JP2012141460A - 樹脂粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(E)の水性分散体(X)のpHを1.0〜5.0として酸処理を行い、樹脂粒子(E)中の金属化合物(a)を除去する工程を含む樹脂(b)を含有する樹脂粒子(F)の製造方法。樹脂組成物(e)中の金属化合物(a)と樹脂(b)の重量比[(a)/(b)]は、8/92〜50/50であることが好ましく、金属化合物(a)が、アルカリ金属炭酸塩および/またはアルカリ土類金属炭酸塩であることが好ましい。
【選択図】なし
Description
液中乾燥法では、樹脂および必要により着色剤等の添加剤を溶剤に分散または溶解させた分散液を用いてトナー母体粒子を生成するので、樹脂や着色剤等の分散性を向上させるために、分散助剤として、界面活性剤や無機微粒子を添加することが多い。その結果、得られるトナー粒子の表面には、分散助剤が残留する場合があり、トナーの帯電性を悪化させる原因となる。
このような問題を解決するため、前記液中乾燥法において、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属を分散助剤として用いて製造されたトナー粒子表面に残存するアルカリ金属、またはアルカリ土類金属の量を5重量%以下にすることで、高温高湿下でのトナーの帯電性を改善している(例えば、特許文献1参照)。また、無機分散助剤を用いて生成した表面に無機化合物が残存するトナー粒子を酸またはアルカリで洗浄する方法も知られている(例えば、特許文献2および3参照)。
本発明は、帯電性に優れた樹脂粒子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(E)の水性分散体(X)のpHを1.0〜5.0として酸処理を行い、樹脂粒子(E)中の金属化合物(a)を除去する工程を含む樹脂粒子の製造方法である。
本発明に用いる樹脂粒子(E)中の金属化合物(a)は、(E)の表面のみならず、(E)の内部にも均等に分散し、金属化合物(a)と樹脂(b)との樹脂組成物(e)を形成している。
なお、粒子の形状は、例えば走査電子顕微鏡(SEM)により観察することができる。
これらの中で好ましくは、アルカリ金属炭酸塩および/またはアルカリ土類金属炭酸塩であり、さらに好ましくは炭酸ナトリウムおよび炭酸カルシウムであり、とくに好ましくは炭酸カルシウムである。
(a)の体積平均粒径は、1μm以下〔例えばレーザ回折/散乱粒度分布測定装置「LA−920」(堀場製作所)による〕のものが好ましく、0.01〜0.5μmのものがより好ましい。
上記分散または懸濁液中の金属化合物(a)の含有量は、好ましくは50重量%以下、さらに好ましくは1〜40重量%である。
(1)ビニル炭化水素:
(1−1)脂肪族ビニル炭化水素:アルケン類、例えばエチレン、プロピレン、前記以外のα−オレフィン等;アルカジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン。
(1−2)脂環式ビニル炭化水素:モノ−もしくはジ−シクロアルケンおよびアルカジエン類、例えば(ジ)シクロペンタジエン等;テルペン類、例えばピネン等。
(1−3)芳香族ビニル炭化水素:スチレンおよびそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体、例えばα−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン等;およびビニルナフタレン。
(2)カルボキシル基含有ビニルモノマー及びその塩:炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびそのモノアルキル(炭素数1〜24)エステル、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニルモノマー。
(3)スルホン基含有ビニルモノマー、ビニル硫酸モノエステル化物及びこれらの塩:炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、例えばビニルスルホン酸;およびその炭素数2〜24のアルキル誘導体、例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;スルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、および硫酸エステルもしくはスルホン酸基含有ビニルモノマー;ならびそれらの塩等。
(4)燐酸基含有ビニルモノマー及びその塩:(メタ)アクリロイルオキシアルキル(C1〜C24)燐酸モノエステル、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、フェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、(メタ)アクリロイルオキシアルキル(炭素数1〜24)ホスホン酸類、例えば2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸。なお、上記(2)〜(4)の塩としては、例えばアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩もしくは4級アンモニウム塩が挙げられる。
(5)ヒドロキシル基含有ビニルモノマー:ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル等。
(6)含窒素ビニルモノマー:
(6−1)アミノ基含有ビニルモノマー:アミノエチル(メタ)アクリレート等、
(6−2)アミド基含有ビニルモノマー:(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド等、
(6−3)ニトリル基含有ビニルモノマー:(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアクリレート等、
