JP2014065014A - 微粒子複合粉体 - Google Patents
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Abstract
【課題】平均一次粒子径の異なる少なくとも2種の微粒子の、より高い混合均一性を達成すること。
【解決手段】少なくとも2種の微粒子AおよびBからなり、それらの微粒子AおよびBの少なくとも一部分が、有機疎水化剤を介して結合してなる微粒子複合粉体。上記微粒子複合粉体を製造するための方法であって、以下の工程を経て製造することを特徴とする方法;微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する工程(I);および微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる工程(II)。
【選択図】なし
【解決手段】少なくとも2種の微粒子AおよびBからなり、それらの微粒子AおよびBの少なくとも一部分が、有機疎水化剤を介して結合してなる微粒子複合粉体。上記微粒子複合粉体を製造するための方法であって、以下の工程を経て製造することを特徴とする方法;微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する工程(I);および微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる工程(II)。
【選択図】なし
Description
本発明は、平均一次粒子径の異なる少なくとも2種の微粒子の複合粉体に関する。
流動性の改善、隠蔽性の改善、電気的特性の改善等の目的で表面が疎水化剤等で改質されたシリカ、アルミナ、酸化チタン等の無機微粒子は従来からよく知られている(例えば、特許文献1)。
それらの無機微粒子は、要求特性に応じて2種以上組み合わせて使用されることもよく行なわれている(例えば、特許文献2)。
従来、それらの表面改質無機微粒子を2種以上組み合わせて使用する場合、それぞれ別々に表面処理された無機微粒子を別々に用意し、それらを、他の成分(例えば、トナー粒子)と共に、単に混合し、それらをファンデルワールス力や静電気力などの物理的あるいは電気的作用により両無機微粒子の混合均一性を確保していた。
本発明は、平均一次粒子径の異なる少なくとも2種の微粒子の、より高い混合均一性を達成すべく鋭意検討した結果、従来にない微粒子の均一混合体、すなわち微粒子複合粉体を提供するに至ったものである。
すなわち、本発明は、少なくとも2種の微粒子AおよびBからなり、それらの微粒子AおよびBの少なくとも一部分が、有機疎水化剤を介して結合してなることを特徴とする微粒子複合粉体を提供するものである。
本発明はまた、上記微粒子複合粉体を製造するための方法であって、以下の工程を経て製造することを特徴とする方法を提供するものである;
微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する工程(I);および
微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる工程(II)。
微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する工程(I);および
微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる工程(II)。
本発明によれば、平均一次粒子径の異なる少なくとも2種の微粒子の微粒子複合粉体において、それらの微粒子の、より高い混合均一性を達成できる。
[微粒子複合粉体]
本発明に係る微粒子複合粉体(以下、単に「複合粉体」という)を構成する少なくとも2種の微粒子AおよびBは平均一次粒子径が異なるものである。
本発明に係る微粒子複合粉体(以下、単に「複合粉体」という)を構成する少なくとも2種の微粒子AおよびBは平均一次粒子径が異なるものである。
微粒子AおよびBはそれぞれ独立して無機微粒子または有機微粒子であってよい。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、磁性粉等が挙げられる。
有機微粒子はポリマー微粒子であり、例えば、スチレン系樹脂、メタクリル酸系樹脂、アクリル酸系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン/ホルムアルデヒド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
無機微粒子としては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、磁性粉等が挙げられる。
有機微粒子はポリマー微粒子であり、例えば、スチレン系樹脂、メタクリル酸系樹脂、アクリル酸系樹脂、メラミン系樹脂、ベンゾグアナミン/ホルムアルデヒド系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。
微粒子AおよびBは平均一次粒子径が異なる限り、それらの構成材料の種類は異なっていてもよいし、または同一であってもよい。混合均一性のさらなる向上の観点から、微粒子AおよびBは帯電極性が互いに異なるものであることが好ましい。
微粒子AおよびBの平均一次粒子径は、微粒子Aの平均一次粒子径をφA(nm)、微粒子Bの平均一次粒子径をφB(nm)としたとき、式(1)
φB/φA≦1/5 (1)
の関係を満足する。φB/φAの値が1/5を超えると、微粒子Aと微粒子Bの十分な混合均一性が達成されない。微粒子AおよびBの平均一次粒子径は、混合均一性の観点から、式(2)
1/100≦φB/φA≦1/5 (2)
の関係を満足することが好ましく、式(3)
1/55≦φB/φA≦1/5 (3)
の関係を満足することがより好ましい。
φB/φA≦1/5 (1)
の関係を満足する。φB/φAの値が1/5を超えると、微粒子Aと微粒子Bの十分な混合均一性が達成されない。微粒子AおよびBの平均一次粒子径は、混合均一性の観点から、式(2)
1/100≦φB/φA≦1/5 (2)
の関係を満足することが好ましく、式(3)
1/55≦φB/φA≦1/5 (3)
の関係を満足することがより好ましい。
微粒子AおよびBの平均一次粒子径は、上記した特定の関係を満たす限り特に制限されるものではないが、混合均一性のさらなる向上の観点から、以下に示す平均一次粒子径範囲内であることが好ましく、より好ましくは以下に示す粒度分布をさらに有する。
微粒子Aの平均一次粒子径φAは25〜4000nm、特に30〜2500nmであることが好ましい。微粒子Aは、一次粒子径が0.7φA〜1.3φAnm、特に0.8φA〜1.2φAnmの範囲内にある微粒子が全微粒子のうち80個数%以上、特に90個数%以上の割合で存在する粒度分布を有することが好ましい。
微粒子Bの平均一次粒子径φBは5〜100nm、特に5〜80nmであることが好ましい。微粒子Bは、一次粒子径が0.7φB〜1.3φBnm、特に0.9φB〜1.1φBnmの範囲内にある微粒子が全微粒子のうち80個数%以上、特に90個数%以上の割合で存在する粒度分布を有することが好ましい。
微粒子Aは構成材料の種類および/または平均一次粒子径が異なる2種以上の微粒子の混合物であってよく、この場合、当該混合微粒子Aの平均一次粒子径をφAとし、当該混合微粒子Aの粒度分布が上記範囲内であればよい。
微粒子Bは構成材料の種類および/または平均一次粒子径が異なる2種以上の微粒子の混合物であってよく、この場合、当該混合微粒子Bの平均一次粒子径をφBとし、当該混合微粒子Bの粒度分布が上記範囲内であればよい。
微粒子Bは構成材料の種類および/または平均一次粒子径が異なる2種以上の微粒子の混合物であってよく、この場合、当該混合微粒子Bの平均一次粒子径をφBとし、当該混合微粒子Bの粒度分布が上記範囲内であればよい。
平均一次粒子径および粒度分布は本発明に係る複合粉体の製造時において上記した関係および範囲を満足する微粒子AおよびBを使用すればよい。
平均一次粒子径および粒度分布は電子顕微鏡写真から算出することができる。
試料の電子顕微鏡写真(SEM写真)を撮影し、任意の1000個の粒子を選択し、それらの直径(粒子径)の平均値として平均一次粒子径を求める。直径は粒子の最大長とする。選択された粒子の直径および個数に基づいて粒度分布を求める。
試料の電子顕微鏡写真(SEM写真)を撮影し、任意の1000個の粒子を選択し、それらの直径(粒子径)の平均値として平均一次粒子径を求める。直径は粒子の最大長とする。選択された粒子の直径および個数に基づいて粒度分布を求める。
本発明に係る複合粉体は、上記した少なくとも2種の微粒子AおよびBの少なくとも一部分が、有機疎水化剤を介して結合してなっている。
