JP2010139648A - トナー - Google Patents

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JP2010139648A JP2008314699A JP2008314699A JP2010139648A JP 2010139648 A JP2010139648 A JP 2010139648A JP 2008314699 A JP2008314699 A JP 2008314699A JP 2008314699 A JP2008314699 A JP 2008314699A JP 2010139648 A JP2010139648 A JP 2010139648A
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Kuniaki Kawabe
邦昭 川辺
Toshiyuki Ito
俊幸 伊藤
Akinori Eto
彰紀 江藤
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Abstract

【課題】高速の複写機で使用しても定着性、耐オフセット性、トナーの安定性、印字部の安定性などに優れるトナーを提供する。
【解決手段】本発明のトナーは、(A)極性基含有ビニル重合体(a1)、ポリエステル樹脂(a2)、ポリエーテル樹脂(a3)、シリコーン樹脂(a4)、ポリウレタン樹脂(a5)、ポリアミド樹脂(a6)、フラン樹脂(a7)およびエポキシ樹脂(a8)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むトナー用バインダー樹脂100質量部に対し、(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体を0.1〜40質量部を含み、かつ前記(B
)4−メチル−1−ペンテン系重合体が、(b1)デカリン溶媒中で135℃で測定した
極限粘度[η]が、0.01dl/g以上3.0dl/g未満の範囲にあることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は電子写真、静電記録、静電印刷などに於ける静電荷像を現像するためのトナーに関する。さらに詳しくは高速複写が可能で、しかも高解像度、高画質で可能とするトナーに関する。
一般に、感光体上に形成したトナー画像を記録紙に転写する(Plain Paper
Copy法)PPC複写機やプリンターに於ける電子写真用法は光感光体上に静電気的潜像を形成し、ついで該潜像を、トナーを用いて現像し、紙等の被定着シート上にトナー画像を転写した後、熱ロールで加熱定着する方法が行われている。この方法は加熱加圧下で定着が行うので、定着が迅速でしかも熱効率が極めて良好であり、従って定着効率が非常に良い。しかしながら、この熱ロール方式に於いては熱効率が良い反面、熱ロール表面とトナーが溶融状態で接触するため、トナーが熱ロール表面に付着転移し、次の被定着シートにこれが再転移して汚す(オフセット現象)という問題がある。
オフセット現象を防止する方法として例えば、熱ロールの表面に布や紙でシリコンオイルを塗布する方法がある。しかし、オフセット防止用液体供給装置の設置が必要となるため、設備の複雑化、ひいては補修、管理の複雑化、コストアップ、シリコンオイルなどが熱により蒸発し機内を汚染する等の問題が副生する。このため、上記のシリコンオイルなどの塗布を必要としない方式(オイルレス定着方式)での高速機用トナー(オイルレス定着方式)の開発が望まれている。
一方、オイルレス定着方式用トナーの開発に於けるオフセット現象を防止する方法としては高分子量ポリマーや架橋ポリマーをバインダー樹脂としたトナーも数多く提案されている。(例えば特許文献1〜8参照)
また、エチレン系ワックス、プロピレン系ワックスなどの各種ワックスを、トナーに含有させ、オフセット現象を防止する方法も知られている(例えば、特許文献1〜8参照)。
一方、複写機は、高速化の方向を指向しており、必然的に定着ロールのスピードも速くなり、短時間の加熱で定着できるトナーが要求されている。できるだけ短時間で定着させるためにはトナーが溶融時高流動であることが必要である。一般的に定着性を向上させるためには、トナーに用いられる樹脂のガラス転移温度(以下、Tgという。)を低下させることが有効だが、そのことにより保存中のトナーがブロッキングする(塊状になる)問題が発生することがある。
また、トナーには吸湿しやすい分散剤や分散助剤を併用させることがあり、電気特性、特にチャージ安定性に悪影響を及ぼすことがある。また、ワックスなどを併用する場合には、ワックスのブリードアウトによって、印字部が経時的に接触する他の用紙を汚す問題が発生することがある。
特公昭60−36582号公報 USP 4,966,829号公報 USP 4,963,456号公報 USP 5,084,368号公報 特公昭60−38700号公報 特開平6−11890号公報 特開平6−222612号公報 特開平9−319140号公報
従って、上記に示す複写機市場のより一層の高速化と、トナー自身や印字物の長期安定性などの要請を満足するため、トナーのより一層の低温定着性を向上すること、トナーの定着性と耐オフセット性のバランスを改善すること、更には低温定着性とトナーおよび印字部の安定性とのバランスをも改善されたトナーを提供することが本発明の課題である。
本発明者らは、これらの要求を満足すべく鋭意検討した結果、驚くべき事に特定の範囲の極限粘度を有する4-メチル-1-ペンテン系重合体を含むトナーが上記の課題を解決す
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の[1]〜[4]である。
[1](A)極性基含有ビニル重合体(a1)、ポリエステル樹脂(a2)、ポリエーテル樹脂(a3)、シリコーン樹脂(a4)、ポリウレタン樹脂(a5)、ポリアミド樹脂(a6)、フラン樹脂(a7)およびエポキシ樹脂(a8)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むトナー用バインダー樹脂100質量部に対し、
(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体を0.1〜40質量部を含み、かつ
前記(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体が、
(b1)デカリン溶媒中で135℃で測定した極限粘度[η]が、0.01dl/g以上3.0dl/g未満の範囲にあることを特徴とするトナー。
[2]前記(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体が、
(b1)デカリン溶媒中で135℃で測定した極限粘度[η]が、0.01dl/g以上
0.5dl/g未満の範囲にあることを特徴とする[1]に記載のトナー。
[3]前記(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体が、
(b2)4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位が50〜100質量%であり、4−メチル−1−ペンテン以外の炭素原子数が2〜20のオレフィンから選ばれる少なくとも1種以上のオレフィンから導かれる構成単位の合計が0〜50質量%であり、
(b3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.0〜15.0の範囲にあり、
(b4)示差走査熱量計で測定した融点(Tm)が120〜245℃の範囲にあり、かつ(b5)臨界表面張力が、22〜28mN/mの範囲にあることを特徴とする[1]に記載のトナー。
[4]前記極性基含有ビニル重合体(a1)が、スチレンアクリル系樹脂である[1]に記載のトナー。
本発明のトナーは、耐オフセット性と印刷の定着性のいずれも満たし、またトナー粒子同士のブロッキングも防止することができ、現像耐久性も良好なため、トナーを用いる公知のあらゆる印刷機に好適に使用することができる。さらに、ブリードアウトも抑制できる。特に融点やガラス転移点の低いトナー用バインダー樹脂を用いた低温印刷においても、良好な高速印刷性、定着性-耐オフセット性バランスおよび優れた安定性を示す。
本発明のトナーは、(A)極性基含有ビニル重合体(a1)、ポリエステル樹脂(a2)、ポリエーテル樹脂(a3)、シリコーン樹脂(a4)、ポリウレタン樹脂(a5)、ポリアミド樹脂(a6)、フラン樹脂(a7)およびエポキシ樹脂(a8)からなる群か
ら選ばれる少なくとも1種を含むトナー用バインダー樹脂100質量部に対し、(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体を0.1〜40質量部を含み、かつ前記(B)4−メチ
ル−1−ペンテン系重合体が、(b1)デカリン溶媒中で135℃で測定した極限粘度[
η]が、0.01dl/g以上3.0dl/g未満の範囲にあることを特徴とする。尚、本発明において、重合とは共重合の意味を含むことがあり、重合体とは共重合体の意味を含むことがある。
(A)トナー用バインダー樹脂
