JP2001131214A - ラテックスポリマーの製造方法 - Google Patents

ラテックスポリマーの製造方法

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JP2001131214A JP2000292111A JP2000292111A JP2001131214A JP 2001131214 A JP2001131214 A JP 2001131214A JP 2000292111 A JP2000292111 A JP 2000292111A JP 2000292111 A JP2000292111 A JP 2000292111A JP 2001131214 A JP2001131214 A JP 2001131214A
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チャング チェー−ミン
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Allan K Chen
ケー チャン アラン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温高湿環境中でも摩擦帯電安定性の良好な
エマルション凝集トナーを得る。 【解決手段】 エマルション凝集トナーのラテックス
を、界面活性剤を用いずに調製する。この製法は、界面
活性剤を用いずにモノマー類の水性エマルションを調製
する工程と、エマルションの少なくとも一部に遊離基開
始剤を加え、種重合を開始して種ポリマーを生成する工
程と、この組成物にモノマーを追加して重合を完了し、
ラテックスポリマーを生成する工程とを含むものであ
る。遊離基開始剤は、種ポリマーに結合して種ポリマー
上にイオン性、親水性末端基を形成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、界面活性剤を用い
ない乳化重合法と、界面活性剤を用いない乳化重合によ
ってラテックスを生成する、エマルション凝集トナーの
調製法に関するものである。前述のトナーは、画像形成
法、特に、一般に高いトナー転写効率を必要とする電子
写真法、例えばクリーナーのない小型設計の装置や、優
れた解像度、SN比、画像均一性を備えた高品質のカラ
ー画像が得られるよう設計された装置などに特に有用で
ある。
【0002】
【従来の技術】当該技術においては、乳化重合により生
成したラテックスポリマーと着色料とを凝集させてトナ
ーとする方法が知られている。例えば、本件に引用して
援用する、米国特許第5,853,943号は、先に種
ポリマーを生成する、ラテックスの調製法である。より
詳細には、米国特許第5,853,943号では、次の
工程を含む製法を述べている。(i)反応器に、水とジ
スルホン酸界面活性剤(類)とを含む液状の始発組成物
を入れる工程。(ii)モノマー類と、連鎖移動剤と、工
程(i)の組成物と、必要に応じてであるが、望ましく
は開始剤との、重合試薬類の乳化を含む、予備反応モノ
マー乳化を行う工程。このとき、乳化は低い温度、例え
ば約5〜約40℃で行う。(iii)(a)(ii)で調製
したモノマーエマルションの約0.5〜約50重量%、
望ましくは約3〜約25重量%のモノマーエマルション
部分と、(b)ラテックスポリマーの調製に用いる全開
始剤の約0.5〜約100重量%、望ましくは約3〜約
100重量%の遊離基開始剤とを含む混合物を、約35
〜約125℃の温度で水性乳化重合して、種粒子ラテッ
クスを調製する工程。このとき、遊離基開始剤とモノマ
ーとの反応により、界面活性剤によって粒子が安定化し
たラテックス樹脂から成る、種ラテックスが生成する。
(iv)生成した種粒子を、約35〜約125℃の温度に
加熱し、(ii)で調製したモノマーエマルションの約5
0〜約99.5重量%、望ましくは約75〜約97重量
%の、残りのモノマーエマルションと、必要に応じて、
ラテックスポリマーの調製に用いる全開始剤の約0〜約
99.5重量%、望ましくは約0〜約97重量%の遊離
基開始剤とを加える工程。(v)上記の反応器中の内容
物を、約35〜約125℃の温度で、ラテックスポリマ
ーの生成に効果的な時間、例えば約0.5〜約8時間、
望ましくは約1.5〜約6時間保持した後、放冷する工
程。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】既知の乳化重合法で
は、乳化重合の間エマルションを安定化するために界面
活性剤(すなわち乳化剤)を用いる。乳化重合過程の安
定化には適切な界面活性剤の存在が重要であるが、乳化
重合工程において有用な界面活性剤が、最終的なトナー
の品質や加工に悪影響を及ぼす場合がある。つまり、界
面活性剤があることによって、フィルターの目詰まり
や、過度に分散した粒子、分解されにくいエマルショ
ン、あるいは最終的なトナーが相対湿度に影響され易
い、低い摩擦帯電、誘電損失、エージング、トナーの流
れが悪いなどの望ましくない性状となるといった問題を
生じるおそれがある。
【0004】最近のエマルション凝集法には、摩擦帯電
が環境変化に非常に影響され易いという欠点がある。特
に、高温、高湿度環境中で摩擦帯電の低下が見られる。
これより、粒子表面に界面活性剤が存在しないようにす
ることによって、高い相対湿度におけるエマルション凝
集トナー粒子の摩擦帯電を制御できると考えられる。ま
た、粒子上に界面活性剤があるため、相対湿度が高いと
トナー粒子と被印刷体との接着性が悪いという欠点もあ
る。
【0005】これらのことから、有用な摩擦電気特性と
するには、エマルション凝集乳化重合過程で使用した界
面活性剤を、洗浄によって粒子から除去しなければなら
ない。しかし、乳化重合に用いる界面活性剤は、カルボ
ン酸と水素結合錯体を形成することが知られ、このため
特にアクリル酸を含む粒子表面からの除去は困難であ
