JP2008065180A - 機能性粒子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 凝集工程S11と、減圧工程S12と、冷却工程S13とを含む製造方法によって、機能性粒子を製造する。凝集工程S11では、コア粒子とシェル粒子とを含む水性スラリーを加熱加圧状態でコイル状配管に流過させてコア粒子表面にシェル粒子を付着させて機能性粒子を得る。減圧工程S12では機能性粒子の粒度調整および粗大粒子の解砕を行い、機能性粒子の粒径を均一化する。冷却工程S13では粒径が均一化された機能性粒子の再凝集を防止する。
【選択図】 図5
Description
機能性粒子を含むスラリーを突沸による泡立ちが発生しないように減圧する減圧工程と、
機能性粒子を含むスラリーを冷却する冷却工程とをさらに含むことを特徴とする。
Tg(c)<A<Tg(s)<Mp(c) …(1)
〔式中、Tg(c)はコア粒子のガラス転移温度を示す。Tg(s)はシェル粒子のガラス転移温度を示す。Mp(c)はコア粒子の融点を示す。〕
Tg(s)−Tg(c)≧15(℃) …(2)
〔式中、Tg(c)およびTg(s)は上記に同じ。〕
さらに本発明の製造方法は、難水溶性無機粒子が難水溶性アルカリ金属塩から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする。
コア粒子は、体積平均粒子径が好ましくは3.0〜6.0μm、さらに好ましくは4.0〜5.0μmの樹脂粒子である。コア粒子の体積平均粒子径が3.0μm未満では、シェル粒子の選択の幅が狭まる。また、この体積平均粒子径よりも体積平均粒子径の小さいシェル粒子を用いると、製造時にシェル粒子の空気中への飛散などが生じ易く、スラリー化するにも手間を要し、スラリーの粘性が上昇して作業性を低下させる。コア粒子の体積平均粒子径が6.0μmを超えると、得られる機能性粒子の粒径が大きくなり過ぎ、機能性粒子の用途範囲が狭まる。
コア粒子は粉砕法および湿式法のいずれでも製造できるけれども、コア粒子自体の形状および粒径の均一性などを考慮すると、湿式法が好ましい。湿式法としては公知の方法を利用でき、たとえば、懸濁重合法、転相乳化法、溶融乳化法、乳化分散法、高圧ホモジナイザ法などが挙げられる。懸濁重合法によれば、合成樹脂のモノマーを有機系懸濁安定剤の存在下に有機溶媒中に分散させ、合成樹脂モノマーを重合させることによって、コア粒子が得られる。転相乳化法によれば、水分散性樹脂の有機溶媒溶液に、撹拌下に該水分散性樹脂の解離基を中和する中和剤および水を加えて樹脂滴を生成させ、これを転相乳化することによって、コア粒子が得られる。溶融乳化法によれば、合成樹脂の溶融混練物と水溶性分散剤の水溶液とを加熱下に混合することによって、コア粒子が得られる。乳化分散法によれば、合成樹脂の有機溶媒溶液を、リン酸カルシウム、炭酸カルシウムなどの分散安定剤を含む水媒体中に乳化分散させた後、有機溶媒を除去することによって、コア粒子が得られる。高圧ホモジナイザ法によれば、合成樹脂を高圧ホモジナイザによって加圧下に粉砕することによって、コア粒子が得られる。これらの方法の中でも、形状および粒径の均一性を考慮すると、高圧ホモジナイザ法が好ましい。高圧ホモジナイザ法において用いられる高圧ホモジナイザとしては、市販品、特許文献に記載のものなどが知られる。高圧ホモジナイザの市販品としては、たとえば、マイクロフルイダイザー(商品名、マイクロフルディクス(Microfluidics)社製)、ナノマイザー(商品名、ナノマイザー社製)、アルティマイザー(商品名、(株)スギノマシン製)などのチャンバ式高圧ホモジナイザ、高圧ホモジナイザ(商品名、ラニー(Rannie)社製)、高圧ホモジナイザ(商品名、三丸機械工業(株)製)、高圧ホモゲナイザ(商品名、(株)イズミフードマシナリ製)などが挙げられる。また、特許文献に記載の高圧ホモジナイザとしては、たとえば、国際公開第03/059497号パンフレットに記載のものが挙げられる。これらの中でも、国際公開第03/059497号パンフレットに記載の高圧ホモジナイザが好ましい。
