JP2015111228A - トナーバインダー及びトナー組成物 - Google Patents

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【課題】低温定着性と保存安定性との両立が可能であり、帯電性に優れるトナーバインダー及び該トナーバインダーと着色剤を含有するトナー組成物を提供する。【解決手段】結晶性樹脂(A)を含有してなるトナーバインダーであって、(A)の融解熱の最大ピーク温度(Ta)が40〜100℃、(A)の軟化点とTaの比(軟化点/Ta)が0.8〜1.55、(A)の溶融開始温度(X)が(Ta?30)℃の温度範囲内であり、かつ(A)が以下の条件1、2を満たし、(A)が分子鎖中に酸性基及び/又は酸性基の塩を有する結晶性樹脂であるトナーバインダー及び該トナーバインダーと着色剤を含有するトナー組成物。〔条件1〕50≰G’(Ta+20)≰1?106[Pa]〔条件2〕2.0<|logG”(X+20)−logG”(X)|{G’(Ta+20):(Ta+20)℃における(A)の貯蔵弾性率[Pa]、G”(X):(X)℃における(A)の損失弾性率[Pa]、G”(X+20):(X+20)℃における(A)の損失弾性率[Pa]}【選択図】なし

Description

本発明は、トナーバインダー及びトナー組成物に関する。
複写機、プリンタ等における画像の定着方式として一般的に使用されている熱定着方式を採用した電子写真用トナーバインダーには、定着温度が低くてもトナーが定着できること(低温定着性)や、保存安定性が要求されている。しかしながら、低温定着性を向上させようとすると、保存安定性が低下し、保存安定性を向上させようとすると低温定着性が低下するため、低温定着性と保存安定性との両立が可能となるトナーバインダーの開発が求められていた。
そこで、低温定着性と保存安定性の両立を目的として、結晶性ポリエステルをトナー内部に導入することで、従来の保存安定性を維持しつつ、低温定着性を改善できるトナーバインダーが提案されている(特許文献1)。
しかしながら、結晶性ポリエステルの添加量を増やすと低温定着性は改良されるものの、保存安定性は悪化し、添加量が制限される。
また、低温定着性と保存安定性の両立を目的として、非結晶性ポリエステルと結晶性ポリエステルのブロックポリマーが提案されている(特許文献2)。
これにより、トナーの保存安定性は改良されるものの、低温定着性の改良効果は低く、また、トナーバインダーの有する酸性基が少ないため、トナーの帯電性が不十分であった。
特開2002−287426号公報 特開2007−114635号公報
本発明は、低温定着性と保存安定性との両立が可能であり、帯電性に優れるトナーバインダー及び該トナーバインダーと着色剤を含有するトナー組成物を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記の目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、結晶性樹脂(A)を含有してなるトナーバインダーであって、(A)の融解熱の最大ピーク温度(Ta)が40〜100℃、(A)の軟化点とTaの比(軟化点/Ta)が0.8〜1.55、(A)の溶融開始温度(X)が(Ta±30)℃の温度範囲内であり、かつ(A)が以下の条件1、2を満たし、(A)が分子鎖中に酸性基及び/又は酸性基の塩を有する結晶性樹脂であるトナーバインダー、及び該トナーバインダーと着色剤を含有するトナー組成物である。
〔条件1〕50≦G’(Ta+20)≦1×10[Pa]
〔条件2〕2.0<|logG”(X+20)−logG”(X)|
{G’(Ta+20):(Ta+20)℃における(A)の貯蔵弾性率[Pa]、G”(X):(X)℃における(A)の損失弾性率[Pa]、G”(X+20):(X+20)℃における(A)の損失弾性率[Pa]}
本発明のトナーバインダーを使用したトナーは、低温定着性と保存安定性との両立が可能であり、帯電性に優れる。
本発明における、液体状態又は超臨界状態の二酸化炭素を用いたトナー組成物の製造に用いる実験装置のフローチャートである。
以下、本発明のトナーバインダーを詳細に説明する。
本発明のトナーバインダーは結晶性樹脂(A)を含有する。
本発明における「結晶性」とは、樹脂の軟化点(以下Tmと略記する)と融解熱の最大ピーク温度(以下Taと略記する)との比(Tm/Ta)が0.8〜1.55であり、示差走査熱量測定(DSC)において、階段状の吸熱量変化ではなく、明確な吸熱ピークを有するものを意味する。また、「非結晶性」とは、樹脂の(Tm/Ta)が1.55より大きいものを意味する。
なお、樹脂が結晶性樹脂と非結晶性樹脂のブロック又はグラフト体であっても、DSCにおいて、明確な吸熱ピークを有し、(Tm/Ta)が0.8〜1.55である場合は、これも結晶性樹脂とする。
Tm、Taは、以下の方法で測定することができる。
<Tmの測定方法>
高化式フローテスター{例えば「CFT−500D」[(株)島津製作所製]}を用いて、1gの樹脂を昇温速度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のノズルから押し出して、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、プランジャーの降下量の最大値の1/2に対応する温度をグラフから読み取り、この値(測定試料の半分が流出したときの温度)をTmとする。
<Taの測定方法>
示差走査熱量計{例えば「DSC210」[セイコーインスツル(株)製]}を用いて
測定する。
Taの測定に供する樹脂は、前処理として、130℃で溶融した後、130℃から70℃まで1.0℃/分の速度で降温し、次に70℃から10℃まで0.5℃/分の速度で降温する。ここで、一度DSCにより、昇温速度20℃/分で昇温して吸発熱変化を測定して、「吸発熱量」と「温度」とのグラフを描き、このとき観測される20〜100℃にある吸熱ピーク温度をTa’とする。複数ある場合は最も吸熱量が大きいピークの温度をTa’とする。最後に試料を(Ta’−10)℃で6時間保管した後、(Ta’−15)℃で6時間保管する。
次いで、前記樹脂を、DSCにより降温速度10℃/分で(Ta’−15)℃から0℃まで冷却した後、昇温速度20℃/分で昇温して吸発熱変化を測定して同様のグラフを描き、吸熱量の最大ピークに対応する温度を、融解熱の吸熱ピーク温度(Ta)とする。
本発明における結晶性樹脂(A)としては、結晶性ポリエステル樹脂(A1)、結晶性ポリウレタン樹脂(A2)、結晶性ポリウレア樹脂(A3)、結晶性ポリアミド樹脂(A4)、結晶性ポリエーテル樹脂(A5)及び結晶性ビニル樹脂(A6)等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)としては、アルコール(ジオール)成分と酸(ジカルボン酸)成分とから合成される重縮合ポリエステル樹脂であることが、結晶性の観点から好ましい。ただし、必要に応じて1官能及び3官能以上のアルコール成分や酸成分を用いてもよい。
なお、(A1)としては、上記の重縮合ポリエステル樹脂以外に、ラクトン開環重合物及びポリヒドロキシカルボン酸も同様に好ましい。
結晶性ポリウレタン樹脂(A2)としては、アルコール(ジオール)成分とイソシアネート(ジイソシアネート)成分とから合成されるポリウレタン樹脂等が挙げられる。ただし、必要に応じて1官能及び3官能以上のアルコール成分やイソシアネート成分を用いてもよい。
結晶性ポリウレタン樹脂(A2)には、アミン(ジアミン)成分を用いて伸長した結晶性ポリウレタン樹脂も含まれる。
結晶性ポリアミド樹脂(A3)としては、アミン(ジアミン)成分と酸(ジカルボン酸)成分とから合成されるポリアミド樹脂等が挙げられる。ただし、必要に応じて1官能及び3官能以上のアミン成分や酸成分を用いてもよい。
結晶性ポリウレア樹脂(A4)としては、アミン(ジアミン)成分とイソシアネート(ジイソシアネート)成分とから合成されるポリウレア樹脂等が挙げられる。ただし、必要に応じて1官能及び3官能以上のアミン成分やイソシアネート成分を用いてもよい。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)、結晶性ポリウレタン樹脂(A2)、結晶性ポリウレア樹脂(A3)、結晶性ポリアミド樹脂(A4)を構成するジオール、ジカルボン酸、ジイソシアネート、及びジアミンについて以下に説明する。
ジオールとしては、脂肪族ジオールが好ましく、炭素数が2〜36の範囲であることが好ましい。また直鎖型脂肪族ジオールが更に好ましい。
分岐型脂肪族ジオールは、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が低下するため、保存安定性、画像保存性及び低温定着性が低下してしまう場合がある。また、炭素数が36を超えると、実用上の材料の入手が困難な場合がある。
ジオールは、直鎖型脂肪族ジオールの含有率が使用するジオール成分の80モル%以上であることが好ましく、更に好ましくは90モル%以上である。80モル%以上では、ポリエステル樹脂の結晶性が向上し、Taが上昇するため、保存安定性及び低温定着性がより良好となる。
直鎖型脂肪族ジオールとしては、具体的には、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,11−ウンデカンジオール、1,12−ドデカンジオール、1,13−トリデカンジオール、1,14−テトラデカンジオール、1,18−オクタデカンジオール及び1,20−エイコサンジオール等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール及び1,10−デカンジオールである。
その他必要に応じて使用されるジオールとしては、炭素数4〜36のアルキレンエーテルグリコール(ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレンエーテルグリコール等);炭素数4〜36の脂環式ジオール(1,4−シクロヘキサンジメタノール及び水素添加ビスフェノールA等);上記脂環式ジオールのアルキレンオキサイド(以下AOと略記する)[エチレンオキサイド(以下EOと略記する)、プロピレンオキサイド(以下POと略記する)及びブチレンオキサイド(以下BOと略記する)等]付加物(付加モル数1〜30);ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF及びビスフェノールS等)のAO(EO、PO及びBO等)付加物(付加モル数2〜30);ポリラクトンジオール(ポリε−カプロラクトンジオール等);及びポリブタジエンジオール等が挙げられる。
更に必要に応じて使用されるその他のジオールとしては、水酸基以外の官能基を有するジオールが挙げられ、具体的には、カルボキシル基を有するジオール、スルホン酸基又はスルファミン酸基を有するジオール、リン酸基を有するジオール、及びこれらの塩等が挙げられる。
カルボキシル基を有するジオールとしては、ジアルキロールアルカン酸[炭素数6〜24のもの、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸及び2,2−ジメチロールオクタン酸等]が挙げられる。
スルホン酸基を有するジオールとしては、3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸、3,4−ジヒドロキシブタンスルホン酸、3,6−ジヒドロキシ−2−トルエンスルホン酸等が挙げられる。
スルファミン酸基を有するジオールとしては、スルファミン酸ジオール[N,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)スルファミン酸(アルキル基の炭素数1〜6)又はそのAO付加物(AOとしてはEO又はPO等、AOの付加モル数1〜6):例えばN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)スルファミン酸及びN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)スルファミン酸PO2モル付加物等];ビス(2−ヒドロキシエチル)ホスフェート等が挙げられる。
これらの中和塩基を構成する塩としては、例えば前記炭素数3〜30の3級アミン(トリエチルアミン等)塩及び/又はアルカリ金属(ナトリウム及びカリウム等)塩等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、炭素数2〜12のアルキレングリコール、カルボキシル基を有するジオール、スルホン酸基又はスルホン酸基のアルカリ金属塩を有するジオール、ビスフェノール類のAO付加物、及びこれらの併用である。
必要により用いられる1官能のモノアルコールとしては、脂肪族モノアルコール及び芳香族モノアルコール等が挙げられる。なお、モノアルコールは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
脂肪族モノアルコールとしては、鎖式飽和モノアルコール及び鎖式不飽和モノアルコール等が挙げられる。
鎖式飽和モノアルコールとしては、炭素数1〜30の直鎖又は分岐の鎖式飽和モノアルコール(メタノール、エタノール、1−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、ヘキサノール、4−メチル−1−ペンタノール、2,3−ジメチル−2−ブタノール、ヘプタノール、3−エチル−3−ペンタノール、オクタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、ノナノール、2,6−ジメチル−4−ヘプタノール、デカノール、ウンデカノール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール及びステアリルアルコール等)、及び炭素数1〜30の直鎖又は分岐の鎖式飽和モノアルコールに炭素数2〜4のAO(EO、PO及びBO)を付加したもの(付加モル数1〜20モル)等が挙げられる。
鎖式不飽和モノアルコールとしては、炭素数2〜30の直鎖又は分岐の鎖式不飽和モノアルコール(アリルアルコール、2−ブテン−1−オール、2−ペンテン−1−オール、2−ヘキセン−1−オール、2−ヘプテン−1−オール、2−オクテン−1−オール、2−ノネン−1−オール、2−デセン−1−オール、2−ドデセノール、パルミトレイルアルコール、オレイルアルコール及びリノレイルアルコール等)、及び炭素数1〜30の直鎖又は分岐の鎖式不飽和モノアルコールに炭素数2〜4のAO(EO、PO及びBO)を付加したもの(付加モル数1〜20モル)等が挙げられる。
芳香族モノアルコールとしては、炭素数6〜30の芳香族モノアルコール(フェノール、エチルフェノール、イソブチルフェノール、ペンチルフェノール、オクチルフェノール、ドデシルフェノール、テトラデシルフェノール及びベンジルアルコール等)、及び炭素数6〜30の芳香族モノアルコールに炭素数2〜4のAO(EO、PO及びBO)を付加したもの(付加モル数1〜20モル)等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、脂肪族モノアルコールであり、更に好ましいのは鎖式飽和モノアルコールである。
3〜8価又はそれ以上のポリオールとしては、炭素数3〜36の3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール(アルカンポリオール及びその分子内又は分子間脱水物、例えばグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン、及びポリグリセリン;糖類及びその誘導体、例えばショ糖及びメチルグルコシド);トリスフェノール類(トリスフェノールPA等)のAO付加物(付加モル数2〜30);ノボラック樹脂(フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等)のAO付加物(付加モル数2〜30);アクリルポリオール[ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと他のビニル系モノマーの共重合物等];等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、3〜8価又はそれ以上の多価脂肪族アルコール及びノボラック樹脂のAO付加物であり、更に好ましいのはノボラック樹脂のAO付加物である。
ジカルボン酸としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸が好ましく、脂肪族ジカルボン酸は直鎖型のカルボン酸が更に好ましい。
ジカルボン酸としては、炭素数4〜36のアルカンジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸及びデシルコハク酸等);炭素数6〜40の脂環式ジカルボン酸[ダイマー酸(2量化リノール酸)等]、炭素数4〜36のアルケンジカルボン酸(ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸、マレイン酸、フマール酸及びシトラコン酸等);炭素数8〜36の芳香族ジカルボン酸(フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸及び4,4’−ビフェニルジカルボン酸等)等が挙げられる。
更に必要に応じて使用されるその他のジカルボン酸としては、カルボキシル基以外の官能基を有するジカルボン酸が挙げられ、具体的には、スルホン酸基又はスルファミン酸基、及びこれらの塩を有するジカルボン酸、リン酸基及びリン酸基の塩を有するジカルボン酸等が挙げられる。
スルホン酸基及びスルホン酸基の塩を有するジカルボン酸としては、4−スルホイソフタル酸、5−スルホイソフタル酸、2−スルホテレフタル酸、スルホコハク酸、4−スルホイソフタル酸ナトリウム、5−スルホイソフタル酸ナトリウム、2−スルホテレフタル酸ナトリウム及びスルホコハク酸ナトリウム等が挙げられる。
スルファミン酸塩基及びスルファミン酸基の塩を有するジカルボン酸としては、ジカルボキシフェニルスルファミン酸、ジカルボキシフェニルスルファミン酸ナトリウム等が挙げられる。
リン酸基及びリン酸基の塩を有するジカルボン酸としては、水酸基を有するジカルボン酸とリン酸化合物とが反応したもの等が挙げられる。リン酸化合物としては、リン酸及び酸性リン酸エステル(炭素数1〜12のアルキル基を有するリン酸モノ又はジエステル)等が挙げられる。
3〜6価又はそれ以上のポリカルボン酸としては、炭素数4〜20の脂肪族ポリカルボン酸(例えば1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸等)、及び炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(例えばトリメリット酸及びピロメリット酸等)等が挙げられる。
なお、ジカルボン酸又は3〜6価又はそれ以上のポリカルボン酸としては、上記のものの酸無水物又は炭素数1〜4の低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル等)を用いてもよい。
これらジカルボン酸の中では、脂肪族ジカルボン酸(特に直鎖型のカルボン酸)を単独で用いるのが好ましいが、脂肪族ジカルボン酸と共に芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸及びこれらの低級アルキルエステル類が好ましい。)を共重合したものも同様に好ましい。芳香族ジカルボン酸の比率は、20モル%以下が好ましい。
ジカルボン酸のうち、結晶性の観点から好ましいのは、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、テレフタル酸及びイソフタル酸である。
必要により用いられる1官能のモノカルボン酸としては、脂肪族モノカルボン酸及び芳香族モノカルボン酸が挙げられる。なお、モノカルボン酸は単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
脂肪族モノカルボン酸としては、鎖式飽和モノカルボン酸、鎖式不飽和モノカルボン酸及び脂環式モノカルボン酸等が挙げられる。
鎖式飽和モノカルボン酸としては、炭素数2〜30の直鎖又は分岐の鎖式飽和モノカルボン酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2−エチルヘキサン酸、カプロン酸 、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸及びリグノセリン酸等)等が挙げられる。
鎖式不飽和モノカルボン酸としては、炭素数3〜30の直鎖又は分岐の鎖式不飽和モノカルボン酸(アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノレン酸、エレオステアリン酸、8,11−エイコサジエン酸、5,8,11−エイコサトリエン酸、アラキドン酸、ステアリドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸、ジホモ−γ−リノレン酸、エライジン酸、エルカ酸及びネルボン酸等)等が挙げられる。
脂環式モノカルボン酸としては、炭素数4〜14の脂環式モノカルボン酸(シクロプロパンカルボン酸、シクロブタンカルボン酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸及びシクロヘプタンカルボン酸等)等が挙げられる。
芳香族モノカルボン酸としては、炭素数7〜36の芳香族モノカルボン酸が挙げられ、具体的には、安息香酸、ビニル安息香酸、トルイル酸、ジメチル安息香酸、t−ブチル安息香酸、クミン酸、ナフトエ酸、ビフェニルモノカルボン酸及びフロ酸等が挙げられる。
これらのうち好ましいのは、脂肪族モノカルボン酸であり、更に好ましいのは鎖式飽和モノカルボン酸である。
ジイソシアネートとしては、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6〜20の芳香族ジイソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族ジイソシアネート及びこれらのジイソシアネートの変性物(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等)及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。また、必要により、3価以上のポリイソシアネートを併用してもよい。
上記芳香族ジイソシアネートの具体例(3価以上のポリイソシアネートを含む)としては、1,3−又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、粗製MDI[粗製ジアミノフェニルメタン〔ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)又はその混合物との縮合生成物;ジアミノジフェニルメタンと少量(例えば5〜20重量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物〕のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)]、1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4’,4”−トリフェニルメタントリイソシアネート、m−又はp−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート等が挙げられる。
上記脂肪族ジイソシアネートの具体例(3価以上のポリイソシアネートを含む)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)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等が挙げられる。
上記脂環式ジ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)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−又は2,6−ノルボルナンジイソシアネート等が挙げられる。
上記芳香脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、m−又は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)等が挙げられる。
また、上記ジ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等が挙げられる。
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及びトリヒドロカルビルホスフェート変性MDI等)、ウレタン変性TDI等のジイソシアネートの変性物及びこれらの2種以上の混合物[例えば変性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のは、6〜15の芳香族ジイソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ジイソシアネート及び炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネートであり、更に好ましいのは、TDI、MDI、HDI、水添MDI及びIPDIである。
ジアミン(必要により用いられる3価以上のポリアミンを含む)の例として、脂肪族ジアミン類(炭素数2〜18)としては、〔1〕脂肪族ジアミン{アルキレン(炭素数2〜6)ジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン及びヘキサメチレンジアミン等)、ポリアルキレン(炭素数2〜6)ジアミン[ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等]};〔2〕これらのアルキル(炭素数1〜4)又はヒドロキシアルキル(炭素数2〜4)置換体[ジアルキル(炭素数1〜3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン及びメチルイミノビスプロピルアミン等];〔3〕脂環又は複素環含有脂肪族ジアミン{脂環式ジアミン(炭素数4〜15)[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)等]、複素環式ジアミン(炭素数4〜15){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、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]ウンデカン等};〔4〕芳香環含有脂肪族アミン類(炭素数8〜15)(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等)、等が挙げられる。