る。更に、界面活性剤の除去は平衡過程であり、コスト
を抑えるには促進の必要があるため、エマルション凝集
粒子からのこのような界面活性剤の除去は、しばしば非
常に煩雑で、資源を浪費するものである。
【0006】故に、界面活性剤を必要としない、あるい
は最小限とした製法が求められている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、界面活性剤を
加える必要のない乳化重合法による、ラテックスポリマ
ーの調製法に関するものである。この方法により、特に
高温高湿環境中でも摩擦帯電安定性の良好なエマルショ
ン凝集トナーが得られる。更に、ラテックス粒子に界面
活性剤が残っていないため、トナーの摩擦帯電が環境変
化に影響されない。更にまた、本発明の方法により、固
体負荷の高い、例えば40重量%以上である界面活性剤
を含まないエマルションを得ることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の製法は、界面活性剤を用
いない、モノマー類の水性エマルションの調製を含むも
のである。より詳細には、イオン性、非イオン性いずれ
の界面活性剤も使用しない。エマルションの生成には、
一般にモノマーを水に加えて攪拌する。
【0009】エマルションが生成したら、次にエマルシ
ョンの少なくとも一部に遊離基開始剤を加えて種重合を
開始する。この工程における開始剤は、種ポリマーに結
合してポリマー上にイオン性、親水性の末端基を形成す
る、遊離基開始剤である。
【0010】種粒子の生成後、この組成物にモノマーを
追加して重合を完了し、ラテックスポリマーを生成す
る。種重合の後に加えるモノマーは、モノマーエマルシ
ョンの形状であっても、あるいはそうでなくても良い。
この工程の間に、開始剤を追加しても良い。加える場
合、この開始剤は遊離基開始剤であることが望ましい。
ポリマーに結合してポリマー上にイオン性、親水性末端
基を形成する遊離基開始剤であっても良いが、必ずしも
そうである必要はない。
【0011】ラテックスポリマーが生成したら、望まし
くは着色料分散液の形状である着色料と、このラテック
スとを凝集させて凝集体粒子とし、次にこれを合体又は
融合させてトナー粒子を生成する。
【0012】ラテックスの生成において、この組成物に
はいかなる界面活性剤も加える必要はない。しかし、着
色料分散液中に界面活性剤が含まれていたり、また界面
活性剤を加えることがあるため、ラテックスポリマーの
生成に界面活性剤を用いなくとも、生成するトナー中に
界面活性剤が存在することがある。しかし、ラテックス
ポリマーの生成に界面活性剤を用いないエマルション凝
集法ならば、界面活性剤のより少ないトナーが得られ
る。つまり、典型的なトナー中の界面活性剤の大部分
は、着色料分散液よりもラテックスに由来するため、エ
マルション凝集トナーで界面活性剤を含まないラテック
スを用いると、通常85%以上の界面活性剤を減らすこ
とができる。このようなエマルション凝集トナー粒子
は、最大の摩擦帯電レベルとするために洗浄が必要であ
っても、界面活性剤を含むラテックスより非常に少なく
て済む。
【0013】本発明のラテックスポリマーの生成には1
種以上のモノマーを使用する。適当であればどのような
モノマーも使用できる。本発明の界面活性剤を用いない
製法に特に有用なモノマー類は、アクリル酸及びメタク
リル酸エステル類、スチレン、脂肪酸のビニルエステル
類、エチレン性不飽和カルボン酸類、既知の架橋剤など
であるが、これらに限るものではない。適当なエチレン
性不飽和カルボン酸は、アクリル酸、メタクリル酸、イ
タコン酸、マレイン酸、フマル酸、アクリル酸2−カル
ボキシエチル(βCEA)等である。望ましくは2種以
上のモノマーを使用する。より詳細には、スチレン、ア
クリル酸n−ブチル、及び/又はβCEAを含むモノマ
ー類が望ましい。
【0014】モノマー類を水と混合してエマルションと
する。乳化は一般に、約5〜約40℃の温度で行うが、
より高い温度でもエマルションは生成する。エマルショ
ンを生成するため、通常この混合物を、例えば100r
pm以上、望ましくは400rpm以上で、界面活性剤
を用いずにエマルションを生成するのに十分な時間攪拌
する。混合物の攪拌速度が高いと、一般にエマルション
の生成に要する時間は短い。また、十分長く攪拌を続け
るならば、攪拌速度は100rpm以下でも良い。
【0015】更に、生成するポリマーの分子量を調整す
るため、モノマーエマルションに連鎖移動剤を加えるこ
とが望ましい。本発明で用いる連鎖移動剤としては、ド
デカンチオール、ブタンチオール、3−メルカプトプロ
ピオン酸イソオクチル(IOMP)、2−メチル−5−
tert−ブチルチオフェノール、四塩化炭素、四臭化
炭素等が挙げられるが、これらに限るものではない。連
鎖移動剤は効果的な量、例えばモノマーエマルション中
のモノマーの約0.1〜約10重量%を用いる。
【0016】このモノマーエマルションを、ラテックス
ポリマーの生成に用いる。本発明の実施の形態では、ラ
テックスポリマーの生成に使用するモノマーの全量がモ
ノマーエマルションに含まれている。この場合、モノマ
ーエマルションの一部だけを遊離基開始剤と混合して種
ポリマーを生成する。あるいは、種ポリマーの生成に使
用する分のモノマーだけが、モノマーエマルションに含
まれる。この場合、モノマーエマルションの全量を遊離
基開始剤と混合して、種ポリマーを生成する。
【0017】種ポリマーの生成に用いるモノマー部分は
通常、ラテックスポリマーの調製に用いるモノマーの全
量の約0.5〜約50重量%である。望ましくは、種ポ
リマーの生成に用いるモノマーの量は、ラテックスポリ
マーの生成に用いるモノマーの全量の約3〜25重量%
である。
【0018】モノマーエマルションの少なくとも一部と
混合して種ポリマーを生成する重合開始剤は、ポリマー
に結合してポリマー上にイオン性、親水性末端基を形成