(6−4)4級アンモニウムカチオン基含有ビニルモノマー:ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジアリルアミン等の3級アミン基含有ビニルモノマーの4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの)等、
(6−5)ニトロ基含有ビニルモノマー:ニトロスチレン等。
(7)エポキシ基含有ビニルモノマー:グルシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、p−ビニルフェニルフェニルオキサイド等。
(8)ハロゲン元素含有ビニルモノマー:塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライド、クロルスチレン、ブロムスチレン、ジクロルスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン、クロロプレン等。
(9)ビニルエステル、ビニル(チオ)エーテル、ビニルケトン、ビニルスルホン類:
(9−1)ビニルエステル、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチルα−エトキシアクリレート、炭素数1〜50のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等]、ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類[ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等]等、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニルモノマー[ポリエチレングリコール(分子量300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノアクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド10モル付加物(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールエチレンオキサイド30モル付加物(メタ)アクリレート等]、ポリ(メタ)アクリレート類[多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等、
(9−2)ビニル(チオ)エーテル、例えばビニルメチルエーテル等、
(9−3)ビニルケトン、例えばビニルメチルケトン等。
(10)その他のビニルモノマー:イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等。
ポリオールとポリカルボン酸の反応比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/2、さらに好ましくは1.5/1〜1/1.5、とくに好ましくは1.3/1〜1/1.2である。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコールおよびビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物であり、特に好ましいものはビスフェノール類のアルキレンオキサイド付加物、およびこれと炭素数2〜12のアルキレングリコールとの併用である。
これらのうち好ましいものは、炭素数4〜20のアルケニレンジカルボン酸および炭素数8〜20の芳香族ジカルボン酸である。
上記芳香族ポリイソシアネートの具体例としては、1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)などが挙げられる。
上記脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などが挙げられる。
上記脂環式ポリイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)などが挙げられる。
上記芳香脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、m−および/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)などが挙げられる。
また、上記ポリイソシアネートの変性物には、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物などが挙げられる。具体的には、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDIなど)、ウレタン変性TDIなどのポリイソシアネートの変性物およびこれらの2種以上の混合物[たとえば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との併用]が含まれる。
これらのうちで好ましいものは6〜15の芳香族ポリイソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ポリイソシアネート、および炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネートであり、とくに好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、およびIPDIである。
・脂肪族ポリアミン類(C2〜C18):
〔1〕脂肪族ポリアミン{C2〜C6アルキレンジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、及びヘキサメチレンジアミンなど)、ポリアルキレン(C2〜C6)ポリアミン〔ジエチレントリアミンなど〕}
〔2〕これらのアルキル(C1〜C4)またはヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミンなど〕
〔3〕脂環または複素環含有脂肪族ポリアミン〔3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕
〔4〕芳香環含有脂肪族アミン類(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)、
