured by Orient Chemical Industries, Ltd.); imidazole derivatives, such as PLZ-2001 and PLZ-8001 (both manufactured by Shikoku Chemical Industries, Ltd.); styrene-acrylic resins, such as FCA-701PT and FCA-201-PS (manufactured by Fujikura Chemical Industries, Ltd.), etc.
また、負帯電性荷電制御剤としては、含金属アゾ染料、例えば「バリファーストブラック3804」、「ボントロンS-31」、「ボントロンS-32」、「ボントロンS-34」、「ボントロンS-36」(以上、オリヱント化学工業(株)製)、「アイゼンスピロンブラックTRH」、「T-77」(保土谷化学工業(株)製)等;ベンジル酸化合物の金属化合物、例えば、「LR-147」、「LR-297」(以上、日本カーリット(株)製)等;サリチル酸化合物の金属化合物、例えば、「ボントロンE-81」、「ボントロンE-84」、「ボントロンE-88」、「ボントロンE-304」(以上、オリヱント化学工業(株)製)、「TN-105」(保土谷化学工業(株)製)等;銅フタロシアニン染料;4級アンモニウム塩、例えば「COPY CHARGE NX VP434」(クラリアント社製)、ニトロイミダゾール誘導体等;有機金属化合物等が挙げられる。 Negatively chargeable charge control agents include metal-containing azo dyes, such as "Balifast Black 3804," "Bontron S-31," "Bontron S-32," "Bontron S-34," and "Bontron S-36" (all manufactured by Orient Chemical Industries, Ltd.), "Eisenspiron Black TRH," and "T-77" (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.); metal compounds of benzilic acid compounds, such as "LR-147" and "LR-297" (manufactured by Nippon Carlit Co., Ltd.); metal compounds of salicylic acid compounds, such as "Bontron E-81," "Bontron E-84," "Bontron E-88," and "Bontron E-304" (all manufactured by Orient Chemical Industries, Ltd.), and "TN-105" (manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd.); copper phthalocyanine dyes; and quaternary ammonium salts, such as "COPY CHARGE NX" VP434 (Clariant), nitroimidazole derivatives, organometallic compounds, etc.
荷電制御剤の含有量は、トナーの帯電安定性の観点から、結着樹脂100質量部に対して、好ましくは0.01質量部以上、より好ましくは0.2質量部以上であり、そして、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは3質量部以下、さらに好ましくは2質量部以下である。 From the viewpoint of toner charge stability, the content of the charge control agent is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.2 parts by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, even more preferably 3 parts by mass or less, and even more preferably 2 parts by mass or less, per 100 parts by mass of binder resin.
本発明のトナーは、溶融混練法、乳化転相法、重合法等の従来より公知のいずれの方法により得られたトナーであってもよいが、生産性や着色剤の分散性の観点から、溶融混練法による粉砕トナーが好ましい。溶融混練法による粉砕トナーの場合、例えば、結着樹脂及び着色剤、必要に応じて、離型剤、荷電制御剤等の原料をヘンシェルミキサー等の混合機で均一に混合した後、密閉式ニーダー、1軸もしくは2軸の押出機、オープンロール型混練機等で溶融混練し、冷却、粉砕、分級して製造することができる。 The toner of the present invention may be obtained by any conventional method such as the melt-kneading method, emulsion phase inversion method, or polymerization method. However, from the viewpoints of productivity and colorant dispersibility, pulverized toner obtained by the melt-kneading method is preferred. In the case of pulverized toner obtained by the melt-kneading method, for example, raw materials such as a binder resin, a colorant, and, if necessary, a release agent and a charge control agent are uniformly mixed in a mixer such as a Henschel mixer, and then melt-kneaded in an internal kneader, a single-screw or twin-screw extruder, an open-roll kneader, or the like, followed by cooling, pulverization, and classification.
なお、トナーの製造において、結着樹脂が複数の樹脂からなる場合は、予め複数の樹脂を混合した結着樹脂を用いてもよいが、トナーを製造する際に、それぞれの樹脂を直接原料の混合に供してもよい。 When producing toner, if the binder resin is made up of multiple resins, a binder resin in which multiple resins are mixed in advance may be used, but when producing toner, each resin may be directly used to mix the raw materials.