本工程では、合成樹脂の粗粉を調製する。このとき、合成樹脂は合成樹脂用添加剤の1種または2種以上を含んでもよい。合成樹脂の粗粉は、たとえば、合成樹脂および必要に応じて合成樹脂用添加剤の1種または2種以上を含む混練物の固化物を粉砕することによって製造できる。混練物は、たとえば、合成樹脂および必要に応じて合成樹脂用添加剤の1種または2種以上を混合機で乾式混合し、得られる粉体混合物を混練機で混練することによって製造できる。混練温度は、結着樹脂の溶融温度以上の温度(通常は80〜200℃程度、好ましくは100〜150℃程度)である。ここで混合機としては公知のものを使用でき、たとえば、ヘンシェルミキサ(商品名、三井鉱山(株)製)、スーパーミキサ(商品名、(株)カワタ製)、メカノミル(商品名、岡田精工(株)製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン(株)製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、(株)奈良機械製作所製)、コスモシステム(商品名、川崎重工業(株)製)などが挙げられる。混練機としても公知のものを使用でき、たとえば、二軸押し出し機、三本ロール、ラボブラストミルなどの一般的な混練機を使用できる。さらに具体的には、たとえば、TEM−100B(商品名、東芝機械(株)製)、PCM−65/87(商品名、(株)池貝製)などの1軸もしくは2軸の押出機、ニーディックス(商品名、三井鉱山(株)製)などのオープンロール方式のものが挙げられる。これらの中でも、オープンロール方式のものが好ましい。なお、着色剤などの合成樹脂用添加剤を混練物中に均一に分散させるために、マスターバッチ化して用いてもよい。また、合成樹脂用添加剤の2種以上を複合粒子化して用いてもよい。複合粒子は、たとえば、合成樹脂用添加剤の2種以上に適量の水、低級アルコールなどを添加し、ハイスピードミルなどの一般的な造粒機で造粒し、乾燥させることによって製造できる。マスターバッチおよび複合粒子は、乾式混合の際に粉体混合物に混入される。
スラリー調製工程S2では、粗粉調製工程で得られる合成樹脂粗粉と液体とを混合し、液体中に合成樹脂粗粉を分散させることによって、粗粉スラリーを調製する。合成樹脂粗粉と混合する液体としては、合成樹脂粗粉を溶解せずかつ均一に分散させ得る液状物であれば特に制限されないけれども、工程管理の容易さ、全工程後の廃液処理、取扱い易さなどを考慮すると、水が好ましく、分散安定剤を含む水がさらに好ましい。分散安定剤は、合成樹脂粗粉を水に添加する前に、水に添加しておくのが好ましい。分散安定剤としては、この分野で常用されるものを使用できる。その中でも水溶性高分子分散安定剤が好ましい。水溶性高分子分散安定剤としては、たとえば、(メタ)アクリル酸、α−シアノアクリル酸、α−シアノメタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマール酸、マレイン酸、無水マレイン酸などのアクリル系単量体、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸γ−ヒドロキシプロピル、アクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルなどの水酸基含有アクリル系単量体、ジエチレングリコールモノアクリル酸エステル、ジエチレングリコールモノメタクリル酸エステル、グリセリンモノアクリル酸エステル、グリセリンモノメタクリル酸エステルなどのエステル系単量体、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミドなどのビニルアルコール系単量体、ビニルアルコールとのエーテル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテルなどのビニルアルキルエーテル系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニルなどのビニルアルキルエステル系単量体、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル系単量体、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、これらのメチロール化合物などのアミド系単量体、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのニトリル系単量体、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライドなどの酸クロライド系単量体、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、ビニルイミダゾール、エチレンイミンなどのビニル窒素含有複素環系単量体、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、メタクリル酸アリル、ジビニルベンゼンなどの架橋性単量体などから選ばれる1種または2種の親水性単量体を含む(メタ)アクリル系ポリマー、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシプロピレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルフェニルエステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエステルなどのポリオキシエチレン系ポリマー、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系ポリマー、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル硫酸カリウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオレイルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンセチルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルフェニルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンオレイルフェニルエーテル硫酸アンモニウムなどのポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸カリウム、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンセチルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウムなどのポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸塩などが挙げられる。分散安定剤は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。なお、分散安定剤として後記するアニオン系分散剤を用いて得られるコア粒子のスラリーをそのまま機能性粒子の製造に用いれば、機能性粒子の製造方法の仮凝集工程S11におけるアニオン系分散剤の添加を省略できる。分散安定剤の添加量は特に制限されないけれども、好ましくは粗粉スラリーの0.05〜10重量%、さらに好ましくは0.1〜3重量%である。
粉砕工程S3では、スラリー調製工程S2で得られる粗粉スラリーを加熱加圧下に粉砕して、コア粒子の水性スラリーを得る。粗粉スラリーの加熱加圧には高圧ホモジナイザ1における加圧ユニット4および加熱器5が用いられる。粗粉の粉砕には高圧ホモジナイザ1におけるにおける粉砕用ノズル6が用いられる。粗粉スラリーの加圧加熱条件は特に制限されないけれども、50〜250MPaに加圧されかつ50℃以上に加熱されるのが好ましく、50〜250MPaに加圧されかつ粗粉中に含まれる合成樹脂の融点以上に加熱されるのがさらに好ましく、50〜250MPaに加圧されかつ粗粉中に含まれる合成樹脂の融点〜Tm+25℃(Tm:合成樹脂のフローテスターにおける1/2軟化温度)に加熱されるのが特に好ましい。