芳香族ジアミン類(炭素数6〜20)としては、〔1〕非置換芳香族ジアミン[1,2−、1,3−又は1,4−フェニレンジアミン、2,4’−又は4,4’−ジフェニルメタンジアミン、クルードジフェニルメタンジアミン(ポリフェニルポリメチレンポリアミン)、ジアミノジフェニルスルホン、ベンジジン、チオジアニリン、ビス(3,4−ジアミノフェニル)スルホン、2,6−ジアミノピリジン、m−アミノベンジルアミン、トリフェニルメタン−4,4’,4”−トリアミン、ナフチレンジアミン等];〔2〕核置換アルキル基[メチル,エチル,n−又はイソプロピル、ブチル等の炭素数1〜4アルキル基)を有する芳香族ジアミン、例えば2,4−又は2,6−トリレンジアミン、クルードトリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ビス(o−トルイジン)、ジアニシジン、ジアミノジトリルスルホン、1,3−ジメチル−2,4−ジアミノベンゼン、1,3−ジメチル−2,6−ジアミノベンゼン、1,4−ジイソプロピル−2,5−ジアミノベンゼン、2,4−ジアミノメシチレン、1−メチル−3,5−ジエチル−2,4−ジアミノベンゼン、2,3−ジメチル−1,4−ジアミノナフタレン、2,6−ジメチル−1,5−ジアミノナフタレン、3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,5−ジエチル−3’−メチル−2’,4−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−2,2’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチルジフェニルメタン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’,5,5’−テトラエチル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、及び3,3’,5,5’−テトライソプロピル−4,4’−ジアミノジフェニルスルホン等]、及びこれらの異性体の種々の割合の混合物;〔3〕核置換電子吸引基(フッ素、塩素、臭素及びヨウ素等のハロゲン;メトキシ基、エトキシ等のアルコキシ基;ニトロ基等)を有する芳香族ジアミン[メチレンビス−o−クロロアニリン、4−クロロ−o−フェニレンジアミン、2−クロロ−1,4−フェニレンジアミン、3−アミノ−4−クロロアニリン、4−ブロモ−1,3−フェニレンジアミン、2,5−ジクロル−1,4−フェニレンジアミン、5−ニトロ−1,3−フェニレンジアミン、3−ジメトキシ−4−アミノアニリン;4,4’−ジアミノ−3,3’−ジメチル−5,5’−ジブロモ−ジフェニルメタン、3,3’−ジクロロベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、ビス(4−アミノ−3−クロロフェニル)オキシド、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)プロパン、ビス(4−アミノ−2−クロロフェニル)スルホン、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)デカン、ビス(4−アミノフェニル)スルフイド、ビス(4−アミノフェニル)テルリド、ビス(4−アミノフェニル)セレニド、ビス(4−アミノ−3−メトキシフェニル)ジスルフイド、4,4’−メチレンビス(2−ヨードアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−ブロモアニリン)、4,4’−メチレンビス(2−フルオロアニリン)、4−アミノフェニル−2−クロロアニリン等〕;〔4〕2級アミノ基を有する芳香族ジアミン[上記〔1〕〜〔3〕の芳香族ジアミンの−NHの一部又は全部が−NH−R’(R’はアルキル基、例えばメチル基及びエチル基等の低級アルキル基)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−アミノベンゼン等]が挙げられる。
ジアミンとしては、これらの他、ポリアミドポリアミン[ジカルボン酸(ダイマー酸等)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及びポリアルキレンポリアミン等)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等]、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等)のシアノエチル化物の水素化物等]等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)のうち、ラクトン開環重合物としては、例えば、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の炭素数3〜12のモノラクトン(環中のエステル基数1個)等のラクトン類を、金属酸化物及び有機金属化合物等の触媒を用いて、開環重合させて得られたものが挙げられる。
炭素数3〜12のモノラクトンのうち、結晶性の観点から好ましいのは、ε−カプロラクトンである。
上記の炭素数3〜12のモノラクトンの開環重合に、開始剤としてジオールを使用すると、末端に水酸基を有するラクトン開環重合物が得られる。例えば、上記ラクトン類とエチレングリコール、ジエチレングリコール等の前記ジオール成分を触媒の存在下で反応させることにより得ることができる。また、2,2−ジメチロールプロピオン酸等のカルボキシル基を有するジオールを開始剤として使用すると、分子鎖末端以外の分子鎖中にカルボキシル基を有するラクトン開環重合物が得られる。触媒としては、有機スズ化合物、有機チタン化合物、有機ハロゲン化スズ化合物等が一般的であり、0.1〜5000ppm程度の割合で添加して、100〜230℃で、好ましくは不活性雰囲気下に重合させることによって、ラクトン開環重合物を得ることができる。ラクトン開環重合物は、その末端を例えばカルボキシル基になるように変性したものであってもよい。ラクトン開環重合物は、市販品を用いてもよく、例えば、ダイセル(株)製のPLACCELシリーズのH1P(融点60℃の高結晶性ポリカプロラクトン)等が挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)のうち、ポリヒドロキシカルボン酸は、グリコール酸、乳酸(L体、D体及びラセミ体)等のヒドロキシカルボン酸を直接脱水縮合することで得られるが、グリコリド、ラクチド(L体、D体及びラセミ体)等のヒドロキシカルボン酸の2分子間又は3分子間脱水縮合物に相当する炭素数4〜12の環状エステル(環中のエステル基数2〜3個)を金属酸化物、有機金属化合物等の触媒を用いて開環重合する方が、数平均分子量(以下Mnと略記する)、重量平均分子量(以下Mwと略記する)Mwの調整が容易となり好ましい。これらの環状エステルのうち、結晶性の観点から好ましいのは、L−ラクチド及びD−ラクチドである。
上記のヒドロキシカルボン酸の開環重合に、開始剤としてグリコールを用いると、末端にヒドロキシル基を有するポリヒドロキシカルボン酸骨格が得られる。例えば、上記環状エステルとエチレングリコール、ジエチレングリコール等の前記ジオール成分を触媒の存在下で反応させることにより得ることができる。触媒としては、有機スズ化合物、有機チタン化合物、有機ハロゲン化スズ化合物等が一般的であり、0.1〜5,000ppm程度の割合で添加して、100〜230℃で、好ましくは不活性雰囲気下に重合させることによって、ポリヒドロキシカルボン酸を得ることができる。ポリヒドロキシカルボン酸は、その末端を例えばカルボキシル基になるように変性したものであってもよい。
結晶性ポリエーテル樹脂(A5)としては、結晶性ポリオキシアルキレンポリオール等が挙げられる。
結晶性ポリオキシアルキレンポリオールの製造方法としては特に限定されず、公知の方法で製造することができる。
例えば、キラル体のアルキレンオキサイドを、通常のポリオキシアルキレンポリオールの重合で使用される触媒で開環重合させる方法(Journal of the American Chemical Society、1956年、第78巻、第18号、p.4787−4792 に記載)や、安価なラセミ体のアルキレンオキサイドを、立体的に嵩高い特殊な化学構造の錯体を触媒として用いて、開環重合させる方法が挙げられる。
特殊な錯体を用いる方法としては、ランタノイド錯体と有機アルミニウムを接触させた化合物を触媒として用いる方法(特開平11−12353号公報に記載)やバイメタル−μ−オキソアルコキサイドとヒドロキシル化合物をあらかじめ反応させる方法(特表2001−521957号公報に記載)等が挙げられる。
また、非常にアイソタクティシティーの高いポリオキシアルキレンポリオールを得る方法として、サレン錯体を触媒として用いる方法(Journal of the American Chemical Society、2005年、第127巻、第33号、p.11566−11567 に記載)等が挙げられる。
例えば、キラル体のアルキレンオキサイドを用い、その開環重合時に、開始剤として、
グリコー又は水を用いると、末端にヒドロキシル基を有するアイソタクティシティが50%以上であるポリオキシアルキレングリコールが得られる。アイソタクティシティが50%以上であるポリオキシアルキレングリコールは、その末端を例えば、カルボキシル基になるように変性したものであってもよい。なお、アイソタクティシティが50%以上であると、通常ポリオキシアルキレンポリオールは結晶性を有する。
上記グリコールとしては、前記のジオール等が挙げられ、カルボキシ変性するのに用いるカルボン酸としては、前記のジカルボン酸等が挙げられる
結晶性ポリオキシアルキレンポリオールの製造に用いる原料としては、EO、PO、1−クロロオキセタン、2−クロロオキセタン、1,2−ジクロロオキセタン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、BO、テトラヒドロフラン、メチルグリシジルエーテル、1,2−ペンチレンオキサイド、2,3−ペンチレンオキサイド、3−メチル−1,2−ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、1,2−へキシレンオキサイド、3−メチル−1,2−ペンチレンオキサイド、2,3−ヘキシレンオキサイド、4−メチル−2,3−ペンチレンオキサイド、アリルグリシジルエーテル、1,2−へプチレンオキサイド、スチレンオキサイド及びフェニルグリシジルエーテル等が挙げられる。
これらの原料は、単独でも2種以上を併用してもよい。
これらのうち好ましいのは、EO、PO、BO、テトラヒドロフラン、スチレンオキサイド及びシクロへキセンオキサイドである。
結晶性ビニル樹脂(A6)としては、重合性二重結合を有する単量体を単独重合又は共重合した重合体である。重合性二重結合を有する単量体としては、以下の(1)〜(9)が挙げられる。
(1)重合性二重結合を有する炭化水素:
(1−1)重合性二重結合を有する脂肪族炭化水素:
(1−1−1)重合性二重結合を有する鎖状炭化水素:炭素数2〜30のアルケン(例えばエチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン及びオクタデセン等);炭素数4〜30のアルカジエン(例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン及び1,7−オクタジエン等)。
(1−1−2)重合性二重結合を有する環状炭化水素:炭素数6〜30のモノ又はジシクロアルケン(例えばシクロヘキセン、ビニルシクロヘキセン及びエチリデンビシクロヘプテン等)及び炭素数5〜30のモノ又はジシクロアルカジエン[例えば(ジ)シクロペンタジエン等]等。
(1−2)重合性二重結合を有する芳香族炭化水素:スチレン;スチレンのハイドロカルビル(炭素数1〜30のアルキル、シクロアルキル、アラルキル及び/又はアルケニル)置換体(例えばα−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン及びトリビニルベンゼン等);及びビニルナフタレン等。
(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体及びそれらの塩:
炭素数3〜15の不飽和モノカルボン酸{例えば(メタ)アクリル酸[「(メタ)アクリル」は、アクリル又はメタクリルを意味する。]、クロトン酸、イソクロトン酸及び桂皮酸等};炭素数3〜30の不飽和ジカルボン酸(無水物)[例えば(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、(無水)シトラコン酸及びメサコン酸等];及び炭素数3〜10の不飽和ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数1〜10)エステル(例えばマレイン酸モノメチルエステル、マレイン酸モノデシルエステル、フマル酸モノエチルエステル、イタコン酸モノブチルエステル及びシトラコン酸モノデシルエステル等)等。
カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体の塩を構成する塩としては、例えばアルカリ金属塩(ナトリウム塩及びカリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩及びマグネシウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩及び4級アンモニウム塩等が挙げられる。
アミン塩としては、アミン化合物であれば特に限定されないが、例えば1級アミン塩(エチルアミン塩、ブチルアミン塩及びオクチルアミン塩等)、2級アミン(ジエチルアミン塩及びジブチルアミン塩等)、3級アミン(トリエチルアミン塩及びトリブチルアミン塩等)が挙げられる。4級アンモニウム塩としては、テトラエチルアンモニウム塩、トリエチルラウリルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩及びトリブチルラウリルアンモニウム塩等が挙げられる。
カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体の塩としては、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、マレイン酸モノナトリウム、マレイン酸ジナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、マレイン酸モノカリウム、アクリル酸リチウム、アクリル酸セシウム、アクリル酸アンモニウム、アクリル酸カルシウム及びアクリル酸アルミニウム等が挙げられる。
(3)スルホン酸基と重合性二重結合を有する単量体及びそれらの塩:
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、(メタ)アリルスルホン酸及びメチルビニルスルホン酸等);スチレンスルホン酸及びこのアルキル(炭素数2〜24)誘導体(例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;炭素数5〜18のスルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレート(例えばスルホプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロピルスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸及び3−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸等);炭素数5〜18のスルホ(ヒドロキシ)アルキル(メタ)アクリルアミド[例えば2−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2−ジメチルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及び3−(メタ)アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸等];アルキル(炭素数3〜18)アリルスルホコハク酸(例えばプロピルアリルスルホコハク酸、ブチルアリルスルホコハク酸、2−エチルヘキシル−アリルスルホコハク酸等);ポリ[n(重合度。以下同様。)=2〜30]オキシアルキレン(オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレン等。オキシアルキレンは単独又は併用でもよく、併用する場合、付加形式はランダム付加でもブロック付加でもよい。)モノ(メタ)アクリレートの硫酸エステル[例えばポリ(n=5〜15)オキシエチレンモノメタクリレート硫酸エステル及びポリ(n=5〜15)オキシプロピレンモノメタクリレート硫酸エステル等];下記一般式(1)〜(3)で表される化合物;及びこれらの塩等が挙げられる。
なお、塩としては、(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体の塩を構成する塩として例示したものが挙げられる。
O−(RO)SO3

CH2=CHCH2OCH2CHCH2O−Ar−R (1)

CH=CH−CH3

−Ar−O−(RO)SO3H (2)

CH2COOR

HOSO2CHCOOCH2CH(OH)CH2OCH2CH=CH2 (3)

式中、Rは炭素数2〜4のアルキレン基であり、ROは単独でも2種以上を併用したものでもよく、2種以上を併用した場合は、結合形式はランダムでもブロックでもよい;R及びRは、それぞれ独立に炭素数1〜15のアルキル基;m及びnは、それぞれ独立に1〜50の数;Arはベンゼン環;Rは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜15のアルキル基を表す。
(4)ホスホノ基と重合性二重結合を有する単量体及びその塩:
(メタ)アクリロイルオキシアルキルリン酸モノエステル(アルキル基の炭素数1〜24)(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及びフェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート等)、(メタ)アクリロイルオキシアルキルホスホン酸(アルキル基の炭素数1〜24)(例えば2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸等)。
なお、塩としては、(2)カルボキシル基と重合性二重結合を有する単量体を構成する塩として例示したもの挙げられる。
(5)ヒドロキシル基と重合性二重結合を有する単量体:
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、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル及び庶糖アリルエーテル等。
(6)重合性二重結合を有する含窒素単量体:
(6−1)アミノ基と重合性二重結合を有する単量体:
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)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレート、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アリルアミン、モルホリノエチル(メタ)アクリレート、4−ビニルピリジン、2−ビニルピリジン、クロチルアミン、N,N−ジメチルアミノスチレン、メチル−α−アセトアミノアクリレート、ビニルイミダゾール、N−ビニルピロール、N−ビニルチオピロリドン、N−アリールフェニレンジアミン、アミノカルバゾール、アミノチアゾール、アミノインドール、アミノピロール、アミノイミダゾール、アミノメルカプトチアゾール及びこれらの塩等。
(6−2)アミド基と重合性二重結合を有する単量体:
(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−ブチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N’−メチレン−ビス(メタ)アクリルアミド、桂皮酸アミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジベンジルアクリルアミド、メタクリルホルムアミド、N−メチル−N−ビニルアセトアミド及びN−ビニルピロリドン等。
(6−3)ニトリル基と重合性二重結合を有する炭素数3〜10の単量体:
(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン及びシアノアクリレート等。
(6−4)ニトロ基と重合性二重結合を有する炭素数8〜12の単量体:
ニトロスチレン等。
(7)エポキシ基と重合性二重結合を有する炭素数6〜18の単量体:
グリシジル(メタ)アクリレート等。
(8)ハロゲン元素と重合性二重結合を有する炭素数2〜16の単量体:
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、クロロスチレン、ブロムスチレン、ジクロロスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン及びクロロプレン等。
(9)重合性二重結合を有するエステル、重合性二重結合を有するエーテル、重合性二重結合を有するケトン及び重合性二重結合を有する含硫黄化合物:
(9−1)重合性二重結合を有する炭素数4〜30のエステル:
酢酸ビニル、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、ステアリル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート及びベヘニル(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、分枝鎖又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、分枝鎖又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及び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と重合性二重結合を有する単量体[ポリエチレングリコール[Mn=300]モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(Mn=500)モノアクリレート、メチルアルコールEO10モル付加物(メタ)アクリレート及びラウリルアルコールEO30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)アクリレート及びポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等が挙げられる。
(9−2)重合性二重結合を有する炭素数3〜16のエーテル:
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、ビニルブチルエーテル、ビニル−2−エチルヘキシルエーテル、ビニルフェニルエーテル、ビニル−2−メトキシエチルエーテル、メトキシブタジエン、ビニル−2−ブトキシエチルエーテル、3,4−ジヒドロ−1,2−ピラン、2−ブトキシ−2’−ビニロキシジエチルエーテル、アセトキシスチレン及びフェノキシスチレン等が挙げられる。
(9−3)重合性二重結合を有する炭素数4〜12のケトン:
ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン及びビニルフェニルケトン等が挙げられる。
(9−4)重合性二重結合を有する炭素数2〜16の含硫黄化合物:
ジビニルサルファイド、p−ビニルジフェニルサルファイド、ビニルエチルサルファイド、ビニルエチルスルホン、ジビニルスルホン及びジビニルスルホキサイド等が挙げられる。
結晶性ポリウレタン樹脂(A2)の場合、構成するジオールとしてポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール及びポリカーボネートポリオールを用いることもできる。
ポリエステルポリオールとしては、直鎖型脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を構成単位とするポリエステルジオール(C)が好ましい。
ポリエーテルポリオールとしては、前述の結晶性ポリオキシアルキレンポリオールが好ましい。
ポリカーボネートポリオールとしては、直鎖型脂肪族ジオールを構成単位とするポリカーボネートポリオールが好ましい。
ポリカーボネートポリオールの製造方法の具体例としては、直鎖型脂肪族ジオールとジメチルカーボネートを混和し、常圧または減圧下において100〜300℃で反応させ生成するメタノールを除去した後、減圧下において160〜250℃で更に加熱して縮合させて、ポリカーボネートポリオールを得る方法等が挙げられる。
結晶性樹脂(A)のうち、トナーの接着強度の観点から好ましいのは、結晶性ポリエステル樹脂(A1)、及び結晶性ポリウレタン樹脂(A2)である。
結晶性ポリエステル樹脂(A1)のうち、直鎖型脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を構成単位とするポリエステルジオール(C)及びテトラカルボン酸二無水物(E)を構成単位とする結晶性ポリエステル樹脂が更に好ましい。
(C)とテトラカルボン酸二無水物(E)を反応させることにより、結晶性樹脂(A)の分子鎖末端以外の分子鎖中に酸性基を容易に導入することができる。
テトラカルボン酸二無水物(E)としては、ピロメリット酸二無水物、ベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸二無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビスアンヒドロトリメリテート、グリセリンビス(アンヒドロトリメリテート)モノアセテート、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらのうち、(C)との反応速度が速いことから、ピロメリット酸二無水物及びベンゼン−1,2,3,4−テトラカルボン酸二無水物が好ましい。
結晶性ポリウレタン樹脂(A2)のうち、カルボキシル基含有ポリオール(B)、直鎖型脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を構成単位とするポリエステルジオール(C)、及びジイソシアネート(D)を構成単位とする結晶性ポリウレタン樹脂が更に好ましい。
カルボキシル基含有ポリオール(B)としては、前述の2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2 ,2−ジメチロールヘプタン酸及び2,2−ジメチロールオクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
カルボキシル基含有ポリオール(B)を用いることで、結晶性樹脂(A)の分子鎖末端以外の分子鎖中に酸性基を容易に導入することができる。
結晶性樹脂(A)のTaは40〜100℃であり、保存安定性の観点から、好ましくは45〜80℃、更に好ましくは50〜70℃である。
結晶性樹脂(A)の溶融開始温度(X)は、(Ta±30)℃の温度範囲内であり、好ましくは(Ta±20)℃の温度範囲内、更に好ましくは(Ta±15)℃の温度範囲内である。
(X)は、具体的には30〜100℃が好ましく、更に好ましくは40〜80℃である。
(A)の溶融開始温度(X)は、以下の方法で測定することができる。
<溶融開始温度>
高化式フローテスター{例えば「CFT−500D」[(株)島津製作所製]}を用いて、1gの(A)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のノズルから押し出して、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、試料の熱膨張によるピストンのわずかな上昇が行われた後、再びピストンが明らかに下降し始める点の温度をグラフから読み取り、この値を(A)の(X)とする。
結晶性樹脂(A)の(Tm/Ta)は0.8〜1.55であり、この範囲外であると、画像劣化しやすくなる。(A)の(Tm/Ta)は、好ましくは0.85〜1.2、更に好ましくは0.9〜1.15である。
結晶性樹脂(A)は、(A)の粘弾性測定において下記の条件1を満たし、〔条件1−1〕を満たすことが好ましい。
〔条件1〕50≦G’(Ta+20)≦1×10[Pa]
〔条件1−1〕100≦G’(Ta+20)≦5×10[Pa]
{G’(Ta+20):(Ta+20)℃における(A)の貯蔵弾性率[Pa]}
G’(Ta+20)が50Pa未満であると、低温定着時でもホットオフセットが起き、定着温度領域が狭くなる。またG’(Ta+20)が1×10[Pa]を超えると低温側で定着可能な粘性になりにくく、低温定着性が低下する。
〔条件1〕を満たす結晶性樹脂(A)は、(A)中の結晶性成分の比率を調整することや重量平均分子量を調整すること等により得ることができる。例えば、結晶性成分の比率を増加させると、G’(Ta+20)の値は小さくなる。また、(A)の重量平均分子量を低下させることでG’(Ta+20)の値は小さくなる。
結晶性樹脂(A)は、(A)の粘弾性測定における損失弾性率G”と溶融開始温度(X)に関して、以下の〔条件2〕を満たし、〔条件2−1〕を満たすことが好ましく、〔条件2−2〕を満たすことが更に好ましい。
〔条件2〕2.0<|logG”(X+20)−logG”(X)|
[G’:貯蔵弾性率[Pa]、G”:損失弾性率[Pa]]
〔条件2−1〕2.5<|logG”(X+20)−logG”(X)|