本発明のトナーには、転写性を向上させるために、外添剤を用いることが好ましい。外添剤としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化亜鉛等の無機微粒子や、メラミン系樹脂微粒子、ポリテトラフルオロエチレン樹脂微粒子等の樹脂粒子等の有機微粒子が挙げられ、2種以上が併用されていてもよい。これらの中では、シリカが好ましく、トナーの転写性の観点から、疎水化処理された疎水性シリカであることがより好ましい。 The toner of the present invention preferably uses an external additive to improve transferability. Examples of external additives include inorganic fine particles such as silica, alumina, titania, zirconia, tin oxide, and zinc oxide, and organic fine particles such as resin particles such as melamine-based resin fine particles and polytetrafluoroethylene resin fine particles. Two or more types may be used in combination. Of these, silica is preferred, and from the perspective of toner transferability, hydrophobic silica that has been hydrophobized is even more preferred.
シリカ粒子の表面を疎水化するための疎水化処理剤としては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、ジメチルジクロロシラン(DMDS)、シリコーンオイル、オクチルトリエトキシシラン(OTES)、メチルトリエトキシシラン等が挙げられる。 Hydrophobic treatment agents used to hydrophobize the surface of silica particles include hexamethyldisilazane (HMDS), dimethyldichlorosilane (DMDS), silicone oil, octyltriethoxysilane (OTES), and methyltriethoxysilane.
外添剤の平均粒子径は、トナーの帯電性や流動性、転写性の観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上であり、そして、好ましくは250nm以下、より好ましくは200nm以下、さらに好ましくは90nm以下である。 From the viewpoint of the chargeability, fluidity, and transferability of the toner, the average particle diameter of the external additive is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, and preferably 250 nm or less, more preferably 200 nm or less, and even more preferably 90 nm or less.
外添剤の含有量は、トナーの帯電性や流動性、転写性の観点から、外添剤で処理する前のトナー粒子100質量部に対して、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上、さらに好ましくは0.3質量部以上であり、そして、好ましくは5質量部以下、より好ましくは3質量部以下である。 From the viewpoint of the toner's chargeability, fluidity, and transferability, the content of the external additive is preferably 0.05 parts by weight or more, more preferably 0.1 parts by weight or more, and even more preferably 0.3 parts by weight or more, per 100 parts by weight of toner particles before treatment with the external additive, and is preferably 5 parts by weight or less, and more preferably 3 parts by weight or less.
本発明のトナーの体積中位粒径(D50)は、好ましくは3μm以上、より好ましくは4μm以上であり、そして、好ましくは15μm以下、より好ましくは10μm以下である。なお、本明細書において、体積中位粒径(D50)とは、体積分率で計算した累積体積頻度が粒径の小さい方から計算して50%になる粒径を意味する。また、トナーを外添剤で処理している場合には、外添剤で処理する前のトナー粒子の体積中位粒径をトナーの体積中位粒径とする。 The volume median particle diameter ( D50 ) of the toner of the present invention is preferably 3 μm or more, more preferably 4 μm or more, and preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less. In this specification, the volume median particle diameter ( D50 ) means the particle diameter at which the cumulative volume frequency calculated by volume fraction is 50% counted from the smallest particle diameter. In addition, when the toner is treated with an external additive, the volume median particle diameter of the toner particles before treatment with the external additive is taken as the volume median particle diameter of the toner.
本発明のトナーは、そのまま一成分現像用トナーとして、又はキャリアと混合して用いられる二成分現像用トナーとして、それぞれ一成分現像方式又は二成分現像方式の画像形成装置に用いることができる。 The toner of the present invention can be used as a single-component developing toner as is, or as a two-component developing toner mixed with a carrier, in image forming devices using either a single-component or two-component developing system, respectively.
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。樹脂等の物性は、以下の方法により測定することができる。 The present invention will be explained in detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples. Physical properties of resins and the like can be measured by the following methods.