ここで、粗粉が2種以上の合成樹脂を含む場合は、合成樹脂の融点およびフローテスターにおける1/2軟化温度は、いずれも、最も高い融点または1/2軟化温度を有する合成樹脂の値である。圧力が50MPa未満では、せん断エネルギーが小さくなり、粉砕が充分に進まないおそれがある。250MPaを超えると、実際の生産ラインにおいて危険性が大きくなり過ぎ、現実的ではない。粗粉スラリーは、前記範囲の圧力および温度で粉砕用ノズル6の入口から粉砕用ノズル6内に導入される。粉砕用ノズル6の出口から排出される水性スラリーは、たとえば、コア粒子を含み、60〜Tm+60℃(Tmは前記に同じ)に加熱されかつ5〜80MPa程度に加圧される。
減圧工程S4では、粉砕工程S3で得られる加熱加圧状態にあるコア粒子の水性スラリーを、バブリングが発生しない状態に保持しながら大気圧またはそれに近い圧力まで減圧する。減圧には高圧ホモジナイザ1における減圧モジュール7が用いられる。減圧工程S4終了後の水性スラリーは、たとえば、コア粒子を含み、液温が60〜Tm+60℃程度である。本明細書においてTmはコア粒子の軟化点である。
冷却工程S5では、減圧工程S4において減圧され、液温60〜Tm+60℃(Tmは上記に同じ)程度の水性スラリーを冷却し、20〜40℃程度のスラリーにする。冷却には、高圧ホモジナイザ1の冷却機8が用いられる。これによって、コア粒子を含む水性スラリーが得られる。この水性スラリーは、そのまま機能性粒子の製造に使用できる。また、該水性スラリーからコア粒子を単離し、該コア粒子を新たにスラリー化して機能性粒子の原料として用いてもよい。該水性スラリーからコア粒子を単離するには、濾過、遠心分離などの一般的な分離手段が用いられる。本製造方法では、粉砕用ノズル6を流過させる際に水性スラリーに付加される温度および/または圧力、該水性スラリー中の粗粉濃度、粉砕の回数などを適宜調整することによって、得られるコア粒子の粒径を制御できる。
CV値(%)=(体積粒度分布における標準偏差/体積平均粒子径)×100
シェル粒子は、コア粒子よりも体積平均粒子径の小さい樹脂粒子または無機粒子である。シェル粒子の体積平均粒子径は、好ましくは0.01〜1.0μm、さらに好ましくは0.03〜0.5μmである。シェル粒子の体積平均粒子径が0.01μm未満では、シェル粒子が小さすぎて、コア粒子表面に埋り込み難くなる。したがって、シェル粒子によるコア粒子表面の被覆に長時間を要し、その割には、被覆層の特性のさらなる向上が認められない。被覆層のコア粒子に対する接着力が弱くなる場合がある。シェル粒子の体積平均粒子径が1.0μmを超えると、コア粒子を充分に被覆できない。特に、コア粒子がたとえば着色剤を含み、その表面に着色剤が露出する場合には、表面に露出した着色剤を充分に隠蔽できないおそれがある。また、コア粒子がたとえば離型剤を含み、その表面に離型剤がブリードアウトしてきた場合には、離型剤のそれ以上のブリードアウトを充分に防止できないおそれがある。また、被覆層の厚みが厚くなり過ぎるという不具合もある。
Tg(s)−Tg(c)≧15(℃) …(2)
〔式中、Tg(s)はシェル粒子のガラス転移温度を示す。Tg(c)はコア粒子のガラス転移温度を示す。〕
機能性粒子は、たとえば、図5に示す製造方法によって得ることができる。図5は、本発明における機能性粒子の製造方法の一例を概略的に示すフローチャートである。図5に示す本発明の機能性粒子の製造方法は、凝集工程S11と、減圧工程S12と、冷却工程S13とを含む。
本工程では、コア粒子とシェル粒子とを含む水性混合スラリー(以下特に断わらない限り単に「混合スラリー」という)を調製する。次いで、この混合スラリーを加熱加圧下にコイル状配管に流過させることによって、コア粒子表面にシェル粒子が凝集して付着し、コア粒子表面にシェル粒子を含む被覆層が形成された機能性粒子の水性スラリー(以下特に断わらない限り「機能性粒子スラリー」という)が得られる。混合スラリーにおける固形分濃度(コア粒子とシェル粒子との合計濃度)は特に制限されないけれども、好ましくは混合スラリー全量の2〜40重量%、さらに好ましくは5〜20重量%である。2重量%未満では、コア粒子に対するシェル粒子の凝集力が小さくなり、粒径制御が困難になるおそれがある。40重量%を超えると、シェル粒子のコア粒子表面において過凝集が起こるおそれがある。また、コア粒子とシェル粒子との使用割合は特に制限されないけれども、コア粒子100重量部に対して好ましくは5〜20重量部、さらに好ましくは7〜13重量部である。