微粒子AおよびBの少なくとも一部分が結合するとは、本発明に係る複合粉体において、必ずしも全ての微粒子Aと全ての微粒子Bとが結合していなければならないというわけではなく、全微粒子Aのうちの一部の微粒子Aと、全微粒子Bのうちの一部の微粒子Bとが結合していればよい、という意味である。すなわち、本発明に係る複合粉体は、微粒子Aと微粒子Bの結合粒子が含まれていれば、独立して存在する遊離微粒子Aおよび/または遊離微粒子Bを含んでいてもよいし、複数の微粒子Aのみが結合した結合粒子および/または複数の微粒子Bのみが結合した結合粒子を含んでいてもよい。
微粒子Aと微粒子Bの結合粒子は通常、ひとつの微粒子Aに対して複数の微粒子Bが結合した最小単位構造を有するが、複数の微粒子Aと複数の微粒子Bが相互に結合した単位構造を有してもよい。
有機疎水化剤を介して結合するとは、微粒子AおよびB間において有機疎水化剤が介在し、当該介在により微粒子Aに対して微粒子Bの接合・固定が達成されているという意味である。
微粒子Aと微粒子Bとの間の結合は、微粒子AおよびBの表面にある細孔に有機疎水化剤が入り込んで熱等で有機疎水化剤分子が反応し固化することに基づくアンカー作用により達成される。有機疎水化剤の反応は、少なくとも当該疎水化剤分子間での化学反応(例えば、縮合反応)であり、当該疎水化剤と微粒子Aおよび/または微粒子Bの表面との間で共有結合が生成する反応を含んでもよい。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は特に制限されるものではないが、重量比で通常、99/1〜40/60が好ましい。
有機疎水化剤は微粒子を表面処理することにより当該微粒子に疎水性を発現させ得る有機物であれば特に制限されず、例えば、含ケイ素有機物、含チタン有機物、含アルミニウム有機物、含ジルコニウム有機物が挙げられる。好ましくは含ケイ素有機物である。
含ケイ素有機物としては、シランカップリング剤、シリコーンオイル、シラザンまたはそれらの混合物などが挙げられる。
シランカップリング剤としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシ系シラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系シラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ系シラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのメタクリロキシ系シラン、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ系シランなどが挙げられる。
シリコーンオイルとしては、例えば、ジメチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルといったストレートシリコーンオイル;およびアミノ変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、フェノール変性シリコーンオイルといった反応性シリコーンオイルなどが挙げられる。シリコーンオイルの数平均分子量は250〜50000が好ましく、より好ましくは250〜10000、さらに好ましくは250〜5000である。
シラザンとしては、例えば、ヘキサメチルジシラザンなどのジシラザンが挙げられる。
有機疎水化剤は、混合均一性の観点から、含ケイ素有機物、特にシリコーンオイル、シラザンが好ましく、より好ましくはストレートシリコーンオイル、ジシラザン、さらに好ましくはジメチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、ヘキサメチルジシラザンである。
本発明は微粒子AおよびB以外の微粒子Cを含むことを妨げるものではよい。この場合、微粒子Cは、微粒子Aに対して微粒子Bが満足する上記式(1)〜(3)の関係を満足しない微粒子である。微粒子Cの構成材料は、上記した無機微粒子または有機微粒子としての構成材料であってよい。微粒子Cは、微粒子AおよびBに対して、有機疎水化剤を介して結合していてもよいし、遊離または付着していてもよい。
本発明に係る複合粉体は50%以上、特に50〜70%、好ましくは55〜70%の疎水化度を有する。疎水化度が50%未満であれば湿度等の影響を受け、帯電量の変化が大きくなり、トナー飛散やカブリ等が発生する。
複合粉体の疎水化度は有機疎水化剤の量を調整することによって制御できる。
疎水化度は以下の方法により測定された値を用いている。
疎水化度は200mlのビーカーに純水50mlを入れ、0.2gの複合粉体を添加する。ビーカーを撹拌しながら、ビュレットから、無水硫酸ナトリウムで脱水したメタノールを加える。液面上に複合粉体がほぼ認められなくなった点を終点として、要したメタノール量(C(ml))から下記式により疎水化度を算出する。
疎水化度は200mlのビーカーに純水50mlを入れ、0.2gの複合粉体を添加する。ビーカーを撹拌しながら、ビュレットから、無水硫酸ナトリウムで脱水したメタノールを加える。液面上に複合粉体がほぼ認められなくなった点を終点として、要したメタノール量(C(ml))から下記式により疎水化度を算出する。
[複合粉体の製造方法]
本発明に係る複合粉体は以下の工程を経て製造される。
微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する工程(I);および
微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる工程(II)。
以下、各工程について詳しく説明するが、以下の説明において微粒子A、微粒子Bおよび有機疎水化剤はそれぞれ前記したものと同様のものである。
本発明に係る複合粉体は以下の工程を経て製造される。
微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する工程(I);および
微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる工程(II)。
以下、各工程について詳しく説明するが、以下の説明において微粒子A、微粒子Bおよび有機疎水化剤はそれぞれ前記したものと同様のものである。
工程(I);微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する。
混合時の環境温度は特に制限されるものではなく、例えば、10〜40℃、特に室温(25℃)であってもよい。
微粒子AおよびBの配合比率は、前記したあるいは後述する、全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)と同様の範囲内である。
混合時の環境温度は特に制限されるものではなく、例えば、10〜40℃、特に室温(25℃)であってもよい。
微粒子AおよびBの配合比率は、前記したあるいは後述する、全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)と同様の範囲内である。
液体形態の有機疎水化剤(以下、単に「液状有機疎水化剤」ということがある)の存在下とは、有機疎水化剤が液体形態で存在する環境下という意味である。そのような環境として、例えば、有機疎水化剤が常温常圧で液体状態にある場合は当該有機疎水化剤が有機溶媒等に溶解されることなくそのままの液体状態で存在する環境および当該有機疎水化剤が有機溶媒に溶解された状態で存在する環境、ならびに有機疎水化剤が常温常圧で液体状態にない場合、例えば固体状態にある場合は当該有機疎水化剤が有機溶媒に溶解された状態で存在する環境が挙げられる。微粒子AおよびBの混合均一性および疎水化均一性の観点からは、有機疎水化剤が有機溶媒に溶解された状態で存在する環境下で微粒子Aおよび微粒子Bを混合することが好ましい。
液状有機疎水化剤は、有機疎水化剤が常温常圧で液体状態にある場合は、そのままの液体状態の有機疎水化剤であってもよいし、または有機溶媒に溶解された有機疎水化剤溶液であってもよい。有機疎水化剤が常温常圧で液体状態にない場合、例えば固体状態にある場合は、有機溶媒に溶解された有機疎水化剤溶液である。
有機疎水化剤を有機溶媒溶液の形態で使用する場合において、有機溶媒としては、有機疎水化剤を溶解し得るものであれば特に制限されず、例えば、トルエン;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;テトラヒドロフラン;トルエン等が挙げられる。微粒子Aおよび/または微粒子Bとして、有機微粒子を使用する場合は、当該有機微粒子が溶解しない有機溶媒を用いる。例えばスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂等の有機微粒子を使用する場合は、メチルアルコール;エチルアルコール等の有機溶媒を用いる。また例えばシリコーン系樹脂、ベンゾグアナミン/ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂等の有機微粒子を使用する場合は、アセトン;イソプロピルアルコール;トルエン;メチルエチルケトン等の有機溶媒を用いる。