〔PETのIV値〕
フェノール/テトラクロロエタン(質量比)が60/40の混合溶媒に、4g/Lの濃度にて溶解し、ウベローデ型粘度計にて測定を行い、下記式に従って算出することで求めることができる。
IV=(-1+√(1+4kη))/(2kC)
〔式中、k=0.33、C=0.004g/mLであり、η=(t1/t0)-1(t0:溶媒のみの落下秒数、t1:試料溶液の落下秒数)である。〕
[PET IV value]
The viscosity can be determined by dissolving the material in a 60/40 phenol/tetrachloroethane (mass ratio) mixed solvent at a concentration of 4 g/L, measuring with an Ubbelohde viscometer, and calculating according to the following formula.
IV=(-1+√(1+4kη))/(2kC)
(where k = 0.33, C = 0.004 g/mL, and η = (t/t) (t: number of seconds it takes for the solvent alone to fall, and t: number of seconds it takes for the sample solution to fall).)
〔樹脂中の低分子量環状揮発成分の含有量〕
(1) 標準トルエン溶液の測定
トルエン100mgを100mL容のメスフラスコに秤量し、メタノールでメスアップする。この溶液をさらに100倍希釈し、標準トルエン溶液とする。標準トルエン溶液を20mL容のヘッドスペースバイアル瓶に10μL入れ、アルミキャップで素早く密封した。ヘッドスペースの気体を、下記に示す条件で測定する。
(2) サンプルの測定
30~40gの試料をコーヒーミルにて15秒間粉砕し、得られた微粉砕物500mgを20mL容のヘッドスペースバイアル瓶に秤量し、アルミキャップで密封する。
サンプルを封入したバイアル瓶をヘッドスペースサンプラー「Agilent 7697」(アジレント・テクノロジー社製)にセットし、70℃で25分間バイアル瓶を加熱した。その後、ヘッドスペースの気体をガスクロマトグラフ「Agilent 7890B」(アジレント・テクノロジー社製)に導入し、下記に示す条件にて測定を行う。
測定により得られたピーク面積と上記で測定したトルエンのピーク面積より、サンプル樹脂中の合計揮発成分量(TVOC)及び分子量が50以上200以下の環状揮発成分量(CVOC)をトルエン換算にて算出し、さらにTVOC中のCVOC(質量%)を算出する。
〔測定条件〕
・ヘッドスペースサンプラー条件
オーブン温度:70℃
ループ温度:170℃
ライン温度:200℃
バイアル平衡時間:25分
・GC測定条件
カラム:DB-624(60m×320μm×1.8μm:アジレント・テクノロジー社製)
検出器:MSD
オーブン昇温条件:初期温度 40℃(2分保持)
第1段階昇温速度:7℃/分
最終温度:220℃(8分保持)
注入口温度:200℃
検出器温度:300℃
スプリット比:20:1
カラム流量:1.2mL/min(He)
[Content of low molecular weight cyclic volatile components in resin]
(1) Measurement of standard toluene solution: Weigh 100 mg of toluene into a 100 mL volumetric flask and make up to 100% with methanol. This solution is further diluted 100 times to make the standard toluene solution. Add 10 μL of the standard toluene solution to a 20 mL headspace vial and quickly seal it with an aluminum cap. Measure the headspace gas under the conditions shown below.
(2) Sample measurement
30 to 40 g of the sample is ground in a coffee mill for 15 seconds, and 500 mg of the resulting finely ground material is weighed into a 20 mL headspace vial and sealed with an aluminum cap.
The vial containing the sample was placed in a headspace sampler "Agilent 7697" (Agilent Technologies) and heated at 70°C for 25 minutes. The headspace gas was then introduced into a gas chromatograph "Agilent 7890B" (Agilent Technologies) and measured under the conditions shown below.
From the peak area obtained by the measurement and the toluene peak area measured above, the total amount of volatile organic compounds (TVOC) and the amount of cyclic volatile organic compounds (CVOC) with a molecular weight of 50 or more and 200 or less in the sample resin are calculated in toluene equivalent, and the CVOC (mass%) in the TVOC is further calculated.