する遊離基開始剤である。このイオン性、親水性末端基
がポリマー上にあることによってラテックスが安定化さ
れる。この安定性は、あるラテックス粒子上の荷電基
と、他の粒子上の荷電基との間の静電斥力によるもので
ある。適当な開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過
硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過亜硫酸アンモニウ
ム、過亜硫酸カリウム、過亜硫酸ナトリウム、重硫酸ア
ンモニウム、重硫酸ナトリウム、1,1’−アゾビス
(1−メチルブチロニトリル−3−スルホン酸ナトリウ
ム)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)などが
挙げられるが、これらに限るものではない。望ましい開
始剤は、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸
ナトリウム等の、過硫酸開始剤である。開始剤は通常、
水溶液として加える。
【0019】ラテックスポリマーの生成に用いる開始剤
の量は通常、重合すべきモノマー約0.1〜約10重量
%である。ラテックスポリマーの調製に用いる開始剤の
全量の5〜100重量%、望ましくは30〜100重量
%を、種重合段階で加える。
【0020】種ポリマーの生成では、通常約35〜約1
25℃の温度で乳化重合を行う。系の安定性を保つた
め、開始剤は一般に、ごくゆっくりとエマルションに加
える。例えば、望ましくは5分以上、更に望ましくは1
0分以上かけて開始剤を加える。
【0021】次に、種ポリマーにモノマーを追加して重
合を完了する。この乳化重合は通常約35〜約125℃
の温度で行う。追加のモノマーは一般に、効果的な時
間、例えば0.5〜10時間、望ましくは2〜6時間か
けてこの組成物に加える。追加モノマーはモノマーエマ
ルションの形状でも良い。つまり、このモノマーは、種
ポリマーの生成に一部を使用した、モノマーエマルショ
ンの残りである。
【0022】更に、種重合の後に、追加の開始剤を加え
ても良い。この反応段階で開始剤を追加する場合、開始
剤は、種ポリマーの生成に用いたのと同じ種類でも、あ
るいはそうでなくても良い。しかしいずれも、開始剤は
遊離基開始剤であることが望ましい。製法のこの工程で
有用な開始剤は、前述の開始剤類の他、過酸化水素、t
ert−ブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペル
オキシド、p−メタンヒドロペルオキシド、過酸化ベン
ゾイル、tert−ブチルペルオキシド、クミルペルオ
キシド、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,
2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,
2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、
2,2’−アゾビスイソブチルアミド二水和物、2,
2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)
プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(5−
メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩
酸塩などが挙げられるが、これらに限るものではない。
【0023】本発明の製法で生成されるラテックスポリ
マーの具体例としては、ポリ(スチレン−ブタジエ
ン)、ポリ(メタクリル酸メチル−ブタジエン)、ポリ
(メタクリル酸エチル−ブタジエン)、ポリ(メタクリ
ル酸プロピル−ブタジエン)、ポリ(メタクリル酸ブチ
ル−ブタジエン)、ポリ(アクリル酸メチル−ブタジエ
ン)、ポリ(アクリル酸エチル−ブタジエン)、ポリ
(アクリル酸プロピル−ブタジエン)、ポリ(アクリル
酸ブチル−ブタジエン)、ポリ(スチレン−イソプレ
ン)、ポリ(メチルスチレン−イソプレン)、ポリ(メ
タクリル酸メチル−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸
エチル−イソプレン)、ポリ(メタクリル酸プロピル−
イソプレン)、ポリ(メタクリル酸ブチル−イソプレ
ン)、ポリ(アクリル酸メチル−イソプレン)、ポリ
(アクリル酸エチル−イソプレン)、ポリ(アクリル酸
プロピル−イソプレン)、ポリ(アクリル酸ブチル−イ
ソプレン)、ポリ(スチレン−アクリル酸ブチル)、ポ
リ(スチレン−メタクリル酸ブチル)、ポリ(スチレン
−アクリル酸ブチル−アクリル酸)、ポリ(スチレン−
ブタジエン−アクリル酸)、ポリ(スチレン−イソプレ
ン−アクリル酸)、ポリ(スチレン−メタクリル酸ブチ
ル−アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸ブチル−アクリ
ル酸ブチル)、ポリ(メタクリル酸ブチル−アクリル
酸)、ポリ(スチレン−アクリル酸ブチル−アクリロニ
トリル−アクリル酸)、ポリ(アクリロニトリル−アク
リル酸ブチル−アクリル酸)、等の既知のポリマー類が
挙げられるが、これらに限るものではない。
【0024】実施の形態において、本発明は次のような
工程を含むトナー調製法に関するものである。着色料、
望ましくは着色料分散液、更に望ましくはカーボンブラ
ック、フタロシアニン、キナクリドン、又はローダミン
(RHODAMINE)B(登録商標)などの顔料を含
むものを、本件に述べるような方法で調製したラテック
スポリマーと、必要に応じて凝集剤及び/又は電荷添加
剤と混合する工程と、得られた綿状の混合物をラテック
スポリマーのTgより低い温度、望ましくはラテックス
ポリマーのTgより約25〜約1℃低い温度で、効果的
