JP7726091B2 - Wax composition for toner - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、レーザープリンタなどの電子写真法や静電記録法などで記録される静電荷像の現像に使用されるトナーに対して好適に用いられるトナー用ワックス組成物に関する。 The present invention relates to a toner wax composition that is suitable for use in toners used to develop electrostatic images recorded by electrophotography or electrostatic recording methods in copiers, laser printers, etc.
複写機やプリンターなどの画像形成装置に使用されるトナーは、バインダー樹脂となる熱可塑性樹脂に、着色剤(カーボンブラック、磁性粉、顔料など)、荷電制御剤、ワックスを含み、必要に応じて、流動性付加剤、クリーニング助剤、転写助剤を更に含む。
この中で、ワックスは定着時にトナーが定着ロールに残存すること(フィルミング)を防止する離型剤として機能するとともに、熱可塑性樹脂の軟化を促進して定着性を向上させる機能を有する。
Toners used in image forming devices such as copiers and printers contain a thermoplastic resin as a binder resin, a colorant (carbon black, magnetic powder, pigment, etc.), a charge control agent, and wax, and may further contain a fluidity additive, a cleaning aid, and a transfer aid, as necessary.
Among these, wax functions as a release agent that prevents the toner from remaining on the fixing roll (filming) during fixing, and also has the function of promoting the softening of the thermoplastic resin to improve fixing properties.
一方、ワックスはトナー保管時にブリードすることで、トナー粒子同士のブロッキングの要因となることから、トナーの保存安定性を改善することが検討されている。
例えば特許文献1には、炭素数14~30の中から選ばれる直鎖飽和モノカルボン酸あるいはその混合物と、炭素数14~30の中から選ばれる直鎖飽和一価アルコールあるいはその混合物、または炭素数2~30の中から選ばれる2~6価の多価アルコールあるいはその混合物とを縮合反応し、その後にアルカリ水溶液を用いて中和して中和塩を遠心分離で除去することを特徴とするトナー用エステルワックスの製造方法が記載されており、本ワックスを用いることにより、保存安定性に優れたトナーが提供されることが記載されている。
On the other hand, since bleeding of wax during toner storage can cause blocking between toner particles, studies are being conducted to improve the storage stability of toner.
For example, Patent Document 1 describes a method for producing an ester wax for toner, which comprises condensing a linear saturated monocarboxylic acid selected from those having 14 to 30 carbon atoms or a mixture thereof with a linear saturated monohydric alcohol selected from those having 14 to 30 carbon atoms or a mixture thereof, or a dihydric to hexahydric polyhydric alcohol selected from those having 2 to 30 carbon atoms or a mixture thereof, followed by neutralizing the reaction mixture with an aqueous alkali solution and removing the neutralized salt by centrifugation. It also describes that the use of this wax provides a toner with excellent storage stability.
また近年、複合機や商業印刷機等の複写装置には、生産効率の向上と省エネルギー化の観点から従来以上の超高速印刷に適応可能なトナーが求められている。
例えば特許文献2には、マイクロクリスタリンワックスのような炭化水素ワックスとベヘン酸ベヘニルのようなエステルワックスを混合することで、耐擦り性に優れた印刷物が得られるトナーが紹介されており、このようなワックス組成物を用いた場合、耐擦り性が向上することで高速印刷への対応が可能となる。
Furthermore, in recent years, copying machines such as multifunction machines and commercial printing machines have been required to have toners that are adaptable to ultra-high speed printing, which is faster than conventional toners, from the viewpoint of improving production efficiency and saving energy.
For example, Patent Document 2 introduces a toner that can produce printed matter with excellent abrasion resistance by mixing a hydrocarbon wax such as a microcrystalline wax with an ester wax such as behenyl behenate. When such a wax composition is used, the improved abrasion resistance makes it possible to handle high-speed printing.
さらに、これらの装置が用いられる商業印刷分野では、前述の超高速印刷条件下においても、銀塩写真やグラビア印刷によって得られる写真やポスターと同等の高画質な印刷物を安定的に提供することが求められてる。これに対して、ワックスがトナー粒子中で過度に凝集、偏在することにより着色剤の分散を阻害することや、印刷物表層でのワックスの結晶状態に差異が生じることにより光沢ムラが発生することが課題となっており、これらの課題を解決可能なワックスが求められている。
例えば特許文献3には、直鎖モノカルボン酸と直鎖モノアルコールとのモノエステルを含むワックスと、水酸基1個を有する炭素数12~24の直鎖モノカルボン酸及び炭素数12~24の直鎖モノカルボン酸からなる混合カルボン酸とグリセリンとのエステルとを含む混合ワックスを用いることで、画像定着と着色剤の分散性に優れたトナーが得られることが記載されている。しかしながら、このようにグリセロール骨格を有するエステルと他のワックスを併用した場合、ワックス組成物の凝固点が著しく低下することで、高速印刷時の印刷物上に印刷部位によってワックスの固まり方の差異ひいては結晶状態の差異が生じ、印刷物同士のブロッキングや光沢ムラの原因となる恐れがある。
Furthermore, in the commercial printing field where these devices are used, there is a demand for the stable production of high-quality prints equivalent to photographs and posters obtained by silver halide photography or gravure printing, even under the aforementioned ultra-high-speed printing conditions. However, there are issues with wax, such as excessive aggregation and uneven distribution within toner particles, which inhibits the dispersion of colorants, and differences in the crystalline state of wax on the surface of printed materials, which causes uneven gloss. A wax that can solve these issues is needed.
For example, Patent Document 3 describes that a toner excellent in image fixation and colorant dispersibility can be obtained by using a mixed wax containing a monoester of a linear monocarboxylic acid and a linear monoalcohol, and an ester of glycerin with a mixed carboxylic acid consisting of a linear monocarboxylic acid having 12 to 24 carbon atoms and one hydroxyl group and a linear monocarboxylic acid having 12 to 24 carbon atoms. However, when an ester having a glycerol skeleton is used in combination with another wax in this way, the freezing point of the wax composition is significantly lowered, which causes differences in the way the wax solidifies and therefore differences in the crystalline state depending on the printed area on the printed material during high-speed printing, and this may cause blocking between printed materials and uneven gloss.
加えて、特許文献4には、示差走査熱量(DSC)測定によるワックスの昇温時の吸熱ピーク温度と降温時の発熱ピーク温度の差、すなわち融点と凝固点の差が特定の範囲となるエステルワックスを用いることで、ワックスと結着樹脂であるポリエステル樹脂との親和性を調整し、ひいては画像定着時のワックスのブリード量を抑制し、ワックスに起因する光沢ムラの抑制を可能としたトナーが紹介されている。しかし、このようなエステルを用いる場合においても、ワックスの結晶状態の差による光沢ムラを抑制するには十分でなく、また、高速印刷時においてはワックスのブリード量が不足したり、融点と凝固点の差が大きいため、ワックスの融解・凝固が不十分となる恐れがあり、高画質な印刷物を安定的に供給できるとは言えない。
このようにトナーには多くの要求特性があり、これらの要求特性を同時に満たすトナー用ワックスが求められている。
In addition, Patent Document 4 introduces a toner that uses an ester wax in which the difference between the endothermic peak temperature when the wax is heated and the exothermic peak temperature when the wax is cooled, i.e., the difference between the melting point and the freezing point, falls within a specific range as measured by differential scanning calorimetry (DSC), thereby adjusting the affinity between the wax and the polyester resin binder resin, thereby suppressing the amount of wax bleeding during image fixation and making it possible to suppress gloss unevenness caused by the wax. However, even when such an ester is used, it is not sufficient to suppress gloss unevenness caused by differences in the crystalline state of the wax, and there is a risk that the amount of wax bleeding will be insufficient during high-speed printing, or that the wax will not melt and solidify sufficiently due to the large difference between the melting point and the freezing point, making it difficult to stably supply high-quality printed matter.