[Measurement conditions]
Headspace sampler conditions: Oven temperature: 70°C
Loop temperature: 170℃
Line temperature: 200℃
Vial equilibration time: 25 minutes GC measurement conditions Column: DB-624 (60 m x 320 μm x 1.8 μm: Agilent Technologies)
Detector: MSD
Oven temperature rise conditions: Initial temperature 40°C (hold for 2 minutes)
First stage temperature increase rate: 7°C/min Final temperature: 220°C (held for 8 minutes)
Inlet temperature: 200℃
Detector temperature: 300°C
Split ratio: 20:1
Column flow rate: 1.2 mL/min (He)
〔樹脂の軟化点〕
フローテスター「CFT-500D」((株)島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/minで加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
[Softening point of resin]
Using a flow tester "CFT-500D" (Shimadzu Corporation), 1g of sample is heated at a temperature increase rate of 6℃/min while applying a load of 1.96MPa with the plunger, and extruding it from a nozzle 1mm in diameter and 1mm in length. The plunger depression distance of the flow tester is plotted against the temperature, and the temperature at which half of the sample flows out is taken as the softening point.
〔樹脂の吸熱の最大ピーク温度〕
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、室温(20℃)から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した試料をそのままの温度で1分間維持する。その後、昇温速度10℃/minで180℃まで昇温しながら吸熱ピークを測定する。観測される吸熱ピークのうち、ピーク面積が最大のピークの温度を吸熱の最大ピーク温度とする。
[Maximum endothermic peak temperature of resin]
Using a differential scanning calorimeter "Q-100" (TA Instruments Japan Co., Ltd.), 0.01 to 0.02 g of sample is weighed into an aluminum pan, cooled from room temperature (20°C) to 0°C at a rate of 10°C/min, and maintained at that temperature for 1 minute. The sample is then heated to 180°C at a rate of 10°C/min while measuring the endothermic peak. The temperature of the peak with the largest peak area among the observed endothermic peaks is taken as the maximum endothermic peak temperature.
〔樹脂のガラス転移温度〕
示差走査熱量計「Q-20」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、吸熱の最大ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。
[Glass transition temperature of resin]
Using a differential scanning calorimeter "Q-20" (TA Instruments Japan Co., Ltd.), 0.01 to 0.02 g of sample was weighed into an aluminum pan, heated to 200°C, and cooled from that temperature to 0°C at a rate of 10°C/min. The sample was then heated at a rate of 10°C/min, and the glass transition temperature was determined as the temperature at the intersection of an extension of the baseline below the maximum endothermic peak temperature and a tangent line showing the maximum slope from the rising part of the peak to the peak apex.
〔樹脂の酸価〕
JIS K 0070:1992の方法に基づき測定する。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
[Acid value of resin]
Measurement is performed based on the method of JIS K 0070:1992, except that the measurement solvent is changed from the ethanol and ether mixture specified in JIS K 0070 to a mixture of acetone and toluene (acetone:toluene = 1:1 (volume ratio)).
〔離型剤の融点〕
示差走査熱量計「DSC 210」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製)を用いて、試料0.01~0.02gをアルミパンに計量し、昇温速度10℃/minで200℃まで昇温し、その温度から降温速度5℃/minで-10℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで180℃まで昇温し測定する。そこで得られた融解吸熱カーブから観察される吸熱の最大ピーク温度を離型剤の融点とする。
[Melting point of release agent]
Using a differential scanning calorimeter "DSC 210" (manufactured by TA Instruments Japan Co., Ltd.), 0.01 to 0.02 g of sample is weighed into an aluminum pan, heated to 200°C at a heating rate of 10°C/min, and cooled from that temperature to -10°C at a cooling rate of 5°C/min. Next, the sample is heated to 180°C at a heating rate of 10°C/min and measured. The maximum endothermic peak temperature observed in the melting endothermic curve obtained is taken as the melting point of the release agent.
〔外添剤の平均粒子径〕
平均粒子径は、個数平均粒子径を指し、走査型電子顕微鏡(SEM)写真から500個の粒子の粒径(長径と短径の平均値)を測定し、それらの数平均値とする。
[Average particle size of external additives]
The average particle size refers to the number-average particle size, and is calculated by measuring the particle sizes (average values of major and minor axes) of 500 particles in a scanning electron microscope (SEM) photograph and averaging these values by number.