な時間、例えば0.5〜約2時間加熱して、トナー大の
凝集体を生成する工程と、次に、凝集体懸濁液を、ラテ
ックスポリマーのTg又はそれより高い温度、例えば約
60〜約120℃に加熱して合体又は融合させ、トナー
粒子とする工程と、ろ過などによりトナー生成物を取り
出し、次に必要に応じてトナー粒子を洗浄し、更にオー
ブン、流動床乾燥器、凍結乾燥器、スプレー乾燥器など
で乾燥する工程。
【0025】ラテックスポリマーは通常、トナー組成物
中に様々な効果的な量、例えばトナーの約75〜約98
重量%含まれる。本発明の製法に適したラテックスポリ
マーの大きさは、例えば、ブルックヘブンナノサイズ粒
子分析計で測定した体積平均粒径で、約0.05〜約1
μmである。実施の形態では、これ以外の大きさや効果
的な量のラテックスポリマーを用いることもできる。
【0026】着色料は、顔料、染料、顔料と 染料との
混合物などである。一般に着色料はトナー中に効果的な
量、例えばトナーの約1〜約15重量%、望ましくは約
3〜約10重量%含まれる。
【0027】本発明の製法で使用する、顔料などの着色
料の具体例としては、リーガル(REGAL) 330
(登録商標)などのカーボンブラックや、モベイ(Mo
bay) マグネタイト、MO8029(登録商標)、
MO8060(登録商標);コロンビアン(Colum
bian) マグネタイト、マピコブラックス(MAP
ICO BLACKS)(登録商標)及び表面処理マグ
ネタイト;ファイザー(Pfizer) マグネタイ
ト、CB4799(登録商標)、CB5300(登録商
標)、CB5600(登録商標)、MCX6369(登
録商標);バイエル(Bayer) マグネタイト、ベ
イフェロックス(BAYFERROX)8600(登録
商標)、8610(登録商標);ノーザーン ピグメン
ツ(Northern Pigments) マグネタ
イト、NP−604(登録商標)、NP−608(登録
商標);マグノックス(Magnox) マグネタイ
ト、TMB−100(登録商標)、又はTMB−104
(登録商標)などのマグネタイト類、等が挙げられる
が、これらに限るものではない。シアン、マゼンタ、
黄、赤、緑、茶、青及び/又はこれらの混合物などの着
色顔料や染料も使用できる。通常、シアン、マゼンタ、
又は黄色の顔料若しくは染料、あるいはそれらの混合物
を用いる。
【0028】顔料の特定例としては、フタロシアニン、
ポール・ウーリッチ社(PaulUhlich & C
ompany,Inc.)製の、ヘリオゲン(HELI
OGEN) ブルー L6900(登録商標)、D68
40(登録商標)、D7080(登録商標)、D702
0(登録商標)、パイラム(PYLAM) オイルブル
ー(登録商標)、パイラム オイル イエロー(登録商
標)、ピグメントブルー 1(登録商標);オンタリオ
州トロント、ドミニオン・カラー社(Dominion
Color Corporation,Ltd.)製
の、ピグメント バイオレット 1(登録商標)、ピグ
メント レッド 48(登録商標)、レモン クローム
イエロー DCC1026(登録商標)、E.D.ト
ルイジン レッド(登録商標)、ボン レッド C(登
録商標);ヘキスト(Hoechst)製の、ノバパー
ム(NOVAPERM) イエロー FGL(登録商
標)、ホスタパーム(HOSTAPERM) ピンク
E(登録商標);E.I.デュポン・ド・ヌムール社
(E.I.duPont de Nemours& C
ompany)製の、チンカシア(CINQUASI
A) マゼンタ(登録商標)、等が挙げられるが、これ
らに限るものではない。マゼンタの例としては、2,9
−ジメチル置換キナクリドン、カラーインデックスにC
I60710、CI ディスパーズ レッド 15と記
載されているアントラキノン染料、カラーインデックス
にCI26050、CI ソルベント レッド 19と
記載されているジアゾ染料などが挙げられる。シアンの
具体的な例は、銅=テトラ(オクタデシルスルホンアミ
ド)フタロシアニン、カラーインデックスにCI741
60、CI ピグメント ブルーとして挙げられている
x−銅フタロシアニン顔料、カラーインデックスにCI
69810、スペシャル ブルー X−2137と記載
されているアントラトレン(Anthrathren
e) ブルー等であり、黄色の具体例は、ジアリール化
イエロー、3,3−ジクロロベンジジンアセトアセトア
ニリド、カラーインデックスにCI12700、CI
ソルベント イエロー 16と記載されているモノアゾ
顔料、カラーインデックスにホロン(Foron) イ
エロー SE/GLN、CI ディスパーズ イエロー
33と記載されているニトロフェニルアミンスルホンア
ミド、2,5−ジメトキシ−4−スルホンアニリドフェ
ニルアゾ−4’−クロロ−2,5−ジメトキシアセトア
セトアニリド、パーマネント イエロー FGLなどで
ある。マピコブラック(登録商標)とシアン成分との混
合物などの着色マグネタイトも、本発明の製法の顔料と
して使用できる。
【0029】凝集剤は効果的な量、例えばトナーの約
0.01〜約10重量%を用いる。使用する凝集剤とし
ては、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、(ジアルキ
ル)フェニルアルキルアンモニウム=クロリド、ラウリ
ルトリメチルアンモニウム=クロリド、(アルキルベン
ジル)メチルアンモニウム=クロリド、(アルキル)
(ベンジル)ジメチルアンモニウム=ブロミド、塩化ベ
ンザルコニウム、セチルピリジニウム=ブロミド、C
12、C15、C17トリメチルアンモニウム=ブロミ
ド類、4級化ポリオキシエチレンアルキルアミン類のハ
ロゲン化物塩、ドデシルベンジルトリエチルアンモニウ
ム=クロリド、アルカリル・ケミカル社(Alkari
l Chemical Compay)より入手可能
な、ミラポール(MIRAPOL)(登録商標)及びア