本発明に(A)トナー用バインダー樹脂は,極性基含有ビニル重合体(a1)、ポリエステル樹脂(a2)、ポリエーテル樹脂(a3)、シリコーン樹脂(a4)、ポリウレタン樹脂(a5)、ポリアミド樹脂(a6)、フラン樹脂(a7)およびエポキシ樹脂(a8)からなる群から選ばれる少なくとも1種を制限無く用いることができる。
極性基含有ビニル重合体(a1)としては、例えば公知の(メタ)アクリル酸エステル類の重合体、ポリスチレン、ポリ−p−クロルスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタレン共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体などのスチレン類の重合体およびスチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体などのスチレンアクリル系樹脂等が挙げられる。極性基とは、これら重合体中のエステル基やフェニル基をいう。これら重合体中にはさらなる極性基として、グリシジル基、カルボキシル基、水酸基、ウレタン基等が含まれていてもよい。これらの基が含まれていると、例えば必要に応じて樹脂の架橋が必要な場合に好適である。
ポリエステル樹脂(a2)としては、公知のものを使用できる。具体的には多価カルボン酸エステルと多価アルコールとを縮重合したり、多価カルボン酸エステルと多価アルコールとのエステル交換反応などによって得られるものである。例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)などが挙げられる。これらのポリエステルは、PETボトルなどからの再生品であっても良い。
ポリエーテル樹脂(a3)としては、例えば特開平9-269608号公報に記載のア
リール基含有ポリエーテル樹脂や特開平11-292999号公報に記載のポリアリール
エーテルケトンなどのアリール基含有ポリエーテル化合物が好ましい例として挙げられる。
シリコーン樹脂(a4)としては、 ジメチルジクロロシランをはじめとする各種の シラン類を加水分解させ、生成したシラノールを脱水縮合した重合体が挙げられる。
ポリウレタン樹脂(a5)は、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等のイソシアネートとポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール 、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリ
オール等のポリオールとを主原料とし、両者を混合、反応させた樹脂である。
ポリアミド樹脂(a6)としては、典型的には、ジアミンとジカルボン酸との重縮合、あるいはカプロラクタムの開環重合等により得られる樹脂が挙げられる。例えば、脂肪族ジアミンと脂肪族または芳香族ジカルボン酸との重縮合反応物等がある。
フラン樹脂(a7)としては、フルフリルアルコールを主成分として重縮合して得られ
るものが挙げられる。例えば、フルフリルアルコールと尿素とアルデヒド類とを主成分として、重縮合して得られるものである。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、グリオキザール、フルフラール等の従来公知のアルデヒド化合物を使用することができる。
エポキシ樹脂(a8)は、典型的には、芳香族ジオール(例えばビスフェノールA)とエピクロルヒドリンとをアルカリの存在下に反応させることにより得られる樹脂である。例えば、エポキシ当量170〜5000のビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等がある。
中でも、極性基含有ビニル重合体やポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂が好ましく用いられ、より好ましくは極性基含有ビニル重合体やポリエステル樹脂が用いられ、特に好ましくはスチレンアクリル系樹脂を用いることができる。(A)トナー用バインダー樹脂は、架橋されていても架橋されていなくても良いが、架橋されている場合において架橋構造を形成するには、樹脂を形成する重合体の一部にカルボン酸基や水酸化物基を形成しておき、これらをエステル結合させたりウレタン反応で架橋するなどの方法が好ましく用いられる。この様なバインダー樹脂としては、例えば特開2004-287295号公報に
記載される(メタ)アクリル酸エステル系重合体、スチレンアクリル系樹脂および特開2004−62168号公報に記載されるポリエチレンテレフタレート、いわゆるPET樹脂を代表例とするポリエステル樹脂等を例示することができる。
架橋された樹脂を上記の方法で得た場合、ゲル成分を含有している。架橋された場合、ゲル成分の含有率は、通常0.1%以上50%以下、好ましくは0.1%以上30%以下、更に好ましくは1%以上20%以下が好ましい。ゲル成分が上記範囲内にあると、良好な耐オフセット性の効果が得られ、流動性も良好であるために複写機高速化に対応した良好な低温定着が得られる。上記のゲル成分の含有率は、以下のように測定された値をもって定義する。すなわち、樹脂2.5gと酢酸エチル47.5gを100mlサンプル管に投入、このサンプル管を回転式振とう装置に設置し、回転数50rpm、22℃、12時間攪拌後、22℃で12時間静置、静置後、サ
ンプル管の上澄み液5gを150℃、1時間乾燥させた後の重量を秤量し(Xg)、以下の式に従って計算する。
ゲル成分含有率(%)=((2.5/50 − X/5)/(2.5/50))×100
(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体
[(b1)極限粘度]
本発明に用いられる(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体は、デカリン溶媒中135℃で測定した極限粘度[η]が、0.01dl/g以上3.0dl/g未満である。好ましい下限値は、0.05dl/g、より好ましくは0.1dl/gである。一方、好ましい上限値は2.5dl/g未満、より好ましくは2.0dl/g未満、さらに好ましくは1.5dl/g未満、特に好ましくは1.0dl/g未満、最も好ましくは0.5dl/g未満である。極限粘度[η]がこの範囲にあると、後述するトナーの耐オフセット性、安定性に優れた効果を発現し易い。
極限粘度が上記上限を超えると、(A)トナー用バインダー樹脂と混ざり難くなるためトナーの組成が不均一になり易く上記の効果が発現し難くなることがある。また、同様の理由でトナーの品質にバラツキが生じ易くなることがある。一方、極限粘度が上記下限を下回ると、やはりトナーの組成が不均一になったり、トナーから脱離し易くなり、トナー自身や印字された後の保存安定性が不十分になることがある。
[(b2)組成]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位が好ましくは50〜100質量%、より好ましくは60〜100質
量%、さらに好ましくは70〜100質量%であり、4−メチル−1−ペンテン以外の炭素原子数が2〜20のオレフィンから選ばれる少なくとも1種以上のオレフィンから導かれる構成単位の合計が好ましくは0〜50質量%、より好ましくは0〜40質量%、さらに好ましくは0〜30質量%である4-メチル-1-ペンテン系重合体である。
上記4−メチル−1−ペンテン以外の炭素原子数2〜20のオレフィンとしては、例えば直鎖状または分岐状のα−オレフィン、環状オレフィン、芳香族ビニル化合物、共役ジエン、非共役ポリエン、官能化ビニル化合物などが挙げられる。
上記直鎖状または分岐状のα−オレフィンとして具体的には、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンなどの炭素原子数2〜20、好ましくは2〜10の直鎖状のα−オレフィン;例えば3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4,4−ジメチ
ル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4−
エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセンなどの好ましくは5〜20、より好ましくは5〜10の分岐状のα−オレフィンが挙げられる。
環状オレフィンとしては、シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5−メチル−2−ノルボルネン、テトラシクロドデセン、ビニルシクロヘキサンなどの炭素原子数3〜20、好ましくは5〜15のものが挙げられる。
芳香族ビニル化合物としては、例えばスチレン、およびα−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、o,p−ジメチルスチレン、o
−エチルスチレン、m−エチルスチレン、p−エチルスチレンなどのモノまたはポリアルキルスチレンが挙げられる。
共役ジエンとしては、例えば1,3−ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、1,3−ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、4−メチル−1,3−ペンタジエン、1,3