〔トナーの体積中位粒径〕
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター(株)製)
アパチャー径:50μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマン・コールター(株)製)
電解液:アイソトンII(ベックマン・コールター(株)製)
分散液:電解液にエマルゲン109P(花王(株)製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB(グリフィン):13.6)を溶解して5質量%に調整したもの
分散条件:前記分散液5mLに測定試料10mgを添加し、超音波分散機(機械名:(株)エスエヌディー製US-1、出力:80W)にて1分間分散させ、その後、前記電解液25mLを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させて、試料分散液を調製する。
測定条件:前記電解液100mLに、3万個の粒子の粒径を20秒間で測定できる濃度となるように、前記試料分散液を加え、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
[Volume Median Particle Size of Toner]
Measuring device: Coulter Multisizer II (manufactured by Beckman Coulter, Inc.)
Aperture diameter: 50 μm
Analysis software: Coulter Multisizer AccuComp version 1.19 (Beckman Coulter, Inc.)
Electrolyte: Isoton II (Beckman Coulter, Inc.)
Dispersion liquid: Emulgen 109P (Kao Corporation, polyoxyethylene lauryl ether, HLB (Griffin): 13.6) was dissolved in the electrolyte to adjust the concentration to 5% by mass. Dispersion conditions: 10 mg of the measurement sample was added to 5 mL of the dispersion liquid, and the mixture was dispersed for 1 minute using an ultrasonic disperser (machine name: US-1, manufactured by SND Corporation, output: 80 W). Thereafter, 25 mL of the electrolyte liquid was added, and the mixture was further dispersed for 1 minute using the ultrasonic disperser to prepare a sample dispersion liquid.
Measurement conditions: The sample dispersion is added to 100 mL of the electrolyte to a concentration that allows the particle diameters of 30,000 particles to be measured in 20 seconds, and the volume median particle diameter (D 50 ) is determined from the particle size distribution.
樹脂製造例1
表1に示すアルコール成分、テレフタル酸、PET、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温を行った後、235℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認し、190℃まで冷却した。その後、表1に示す脂肪族ジカルボン酸系化合物を加え、2時間かけて230℃まで昇温した後、26.7kPaにて1時間反応させた。次いで、反応混合物を200℃で撹拌しながら1時間かけてイオン交換水350g(原料モノマーの総量100質量部に対して5質量部、供給速度 0.08質量部/min)を樹脂中に添加した。その後230℃に昇温した後、26.7kPaにて0.5時間減圧し、水蒸気蒸留を行った。その後、190℃まで冷却したのち、無水トリメリット酸を加え、210℃で30分保持し、80kPaの減圧下で表1に記載の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AH1~AH5)を得た。なお、本発明における反応率とは、生成反応水量(mol)/理論生成水量(mol)×100の値をいう。
Resin Production Example 1
The alcohol components, terephthalic acid, PET, esterification catalyst, and esterification co-catalyst shown in Table 1 were placed in a 10-liter four-neck flask equipped with a thermometer, a stainless steel stirring rod, a downflow condenser, and a nitrogen inlet tube. The mixture was heated to 235°C in a nitrogen atmosphere in a mantle heater. After confirming that the reaction rate reached 95% or more at 235°C, the mixture was cooled to 190°C. The aliphatic dicarboxylic acid compound shown in Table 1 was then added, and the mixture was heated to 230°C over 2 hours and then reacted at 26.7 kPa for 1 hour. Next, 350 g of ion-exchanged water (5 parts by mass per 100 parts by mass of raw material monomers, feed rate 0.08 parts by mass/min) was added to the resin over 1 hour while stirring the reaction mixture at 200°C. The mixture was then heated to 230°C, reduced pressure at 26.7 kPa for 0.5 hours, and steam distillation was performed. After that, the mixture was cooled to 190°C, and then trimellitic anhydride was added. The mixture was maintained at 210°C for 30 minutes and reacted under a reduced pressure of 80 kPa until the softening point shown in Table 1 was reached, thereby obtaining amorphous polyester resins (resins AH1 to AH5). In the present invention, the reaction rate refers to the value of the amount of reaction water produced (mol)/theoretical amount of water produced (mol)×100.
