JP2013114045A - トナー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】3価以上の脂肪族アルコールを70モル%以上含有したアルコール成分と、ロジン及び炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を合計で70モル%以上含有したカルボン酸成分とを縮重合させて得られるポリエステル樹脂Lを含み、該ポリエステル樹脂Lの軟化点が90〜135℃であり、含有量が5〜40重量%である結着樹脂を含有してなるトナー。
【選択図】なし
Description
で表されるビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の芳香族ジオール等が挙げられる。
本発明において、カルボン酸化合物とは、カルボン酸、酸無水物及びアルキル(炭素数1〜3)エステル等をさす。また、好ましい炭素数はカルボン酸の炭素数をさす。
により算出される。ここで、SP値とは、後述の環球式自動軟化点試験器で測定される軟化点を意味する。また、飽和SP値とは、(メタ)アクリル酸とロジンとの反応を、得られる(メタ)アクリル酸変性ロジンのSP値が飽和値に達するまで反応させたときのSP値を意味する。式(A)の分子は、(メタ)アクリル酸で変性したロジンのSP値の上昇度を意味するものであり、式(A)の値が大きいほど変性の度合いが高いことを示す。
フローテスター(島津製作所、CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製、Q-100)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、室温から降温速度10℃/分で0℃まで冷却しそのまま1分間静止させた。その後、昇温速度50℃/分で測定した。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの温度を吸熱の最高ピーク温度とする。最高ピーク温度が軟化点と20℃以内の差であれば融点とする。
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて、試料を0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/分で昇温し、吸熱の最高ピーク温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度とする。
JIS K0070の方法に基づき測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更した。
以下の方法により、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)法により分子量分布を測定し、数平均分子量及び重量平均分子量を求める。
(1) 試料溶液の調製
濃度が0.5g/100mlになるように、試料をテトラヒドロフランに、25℃で溶解させる。次いで、この溶液をポアサイズ0.2μmのフッ素樹脂フィルター(ADVANTEC社製、DISMIC-25JP)を用いて濾過して不溶解成分を除き、試料溶液とする。
(2) 分子量測定
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてテトラヒドロフランを、毎分1mlの流速で流し、40℃の恒温槽中でカラムを安定させる。そこに試料溶液100μlを注入して測定を行う。試料の分子量は、あらかじめ作成した検量線に基づき算出する。このときの検量線には、数種類の単分散ポリスチレン(東ソー社製のA-500(5.0×102)、A-1000(1.01×103)、A-2500(2.63×103)、A-5000(5.97×103)、F-1(1.02×104)、F-2(1.81×104)、F-4(3.97×104)、F-10(9.64×104)、F-20(1.90×105)、F-40(4.27×105)、F-80(7.06×105)、F-128(1.09×106))を標準試料として作成したものを用いる。
測定装置:HLC-8220GPC(東ソー社製)
分析カラム:GMHXL+G3000HXL(東ソー社製)
(1) 試料の調製
ロジン10gを、170℃で2時間ホットプレートで溶融する。その後、開封状態で温度25℃、相対湿度50%の環境下で1時間自然冷却させ、コーヒーミル(National MK-61M)で10秒間粉砕する。
(2) 測定
フローテスター(島津製作所、CFT-500D)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押出する。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
溶融した状態の試料2.1gを所定のリングに流し込んだ後、室温まで冷却後、JIS B7410に基づき、下記の条件で測定を行う。
測定機:環球式自動軟化点試験器 ASP-MGK2((株)メイテック製)
昇温速度:5℃/min
昇温開始温度:40℃
測定溶剤:グリセリン
示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)を用いて200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/分で0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/分で昇温し、融解熱の最大ピーク温度を融点とする。
(1) 分散液の調製:分散液[「エマルゲン 109P」(花王株式会社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)5重量%水溶液]5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解質[「アイソトンII」(ベックマンコールター社製)]25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させ分散液を得る。
(2) 測定装置:「コールターマルチサイザーII」(ベックマンコールター社製)
(3) アパチャー径:50μm
(4) 解析ソフト:「コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19」(ベックマンコールター社製)
(5) 測定条件:ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度で、3万個の粒子について、体積中位粒径(D50)及び変動係数を求める。
分留管、還流冷却器及び受器を装備した2000ml容の蒸留フラスコに1000gのトールロジンを加え、1kPaの減圧下で蒸留を行い、195〜250℃での留出分を主留分として採取した。以下、精製に供したトールロジンを未精製ロジン、主留分として採取したロジンを精製ロジンとする。