−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエン、1,3−オクタジエンなどの炭素原子数4〜20、好ましくは4〜10のものが挙げられる。
非共役ポリエンとしては、例えば1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5
−ヘキサジエン、1,4−オクタジエン、1,5−オクタジエン、1,6−オクタジエン、
1,7−オクタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタ
ジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、4−エチリデン−8−メチル−1,7−ノナジエン、4,8−ジメチル−1,4,8−デカトリエン(DMDT)、ジシクロペンタジエ
ン、シクロヘキサジエン、ジシクロオクタジエン、メチレンノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−イソプロピリデン−2−ノルボルネン、6−クロロメチル−5−イソプロペンル−2−ノルボルネン、2,3−ジイソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−エチリデン−3−
イソプロピリデン−5−ノルボルネン、2−プロペニル−2,2−ノルボルナジエンなど
の炭素原子数5〜20、好ましくは5〜10のものが挙げられる。
官能化ビニル化合物としては、水酸基含有オレフィン、ハロゲン化オレフィン、アクリル酸、プロピオン酸、3-ブテン酸、4-ペンテン酸、5-ヘキセン酸、6-ヘプテン酸、7-オクテン酸、8-ノネン酸、9-デセン酸などの不飽和カルボン酸類、アリルアミン、5-ヘキセンアミン、6-ヘプテンアミンなどの不飽和アミン類、(2,7-オクタジエニル)
コハク酸無水物、ペンタプロペニルコハク酸無水物および上記不飽和カルボン酸類にある化合物の例示において、カルボン酸基をカルボン酸無水物基に置き換えた化合物などの不
飽和酸無水物類、上記不飽和カルボン酸類にある化合物の例示において、カルボン酸基をカルボン酸ハライド基に置き換えた化合物などの不飽和カルボン酸ハライド類、4-エポ
キシ-1-ブテン、5-エポキシ-1-ペンテン、6-エポキシ-1-ヘキセン、7-エポキシ-1-ヘプテン、8-エポキシ-1-オクテン、9-エポキシ-1-ノネン、10-エポキシ-1-デセン、11-エポキシ-1-ウンデセンなどの不飽和エポキシ化合物類などが挙げられる。
上記水酸基含有オレフィンとしては、水酸基含有のオレフィン系化合物であれば特に制限は無いが、例えば末端水酸化オレフィン化合物が挙げられる。末端水酸化オレフィン化合物として具体的には、例えばビニルアルコール、アリルアルコール、水酸化−1−ブテン、水酸化−1−ペンテン、水酸化−1−ヘキセン、水酸化−1−オクテン、水酸化−1−デセン、水酸化−1−ドデセン、水酸化−1−テトラデセン、水酸化−1−ヘキサデセン、水酸化−1−オクタデセン、水酸化−1−エイコセンなどの炭素原子数2〜20、好ましくは2〜10の直鎖状の水酸化α−オレフィン;例えば水酸化−3−メチル−1−ブテン、水酸化−4−メチル−1−ペンテン、水酸化−3−メチル−1−ペンテン、水酸化−3−エチル−1−ペンテン、水酸化−4,4−ジメチル−1−ペンテン、水酸化−4−
メチル−1−ヘキセン、水酸化−4,4−ジメチル−1−ヘキセン、水酸化−4−エチル
−1−ヘキセン、水酸化−3−エチル−1−ヘキセンなどの好ましくは5〜20、より好ましくは5〜10の分岐状の水酸化α−オレフィンが挙げられる。
上記ハロゲン化オレフィンとして具体的には、塩素、臭素、ヨウ素等周期表第17族原子を有するハロゲン化α−オレフィン、例えばハロゲン化ビニル、ハロゲン化−1−ブテン、ハロゲン化−1−ペンテン、ハロゲン化−1−ヘキセン、ハロゲン化−1−オクテン、ハロゲン化−1−デセン、ハロゲン化−1−ドデセン、ハロゲン化−1−テトラデセン、ハロゲン化−1−ヘキサデセン、ハロゲン化−1−オクタデセン、ハロゲン化−1−エイコセンなどの炭素原子数2〜20、好ましくは2〜10の直鎖状のハロゲン化α−オレフィン;例えばハロゲン化−3−メチル−1−ブテン、ハロゲン化−4−メチル−1−ペンテン、ハロゲン化−3−メチル−1−ペンテン、ハロゲン化−3−エチル−1−ペンテン、ハロゲン化−4,4−ジメチル−1−ペンテン、ハロゲン化−4−メチル−1−ヘキ
セン、ハロゲン化−4,4−ジメチル−1−ヘキセン、ハロゲン化−4−エチル−1−ヘ
キセン、ハロゲン化−3−エチル−1−ヘキセンなどの好ましくは5〜20、より好ましくは5〜10の分岐状のハロゲン化α−オレフィンが挙げられる。
4-メチル-1-ペンテンとともに用いられる上記オレフィン類は1種類であっても良く
、2種類以上の組み合わせで用いることもできる。4−メチル−1−ペンテンとともに用いられる上記オレフィン類として特に、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、ビニルシクロヘキサン、スチレン等が好適に用いられる。
[(b3)Mw/Mn]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により求められる重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、通常1.0〜15.0であり、より好ましくは1.0〜10.0、次に好ましくは1.0〜8.0、更に好ましくは1.0〜5.0、特に好ましくは1.0〜4.0、最も好ましくは1.0〜3.0である。
このような分子量分布を有する重合体は、例えば、分子量分布の広い重合体の熱分解法を用いたり、チーグラー触媒を用い4−メチル−1−ペンテン系重合体を製造することに
より得ることができる。
また、上記熱分解品あるいは重合体を溶媒分別したり、メタロセン触媒を用い4−メチル−1−ペンテン系重合体を製造することにより、分子量分布を更に狭くすることができる。分子量分布が上記範囲にあり、狭くなるほど、よりトナーのベタツキを抑制できる。
[(b6)低分子量体の含有率と極限粘度の関係]
また、本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、その分子量と極限粘度との間に、下記式(I)で示される関係があることが好ましい。
A≦0.2×[η](-1.5) ・・・(I)
(上記式(I)中、Aは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定した場合の、上記4−メチル−1−ペンテン系重合体中のポリスチレン換算の分子量が1,000以下となる成分の含有割合(質量%)であり、[η]は上記4−メチル−1−ペンテン系重合体のデカリン溶媒中で135℃で測定した極限粘度(dl/g)である。)
上記(I)式の条件を満たす4−メチル−1−ペンテン系重合体を用いた場合には、トナーの離型性、すなわち耐オフセット性を高めることができ、また保存安定性に優れる。(I)式の様な関係式を満たす重合体は、例えば溶媒分別により主に分子量1,000以下の成分を除去することによって得られる。その他、後述するメタロセン触媒を用いると、分子量分布の狭い重合体が得やすい傾向にあるので、溶媒分別無しでも(I)式を満たす重合体が得られることが多い。
本発明者らが検討した結果、4−メチル−1−ペンテン系重合体のうち、分子量が1,000以下の成分の割合と極限粘度との関係が重要であることが分かった。その詳細なメカニズムは明らかではないが、4−メチル−1−ペンテン系重合体の中でも特に分子量1,000以下の成分はベタつきを有すると考えられる。したがって、分子量1,000以下の成分の含有量を一定割合以下としないと、耐オフセット性に必要とされる離型効果や保存安定性が十分に得られない可能性があると推定される。また、4−メチル−1−ペンテン系重合体そのものがブロッキングし易くなるとも考えられる。特に(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体の分子量が低くなる程、分子量1,000以下の成分の影響が大きくなる傾向がある。
(I)式は、(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体の分子量の影響も鑑みた上での分
子量1,000以下の成分含有率の許容値を規定した式である。
[(b4)融点]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、示差走査熱量計で測定される融点(Tm)の下限は、120℃が好ましく、より好ましくは140℃であり、さらに好ましくは160℃であり、特に好ましくは180℃であり、最も好ましくは200℃である。また融点(Tm)の上限は245℃であることが好ましく、より好ましくは240℃であり、さらに好ましくは235℃であり、特に好ましくは230℃であり、最も好ましくは220℃である。融点(Tm)がこの範囲にあると、トナーの低温定着性と、保存時の耐ブロッキング性のバランスに優れる。4−メチル−1−ペンテン系重合体の融点は、4−メチル−1−ペンテンの単独重合体である場合には、数平均分子量(Mn)に依存する。例えば、4−メチル−1−ペンテン単独重合体の分子量を低くすれば、得られる重合体の融点を低く制御できる。4−メチル−1−ペンテン系重合体が4−メチル−1−ペンテンと炭素原子数2〜20のオレフィンとの共重合体である場合には、4−メチル−1−ペンテン系重合体の融点は、数平均分子量(Mn)の大きさに依存するとともに、重合時の4−メチル−1−ペンテンに対する炭素原子数2〜20のオレフィンの使用量、およびその種類により制御できる。例えば、4−メチル−1−ペンテンに対するオレフィンの使用量を増加すると、得られる重合体の融点を低くできる。