〔条件2−2〕2.5<|logG”(X+15)−logG”(X)|
{G”(X):(X)℃における(A)の損失弾性率[Pa]、G”(X+15):(X+15)℃における(A)の損失弾性率[Pa]、G”(X+20):(X+20)℃における(A)の損失弾性率[Pa]}
結晶性樹脂(A)の溶融開始温度(X)が上記範囲内であり、かつ〔条件2〕を満たすと、(A)の低粘性化速度が速くなり、定着温度領域の低温側、高温側で同等の画質を得ることができる。また、溶融開始から定着可能粘性に至るまでが速くなり、優れた低温定着性を得るのに有利である。〔条件2〕は、どれだけ早く、少ない熱で定着できるかという、(A)のシャープメルト性の指標であり、実験的に求めたものである。
溶融開始温度(X)の範囲、及び〔条件2〕を満たす結晶性樹脂(A)は、(A)の構成成分中の結晶性成分の比率を調整すること等により得ることができる。例えば、結晶性成分の比率を大きくすると、(Ta)と(X)の温度差が小さくなる。
従来のトナーバインダーに用いられる樹脂としては、非結晶性樹脂の場合は〔条件1〕を満たすが〔条件2〕を満たさなかった。また、結晶性樹脂の場合は〔条件2〕を満たすが〔条件1〕を満たさなかった。このため、〔条件1〕と〔条件2〕を共に満たす樹脂を含有するトナーバインダーは、存在しなかった。本発明は〔条件1〕を満たす結晶性樹脂(A)をトナーバインダーとして用いることを特徴とする。
結晶性樹脂(A)の粘弾性測定において、(Ta+30)℃における損失弾性率G”と(Ta+70)℃の損失弾性率G”の比〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕が0.05〜50であることが好ましく、更に好ましくは0.1〜10である。
損失弾性率G”の比が上記の範囲で維持されることによって、定着温度領域でより安定した画質を得ることができる。
上記のG”の比の条件を満たす結晶性樹脂(A)は、(A)の構成成分中の結晶性成分の比率を調整すること等により得ることができる。例えば、結晶性成分の比率を増加させると、〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕の値は小さくなる。また結晶性成分の重量平均分子量を増加させると〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕の値は小さくなる。
結晶性樹脂(A)の貯蔵弾性率G’、損失弾性率G”は、動的粘弾性測定装置「RDS−2」[Rheometric Scientific社製]を用いて、周波数1Hz条件下で測定することができる。
(A)の粘弾性測定は、(A)を測定装置の冶具にセットした後、(A)の(Ta+30)℃まで昇温して冶具に密着させてから、(Ta+30)℃から(Ta−30)℃まで0.5℃/分の速度で降温し、(Ta−30)℃で1時間静置し、次いで(Ta−10)℃まで0.5℃/分の速度で降温し、更に(Ta−10)℃で1時間静置し、十分に結晶化を進行させたのち、これを用いて測定を行う。測定温度範囲は30℃〜200℃で、この温度間のバインダー溶融粘弾性を測定することによって、温度−G’、温度−G”の曲線として得ることができる。
結晶性樹脂(A)の酸価は、トナーの帯電性の観点から、2〜40[mgKOH/g]が好ましく、4〜35が更に好ましく、5〜30が特に好ましい。
なお、(A)の酸価は、JIS K0070(1992年版)に規定の方法で測定することができる。
結晶性樹脂(A)は、分子鎖中に酸性基及び/又は酸性基の塩を有する。ここで、(A)の分子鎖中とは、(A)の分子鎖末端以外の部分を意味し、(A)の分子鎖末端とは、(A)を構成する単量体の最も長い繰り返し構造(主鎖)が途切れる両方の終端部を意味する。
(A)は、分子鎖中に酸性基及び/又は酸性基の塩を有していれば、分子鎖末端に酸性基及び/又は酸性基の塩を有していてもよく、有していなくてもよい。また、(A)は、酸性基及び/又は酸性基の塩を(A)の分子鎖末端の両方に有していてもよく、いずれか一方の分子鎖末端にのみ有していてもよい。
(A)が分子鎖末端に酸性基を有する場合、(A)の酸価は、分子鎖中の酸性基に由来するものと分子鎖末端の酸性基に由来するものの合計である。
(A)が有する酸性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、スルファミン酸基、リン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基及びホスフィン酸基等が挙げられる。なお、(A)が有する酸性基は、単独でも2種以上の併用であってもよい。
酸性基のうち、前述のカルボキシル基含有ポリオール(B)によって容易に導入できることから、カルボキシル基が好ましい。
酸性基の塩としては、前記の酸性基のアルカリ金属塩(ナトリウム塩及びカリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩及びマグネシウム塩等)、アンモニウム塩及びアミン塩等が挙げられる。
酸性基のアミン塩を構成するアミンとしては、炭素数1〜10の1級アミン(エチルアミン、ブチルアミン及びオクチルアミン等)、炭素数2〜20の2級アミン(ジエチルアミン及びジブチルアミン、エチルオクチルアミン、ジオクチルアミン等)、炭素数3〜30の3級アミン(トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン及びトリデシルアミン等)等が挙げられる。
酸性基の塩としては、前述のスルホン酸基のアルカリ金属塩を有するジオール及びジカルボン酸よって容易に導入できることから、スルホン酸基のアルカリ金属塩が好ましい。
(A)の分子鎖末端に酸性基及び/又は酸性基の塩を導入する場合、酸無水物によってカルボキシル基を導入する方法、及び構成成分の1つとしてカルボキシル基、及び/又はスルホン酸基のアルカリ金属塩を含有する成分を使用する方法等が挙げられる。
例えば、分子鎖中と分子鎖末端の両方にカルボキシル基を有する結晶性ポリウレタン樹脂は、末端に水酸基を有する結晶性ポリウレタン樹脂と酸無水物を反応させることで得られる。また、末端にカルボキシル基を有するポリエステル樹脂を結晶性ポリウレタン樹脂の構成成分に加えることでも得られる。
分子鎖末端にカルボキシル基を導入する酸無水物としては、前述のテトラカルボン酸二無水物の他、無水プロピオン酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、クロセンド酸無水物等が挙げられる。
これらのうち、酸性基導入の反応速度が速いことから、無水プロピオン酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸が好ましく、更に好ましくは、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸及びメチルヘキサヒドロ無水フタル酸である。
結晶性樹脂(A)のMwは、低温定着性の観点から、好ましくは5,000〜100,000であり、更に好ましくは6,000〜90,000、特に好ましくは8,000〜80,000である。
本発明における樹脂のMn、Mwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、以下の条件で測定することができる。
装置(一例) :「HLC−8120」[東ソー(株)製]
カラム(一例):「TSK GEL GMH6」[東ソー(株)製]2本
測定温度 :40℃
試料溶液 :0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液(不溶解分をグラスフィルターでろ別したもの)
溶液注入量 :100μl
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(分子量:500、1,050、2,800、5,970、9,100、
18,100、37,900、96,400、190,000、355,000、
1,090,000、2,890,000)[東ソー(株)製]
本発明のトナーバインダーは、結晶性樹脂(A)を単独で用いてもよいが、(A)と共に前記の非結晶性樹脂(B)を併用してもよい。
本発明のトナーバインダーは、結晶性樹脂(A)に加え、非結晶性樹脂を含有していてもよい。
非結晶性樹脂としては、結晶性樹脂(A)として例示した結晶性ポリエステル樹脂(A1)、結晶性ポリウレタン樹脂(A2)、結晶性ポリウレア樹脂(A3)、結晶性ポリアミド樹脂(A4)、結晶性ポリエーテル樹脂(A5)及び結晶性ビニル樹脂(A6)と同様の組成であって、TmとTaとの比(Tm/Ta)が1.55より大きい樹脂が挙げられる。
トナーバインダー中の結晶性樹脂(A)の含有率は、低温定着性及び画像安定性の観点から、トナーバインダーの重量に基づいて、好ましくは70重量%以上であり、更に好ましくは75重量%以上、特に好ましくは80重量%以上である。
トナーバインダー中の非結晶性樹脂の含有率は、低温定着性及び画像安定性の観点から、トナーバインダーの重量に基づいて、好ましくは30重量%以下であり、更に好ましくは25重量%以下、特に好ましくは20重量%以下である。
本発明のトナーバインダーをトナーに使用した場合、トナーには、本発明のトナーバインダーの他に、着色剤、離型剤、荷電制御剤及び流動化剤等を含有させることができる。
着色剤としては、トナー用着色剤として使用されている染料、顔料等のすべてを使用することができる。具体的には、カーボンブラック、鉄黒、スーダンブラックSM、ファーストイエローG、ベンジジンイエロー、ソルベントイエロー(21、77及び114等)、ピグメントイエロー(12、14、17及び83等)、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトアニリンレッド、トルイジンレッド、ソルベントレッド(17、49、128、5、13、22及び48・2等)、ディスパースレッド、カーミンFB、ピグメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ソルベントブルー(25、94、60及び15・3等)、ピグメントブルー、ブリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB及びオイルピンクOP等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。また、必要により磁性粉(鉄、コバルト及びニッケル等の強磁性金属の粉末、マグネタイト、ヘマタイト並びにフェライト等の化合物)を着色剤としての機能を兼ねて含有させることができる。
離型剤としては、軟化点が50〜170℃のものが好ましく、ポリオレフィンワックス、天然ワックス(例えばカルナウバワックス、モンタンワックス、パラフィンワックス及びライスワックス等)、炭素数30〜50の脂肪族アルコール(例えばトリアコンタノール等)、炭素数30〜50の脂肪酸(例えばトリアコンタンカルボン酸等)及びこれらの混合物等が挙げられる。
ポリオレフィンワックスとしては、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセン及びこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるもの及び熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素及び/又はオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸及びその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチル及びマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸及び無水マレイン酸等]及び/又は不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル及びマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル等]等との共重合体、ポリメチレン(例えばサゾールワックス等のフィシャートロプシュワックス等)、脂肪酸金属塩(ステアリン酸カルシウム等)及び脂肪酸エステル(ベヘニン酸ベヘニル等)等が挙げられる。
荷電制御剤としては、ニグロシン染料、3級アミンを側鎖として含有するトリフェニルメタン系染料、4級アンモニウム塩、ポリアミン樹脂、イミダゾール誘導体、4級アンモニウム塩基含有ポリマー、含金属アゾ染料、銅フタロシアニン染料、サリチル酸金属塩、ベンジル酸のホウ素錯体、スルホン酸基含有ポリマー、含フッ素系ポリマー、ハロゲン置換芳香環含有ポリマー、サリチル酸のアルキル誘導体の金属錯体、セチルトリメチルアンモニウムブロミド等が挙げられる。
流動化剤としては、コロイダルシリカ、アルミナ粉末、酸化チタン粉末、炭酸カルシウム粉末、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム及び炭酸バリウム等が挙げられる。
トナーを構成する各成分の含有率は、以下の通りである。
本発明のトナーバインダーの含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは30〜97重量%であり、更に好ましくは40〜95重量%、特に好ましくは45〜92重量%である。
着色剤の含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは0〜60重量%であり、更に好ましくは0.1〜55重量%、特に好ましくは0.5〜50重量%である。
離型剤の含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは0〜30重量%であり、更に好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは1〜10重量%である。
荷電制御剤の含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは0〜20重量%であり、更に好ましくは0.1〜10重量%、特に好ましくは0.5〜7.5重量%である。
