JP2016004072A - トナー用結着樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕 非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルとを含有するトナー用結着樹脂組成物であって、前記非晶質ポリエステルが、水酸基を有する炭化水素ワックスの存在下、アルコール成分とカルボン酸成分とを含む原料モノマーを重縮合して得られる樹脂であり、前記炭化水素ワックスの融点が60℃以上110℃以下で、数平均分子量が600以上であり、前記炭化水素ワックスの量が、該アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下である、トナー用結着樹脂組成物、並びに
〔2〕 前記〔1〕記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、電子写真用トナー
に関する。
さらに、数平均分子量が600以上の炭化水素ワックスに由来する構造部位が、結晶性ポリエステルの結晶化の促進効果を発揮し、微分散した状態で微結晶を形成させることが可能となる。これは、非晶質ポリエステルに炭化水素ワックスの反応に由来する構造部位を含有させることで、分子量の低い部位、即ち分子運動の起こり易い部位が生じ、この部位に結晶が成長し易いためと考えられる。
微分散された結晶性ポリエステルが結晶化することで、低温定着性が改良され、結晶性ポリエステルの表面析出が制御され、保存性及び耐久性が改良されると考えられる。また、結晶性ポリエステルが良好に分散しているため、熱による溶融部位が増え、平滑部位が増える結果、印刷物のグロスも改良されると考えられる。
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、エチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、水素添加ビスフェノールA等の2価のアルコール;ソルビトール、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3価以上のアルコール等が挙げられる。
なお、結晶性ポリエステルと水酸基を有する炭化水素ワックスとの質量比とは、結晶性ポリエステル量と、非晶質ポリエステルを製造する際に用いた水酸基を有する炭化水素ワックス量との質量比を意味する。
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℃/min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「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)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℃/minで0℃まで冷却しそのまま1分間静止させる。その後、昇温速度50℃/minで測定する。観測される吸熱ピークのうち、最も吸熱面積の大きいピークの温度を最大吸熱のピーク温度とする。
示差走査熱量計「DSC210」(セイコー電子工業社製)を用いて、試料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℃/minで0℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、最大吸熱の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をガラス転移温度とする。
JIS K 0070の方法に基づき測定する。ただし、測定溶媒のみJIS K 0070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))に変更する。
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℃/minで0℃まで冷却したサンプルを昇温速度10℃/minで昇温し、融解熱の最大ピーク温度を融点とする。
JIS K 0070の方法に基づき測定する。
下記測定条件でNMR法(核磁気共鳴分光法)を用いて測定する。
測定機器:Mercury-400 (VARIAN社製)
観測核:1H
観測範囲:6410.3Hz
データポイント数:65536
パルス幅:45°(4.5μs)
待ち時間:10s
積算回数:8回
測定温度:室温
測定溶媒:クロロホルム溶液
試料濃度:1.0質量%
下記の測定装置と分析カラムを用い、溶離液としてクロロホルムを、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)
樹脂0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、示差走査熱量計(セイコー電子工業社製、DSC210)により200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する際に得られた樹脂の発熱面積と、反応前の炭化水素ワックスを200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する際に得られた発熱面積を測定し、下記式に従って算出した未反応率(%)から、反応率(100−未反応率,%)を算出する。ポリエステル樹脂と炭化水素ワックスは、同じ質量を用いて測定する。
平均粒子径は、個数平均粒子径を指し、外添剤の走査型電子顕微鏡(SEM)写真から測定した、500個の粒子の粒径の数平均値をいう。長径と短径がある場合は長径を指す。
測定機: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)
アパチャー径:50μm
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)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)5%電解液
分散条件:分散液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、電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させる。
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、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
樹脂製造例1〔樹脂H1〜H8、L1、L2〕
表1、2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、炭化水素ワックス、2-エチルヘキサン酸錫(II)45g及び没食子酸2gを、温度計、ステンレス製攪拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中、235℃で6時間重縮合させた後、200℃まで冷却した。その後、無水トリメリット酸を添加した後、210℃に昇温し、重縮合反応を行い、軟化点が表1、2に示す軟化点に達するまで反応させて、非晶質ポリエステルを得た。
表3に示すアルコール成分、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10L容の四つ口フラスコに入れ、140℃で6時間保持、さらに200℃まで6時間かけて昇温後、2-エチルヘキサン酸錫(II)20g及び没食子酸2gを入れ、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、結晶性ポリエステルを得た。