[(b5)臨界表面張力]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、臨界表面張力が好ましくは22〜28mN/m,より好ましくは、23〜27.5mN/m、さらに好ましくは24〜27.5mN/m、特に好ましくは24.5〜27.5mN/mである。臨界表面張力がこの範囲にあると、耐オフセット性に必要な離型性に加え保存安定性に優れたトナーが得られると考えられる。このような臨界表面張力は、4−メチル−1−ペンテン系重合体における、4−メチル−1−ペンテンの構成単位に依存し、前記好適な臨界表面張力を得るには、4−メチル−1−ペンテン構成単位の量は、50〜100質量%、好ましくは、60〜100質量%、より好ましくは70〜100質量%、特に好ましくは80〜100質量%である。
[(b7)末端二重結合量]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、末端二重結合量が、1000炭素あたり0.001個以上100個以下であることが好ましいが、より好ましくは、1000炭素あたり0.001個以上0.5個以下、更に好ましくは0.001個以上0.4個以下、特に好ましくは0.001個以上0.3個以下である。本発明での4−メチル−1−ペンテン系重合体が有する末端二重結合は、ビニル型、ビニリデン型、2置換内
部オレフィン型および3置換内部オレフィン型の二重結合に分類され、その総量は1H−NMRにより測定される。
このような末端二重結合量は、高分子量4-メチル-1-ペンテン系重合体の熱分解による
製造により得ることも可能であるが、好ましくはチーグラー触媒、より好ましくは後述するメタロセン触媒を用い4−メチル−1−ペンテン系重合体を製造することで得られる。
[(b8)ヨウ素価]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、ヨウ素価が0.001g/100g以上180g/100g以下が好ましく、0.001g/100g以上0.9g/100g以下がより好ましく、さらに好ましくは0.001g/100g以上0.7g/100g以下、最も好ましくは0.001g/100g以上0.5g/100g以下である。このようなヨウ素価を有する重合体は、高分子量の4-メチル-1-ペンテン重合体
の熱分解により得られる場合もあるが、より好ましくは後述するメタロセン触媒を用いた4−メチル−1−ペンテンの重合により得られる。
なお、4−メチル−1−ペンテン系重合体のヨウ素価は次の方法により測定した。すなわち、2gの4−メチル−1−ペンテン系重合体を100mlのデカリンに150℃で溶
解し、50℃になるまで室温放置後、1mmolの一塩化ヨウ素の溶解した20mlの酢酸を添加する。時々撹拌しながら30分暗所に放置後、10%ヨウ化カリウム水溶液を20ml添加し、0.1Nチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定した。100gの試料に付加したヨウ素のg数を示すヨウ素価を次式で計算した。
ヨウ素価=1.269(B−A)/C
ここで、AとBはそれぞれ試料と空実験で滴定に要したチオ硫酸ナトリウムのml数、Cは試料のg数である。
本発明の4-メチル-1-ペンテン重合体は、表面に局在化する傾向があるので、二重結
合が多いと大気中の酸素などにより変質しやすいことが予想される。分子量が低ければその傾向は更に増すと考えられる。従って、上記の範囲にヨウ素価が入る重合体であることが好ましい。
[(b9)n−デカン可溶分量]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、10℃でのn−デカン可溶分量が0.01質量%以上99質量%以下(前記4−メチル−1−ペンテン系重合体を100質量%とする)が好ましい。より好ましくは0.01質量%以上80質量%以下、さらに好ましくは0.01質量%以上40質量%以下である。このようなn-デカン可溶分量とするためには、高分子量4-メチル-1-ペンテン系重合体の熱分解法に、必要に応じて
溶媒による洗浄の組みあわせによる製造も可能であるが、好ましくは、後述するメタロセン触媒で製造する。なお、n-デカン可溶分量は、4−メチル−1−ペンテン系重合体約3gをn-デカン450mlに加え、145℃で溶解後10℃まで冷却し、濾過によりn-デカン不溶部を除き、濾液よりn-デカン可溶部を回収することにより測定した。
[(b10)アイソダイアドタクティシティー]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、13C-NMRにより算出し
たアイソダイアドタクティシティーが70%〜99%が好ましく、より好ましくは80〜99%、さらに好ましくは90〜99%、特に好ましくは93〜99%である。このようなアイソダイアドタクティシティーを有する重合体は、高分子量の4-メチル-1-ペンテ
ン重合体の熱分解法による製造も可能であるが、好ましくはマグネシウム化合物担持型チタン触媒等のチーグラー型触媒、より好ましくは後述するメタロセン触媒を用い4−メチル−1−ペンテン系重合体を製造することで得られる。本発明におけるアイソダイアドタクティシティーは、以下の方法で測定される。
4−メチル−1−ペンテン系重合体のアイソダイアドタクティシティーは、ポリマー鎖中の任意の2個の頭尾結合した4-メチル-1-ペンテン単位連鎖を平面ジグザグ構造で表
現した時、そのイソブチル分岐の方向が同一である割合と定義し、13C-NMRスペクト
ルから下記式により求めた。
アイソダイアッドタクティシティー(%)=[m/(m+r)]×100
式中、m、rは下記式
Figure 2010139648
で表される頭-尾で結合している4-メチル-1-ペンテン単位の主鎖メチレンに由来する吸収強度を示す。
13C-NMRスペクトルは、1H共鳴周波数400MHzの核磁気共鳴装置を用い、試料をNMRサンプル管(5mmφ)中でヘキサクロロブタジエン、o-ジクロロベンゼンまたは1,2,4-トリクロロベンゼン約0.5mlに、ロック溶媒である重水素化ベンゼンを約0.05ml加えた溶媒中で完全に溶解させた後、120℃でプロトン完全デカップリン
グ法で測定した。測定条件は、フリップアングル45°、パルス間隔5sec以上を選択する。ケミカルシフトは、ベンゼンを127.7ppmとして設定し、他の炭素ピークのケミカルシフトはこれを基準とした。
ピーク領域は、41.5〜43.3ppmの領域をピークプロファイルの極小点で区切り、高磁場側を第1領域、低磁場側を第2領域に分類した。第1領域では、(m)で示される4-メチル-1-ペンテン単位2連鎖中の主鎖メチレンが共鳴するが、コモノマーに繋
がるメチレンのピークも重なるため、上記の第1領域から34.5〜35.5ppmのコモノマー由来のピーク面積を2倍したものを引いた積算値を「m」とした。
第2領域では、(r)で示される4-メチル-1-ペンテン単位2連鎖の主鎖メチレンが
共鳴し、その積算値を「r」とした。
具体的なNMR測定は、例えば次のようにして行われる。すなわち、試料0.35gをヘキサクロロブタジエン2.0mlに加熱溶解させる。この溶液をグラスフィルター(G2)で濾過した後、重水素化ベンゼン0.5mlを加え、内径10mmのNMRチューブに装入する。そして日本電子製GX−500型NMR測定装置を用い、120℃で13C−NMR測定を行う。積算回数は、10,000回以上とする。
[製造方法]
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体の製造方法について説明する。
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体は、オレフィン類を直接重合して得られるものであってもよく、また高分子量の4−メチル−1−ペンテン系重合体を熱分解して得られるものであってもよく、またそれら4−メチル−1−ペンテン系重合体を溶媒に対する溶解度の差で分別する溶媒分別、あるいは沸点の差で分取する分子蒸留などの方法を用いて精製したものであっても良い。
本発明に用いられる4−メチル−1−ペンテン系重合体の製造には、従来公知の触媒、例えば特開昭57−63310号公報、特開昭58−83006号公報、特開平3−706号公報、特許3476793号公報、特開平4−218508号公報、特開2003−105022号公報等に記載されているマグネシウム担持型チタン触媒、国際公開第01/53369号パンフレット、国際公開第01/27124号パンフレット、特開平3-
193796号公報あるいは特開平02-41303号公報中に記載のメタロセン触媒な
どが好適に用いられる。マグネシウム担持型チタン触媒としては、電子供与体成分としてポリエーテルを含む触媒が、分子量分布の比較的狭い重合体が得られる傾向があるため特に好ましい。メタロセン触媒としては、下記一般式(1)または(2)で表されるメタロセン化合物を用いたオレフィン重合触媒が好適に用いられる。