As described above, there are many required properties for toner, and there is a demand for a toner wax that can simultaneously satisfy all of these required properties.
本発明の目的は、トナー中での保存安定性と着色剤の分散性向上に優れ、高速印刷時においても印刷物の光沢ムラを抑制可能なトナー用ワックス組成物を提供することである。 The object of the present invention is to provide a wax composition for toner that has excellent storage stability and colorant dispersibility in toner, and can suppress uneven gloss in printed materials even during high-speed printing.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、下記に示すモノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bを特定の割合で含む組成物をトナー用ワックスとして使用した場合に、トナー中での保存安定性と着色剤の分散性向上に優れ、高速印刷時においても印刷物の光沢ムラを抑制可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のトナー用ワックス組成物は、下記構造式(1)で表されるモノエステル化合物Aと下記構造式(2)で表されるモノエステル化合物Bとを含有し、モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bとの質量比が99.9:0.1~30:70であるトナー用ワックス組成物である。
モノエステル化合物A:
The present inventors have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems, and as a result have found that when a composition containing the following monoester compound A and monoester compound B in a specific ratio is used as a toner wax, the storage stability and dispersibility of a colorant in the toner are excellent and gloss unevenness in printed matter can be suppressed even during high-speed printing, thereby completing the present invention.
That is, the toner wax composition of the present invention contains a monoester compound A represented by the following structural formula (1) and a monoester compound B represented by the following structural formula (2), and the mass ratio of the monoester compound A to the monoester compound B is 99.9:0.1 to 30:70.
Monoester Compound A:
(式中のR1は炭素数15~24の直鎖飽和アルキル基を表し、R2は炭素数16~24の直鎖飽和アルキル基を表す。)
モノエステル化合物B:
(In the formula, R1 represents a linear saturated alkyl group having 15 to 24 carbon atoms, and R2 represents a linear saturated alkyl group having 16 to 24 carbon atoms.)
Monoester Compound B:
(式中のR3は炭素数15~24の直鎖飽和アルキル基を表し、nは2~6の整数を表す。) (In the formula, R3 represents a linear saturated alkyl group having 15 to 24 carbon atoms, and n represents an integer of 2 to 6.)
本発明のトナー用ワックス組成物は、トナー中での保存安定性と着色剤の分散性向上に優れ、高速印刷時においても印刷物の光沢ムラを抑制可能である。 The toner wax composition of the present invention has excellent storage stability and improved colorant dispersibility in toner, and can suppress uneven gloss in printed materials even during high-speed printing.
以下、本発明の実施形態を説明する。
本発明のトナー用ワックス組成物は、必須成分として、下記に示すモノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bを含有する。
なお、本明細書において記号「~」を用いて規定された数値範囲は「~」の両端(上限および下限)の数値を含むものとする。例えば「2~5」は2以上5以下を表す。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
The toner wax composition of the present invention contains, as essential components, a monoester compound A and a monoester compound B shown below.
In this specification, a numerical range defined using the symbol "to" is intended to include both the upper and lower limits of the symbol "to." For example, "2 to 5" represents a range from 2 to 5.
〔モノエステル化合物A〕
モノエステル化合物Aは、炭素数が16~24である直鎖飽和モノカルボン酸の中から選ばれる少なくとも1種の直鎖飽和モノカルボン酸と、炭素数が16~24である直鎖飽和モノアルコールの中から選ばれる少なくとも1種の直鎖飽和モノアルコールとから得られる脂肪酸エステルワックスであり、下記構造式(1)で表される。
[Monoester Compound A]
The monoester compound A is a fatty acid ester wax obtained from at least one linear saturated monocarboxylic acid selected from linear saturated monocarboxylic acids having 16 to 24 carbon atoms and at least one linear saturated monoalcohol selected from linear saturated monoalcohols having 16 to 24 carbon atoms, and is represented by the following structural formula (1):
(式中のR1は炭素数15~24の直鎖飽和アルキル基を表し、R2は炭素数16~24の直鎖飽和アルキル基を表す。) (In the formula, R1 represents a linear saturated alkyl group having 15 to 24 carbon atoms, and R2 represents a linear saturated alkyl group having 16 to 24 carbon atoms.)
モノエステル化合物Aの原料カルボン酸は、炭素数が16~24、好ましくは18~22の直鎖飽和モノカルボン酸である。原料カルボン酸の炭素数が小さすぎる場合には、ワックスが低温度で融解して、トナー中での保存安定性が著しく低下するおそれがある。また、炭素数が大きすぎる場合には、トナー中でのワックスの分散性が悪化し、着色剤の分散に悪影響を及ぼす恐れがある。
原料カルボン酸の具体例としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸等が挙げられる。これらの中でもステアリン酸、ベヘニン酸が特に好ましい。
The raw carboxylic acid for monoester compound A is a linear saturated monocarboxylic acid having a carbon number of 16 to 24, preferably 18 to 22. If the raw carboxylic acid has too few carbon atoms, the wax may melt at a low temperature, resulting in a significant decrease in storage stability in the toner. If the raw carboxylic acid has too many carbon atoms, the wax may become less dispersible in the toner, adversely affecting the dispersion of the colorant.
Specific examples of the raw material carboxylic acid include palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, etc. Among these, stearic acid and behenic acid are particularly preferred.
モノエステル化合物Aの原料アルコールは、炭素数が16~24、好ましくは18~22の直鎖飽和モノアルコールである。原料アルコールの炭素数が小さすぎる場合には、ワックスが低温度で融解して、トナー中での保存安定性が著しく低下するおそれがある。また、炭素数が大きすぎる場合には、トナー中でのワックスの分散性が悪化し、着色剤の分散に悪影響を及ぼす恐れがある。
原料アルコールの具体例としては、例えば、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール、アラキジルアルコール、ベヘニルアルコール等が挙げられる。これらの中でもステアリルアルコール、ベヘニルアルコールが特に好ましい
上記直鎖飽和モノカルボン酸と上記直鎖飽和モノアルコールとから得られるモノエステル化合物Aとしては総炭素数が36~44であることが好ましく、特に好ましくは総炭素数が40~44である。これらの中でもステアリン酸もしくはベヘニン酸とベヘニルアルコールからなるモノエステル化合物が好ましい。
The raw material alcohol for monoester compound A is a linear saturated monoalcohol having a carbon number of 16 to 24, preferably 18 to 22. If the carbon number of the raw material alcohol is too small, the wax may melt at a low temperature, resulting in a significant decrease in storage stability in the toner. If the carbon number is too large, the dispersibility of the wax in the toner may deteriorate, adversely affecting the dispersion of the colorant.
Specific examples of the raw material alcohol include palmityl alcohol, stearyl alcohol, arachidyl alcohol, and behenyl alcohol. Of these, stearyl alcohol and behenyl alcohol are particularly preferred. The monoester compound A obtained from the above-mentioned linear saturated monocarboxylic acid and the above-mentioned linear saturated monoalcohol preferably has a total carbon number of 36 to 44, and particularly preferably has a total carbon number of 40 to 44. Of these, a monoester compound formed from stearic acid or behenic acid and behenyl alcohol is preferred.