流動化剤の含有率は、トナーの重量に基づき、好ましくは0〜10重量%であり、更に好ましくは0〜5重量%、特に好ましくは0.1〜4重量%である。
トナーは、必要に応じて、キャリアー粒子[鉄粉、ガラスビーズ、ニッケル粉、フェライト、マグネタイト及び樹脂(アクリル樹脂及びシリコーン樹脂等)により表面をコーティングしたフェライト等]と混合して、電気的潜像の現像剤として用いることができる。また、キャリアー粒子の替わりに、帯電ブレード等と摩擦させて、電気的潜像を形成させることもでき、電気的潜像は、公知の熱ロール定着方法等によって、支持体(紙及びポリエステルフィルム等)に定着される。
トナーの体積平均粒径は、好ましくは1〜15μmであり、更に好ましくは2〜10μm、特に好ましくは3〜7μmである。
なお、トナーの体積平均粒径は、コールターカウンター「マルチサイザーIII」(ベックマンコールター社製)を用いて測定することができる。
トナーの製造方法については特に制限はなく、公知の混練粉砕法、乳化転相法、溶解懸濁法、乳化凝集法、重合法等により得られたものであってもよい。
例えば、混練粉砕法によりトナーを得る場合、流動化剤を除くトナーを構成する成分を乾式ブレンドした後、溶融混練し、その後粗粉砕し、最終的にジェットミル粉砕機等を用いて微粒化して、更に分級することにより、体積平均粒径が好ましくは1〜15μmの微粒子とした後、流動化剤を混合して製造することができる。乳化転相法によりトナーを得る場合、流動化剤を除くトナーを構成する成分を有機溶剤に溶解又は分散した後、水を添加する等によりエマルジョン化し、次いで分離、分級して製造することができる。また、特開2002−284881号公報に記載の有機微粒子を用いる方法や、特開2007−277511号公報に記載の超臨界状態の二酸化炭素中で分散する方法により製造してもよい。
以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<製造例1>[ポリエステルジオール(C−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール435重量部、セバシン酸684重量部、重合触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させ、次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に生成する水を留去しながら4時間反応させ、更に0.007〜0.026MPaの減圧下で水を留去しながら反応させ、酸価が0.1[mgKOH/g]以下になった時点で取り出し、ポリエステルジオール(C−1)を得た。(C−1)のMwは6,500、水酸基価は35[mgKOH/g]であった。
<製造例2>[ポリエステルジオール(C−2)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、1,4−ブタンジオール328重量部、ドデカン二酸793重量部、重合触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させ、次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に生成する水を留去しながら4時間反応させ、更に0.007〜0.026MPaの減圧下で水を留去しながら反応させ、酸価が0.1[mgKOH/g]以下になった時点で取り出し、ポリエステルジオール(C−2)を得た。(C−2)のMwは10,000、水酸基価は23[mgKOH/g]であった。
<製造例3>[ポリエステルジオール(C−3)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール540重量部、アジピン酸607重量部、重合触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させ、次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に生成する水を留去しながら4時間反応させ、更に0.007〜0.026MPaの減圧下で水を留去しながら反応させ、酸価が0.1[mgKOH/g]以下になった時点で取り出し、ポリエステルジオール(C−3)を得た。(C−3)のMwは4,800、水酸基価は47[mgKOH/g]であった。
<製造例4>[ポリエステルジオール(C−4)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール418重量部、ドデカン二酸519重量部、テレフタル酸160重量部、重合触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させ、次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に生成する水を留去しながら4時間反応させ、更に0.007〜0.026MPaの減圧下で水を留去しながら反応させ、酸価が0.1[mgKOH/g]以下になった時点で取り出し、ポリエステルジオール(C−4)を得た。(C−4)のMwは6,200、水酸基価は37[mgKOH/g]であった。
<製造例5>[ポリエステルジオール(C−5)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール434重量部、セバシン酸636重量部、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム36重量部、重合触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度で窒素気流下に生成する水及びメタノールを留去しながら10時間反応させ、次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に生成する水及びメタノールを留去しながら4時間反応させ、更に0.007〜0.026MPaの減圧下で水及びメタノールを留去しながら反応させ、酸価が0.1[mgKOH/g]以下になった時点で取り出し、ポリエステルジオール(C−5)を得た。(C−5)のMwは4,600、水酸基価は47[mgKOH/g]であった。
<製造例6>[末端にカルボキシル基を有するポリエステル樹脂(E−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール415重量部、セバシン酸647重量部、重合触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度で窒素気流下に生成する水を留去しながら10時間反応させ、次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に生成する水を留去しながら4時間反応させ、更に0.007〜0.026MPaの減圧下で水を留去しながら反応させ、酸価が0.1[mgKOH/g]以下になった時点で180℃に冷却し、無水フタル酸50重量部を加え常圧下で1時間反応させて取り出し、末端にカルボキシル基を有するポリエステル樹脂(E−1)を得た。(E−1)のMwは6,000、水酸基価は19[mgKOH/g]、酸価は19[mgKOH/g]であった。(E−1)は計算上、一方の末端にカルボキシル基、もう一方の末端に水酸基を有するポリエステル樹脂である。
<実施例1>[トナーバインダー(T−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸12重量部、ε−カプロラクトン488重量部、ジブチルチンオキサイド2重量部を投入し、常圧、窒素雰囲気下、180℃で10時間反応を行った。次いで、無水トリメリット酸9重量部を加え常圧下で1時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂(A1−1)からなるトナーバインダー(T−1)を得た。
<実施例2>[トナーバインダー(T−2)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、ピロメリット酸二無水物18重量部、ポリエステルジオール(C−1)482重量部を投入し、触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、常圧、窒素雰囲気下、180℃で3時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂(A1−2)からなるトナーバインダー(T−2)を得た。
<実施例3>[トナーバインダー(T−3)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管、窒素導入管及び減圧装置を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール412重量部、セバシン酸641重量部、5−スルホイソフタル酸ジメチルナトリウム63重量部、重合触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、180℃に昇温し、同温度で窒素気流下に生成する水及びメタノールを留去しながら10時間反応させ、次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に生成する水及びメタノールを留去しながら4時間反応させ、更に0.007〜0.026MPaの減圧下で水及びメタノールを留去しながら反応させて結晶性ポリエステル樹脂(A1−3)からなるトナーバインダー(T−3)を得た。
<実施例4>[トナーバインダー(T−4)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、ピロメリット酸二無水物31重量部、ポリエステルジオール(C−5)469重量部を投入し、触媒としてテトラブトキシチタネート2重量部を入れ、常圧、窒素雰囲気下、180℃で3時間反応させて結晶性ポリエステル樹脂(A1−4)からなるトナーバインダー(T−4)を得た。
<実施例5>[トナーバインダー(T−5)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸18重量部、ポリエステルジオール(C−1)441重量部、及びメチルエチルケトン(以下MEKと略記する)500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート41重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−1)からなるトナーバインダー(T−5)を得た。
<実施例6>[トナーバインダー(T−6)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸10重量部、ポリエステルジオール(C−2)459重量部、及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にイソホロンジイソシアネート31重量部を投入し、80℃で12時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−2)からなるトナーバインダー(T−6)を得た。
<実施例7>[トナーバインダー(T−7)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールブタン酸48重量部、ポリエステルジオール(C−3)385重量部、及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート67重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−3)からなるトナーバインダー(T−7)を得た。
<実施例8>[トナーバインダー(T−8)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸22重量部、ポリエステルジオール(C−1)433重量部、及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート45重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後、無水フタル酸8重量部を投入し、150℃に昇温し4時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−4)からなるトナーバインダー(T−8)を得た。
<実施例9>[トナーバインダー(T−9)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸19重量部、ポリエステルジオール(C−1)229重量部、末端にカルボキシル基を有するポリエステル樹脂(E−1)210重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート42重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−5)からなるトナーバインダー(T−9)を得た。
<実施例10>[トナーバインダー(T−10)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸8重量部、ポリエステルジオール(C−2)416重量部、1,6−ヘキサンジオール13重量部、ステアリルアルコール15重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート48重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−6)からなるトナーバインダー(T−10)を得た。
<実施例11>[トナーバインダー(T−11)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸19重量部、ポリエステルジオール(C−1)219重量部、ポリエステルジオール(C−4)220重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート42重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−7)からなるトナーバインダー(T−11)を得た。