・脂環式ポリアミン(C4〜C15):1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4´−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など、
・芳香族ポリアミン類(C6〜C20):
〔1〕非置換芳香族ポリアミン〔1,2−、1,3−および1,4−フェニレンジアミンなど;核置換アルキル基〔メチル、エチル、n−およびi−プロピル、ブチルなどのC1〜C4アルキル基)を有する芳香族ポリアミン、たとえば2,4−および2,6−トリレンジアミンなど〕、およびこれらの異性体の種々の割合の混合物
〔2〕核置換電子吸引基(Cl、Br、I、Fなどのハロゲン;メトキシ、エトキシなどのアルコキシ基;ニトロ基など)を有する芳香族ポリアミン〔メチレンビス−o−クロロアニリンなど〕
〔3〕2級アミノ基を有する芳香族ポリアミン〔上記(4)〜(6)の芳香族ポリアミンの−NH2の一部または全部が−NH−R´(R´はメチル、エチルなどの低級アルキル基で置換したもの〕〔4,4´−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕、
・複素環式ポリアミン(C4〜C15):ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジンなど、
・ポリアミドポリアミン:ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸1モル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン,ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど、
・ポリエーテルポリアミン:ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物など。
上記SP値とは、下記に示すように、凝集エネルギー密度と分子容の比の平方根で表されるものである。
SP=(△E/V)1/2
ここで△Eは凝集エネルギー密度を表す。Vは分子容を表し、その値は、ロバート エフ.フェドールス(Robert F.Fedors)らの計算によるもので、例えばポリマー エンジニアリング アンド サイエンス(Polymer engineering and science)第14巻、147〜154頁に記載されている。
樹脂(b)のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは20℃〜200℃、より好ましくは40℃〜150℃である。20℃以上では粒子の保存安定性が良好である。なお、本発明におけるTgは、DSC測定から求められる値である。
樹脂(b)の軟化開始温度は、好ましくは40℃〜220℃、より好ましくは50℃〜200℃である。40℃以上では長期の保存性が良好である。220℃以下では定着温度が上昇せず問題がない。なお、本発明における軟化開始温度は、フローテスター測定から求められる値である。
なお、前駆体(b0)は樹脂(b)と併用することができる。
開始剤を用いる場合、溶剤分散液(S1)と溶剤分散液(S2)とを混合する前に、予めモノマーと開始剤を混合しておくことが好ましい。重合温度は好ましくは40〜100℃、さらに好ましくは60〜90℃である。
上記の開始剤、および水溶性ポリマーの具体例としては、特開2002−284881号公報に記載のもの等が挙げられる。
(1):反応性基含有プレポリマー(α)が有する反応性基が、活性水素化合物と反応可能な官能基(α1)であり、硬化剤(β)が活性水素基含有化合物(β1)であるという組み合わせ。
(2):反応性基含有プレポリマー(α)が有する反応性基が活性水素含有基(α2)であり、硬化剤(β)が活性水素含有基と反応可能な化合物(β2)であるという組み合わせ。
これらのうち、好ましいものは(1)の組み合わせである。
ブロック化イソシアネート基(α1b)は、ブロック化剤によりブロックされたイソシアネート基のことをいう。上記ブロック化剤としては、オキシム類[アセトオキシム、メチルイソブチルケトオキシム、ジエチルケトオキシム、シクロペンタノンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、メチルエチルケトオキシム等];ラクタム類[γ−ブチロラクタム、ε−カプロラクタム、γ−バレロラクタム等];炭素数1〜20の脂肪族アルコール類[エタノール、メタノール、オクタノール等];フェノール類[フェノール、m−クレゾール、キシレノール、ノニルフェノール等];活性メチレン化合物[アセチルアセトン、マロン酸エチル、アセト酢酸エチル等];塩基性窒素含有化合物[N,N−ジエチルヒドロキシルアミン、2−ヒドロキシピリジン、ピリジンN−オキサイド、2−メルカプトピリジン等];およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。これらのうち好ましいのはオキシム類であり、特に好ましいものはメチルエチルケトオキシムである。
ポリオール(β1b)としては、前記のジオール(11)およびポリオール(12)と同様のものが例示される。ジオール(11)単独、またはジオール(11)と少量のポリオール(12)の混合物が好ましい。
ポリメルカプタン(β1c)としては、エチレンジチオール、1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオールなどが挙げられる。
また、上記の好ましい重量比の樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(E1)を得るため、溶剤分散液(S1)中の金属化合物(a)と、樹脂(b)および(b)の前駆体(b0)の合計との重量比(合計を100とする)[(a)/{(b)+(b0)}]は、好ましくは8/92〜50/50であり、さらに好ましくは9/91〜40/60、とくに好ましくは10/90〜30/70である。(a)の比率が50重量%以下であると生産性が良好であり、8重量%以上であれば、帯電性が特に良好である。