ルカクワット(ALKAQUAT)(登録商標)、花王
化学(Kao Chemicals)より入手可能なサ
ニゾール(SANIZOL)(登録商標)(塩化ベンザ
ルコニウム)、等が挙げられるが、これらに限るもので
はない。
【0030】電荷添加剤も適当な効果的な量、例えばト
ナーの0.1〜5重量を%使用する。適当な電荷添加剤
としては、アルキルピリジニウムハロゲン化物類、重硫
酸塩類、ジステアリルジメチルアンモニウム=メチル硫
酸塩電荷添加剤を用いたトナーについて述べている、米
国特許第3,944,493号、米国特許第4,00
7,293号、米国特許第4,079,014号、米国
特許第4,394,430号、米国特許第4,560,
635号(その内容は全て本件に引用して援用する)の
電荷調整剤類、アルミニウム錯体のような陰電荷増強
剤、等が挙げられるが、これらに限るものではない。
【0031】次の実施例は、本発明の特定の実施の形態
を示すものである。当業者には、特定の特性を持つ生成
物とするために、必要に応じて適当な試薬、成分比/濃
度とすることは理解されよう。特に記載のない限り、部
及び%は全て重量比である。
【0032】
【実施例】実施例1.界面活性剤を含まないラテックスの合成(1) 1.5%の過硫酸アンモニウム開始剤を使用し、界面活
性剤を用いない乳化重合法により、組成比75:25:
6の、スチレン/アクリル酸n−ブチル/βCEA共重
合体を含む、界面活性剤を含まないラテックス(CMC
28442−47)を合成した。
【0033】250rpmに設定した攪拌器(4枚羽の
スチール製プロペラ)を取り付け、ジャケットで覆った
2リットルのガラス製フラスコ中で、519gの脱イオ
ン水を、温度を80℃に上げて30分間脱気した。モノ
マー混合物(405gのスチレンと、135gのアクリ
ル酸n−ブチルと、32.4gのアクリル酸2−カルボ
キシエチル(βCEA)と、連鎖移動剤である7.12
gの1−ドデカンチオール)と251gの脱イオン水と
を、10,000rpmで6分間、室温でホモジナイズ
し、モノマーエマルションを調製した。このモノマーエ
マルションから、種粒子用に41gを取ってフラスコに
入れ、400rpmで10分間攪拌した。8.1gの過
硫酸アンモニウムを40gの脱イオン水に溶かして調製
した開始剤溶液を、20分以上かけて添加した。更に2
0分間攪拌を続け、種粒子を生成させた。残りのモノマ
ーエマルションを180分以上かけてフラスコに加え
た。モノマー添加後、この組成物を80℃で120分間
後加熱し、放冷した。反応の間、反応系には窒素気流を
流し、脱酸素化した。
【0034】平均粒径293nm、固体含量42%のラ
テックスが得られた。このラテックスのMwは33,0
00、中央Tgは54℃であった。このラテックスは非
常に安定で、殆ど沈降物がなかった。このラテックスを
2週間静置した後も沈降物は見られなかった。3120
Gの力で50秒間遠心分離にかけたところ、沈降物の量
はラテックスの0.6%であった。
【0035】実施例2.界面活性剤を含まないラテックスの合成(2) 1.5%の過硫酸アンモニウム開始剤を使用し、界面活
性剤を用いない乳化重合法により、組成比80:20:
3の、スチレン/アクリル酸n−ブチル/βCEA共重
合体を含む、界面活性剤を含まないラテックス(CMC
28442−42)を合成した。
【0036】250rpmに設定した攪拌器(4枚羽の
スチール製プロペラ)を取り付け、ジャケットで覆った
2リットルのガラス製フラスコ中で、519gの脱イオ
ン水を、温度を80℃に上げて30分間脱気した。モノ
マー混合物(432gのスチレンと、108gのアクリ
ル酸n−ブチルと、16.2gのアクリル酸2−カルボ
キシエチル(βCEA)と、5.4gの1−ドデカンチ
オール)と251gの脱イオン水とを、400rpmで
10分間、室温でホモジナイズし、モノマーエマルショ
ンを調製した。このモノマーエマルションから、種粒子
用に41gを取ってフラスコに入れ、400rpmで1
0分間攪拌した。8.1gの過硫酸アンモニウムを40
gの脱イオン水に溶かして調製した開始剤溶液を、20
分以上かけて添加した。更に20分間攪拌を続け、種粒
子を生成させた。残りのモノマーエマルションを180
分以上かけてフラスコに加えた。モノマー添加後、この
組成物を80℃で120分間後加熱し、放冷した。反応
の間、反応系には窒素気流を流し、脱酸素化した。
【0037】平均粒径612nm、固体含量42%のラ
テックスが得られた。このラテックスのMwは48,6
00、中央Tgは64℃であった。このラテックスは非
常に安定で、殆ど沈降物がなかった。このラテックスを
2週間静置した後も沈降物は見られなかった。3120
Gの力で50秒間遠心分離にかけたところ、沈降物の量
はラテックスの0.5%であった。
【0038】実施例3.界面活性剤を含まないラテックスの合成(3) 1.5%の過硫酸アンモニウム開始剤を使用し、界面活
性剤を用いない乳化重合法により、組成比80:20:
3の、スチレン/アクリル酸n−ブチル/βCEA共重
合体を含む、界面活性剤を含まないラテックス(CMC
28442−51)を合成した。
【0039】250rpmに設定した攪拌器(4枚羽の
スチール製プロペラ)を取り付け、ジャケットで覆った
2リットルのガラス製フラスコ中で、770gの脱イオ
ン水を、温度を80℃に上げて30分間脱気した。43
2gのスチレンと、108gのアクリル酸n−ブチル
と、16.2gのアクリル酸2−カルボキシエチル(β
CEA)と、5.4gの1−ドデカンチオールとを室温
で混合してモノマー混合物を調製した。このモノマー混
合物から、種粒子用に5.4gを取ってフラスコに入
れ、400rpmで10分間攪拌してエマルションとし
た。8.1gの過硫酸アンモニウムを40gの脱イオン
水に溶かして調製した開始剤溶液を、7分以上かけて添
加した。更に20分間攪拌を続け、種粒子を生成させ