Figure 2010139648
Figure 2010139648
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14は水素、炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基から選ばれ、それぞれ同一でも異なってい
てもよく、R1からR4までの隣接した置換基は互いに結合して環を形成してもよく、R5
からR12までの隣接した置換基は互いに結合して環を形成してもよく、Aは一部不飽和結合および/または芳香族環を含んでいてもよい炭素原子数2〜20の2価の炭化水素基であり、AはYと共に形成する環を含めて2つ以上の環構造を含んでいてもよく、Mは周期表第4族から選ばれた金属であり、Yは炭素またはケイ素であり、Qはハロゲン、炭化水素基、アニオン配位子または孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一または異なる組合せで選んでもよく、jは1〜4の整数である。)
上記一般式(1)または(2)のR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14は水素、炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基から選ばれ、そ
れぞれ同一でも異なっていてもよい。
炭化水素基としては、好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数7〜20のアリールアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、または炭素原子数7〜20のアルキルアリール基であり、1つ以上の環構造を含んでいてもよい。その具体例としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、2−メチルプロピル、1,1−ジメ
チルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、1,1−ジエチルプロピル、1−エチル−1−メチルプロピル、1,1,2,2−テトラメチルプロピル、sec−ブチル、tert−ブ
チル、1,1−ジメチルブチル、1,1,3−トリメチルブチル、ネオペンチル、シクロヘ
キシルメチル、シクロヘキシル、1−メチル−1−シクロヘキシル、1−アダマンチル、2−アダマンチル、2−メチル−2−アダマンチル、メンチル、ノルボルニル、ベンジル
、2−フェニルエチル、1−テトラヒドロナフチル、1−メチル−1−テトラヒドロナフチル、フェニル、ナフチル、トリル等が挙げられる。
ケイ素含有炭化水素基としては、好ましくはケイ素数1〜4かつ炭素原子数3〜20のアルキルシリル基またはアリールシリル基であり、その具体例としては、トリメチルシリル、tert-ブチルジメチルシリル、トリフェニルシリル等が挙げられる。なお、R1およびR3は水素であり、かつR2は炭化水素基またはケイ素含有炭化水素基であることが好ましく、R2は立体的に嵩高い置換基であることがさらに好ましく、R2は炭素原子数4以上の置換基であることが特に好ましい。
フルオレン環上のR5からR12までの隣接した置換基は、互いに結合して環を形成して
もよい。そのような置換フルオレニル基として、ベンゾフルオレニル、ジベンゾフルオレニル、オクタヒドロジベンゾフルオレニル、オクタメチルオクタヒドロジベンゾフルオレニル等を挙げることができる。
また、フルオレン環上のR5からR12の置換基は、合成上の容易さから左右対称、すな
わちR5=R12、R6=R11、R7=R10、R8=R9であることが好ましく、無置換フルオ
レン、3,6−二置換フルオレン、2,7−二置換フルオレンまたは2,3,6,7−四置換
フルオレンであることがより好ましい。ここでフルオレン環上の3位、6位、2位、7位はそれぞれR7、R10、R6、R11に対応する。
上記一般式(1)のR13とR14は、水素、炭化水素基から選ばれ、それぞれ同一でも異なっていてもよい。好ましい炭化水素基の具体例としては、上記と同様のものを挙げることができる。
Yは炭素またはケイ素である。一般式(1)の場合は、R13とR14はYと結合し、架橋部として置換メチレン基または置換シリレン基を構成する。好ましい具体例として、例えば、メチレン、ジメチルメチレン、ジイソプロピルメチレン、メチルtert-ブチルメチレ
ン、ジシクロヘキシルメチレン、メチルシクロヘキシルメチレン、メチルフェニルメチレン、ジフェニルメチレン、メチルナフチルメチレン、ジナフチルメチレンまたはジメチルシリレン、ジイソプロピルシリレン、メチルtert-ブチルシリレン、ジシクロヘキシルシ
リレン、メチルシクロヘキシルシリレン、メチルフェニルシリレン、ジフェニルシリレン、メチルナフチルシリレン、ジナフチルシリレン等を挙げることができる。
一般式(2)の場合は、Yは一部不飽和結合および/または芳香族環を含んでいてもよい炭素原子数2〜20の2価の炭化水素基Aと結合し、シクロアルキリデン基またはシクロメチレンシリレン基等を構成する。好ましい具体例として、例えば、シクロプロピリデン、シクロブチリデン、シクロペンチリデン、シクロヘキシリデン、シクロヘプチリデン、ビシクロ[3.3.1]ノニリデン、ノルボルニリデン、アダマンチリデン、テトラヒドロナフチリデン、ジヒドロインダニリデン、シクロジメチレンシリレン、シクロトリメチレンシリレン、シクロテトラメチレンシリレン、シクロペンタメチレンシリレン、シクロヘキサメチレンシリレン、シクロヘプタメチレンシリレン等を挙げることができる。
一般式(1)および(2)のMは、周期表第4族から選ばれる金属であり、Mとしてはチタニウム、ジルコニウム、ハフニウムが挙げられる。
Qはハロゲン、炭素原子数1〜20の炭化水素基、アニオン配位子、または孤立電子対で配位可能な中性配位子から同一または異なる組み合わせで選ばれる。ハロゲンの具体例としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素であり、炭化水素基の具体例としては、上記と同様のものを挙げることができる。アニオン配位子の具体例としては、メトキシ、tert-ブ
トキシ、フェノキシ等のアルコキシ基、アセテート、ベンゾエート等のカルボキシレート
基、メシレート、トシレート等のスルホネート基等が挙げられる。孤立電子対で配位可能な中性配位子の具体例としては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルメチルホスフィンなどの有機リン化合物、またはテトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン、1,2-ジメトキシエタン等のエーテル類が挙げられる。これらのうち、Qは同一でも異なった組み合わせでもよいが、少なくとも一つはハロゲンまたはアルキル基であるのが好ましい。
本発明における上記メタロセン化合物の具体例としては、WO01/27124中に例示される化合物が好適に挙げられるが、特にこれによって本発明の範囲が限定されるものではない。
これらの中でも一般式(1)で表されるメタロセン化合物が、分子量分布や末端構造の観点から好ましい。
本発明における4−メチル−1−ペンテン系重合体の製造が、メタロセン触媒を用いて行われる場合、触媒成分は
(i)上記一般式(1)または(2)で表されるメタロセン化合物と、
(ii)(ii-1) 有機金属化合物、
(ii-2) 有機アルミニウムオキシ化合物、および
(ii-3) メタロセン化合物(i)と反応してイオン対を形成する化合物
から選ばれる少なくとも1種の化合物、
さらに必要に応じて、
(iii)微粒子状担体
から構成される、一般に公知の方法で重合触媒として用いることができ、例えばWO01/27124記載の方法を採用することができる。
本発明では、重合は溶液重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法いずれにおいても実施できる。液相重合法においては、不活性炭化水素溶媒を用いてもよく、具体的は、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができ、重合に用いる4-メチル-1-ペンテンを含んだオレフィン類
自身を溶媒として用いることもできる。
重合を行うに際して、成分(i)は、反応容積1リットル当り、通常10-8〜10-2
ル、好ましくは10-7〜10-3モルとなるような量で用いられる。
成分(ii-1) は、成分(ii-1) と、成分(i)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(ii-1) /M〕が、通常0.01〜5000、好ましくは0.05〜2000となるような量で用いられる。成分(ii-2) は、成分(ii-2) 中のアルミニウム原子と、成分(i)中の遷移
金属原子(M)とのモル比〔(ii-2) /M〕が、通常10〜5000、好ましくは20〜
2000となるような量で用いられる。成分(ii-3) は、成分(ii-3) と、成分(i)中の
遷移金属原子(M)とのモル比〔(ii-3) /M〕が、通常1〜10、好ましくは1〜5と