これらの中で好ましくは、酢酸エチル、エチレングリコール、アセトン、メチルエチルケトン、およびメタノールであり、さらに好ましくは酢酸エチル、およびアセトンである。
{(a)+(b)+(b0)}の比率が10重量%以上であれば、生産性が良好であり、70重量%以下であれば、乳化性が良好である。
樹脂(c)としては、樹脂(b)と同様に、公知の樹脂であればいかなる樹脂であっても使用でき、その具体例についても、(b)と同様のものが使用できる。(c)は、用途・目的に応じて適宜好ましいもの選択することができる。一般に、樹脂(c)として好ましいものは、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、およびポリエステル樹脂が挙げられる。
樹脂(c)のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは20℃〜200℃、より好ましくは40℃〜150℃である。20℃以上では粒子の保存安定性が良好である。
樹脂(c)の軟化開始温度は、好ましくは40℃〜220℃、より好ましくは50℃〜200℃である。40℃以上では長期の保存性が良好である。220℃以下では定着温度が上昇せず問題がない。
樹脂粒子(C)と無機分散剤(D)は、単独で用いても2種以上を使用してもよい。すなわち、樹脂粒子(C)、無機分散剤(D)、(C)と(D)の組合せのいずれでもよい。
これらの中で好ましくは、水および脂肪族もしくは芳香族炭化水素であり、さらに好ましくは、水および脂肪族炭化水素である。
前記溶剤(s1)と溶剤(s2)の組み合わせの例としては、(s1)が酢酸エチル、(s2)が水、ならびに(s1)がアセトンおよび/またはメチルエチルケトン、(s2)がデカンおよび/またはヘキサンの組み合わせ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
{(C)+(D)}の比率が0.5重量%以上かつ70重量%以下であれば、生産性、乳化性共にが良好である。
本発明で使用する分散装置は、一般に乳化機、分散機として市販されているものであれば特に限定されず、例えば、ホモジナイザー(IKA社製)、ポリトロン(キネマティカ社製)、TKオートホモミキサー(特殊機化工業社製)等のバッチ式乳化機、エバラマイルダー(荏原製作所社製)、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサー(特殊機化工業社製)、コロイドミル(神鋼パンテック社製)、スラッシャー、トリゴナル湿式微粉砕機(三井三池化工機社製)、キャピトロン(ユーロテック社製)、ファインフローミル(太平洋機工社製)等の連続式乳化機、マイクロフルイダイザー(みずほ工業社製)、ナノマイザー(ナノマイザー社製)、APVガウリン(ガウリン社製)等の高圧乳化機、膜乳化機(冷化工業社製)等の膜乳化機、バイブロミキサー(冷化工業社製)等の振動式乳化機、超音波ホモジナイザー(ブランソン社製)等の超音波乳化機等が挙げられる。このうち粒径の均一化の観点で好ましいものは、APVガウリン、ホモジナイザー、TKオートホモミキサー、エバラマイルダー、TKフィルミックス、TKパイプラインホモミキサーが挙げられる。
(S1)の比率が20重量%以上であれば、生産性が良好であり、90重量%以下であれば、乳化性が良好である。
なお、樹脂粒子(E)中の添加剤〔樹脂組成物(e)、樹脂粒子(C)、および無機分散剤(D)以外の成分〕の合計含有量は、好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは35重量%以下である。
(w2)としては特に限定されないが、例えば、石油系フィッシャートロプシュワックス(サゾールワックス)(シューマン・サゾール社製パラフリントH1、パラフリントH1N4及びパラフリントC105など)、天然ガス系フィッシャートロプシュワックス(シェルMDS社製FT100など)及びこれらフィッシャートロプシュワックスを分別結晶化などの方法で精製したもの[日本精蝋(株)製MDP−7000、MDP−7010など]などが挙げられる。
(w3)としては特に限定されないが、例えば、石油ワックス系のパラフィンワックス[日本精蝋(株)製パラフィンワックスHNP−5、HNP−9、HNP−11など]などが挙げられる。
(w4)としては特に限定されないが、例えば、オレフィン(エチレン、プロピレン等)の(共)重合体、オレフィンの(共)重合体の酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン変性物、オレフィンと不飽和カルボン酸(アクリル酸等)もしくはそのエステルとの共重合体、ならびにこれらの熱減成型ポリオレフィン[熱減成ポリエチレンワックス:三洋化成工業(株)製サンワックス171P、サンワックスLEL400P三井化学(株)製三井ハイワックス400P、三井ハイワックス200P、三井ハイワックス100P、三井ハイワックス210P、三井ハイワックス110Pなど]、[熱源成ポリプロピレンワックス:三洋化成工業(株)製ビスコール550P、ビスコール660Pなど]等が挙げられる。
これら以外の添加剤としては、通常用いられる公知のものでよい。
(I)減圧下または常圧下で乾燥する方法
(II)遠心分離器、スパクラフィルター、フィルタープレスなどにより固液分離し、得られた粉末を乾燥する方法
(III)凍結乾燥させる方法
等が例示される。
なお、溶剤(s)として水を含有する溶剤を用いた場合は、溶剤(s)分散体から樹脂粒子(E1)を分離せずに、(E1)の溶剤(s)分散体から必要により有機溶剤を除去後、直接酸処理することもできる。
樹脂粒子(B)の比率が60重量%以上、99重量%以下であれば、帯電性および乳化性が良好である。
水系媒体(I)は、水と必要により水溶性有機溶剤〔好ましくは(I)中20重量%以下〕からなるものである。水溶性有機溶剤としては25℃での水への溶解度が5以上(好ましくは8以上)の溶剤であり、例えば酢酸エチル、エチレングリコール、アセトン、メタノール等が挙げられる。これらの中では酢酸エチル、アセトンが好ましい。