Tg(c)<A<Tg(s)<Mp(c) …(1)
〔式中、Aはコイル状配管内における混合スラリーの加熱温度である。Tg(c)はコア粒子のガラス転移温度を示す。Tg(s)はシェル粒子のガラス転移温度を示す。Mp(c)はコア粒子の融点を示す。〕
m(c)/m(s)<(ω(s)/ω(c))2 …(3)
〔式中、m(c)はコア粒子の質量を示す。m(s)はシェル粒子の質量を示す。ω(c)はコア粒子の角速度を示す。ω(s)はシェル粒子の角速度を示す。〕
減圧工程S12では、凝集工程S11で得られる加熱加圧状態にある機能性粒子スラリーを、突沸による泡立ち(バブリング)が発生しないように、大気圧またはそれに近い圧力まで減圧する。減圧に並行して粒度調整が行われる。粒度調整は、主に、粗大粒子の小径化である。したがって、減圧後の機能性粒子スラリーは粗大粒子をほとんど含まず、形状および粒径のほぼ均一な機能性粒子を含み、液温が50〜80℃程度である。
冷却工程S13では、減圧工程S12で得られる液温50〜80℃程度の機能性粒子スラリーを冷却する。この機能性粒子スラリーから機能性粒子を分離し、必要に応じて洗浄した後、乾燥させることによって、機能性粒子が得られる。機能性粒子の分離には、ろ過、遠心分離、デカンテーションなどの一般的な固液分離手段を採用できる。機能性粒子の洗浄は、未凝集のコア粒子およびシェル粒子、アニオン系分散剤、カチオン系分散剤などを除去するために行われる。具体的には、たとえば、導電率20μS/cm以下の純水を用いて洗浄する。機能性粒子と純水とを混合し、この混合物から機能性粒子を分離した後に残る洗浄水の導電率が50μS/cm以下になるまで、前記純水による洗浄を繰返し実施する。洗浄後、乾燥させることによって、本発明の機能性粒子が得られる。本発明の機能性粒子は、好ましくは5〜6μm程度の体積平均粒子径を有し、形状および粒径が均一で、粒度分布幅が非常に狭い。体積平均粒子径が5〜6μm程度である本発明の機能性粒子を得るためには、たとえば、最適な時間に終了させることが重要である。なお、本発明では、冷却工程S13の直後に、減圧工程を設けてもよい。この減圧工程は減圧工程S12と同様である。
[粗粉スラリーの調製]
ポリエステル樹脂(ガラス転移温度Tg:60℃、軟化点Tm:110℃)100部を二軸押出機(商品名:PCM−30、(株)池貝製)にてシリンダ温度145℃、バレル回転数300rpmで溶融混練し、トナー原料の溶融混練物を調製した。この溶融混練物を室温まで冷却した後、カッターミル(商品名:VM−16、(株)セイシン企業製)で粗粉砕し、粒径100μm以下の粗粉を調製した。この粗粉40g、キサンタンガム13.3g、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(商品名:ルノックスS−100、アニオン系分散剤、東邦化学工業(株)製)4g、スルホコハク酸系界面活性剤(商品名:エアロールCT−1p、主成分:スルホコハク酸ジオクチルナトリウム塩、東邦化学工業(株)製)0.67gおよび水742gを混合し、得られた混合物を混合機(商品名:ニュージェネレーションミキサNGM−1.5TL、(株)美粒製)に投入し、2000rpmで5分間撹拌した後に脱気して粗粉スラリーを調製した。