なるような量で用いられる。
また、このようなオレフィン重合触媒を用いたオレフィンの重合温度は、通常-50〜
400℃、好ましくは10〜300℃、より好ましくは10〜250℃の範囲である。重合温度が低すぎると単位触媒あたりの重合活性が低下してしまい、工業的に好ましくない。
重合圧力は、通常、常圧〜10MPaゲージ圧、好ましくは常圧〜5MPaゲージ圧の
条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。さらに重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。
重合に際して生成ポリマーの分子量や極限粘度[η]、重合活性を制御する目的で水素を添加することができ、その量はオレフィン1kgあたり0.001〜100000NL程度が適当である。
本発明に用いる4-メチル-1-ペンテン系重合体は、重合品である場合には、例えば、
4−メチル−1−ペンテンおよび炭素原子数2〜20のオレフィンの仕込量、重合触媒の種類、重合温度、重合時の水素添加量などを調整することにより、融点、立体規則性および分子量、極限粘度[η]等を制御することで作り分けることができる。また、熱分解品については、ベースとなる熱分解前の4-メチル-1-ペンテン系重合体を熱分解する際の
分解温度、分解時間を制御することで、所望の分子量、極限粘度[η]等を得ることができる。
<トナー>
本発明におけるトナーは、(A)トナー用バインダー樹脂、(B)4-メチル-1-ペン
テン系重合体および公知の着色剤を含み、さらに必要に応じて帯電制御剤、離型剤、顔料分散剤等とを含む。
本発明のトナー中には(A)トナー用バインダー樹脂が100質量部に対して、(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体が0.1〜40質量部の範囲で含まれる。好ましい(
B)成分の下限値は0.5質量部、より好ましくは1.0質量部、更に好ましくは2.0質量部、特に好ましくは3.0質量部である。好ましい上限値は35質量部、より好ましくは32質量部、更に好ましくは30質量部、特に好ましくは28質量部である。(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体が上記の下限値を下回るとトナーの耐オフセット性や保
存安定性が不十分になることがある。一方、その上限値を越えると定着性や特に印字後の経時的な定着安定性が不十分となり、即ち紙面から文字部が剥がれ易くなり、情報保存の用をなさなくなることがある。
着色剤としては、例えばカーボンブラック、アセチレンブラック、ランプブラック、マグネタイト等の黒色顔料、黄鉛、黄色酸化鉄、ハンザイエローG、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、モリブデンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレン、ブリリアントオレンジGK、ベンガラ、ブリリアントカーミン6B、フリザリンレーキ、メチルバイオレットレーキ、ファストバイオレットB、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキ、酸化チタン、亜鉛華等の公知の有機顔料が挙げられる。着色剤の含有量は、通常トナー用バインダー樹脂 100質量部に対して5〜 250質量部である。
また、必要に応じて本発明の効果を阻害しない範囲に於いて、例えばポリ塩化ビニール、ポリ酢酸ビニール、ポリオレフィン(本発明の4-メチル-1-ペンテン系重合体を除く)
、ポリエステル、ポリビニールブチラール、ポリウレタン、ポリアミド、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族石油樹脂、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス(本発明の4-メチル-1-ペンテン系重合体を除く)
、脂肪酸アミドワックス、塩ビ樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、クロマン−インデン樹脂、メラミン樹脂等の従来公知の離型剤を一部添加使用してもよい。その量は通常トナー用バインダー樹脂 100質量部に対して0.1〜 40質量部である。
また、帯電制御剤としては、ニグロシン、4級アンモニウム塩や含金属アゾ染料をはじめとする公知の荷電調整剤を適宜選択して使用でき、使用量はトナー用バインダー樹脂10
0質量部に対し、通常用いられる0.1〜10質量部である。
本発明のトナーは、前記各成分を、従来公知のいかなる方法、例えば接触分散、溶融分散、溶液分散等を採用することにより製造することができる。例えば、(A)トナー用バインダー樹脂、(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体、着色剤、荷電調整剤および離型
剤等を予めプレミックスした後、2軸混練機を用い加熱溶融状態で混練し、冷却後微粉砕機を用いて微粉砕し、更に空気式分級器により分級し、通常8〜20μの範囲の粒子を集めてトナーとする。上記2軸混錬機での加熱溶融条件は、トナー用バインダー樹脂の融点等の物性によって異なる。例えばスチレンアクリル系樹脂などの極性基含有ビニル重合体の場合、2軸混錬機吐出部の樹脂温度は190℃未満で、滞留時間180秒未満であることが好ましい。また、冷却方法はスチールベルトクーラー等を使用して急冷することが好ましい。
上記の混練を行う方法としては、予め(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体の含有率
が高い条件で、(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体を(A)トナー用バインダー樹脂
と混練したマスターバッチを作成しておき、これを更に(A)トナー用バインダー樹脂や着色剤などの他の成分と混練する方法もある。(A)、(B)両成分が比較的混ざり難い組み合わせである場合にこの方法は効果的である。
上記のマスターバッチを作成する際は、(A)成分100質量部に対して(B)成分を5〜900質量部、好ましくは、5〜300質量部、より好ましくは5〜100質量部、特に好ましくは5〜50質量部含有させる。
本発明のトナーが、特定の4-メチル-1-ペンテン系重合体を含有することにより、耐
オフセット性と印刷の定着性、耐ブロッキング性、現像耐久性および低温印刷性に優れる理由については、明らかではないが、本発明に用いられる4-メチル-1-ペンテン系重合
体は極性基を持たないため吸湿し難く、表面張力が低い上にバインダー樹脂中に適度に分散することから優れた耐ブロッキング性、現像耐久性、耐オフセット性の効果を与えると考えられる。また、分子量分布の狭い4-メチル-1-ペンテン系重合体を用いた場合、4-メチル-1-ペンテン系重合体自身のベタツキがより低減されることが予想される。この特性は、耐ブロッキング性、現像耐久性、耐オフセット性を高める上でより好ましい場合がある。
本発明で用いられるトナーの用途は特に限定されないが、キャリアと混合して二成分または一.五成分現像剤としても用いることができるし、トナー中に磁性粉を含有させた、キャリアを用いない磁性一成分現像剤、もしくはキャリアや磁性粉を使用しない一成分現像剤、あるいはマイクロトーニング現像剤としても用いることができる。本発明のトナーが二成分または一.五成分現像剤として用いられる場合、キャリアとしては、従来公知のキャリアがいずれも使用できる。使用することができるキャリアとしては、例えば鉄粉、フェライト粉、ニッケル粉のような磁性粉体やガラスビーズ等、あるいはこれらの表面を樹脂などで処理したものが挙げられる。キャリア表面を被覆する樹脂としては、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、フッ素含有樹脂、シリコン含有樹脂、ポリアミド樹脂、アイオノマー樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂など、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
以下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に限定されるものではない。
本発明および実施例において、性状は以下のように測定した。
[組成]
13C−NMRスペクトルの解析により求めた。
13C−NMRについては、日本電子製JNM−ECX400P型核磁気共鳴装置を用い、試料20mgをNMRサンプル管(5mmφ)中で重水素化o-ジクロロベンゼン約0.5mlに完全に溶解させた後、120℃にて45℃パルス照射、繰り返し時間は5.5秒、積算回数は1万回以上の条件で測定した。
[極限粘度]
デカリン溶媒を用いて、135℃で測定した。サンプル約20mgをデカリン15mlに溶解し、135℃のオイルバス中で比粘度ηspを測定した。このデカリン溶液にデカリン溶媒を5ml追
加して希釈後、同様にして比粘度ηspを測定した。この希釈操作をさらに2回繰り返し、
濃度(C)を0に外挿した時のηsp/Cの値を極限粘度として求めた。
[η]= lim(ηsp/C) (C→0[分子量])
[分子量分布]