<実施例12>[トナーバインダー(T−12)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸13重量部、ポリエステルジオール(C−1)400重量部、ポリエーテルジオール(ポリエチレングリコール「PEG−2000」[三洋化成工業(株)製]、Mw3,800、水酸基価56[mgKOH/g])50重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート37重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−8)からなるトナーバインダー(T−12)を得た。
<実施例13>[トナーバインダー(T−13)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸9重量部、ポリエステルジオール(C−1)366重量部、ポリカーボネートジオール(1,6−ヘキサンジオールを構成単位とするポリカーボネートジオール「デュラノールT6002」[旭化成ケミカルズ(株)製]、Mw4,200、水酸基価56[mgKOH/g])91重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート34重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−9)からなるトナーバインダー(T−13)を得た。
<実施例14>[トナーバインダー(T−14)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、3−(2,3−ジヒドロキシプロポキシ)−1−プロパンスルホン酸ナトリウム10重量部、ポリエステルジオール(C−1)468重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート22重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−10)からなるトナーバインダー(T−14)を得た。
<実施例15>[トナーバインダー(T−15)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、ポリエステルジオール(C−5)476重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート24重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−11)からなるトナーバインダー(T−15)を得た。
<実施例16>[トナーバインダー(T−16)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸10重量部、トリレンジイソシアネート31重量部及びMEK41重量部を投入し、80℃で2時間反応させ、末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタンブロック(X−1)のMEK溶液82重量部を得た。
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた別の反応容器に、ポリエステルジオール(C−1)459重量部及びMEK459重量部を投入し、撹拌して均一な溶液を得た。そこに、(X−1)のMEK溶液82重量部を投入し、80℃で5時間反応させた後MEKを留去して、ブロック体の結晶性ポリウレタン樹脂(A2−12)からなるトナーバインダー(T−16)を得た。
<実施例17>[トナーバインダー(T−17)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸5重量部、ポリエステルジオール(C−5)467重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート28重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−13)からなるトナーバインダー(T−17)を得た。
<実施例18>[トナーバインダー(T−18)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、2,2−ジメチロールプロピオン酸6重量部、ポリエステルジオール(C−5)460重量部及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート34重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後、無水トリメリット酸4重量部を投入し、150℃に昇温し4時間反応させた後MEKを留去して、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−14)からなるトナーバインダー(T−18)を得た。
<実施例19>[トナーバインダー(T−19)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、滴下ロート及び窒素導入管を備えた反応容器に、トルエン500重量部を投入した。
別の容器に、トルエン350重量部、ベヘニルアクリレート「ブレンマーVA」[日油(株)製]110重量部、スチレン20部、2−エチルヘキシルアクリレート15重量部、メタクリル酸5重量部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)7.5重量部を投入し、20℃で撹拌、混合して単量体溶液を調製し、滴下ロートに投入した。反応容器の気相部の窒素置換を行った後、密閉下80℃で2時間かけて単量体溶液を滴下し、85℃に昇温後同温度で2時間熟成した後、トルエンを130℃で3時間減圧(0.007〜0.026MPa)留去して、結晶性ビニル樹脂(A6−1)からなるトナーバインダー(T−19)を得た。
<比較例1>[比較のトナーバインダー(T’−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、滴下ロート及び窒素導入管を備えた反応容器に、ビスフェノールAのPO2モル付加物462重量部、ビスフェノールAのEO2モル付加物315重量部、テレフタル酸250重量部及びテトラブトキシチタネート3重量部を投入し、窒素気流下に230℃に昇温し、同温度で生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで230℃、0.007〜0.026MPaの減圧下に反応させ、酸価が2[mgKOH/g]になった時点で取り出し、非結晶性ポリエステル樹脂(P−1)からなるトナーバインダー(T’−1)を得た。
<比較例2>[比較のトナーバインダー(T’−2)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、1,4−シクロヘキサンジメタノール20重量部、ポリエステルジオール(C−1)440重量部、及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート40重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後MEKを留去して、分子鎖末端以外の分子鎖中に酸性基を有しない結晶性ポリウレタン樹脂(A2’−1)からなるトナーバインダー(T’−2)を得た。
<比較例3>[比較のトナーバインダー(T’−3)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、1,4−シクロヘキサンジメタノール20重量部、ポリエステルジオール(C−1)440重量部、及びMEK500重量部を投入し、60℃で1時間撹拌し溶液を得た。次いでこの溶液にヘキサメチレンジイソシアネート40重量部を投入し、80℃で7時間反応させた後、無水フタル酸10重量部を投入し、150℃に昇温し4時間反応させた後MEKを留去して、分子鎖末端以外の分子鎖中に酸性基を有しない結晶性ポリウレタン樹脂(A2’−2)からなるトナーバインダー(T’−3)を得た。
トナーバインダー(T−1)〜(T−19)、(T’−1)〜(T’−3)を構成する樹脂の物性値を表1、2、3に示す。
Figure 2015111228
Figure 2015111228
Figure 2015111228
<製造例7>〔結晶性ポリウレタン樹脂溶液(AS2−4)の製造〕
撹拌装置を備えた反応容器に、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−4)を50重量部、及び酢酸エチル50重量部を投入し、撹拌して樹脂を均一に溶解させ、結晶性ポリウレタン樹脂溶液(AS2−4)を得た。
<製造例8>[有機微粒子用樹脂(f−1)の合成]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、減圧装置及び窒素導入管を備えた反応容器に、トルエン500重量部を投入し、別のガラス製ビーカーに、トルエン350重量部、ベヘニルアクリレート120重量部、メタクリル酸メチル22.5重量部、(2−パーフルオロデシル)エチルアクリレート7.5重量部、AIBN10重量部を投入し、20℃で撹拌、混合して単量体溶液を調製し、滴下ロートに投入した。反応容器の気相部の窒素置換を行った後に密閉下80℃で2時間かけて単量体溶液を滴下し、滴下終了から2時間、85℃で熟成した後、トルエンを130℃で3時間減圧除去して、有機微粒子用樹脂(f−1)を得た。(f−1)の融点は60℃、Mnは8,000であった。
<製造例9>[有機微粒子の水性分散液(F−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に、水683重量部、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(株)製]11重量部、スチレン139重量部、メタクリル酸メチル138重量部、アクリル酸ブチル184重量部、過硫酸アンモニウム1重量部を投入し、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。更に、1重量%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成して、有機微粒子の水性分散液(F−1)(固形分濃度20重量%)を得た。(F−1)のLA−920(以下の有機微粒子についても同様)で測定した体積平均粒径は0.15μmであった。
<製造例10>[有機微粒子の非水性分散液(F−2)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器中でノルマルヘキサン700重量部、有機微粒子用樹脂(f−1)300重量部を混合した後、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、乳白色の有機微粒子の非水性分散液(F−2)(固形分濃度30重量%)を得た。(F−2)の体積平均粒径は0.4μmであった。
<製造例11>[着色剤分散液(CD−1)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器に、カーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]20重量部と着色剤分散剤BYK−9076[ビックケミー・ジャパン(株)製]4重量部、及び酢酸エチル24重量部を投入し、撹拌して均一分散させた後、ビーズミルによって微分散して、着色剤分散液(CD−1)を得た。(CD−1)の「LA−920」で測定した体積平均粒径は0.2μmであった。また固形分濃度は50重量%であった。
<製造例12>[離型剤分散液(WD−1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に、カルナバワックス20重量部とエマルミン40[三洋化成工業(株)製]4重量部、及び酢酸エチル24重量部を投入し、撹拌下78℃に昇温し、同温度で30分間撹拌後、1時間かけて30℃まで冷却してカルナバワックスを微粒子状に晶析させ、更にウルトラビスコミル[アイメックス社製]で湿式粉砕し、離型剤分散液(WD−1)を得た。(WD−1)の体積平均粒径は0.25μm、固形分濃度は50重量%であった。
<製造例13>[結晶性ポリウレタン樹脂エマルション(AE2−4)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、結晶性ポリウレタン樹脂(A2−4)100重量部、酢酸エチル60重量部を投入し溶解した後、25℃で撹拌下イオン交換水380重量部を投入した。次いで酢酸エチルを留去した後、固形分濃度が40重量%になるようにイオン交換水で調整して、結晶性ポリウレタン樹脂エマルション(AE2−4)を得た。(AE2−4)の体積平均粒径は0.12μmであった。
<製造例14>[着色剤エマルション(CE−1)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器に、反応槽中に、カーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]50重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5重量部、イオン交換水を混合し、ウルトラタラックスT50[IKA社製]により分散し、固形分濃度が20重量%になるようにイオン交換水を加えて、着色剤エマルション(CE−1)を得た。(CE−1)の体積平均粒径は0.15μmであった。
<製造例15>[離型剤エマルション(WE−1)の製造]
撹拌装置を備えた反応容器に、カルナバワックス50重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5重量部、イオン交換水を混合し、ウルトラタラックスT50[IKA社製]により分散し、固形分濃度が20重量%になるようにイオン交換水を加えて離型剤エマルション(WE−1)を得た。(WE−1)の体積平均粒径は0.20μmであった。
<実施例20〜38、比較例4〜6>
本発明のトナーバインダー(T−1)〜(T−19)、及び比較のトナーバインダー(T’−1)〜(T’−3)を用いて、下記の方法でそれぞれトナー組成物を得た。