有機疎水化剤を有機溶媒溶液の形態で使用する場合、当該溶液中の有機疎水化剤濃度は溶液全体に対して通常、20重量%以上、特に20重量%以上100重量%未満であり、好ましくは40〜80重量%である。当該濃度が低すぎると、微粒子Aと微粒子Bの十分な混合均一性が得られない。
乾式とは、微粒子Aおよび微粒子Bが存在する混合系において、微粒子AおよびBの合計量に対する液状有機疎水化剤の存在量が1〜25重量%、好ましくは3〜20重量%、より好ましくは5〜20重量%に維持された状態を意味する。微粒子Aおよび微粒子Bが存在する混合系において当該微粒子に対する液状有機疎水化剤の存在量が多すぎる状態になると、微粒子Bの遊離・凝集が起こり、微粒子Aおよび微粒子Bの十分な混合均一性が得られない。液状有機疎水化剤の存在量が少なすぎると、十分な疎水化が達成されない。液状有機疎水化剤の存在量とは、有機疎水化剤が常温常圧で液体状態であって、そのままの液体状態で使用される場合は、当該有機疎水化剤の存在量であり、有機疎水化剤が溶液の形態で使用される場合は、当該有機疎水化剤溶液の存在量であり、有機疎水化剤が後述するように、そのままの液体状態のものと、溶液の形態のものと、組み合わせて使用される場合は、それらの合計存在量である。
本工程では、液体状態の有機疎水化剤の存在下、微粒子Aおよび微粒子Bを上記のような乾式で混合する限り、具体的方法は特に制限されるものではなく、例えば、以下に示す方法(ia)〜(ib)が挙げられる。微粒子Aおよび微粒子Bの混合均一性の観点からは、方法(ia)により工程(I)を行うことが好ましい。
方法(ia);微粒子Aまたは微粒子Bの一方および液状有機疎水化剤を混合した後(第1混合)、当該混合物および他方の微粒子を乾式で混合する(第2混合)。他方の微粒子とは、先に液状有機疎水化剤と微粒子Aを混合した場合は微粒子Bであり、先に微粒子Bを混合した場合は微粒子Aである。混合均一性の観点からは、微粒子Aおよび液状有機疎水化剤を混合した後、当該混合物に対して微粒子Bを添加し、乾式で混合することが好ましい。
方法(ia)において微粒子(微粒子AまたはB)と液状有機疎水化剤との第1混合は、微粒子を混合・撹拌しながら、これに液状有機疎水化剤を添加して混合してもよいし、または液状有機疎水化剤を混合・撹拌しながら、これに微粒子を添加して混合してもよい。微粒子Aと微粒子Bとの混合均一性のさらなる向上の観点からは、前者の混合方式が好ましく、より好ましくは、微粒子Aを混合・撹拌しながら、これに液状有機疎水化剤を添加して混合する。
液状有機疎水化剤の添加方法としては、液状有機疎水化剤と微粒子との接触が確保されれば特に制限されるものではなく、例えば、微粒子AおよびBの混合均一性および疎水化均一性の観点から、スプレーで添加する方法が好ましい。
方法(ia)の第1混合工程における有機疎水化剤の配合量は、第2混合工程において、上記した乾式にて混合が行われる限り特に制限されない。
方法(ia)において第2混合では、微粒子Aおよび微粒子Bの混合系を上記のような乾式にて混合する限り、具体的方法は特に制限されるものではなく、例えば、第1混合工程で得られた混合物を混合・撹拌しながら、これに他方の微粒子を添加して混合してもよいし、または他方の微粒子を撹拌・混合しながら、これに第1混合工程で得られた混合物を添加して混合してもよい。微粒子Aと微粒子Bとの混合均一性のさらなる向上の観点からは、前者の混合方式が好ましく、より好ましくは、第1混合工程で得られた微粒子Aと有機疎水化剤との混合物を混合・撹拌しながら、これに微粒子Bを添加して混合する。
方法(ia)において有機疎水化剤は、第1混合の前と、第1混合後であって第2混合前との2回に分割して配合させてもよいし、または第1混合の前のみに配合させてもよい。微粒子AおよびBの混合均一性および疎水化均一性の観点からは、分割して配合させることが好ましい。有機疎水化剤を2回に分割して配合させる場合、1回目の配合と2回目の配合とで異なる有機疎水化剤を配合させてもよい。同様の場合、1回目の配合と2回目の配合とで有機疎水化剤を異なる形態で配合させてもよい。例えば、1回目の配合において有機疎水化剤を有機溶媒溶液の形態で配合させ、2回目の配合において有機疎水化剤(常温常圧で液体状態)を有機溶媒に溶解させることなく、そのままの液体状態で配合させてもよい。有機疎水化剤を分割して配合させる場合は、合計配合量は、第2混合工程において、上記した乾式混合が行われる限り特に制限されない。
方法(ia)において、第1混合および第2混合における混合時間、混合方法および混合条件は、微粒子表面の液状有機疎水化剤による濡れを十分に達成できれば特に制限されない。
第1混合時間は通常、3〜20分間であり、好ましくは5〜15分間である。
第2混合時間は通常、5〜40分間であり、好ましくは10〜30分間である。
第1混合および第2混合の混合方法としては、例えば、マグネチックスターラーおよび羽根型攪拌機などの混合機を用いる方法が挙げられる。
第1混合および第2混合の混合条件として、例えば回転数は、それぞれ独立して、通常、1000rpm〜3500rpmであり、好ましくは1500rpm〜3000rpmである。
第1混合時間は通常、3〜20分間であり、好ましくは5〜15分間である。
第2混合時間は通常、5〜40分間であり、好ましくは10〜30分間である。
第1混合および第2混合の混合方法としては、例えば、マグネチックスターラーおよび羽根型攪拌機などの混合機を用いる方法が挙げられる。
第1混合および第2混合の混合条件として、例えば回転数は、それぞれ独立して、通常、1000rpm〜3500rpmであり、好ましくは1500rpm〜3000rpmである。
方法(ib);微粒子Aおよび微粒子Bを混合した後(第1混合)、当該混合物に液状有機疎水化剤を添加し、乾式で混合する(第2混合)。
方法(ib)において微粒子Aと微粒子Bとの第1混合で、微粒子Aと微粒子Bの両方を一括して添加し、攪拌・混合すると、微粒子Aの表面に静電気力やファンデルワールス力等で微粒子Bが付着する複合粒子が得られる。
方法(ib)において微粒子混合物と液状有機疎水化剤との第2混合は、微粒子混合物を混合・撹拌しながら、これに液状有機疎水化剤を添加して上記した乾式にて混合する。液状有機疎水化剤を混合・撹拌しながら、これに微粒子混合物を添加して混合すると、微粒子混合物の添加時において一時的に当該微粒子に対する液状有機疎水化剤の存在量が多すぎる状態になるため、微粒子Bの遊離・凝集が起こり、微粒子Aおよび微粒子Bの十分な混合均一性が得られない。
方法(ib)において、第1混合および第2混合における混合時間、混合方法および混合条件はそれぞれ、方法(ia)においてと同様である。
方法(ib)の第2混合工程において液状有機疎水化剤の添加方法としては、方法(ia)においてと同様であり、スプレーで添加する方法が好ましい。
方法(ib)の第2混合工程における有機疎水化剤の配合量は、方法(ia)においてと同様であり、第2混合工程において、上記した乾式にて混合が行われる限り特に制限されない。
工程(II);微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる。
詳しくは、工程(I)で得られた混合物を加熱することにより有機疎水化剤を反応させる。このような反応は、少なくとも有機疎水化剤分子間での化学反応であり、当該疎水化剤分子と微粒子Aおよび/または微粒子Bの表面との間で共有結合が生成する反応を含んでもよい。有機疎水化剤分子間での反応により、有機疎水化剤の固化が起こり、微粒子AおよびBの表面にある細孔内での有機疎水化剤の固化がアンカー効果を発揮し、結果として微粒子Aと微粒子Bとの有機疎水化剤を介した結合が達成される。微粒子AおよびBの表面に細孔が存在しない場合は、有機疎水化剤分子間で反応(重合)して、反応物が微粒子AおよびBを覆って固化し、結果として微粒子Aと微粒子Bとの有機疎水化剤を介した結合が達成される。
具体的には、例えば、有機疎水化剤としてシランカップリング剤、ヘキサメチレンジシラザンを使用する場合、加熱により、有機疎水化剤分子間でシロキサン結合が形成されるとともに、細孔内で有機疎水化剤の固化が起こり、微粒子Aと微粒子Bとの有機疎水化剤を介した結合が達成される。微粒子が酸化チタン微粒子の場合、当該微粒子表面の水酸基と有機疎水化剤分子との反応により生成した結合も微粒子Aと微粒子Bとの結合に寄与する。微粒子がシリカ微粒子の場合、当該微粒子表面の酸基と有機疎水化剤分子との反応により生成した結合も微粒子Aと微粒子Bとの結合に寄与する。