重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、GPC測定から求めた。測定は以下の条件で行った。また、重量平均分子量と数平均分子量は、市販の単分散標準ポリスチレンを用いて検量線を作成し、下記の換算法に基づいて求めた。
装置 : ゲル浸透クロマトグラフAlliance GPC2000型(Waters社製)
溶剤 : o−ジクロロベンゼン
カラム: TSKgelカラム(東ソー社製)×4
流速 : 1.0 ml/分
試料 : 0.15mg/mL o−ジクロロベンゼン溶液
温度 : 140℃
分子量換算 : PS換算/汎用較正法
なお、汎用較正の計算には、以下に示すMark−Houwink粘度式の係数を用いた。
ポリスチレン(PS)の係数:KPS=1.38×10-4,aPS=0.70
ポリエチレン(PE)の係数:KPE=5.06×10-4,aPE=0.70
[融点]
示差走査型熱量計(DSC)を用いて、試料約5mgをアルミパンに詰めて280℃まで昇温し、280℃で5分間保持した後、10℃/分で30℃まで冷却し、30℃で5分間保持した後、10℃/分で昇温する際の吸熱ピークを融点とした。
[臨界表面張力]
画像処理式・固液界面解析システム(協和界面科学社製Dropmaster500)を用いて、2
3℃、50%RHの雰囲気下で、試験サンプル表面に表面張力の判明している4種類のぬれ張力試験用混合液(エチレングリコールモノエチルエーテル/ホルムアミド、表面張力各31、34、37、40mN/m)を滴下し、接触角を測定した。測定は5枚の試験サンプルについて行い、その平均値を求めた。この接触角θから算出されるcosθ(Y軸)と、試験用混合液の表面張力(X軸)とから得られる点(5個以上)をX−Y座標にプロットし、これらの点の最小二乗法より得られる直線と、cosθ=1との交点に対応する表面張力(X軸)を臨界表面張力(mN/m)とした。
なお、臨界表面張力測定用の試験サンプルの調整は以下の通りとし、それぞれ臨界表面張力を測定した。
4−メチル−1−ペンテン系重合体については、SUSプレート上に4−メチル−1−ペンテン系重合体をキャスティングした。キャスティングは、窒素雰囲気下、250℃×5分の条件にて、4−メチル−1−ペンテン系重合体をSUSプレート上に加熱溶融し、その後、常温に戻し固化させる方法とした。本試験サンプルの表面について、臨界表面張力を測定した。
[グリシジル基含有ビニル樹脂(A1)の製造例]
<製造例A−1>
キシレン75質量部を窒素置換したフラスコに仕込み昇温し、キシレン還流下において、予め混合溶解しておいたスチレン65質量部、アクリル酸n-ブチル30質量部、メタアクリル酸グリシジル5質量部、ジ-t- ブチルパーオキサイド1質量部を5時間かけて連続添加し、さらに1時間還流を継続する。その後内温 130℃に保ち、ジ-t- ブチルパーオキサイド0.5質量部を加えて2時間反応を継続した。その後更にジ-t- ブチルパーオキサイドを前記スチレン、アクリル酸n-ブチル、メタアクリル酸グリシジルの合計量の0.5質量%加えて2時間保持を行うことにより、反応を完結して、重合液を得た。これを190℃、10mmHgのベッセル中にフラッシュして溶剤等を留去した。
[COOH基含有ビニル樹脂(A2)の製造例]
<製造例A−2>
スチレン82質量部、アクリル酸n-ブチル17質量部、メタアクリル酸1.0 質量部とキシレン溶媒75質量部からなる溶液に、スチレン100 質量部に対し、9.5質量部のジ-t- ブチル
パーオキサイドを均一に溶解したものを、内温190 ℃内圧 6kg/cm2に保持した5l の反応器に750cc/hrで連続的に供給して重合し低分子量重合液(L)を得た。
別にビニル単量体として、スチレン76.5質量部、アクリル酸n-ブチル23.5質量部を窒素置換したフラスコに仕込み、内温120℃に昇温後同温度に保ち、バルク重合を10時間行っ
た。この時の重合率は51%であった。ついで、キシレン50質量部を加え、予め混合溶解しておいたジブチルパーオキサイドの0.1質量部とキシレン 50質量部を130℃に保ちながら
8時間かけて前記バルク重合後の溶液に連続添加した。更に1,1−ビス(t- ブチルパ
ーオキシ)−3,3,5トリメチルシクロヘキサンを前記バルク重合に用いたスチレン、アクリル酸n-ブチル、メタアクリル酸の合計量の0.2質量%加えて2時間反応を継続した。その後更に1,1−ビス(t- ブチルパーオキシ)−3,3,5トリメチルシクロヘ
キサンを用いたスチレン、アクリル酸n-ブチル、メタアクリル酸の合計量の0.5質量%加えて2時間保持を行うことにより、反応を完結し、高分子量重合液(H-1)を得た。
又ビニル単量体として、スチレン74.2質量部、アクリル酸n-ブチル23.5質量部、メタアクリル酸2.3質量部を窒素置換したフラスコに仕込み、内温120℃に昇温後同温度に保ち、バルク重合を10時間行った。この時の重合率は51%であった。ついで、キシレン50質量部を加え、予め混合溶解しておいたジブチルパーオキサイドの0.1質量部とキシレン 50質量部を130℃に保ちながら8時間かけて前記バルク重合後の溶液に連続添加した。更に1,
1−ビス(t- ブチルパーオキシ)−3,3,5トリメチルシクロヘキサンを前記バルク
重合に用いたスチレン、アクリル酸n-ブチル、メタアクリル酸の合計量の0.2質量%加えて2時間反応を継続した。その後更に1,1−ビス(t- ブチルパーオキシ)−3,3
,5トリメチルシクロヘキサンを前記バルク重合に用いたスチレン、アクリル酸n-ブチル、メタアクリル酸の合計量の0.5質量%加えて2時間保持を行うことにより、反応完結し、高分子量重合液(H-2)を得た。
ついで、上記高分子量重合液(H-1)30質量部と高分子量重合液(H-2)30質量部と低分子量重合液(L)119質量部とを混合した後、これを190℃、10mmHgのベッセル中にフラッシュして溶剤等を留去した。
[4-メチル-1-ペンテン系重合体の製造例]
<製造例B−1>
固体状チタン触媒は特開2008−144155号公報記載の実施例1の方法で調製した。乾燥窒素気流下で内容積1.5リットルの攪拌機付きステンレス製耐圧オートクレーブに、室温でノルマルヘキサン320ml、4−メチル−1−ペンテン350ml、1−ヘキセン80ml、2.25mmolのトリエチルアルミニウム(東ソー・ファインケム社製)、0.5625mmolの2−イソブチル−2−イソプロピル−1,3−ジメトキ
シプロパンを装入した。装入後、水素125mlを導入し60℃に保った。ついで固体状チタン触媒成分をチタン原子換算で0.0225mmolを加え、オートクレーブ内を60℃に保ちながら0.5時間重合を行った。メタノールをオートクレーブ内に導入して重合を終了し、重合液をメタノール中に注ぎ込みポリマーを析出させ回収した。得られたポリマーを減圧下130℃で10時間乾燥し、表1に示す4-メチル-1-ペンテン系重合体(B−1)を得た。
<製造例B−2>
充分に窒素置換したガラス製フラスコにイソプロピル(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリド0.5μmolを加え、そこへ東ソー・ファインケム社製MMAO(製品名MMAO−3A)のヘキサン溶液をAl原子換算で0.25mmolを添加することにより触媒溶液を得た。次いで、撹拌器、温度計、ガス吹き込み口、ベントラインを備え、充分に窒素置換した内容積1リットルのガラス製オートクレーブにデカン400ml、4−メチル−1−ペンテン100mlを装入し、これに水素を6リットル/時間の速度で流通させ、30℃で10分間放置した。その後、トリイソブチルアルミニウム0.25mmol、引き続き、上記で調製した触媒溶液を加え重合を開始した。水素を6リットル/時間の速度でを連続的に供給し、常圧下、30℃で1時間重合を行った後、少量のメタノールを添加し重合を停止した。重合液を4リットルのメタノール/アセトン混合液(体積比4/1)に注ぎ込み、濾過により重合体を回収した。得られた重合体を減圧下80℃で10時間乾燥し、表1に示す4-メチル-1-ペンテン系重合体(B−2)を得た。
<製造例B−3>
イソプロピル(3−t−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)(3,6−ジ−t−ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロリドを1μmol用い,東ソー・ファインケム社製MMAO(製品名MMAO−3A)のヘキサン溶液をAl原子換算で0.5mmol用いた以外は製造例B−2と同様にして触媒溶液を得た。次いで、デカン567ml、4−メチル−1−ペンテン180ml、1−デセン3ml、トリイソブチルアルミニウム0.375mmolを用いた以外は製造例B−2と同様にして、表1に示す4-メチル-1-ペンテン系重合体(B−3)を得た。結果を表1に示した。
<製造例B−4>
デカンを561ml、デセンの代わりに高純度のヘキサデセンとオクタデセンとの混合物である三菱化学社製ダイアレンD168(登録商標)9mlを装入した以外は製造例B−3と同様にして4-メチル-1-ペンテン系重合体(B−4)を得た。結果を表1に示し
た。
<製造例B−5>