樹脂製造例2
表1に示すアルコール成分、テレフタル酸、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温を行った後、235℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認し、190℃まで冷却した。その後、表1に示す脂肪族ジカルボン酸を加え、2時間かけて230℃まで昇温した後、26.7kPaにて1時間反応させた。次いで、190℃まで冷却したのち、無水トリメリット酸を加え、210℃で30分保持し、80kPaの減圧下で表1に記載の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AH6)を得た。
Resin Production Example 2
The alcohol component, terephthalic acid, esterification catalyst, and esterification co-catalyst shown in Table 1 were placed in a 10-liter four-neck flask equipped with a thermometer, a stainless steel stirring rod, a downflow condenser, and a nitrogen inlet tube, and the flask was heated to 235°C in a nitrogen atmosphere using a mantle heater. After confirming that the reaction rate had reached 95% or more at 235°C, the flask was cooled to 190°C. The aliphatic dicarboxylic acid shown in Table 1 was then added, and the mixture was heated to 230°C over 2 hours and then reacted at 26.7 kPa for 1 hour. After cooling to 190°C, trimellitic anhydride was added, the mixture was maintained at 210°C for 30 minutes, and the reaction was continued under a reduced pressure of 80 kPa until the softening point shown in Table 1 was reached, yielding an amorphous polyester resin (Resin AH6).
樹脂製造例3
表1に示すアルコール成分、テレフタル酸、PET、エステル化触媒、及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温を行った後、235℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認し、190℃まで冷却した。その後、表1に示す脂肪族ジカルボン酸を加え、2時間かけて230℃まで昇温した後、26.7kPaにて1時間反応した。次いで、190℃まで冷却した後、無水トリメリット酸を加え、210℃で30分保持し、80kPaの減圧下で表1に記載の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AH7)を得た。
Resin Production Example 3
The alcohol component, terephthalic acid, PET, esterification catalyst, and esterification co-catalyst shown in Table 1 were placed in a 10-liter four-neck flask equipped with a thermometer, a stainless steel stirring rod, a downflow condenser, and a nitrogen inlet tube, and the mixture was heated to 235°C in a nitrogen atmosphere in a mantle heater. After confirming that the reaction rate had reached 95% or more at 235°C, the mixture was cooled to 190°C. The aliphatic dicarboxylic acid shown in Table 1 was then added, and the mixture was heated to 230°C over 2 hours, followed by a reaction at 26.7 kPa for 1 hour. After cooling to 190°C, trimellitic anhydride was added, the mixture was held at 210°C for 30 minutes, and the reaction was continued under a reduced pressure of 80 kPa until the softening point shown in Table 1 was reached, yielding an amorphous polyester resin (Resin AH7).
樹脂製造例4
表1に示す原料モノマー、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下にてマントルヒーター中で、235℃まで昇温を行った後、235℃にて反応率が95%以上に到達したのを確認した。その後、8kPaの減圧下で表1に記載の軟化点に達するまで反応を行い、非晶質ポリエステル樹脂(樹脂AL1)を得た。
Resin Production Example 4
The raw material monomers, esterification catalyst, and esterification co-catalyst shown in Table 1 were placed in a 10-liter four-neck flask equipped with a thermometer, a stainless steel stirring rod, a downflow condenser, and a nitrogen inlet tube, and the temperature was raised to 235°C in a mantle heater under a nitrogen atmosphere. After that, it was confirmed that the reaction rate had reached 95% or more at 235°C. Thereafter, the reaction was continued under a reduced pressure of 8 kPa until the softening point shown in Table 1 was reached, yielding an amorphous polyester resin (Resin AL1).
得られた樹脂の物性を表1に示す。なお、吸熱の最大ピーク温度の測定も試みたが、いずれの樹脂も吸熱ピークは観測されなかった。 The physical properties of the resulting resins are shown in Table 1. We also attempted to measure the maximum endothermic peak temperature, but no endothermic peak was observed for any of the resins.
