JP2017151423A - トナー組成物およびプロセス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)第1のアモルファスポリエステルの合計重量を基準として、約5〜約15重量%の量で存在するドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるポリエステルを含む第1の低分子量アモルファスポリエステル樹脂と、(b)ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるポリエステルと、ポリ酸成分またはポリオール成分から誘導される分岐剤とを含む第2の高分子量アモルファスポリエステル樹脂、(c)結晶性ポリエステル樹脂と、(d)ワックスと、(e)任意要素の着色剤とを含む、トナー組成物である。
【選択図】なし
Description
本明細書で使用される場合、低分子量ポリエステル樹脂は、ポリエステル標準に対するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定される場合、重量平均分子量(Mw)が約3,000〜約50,000、または約5,000〜約30,000、または約15,000〜約25,000グラム/モルである。いくつかの実施形態において、本発明の第1の低分子量アモルファスポリエステル樹脂は、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるアモルファスポリエステル樹脂を含み、このポリエステルは、重量平均分子量(Mw)が約3,000〜約50,000、または約5,000〜約30,000、または約15,000〜約25,000グラム/モルの低分子量ポリエステルである。具体的な実施形態において、低分子量アモルファスポリエステルは、重量平均分子量(Mw)が約15,000〜約25,000グラム/モルである。
本明細書で使用される場合、高分子量ポリエステル樹脂は、ポリエステル標準に対するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定される場合、重量平均分子量(Mw)が約20,000〜約250,000、または約40,000〜約150,000、または約50,000〜約100,000グラム/モルである。いくつかの実施形態において、本発明の第2のアモルファスポリエステル樹脂は、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるポリエステルと、ポリ酸成分またはポリオール成分から誘導される分岐剤とを含み、第2のアモルファスポリエステルは、重量平均分子量が約20,000〜約250,000、または約40,000〜約150,000、または約50,000〜約100,000グラム/モルである高分子量の分岐したポリエステルである。具体的な実施形態において、高分子量アモルファスポリエステルは、重量平均分子量(Mw)が約50,000〜約150,000グラム/モルである。
本発明の実施形態のために、任意の適切な結晶性ポリエステルまたは望ましい結晶性ポリエステルを選択することができる。適切な既知の結晶性ポリエステルを含め、開示されるトナー組成物のために、多くの結晶性ポリエステルを選択することができる。開示されるトナーのために選択し得る結晶性ポリエステルの具体例は、ポリ(1,2−プロピレン−ジエチレン−テレフタレート)、ポリ(エチレン−テレフタレート)、ポリ(プロピレン−テレフタレート)、ポリ(ブチレン−テレフタレート)、ポリ(ペンチレン−テレフタレート)、ポリ(ヘキシレン−テレフタレート)、ポリ(ヘプチレン−テレフタレート)、ポリ(オクチレン−テレフタレート)、ポリ(エチレン−セバケート)(10:2)、ポリ(プロピレン−セバケート)(10:3)、ポリ(ブチレン−セバケート)(10:4)、ポリ(ヘキシレン−セバケート)(10:6)、ポリ(ノニレン−セバケート)(10:9)、ポリ(デシレン−セバケート)(10:10)、ポリ(ドデシレン−セバケート)(10:12)、ポリ(エチレン−アジペート)(6:2)、ポリ(プロピレン−アジペート)(6:3)、ポリ(ブチレン−アジペート)(6:4)、ポリ(ペンチレン−アジペート)(6:4)、ポリ(ヘキシレン−アジペート)(6:6)、ポリ(ヘプチレン−アジペート)(6:7)、ポリ(オクチレン−アジペート)(6:8)、ポリ(エチレン−グルタレート)(5:2)、ポリ(プロピレン−グルタレート)(5:3)、ポリ(ブチレン−グルタレート)(5:4)、ポリ(ペンチレン−グルタレート)(5:5)、ポリ(ヘキシレン−グルタレート)(5:6)、ポリ(ヘプチレン−グルタレート)(5:7)、ポリ(オクチレン−グルタレート)(5:8)、ポリ(エチレン−ピメレート)(7:2)、ポリ(プロピレン−ピメレート)(7:3)、ポリ(ブチレン−ピメレート)(7:4)、ポリ(ペンチレン−ピメレート)(7:5)、ポリ(ヘキシレン−ピメレート)(7:6)、ポリ(ヘプチレン−ピメレート)(7:7)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、ポリ(エチレン−サクシネート)(4:2)、ポリ(プロピレン−サクシネート)(4:3)、ポリ(ブチレン−サクシネート)(4:4)、ポリ(ペンチレン−サクシネート)(4:5)、ポリ(ヘキシレン−サクシネート)(4:6)、ポリ(オクチレン−サクシネート)(4:8)、ポリ(エチレン−ドデカノエート)(12:2)、ポリ(プロピレン−ドデカノエート)(12:3)、ポリ(ブチレン−ドデカノエート)(12:4)、ポリ(ペンチレン−ドデカノエート)(12:5)、ポリ(ヘキシレン−ドデカノエート)(12:6)、ポリ(ノニレン−ドデカノエート)(12:9)、ポリ(デシレン−ドデカノエート)(12:10)、ポリ(ドデシレン−ドデカノエート)(12:12)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−セバケート)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−デカノエート)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−ドデカノエート)、およびこれらの混合物などである。開示されるトナーのために選択される具体的な結晶性ポリエステルは、ポリ(1,6−ヘキシレン−1,12−ドデカノエート)であるCPE 12:6であり、1,12−ドデカン二酸と1,6−ヘキサンジオールの反応によって作られ、さらに特定的には、結晶性ポリエステルは、以下の繰り返しの式/構造を有するポリ(1,6−ヘキシレン−1,12−ドデカノエート)である。
アモルファスポリエステルおよび結晶性ポリエステルの調製のために利用される適切な重縮合触媒の例としては、チタン酸テトラアルキル、ジアルキルスズオキシド、例えば、ジブチルスズオキシド、テトラアルキルスズ、例えば、ジブチルスズジラウレート、ジアルキルスズオキシド水酸化物、例えば、ブチルスズオキシド水酸化物、アルミニウムアルコキシド、アルキル亜鉛、ジアルキル亜鉛、酸化亜鉛、酸化第一スズ、酢酸亜鉛、チタンイソプロポキシド、FASCAT(登録商標)4100として入手可能なブチルスズ酸、またはこれらの混合物が挙げられ、触媒は、例えば、ポリエステル樹脂を作成するために使用される出発物質の二塩基酸またはジエステルを基準として、例えば、約0.01モル%〜約5モル%、約0.1〜約0.8モル%、約0.2〜約0.6モル%、またはさらに具体的には、約0.2モル%の量で選択される。
いくつかの実施形態において、第1の低分子量の分岐していないアモルファスポリエステル樹脂は、トナー組成物中に、トナー組成物の合計重量を基準として、約30〜約50、または約35〜約45、または約38〜約42重量%の量で存在する。
多くの適切なワックスが、本明細書に示されるトナーのために選択されてもよく、ワックスは、アモルファスポリエステルと結晶性ポリエステルの混合物を含むポリエステル樹脂中、少なくとも1種類のシェル中、およびこの混合物と少なくとも1種類のシェルの両方に含まれていてもよい。
着色剤が望ましい場合、本発明の実施形態のために、任意の適切な着色剤または望ましい着色剤を選択することができる。着色剤を含むかどうかは任意である。
本明細書に示されるトナー組成物は、例えば、米国特許第5,593,807号;第5,290,654号;第5,308,734号;第5,370,963号;第6,120,967号;第7,029,817号;第7,736,832号、第8,466,254号を含む多くの特許に記載されるような乳化凝集/融着法によって調製することができる。
開示されるトナー組成物のために、任意の適切な表面添加剤が選択されてもよい。添加剤の例は、表面処理されたフュームドシリカ、例えば、粒径が8ナノメートルであり、ヘキサメチルジシランで表面処理された、Cabosil Corporationから得られるTS−530(商標登録);DeGussa/Nippon Aerosil Corporationから得られた、HMDSでコーティングされたNAX50(商標登録)シリカ;Cabot Corporationから得られた、DTMSでコーティングされたフュームドシリカの二酸化ケイ素コアL90で構成されたDTMS(商標登録)シリカ;Wacker Chemieから得られた、アミノ官能基化された有機ポリシロキサンでコーティングされたH2050EP(商標登録);金属酸化物、例えば、TiO2、例えば、粒径が16ナノメートルであり、デシルシランで表面処理された、Tayca Corporationから入手可能なMT−3103(商標登録);Tayca Corporationから得られた、DTMSでコーティングされた結晶性二酸化チタンコアMT500Bから構成されたSMT5103(商標登録);Degussa Chemicalsから得ることができる、表面処理されていないP−25(商標登録);代替的な金属酸化物、例えば、酸化アルミニウム、および潤滑剤として、例えば、ステアレートまたは長鎖アルコール、例えば、UNILIN 700(商標登録)などである。一般的に、トナーの流動性、摩擦電気の向上、混合制御、現像安定性および転写安定性の向上、トナーのブロッキング温度の上昇のために、トナー表面にシリカを塗布する。相対湿度(RH)安定性の向上、摩擦制御、現像安定性および転写安定性の向上のために、TiO2を塗布する。