水性分散体(X)のスラリー濃度〔水系媒体(I)(界面活性剤を含む)以外の成分(通常粒子状)の濃度〕は、1〜50重量%が好ましく、2〜30重量%がより好ましい。スラリー濃度を上記範囲とするために、水(脱イオン水、純水等)を添加し調整してもよい。
酸処理は複数回(例えば2〜8回)行ってもよい。その際、水性分散体(X)のpHは通常1.0〜5.0であり、好ましくは1.0〜3.0である。pHが5.0を超えると金属化合物(a)の除去効率が低下し、1.0未満であると増加する酸の使用量に見合う効果が得られない。
複数回の処理を行う場合、前の処理工程の終了後に、スラリ−中の固形物をフィルタープレス等のろ過器でろ別し、得られた含水固形物に水系媒体(I)を添加してスラリー濃度を調整してから、次の処理工程を実施することが好ましい。
酸処理時の条件は、酸とスラリーが均一となる条件であれば、特に限定されないが、例えば、15〜30℃で30〜240分攪拌する方法等が挙げられる。
除去方法としては、特に限定されないが、スラリ−中の固形物をフィルタープレス等のろ過器でろ別し、得られた含水固形物(以下ケーキとする)にイオン交換水を添加し再びスラリー状態にさせ、このサイクルを繰り返し界面活性剤を除去する方法が挙げられる。
水性分散体(Y)中の界面活性剤の残存量を確認する方法としては、とくに限定されないがスラリー状態の電導度を測定する方法等が挙げられる。
電導度を測定する場合の除去の終点は、100μS/m以下が好ましく、70μS/m以下がより好ましく、40μS/m以下がとくに好ましい。
(F)の体積平均粒径DVfと(F)の個数平均粒径DNfの比[DVf/DNf]は、好ましくは1.0〜1.5、より好ましくは1.0〜1.4、さらに好ましくは1.0〜1.3である。
樹脂粒子(F)の体積平均粒径は、例えば、樹脂粒子(C)および/または無機分散剤(D)の添加量で調節することができる。(C)および/または(D)の添加量を増加すれば、樹脂粒子(F)の体積平均粒径は小さくなる。
特性値の測定方法は以下の通りである。
試料をそれぞれ濃度2.5g/Lでテトラヒドロフランに溶解させ、GPCにより測定した。
GPC機種:HLC−8120GPC、東ソー(株)製
カラム :TSKgel GMHXL)2本+TSKgel Multipore
HXL−M(東ソー(株)製)
測定温度 :40℃
溶液注入量:100μl
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :東ソー製 標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(分子量 500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400 190000 355000 1090000 2890000)
<ガラス転移温度(Tg)>
試料をそれぞれ5mg秤り取り、DSC(示差走査熱量測定)(測定装置:RDC220、エスアイアイナノテクノロジー(株)製)により、昇温速度毎分10℃でガラス転移温度を測定した。
<帯電特性(帯電量)>
帯電特性(帯電量)の測定は以下の通り測定した。
50ccの共栓付ガラス瓶に、樹脂粒子0.5g、鉄粉(日本鉄粉株式会社製「F−150」)10gを精秤し、共栓をして23℃、50%RHの雰囲気下でターブラシェーカミキサー(ウイリー・ア・バショッフェン社製)にセットし、回転数90rpmで2分攪拌した。攪拌後の混合粉体0.2gを目開き20μmステンレス金網がセットされたブローオフ粉体帯電量測定装置(京セラケミカル株式会社製TB−203)に装填し、ブロー圧10KPa,吸引圧5KPaの条件で、残存鉄粉の帯電量を測定し、定法により樹脂粒子の帯電量を算出した。なお、トナー用としてはマイナス帯電量が高いほど帯電特性が優れている。本評価において、帯電量は−20〜−30μC/gが好ましい。
炭酸カルシウム(ルミナス、丸尾カルシウム社製)300部にアセトン700部を加え、ダイノミル[シンマルエンタープライゼス社製]で12時間分散することにより金属化合物(a−1)分散液を得た。金属化合物(a−1)分散液をレーザー式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所製)で測定した体積平均粒径は0.36μmであった。
炭酸カルシウム(ルミナス、丸尾カルシウム社製)300部に酢酸エチル700部を加え、ダイノミル[シンマルエンタープライゼス社製]で12時間分散することにより金属化合物(a−2)分散液を得た。金属化合物(a−2)分散液をLA−920で測定した体積平均粒径は0.36μmであった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、1,2−プロピレングリコール831部、テレフタル酸703部、アジピン酸47部、および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する1,2−プロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに0.01〜0.03MPaの減圧下に反応させ、軟化点が87℃になった時点で180℃まで冷却し、さらに無水トリメリット酸24部、テトラブトキシチタネート0.5部を投入し90分反応させた後、取り出した。回収された1,2−プロピレングリコールは442部であった。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し樹脂(b−1)を得た。樹脂(b−1)のMnは1900、Tgは45℃であった。
攪拌装置および脱水装置のついた反応容器に、ビスフェノールA・エチレンオキサイド2モル付加物681部、ビスフェノールA・プロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸275部、アジピン酸7部、無水トリメリット酸22部、ジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧、230℃で5時間脱水反応を行った後、0.01〜0.03MPaの減圧下で5時間脱水反応を行い、ポリエステルを得た。このポリエステルは、Mn2200、Tg54℃、酸価0.8、水酸基価53であった。さらにオートクレーブにポリエステル350部、イソホロンジイソシアネート50部、メチルエチルケトン600部を投入し、密閉状態で100℃、5時間反応を行い、分子末端にイソシアネート基を有するプレポリマー(b0−1)溶液を得た。プレポリマー(b0−1)溶液のNCO含量は1.5%であった。また溶剤を除いた固形分の濃度は45%であった。