た。残りのモノマー混合物を180分以上かけてフラス
コに加えた。モノマー添加後、この組成物を80℃で1
20分間後加熱し、放冷した。反応の間、反応系には窒
素気流を流し、脱酸素化した。
【0040】平均粒径176nm、固体含量42%のラ
テックスが得られた。このラテックスのMwは36,0
00、中央Tgは63℃であった。このラテックスは非
常に安定で、殆ど沈降物がなかった。このラテックスを
2週間静置した後も沈降物は見られなかった。3120
Gの力で50秒間遠心分離にかけたところ、沈降物の量
はラテックスの0.1%であった。
【0041】実施例4.界面活性剤を含まないラテックスの合成(4) 1.5%の過硫酸アンモニウム開始剤を使用し、界面活
性剤を用いない乳化重合法により、組成比80:20:
1.5の、スチレン/アクリル酸n−ブチル/アクリル
酸共重合体を含む、界面活性剤を含まないラテックス
(CMC 28442−60)を合成した。
【0042】250rpmに設定した攪拌器(4枚羽の
スチール製プロペラ)を取り付け、ジャケットで覆った
2リットルのガラス製フラスコ中で、770gの脱イオ
ン水を、温度を80℃に上げて30分間脱気した。43
2gのスチレンと、108gのアクリル酸n−ブチル
と、8.1gのアクリル酸と、5.4gの1−ドデカン
チオールとを室温で混合して、モノマー混合物を調製し
た。このモノマー混合物から、種粒子用に5.4gを取
ってフラスコに加え、400rpmで10分間攪拌して
エマルションとした。8.1gの過硫酸アンモニウムを
40gの脱イオン水に溶かして調製した開始剤溶液を、
8分以上かけて添加した。更に20分間攪拌を続け、種
粒子を生成させた。残りのモノマー混合物を180分以
上かけてフラスコに加えた。モノマー添加後、この組成
物を80℃で120分間後加熱し、放冷した。反応の
間、反応系には窒素気流を流し、脱酸素化した。
【0043】平均粒径174nm、固体含量42%のラ
テックスが得られた。このラテックスのMwは26,0
00、中央Tgは61℃であった。このラテックスは非
常に安定で、殆ど沈降物がなかった。このラテックスを
2週間静置した後も沈降物は見られなかった。3120
Gの力で50秒間遠心分離にかけたところ、沈降物の量
はラテックスの0.1%であった。
【0044】比較例1.ラテックスの合成 1.5%のtert−ブチルヒドロペルオキシドを使用
し、界面活性剤を用いない乳化重合法により、組成比7
5:25:6の、スチレン/アクリル酸n−ブチル/β
CEA共重合体を含む、ラテックス(CMC 2844
2−73)を合成した。
【0045】250rpmに設定した攪拌器(4枚羽の
スチール製プロペラ)を取り付け、ジャケットで覆った
2リットルのガラス製フラスコ中で、519gの脱イオ
ン水を、温度を80℃に上げて30分間脱気した。モノ
マー混合物(405gのスチレンと、135gのアクリ
ル酸n−ブチルと、32.4gのアクリル酸2−カルボ
キシエチル(βCEA)と、7.12gの1−ドデカン
チオール)と251gの脱イオン水とを、10,000
rpmで6分間、室温でホモジナイズし、モノマーエマ
ルションを調製した。このモノマーエマルションから、
種粒子用に41gを取ってフラスコに加え、400rp
mで10分間攪拌した。8.1gのtert−ブチルヒ
ドロペルオキシドを40gの脱イオン水に溶かして調製
した開始剤溶液を、20分以上かけて添加した。更に2
0分間攪拌を続け、種粒子を生成させた。残りのモノマ
ーエマルションを、180分以上かけてフラスコに加え
た。モノマーを加え終えた際に、大量のラテックスの凝
塊が見られた。この組成物を80℃で120分間後加熱
し、放冷した。反応混合物を45μm網目のフィルタで
ろ過したところ、ラテックスの12%しか回収されなか
った。反応の間、反応系には窒素気流を流し、脱酸素化
した。
【0046】平均粒径675nm、固体含量16%のラ
テックスが得られた。このラテックスのMwは31,0
00、中央Tgは53℃であった。このラテックスは安
定ではなく、沈降物があった。このラテックスを2週間
静置した後も沈降物が見られた。3120Gの力で50
秒間遠心分離にかけたところ、沈降物の量はラテックス
の32%であった。
【0047】この比較例1と、実施例1〜4との比較か
ら、ラテックスを安定化して沈降物のないラテックスと
する、親水性のイオン性末端基を形成することのでき
る、過硫酸アンモニウムなどの遊離基開始剤を用いるこ
とによって、界面活性剤を含まないラテックスの調製が
可能であることが分かった。
【0048】実施例5.凝集剤としてポリ塩化アルミニウム(PAC)を用い
る、凝集/合体(A/C)法による、界面活性剤を含ま
ないラテックスからのトナー粒子の調製 A.PAC A/C法による、6μmのシアントナー粒
先の実施例1で生成した界面活性剤を含まないラテック
スを用い、凝集/合体法で、粒度分布の狭い6μmの粒
子を生成した。
【0049】ステンレススチール製ビーカに500gの
脱イオン水を入れ、5,000rpmでホモジナイズし
ながら、300gの実施例1のラテックス、CMC 2
8442−47を加え、次に、8.7gのシアン顔料分
散液、BHD 6000(サン・ケミカル(San C
hemical)製)を110gの脱イオン水で希釈し
て調製した顔料分散液を加えた。このホモジナイズした
ラテックス/顔料混合物に、24gの0.02NのHN
で希釈した2.4gの10%PAC溶液を滴下して
加え、フロキュレーションさせた。添加完了後、更に2
分間ホモジナイズを続け、クリーム状の混合物とした。
次にこのクリーム状混合物を2リットルのガラス製反応
器に移し、52〜53℃に加熱して350rpmで攪拌
した。加熱の間、粒子の成長を観察した。体積粒径が
6.42(GSD=1.17)に達したら、2%のNa
OHを加えてスラリーのpHを7.5に調整し、攪拌器
の速度を200rpmに下げた。53℃で30分間攪拌