本発明におけるモノエステル化合物Aは、保存安定性と高速印刷への対応の観点で、酸価は5mgKOH/g以下が好ましく、さらには3mgKOH/g以下が好ましく、特に1mgKOH/g以下が好ましい。
また同様の観点で、水酸基価は10mgKOH/g以下が好ましく、さらには5mgKOH/g以下が好ましく、特に3mgKOH/g以下が好ましい。
なお、酸価はJOCS(日本油化学会)2.3.1-1996に準拠して測定することができ、水酸基価はJOCS(日本油化学会)2.3.6.2-1996に準拠して測定することができる。
In view of storage stability and compatibility with high-speed printing, the monoester compound A in the present invention preferably has an acid value of 5 mgKOH/g or less, more preferably 3 mgKOH/g or less, and particularly preferably 1 mgKOH/g or less.
From the same viewpoint, the hydroxyl value is preferably 10 mgKOH/g or less, more preferably 5 mgKOH/g or less, and particularly preferably 3 mgKOH/g or less.
The acid value can be measured in accordance with JOCS (Japan Oil Chemists' Society) 2.3.1-1996, and the hydroxyl value can be measured in accordance with JOCS (Japan Oil Chemists' Society) 2.3.6.2-1996.
本発明におけるモノエステル化合物Aの融点は60~80℃が好ましく、さらに好ましくは65~75℃である。融点が60℃未満では保存安定性が悪化する恐れがあり、80℃より高いと高速印刷時に溶解しない恐れがあり、トナー用ワックスとしての効果を発揮しない可能性がある。
モノエステル化合物Aの融点は、昇温速度毎分10℃の示差走査熱量分析(DSC)により測定することができ、DSC分析により測定される吸熱ピークのトップピークの温度を融点とすることができる。
The melting point of the monoester compound A in the present invention is preferably 60 to 80° C., more preferably 65 to 75° C. If the melting point is less than 60° C., the storage stability may be deteriorated, and if it is higher than 80° C., the monoester compound A may not dissolve during high-speed printing, and may not be effective as a toner wax.
The melting point of the monoester compound A can be measured by differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature rise rate of 10°C per minute, and the temperature of the top peak of the endothermic peak measured by DSC analysis can be taken as the melting point.
〔モノエステル化合物B〕
本発明のモノエステル化合物Bは、炭素数が16~24である直鎖飽和モノカルボン酸の中から選ばれる少なくとも1種の直鎖飽和モノカルボン酸と、炭素数が2~6である直鎖飽和アルキレングリコールの中から選ばれる少なくとも1種の脂肪族アルコールとから得られるモノエステル化合物であり、下記構造式(2)で表される。
[Monoester Compound B]
The monoester compound B of the present invention is a monoester compound obtained from at least one linear saturated monocarboxylic acid selected from linear saturated monocarboxylic acids having 16 to 24 carbon atoms and at least one aliphatic alcohol selected from linear saturated alkylene glycols having 2 to 6 carbon atoms, and is represented by the following structural formula (2):
(式中のR3は炭素数15~24の直鎖飽和アルキル基を表し、nは2~6の整数を表す。) (In the formula, R3 represents a linear saturated alkyl group having 15 to 24 carbon atoms, and n represents an integer of 2 to 6.)
モノエステル化合物Bの原料カルボン酸は、炭素数が16~24、好ましくは18~22の直鎖飽和モノカルボン酸である。原料カルボン酸の炭素数が小さすぎる場合には、ワックスが低温度で融解して、トナー中での保存安定性が著しく低下するおそれがある。また、炭素数が大きすぎる場合には、トナー中でのワックスの分散性が悪化し、着色剤の分散に悪影響を及ぼす恐れがある。
原料カルボン酸の具体例としては、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘニン酸等が挙げられる。これらの中でもステアリン酸が特に好ましい。
The raw carboxylic acid of monoester compound B is a linear saturated monocarboxylic acid having a carbon number of 16 to 24, preferably 18 to 22. If the raw carboxylic acid has too few carbon atoms, the wax may melt at a low temperature, resulting in a significant decrease in storage stability in the toner. If the raw carboxylic acid has too many carbon atoms, the wax may become less dispersible in the toner, adversely affecting the dispersion of the colorant.
Specific examples of the raw material carboxylic acid include palmitic acid, stearic acid, arachidic acid, behenic acid, etc. Among these, stearic acid is particularly preferred.
モノエステル化合物Bの原料アルコールは、炭素数が2~6、好ましくは2~4の直鎖飽和アルキレングリコールである。炭素数が上記の範囲外であった場合、ワックスの融点が著しく低下し、保存安定性を損なう恐れがある。また、原料アルコールのアルキル基が、例えば1、2-プロパンジオールのように、分岐構造を有する場合、または、例えばグリセリンやペンタエリスリトールのように、3価以上のアルコールであった場合、上述のモノエステル化合物Aと配合した際に、ワックスの結晶性を著しく低下させ、高速印刷への対応が困難となり、また、ワックスの結晶状態に起因する光沢ムラが発生する恐れがある。このような観点から、原料アルコールの具体例としては、エチレングリコール、1、4-ブタンジオール、1、6ヘキサンジオール等が挙げられる。これらの中でもエチレングリコール、1、4-ブタンジオールが特に好ましい。
上記直鎖飽和モノカルボン酸と上記直鎖飽和アルキレングリコールとから得られるモノエステル化合物Bとしては総炭素数が20~26であることが好ましく、特に好ましくは総炭素数が20~24であり、これらの中でもステアリン酸とエチレングリコールとからなるモノエステル化合物が好ましい。
The raw material alcohol for monoester compound B is a linear saturated alkylene glycol having 2 to 6 carbon atoms, preferably 2 to 4 carbon atoms. If the carbon number is outside the above range, the melting point of the wax may be significantly lowered, resulting in a loss of storage stability. Furthermore, if the alkyl group of the raw material alcohol has a branched structure, such as 1,2-propanediol, or is a trivalent or higher alcohol, such as glycerin or pentaerythritol, blending with the above-mentioned monoester compound A may significantly reduce the crystallinity of the wax, making it difficult to achieve high-speed printing and causing gloss unevenness due to the crystalline state of the wax. From these perspectives, specific examples of the raw material alcohol include ethylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,6-hexanediol. Among these, ethylene glycol and 1,4-butanediol are particularly preferred.
The monoester compound B obtained from the linear saturated monocarboxylic acid and the linear saturated alkylene glycol preferably has a total carbon number of 20 to 26, and particularly preferably has a total carbon number of 20 to 24. Among these, a monoester compound formed from stearic acid and ethylene glycol is preferred.
本発明におけるモノエステル化合物Bは、保存安定性の観点で、酸価は5mgKOH/g以下が好ましく、さらには3mgKOH/g以下が好ましく、特に1mgKOH/g以下が好ましい。
また、顔料分散および高速印刷時の光沢ムラ抑制の観点で、水酸基価は140mgKOH/g~190mgKOH/gが好ましく、さらには160mgKOH/g~180mgKOH/gが好ましい。
なお、酸価はJOCS(日本油化学会)2.3.1-1996に準拠して測定することができ、水酸基価はJOCS(日本油化学会)2.3.6.2-1996に準拠して測定することができる。
From the viewpoint of storage stability, the monoester compound B in the present invention preferably has an acid value of 5 mgKOH/g or less, more preferably 3 mgKOH/g or less, and particularly preferably 1 mgKOH/g or less.
From the viewpoint of pigment dispersion and suppression of uneven gloss during high-speed printing, the hydroxyl value is preferably 140 mgKOH/g to 190 mgKOH/g, and more preferably 160 mgKOH/g to 180 mgKOH/g.