また例えば、有機疎水化剤としてシリコーンオイルを使用する場合、加熱により、有機疎水化剤分子間で重合されるとともに、微粒子の表面を有機疎水化剤が被覆し、微粒子Aと微粒子Bとの有機疎水化剤を介した結合が達成される。
加熱温度は、通常120℃〜230℃であり、好ましくは130℃〜200℃である。反応時間は、通常1時間〜5時間であり、好ましくは2時間〜4時間である。
本工程(II)において、加熱反応の後は、通常、解砕が行われ、好ましくはさらに分級が行われ、本発明の複合粉体が得られる。
解砕は通常、上記した混合機を用いて行うことができる。
解砕は通常、上記した混合機を用いて行うことができる。
[用途]
本発明に係る複合粉体は、例えば、トナー用外添剤、化粧品用添加剤、塗料用添加剤として有用である。
本発明に係る複合粉体は、例えば、トナー用外添剤、化粧品用添加剤、塗料用添加剤として有用である。
(トナー用外添剤)
トナー用外添剤とは、電子写真用トナーにおいて、トナー粒子に対して外部添加される添加剤であり、トナーの流動性、帯電性、転写性及を改善するためのものである。本発明の複合粉体をトナー用外添剤として使用することにより、長期使用時において小径外添剤(微粒子B)の離脱が防止され、微粒子Bの均一性が確保されるので、流動性の改善効果を長期にわたって発揮できる。また、環境変動(低湿度〜高湿度)による帯電量変動が少なく、カラーにおいては転写性が向上し、高画質で耐久性に優れている。当該用途における複合粉体、当該複合粉体を構成する微粒子A、BおよびCならびに有機疎水化剤、およびそれらの割合等は以下に特記しない限り、前記で説明した複合粉体においてと同様である。
トナー用外添剤とは、電子写真用トナーにおいて、トナー粒子に対して外部添加される添加剤であり、トナーの流動性、帯電性、転写性及を改善するためのものである。本発明の複合粉体をトナー用外添剤として使用することにより、長期使用時において小径外添剤(微粒子B)の離脱が防止され、微粒子Bの均一性が確保されるので、流動性の改善効果を長期にわたって発揮できる。また、環境変動(低湿度〜高湿度)による帯電量変動が少なく、カラーにおいては転写性が向上し、高画質で耐久性に優れている。当該用途における複合粉体、当該複合粉体を構成する微粒子A、BおよびCならびに有機疎水化剤、およびそれらの割合等は以下に特記しない限り、前記で説明した複合粉体においてと同様である。
本発明に係る複合粉体をトナー用外添剤として使用するとき、全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は重量比で98/2〜40/60、特に98/2〜50/50が好ましい。
トナー粒子は少なくとも結着樹脂および着色剤を含有するものであり、その平均一次粒子径は4〜12μm、特に6〜10μmが好ましい。
電子写真用トナーにおいて、本発明の複合粉体の添加量はトナー粒子に対して0.1〜3.0重量%が好ましく、より好ましくは0.3〜2.0重量%である。
電子写真用トナーにおいて、本発明の複合粉体の添加量はトナー粒子に対して0.1〜3.0重量%が好ましく、より好ましくは0.3〜2.0重量%である。
本発明に係る複合粉体をトナー用外添剤として使用するとき、以下に示す微粒子Aと微粒子Bとの組み合わせx1〜x4それぞれが特に有効である。
・組み合わせx1
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;40〜2000nm、特に80〜250nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;5〜60nm、特に5〜50nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜60/40であり、より好ましくは90/10〜70/30である。
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;40〜2000nm、特に80〜250nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;5〜60nm、特に5〜50nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜60/40であり、より好ましくは90/10〜70/30である。
・組み合わせx2
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;40〜2000nm、特に80〜250nm)
微粒子B=アルミナ(平均一次粒子径φB;5〜60nm、特に5〜50nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜50/50であり、より好ましくは90/10〜60/40である。
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;40〜2000nm、特に80〜250nm)
微粒子B=アルミナ(平均一次粒子径φB;5〜60nm、特に5〜50nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜50/50であり、より好ましくは90/10〜60/40である。
・組み合わせx3
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;40〜2000nm、特に50〜150nm)
微粒子B=酸化チタン(平均一次粒子径φB;5〜60nm、特に5〜30nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜60/40であり、より好ましくは90/10〜70/30である。
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;40〜2000nm、特に50〜150nm)
微粒子B=酸化チタン(平均一次粒子径φB;5〜60nm、特に5〜30nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜60/40であり、より好ましくは90/10〜70/30である。
・組み合わせx4
微粒子A=シリコーン樹脂(平均一次粒子径φA;500〜2500nm、特に1000〜2500nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;10〜80nm、特に20〜80nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜50/50であり、より好ましくは90/10〜50/50である。
微粒子A=シリコーン樹脂(平均一次粒子径φA;500〜2500nm、特に1000〜2500nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;10〜80nm、特に20〜80nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は、複合粉体をトナー用外添剤として使用するときの前記した配合比率(A/B)と同様の範囲内であり、特に好ましくは重量比で95/5〜50/50であり、より好ましくは90/10〜50/50である。
(化粧品用添加剤)
化粧品用添加剤とは、ファンデーション、クリーム等の化粧品において、顔料およびバインダーオイルに対して添加される添加剤であり、具体例として、例えば、微粒子Aの機能に依存して紫外線防止剤等が挙げられる。具体的には、例えば、微粒子Aが酸化チタンのとき、本発明の複合粉体は化粧品用紫外線防止剤として有用である。
化粧品用添加剤とは、ファンデーション、クリーム等の化粧品において、顔料およびバインダーオイルに対して添加される添加剤であり、具体例として、例えば、微粒子Aの機能に依存して紫外線防止剤等が挙げられる。具体的には、例えば、微粒子Aが酸化チタンのとき、本発明の複合粉体は化粧品用紫外線防止剤として有用である。
本発明の複合粉体を化粧品用紫外線防止剤として使用することにより、化粧品の製造時および使用時において小径外添剤(微粒子B)の離脱が防止され、微粒子Bの均一性が確保される。その結果、化粧時における化粧品の優れた伸び特性および化粧後において汗などによる化粧くずれがない優れた耐久性(もち)を長期にわたって発揮できる。当該用途における複合粉体、当該複合粉体を構成する微粒子A、BおよびCならびに有機疎水化剤、およびそれらの割合等は以下に特記しない限り、前記で説明した複合粉体においてと同様である。