まず、カーボンブラックMA−100[三菱化学(株)製]8重量部、カルナバワックス5重量部、荷電制御剤T−77[保土谷化学工業(株)製]1重量部を加え、ヘンシェルミキサー[日本コークス工業(株)製 FM10B]を用いて予備混合した後、二軸混練機[(株)池貝製 PCM−30]で混練した。ついで超音速ジェット粉砕機ラボジェット[日本ニューマチック工業(株)製]を用いて微粉砕した後、気流分級機[日本ニューマチック工業(株)製 MDS−I]で分級し、粒径D50が8μmのトナー粒子を得た。次いで、トナー粒子100重量部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル(株)製)0.5重量部をサンプルミルにて混合して、本発明のトナーバインダーを使用したトナー組成物(V−1)〜(V−19)、及び比較のトナー組成物(RV−1)〜(RV−3)を得た。
<実施例39>
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、イオン交換水120重量部、有機微粒子の水性分散液(F−1)4重量部、カルボキシメチルセルロースナトリウム1重量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液「エレミノールMON−7」[三洋化成工業(株)製]22重量部及び酢酸エチル11重量部を投入し、撹拌して均一に溶解した。次いで30℃に昇温し、同温度でTKオートホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、着色剤分散液(CD−1)3.2重量部、離型剤分散液(WD−1)2重量部、及び結晶性ポリウレタン樹脂溶液(AS2−4)を40重量部投入し2分間撹拌した。次いで、25℃で酢酸エチルを留去し、洗浄、濾別した後、40℃で18時間乾燥を行い、粒径D50が6μmのトナー用樹脂粒子(V’−20)を得た。(V’−20)100重量部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル(株)製)0.5重量部をサンプルミルにて混合して、トナー組成物(V−20)を得た。
<実施例40>
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計及び減圧装置を備えた反応容器に、ノルマルデカン120重量部及び有機微粒子の非水性分散液(F−2)5重量部を投入し、撹拌して均一に溶解した。次いで25℃に昇温し、同温度でTKオートホモミキサーを10,000rpmに撹拌しながら、着色剤分散液(CD−1)3.2重量部、離型剤分散液(WD−1)2重量部、及び結晶性ポリウレタン樹脂溶液(AS2−4)を40重量部投入し2分間撹拌した。次いで、40℃、0.01MPaで脱溶剤、洗浄、濾別した後、40℃で18時間乾燥を行い、粒径D50が7μmのトナー用樹脂粒子(V’−21)を得た。(V’−21)100重量部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル(株)製)0.5重量部をサンプルミルにて混合して、トナー組成物(V−21)を得た。
<実施例41>
図1の実験装置において、まずバルブV1、V2を閉じ、ボンベB2から、ポンプP4を用いて粒子回収槽T4に二酸化炭素(純度99.99%)を導入し、14MPa、40℃に調整した。また溶液タンクT1に、着色剤分散液(CD−1)16重量部、離型剤分散液(WD−1)10重量部、及び結晶性ポリウレタン樹脂溶液(AS2−4)200重量部を混合したものを、微粒子分散液タンクT2には有機微粒子の非水性分散液(F−2)15重量部を投入した。
次に、液状の二酸化炭素のボンベB1から、ポンプP3を用いて液状の二酸化炭素500重量部を分散槽T3に投入し、超臨界状態(9MPa、40℃)に調整し、更にタンクT2から、ポンプP2を用いて有機微粒子の非水性分散液(F−2)を導入した。
次に、分散槽T3の内部を2,000rpmで撹拌しながら、タンクT1から、ポンプP1を用いて、着色剤分散液(CD−1)、離型剤分散液(WD−1)、及び結晶性ポリウレタン樹脂溶液(AS2−4)の混合液を分散槽T3内に導入した。導入後T3の内部の圧力は14MPaとなった。
上記の導入した二酸化炭素の重量は、二酸化炭素の温度(40℃)、及び圧力(15MPa)から二酸化炭素の密度を下記文献に記載の状態式より算出し、これに分散槽T3の体積を乗じることにより算出した。
文献:Journal of Physical and Chemical Refarence data、vol.25、P.1509〜1596(1997年、American Institute of Physics発行)
着色剤分散液(CD−1)、離型剤分散液(WD−1)、及び結晶性ポリウレタン樹脂溶液(AS2−4)の混合液を導入後、1分間撹拌し、超臨界状態の二酸化炭素に樹脂粒子が分散した分散体を得た。
次に、バルブV1を開き、B1からP3を用いてT3及びT4内に超臨界状態の二酸化炭素を導入することで、分散体をT3からT4内に移送した。分散体をT3からT4に移送する間、圧力が一定に保たれるように、V2の開度を調節した。この操作を30秒間行い、V1を閉めた。この操作によりT4内に移送された樹脂分散体からの溶剤の抽出を行った。更に15分間保持し、この操作により、微粒子分散液中の微粒子を樹脂溶液から形成された樹脂粒子の表面に固着させ、粒径D50が7μmのトナー用樹脂粒子(V’−22)を形成した。
次に、圧力ボンベB2から、ポンプP4を用いて粒子回収槽T4に二酸化炭素を導入しつつ圧力調整バルブV2の開度を調整することで、圧力を14MPaに保持した。
この操作により、溶剤を含む二酸化炭素を溶剤トラップ槽T5に排出すると共に、(V’−22)をフィルターF1に捕捉した。圧力ボンベB2から、ポンプP4を用いて粒子回収槽T4に二酸化炭素を導入する操作は、上記の分散槽T3に導入した二酸化炭素重量の5倍量を粒子回収槽T4に導入した時点で停止した。この停止の時点で、溶剤を含む二酸化炭素を、溶剤を含まない二酸化炭素で置換すると共に(V’−22)をフィルターF1に捕捉する操作は完了した。更に、圧力調整バルブV2を少しずつ開き、粒子回収槽内を大気圧まで減圧することで、フィルターF1に捕捉されている(V’−22)を得た。(V’−22)100重量部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル(株)製)0.5重量部をサンプルミルにて混合して、トナー組成物(V−22)を得た。
<実施例42>
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に、結晶性ポリウレタン樹脂エマルション(AE2−4)50重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム2重量部、着色剤エマルション(CE−1)8重量部、離型剤エマルション(WE−1)5重量部、ポリ塩化アルミニウム0.1重量部及びイオン交換水100重量部の混合物を投入した後、硝酸によってpHを3に調整し、ウルトラタラックスT50[IKA社製]で混合分散した後、加熱用オイルバスで反応槽中の内容物を撹拌しながら40℃まで加熱し、40℃で1時間保持した。
次いで、水酸化ナトリウムを添加してpHを9に調製した後、温度を上げて70℃に保ち、凝集体を融合した。撹拌を停止した後、15℃/分の速度で溶液を冷却した。冷却後の溶液を洗浄、濾別した後、40℃で18時間乾燥を行い、粒径D50が8μmのトナー用樹脂粒子(V’−23)を得た。(V’−23)100重量部にコロイダルシリカ(アエロジルR972:日本アエロジル(株)製)0.5重量部をサンプルミルにて混合して、トナー組成物(V−23)を得た。
トナー組成物(V−1)〜(V−23)、(RV−1)〜(RV−3)について、下記の方法で低温定着性、保存安定性、帯電性を評価した。結果を表4に示す。
[評価方法]
〔1〕低温定着性
市販複写機(AR5030;シャープ製)を用いて現像した未定着画像を、市販複写機(AR5030;シャープ製)の定着機を用いて評価した。定着画像をパットで擦った後の画像濃度の残存率が70%以上となる下限温度を最低定着温度(MFT)とした。最低定着温度が低いほど、低温定着性に優れることを意味する。
〔2〕保存安定性
トナー組成物を、45℃、85%R.H.の高温高湿環境下で、24時間調湿した。同環境下において該現像剤のブロッキング状態を目視判定し、さらに市販複写機(AR5030:シャープ製)でコピーした時の画質を観察し、以下の判定基準で保存安定性を評価した。
[判定基準]
◎:トナーのブロッキングがなく、3000枚複写後の画質も良好。
○:トナーのブロッキングはないが、3000枚複写後の画質に僅かに乱れが観察され
る。
×:トナーのブロッキングが目視でき、3000枚までに画像が出なくなる。
〔3〕帯電性(飽和帯電量、帯電安定性)
トナー組成物0.5gとフェライトキャリア(パウダーテック社製、F−150)20gとを50mlのガラス瓶に入れ、これを23℃、50%R.H.で8時間以上調湿した後、ターブラーシェーカーミキサーにて50rpm×10及び60分間摩擦撹拌し、それぞれの時間毎に帯電量を測定した。測定にはブローオフ帯電量測定装置[東芝ケミカル(株)製]を用いた。摩擦時間10分の帯電量をもって飽和帯電量とした。また、摩擦時間60分の帯電量/摩擦時間10分の帯電量を計算し、帯電安定性とした。
[飽和帯電量の評価基準]
◎:飽和帯電量の絶対値が20μC/g以上
○:飽和帯電量の絶対値が15μC/g以上、20μC/g未満
△:飽和帯電量の絶対値が10μC/g以上、15μC/g未満
×:飽和帯電量の絶対値が10μC/g未満
[帯電安定性の評価基準]
◎:0.8以上
○:0.7以上、0.8未満
△:0.6以上、0.7未満
×:0.6未満
Figure 2015111228
実施例20〜42のトナー組成物は、低温定着性、保存安定性、帯電性に優れるのに対し、比較例4、6のトナー組成物は、低温定着性と帯電性が著しく低く、比較例5のトナー組成物は、保存安定性と帯電性が著しく低い。
本発明のトナーバインダーを含有するトナー組成物は、低温定着性及び保存安定性を両立でき、帯電性にも優れることから、電子写真、静電記録、静電印刷等に用いる静電荷像現像用トナーとして有用である。
T1:溶液タンク
T2:微粒子分散液タンク
T3:分散槽(最高使用圧力:20MPa、最高使用温度:100℃、撹拌機つき)
T4:粒子回収槽(最高使用圧力:20MPa、最高使用温度:100℃)
F1:セラミックフィルター(メッシュ:0.5μm)
T5:溶剤トラップ
B1、B2:二酸化炭素ボンベ
P1、P2:溶液ポンプ
P3、P4:二酸化炭素ポンプ
V1、V3、V4、V5、V6、V7、V8:バルブ
V2:圧力調整バルブ

Claims (14)

  1. 結晶性樹脂(A)を含有してなるトナーバインダーであって、(A)の融解熱の最大ピーク温度(Ta)が40〜100℃、(A)の軟化点とTaの比(軟化点/Ta)が0.8〜1.55、(A)の溶融開始温度(X)が(Ta±30)℃の温度範囲内であり、かつ(A)が以下の条件1、2を満たし、(A)が分子鎖中に酸性基及び/又は酸性基の塩を有する結晶性樹脂であるトナーバインダー。
    〔条件1〕50≦G’(Ta+20)≦1×10[Pa]
    〔条件2〕2.0<|logG”(X+20)−logG”(X)|
    {G’(Ta+20):(Ta+20)℃における(A)の貯蔵弾性率[Pa]、G”(X):(X)℃における(A)の損失弾性率[Pa]、G”(X+20):(X+20)℃における(A)の損失弾性率[Pa]}
  2. (A)の(Ta+30)℃における損失弾性率G”(Ta+30)と(Ta+70)℃における損失弾性率G”(Ta+70)の比〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕が0.05〜50である請求項1に記載のトナーバインダー。
  3. (A)の含有率が、トナーバインダーの重量に基づき70重量%以上である請求項1又は2に記載のトナーバインダー。
  4. (A)が分子鎖中に酸性基を有する結晶性樹脂である請求項1〜3のいずれかに記載のトナーバインダー。
  5. (A)の酸価が2〜40[mgKOH/g]である請求項4に記載のトナーバインダー。
  6. (A)が分子鎖中に酸性基の塩を有する結晶性樹脂である請求項1〜3のいずれかに記載のトナーバインダー。
  7. (A)が分子鎖中に有する酸性基の塩が、カルボン酸塩基、スルホン酸塩基、スルファミン酸塩基及びリン酸塩基からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項6に記載のトナーバインダー。
  8. (A)が、結晶性ポリウレタン樹脂である請求項1〜7のいずれかに記載のトナーバインダー。
  9. (A)が、カルボキシル基含有ポリオール(B)、直鎖型脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を構成単位とするポリエステルジオール(C)及びジイソシアネート(D)を構成単位とする結晶性ポリウレタン樹脂である請求項8に記載のトナーバインダー。
  10. カルボキシル基含有ポリオール(B)が、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、2 ,2−ジメチロールヘプタン酸及び2,2−ジメチロールオクタン酸からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、(A)の酸性基が、(B)が有するカルボキシル基である請求項9に記載のトナーバインダー。
  11. (A)が、結晶性ポリエステル樹脂である請求項1〜7のいずれかに記載のトナーバインダー。
  12. (A)が、直鎖型脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸を構成単位とするポリエステルジオール(C)とテトラカルボン酸二無水物(E)を構成単位とする結晶性ポリエステル樹脂である請求項11に記載のトナーバインダー。
  13. (A)の重量平均分子量が5,000〜100,000である請求項1〜12のいずれかに記載のトナーバインダー。
  14. 請求項1〜14のいずれかに記載のトナーバインダーと着色剤を含有するトナー組成物。
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