The acid value can be measured in accordance with JOCS (Japan Oil Chemists' Society) 2.3.1-1996, and the hydroxyl value can be measured in accordance with JOCS (Japan Oil Chemists' Society) 2.3.6.2-1996.
本発明におけるモノエステル化合物Bの融点は60~80℃が好ましく、さらに好ましくは65~75℃である。融点が60℃未満では保存安定性が悪化する恐れがあり、80℃より高いと高速印刷時に溶解しない恐れがあり、トナー用ワックスとしての効果を発揮しない可能性がある。
モノエステル化合物Bの融点は、昇温速度毎分10℃の示差走査熱量分析(DSC)により測定することができ、DSC分析により測定される吸熱ピークのトップピークの温度を融点とすることができる。
The melting point of the monoester compound B in the present invention is preferably 60 to 80° C., more preferably 65 to 75° C. If the melting point is less than 60° C., the storage stability may be deteriorated, and if it is higher than 80° C., the monoester compound B may not dissolve during high-speed printing, and may not be effective as a toner wax.
The melting point of the monoester compound B can be measured by differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature rise rate of 10°C per minute, and the temperature of the top peak of the endothermic peak measured by DSC analysis can be taken as the melting point.
〔トナー用ワックス組成物〕
本発明のトナー用ワックス組成物は、上述のモノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bとを含有し、モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bとの質量比(A):(B)が99.9:0.1~70:30であり、好ましくは99:1~85:15である。モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bの質量比が99.9:0.1~70:30を満たさない場合には本発明の効果が得られず、99:1~85:15を満たす場合には本発明の効果がより顕著に得られる。
[Wax composition for toner]
The toner wax composition of the present invention contains the above-mentioned monoester compound A and monoester compound B, and the mass ratio (A):(B) of monoester compound A to monoester compound B is 99.9:0.1 to 70:30, and preferably 99:1 to 85:15. If the mass ratio of monoester compound A to monoester compound B does not satisfy the range of 99.9:0.1 to 70:30, the effects of the present invention cannot be obtained, but if the range is 99:1 to 85:15, the effects of the present invention can be obtained more significantly.
本発明のトナー用ワックス組成物は、高速印刷時の光沢ムラ抑制の観点から、冷却速度の差異によって生じる結晶化挙動の差異が小さいことが好ましく、その指標として、トナー用ワックス組成物を溶融状態から徐冷した時の結晶化エンタルピーΔHSと、溶融状態から急冷した時の結晶化エンタルピーΔHRの比(ΔHR/ΔHS)が、0.70以上であることが好ましく、0.75以上であることがさらに好ましく、特に0.80以上であることがさらに好ましい。
本発明においては、トナー用ワックス組成物を溶融状態から徐冷した時の結晶化エンタルピーΔHSは、降温速度毎分2℃の示差走査熱量分析(DSC)により、130℃から30℃への降温時の発熱ピークの積分値を算出し、得られた積分値をΔHSとした。また、溶融状態から急冷した時の結晶化エンタルピーΔHRは、降温速度毎分10℃の示差走査熱量分析(DSC)により、130℃から30℃への降温時の発熱ピークの積分値を算出し、得られた積分値をΔHSとした。
From the viewpoint of suppressing gloss unevenness during high-speed printing, it is preferable that the toner wax composition of the present invention has small differences in crystallization behavior caused by differences in cooling rate. As an index of this, the ratio (ΔH R /ΔH S ) of the crystallization enthalpy ΔH S when the toner wax composition is slowly cooled from a molten state to the crystallization enthalpy ΔH R when the toner wax composition is rapidly cooled from a molten state is preferably 0.70 or more, more preferably 0.75 or more, and particularly preferably 0.80 or more.
In the present invention, the crystallization enthalpy ΔH S of the toner wax composition when it is slowly cooled from a molten state is determined by calculating the integral of the exothermic peak when the temperature is decreased from 130° C. to 30° C. by differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature decrease rate of 2° C. per minute, and the obtained integral value is designated as ΔH S. Furthermore, the crystallization enthalpy ΔH R of the toner wax composition when it is rapidly cooled from a molten state is determined by calculating the integral of the exothermic peak when the temperature is decreased from 130° C. to 30° C. by differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature decrease rate of 10° C. per minute, and the obtained integral value is designated as ΔH S.
本発明のトナー用ワックス組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bをそれぞれ合成した後に配合してトナー用ワックスとして製造しても良い。また、モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bとの質量比(A):(B)が上記範囲内の比率になるように合成材料の量を調節し、一括合成で製造しても良い。
モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bをそれぞれ合成した後に配合してトナー用ワックス組成物を製造する方法については、モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bを融点以上に加熱した上で、均一に混合した後に、冷却、微粒子化等を行うことが、品質のばらつきの観点から好ましい。
The toner wax composition of the present invention can be produced by a known method. For example, the monoester compound A and the monoester compound B may be synthesized separately and then blended to produce the toner wax. Alternatively, the amounts of the synthesis materials may be adjusted so that the mass ratio (A):(B) of the monoester compound A to the monoester compound B falls within the above range, and the toner wax composition may be produced by simultaneous synthesis.
In the method of producing a toner wax composition by separately synthesizing a monoester compound A and a monoester compound B and then blending them, it is preferable to heat the monoester compound A and the monoester compound B to a temperature equal to or higher than their melting points, mix them uniformly, and then cool and atomize the mixture, from the viewpoint of preventing variations in quality.
本発明のトナー用ワックス組成物は、バインダー樹脂、着色剤、荷電制御剤などとともに配合され、通常の製法によってトナーが製造される。トナー中における本発明のトナー用ワックス組成物の配合量は、バインダー樹脂100質量部に対して、通常、1~10質量部である。トナー中には、本発明のトナー用ワックス組成物が単独、あるいは2種類以上混合して配合される。 The toner wax composition of the present invention is blended with a binder resin, a colorant, a charge control agent, etc., and a toner is produced by a conventional manufacturing method. The amount of the toner wax composition of the present invention blended in the toner is typically 1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the binder resin. The toner may contain a single toner wax composition of the present invention, or two or more types may be blended together.
以下に本発明のトナー用ワックス組成物の製造例、およびその評価方法を示すことで、本発明を更に具体的に説明する。
〔モノエステル化合物Aの調製例〕
表1に、実施例及び比較例で用いたモノエステル化合物Aの酸価、水酸基価、及び融点を示す。調製方法は次のとおりである。
[モノエステル化合物A―1の調製]
温度計、窒素導入管、攪拌羽および冷却管を取り付けた3Lの4つ口フラスコに、ステアリン酸を1090.9g(3.8mol)、ベヘニルアルコールを1200g(3.7mol)を加え、窒素気流下、220℃で反応させた。得られたエステル粗生成物は2228.5gであり、酸価が5.0mgKOH/gであった。
本エステル粗生成物にトルエン700gおよび2-プロパノール150gを入れ、エステル粗生成物の残存酸価の2.0倍当量に相当する量の水酸化カリウムを含む10質量%水酸化カリウム水溶液を加え、70℃で30分間攪拌した。その後、30分間静置して水層部(下層)を分離・除去した。排水のpHが中性になるまで水洗を4回繰り返した。残ったエステル層の溶剤を180℃、1kPaの減圧条件下で留去し、濾過を行い、ワックスA-1を2072.5g得た。
The present invention will be explained in more detail below by showing examples of the production of the toner wax composition of the present invention and the evaluation method thereof.