本発明に係る複合粉体を化粧品用紫外線防止剤として使用するとき、以下に示す微粒子Aと微粒子Bとの組み合わせy1〜y2それぞれが特に有効である。
・組み合わせy1
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;60〜100nm、特に70〜90nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;5〜25nm、特に8〜20nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は重量比で98/2〜70/30、特に95/5〜80/20が好ましい。
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;60〜100nm、特に70〜90nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;5〜25nm、特に8〜20nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの配合比率(A/B)は重量比で98/2〜70/30、特に95/5〜80/20が好ましい。
・組み合わせy2
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;100〜500nm、特に200〜300nm)
微粒子B=アルミナ(平均一次粒子径φB;10〜40nm、特に15〜30nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの使用割合(A/B)は重量比で99/1〜80/20、特に95/5〜85/15が好ましい。
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;100〜500nm、特に200〜300nm)
微粒子B=アルミナ(平均一次粒子径φB;10〜40nm、特に15〜30nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの使用割合(A/B)は重量比で99/1〜80/20、特に95/5〜85/15が好ましい。
顔料としては化粧品のファンデーション等の分野で公知の顔料が使用される。顔料の好ましい具体例として、例えば、UVケアクリーム、アイシャドウ、アイライナーなどの化粧品に含有される公知の顔料が挙げられる。顔料の平均一次粒子径は10〜500nm、特に30〜300nmが好ましい。
バインダーオイルとしては化粧品のファンデーション等の分野で公知のバインダーオイルが使用される。
バインダーオイルとしては化粧品のファンデーション等の分野で公知のバインダーオイルが使用される。
(塗料用添加剤)
塗料用添加剤とは、油性または水性塗料において、顔料および油性または水性溶媒に対して添加される添加剤であり、具体例として、例えば、微粒子Aの機能に依存して隠蔽剤等が挙げられる。具体的には、例えば、微粒子Aが酸化チタンのとき、本発明の複合粉体は油性または水性塗料用隠蔽剤として有用である。
塗料用添加剤とは、油性または水性塗料において、顔料および油性または水性溶媒に対して添加される添加剤であり、具体例として、例えば、微粒子Aの機能に依存して隠蔽剤等が挙げられる。具体的には、例えば、微粒子Aが酸化チタンのとき、本発明の複合粉体は油性または水性塗料用隠蔽剤として有用である。
本発明の複合粉体を塗料用隠蔽剤として使用することにより、塗料の製造時および使用時における小径外添剤(微粒子B)の離脱が防止され、微粒子Bの均一性が確保される。その結果、塗料の隠蔽性を長期にわたって発揮できる。当該用途における複合粉体、当該複合粉体を構成する微粒子A、BおよびCならびに有機疎水化剤、およびそれらの割合等は以下に特記しない限り、前記で説明した複合粉体においてと同様である。
本発明に係る複合粉体を塗料用隠蔽剤として使用するとき、以下に示す微粒子Aと微粒子Bとの組み合わせz1〜z2それぞれが特に有効である。
・組み合わせz1
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;30〜80nm、特に40〜60nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;5〜20nm、特に5〜10nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの使用割合(A/B)は重量比で95/5〜50/50、特に90/10〜70/30が好ましい。
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;30〜80nm、特に40〜60nm)
微粒子B=シリカ(平均一次粒子径φB;5〜20nm、特に5〜10nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの使用割合(A/B)は重量比で95/5〜50/50、特に90/10〜70/30が好ましい。
・組み合わせz2
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;100〜400nm、特に200〜300nm)
微粒子B=アルミナ(平均一次粒子径φB;5〜40nm、特に10〜30nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの使用割合(A/B)は重量比で99/1〜80/20、特に97/3〜85/15が好ましい。
微粒子A=酸化チタン(平均一次粒子径φA;100〜400nm、特に200〜300nm)
微粒子B=アルミナ(平均一次粒子径φB;5〜40nm、特に10〜30nm)
当該組み合わせにおいて、微粒子Aおよび微粒子Bはそれぞれ前記した粒度分布を有するものである。
全微粒子Aと全微粒子Bとの使用割合(A/B)は重量比で99/1〜80/20、特に97/3〜85/15が好ましい。
顔料としては塗料の分野で公知の顔料が使用される。顔料の好ましい具体例として、例えば、白色塗料、ポスターカラーに含有される顔料等が挙げられる。
トナー製造例
・ ポリエステル樹脂(FC−508:三菱レーヨン(株)社製) 100重量部
・ 着色剤(Colortex Red F1236 山陽色素(株)社製) 3.5重量部
・ 荷電制御剤(ボントロンE−81:オリエント化学(株)社製) 2.5重量部
・ ワックス(カルナバワックス:(株)加藤洋行) 1.0重量部
上記組成物をFMミキサー(FM10C/1:日本コークス(株)社製)(2800rpm、5分間)で混合した後、2軸混練押出機(PCM−30:(株)池貝社製)を用いて混練し、冷却後粗粉砕した。
さらに、クリプトロン粉砕機(KTM−0:(株)アーステクニカ社製)で微粉砕し、エルボージェット(EJ−15−3型:マツボー(株)社製)で分級し、体積平均一次径9.0μm、粒径3μm以下の粒子が8.3個数%のトナー粒子を得た。
・ ポリエステル樹脂(FC−508:三菱レーヨン(株)社製) 100重量部
・ 着色剤(Colortex Red F1236 山陽色素(株)社製) 3.5重量部
・ 荷電制御剤(ボントロンE−81:オリエント化学(株)社製) 2.5重量部
・ ワックス(カルナバワックス:(株)加藤洋行) 1.0重量部
上記組成物をFMミキサー(FM10C/1:日本コークス(株)社製)(2800rpm、5分間)で混合した後、2軸混練押出機(PCM−30:(株)池貝社製)を用いて混練し、冷却後粗粉砕した。
さらに、クリプトロン粉砕機(KTM−0:(株)アーステクニカ社製)で微粉砕し、エルボージェット(EJ−15−3型:マツボー(株)社製)で分級し、体積平均一次径9.0μm、粒径3μm以下の粒子が8.3個数%のトナー粒子を得た。
実施例1
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)70重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液8重量部を、スプレーで添加し、15分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)30重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)10重量部をさらにスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)70重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液8重量部を、スプレーで添加し、15分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)30重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)10重量部をさらにスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(II);