ヘキサメチレンジアミンと過剰のメチルエチルケトン(ジアミンに対して4倍モル量)を80℃で24時間還流させながら生成水を系外に除去した。その後減圧にて未反応のメチルエチルケトンを除去してケチミン化合物(b0−2)を得た。(b0−2)の全アミン価は414であった。
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、滴下ロート、および窒素吹き込み管を備えた反応容器に、ノルマルヘキサン871部を仕込み、別のガラス製ビーカーに、ノルマルデカン42部、ベヘニルアクリレート(炭素数22個の直鎖アルキル基を有するアルコールのアクリレート)52部、アゾビスメトキシジメチルバレロニトリル0.3部、メタクリル変性シリコーン(X−22−2426、信越化学工業製)35部を仕込み、20℃で撹拌、混合して単量体溶液を調製し、滴下ロートに仕込んだ。反応容器の気相部の窒素置換を行った後に密閉下40℃で1時間かけて単量体溶液を滴下した。滴下終了から3時間後、別途容器にアゾビスメトキシジメチルバレロニトリルを0.3部とノルマルヘキサン42部を混合したものを添加し、40℃で3時間熟成した後、室温まで冷却し、ビニル樹脂(c−1)からなる樹脂粒子(C−1)の溶剤分散液(S2−1a)を得た。溶剤分散液(S2−1a)をレーザー式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所製)で測定した体積平均粒径は、0.26μmであった。また、ビニル樹脂(c−1)のMnは35,000であった。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン139部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部を加え、75℃で5時間熟成してビニル樹脂(c−2)からなる樹脂粒子(C−2)の溶剤分散液(水分散液)(S2−2a)を得た。溶剤分散液(S2−2a)をLA−920で測定した体積平均粒径は、0.15μmであった。また、ビニル樹脂(c−2)のMnは90,000であった。
炭酸カルシウム(ルミナス、丸尾カルシウム社製)300部にイオン交換水700部を加え、ダイノミル[シンマルエンタープライゼス社製]で12時間分散することにより無機分散剤(D−1)の溶剤分散液(水分散液)(S2−3a)を得た。溶剤分散液(S2−3a)をLA−920で測定した体積平均粒径は0.24μmであった。
攪拌装置のついた容器に、アセトン600部、製造例3で得られた樹脂(b−1)400部を仕込み、完全に溶解するまで攪拌し、樹脂溶液(bs−1)を得た。
攪拌装置のついた容器に、酢酸エチル350部、製造例3で得られた樹脂(b−1)650部を仕込み、完全に溶解するまで攪拌し、樹脂溶液(bs−2)を得た。
超音波照射器、温度コントローラを設けたオートクレーブ内に、石油ワックス系のパラフィンワックス[日本精蝋(株)製パラフィンワックスHNP−9](融点80℃)200部、ワックス分散剤(ビニル樹脂:スチレン730部、アクリロニトリル85部、アクリル酸ブチル45部の共重合体、Mn:4500)100部、アセトン700部を仕込み、90℃まで昇温した後、冷却しながら超音波を20KHz、600Wの条件で照射してワックス微粒子を析出させ、ワックス分散液(w−1)を得た。
アセトン700部を酢酸エチル700部に代えた以外は製造例11と同様にし、ワックス分散液(w−2)を得た。
カーボンブラック240部、アセトン700部、顔料分散剤(Solsperse28000、アビシア製)60部を混合し、ビーズミル(ダイノーミルマルチラボ:シンマルエンタープライゼス製)で粒径0.3mmのジルコニアビーズを用いて粉砕を行い、顔料分散液(p−1)を得た。
アセトン700部を酢酸エチル700部に代えた以外は製造例13と同様にし、顔料分散液(p−2)を得た。
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数8000rpmで10分混合し、溶剤分散液(S1−1)を得た。
樹脂(b−1)溶液(bs−1) 647部(固形分40%)
ワックス分散液(w−1) 75部(固形分30%)
顔料分散液(p−1) 63部(固形分30%)
アセトン 210部
金属化合物(a−1)分散液 120部(固形分30%)
溶剤分散液(S1−1)中の、金属化合物(a)と樹脂(b)の重量比[(a)/(b)]は12/88であった。なお、上記および以下における固形分とは、溶剤以外の成分の重量を意味する。
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数8000rpmで10分混合し、溶剤分散液(S1−2)を得た。
樹脂(b−1)溶液(bs−2) 467部(固形分65%)
ワックス分散液(w−2) 303部(固形分30%)
顔料分散液(p−2) 290部(固形分30%)
金属化合物(a−2)分散液 200部(固形分30%)
溶剤分散液(S1−2)中の金属化合物(a)と樹脂(b)の重量比[(a)/(b)]は17/83であった。
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数8000rpmで10分混合し、溶剤分散液(S1−3)を得た。
樹脂(b−1)溶液(bs−2) 467部(固形分65%)
ワックス分散液(w−2) 303部(固形分30%)
顔料分散液(p−2) 290部(固形分30%)
金属化合物(a−2)分散液 400部(固形分30%)
溶剤分散液(S1−3)中の金属化合物(a)と樹脂(b)の重量比[(a)/(b)]は28/72であった。