実施例1~5、比較例1及び参考例1
表2に示す結着樹脂100質量部と、負帯電性荷電制御剤「ボントロン E-81」(オリヱント化学工業(株)製)1質量部、着色剤「Regal 330R」(キャボット社製、カーボンブラック)5質量部、及び離形剤「NP-055」(三井化学社製、ポリプロピレンワックス、融点:136℃、145℃)3質量部をヘンシェルミキサーで十分混合した後、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出機を用い、ロール回転速度200r/min、ロール内の加熱温度100℃で溶融混練した。得られた溶融混練物を冷却、粗粉砕した後、I-2型粉砕機(日本ニューマチック社製)により微粉砕し、分級して、体積中位粒径(D50)が6.5μmのトナー粒子を得た。
Examples 1 to 5, Comparative Example 1 and Reference Example 1
100 parts by mass of the binder resin shown in Table 2, 1 part by mass of a negatively chargeable charge control agent "Bontron E-81" (manufactured by Orient Chemical Industries, Ltd.), 5 parts by mass of a colorant "Regal 330R" (manufactured by Cabot Corporation, carbon black), and 3 parts by mass of a release agent "NP-055" (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., polypropylene wax, melting points: 136°C, 145°C) were thoroughly mixed in a Henschel mixer, and then melt-kneaded using a co-rotating twin-screw extruder with a kneading section total length of 1560 mm, a screw diameter of 42 mm, and a barrel inner diameter of 43 mm at a roll rotation speed of 200 r/min and a heating temperature inside the roll of 100 °C. The resulting melt-kneaded product was cooled and coarsely pulverized, then finely pulverized using an I-2 type pulverizer (manufactured by Nippon Pneumatic Co., Ltd.), and classified to obtain toner particles with a volume median particle size (D50) of 6.5 μm.
得られたトナー粒子100質量部に対し、外添剤「アエロジル R-972」(疎水性シリカ、日本アエロジル(株)製、疎水化処理剤:DMDS、平均粒子径:16nm)2.0質量部を添加し、ヘンシェルミキサーを用いて、3600r/minで5分間混合することにより外添処理を行い、トナーを得た。 To 100 parts by mass of the resulting toner particles, 2.0 parts by mass of the external additive "Aerosil R-972" (hydrophobic silica, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., hydrophobic treatment agent: DMDS, average particle size: 16 nm) were added, and the mixture was mixed for 5 minutes at 3600 rpm using a Henschel mixer to perform external addition treatment, yielding a toner.
試験例1〔臭気〕
トナー10gをアルミカップに測り取り蓋をかぶせ、160℃に加熱したホットプレートの上に15分間静置し、トナーから発生する臭気を以下の評価基準に従って評価した。結果を表2に示す。
<評価基準>
A:臭気は全く感じられない。
B:臭気は殆ど感じられない。
C:臭気が少し感じられる。
D:臭気が強く感じられる。
Test Example 1 [Odor]
10 g of toner was weighed into an aluminum cup, the cup was covered with a lid, and the cup was left standing on a hot plate heated to 160° C. for 15 minutes, and the odor emitted from the toner was evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 2.
<Evaluation criteria>
A: No odor is detected at all.
B: Almost no odor is noticeable.
C: A slight odor is detected.
D: A strong odor is felt.
試験例2〔保存性〕
トナー4gを、温度50℃、湿度45%の環境下で72時間放置した。48時間/72時間放置後、トナー凝集の発生程度を目視にて観察し、以下の評価基準に従って保存性を評価した。結果を表2に示す。
<評価基準>
A:48時間後及び72時間後も凝集は全く認められない。
B:48時間後で凝集は認められないが72時間後ではわずかに凝集が認められる。
C:48時間後で凝集は認められないが72時間後では明らかに凝集が認められる。
Test Example 2 [Storage]
4 g of toner was left for 72 hours in an environment of 50°C and 45% humidity. After leaving for 48 hours and 72 hours, the degree of toner aggregation was visually observed and the storage stability was evaluated according to the following evaluation criteria. The results are shown in Table 2.
<Evaluation criteria>
A: No aggregation was observed even after 48 and 72 hours.
B: No aggregation is observed after 48 hours, but slight aggregation is observed after 72 hours.
C: No aggregation is observed after 48 hours, but aggregation is clearly observed after 72 hours.