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=70/30の複合粉体を得た。
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=70/30の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、上記複合粉体2.0重量部を添加し、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて5分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
実施例2
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[MT−700B](テイカ株式会社製)80重量部を入れた。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)10重量部をスプレーで添加し、8分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとして酸化チタン[MT−150A](テイカ株式会社製)20重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)10重量部をスプレーでさらに添加した。添加終了後、30分間混合した(第2混合)。
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[MT−700B](テイカ株式会社製)80重量部を入れた。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)10重量部をスプレーで添加し、8分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとして酸化チタン[MT−150A](テイカ株式会社製)20重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)10重量部をスプレーでさらに添加した。添加終了後、30分間混合した(第2混合)。
工程(II);
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=80/20の複合粉体を得た。
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=80/20の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、疎水性シリカ[R−974(日本アエロジル株式会社製)]0.3重量部と上記複合粉体0.8重量部を添加し、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて15分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
実施例3
工程(I)(方法(ib));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとしてシリコーン樹脂[トスパール120](モメンテイブパフォーマンスマテリアル社製)50重量部を入れ、さらに同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)50重量部を入れ、10分間混合した(第1混合)。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」をイソプロピルアルコールで希釈して70wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤溶液10重量部をスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(I)(方法(ib));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとしてシリコーン樹脂[トスパール120](モメンテイブパフォーマンスマテリアル社製)50重量部を入れ、さらに同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)50重量部を入れ、10分間混合した(第1混合)。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」をイソプロピルアルコールで希釈して70wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤溶液10重量部をスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(II);
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=50/50の複合粉体を得た。
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=50/50の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、疎水性シリカ[RX−200(日本アエロジル株式会社製)]0.5重量部と上記複合粉体1.0重量部を添加し、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて15分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
実施例4
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)90重量部を入れた。疎水化剤ヘキサメチルジシラザン「SZ−31」(信越化学工業株式会社)を溶剤イソプロピルアルコールで希釈して70wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液10重量部を、スプレーで添加し、15分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[#300](日本アエロジル株式会社製)10重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤溶液5重量部をさらにスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)90重量部を入れた。疎水化剤ヘキサメチルジシラザン「SZ−31」(信越化学工業株式会社)を溶剤イソプロピルアルコールで希釈して70wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液10重量部を、スプレーで添加し、15分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[#300](日本アエロジル株式会社製)10重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤溶液5重量部をさらにスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(II);
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で3時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=90/10の複合粉体を得た。
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で3時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=90/10の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、複合粉体1.5重量部を添加し、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて5分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
実施例5
微粒子a、bとして表1に記載のものを用いたこと以外、実施例1と同様の方法により、複合粉体を得、トナーを製造した。