表3に示すアルコール成分、カルボン酸成分、及びtert-ブチルカテコール4gを窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した10L容の四つ口フラスコに入れ、140℃で6時間保持、さらに200℃まで6時間かけて昇温後、2-エチルヘキサン酸錫(II)20g及び没食子酸2gを入れ、200℃にて1時間反応させた後、8.3kPaにて1時間反応させて、結晶性ポリエステルを得た。
実施例1〜21及び比較例1〜3
表4に示す樹脂を混合した結着樹脂100質量部、着色剤「ECB-301」(大日精化社製、C.I.ピグメントブルー15:3)5質量部、負帯電性荷電制御剤「LR-147」(日本カーリット社製)1質量部及び離型剤「NP-105」(三井化学社製、ポリプロピレンワックス、融点:140℃)2質量部を、ヘンシェルミキサーによく攪拌した後、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、ロール内の加熱温度は120℃であり、混合物の供給速度は10kg/h、平均滞留時間は約18秒であった。得られた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)6.5μmのトナー粒子を得た。
得られたトナーを複写機「AR-505」(シャープ(株)製)に実装し、トナー付着量が0.7mg/cm2の未定着画像(2cm×12cm)を得た。複写機「AR-505」(シャープ(株)製)の定着機をオフラインで定着可能なように改良した定着機(定着速度200mm/sec)を用い、定着温度を90℃から240℃へと5℃ずつ順次上昇させながら、各定着温度で定着試験を行った。定着紙には、「CopyBond SF-70NA」(シャープ社製、75g/m2)を使用した。
最低定着温度は500gの荷重をかけた底面が15mm×7.5mmの砂消しゴムで、定着機を通して定着された画像を5往復擦り、擦る前後の光学反射密度を反射濃度計「RD-915」(マクベス社製)を用いて測定し、両者の比率(擦り後/擦り前)が最初に70%を越える定着ローラーの温度を最低定着温度とする。結果を表4に示す。最低定着温度が低いほど、低温定着性に優れる。
複写機「AR-505」(商品名、シャープ(株)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にて、160℃、400mm/secの条件で印字媒体に未定着画像を定着させた。なお、印字媒体にJ紙(商品名、富士ゼロックス(株)製)を用いた。該画像の下に厚紙を敷き、光沢度計((株)堀場製作所製、商品名:「IG-330」)を用いて入射角度60°の光射条件にて印刷物の光沢度を測定した。結果を表4に示す。得られた値が高いほどグロスに優れる。
トナー10gを半径12mmの円筒型容器に入れ、上から100gの重りをのせ、50℃及び相対湿度60%の高温高湿環境下で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。篩いA上に残存したトナー質量WA(g)を、篩いB上に残存したトナー質量WB(g)を、篩いC上に残存したトナー質量WC(g)を、それぞれ測定し、下記式に従って算出される値(α)をもとに、保存性を評価した。結果を表4に示す。値(α)が100に近いほど、耐熱保存性に優れる。
非磁性一成分現像装置「OKI MICROLINE 5400」(沖データ社製)にトナーを実装し、温度32℃、湿度85%の環境下にて5%の印字率で耐久試験を行った。
途中、500枚ごとに黒ベタ画像を印字し、画像上のスジの有無を確認した。印刷は、画像上にスジが発生した時点で中止し、最高9000枚まで行った。画像上にスジが目視にて観察された時点までの印字枚数を、現像ロールにトナーが融着・固着したことによりスジが発生した枚数とし、耐久性を評価した。結果を表4に示す。印字枚数が大きいほど、トナーの耐久性に優れる。
Claims (11)
- 非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルとを含有するトナー用結着樹脂組成物であって、前記非晶質ポリエステルが、水酸基を有する炭化水素ワックスの存在下、アルコール成分とカルボン酸成分とを含む原料モノマーを重縮合して得られる樹脂であり、前記炭化水素ワックスの融点が60℃以上110℃以下で、数平均分子量が600以上であり、前記炭化水素ワックスの量が、該アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下である、トナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルに用いられる炭化水素ワックスと結晶性ポリエステルとの質量比(炭化水素ワックス/結晶性ポリエステル)が、0.01以上3.5以下である、請求項1記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルが、軟化点が110℃以上170℃以下である非晶質ポリエステルAHを含有する、請求項1又は2記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 軟化点が110℃以上170℃以下の非晶質ポリエステルAHが、アルコール成分とトリメリット酸化合物を15モル%以上35モル%以下含むカルボン酸成分を重縮合して得られる樹脂である、請求項3記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルが、軟化点が80℃以上110℃未満である非晶質ポリエステルALを含有する、請求項1〜4いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルと結晶性ポリエステルの質量比(非晶質ポリエステル/結晶性ポリエステル)が、65/35以上98/2以下である、請求項1〜5いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルが、軟化点110℃以上170℃以下の非晶質ポリエステルAHと軟化点80℃以上110℃未満の非晶質ポリエステルALとを含有し、いずれもが融点が60℃以上110℃以下であり、数平均分子量が600以上である、水酸基を有する炭化水素ワックスの存在下、アルコール成分とカルボン酸成分とを含む原料モノマーを重縮合して得られる樹脂であり、前記炭化水素ワックスの量が、該アルコール成分とカルボン酸成分の総量100質量部に対して、0.5質量部以上10質量部以下である、請求項1〜6いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質ポリエステルAHと非晶質ポリエステルALの質量比(AH/AL)が、0.5以上9.0以下である、請求項7記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 水酸基を有する炭化水素ワックスのけん化価が、20mgKOH/g以上70mgKOH/g以下である、請求項1〜8記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 結晶性ポリエステルが、炭素数2以上12以下の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数4以上14以下の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合して得られる樹脂である、請求項1〜9いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 請求項1〜10いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、電子写真用トナー。
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