窒素雰囲気下、攪拌機を付したステンレス製耐圧オートクレーブに4-メチル-1−ペンテン400ミリリットル、1−デセン4ミリリットルおよび水素1500ミリリットルを装入した。ついで特開2003−105022号公報の実施例4に記載の予備重合触媒をチタン原子換算で0.004ミリモルとトリエチルアルミニウムを0.5ミリモルとからなるオレフィン重合用触媒を装入し重合を行った。重合温度は40℃、重合時間は2時間とした。
反応終了後、得られたスラリーを濾過し、得られた白色粉末を80℃で10時間減圧乾燥して4-メチル-1-ペンテン系重合体56グラムを得た。
得られた重合体の135℃デカリン中で測定した極限粘度([η])は2.2dl/gであった
この重合を3度繰り返し、得られた白色粉末を混合した。
上記白色粉末150gを500mlの枝付重合フラスコに仕込み、窒素を流通させながら、サンドバスを用い360℃に加熱した。フラスコ壁面の重合体が融解したことを確認した後、温度を保ったまま2時間撹拌を続けることにより、4-メチル-1-ペンテン系ポ
リマーを熱分解した。その後、常温まで冷却することにより、表1に示す4-メチル-1-ペンテン系重合体(B−5)を得た。
<製造例B−6>
攪拌装置、窒素導入管、コンデンサーを備えた1.5Lステンレス製熱分解装置に製造例(B−1)で得た4-メチル-1-ペンテン系重合体(B−1)を200g入れ、系内を
充分に窒素置換した。次に、窒素を流入したまま熱分解装置を362℃まで昇温し樹脂を溶融した後、攪拌を開始した。系内の樹脂温度が所定温度に達してから2時間加熱し熱分解を実施した。その後、熱分解装置をその後、常温まで冷却することにより、表1に示す
4-メチル-1-ペンテン系重合体(B−6)を得た。
[ポリエチレンワックスの製造例]
<ポリエチレンワックスC−1>
エチレン−ブテン共重合体である三井化学株式会社製エクセレックス30050Bを用いた。
[ポリプロピレンワックスの製造例]
<ポリプロピレンワックスC−2>
ポリプロピレンの熱分解品である三井化学株式会社製ハイワックスNP105を用いた。
Figure 2010139648
実施例および比較例に示すトナーを、以下の項目、方法および基準で評価した。
<トナーの評価方法>
1)定着性
5℃刻みで定着ロールの温度を替えて72枚/分のコピースピードで市販のコピー用紙にコピーした。このコピーしたベタ黒部分と白地の間を砂消しゴム(トンボ鉛筆社製プラスチック砂消しゴム"MONO")により、1kgfの力で10回往復させた。その結果の消しゴム処理したベタ黒部分の黒度をインキ濃度計で測定し、コピーしたのみで消しゴム処理をしていないベタ黒部分との濃度比でトナーの残存比率を表し、トナー残存比率が60%
以上となる定着ロールの最低温度で評価をした。
2)耐オフセット性
市販のコピー用紙にコピーした際にオフセットが発生する場合の定着ロールの温度により評価した。
3)粉砕性
トナー製造時、2軸混練冷却したものを一部採取して粉砕し、10メッシュアンダー16メッ
シュオンの粒度に揃えてジェットミルにて粉砕した。コールカウンターにて粒度分布を測定、5〜20μmの粒度の割合を求めた。
4)現像耐久性
市販の複写機(東芝製、プレシオ5560)により連続して100,000枚にわたる実写テストを行った後、画像濃度、画質が劣化し始める枚数により評価した。
5)耐ブロッキング性(保存性)
温度50℃、相対湿度50%の環境条件下に48時間放置後、150メッシュのふるいに5gのせ、パウダーテスター(細川粉体工学研究所)の加減抵抗機の目盛りを3にして、1分間振動を加える。振動後の150メッシュのふるいの上に残った重量を測定し、残存重量比を求めた。
[実施例1]
製造例A−1で得られたビニル樹脂7質量部、製造例A−2で得られたビニル樹脂93質
量部をヘンシェルミキサーにて混合後、2軸混練機(KEXN S-40型、栗本鉄工所製)にて2
軸混錬機吐出部樹脂温度185℃、滞留時間90秒で混練反応させた。その後、冷却および粉砕し、トナー用バインダー樹脂とした。冷却方法としては、スチールベルトクーラーを使用し、冷却水温10℃、冷却水量は樹脂1kgあたり20L、熱伝導率0.08kcal/mhrsの装置を用いて急冷した。
この後、上記得られたトナー用バインダー樹脂100質量部に、カーボンブラックMA100(三菱化成製)8質量部、上記重合体(B−1)5質量部、荷電調整剤としてアイゼン
スピロンブラックTRH1質量部添加し、再度ヘンシェルミキサーにて混合後、2軸混練機(PCM-30型、池貝機械製)にて 2軸混錬機吐出部樹脂温度180℃、滞留時間30秒で混練させた。ついで冷却、粉砕および分級して約 7ミクロンのトナーを得た。この冷却もバインダー樹脂と同様の方法で急冷させた。得られたトナー3 質量部とキャリヤ97質量部とを混合して現像剤とし、この現像剤を用いて市販の高速複写機を改造して画像を書かせた。上記評価方法で評価したところ、定着性、オフセット性、粉砕性、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに優れる結果を得た。
[実施例2]
実施例1において、重合体B−1をB−2とした以外は、実施例1と同様にしてトナーを作成し、評価を行ったところ、定着性、オフセット性、粉砕性、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに優れる結果を得た。
[実施例3]
実施例1において、重合体B−1をB−3とした以外は、実施例1と同様にしてトナーを作成し、評価を行ったところ、定着性、オフセット性、粉砕性、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに優れる結果を得た。
[実施例4]
実施例1において、重合体B−1をB−4とした以外は、実施例1と同様にしてトナーを作成し、評価を行ったところ、定着性、オフセット性、粉砕性、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに優れる結果を得た。
[実施例5]
実施例1において、重合体B−1をB−5とした以外は、実施例1と同様にしてトナーを作成し、評価を行ったところ、定着性、オフセット性、粉砕性、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに優れる結果を得た。
[実施例6]
実施例1において、重合体B−1をB−6とした以外は、実施例1と同様にしてトナーを作成し、評価を行ったところ、定着性、オフセット性、粉砕性、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに優れる結果を得た。
[比較例1]
実施例1において、重合体B−1をポリエチレンワックスC−1とした以外は、実施例1と同様にしてトナーを作成し、評価を行ったところ、定着性、オフセット性、粉砕性、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに劣る結果となった。
[比較例2]
実施例1において、重合体B−1をポリプロピレンワックスC−2とした以外は、実施
例1と同様にしてトナーを作成し、評価を行ったところ、定着性、オフセット性、粉砕性
、現像耐久性、耐ブロッキング性のバランスに劣る結果となった。

Claims (4)

  1. (A)極性基含有ビニル重合体(a1)、ポリエステル樹脂(a2)、ポリエーテル樹脂(a3)、シリコーン樹脂(a4)、ポリウレタン樹脂(a5)、ポリアミド樹脂(a6)、フラン樹脂(a7)およびエポキシ樹脂(a8)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むトナー用バインダー樹脂100質量部に対し、
    (B)4−メチル−1−ペンテン系重合体を0.1〜40質量部を含み、かつ
    前記(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体が、
    (b1)デカリン溶媒中で135℃で測定した極限粘度[η]が、0.01dl/g以上3.0dl/g未満の範囲にあることを特徴とするトナー。
  2. 前記(B)4-メチル-1-ペンテン系重合体が、
    (b1)デカリン溶媒中で135℃で測定した極限粘度[η]が、0.01dl/g以上
    0.5dl/g未満の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  3. 前記(B)4−メチル−1−ペンテン系重合体が、
    (b2)4−メチル−1−ペンテンから導かれる構成単位が50〜100質量%であり、4−メチル−1−ペンテン以外の炭素原子数が2〜20のオレフィンから選ばれる少なくとも1種以上のオレフィンから導かれる構成単位の合計が0〜50質量%であり、
    (b3)ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.0〜15.0の範囲にあり、
    (b4)示差走査熱量計で測定した融点(Tm)が120〜245℃の範囲にあり、かつ(b5)臨界表面張力が、22〜28mN/mの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のトナー。
  4. 前記極性基含有ビニル重合体(a1)が、スチレンアクリル系樹脂である請求項1に記載のトナー。
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