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数8000rpmで10分混合し、溶剤分散液(S1’−1)を得た。
樹脂(b−1)溶液(bs−1) 647部(固形分40%)
ワックス分散液(w−1) 75部(固形分30%)
顔料分散液(p−1) 63部(固形分30%)
アセトン 210部
[粒子化工程]
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、スパチュラで撹拌・混合均一化し、溶剤分散液(S2−1)を得た。
ノルマルデカン 210部
溶剤分散液(S2−1a) 160部
その後、溶剤分散液(S1−1)420部を一気に投入し、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数10000rpmで3分間分散して分散体を得た。さらにエバポレータで40℃、0.01MPaで脱溶剤を行うことにより系中のアセトン、ヘキサン、デカンを除去し、金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(E−1)を得た。
[酸処理工程]
樹脂粒子(E−1)100部に対し、エレミノール MON−7(三洋化成工業社製、アニオン性界面活性剤水溶液、固形分50重量%)を20部、固形分重量比が20%になるようにイオン交換水を添加し、攪拌周速50m/分で攪拌し再分散させ、水性分散体(X−1)を得た。水性分散体(X−1)のpHを確認しながら濃塩酸を滴下し、pHを2.0とした。10分間隔でpHを確認し、pHが上昇していれば濃塩酸を追加し、pHが2.0を維持するように2時間攪拌を続けた。
[水洗工程]
スラリ−中の固形物をフィルタープレスでろ別し、得られたケーキにイオン交換水を添加し再びスラリー状態にさせた。電導度(テックジャム社製、電気伝導度計:CM−50Dによる)を測定した結果、0.8mS/mであったため、再度ろ過器でろ別し、イオン交換水を添加しスラリー状態にさせた。この洗浄を5回繰り返したところ、スラリーの電導度が37μS/mとなり、ろ別しケーキを得た。得られたケーキを40℃の循風乾燥機中で10時間静置乾燥して、樹脂(b)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(F−1)を得た。
樹脂粒子(F−1)のマルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)で測定した〔以下の樹脂粒子(F)も同じ〕体積平均粒径は5.8μm、DVf/DNfは1.27、帯電量は、―28μC/gであった。
[粒子化工程]
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、スパチュラで撹拌・混合均一化し、溶剤分散液(S2−2)を得た。
イオン交換水 456部
エレミノール MON−7 129部
溶剤分散液(S2−2a) 15部
その後、溶剤分散液(S1−2)470部を一気に投入し、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数10000rpmで1分間分散して分散体を得た。さらにエバポレータで40℃、0.01MPaで脱溶剤を行うことにより系中の酢酸エチルを除去し、金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(E−2)の水性分散体(X―2)を得た。
[酸処理工程]
攪拌周速50m/分で攪拌しつつ、水性分散体(X−2)のpHを確認しながら濃塩酸を滴下し、pHを2.0とした。10分間隔でpHを確認し、pHが上昇していれば濃塩酸を追加し、pHが2.0を維持するように2時間攪拌を続けた。
[水洗工程]
実施例1と同様の方法で、樹脂(b)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(F−2)を得た。
樹脂粒子(F−2)の体積平均粒径は4.3μm、DVf/DNfは1.23、帯電量は、―24μC/gであった。
[粒子化工程]
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、スパチュラで撹拌・混合均一化し、溶剤分散液(S2−1)を得た。
ノルマルデカン 210部
溶剤分散液(S2−1a) 160部
その後、溶剤分散液(S1−1)420部、プレポリマー溶液(b0−1)55部
およびケチミン化合物(b0−2)5部〔(S1−1)、(b0−1)、および(b0−2)を合わせたものを溶剤分散液(S1−4)とする。〕を一気に投入し、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数10000rpmで1分間分散して分散体を得た。さらにエバポレータで40℃、0.01MPaで脱溶剤を行うことにより系中のアセトン、メチルエチルケトン、ヘキサン、デカンを除去し、金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(E−3)を得た。
溶剤分散液(S1−4)中の金属化合物(a)と、樹脂(b)および(b)の前駆体(b0)の合計との重量比[(a)/{(b)+(b0)}]は10/90であった。
[酸処理工程]
樹脂粒子(E−3)100部に対し、エレミノール MON−7(三洋化成工業製)を20部、固形分重量比が20%になるようにイオン交換水を添加し、攪拌周速50m/分で攪拌し再分散させ、水性分散体(X−1)を得た。水性分散体(X−1)のpHを確認しながら濃塩酸を滴下し、pHを2.0とした。10分間隔でpHを確認し、pHが上昇していれば濃塩酸を追加し、pHが2.0を維持するように2時間攪拌を続けた。2時間後、撹拌棒および温度計をセットした反応容器に混合液を投入し、50℃で10時間反応を行った。
[水洗工程]
実施例1と同様の方法で、樹脂(b)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(F−3)を得た。
樹脂粒子(F−3)の体積平均粒径は3.7μm、DVf/DNfは1.23、帯電量は、―27μC/gであった。