A. ヘッドスペースサンプラー(Agilent社製、HP7694)
サンプル温度: 200℃
ループ温度: 200℃
トランスファーライン温度: 200℃
サンプル加熱平衡時間: 30min
バイヤル加圧ガス: ヘリウム(He)
バイヤル加圧時間: 0.3min
ループ充填時間: 0.03min
ループ平衡時間: 0.3min
注入時間: 1min
分析カラム: DB-1(60m-320μm-5μm)
キャリアー: ヘリウム(He)
流量条件: 1ml/min
注入口温度: 210℃
カラムヘッド圧: 34.2kPa
注入モード: split
スプリット比: 10:1
オーブン温度条件: 45℃(3min)-10℃/min-280℃(15min)
イオン化法: EI(電子イオン化)法
インターフェイス温度: 280℃
イオン源温度: 230℃
四重極温度: 150℃
検出モード: Scan 29-350m/s
分留管、還流冷却器及び受器を装備した10L容のフラスコに精製ロジン(SP値:76.8℃)6084g(18モル)とアクリル酸648.5g(9.0モル)を加え、160℃から220℃に8時間かけて昇温し、220℃にて2時間反応させた後、さらに、220℃、5.3kPaの減圧下で蒸留を行い、アクリル酸変性ロジンを得た。アクリル酸変性ロジンのSP値は99.1℃、アクリル酸変性ロジンの飽和SP値は110.6℃、ガラス転移温度は53.2℃、アクリル酸変性度は66であった。
精製ロジンを予め100℃の恒温槽で溶解した後、表2に示すアルコール成分、カルボン酸成分及び2-エチルヘキサン酸錫(II)50g及び没食子酸3gを、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、8kPaにて所望の軟化点に達するまで反応を行って非晶質ポリエステルを得た。
表3に示すアルコール成分、無水トリメリット酸以外のカルボン酸成分(アクリル酸変性ロジンは予め100℃の恒温槽で溶解しておく)及び2-エチルヘキサン酸錫(II)50g及び没食子酸3gを、窒素導入管、100℃の熱水を通した分留管を装備した脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、230℃で15時間縮重合反応させた後、230℃、8kPaにて1時間反応を行った。220℃まで冷却した後、表3に示す無水トリメリット酸を投入し、1時間常圧(101.3kPa)で反応させた後に、220℃、20kPaにて所望の軟化点に達するまで反応を行って非晶質ポリエステルを得た。
表4に示すアルコール成分及びカルボン酸成分を、窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10リットル容の四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気下、140℃で4時間縮重合反応させた後200℃まで6時間かけて昇温した。200℃で、2-エチルヘキサン酸錫(II)20gを加え、さらに1時間反応させた後、8kPaにて1時間反応を行い融点70.6℃の結晶性ポリエステル(樹脂Y)を得た。
表5に示す結着樹脂100重量部、着色剤「ECB-301」(大日精化社製)5重量部、荷電制御剤「LR-147」(日本カーリット社製)1重量部、離型剤「カルナウバワックス C1」(加藤洋行社製、融点:80℃)2重量部及び離型剤「パラフリントH105」(サゾールワックス社製、融点110℃)2重量部を、ヘンシェルミキサーでよく攪拌した後、混練部分の全長1560mm、スクリュー径42mm、バレル内径43mmの同方向回転二軸押出機を用いて溶融混練した。ロールの回転速度は200r/min、ロール内の加熱設定温度は100℃であり、溶融混練物の温度は160℃、溶融混練物の供給速度は10kg/時、平均滞留時間は約18秒であった。得られた溶融混練物を冷却ローラーで圧延冷却した後、ジェットミルで体積中位粒径(D50)7.5μmのトナー粒子を得た。なお、溶融混練後、溶融混練物の一部を採取し、以下の方法により、粉砕性を評価した。
溶融混練物を冷却し、ロートプレックス(ホソカワミクロン社製)により目開き2mmのふるいを用いて2mm以下に粗粉砕した後、IDS2型粉砕機(日本ニューマチック社製)を用いて微粉砕を行う。
複写機「AR-505」(シャープ社製)にトナーを実装し、未定着で画像出しを行った(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm2)。前記複写機の定着機をオフラインで、90℃から240℃へ5℃ずつ順次定着温度を上昇させながら、400mm/secで用紙に定着させた。なお、定着紙には、「CopyBond SF-70NA」(シャープ社製、75g/m2)を使用した。
トナー10gを半径12mmの円筒型容器に入れ、55℃及び相対湿度50%の環境で72時間保持した。パウダーテスター(ホソカワミクロン(株)製)に、上から順に、篩いA(目開き250μm)、篩いB(目開き150μm)、篩いC(目開き75μm)の3つの篩を重ね合わせて設置し、篩いA上にトナー10gを乗せて60秒間振動を与えた。
α=100−(WA+WB×0.6+WC×0.2)/10×100
Claims (6)
- 3価以上の脂肪族アルコールを70モル%以上含有したアルコール成分と、ロジン及び炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を合計で70モル%以上含有したカルボン酸成分とを縮重合させて得られるポリエステル樹脂Lを含み、該ポリエステル樹脂Lの軟化点が90〜135℃であり、含有量が5〜40重量%である結着樹脂を含有してなるトナー。
- 結着樹脂が、さらにポリエステル樹脂Lよりも軟化点の高いポリエステル樹脂Hを含み、該ポリエステル樹脂Hの含有量が40〜95重量%である、請求項1記載のトナー。
- ポリエステル樹脂Hが、アルコール成分と、少なくともロジン及び炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物のいずれかを含有したカルボン酸成分とを縮重合させて得られるポリエステル樹脂であり、3価以上のモノマーがアルコール成分とカルボン酸成分の総量中、3〜25モル%含有されている、請求項1又は2記載のトナー。
- ポリエステル樹脂Lの数平均分子量が450〜2500であり、重量平均分子量が2500〜35000である、請求項1〜3いずれか記載のトナー。
- ポリエステル樹脂Lのロジンが天然ロジンである、請求項1〜4いずれか記載のトナー。
- 結着樹脂を含む原料の溶融混練工程及び粉砕工程を含む方法により得られる粉砕トナーである、請求項1〜5いずれか記載のトナー。
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