[Preparation Example of Monoester Compound A]
The acid value, hydroxyl value, and melting point of the monoester compound A used in the examples and comparative examples are shown in Table 1. The preparation method is as follows.
[Preparation of monoester compound A-1]
1090.9 g (3.8 mol) of stearic acid and 1200 g (3.7 mol) of behenyl alcohol were placed in a 3 L four-neck flask equipped with a thermometer, a nitrogen inlet tube, a stirring blade, and a condenser, and the mixture was reacted under a nitrogen stream at 220° C. The obtained crude ester product weighed 2228.5 g and had an acid value of 5.0 mgKOH/g.
To this crude ester product, 700 g of toluene and 150 g of 2-propanol were added, and a 10% by mass aqueous potassium hydroxide solution containing potassium hydroxide in an amount equivalent to 2.0 times the residual acid value of the crude ester product was added, followed by stirring at 70°C for 30 minutes. The mixture was then allowed to stand for 30 minutes, and the aqueous layer (lower layer) was separated and removed. Washing with water was repeated four times until the pH of the wastewater became neutral. The solvent from the remaining ester layer was distilled off under reduced pressure conditions of 180°C and 1 kPa, followed by filtration, yielding 2072.5 g of Wax A-1.
[モノエステル化合物A―2の調製]
温度計、窒素導入管、攪拌羽および冷却管を取り付けた3Lの4つ口フラスコに、ベヘニン酸を1226.2g(3.6mol)、ベヘニルアルコールを1200g(3.7mol)、パラトルエンスルホン酸を4.4g(0.1mol)加え、窒素気流下、220℃で反応させた。得られたエステル粗生成物は2360.5gであり、酸価が1.0mgKOH/gであった。
[モノエステル化合物A―3の調製]
直鎖飽和脂肪酸としてベヘニン酸を用い、直鎖飽和脂肪族アルコールとしてパルミチルアルコールを用いて、原料仕込み量を変えたこと以外はモノエステル化合物A-2と同様の手順で、表1に示すモノエステル化合物A―3を得た。
[Preparation of Monoester Compound A-2]
A 3 L four-neck flask equipped with a thermometer, a nitrogen inlet tube, a stirring blade, and a condenser was charged with 1226.2 g (3.6 mol) of behenic acid, 1200 g (3.7 mol) of behenyl alcohol, and 4.4 g (0.1 mol) of paratoluenesulfonic acid, and the mixture was reacted under a nitrogen stream at 220° C. The obtained crude ester product weighed 2360.5 g and had an acid value of 1.0 mgKOH/g.
[Preparation of monoester compound A-3]
Monoester Compound A-3 shown in Table 1 was obtained in the same manner as in the preparation of Monoester Compound A-2, except that behenic acid was used as the linear saturated fatty acid and palmityl alcohol was used as the linear saturated fatty alcohol, and the amounts of raw materials charged were changed.
〔モノエステル化合物Bの調製例〕
表2に、実施例及び比較例で用いたモノエステル化合物Bの酸価、水酸基価、及び融点を示す。
[モノエステル化合物B―1の調製]
温度計、窒素導入管、攪拌羽および冷却管を取り付けた3Lの4つ口フラスコに、エチレングリコールを800.0g(12.9mol)、ステアリン酸を1834.6g(6.4mol)加え、窒素気流下、200℃で反応させた後、250℃、30kPaの減圧条件下で留去した。得られたエステル粗生成物は2058.0gであり、酸価が2.0mgKOH/gであった。
本エステル粗生成物500gをヘプタン1000gと2-プロパノール1000gの混合溶媒に70℃で完全に溶解させた後、徐冷することで再結晶を行い、得られた沈殿物をろ過にて回収した。同様の手順で再結晶を3回行った後、回収した沈殿物を40℃にて真空乾燥することで、モノエステル化合物B―1を200g得た。
[Preparation Example of Monoester Compound B]
Table 2 shows the acid value, hydroxyl value, and melting point of the monoester compound B used in the examples and comparative examples.
[Preparation of Monoester Compound B-1]
800.0 g (12.9 mol) of ethylene glycol and 1,834.6 g (6.4 mol) of stearic acid were placed in a 3 L four-neck flask equipped with a thermometer, a nitrogen inlet tube, a stirring blade, and a condenser, and the mixture was reacted at 200° C. under a nitrogen stream, followed by distillation at 250° C. under reduced pressure of 30 kPa. The obtained crude ester product weighed 2,058.0 g and had an acid value of 2.0 mgKOH/g.
500 g of this crude ester product was completely dissolved in a mixed solvent of 1000 g of heptane and 1000 g of 2-propanol at 70°C, and then recrystallized by slow cooling, and the resulting precipitate was recovered by filtration. Recrystallization was repeated three times in the same manner, and the recovered precipitate was dried in vacuo at 40°C to obtain 200 g of monoester compound B-1.
[モノエステル化合物B―2の調整]
直鎖飽和アルキレングリコールとして1,4-ブタンジオールを用い、原料仕込み量を変えたこと以外はモノエステル化合物B―1と同様の手順で、表2に示すモノエステル化合物B―2を得た。
[モノエステル化合物B―3の調整]
直鎖飽和アルキレングリコールとして1,6-ヘキサンジオールを用い、原料仕込み量を変えたこと以外はモノエステル化合物B―1と同様の手順で、表2に示すモノエステル化合物B―3を得た。
[モノエステル化合物B―4の調整]
直鎖飽和脂肪酸としてベヘニン酸を用い、原料仕込み量を変えたこと以外はモノエステル化合物B―1と同様の手順で、表2に示すモノエステル化合物B―4を得た。
[モノエステル化合物B―5の調整]
直鎖飽和脂肪酸としてパルミチン酸を用い、原料仕込み量を変えたこと以外はモノエステル化合物B―1と同様の手順で、表2に示すモノエステル化合物B―5を得た。
[モノエステル化合物B―6の調整]
直鎖飽和アルキレングリコールとして1,10-デカンジオールを用い、原料仕込み量を変えたこと以外はモノエステル化合物B―1と同様の手順で、表2に示すモノエステル化合物B―6を得た。
[モノエステル化合物B―7]
直鎖飽和アルキレングリコールの代わりに、グリセリン(日油株式会社の製品「モノグリD」)を用い、原料仕込み量を変えたこと以外はモノエステル化合物B―1と同様の手順で、表2に示すモノエステル化合物B―7を得た。
[Preparation of Monoester Compound B-2]
Monoester Compound B-2 shown in Table 2 was obtained in the same manner as in the preparation of Monoester Compound B-1, except that 1,4-butanediol was used as the linear saturated alkylene glycol and the amounts of raw materials charged were changed.
[Preparation of Monoester Compound B-3]
Monoester Compound B-3 shown in Table 2 was obtained in the same manner as in the preparation of Monoester Compound B-1, except that 1,6-hexanediol was used as the linear saturated alkylene glycol and the amounts of raw materials charged were changed.
[Preparation of Monoester Compound B-4]
Monoester compound B-4 shown in Table 2 was obtained in the same manner as in the preparation of monoester compound B-1, except that behenic acid was used as the linear saturated fatty acid and the amounts of raw materials charged were changed.
[Preparation of Monoester Compound B-5]
Monoester Compound B-5 shown in Table 2 was obtained in the same manner as in the preparation of Monoester Compound B-1, except that palmitic acid was used as the linear saturated fatty acid and the amounts of raw materials charged were changed.
[Preparation of Monoester Compound B-6]
Monoester Compound B-6 shown in Table 2 was obtained in the same manner as in the preparation of Monoester Compound B-1, except that 1,10-decanediol was used as the linear saturated alkylene glycol and the amounts of raw materials charged were changed.
[Monoester compound B-7]
Monoester compound B-7 shown in Table 2 was obtained in the same manner as monoester compound B-1, except that glycerin (NOF Corporation's product "Monoglyc D") was used instead of linear saturated alkylene glycol and the amounts of raw materials charged were changed.
〔トナー用ワックス組成物の調製例〕
表3に、実施例及び比較例で用いたワックス組成物の組成と溶融状態からの徐冷時の結晶化エンタルピーΔHSと急冷時の結晶化エンタルピーΔHRの比(ΔHR/ΔHS)を示す。調製方法は、次のとおりである。
撹拌羽、窒素導入管を取り付けた0.3L容のセパラブルフラスコに、モノエステル化合物Aとモノエステル化合物Bを表3に示した質量比で溶融混合させ、窒素気流下、150℃で1時間撹拌した。その後、冷却、固化、粉砕を経て、トナー用ワックス組成物を得た。
[Preparation Example of Toner Wax Composition]
Table 3 shows the compositions of the wax compositions used in the examples and comparative examples, and the ratio of the crystallization enthalpy ΔH S during slow cooling from a molten state to the crystallization enthalpy ΔH R during rapid cooling (ΔH R /ΔH S ). The preparation methods are as follows.
In a 0.3 L separable flask equipped with a stirring blade and a nitrogen inlet tube, monoester compound A and monoester compound B were melt-mixed in the mass ratio shown in Table 3, and stirred under a nitrogen stream at 150° C. for 1 hour. The mixture was then cooled, solidified, and pulverized to obtain a toner wax composition.
〔評価方法〕
実施例および比較例で行った各種試験及び評価の方法は、次のとおりである。
[モノエステル化合物A及びBの試験]
(1)酸価の測定
JOCS(日本油化学会)2.3.1-1996に準拠し測定した。
(2)水酸基価の測定
JOCS(日本油化学会)2.3.6.2-1996に準拠し測定した。
[Evaluation method]
The various tests and evaluation methods carried out in the examples and comparative examples are as follows.
[Testing of Monoester Compounds A and B]
(1) Measurement of Acid Value The acid value was measured in accordance with JOCS (Japan Oil Chemists' Society) 2.3.1-1996.
(2) Measurement of hydroxyl value: Measurement was carried out in accordance with JOCS (Japan Oil Chemists' Society) 2.3.6.2-1996.
(3)融点の測定
示差走査熱量分析計として、株式会社日立ハイテクサイエンス社製の「DSC-7000X」を使用した。測定は、約10mgのエステルを試料ホルダーに入れ、レファレンス材料としてアルミナ10mgを用いて行い、昇温速度毎分10℃として30℃から180℃まで昇温した。なお、測定の前に、30℃から180℃までの昇温工程と180℃から30℃までの冷却工程を経たサンプルを測定試料として用いた。上記DSCにより測定された吸熱ピークのトップピークの温度を、モノエステル化合物A及びBの融点とした。
(3) Measurement of Melting Point A "DSC-7000X" manufactured by Hitachi High-Tech Science Corporation was used as a differential scanning calorimeter. Measurements were performed by placing approximately 10 mg of ester in a sample holder and using 10 mg of alumina as a reference material, and heating from 30°C to 180°C at a heating rate of 10°C per minute. Prior to measurement, a sample was used as the measurement sample, which had undergone a heating step from 30°C to 180°C and a cooling step from 180°C to 30°C. The temperatures of the top peaks of the endothermic peaks measured by the DSC were taken as the melting points of monoester compounds A and B.
[トナー用ワックス組成物の結晶化エンタルピー測定及び比(ΔHR/ΔHS)の算出]
上記「(3)融点の測定」と同様の装置及び手順で、トナー用ワックス組成物を溶融状態から徐冷または急冷した時の結晶化エンタルピーを測定した。徐冷時の結晶化エンタルピーΔHSは、降温速度毎分2℃の示差走査熱量分析(DSC)により、130℃から30℃への降温時におけるトナー用ワックス組成物の発熱ピークの積分値を算出し、得られた積分値をΔHSとした。また、急冷時の結晶化エンタルピーΔHRは、降温速度毎分10℃の示差走査熱量分析(DSC)により、130℃から30℃への降温時におけるトナー用ワックス組成物の発熱ピークの積分値を算出し、得られた積分値をΔHSとした。得られた測定値から、徐冷時の結晶化エンタルピー(ΔHS)と急冷時の結晶化エンタルピー(ΔHR)の比(ΔHR/ΔHS)を算出した。
[Measurement of Crystallization Enthalpy of Toner Wax Composition and Calculation of Ratio (ΔH R /ΔH S )]
Using the same apparatus and procedure as in "(3) Measurement of Melting Point" above, the crystallization enthalpy was measured when the toner wax composition was slowly or rapidly cooled from a molten state. The crystallization enthalpy during slow cooling, ΔH S , was determined by calculating the integral of the exothermic peak of the toner wax composition when the temperature was decreased from 130° C. to 30° C. using differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature decrease rate of 2° C. per minute, and the obtained integral was designated as ΔH S. The crystallization enthalpy during rapid cooling, ΔH R , was determined by calculating the integral of the exothermic peak of the toner wax composition when the temperature was decreased from 130° C. to 30° C. using differential scanning calorimetry (DSC) at a temperature decrease rate of 10° C. per minute, and the obtained integral was designated as ΔH S. From the obtained measured values, the ratio (ΔH R /ΔH S ) of the crystallization enthalpy during slow cooling (ΔH S ) to the crystallization enthalpy during rapid cooling (ΔH R ) was calculated.
[トナー用ワックス組成物の評価]
(1)トナー用ワックス組成物の保存安定性
ワックス組成物をバインダー樹脂に混合したときの保存安定性について、以下の方法で評価した。実施例1~8および比較例1~6のそれぞれについて、評価サンプルを作成した。具体的には、ポリエステル樹脂(製品名:ダイヤクロンER-508、三菱レイヨン社製)を95質量部、表3に示したワックス組成物を5質量部の割合で混合し、二軸混錬機「ラボプラストミル」(東洋精機社製)を用いて溶融混錬を行ない、樹脂混練物を得た。溶融混錬は120℃、80rpm/分で約5分間行い、得られた樹脂混練物を粉砕し、粒径50μm以下に成形し、評価サンプルとした。
それぞれの評価サンプルについて、ガラスバイアルに評価サンプルである樹脂混練物5gを入れ、45℃に保たれた恒温槽に2週間静置し、バイアルをひっくり返し、力を加えることなくサンプルを取り出した。サンプルを取り出した際に、バイアルに沈着することなく流出し、かつ粒径が50μm以下に保たれているサンプルの質量をXとしたとき、耐ブロッキング率Rは以下の計算式(I)より算出される。
計算式(I): R=X(g)/5(g)
算出された耐ブロッキング率Rを下記の評価基準に照らし、保存安定性を評価した。このように算出された耐ブロッキング率Rの値が大きいほど、保存安定性に優れていると評価される。
<評価基準>
◎(非常に優れた保存安定性を示す):0.95≦R
〇(優れた保存安定性を示す):0.90<R<0.95
×(保存安定性が不十分である):0.90≧R
[Evaluation of Toner Wax Composition]
(1) Storage Stability of Toner Wax Composition The storage stability when the wax composition was mixed with a binder resin was evaluated by the following method. Evaluation samples were prepared for each of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6. Specifically, 95 parts by mass of polyester resin (product name: Diaclone ER-508, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) and 5 parts by mass of the wax composition shown in Table 3 were mixed, and melt-kneaded using a twin-screw kneader "Labo Plastomill" (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) to obtain a resin kneaded product. The melt-kneading was performed at 120°C and 80 rpm for approximately 5 minutes, and the obtained resin kneaded product was pulverized and molded into particles with a particle size of 50 μm or less to obtain an evaluation sample.