上記で得られた粗粉スラリー800gを高圧ホモジナイザ(商品名:NANO3000、(株)美粒製)のタンクに投入し、温度を100℃に維持しかつ210MPaの加圧下に該高圧ホモジナイザ内を40分間循環させ、体積平均粒子径4.2μm、CV値25%、ガラス転移温度53℃および融点107℃のコア粒子を含む水性スラリーを調製した。ここで用いられる高圧ホモジナイザは、図2に示す粉砕用高圧ホモジナイザ1である。このとき、加圧ユニット4においてスラリーに210MPaの圧力を付加した。加熱器5において120℃以上に加熱した。加熱器5におけるコイル状配管は、コイル内径4.0mm、コイル半径(コイル曲率半径)40mm、コイル巻き数は50であった。粉砕用ノズル6には、ノズル長0.4mmでかつ長手方向に貫通する径0.09mmの流路1本が形成されたノズルを用いた。減圧モジュール7には図4に示す耐圧ノズル20を用いた。本実施例では、ノズル長150mm、ノズル入口径2.5mm、ノズル出口径0.3mmであった。
[コア粒子の調製]
ポリエステル樹脂100部に代えて、ポリエステル樹脂87.5部、帯電制御剤(商品:TRH、保土ヶ谷化学工業(株)製)1.5部、ポリエステル系ワックス(融点85℃)3部および着色剤(KET.BLUE111)8部を混合機(商品名:ヘンシェルミキサ、三井鉱山(株)製)で混合して得られる混合物100部を使用する以外は、製造例2と同様にして、体積平均粒子径4.4μm、CV値23%、ガラス転移温度53℃および融点110℃のコア粒子を含む水性スラリーを調製した。
[シェル粒子の調製]
セパラブルフラスコにアンカー型攪拌羽根を取り付け、イオン交換水390部にドデシルスルホン酸アンモニウム(乳化剤)0.1部を溶解して投入し、80℃に昇温した。80℃に保温し、2,2’−アゾビス−2−アミジノプロパンジハイドロクロライド(重合開始剤、商品名:V−50、和光純薬工業(株)製)1部とイオン交換水10部とからなる水溶液ならびに重合用モノマー(スチレンモノマー10部、メタクリル酸メチル40部およびメタクリル酸n−ブチル15部)とチオグリコール酸オクチル(連鎖移動剤)1部との混合物をそれぞれ60分かけて滴下した。滴下終了後30分を経過して、さらにスチレン10部、メタクリル酸メチル15部およびメタクリル酸n−ブチル5部の混合モノマーを30分かけて滴下した。滴下終了後、80℃で2時間撹拌して重合を完結させ、固形分濃度20%のスチレン−アクリル樹脂粒子のエマルションを得た。このエマルションを洗浄・乾燥を施し、体積平均粒子径1.11μmおよびガラス転移温度68℃のスチレン−アクリル樹脂粒子(シェル粒子)を得た。なお、重合反応は攪拌下に行った。攪拌羽根の回転速度は250rpmであった。
[シェル粒子の調製]
攪拌羽根の回転速度を表1に記載の回転速度に変更する以外は、製造例3と同様にして、表1に記載の特性を有するスチレン−アクリル樹脂粒子を製造した。
[シェル粒子の調製]
攪拌羽根の回転速度を250rpmから500rpmに変更しかつ2度目の混合モノマーの滴下に際し、メタクリル酸メチルの量を15部から10部に変更する以外は、製造例1と同様にして表1に記載の特性を有するスチレン−アクリル樹脂粒子を製造した。
製造例1のコア粒子500gおよび炭酸カルシウム(CaCO3、融点839℃、体積平均粒子径0.81μm、CV値28%)であるシェル粒子2.5gを水0.1リットルに分散させて混合スラリーを調製した。この混合スラリー全量と塩化ステアリルトリメチルアンモニウム(商品名:コータミン86W、花王(株)製)の20%水溶液10gとを、混合機(ニュージェネレーションミキサNGM−1.5TL)に投入し、2000rpmで5分間撹拌した後に脱気し、カチオン系分散剤を含む混合スラリーを調製した。この混合スラリー全量を高圧ホモジナイザのタンクに投入し、該スラリーを75℃、13MPaの加熱加圧下に該高圧ホモジナイザ内に40分間循環させ、本発明の機能性粒子を含む機能性粒子スラリーを製造した。ここで用いられる高圧ホモジナイザは、高圧ホモジナイザ(商品名:NANO3000、(株)美粒製)を一部変更した図8に示す粒子凝集用高圧ホモジナイザ35である。加熱器5におけるコイル状配管は、コイル内径4.0mm、コイル半径(コイル曲率半径)40mm、コイル巻き数は50であった。コイル状配管37のコイル曲率半径は38mm、巻き数は54であった。減圧モジュール36,38,39には、図7に示す減圧ノズル30を用いた。本実施例では、ノズル長150mm、ノズル入口径0.3mm、ノズル出口径2.5mmであった。上記で得られた機能性粒子スラリーを濾過することによって、機能性粒子を取り出し、水洗を5回行った後、75℃の熱風で乾燥し、本発明の機能性粒子を製造した。この機能性粒子は表2に示す体積平均粒子径(μm)およびCV値(%)を有していた。