後、反応器内の温度を95℃に上げた。95℃で1時間
加熱後、スラリーのpHを4.3に調整し、更に4時間
加熱を続けた。その後、反応器の内容物を放冷し、取り
出した。
【0050】この方法で、ジャガイモ様の形状をした、
GSD=1.20、6.3μmのシアン粒子が得られ
た。この粒子を3回洗った。3回目の洗浄後の洗浄水中
には、トナーからの、アルミニウム、銅、塩化物、フッ
化物、硝酸塩、硫酸塩、ジオール類、グリコール類、ア
ルキルアリールアルコキシラート類などの残留化学物質
はいずれも検出されなかった。残留化学物質の検出に
は、表面張力とpHの測定、液体クロマトグラフィ、ガ
スクロマトグラフィ、イオンクロマトグラフィ、質量分
光法を用いた。トナー粒子の、60℃/20%RHにお
ける摩擦帯電(ブローオフ)は−46.5μC/g、7
0℃/50%RHにおける摩擦帯電(ブローオフ)は−
28.7μC/g、80℃/80%RHにおける摩擦帯
電(ブローオフ)は−21.1μC/gであった。
【0051】B.PAC A/C法による、7μmのシ
アン粒子 先の実施例1で生成した界面活性剤を含まないラテック
スを用い、凝集/合体法で、粒度分布の狭い7μmの粒
子を生成した。
【0052】ステンレススチール製ビーカに500gの
脱イオン水を入れ、5,000rpmでホモジナイズし
ながら、300gの実施例1のラテックス、CMC 2
8442−47を加え、次に、8.7gのシアン顔料分
散液、BHD 6000(サン・ケミカル製)を110
gの脱イオン水で希釈して調製した顔料分散液を加え
た。このホモジナイズしたラテックス/顔料混合物に、
24gの0.02NのHNOで希釈した2.6gの1
0%PAC溶液を滴下して加え、フロキュレーションさ
せた。添加完了後、更に2分間ホモジナイズを続け、ク
リーム状の混合物とした。次にこのクリーム状混合物を
2リットルのガラス製反応器に移し、54℃に加熱して
350rpmで攪拌した。加熱の間、粒子の成長を観察
した。体積粒径が6.8(GSD=1.17)に達した
ら、2%のNaOHを加えてスラリーのpHを7.2に
調整し、攪拌器の速度を200rpmに下げた。54℃
で30分間攪拌後、反応器内の温度を95℃に上げた。
95℃で1時間加熱後、pHを4.5に調整し、更に1
時間加熱を続けた。次に、pHを再度4.0に調整し
た。更に6時間加熱を続け、粒子を合体させた。その
後、反応器の内容物を放冷し、取り出した。
【0053】この方法で、GSD=1.21、6.8μ
mのシアン粒子が得られた。この粒子を3回洗った。3
回目の洗浄後の洗浄水中には、トナーからの、アルミニ
ウム、銅、塩化物、フッ化物、硝酸塩、硫酸塩、ジオー
ル類、グリコール類、アルキルアリールアルコキシラー
ト類などの残留化学物質はいずれも検出されなかった。
残留化学物質の検出には、表面張力とpHの測定、液体
クロマトグラフィ、ガスクロマトグラフィ、イオンクロ
マトグラフィ、質量分光法を用いた。トナー粒子の、6
0℃/20%RHにおける摩擦帯電(ブローオフ)は−
46.6μC/g、70℃/50%RHにおける摩擦帯
電(ブローオフ)は−26.5μC/g、80℃/80
%RHにおける摩擦帯電(ブローオフ)は−22.1μ
C/gであった。
【0054】C.サニゾール/PAC A/C法によ
る、7μmのシアン粒子 先の実施例1で生成した界面活性剤を含まないラテック
スを用い、凝集/合体法で、粒度分布の狭い7μmの粒
子を生成した。
【0055】ステンレススチール製ビーカに600gの
脱イオン水を入れ、5,000rpmでホモジナイズし
ながら、330gの実施例1のラテックス、CMC 2
8442−47を加え、次に、9.7gのシアン顔料分
散液、BHD 6000(サン・ケミカル製)を57g
の脱イオン水で希釈して調製した顔料分散液を加えた。
このホモジナイズしたラテックス/顔料混合物に、4g
の0.02NのHNO で希釈した1.13gの10%
PAC溶液を滴下して加え、次に1.13gのサニゾー
ル(6gの脱イオン水で希釈)を加えてフロキュレーシ
ョンさせた。添加完了後、更に2分間ホモジナイズを続
け、粘稠な混合物とした。次にこの粘稠な混合物を2リ
ットルのガラス製反応器に移し、50〜52℃に加熱し
て600rpmで攪拌した。加熱時間と共に徐々に粒子
が成長した。体積粒径が6.5(GSD=1.24)に
達したら、2%のNaOHを加えてスラリーのpHを
5.7に調整し、攪拌器の速度を200rpmに下げ
た。52℃で30分間攪拌後、反応器内の温度を95℃
に上げた。95℃で1時間加熱後、スラリーのpHを
4.3に調整し、更に4時間加熱を続けた。その後、反
応器の内容物を放冷し、取り出した。
【0056】この方法で、GSD=1.24、7.0μ
mのシアン粒子が得られた。この粒子を3回洗った。3
回目の洗浄後の洗浄水中には、トナーからの、アルミニ
ウム、銅、塩化物、フッ化物、硝酸塩、硫酸塩、ジオー
ル類、グリコール類、アルキルアリールアルコキシラー
ト類などの残留化学物質はいずれも検出されなかった。
残留化学物質の検出には、表面張力とpHの測定、液体
クロマトグラフィ、ガスクロマトグラフィ、イオンクロ
マトグラフィ、質量分光法を用いた。トナー粒子の、6
0℃/20%RHにおける摩擦帯電(ブローオフ)は−
43.7μC/g、70℃/50%RHにおける摩擦帯
電(ブローオフ)は−28.8μC/g、80℃/80
%RHにおける摩擦帯電(ブローオフ)は−13.5μ
C/gであった。
【0057】比較例2.凝集剤としてポリ塩化アルミニウム(PAC)を用い
た、凝集/合体法による、界面活性剤を含むラテックス
からのトナー粒子の調製 A.界面活性剤を用いたラテックスの合成 1.5%の過硫酸アンモニウム開始剤を用いて、乳化重
合法により、組成比75:25:6の、スチレン/アク
リル酸n−ブチル/βCEA共重合体を含む、ラテック
ス(CMC 28442−48)を合成した。この方法
では、界面活性剤として、ドデシルベンゼンスルホン酸