For each evaluation sample, 5 g of the resin kneaded sample was placed in a glass vial, and left to stand for 2 weeks in a thermostatic chamber maintained at 45° C. The vial was then turned upside down and the sample was removed without applying force. When the sample was removed, the mass of the sample that flowed out without depositing in the vial and whose particle size was maintained at 50 μm or less was taken as X. The blocking resistance rate R was calculated by the following calculation formula (I).
Calculation formula (I): R=X(g)/5(g)
The storage stability was evaluated based on the calculated blocking resistance rate R according to the following evaluation criteria. The larger the value of the blocking resistance rate R calculated in this way, the more excellent the storage stability is evaluated to be.
<Evaluation criteria>
◎ (excellent storage stability): 0.95≦R
Good (excellent storage stability): 0.90<R<0.95
× (insufficient storage stability): 0.90≧R
(2)トナー用ワックス組成物の高速印刷応答性
高速印刷時にはワックス組成物は素早く溶融し、かつ素早く凝固する必要があることから、ワックス組成物の融点と凝固点の差が小さいことが好ましいといえる。そこで本発明では、ワックス組成物の融点と凝固点の差ΔTを算出し、ΔTを指標としてワックス組成物の高速印刷への応答性について評価した。具体的には、示差走査熱量分析計として、株式会社日立ハイテクサイエンス社製の「DSC-7000X」を使用した。測定は、約10mgのワックス組成物を試料ホルダーに入れ、レファレンス材料としてアルミナ10mgを用いて行い、昇温速度毎分10℃として30℃から180℃まで昇温した後、180℃から30℃まで冷却した。なお、測定の前に、30℃から180℃までの昇温工程と180℃から30℃までの冷却工程を経たサンプルを測定試料として用いた。上記DSCにより測定された昇温時の吸熱ピークのトップピークの温度を融解温度(Tpm)、降温時の発熱ピークのトップピークの温度を凝固温度(Tec)とした。
得られたトナー用ワックス組成物の融解温度(Tpm)および凝固温度(Tec)を用いて、以下の計算式(II)によって、融解温度と凝固温度の差ΔTを算出した。
計算式(II):ΔT=Tpm-Tec
算出されたΔTの値をもとに、以下の基準でワックス組成物の高速印刷への応答性を評価した。
<評価基準>
◎(超高速印刷にも対応可能である):12≧ΔT
〇(高速印刷に問題なく対応可能である):12<ΔT≦15
×(高速印刷には適さない):15<ΔT
(2) High-Speed Printing Responsivity of Toner Wax Compositions Because a wax composition must melt and solidify quickly during high-speed printing, it is preferable for the wax composition to have a small difference between its melting point and freezing point. Therefore, in this invention, the difference ΔT between the melting point and freezing point of the wax composition was calculated, and the responsiveness of the wax composition to high-speed printing was evaluated using ΔT as an index. Specifically, a Hitachi High-Tech Science DSC-7000X differential scanning calorimeter was used. Measurements were performed by placing approximately 10 mg of the wax composition in a sample holder and using 10 mg of alumina as a reference material. The sample was heated from 30°C to 180°C at a heating rate of 10°C per minute, and then cooled from 180°C to 30°C. The sample used for measurement had undergone a heating process from 30°C to 180°C and a cooling process from 180°C to 30°C prior to measurement. The temperature of the top peak of the endothermic peak during temperature increase measured by the DSC was taken as the melting temperature (Tpm), and the temperature of the top peak of the exothermic peak during temperature decrease was taken as the solidification temperature (Tec).
Using the melting temperature (Tpm) and solidification temperature (Tec) of the obtained toner wax composition, the difference ΔT between the melting temperature and the solidification temperature was calculated according to the following calculation formula (II).
Calculation formula (II): ΔT=Tpm-Tec
Based on the calculated ΔT value, the responsiveness of the wax composition to high speed printing was evaluated according to the following criteria.
<Evaluation criteria>
◎ (Also compatible with ultra-high speed printing): 12 ≥ ΔT
Good (capable of handling high-speed printing without problems): 12<ΔT≦15
× (not suitable for high-speed printing): 15<ΔT
(3)トナー用ワックス組成物の顔料分散性向上効果
トナー用ワックス組成物の顔料分散性向上効果について、以下の方法で評価した。
実施例1~8および比較例1~6のそれぞれについて、評価サンプルを作成した。具体的には、ポリエステル樹脂(製品名:ダイヤクロンER-508、三菱レイヨン社製)を94質量部、表2に示したワックスを5質量部、着色剤(製品名:PV-FAST BLUE BG、クラリアント社製)を1質量部の割合で混合し、二軸混錬機(製品名「ラボプラストミル」、東洋精機社製)を用いて溶融混錬を行ない、樹脂混練物を得た。溶融混錬は120℃、80rpm/分で約5分間行い、得られた樹脂混練物を錠剤成型機(品名「卓上油圧成形機MP250」、マーセン社製)を用いて、ペレット化することで、サンプルを得た。それぞれの評価サンプルについて、サンプル表面の異なる10カ所を色差計(色差計ZE6000、日本電色工業株式会社製)を用いて反射モードで測定し、CIE1976(L*,a*,b*)色空間(いわゆるCIELAB)における色相ごとの発色a*、b*での値を得た。得られた測定値を用いて以下の計算式(III)で、評価サンプルの彩度Cを求めた。
計算式(III): C=(a*2+b*2)1/2
同一サンプル内において測定された彩度の最大値Cmaxと最低値Cminの差ΔCを以下の計算式(IV)で求めた。このように算出された彩度差ΔCの値が小さいほど、着色剤の分散に優れていると評価される。
計算式(IV): ΔC=Cmax-Cmin
<評価基準>
◎(着色剤の分散に非常に優れる):0.5≧ΔC
〇(着色剤の分散に優れる):0.5<ΔC≦1.0
×(着色剤の分散に優れない):1.0<ΔC
(3) Effect of Toner Wax Composition on Improving Pigment Dispersibility The effect of the toner wax composition on improving pigment dispersibility was evaluated by the following method.
Evaluation samples were prepared for each of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6. Specifically, 94 parts by mass of polyester resin (product name: Diaclone ER-508, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), 5 parts by mass of the wax shown in Table 2, and 1 part by mass of colorant (product name: PV-FAST BLUE BG, manufactured by Clariant) were mixed and melt-kneaded using a twin-screw kneader (product name "Laboplastomill", manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) to obtain a resin kneaded product. The melt-kneading was performed at 120 ° C. and 80 rpm / min for about 5 minutes, and the obtained resin kneaded product was pelletized using a tablet molding machine (product name "Tabletop Hydraulic Molding Machine MP250", manufactured by Maassen Co., Ltd.) to obtain a sample. For each evaluation sample, 10 different points on the sample surface were measured in reflection mode using a color difference meter (Color Difference Meter ZE6000, manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), and the color a* and b* values for each hue in the CIE 1976 (L*, a*, b*) color space (also known as CIELAB) were obtained. Using the obtained measurements, the chroma C of the evaluation sample was calculated using the following calculation formula (III).