微粒子a、bとして表1に記載のものを用いたこと以外、実施例1と同様の方法により、複合粉体を得、トナーを製造した。
比較例1
疎水性微粒子aの製造方法
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)100重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈し、50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液10重量部をスプレーで添加し、15分間混合した。
疎水性微粒子aの製造方法
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)100重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈し、50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液10重量部をスプレーで添加し、15分間混合した。
工程(ii);
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、疎水性微粒子aを得た。
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、疎水性微粒子aを得た。
疎水性微粒子bの製造方法
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)100重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈し、50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子bを混合しながら、これに、疎水化剤溶液12重量部をスプレーで添加し、20分間混合した。
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)100重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈し、50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子bを混合しながら、これに、疎水化剤溶液12重量部をスプレーで添加し、20分間混合した。
工程(ii);
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で3時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、疎水性微粒子bを得た。
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で3時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、疎水性微粒子bを得た。
さらに、同じミキサーに疎水性微粒子a 70重量部と疎水性微粒子b 30重量部を入れて20分間混合し、微粒子a/微粒子b=70/30の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、複合粉体1.5重量部を添加し、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて5分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
比較例2
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[MT−600B](テイカ株式会社製)85重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液aを得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液a 8重量部をスプレーで添加し、15分間混合した。
同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[#130](日本アエロジル株式会社製)15重量部をさらに入れた。疎水化剤HMDS「SZ−31」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液bを得た。微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤溶液b 12重量部をスプレーでさらに添加した。添加終了後、30分間混合して、微粒子混合物を得た。
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[MT−600B](テイカ株式会社製)85重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液aを得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液a 8重量部をスプレーで添加し、15分間混合した。
同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[#130](日本アエロジル株式会社製)15重量部をさらに入れた。疎水化剤HMDS「SZ−31」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液bを得た。微粒子混合物を混合しながら、これに、疎水化剤溶液b 12重量部をスプレーでさらに添加した。添加終了後、30分間混合して、微粒子混合物を得た。
工程(ii);
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=85/15の複合粉体を得た。
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=85/15の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、疎水性シリカ[RX−200(日本アエロジル株式会社製)]0.3重量部と上記複合粉体1.2重量部を添加し、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて5分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
比較例3
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に疎水性酸化チタン[T−805(日本アエロジル(株)社製]90重量部と疎水性シリカ[R−974(日本アエロジル(株)社製]10重量部を入れ、それらの混合物を15分間混合し、微粒子a/微粒子b=90/10の複合粉体を得た。
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に疎水性酸化チタン[T−805(日本アエロジル(株)社製]90重量部と疎水性シリカ[R−974(日本アエロジル(株)社製]10重量部を入れ、それらの混合物を15分間混合し、微粒子a/微粒子b=90/10の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、複合粉体0.8重量部を入れ、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて5分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
比較例4
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)90重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液8重量部をスプレーで添加し、15分間混合した。
工程(i);
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)90重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液8重量部をスプレーで添加し、15分間混合した。
工程(ii);
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、180℃で3時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、疎水性微粒子aを得た。
工程(i)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、180℃で3時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、疎水性微粒子aを得た。