ナトリウムとポリオキシエチレンノニルフェニルエーテ
ルも用いた。
【0058】250rpmに設定した攪拌器(4枚羽の
スチール製プロペラ)を取り付け、ジャケットで覆った
2リットルのガラス製フラスコ中で、4.2gのドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウムアニオン界面活性剤
(アルドリッチ(Aldrich)製)と、3.0gの
ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル非イオン性
界面活性剤、アンタロックス(ANTAROX) CA
−897(活性70%、ローディア(Rhodia)
製)と、519gの脱イオン水とを含む水溶液を、温度
を80℃に上げて30分間脱気した。モノマー混合物
(405gのスチレンと、135gのアクリル酸n−ブ
チルと、32.4gのアクリル酸2−カルボキシエチル
(βCEA)と、7.12gの1−ドデカンチオール)
を、水溶液(2.1gのドデシルベンゼンスルホン酸ナ
トリウムと、1.5gのアンタロックスCA−897
と、251gの脱イオン水)と、10,000rpmで
6分間、室温でホモジナイズし、モノマーエマルション
を調製した。このモノマーエマルションから、種粒子用
に42gを取ってフラスコに加え、400rpmで10
分間攪拌した。8.1gの過硫酸アンモニウムを40g
の脱イオン水に溶かして調製した開始剤溶液を、20分
以上かけて添加した。更に20分間攪拌を続け、種粒子
を生成させた。残りのモノマーエマルションを、180
分以上かけてフラスコに加えた。モノマー添加後、この
組成物を80℃で120分間後加熱し、放冷した。反応
の間、反応系には窒素気流を流し、脱酸素化した。
【0059】平均粒径225nm、固体含量42%のラ
テックスが得られた。このラテックスのMwは29,0
00、中央Tgは54℃であった。このラテックスは非
常に安定で、殆ど沈降物がなかった。このラテックスを
2週間静置した後も沈降物は見られなかった。3120
Gの力で50秒間遠心分離にかけたところ、沈降物の量
はラテックスの0.3%であった。
【0060】B.PAC A/C法による、6μmのシ
アントナー粒子 この比較例で生成した界面活性剤を含むラテックスを用
い、凝集/合体法で、粒度分布の狭い6μmの粒子を生
成した。
【0061】ステンレススチール製ビーカに500gの
脱イオン水を入れ、5,000rpmでホモジナイズし
ながら、300gのラテックス、CMC 28442−
48を加え、次に、8.7gのシアン顔料分散液、BH
D 6000(サン・ケミカル製)を110gの脱イオ
ン水で希釈して調製した顔料分散液を加えた。このホモ
ジナイズしたラテックス/顔料混合物に、24gの0.
02NのHNOで希釈した2.4gの10%PAC溶
液を滴下して加え、フロキュレーションさせた。添加完
了後、更に2分間ホモジナイズを続け、クリーム状の混
合物とした。次にこのクリーム状混合物を2リットルの
ガラス製反応器に移し、52〜53℃に加熱して350
rpmで攪拌した。加熱の間、粒子の成長を観察した。
体積粒径が6.32(GSD=1.18)に達したら、
2%のNaOHを加えてスラリーのpHを7.5に調整
し、攪拌器の速度を200rpmに下げた。53℃で3
0分間攪拌後、反応器内の温度を95℃に上げた。95
℃で1時間加熱後、スラリーのpHを4.3に調整し、
更に4時間加熱を続けた。その後、反応器の内容物を放
冷し、取り出した。
【0062】この方法で、ジャガイモ様の形状をした、
GSD=1.21、6.5μmのシアン粒子が得られ
た。この粒子を3回洗った。3回目の洗浄後の洗浄水中
には、トナーからの、アルミニウム、銅、塩化物、フッ
化物、硝酸塩、硫酸塩、ジオール類、グリコール類、ア
ルキルアリールアルコキシラート類などの残留化学物質
が、トナー1g当たり0.5〜2mg検出された。残留
化学物質の検出には、表面張力とpHの測定、液体クロ
マトグラフィ、ガスクロマトグラフィ、イオンクロマト
グラフィ、質量分光法を用いた。トナー粒子の、60℃
/20%RHにおける摩擦帯電(ブローオフ)は−1
9.4μC/g、70℃/50%RHにおける摩擦帯電
(ブローオフ)は−10.6μC/g、80℃/80%
RHにおける摩擦帯電(ブローオフ)は−4.5μC/
gであった。
【0063】この比較例2に比べ、実施例5のトナー粒
子では、界面活性剤を含まないラテックスを用いてトナ
ー粒子を調製すると、摩擦帯電値が著しく向上すること
が分かった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グラザイナ イー クミエチック−ローリ ノウィッツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 フェア ポート コロニアル サークル 41 (72)発明者 アラン ケー チャン カナダ オンタリオ州 オークビル バリ ー ブルック ドライブ 1137

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ラテックスポリマーの製造方法であっ
    て、前記製造方法は、(i)界面活性剤を用いずにモノ
    マー類の水性エマルションを調製する工程と、(ii)前
    記エマルションの少なくとも一部に遊離基開始剤を加
    え、種重合を開始して種ポリマーを生成する工程であっ
    て、前記遊離基開始剤が前記種ポリマーに結合し、種ポ
    リマー上にイオン性、親水性末端基を形成する工程と、
    (iii)工程(ii)で生成した組成物にモノマーを追加
    して乳化重合を完了し、ラテックスポリマーを生成する
    工程と、を含むことを特徴とする製造方法。
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