溶剤分散液(S1−2)470部を溶剤分散液(S1−3)520部に代えた以外は実施例2と同様の方法で、樹脂(b)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(F−4)を得た。
樹脂粒子(F−4)の体積平均粒径は4.2μm、DVf/DNfは1.27、帯電量は、―25μC/gであった。
[粒子化工程]
ビーカー内に原料を下記重量比で仕込み、スパチュラで撹拌・混合均一化し、溶剤分散液(S2−3)を得た。
イオン交換水 350部
溶剤分散液(S2−3a) 148部
その後、溶剤分散液(S1−2)240部、酢酸エチル55部〔(S1−2)、および酢酸エチルを合わせたものを溶剤分散液(S1−5)とする。〕を一気に投入し、ホモミキサー(プライミクス社製)で回転数10000rpmで1分間分散して分散体を得た。さらにエバポレータで40℃、0.01MPaで脱溶剤を行うことにより系中の酢酸エチルを除去し、金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(B)の表面に無機分散剤(D)が付着した構造の樹脂粒子(E−5)の水性分散体(X―5)を得た。
[酸処理工程]・[水洗工程]
実施例1と同様の方法で、樹脂(b)を含有する樹脂粒子(B)の表面に無機分散剤(D)が付着した構造の樹脂粒子(F−5)を得た。
樹脂粒子(F−5)の体積平均粒径は3.9μm、DVf/DNfは1.28、帯電量は、―28μC/gであった。
[酸処理工程]および[水洗工程]を行わない以外は実施例1と同様にし、金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(F’−1)を得た。
樹脂粒子(F’−1)の体積平均粒径は5.7μm、DVf/DNfは1.20、帯電量は、―11μC/gであった。
溶剤分散液(S1−1)420部を溶剤分散液(S1’−1)420部に代えた以外は実施例1と同様にし、樹脂(b)を含有する樹脂粒子(B)の表面に樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)が付着した構造の樹脂粒子(F’−2)を得た。
樹脂粒子(F’−2)の体積平均粒径は5.9μm、DVf/DNfは1.29、帯電量は、―8μC/gであった。
一方、比較例1の樹脂粒子(F’−1)の様に酸処理工程を実施しない、および比較例2の樹脂粒子(F’−2)の様に樹脂粒子(E)中に金属化合物(a)を添加しない場合は、帯電特性に劣ることが判る。
Claims (10)
- 金属化合物(a)と樹脂(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(E)の水性分散体(X)のpHを1.0〜5.0として酸処理を行い、樹脂粒子(E)中の金属化合物(a)を除去する工程を含む樹脂(b)を含有する樹脂粒子(F)の製造方法。
- 樹脂組成物(e)中の金属化合物(a)と樹脂(b)の重量比[(a)/(b)]が8/92〜50/50である請求項1記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- 金属化合物(a)が、アルカリ金属炭酸塩および/またはアルカリ土類金属炭酸塩である請求項1または2記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- 樹脂(b)が、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、およびポリエステル樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂である請求項1〜3のいずれか記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- 樹脂粒子(E)が、金属化合物(a)、樹脂(b)および(b)の前駆体(b0)から選ばれる1種以上、ならびに溶剤(s1)を含有する溶剤分散液(S1)と、樹脂(c)を含有する樹脂粒子(C)および無機分散剤(D)から選ばれる1種以上、ならびに溶剤(s2)を含有する溶剤分散液(S2)とを混合し、(b0)を用いる場合には(b0)を反応させ、(s1)および(s2)中で、(a)と(b)からなる樹脂組成物(e)を含有する樹脂粒子(B)を形成させることにより得られる、(B)の表面に(C)および/または(D)が付着した構造の樹脂粒子(E1)である請求項1〜4のいずれか記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- 溶剤分散液(S1)中の金属化合物(a)と、樹脂(b)および(b)の前駆体(b0)の合計との重量比[(a)/{(b)+(b0)}]が8/92〜50/50である請求項5記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- 樹脂(c)が、ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、およびポリエステル樹脂からなる群から選ばれる1種以上の樹脂である請求項5または6記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- 前駆体(b0)が、反応性基を有するプレポリマー(α)と硬化剤(β)で構成される請求項5〜7のいずれか記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- プレポリマー(α)が、イソシアネート基、ブロック化イソシアネート基およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1つの反応性基を有し、かつ硬化剤(β)が活性水素基含有化合物(β1)である請求項8記載の樹脂粒子(F)の製造方法。
- 請求項1〜9いずれか記載の樹脂粒子(F)の製造方法により得られ、電子写真トナー母体粒子、静電記録トナー母体粒子、静電印刷トナー母体粒子、スラッシュ成形用樹脂、粉体塗料、電子部品製造用スペーサー、電子測定機器の標準粒子、またはホットメルト接着剤用である樹脂粒子。
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