Calculation formula (III): C=(a* 2 + b* 2 ) 1/2
The difference ΔC between the maximum saturation value Cmax and the minimum saturation value Cmin measured within the same sample was calculated using the following calculation formula (IV): The smaller the value of the saturation difference ΔC calculated in this way, the better the dispersion of the colorant is evaluated to be.
Calculation formula (IV): ΔC=C max - C min
<Evaluation criteria>
◎ (Excellent colorant dispersion): 0.5≧ΔC
Good (excellent colorant dispersion): 0.5<ΔC≦1.0
× (not excellent in dispersibility of colorant): 1.0<ΔC
(4)トナー用ワックス組成物の光沢ムラ抑制効果
高速印刷時の光沢ムラ抑制効果について、以下の方法で評価した。実施例1~8および比較例1~6のそれぞれについて、10gを融点以上の温度で融解させ、鏡面処理が施された直径20cmの金属製プレートに厚さ2mmの枠を挟み、枠内に融解液を流し込んで、金属プレートで上下から挟みこんで徐冷もしくは急冷することで、ワックス板を作成した。得られたワックス板について、株式会社堀場製作所製グロスチェッカIG-320を用いて、入射角60℃の条件で測定(10箇所の測定領域を評価)し、その平均値を光沢値とした。計算式(V)で求められる徐冷時の光沢値GSと急冷時の光沢値GRの差の絶対値ΔGが小さいほど光沢ムラの抑制効果に優れていると評価される。
計算式(V):ΔG=|GR-GS|
<評価基準>
◎(冷却速度の差による光沢ムラ抑制に非常に優れる):1.0≧ΔG
〇(冷却速度の差による光沢ムラ抑制に優れる):1.0<ΔG≦2.0
×(冷却速度の差による光沢ムラ抑制に優れない):2.0<ΔG
(4) Effect of Toner Wax Composition on Suppressing Gloss Unevenness The effect of suppressing gloss unevenness during high-speed printing was evaluated using the following method. For each of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 6, 10 g of the wax composition was melted at a temperature above the melting point, a 2 mm thick frame was sandwiched between mirror-finished metal plates with a diameter of 20 cm, and the molten liquid was poured into the frame. The wax plate was then sandwiched between the metal plates from above and below and slowly or rapidly cooled to prepare a wax plate. The resulting wax plate was measured (10 measurement areas were evaluated) using a Gloss Checker IG-320 manufactured by Horiba, Ltd., at an incident angle of 60°C, and the average value was taken as the gloss value. The smaller the absolute value ΔG of the difference between the gloss value G S after slow cooling and the gloss value G R after rapid cooling, calculated using formula (V), the better the gloss unevenness suppression effect was evaluated.
Calculation formula (V): ΔG=|G R −G S |
<Evaluation criteria>
◎ (Excellent in suppressing uneven gloss due to differences in cooling speed): 1.0≧ΔG
Good (Excellent in suppressing uneven gloss due to differences in cooling rate): 1.0<ΔG≦2.0
× (not excellent in suppressing uneven gloss due to differences in cooling rate): 2.0<ΔG
〔評価結果〕
以上の実施例および比較例について、評価結果を表4および表5に示した。
[Evaluation results]
The evaluation results for the above Examples and Comparative Examples are shown in Tables 4 and 5.
ワックス組成物W1~8を用いた実施例1~8では耐ブロッキング率Rが高いため、保管時のトナー中での保存安定性にも優れているといえる。さらに、ワックス組成物W1~8は融点と凝固点の差が小さく高速印刷に対応しており、また、彩度差ΔCがΔC<1.0であることからトナー中での顔料分散にも優れており、徐冷時の光沢値GSと急冷時の光沢値GRの差の絶対値ΔGがΔG<2.0であることから高速印刷時においても印刷物の光沢ムラを抑制可能であるといえる。 In Examples 1 to 8, which used wax compositions W1 to 8, the blocking resistance rate R was high, and therefore it can be said that the storage stability in the toner during storage is also excellent. Furthermore, wax compositions W1 to 8 have a small difference between their melting point and freezing point, making them suitable for high-speed printing, and also have excellent pigment dispersion in the toner, since the saturation difference ΔC is ΔC<1.0, and the absolute value ΔG of the difference between the gloss value G S during slow cooling and the gloss value G R during rapid cooling is ΔG<2.0, so it can be said that gloss unevenness in printed matter can be suppressed even during high-speed printing.
一方、モノエステル化合物Bを構成する直鎖飽和アルキレングリコールの炭素数nが本発明の範囲よりも大きいワックス組成物W9を用いた比較例1では、光沢ムラの抑制効果は確認できたが、保存安定性が悪化し、ワックス組成物の融点と凝固点の差が大きく高速印刷に対応できず、また、顔料分散性の向上効果も得られなかった。
モノエステル化合物Bを構成するアルコールが3価のアルコールであるワックス組成物W10を用いた比較例2では、顔料分散性の向上効果は確認できたが、保存安定性が悪化し、ワックス組成物の融点と凝固点の差が大きく高速印刷に対応できず、光沢ムラの抑制効果も得られなかった。
モノエステル化合物Bを含有しないワックス組成物W11、12を用いた比較例3、比較例4では、保存安定性と高速印刷への対応性は確認できたが、顔料分散性の向上効果と光沢ムラの抑制効果が得られなかった。
モノエステル化合物Bの配合部数が本発明の範囲よりも高いワックス組成物W13を用いた比較例5では、顔料分散性の向上効果は確認できたが、保存安定性が悪化し、ワックス組成物の融点と凝固点の差が大きく高速印刷に対応できず、光沢ムラの抑制効果も得られなかった。
モノエステル化合物Aを含有しない比較例6では、顔料分散性の向上効果は確認できたが、保存安定性が悪化し、ワックス組成物の融点と凝固点の差が大きく高速印刷に対応できず、光沢ムラの抑制効果も得られなかった。
On the other hand, in Comparative Example 1, which used wax composition W9 in which the number of carbon atoms n of the linear saturated alkylene glycol constituting monoester compound B was larger than the range of the present invention, the effect of suppressing gloss unevenness was confirmed, but the storage stability was deteriorated, the difference between the melting point and freezing point of the wax composition was large, making it unsuitable for high-speed printing, and the effect of improving pigment dispersibility was not obtained.
In Comparative Example 2, in which wax composition W10 in which the alcohol constituting monoester compound B was a trihydric alcohol was used, the effect of improving pigment dispersibility was confirmed, but storage stability deteriorated, the difference between the melting point and freezing point of the wax composition was large, making it unsuitable for high-speed printing, and the effect of suppressing gloss unevenness was not obtained.
In Comparative Examples 3 and 4, which used wax compositions W11 and W12 that did not contain monoester compound B, storage stability and compatibility with high-speed printing were confirmed, but the effect of improving pigment dispersibility and the effect of suppressing gloss unevenness were not obtained.
In Comparative Example 5, which used wax composition W13 in which the blending amount of monoester compound B was higher than the range of the present invention, the effect of improving pigment dispersibility was confirmed, but the storage stability was deteriorated, the difference between the melting point and freezing point of the wax composition was large, making it unsuitable for high-speed printing, and the effect of suppressing gloss unevenness was not obtained.
In Comparative Example 6, which did not contain monoester compound A, the effect of improving pigment dispersibility was confirmed, but the storage stability was deteriorated, the difference between the melting point and freezing point of the wax composition was large, making it unsuitable for high-speed printing, and the effect of suppressing gloss unevenness was not obtained.
Claims (1)
モノエステル化合物A:
モノエステル化合物B:
Monoester Compound A:
Monoester Compound B:
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