コア粒子およびシェル粒子、高圧ホモジナイザ35における加熱温度、コイル状配管37の有無、減圧モジュール38の設置位置、およびセット数を表2に示すようにする以外は、実施例1と同様にして、本発明品および比較品の機能性粒子を製造した。これらの機能性粒子の体積平均粒子径(μm)およびCV値(%)を表2に併記する。ここで、製造例2は、高圧ホモジナイザ35においてコイル状配管37を取り除き、減圧モジュール36と減圧モジュール38とを直接接続した改造機を用いてカプセル化を実施した。また、減圧モジュール38は、図8に示すようにコイル状配管37の直後に配置されるのが普通であるけれども、比較例3ではコイル状配管37の前に減圧モジュール38を配置した。すなわち、「コイル前」とはコイル状配管37の前に減圧モジュール38を配置することであり、「コイル後」とは減圧モジュール38の前にコイル状配管37を配置することである。また、「セット」とは、1個のコイル状配管37と1個の減圧モジュール38とをこの順番で接続したものであり、「1セット」とはこのセットを1個だけ配置し、「2セット」とはこのセットを2個接続したものを配置することである。以下、セット数が増えても同様である。
2 タンク
3 送りポンプ
4 加圧ユニット
5 加熱器
6 粉砕用ノズル
7,36,38,39,42,44,45 減圧モジュール
8 冷却機
9 配管
10 取り出し口
15 耐圧ノズル
16,21,26,31 流路
17 衝突壁
20,25,30 減圧ノズル
37,41 コイル状配管
Claims (10)
- 樹脂粒子であるコア粒子とコア粒子よりも体積平均粒子径の小さい樹脂粒子または無機粒子であるシェル粒子とを含む混合スラリーを、コア粒子のガラス転移点以上の温度に加熱しながらコイル状配管に流過させ、コア粒子表面にシェル粒子が付着してなる機能性粒子を得ることを特徴とする機能性粒子の製造方法。
- 機能性粒子を含むスラリーを突沸による泡立ちが発生しないように減圧する減圧工程と、
機能性粒子を含むスラリーを冷却する冷却工程とを含むことを特徴とする請求項1記載の製造方法。 - シェル粒子が樹脂粒子であり、コア粒子とシェル粒子とを含む混合スラリーのコイル状配管内における加熱温度Aが、下記関係式を満たすことを特徴とする請求項1または2記載の製造方法。
Tg(c)<A<Tg(s)<Mp(c) …(1)
〔式中、Tg(c)はコア粒子のガラス転移温度を示す。Tg(s)はシェル粒子のガラス転移温度を示す。Mp(c)はコア粒子の融点を示す。〕 - シェル粒子が樹脂粒子であり、コア粒子とシェル粒子とが下記関係式を満たすことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の製造方法。
Tg(s)−Tg(c)≧15(℃) …(2)
〔式中、Tg(c)はコア粒子のガラス転移温度を示す。Tg(s)はシェル粒子のガラス転移温度を示す。〕 - 無機粒子が難水溶性無機粒子であることを特徴とする請求項1または2記載の製造方法。
- 難水溶性無機粒子が難水溶性アルカリ金属塩から選ばれる1種または2種以上であることを特徴とする請求項5記載の製造方法。
- コア粒子の体積平均粒子径が3.0〜6.0μmであり、かつシェル粒子の体積平均粒子径が0.01〜1.0μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の製造方法。
- コア粒子が合成樹脂とともに着色剤と離型剤とを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1つの製造方法によって製造されてなることを特徴とする機能性粒子。
- 電子写真方式の画像形成装置において静電潜像を現像するためのトナーとして用いられることを特徴とする請求項9記載の機能性粒子。
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