以上の結果より、実施例1~5では、いずれも、臭気が低減され、保存性も良好であることが分かる。
これに対して、製造の際に水蒸気蒸留をしていない樹脂AH7は樹脂AH2と対比して低分子量環状揮発成分の含有量が多く、樹脂AH7を使用した比較例1では、臭気が発生し、保存性にも欠けていることが分かる。
また、PETの代わりに、PETを構成するエチレングリコールとテレフタル酸を使用した参考例1では、臭気が発生しておらず、保存性も良好であることから、低分子量成分による臭気の課題が、モノマー種に起因するものではなく、PETの使用によるものであることが分かる。
From the above results, it can be seen that in all of Examples 1 to 5, the odor was reduced and the storage stability was good.
In contrast, resin AH7, which was not subjected to steam distillation during production, contains a higher amount of low molecular weight cyclic volatile components than resin AH2, and it can be seen that comparison example 1, which used resin AH7, generates an odor and lacks shelf life.
Furthermore, in Reference Example 1, in which ethylene glycol and terephthalic acid, which are components of PET, were used instead of PET, no odor was generated and the storage stability was good. This shows that the issue of odor due to low-molecular-weight components is not due to the type of monomer, but is due to the use of PET.
本発明のトナー用結着樹脂組成物を含有した静電荷像現像用トナーは、静電荷像現像法、静電記録法、静電印刷法等において形成される潜像の現像等に好適に用いられるものである。 Toners for developing electrostatic images containing the toner binder resin composition of the present invention are suitable for use in developing latent images formed in electrostatic image development methods, electrostatic recording methods, electrostatic printing methods, etc.
Claims (2)
工程2:工程1により得られた反応混合物を水蒸気蒸留する工程、
工程3:工程2の後に反応系内を減圧して水分を除去する工程、及び
工程4:工程3の後に3価以上のカルボン酸系化合物を添加し、さらに重縮合反応を行う工程
を含み、結着樹脂組成物中の揮発成分量が10ppm以下であり、該揮発成分のうち分子量が50以上200以下の低分子量環状揮発成分の含有量が25質量%以下である、トナー用結着樹脂組成物の製造方法。 Step 1: A step of polycondensing an alcohol component, a carboxylic acid component including an aliphatic dicarboxylic acid compound having from 4 to 12 carbon atoms (but not including a trivalent or higher carboxylic acid compound) , and polyethylene terephthalate;
Step 2: steam distilling the reaction mixture obtained in step 1 ;
Step 3: A step of reducing the pressure in the reaction system after Step 2 to remove water ; and
Step 4: After Step 3, a trivalent or higher carboxylic acid compound is added and a polycondensation reaction is carried out.
wherein the binder resin composition contains 10 ppm or less of volatile components, and the content of low-molecular-weight cyclic volatile components having a molecular weight of 50 or more and 200 or less among the volatile components is 25 mass % or less.
工程2:工程1により得られた反応混合物を水蒸気蒸留する工程、Step 2: steam distilling the reaction mixture obtained in step 1;
工程3:工程2の後に反応系内を減圧して水分を除去する工程、及びStep 3: A step of reducing the pressure in the reaction system after Step 2 to remove water; and
工程4:工程3の後に3価以上のカルボン酸系化合物を添加し、さらに重縮合反応を行う工程Step 4: After Step 3, a trivalent or higher carboxylic acid compound is added and a polycondensation reaction is carried out.
を含む方法により、結着樹脂組成物中の揮発成分量が10ppm以下であり、該揮発成分のうち分子量が50以上200以下の低分子量環状揮発成分の含有量が25質量%以下である、トナー用結着樹脂組成物を製造する工程I、並びにa step I for producing a binder resin composition for toner, the binder resin composition having a volatile component content of 10 ppm or less and a low-molecular-weight cyclic volatile component content of 50 to 200 of the volatile components of 25 mass % or less by a method comprising the steps of:
得られたトナー用結着樹脂組成物を含む原料を混合した後、溶融混練し、冷却、粉砕、及び分級する工程IIStep II: mixing the obtained raw materials including the binder resin composition for toner, melt-kneading the mixture, cooling, pulverizing, and classifying the mixture.
を含む、静電荷像現像用トナーの製造方法。A method for producing a toner for developing electrostatic images, comprising:
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