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に工程(ii)で得られた疎水化微粒子a 90重量部と微粒子bとしてのシリカ[#200(日本アエロジル株式会社製]10重量部を入れ、15分間攪拌・混合し、微粒子a/微粒子b=90/10の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、複合粉体1.2重量部を入れ、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて5分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
比較例5
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)70重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液8重量部を、スプレーで添加し、15分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)30重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、50wt%疎水化剤溶液52重量部をさらにスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(I)(方法(ia));
FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)に微粒子aとして酸化チタン[CR−50](石原産業株式会社製)70重量部を入れた。疎水化剤シリコーンオイル「KF−9901」(信越化学工業株式会社製)をイソプロピルアルコールで希釈して50wt%疎水化剤溶液を得た。微粒子aを混合しながら、これに、疎水化剤溶液8重量部を、スプレーで添加し、15分間混合した(第1混合)。同じミキサーに微粒子bとしてシリカ[OX−50](日本アエロジル株式会社製)30重量部を入れて、微粒子混合物を混合しながら、これに、50wt%疎水化剤溶液52重量部をさらにスプレーで添加した。添加終了後、30分間混合して(第2混合)、微粒子混合物を得た。
工程(II);
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=70/30の複合粉体を得た。
工程(I)で得られた微粒子混合物をFMミキサーから取出して、バットに入れ、循環式熱風棚式乾燥機に入れて、150℃で2時間熱処理を行った。得られた微粒子混合物をFMミキサー「FM10C/1」により解砕した後、超音波フルイ「C−700C」(株式会社ダルトン)により60meshで分級し、微粒子a/微粒子b=70/30の複合粉体を得た。
前記トナー粒子100重量部に対して、上記複合粉体2.0重量部を添加し、それらの混合物をFMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)で1,500rpmにて5分間混合処理し、106μm目開きのフルイを通し、トナーを得た。
疎水化度の測定
実施例/比較例で得られた複合粉体の疎水化度を前記した方法により測定した。
実施例/比較例で得られた複合粉体の疎水化度を前記した方法により測定した。
比較例4の複合粉体は疎水化度が低いため、湿度の影響で帯電量が低く、トナー飛散やかぶりに問題がある。
帯電量の測定
帯電量の測定法は、キャリア[EF−96−45(平均粒径45μm):パウダーテック株式会社製]を用い、トナー8wt%を50ccのポリエチレンビンに入れ、ボールミルで混合し、電界飛翔式帯電量測定装置(DIT株式会社製)で行った。
評価は、ボールミルの混合時間を3分間、10分間または30分間としたときの帯電量を測定した。帯電量の適正範囲は、−30〜−40μc/gである。
帯電量の絶対値が、30μc/g未満であれば、トナー飛散やカブリ等が問題である。また、帯電量の絶対値が40μc/g超であれば、現像量が少なく、画像濃度が得られない。
帯電量の測定法は、キャリア[EF−96−45(平均粒径45μm):パウダーテック株式会社製]を用い、トナー8wt%を50ccのポリエチレンビンに入れ、ボールミルで混合し、電界飛翔式帯電量測定装置(DIT株式会社製)で行った。
評価は、ボールミルの混合時間を3分間、10分間または30分間としたときの帯電量を測定した。帯電量の適正範囲は、−30〜−40μc/gである。
帯電量の絶対値が、30μc/g未満であれば、トナー飛散やカブリ等が問題である。また、帯電量の絶対値が40μc/g超であれば、現像量が少なく、画像濃度が得られない。
比較例3,4,5は、混合・攪拌で帯電量の絶対値が低下し、トナー飛散やかぶりが問題である。
かさ密度の測定
各実施例/比較例の後処理剤配合で、FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)により2,000rpmおよび混合時間5分、15分または30分にてトナーを得、かさ密度をパウダテスタ PT−X(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて測定した。
かさ密度の適正範囲は、0.350〜0.480である。
かさ密度が0.350未満では、流動性が悪く、トナー補給量やキャリア等との混合に問題がある。また、0.480超では、流動性が良すぎて、トナー補給量の制御やトナー飛散に問題がある。
各実施例/比較例の後処理剤配合で、FMミキサー「FM10C/1」(日本コークス工業株式会社製)により2,000rpmおよび混合時間5分、15分または30分にてトナーを得、かさ密度をパウダテスタ PT−X(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて測定した。
かさ密度の適正範囲は、0.350〜0.480である。
かさ密度が0.350未満では、流動性が悪く、トナー補給量やキャリア等との混合に問題がある。また、0.480超では、流動性が良すぎて、トナー補給量の制御やトナー飛散に問題がある。
比較例1〜3,5は、いずれも遊離した微粒子bが攪拌のストレスを受けて、分離またはトナーに埋没し、かさ密度(g/cc)が0.345未満である。
粒度分布の測定
実施例/比較例で使用された微粒子aおよびbの粒度分布を前記した方法により求めた。微粒子の平均一次粒子径をφとしたとき、粒子径が0.8φ〜1.2φnmの範囲内にある微粒子の割合または0.9φ〜1.1φnmの範囲内にある微粒子の割合を、粒度分布から求めた。
実施例/比較例で使用された微粒子aおよびbの粒度分布を前記した方法により求めた。微粒子の平均一次粒子径をφとしたとき、粒子径が0.8φ〜1.2φnmの範囲内にある微粒子の割合または0.9φ〜1.1φnmの範囲内にある微粒子の割合を、粒度分布から求めた。
Claims (6)
- 少なくとも2種の微粒子AおよびBからなり、それらの微粒子AおよびBの少なくとも一部分が、有機疎水化剤を介して結合してなることを特徴とする微粒子複合粉体。
- 微粒子Aの平均一次粒子径をφA、微粒子Bの平均一次粒子径をφBとしたとき、
φB/φA≦1/5
の関係を満足することを特徴とする、請求項1に記載の微粒子複合粉体。 - 微粒子複合粉体の疎水化度が55〜70%であることを特徴とする請求項1または2に記載の微粒子複合粉体。
- 微粒子AおよびBがそれぞれ独立して無機微粒子または有機微粒子であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の微粒子複合粉体。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の微粒子複合粉体を製造するための方法であって、以下の工程を経て製造することを特徴とする方法;
微粒子Aおよび微粒子Bを液体形態の有機疎水化剤の存在下、乾式で混合する工程(I);および
微粒子Aおよび微粒子Bの表面に付着している有機疎水化剤を反応させる工程(II)。 - 混合工程(I)において、微粒子Aおよび微粒子Bを、液体形態の有機疎水化剤の存在下、微粒子AおよびBの合計量に対する液体形態の有機疎水化剤の存在量が1〜25重量%に維持された状態で混合する請求項5に記載の微粒子複合粉体の製造方法。
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2012
- 2012-09-27 JP JP2012213537A patent/JP2014065014A/ja active Pending
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