場合により、任意の適切な組成物または望ましい組成物または本明細書に記載されるものを含む樹脂の組み合わせを含め、任意の適切な組成物または望ましい組成物の少なくとも1つのシェルを選択してもよい。いくつかの実施形態において、アモルファスポリエステル樹脂および任意要素のワックス樹脂の任意要素の少なくとも1つのシェルを、任意の望ましい方法または効果的な方法によって、コアの形態で得られた凝集したトナー粒子に塗布してもよい。例えば、シェル樹脂は、開示されるアモルファスポリエステルを含むエマルションの形態であるか、またはアモルファスポリエステル、ワックスおよび界面活性剤を含むエマルションの形態であってもよい。シェル樹脂が、生成した凝集物の80%〜100%の上にシェルを形成するように、生成した凝集粒子をシェル樹脂エマルションと合わせてもよい。
本明細書に示されるトナーと、担体粒子とから構成される現像剤組成物も本開示に包含される。いくつかの実施形態において、現像剤組成物は、担体粒子と混合して2成分現像剤組成物を作成する、開示されたトナー粒子を含む。ある実施形態において、現像剤組成物中のトナーの濃度は、現像剤組成物の合計重量の約1重量%〜約25重量%、例えば、約2重量%〜約15重量%の範囲であってもよい。
9.5重量%のドデセニルコハク酸で構成される低分子量の分岐していないアモルファスポリエステルを以下のように調製した。
高分子量の分岐したアモルファス樹脂を、トリメリット酸(分岐剤)を表1に列挙した種々の量で加えた以外は、実施例1の手順および組成物を用いて調製した。次いで、転相乳化によるエマルションを標準的な手順によって調製し、固形分約40%の水性分散物を得た。
21.5重量%のドデセニルコハク酸および4.7%のトリメリット酸で構成される分岐したアモルファスポリエステル樹脂を以下のように調製した。
1,6−ヘキサンジオールおよび1,12−ドデカン二酸から誘導される結晶性ポリエステルであるポリ(1,6−ヘキシレン−1,12−ドデカノエート)を以下のように調製した。
4.5%のワックスを含むトナー。2リットルのガラス反応器にオーバーヘッドミキサーを取り付け、これに実施例1のアモルファスポリエステルエマルション128グラム、実施例2の分岐したアモルファスポリエステル樹脂エマルション122グラム、実施例6の結晶性ポリエステルエマルション30グラム、IGIから得たポリエチレンワックス分散物4.5重量%グラム、5.5重量%のNipex(登録商標)35カーボンブラック顔料、0.9グラムのDowfax(登録商標)界面活性剤、390グラムの脱イオン水を合わせ、スラリーを作成した。このスラリーに0.3Mの硝酸を用い、pHを4.5に調節した。次いで、毎分3,000〜4,000回転(RPM)で均質化しつつ、このスラリーに、2.7グラムの硫酸アルミニウムを33グラムの脱イオン水と混合したものを加えた。この反応器を260RPMに設定し、47℃まで加熱し、トナー粒子を凝集させた。粒径が4.5マイクロメートルに達したら、46グラムの実施例1のアモルファスポリエステルで構成されるシェルコーティングを加え、0.3Mの硝酸を用い、すべてのpHを6に調節した。粒径が4.8〜5.0マイクロメートルに達したら、実施例1のアモルファスポリエステルエマルション46グラム、実施例5の分岐したアモルファスポリエステル43グラムからなる第2のシェルコーティングを加え、0.3Mの硝酸を用い、すべてのpHを6に調節した。反応物をさらに53℃まで加熱した。トナーの粒径が5.6〜6.5マイクロメートルに達したら、4%のNaOH溶液を用い、スラリーのpHを4.5に調節することによって凍結を開始した。反応器のRPMを240まで下げた後、pHが8.1に達するまで、5.77グラムのキレート化剤(VERSENE(商標)100)およびさらなるNaOH溶液を加えた。反応温度を85℃まで上げた。温度が85℃(融着温度)に達するまで、スラリーのpHを8.1以上に維持した。融着温度になったら、pH5.7のバッファーを用いてスラリーのpHを7.3まで下げ、80分間融着させ、Malvern Instruments(登録商標)から入手可能なSysmex(登録商標)FPIA 3000 Flow Particle Image Analysis(FPIA)装置によって測定される場合、粒子の真円度は0.970〜0.980であった。次いで、スラリーを360グラムの脱イオン水で急冷した。最終的な粒径は5.77マイクロメートル、GSDvが1.22、真円度は0.971であった。次いで、トナーを洗浄し、凍結乾燥させた。
実施例7のように、但し、ブロッキングおよび融合(光沢/自由度)を最適化するために、分岐していない樹脂および分岐した樹脂を種々の比率で含む表2に示される樹脂組成を有する実施例8、9、10、11のトナーを調製した。実施例8、9、10、11のトナーは、4.5%のポリエチレンワックスおよび6.8重量%の実施例6の結晶性樹脂、5.5重量%のNipex(登録商標)35カーボンブラック顔料を含んでいた。
Claims (10)
- (a)ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるポリエステルを含む第1のアモルファスポリエステル樹脂であって、
第1のアモルファスポリエステルは、有機ジオール、有機二塩基酸、およびドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせのモノマーの触媒重合によって作られ、
ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせが、第1のアモルファスポリエステル中に、第1のアモルファスポリエステルの合計重量を基準として、約5〜約15重量%の量で存在する、第1のアモルファスポリエステル樹脂と;
(b)ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるポリエステルと、ポリ酸成分またはポリオール成分から誘導される分岐剤とを含む第2のアモルファスポリエステル樹脂であって、
第2のアモルファスポリエステルは、有機ジオール、有機二塩基酸、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせ、および分岐剤のモノマーの触媒重合によって作られ、
ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせが、第2のアモルファスポリエステル中に、第2のアモルファスポリエステルの合計重量を基準として約5〜約15重量%の量で存在する、第2のアモルファスポリエステル樹脂と;
(c)結晶性ポリエステル樹脂と;
(d)ワックスと;
(e)任意要素の着色剤とを含む、トナー組成物。 - 第1のアモルファスポリエステル樹脂は、分子量が約15,000〜約25,000グラム/モルの低分子量ポリエステルであり;
第1のアモルファスポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が約55〜約65℃である、請求項1に記載のトナー組成物。 - 第1のアモルファスポリエステル樹脂が、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせを、第1のアモルファスポリエステルの合計重量を基準として約9〜約13重量%の量で含む、請求項1に記載のトナー組成物。
- 第1のアモルファスポリエステル樹脂は、フマル酸、テレフタル酸、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、プロポキシル化ビスフェノールAおよびエトキシル化ビスフェノールAからなる群から選択される、請求項1に記載のトナー組成物。
- 第2のアモルファスポリエステル樹脂は、分子量が約50,000〜約150,000グラム/モルの高分子量ポリエステルであり;
第2のアモルファスポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が約52〜約62℃である、請求項1に記載のトナー組成物。 - (a)ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるポリエステルを含む第1のアモルファスポリエステル樹脂であって、第1のアモルファスポリエステルは、有機ジオール、有機二塩基酸、およびドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせのモノマーの触媒重合によって作られ、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせが、第1のアモルファスポリエステル中に、第1のアモルファスポリエステルの合計重量を基準として、約5〜約15重量%の量で存在する、第1のアモルファスポリエステル樹脂と;
(b)ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせから誘導されるポリエステルと、ポリ酸成分またはポリオール成分から誘導される分岐剤とを含む第2のアモルファスポリエステル樹脂であって、第2のアモルファスポリエステルは、有機ジオール、有機二塩基酸、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせおよび/または分岐剤のモノマーの触媒重合によって作られ、ドデセニルコハク酸、ドデセニルコハク酸無水物、またはこれらの組み合わせが、第2のアモルファスポリエステル中に、第2のアモルファスポリエステルの合計重量を基準として約5〜約15重量%の量で存在する、第2のアモルファスポリエステル樹脂と;
(c)結晶性ポリエステル樹脂と;
(d)ワックスと;
(e)任意要素の着色剤とを混合することと、
凝集させることと、
融着させ、トナー粒子を生成することとを含む、プロセス。 - 第1のアモルファスポリエステル樹脂は、分子量が約15,000〜約25,000グラム/モルの低分子量ポリエステルであり;
第1のアモルファスポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が約55〜約65℃である、請求項6に記載のプロセス。 - 第2のアモルファスポリエステル樹脂は、分子量が約50,000〜約150,000グラム/モルの高分子量ポリエステルであり;
第2のアモルファスポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が約55〜約62℃である、請求項6に記載のプロセス。 - 結晶性ポリエステル樹脂が、ポリ(1,2−プロピレン−ジエチレン−テレフタレート)、ポリ(エチレン−テレフタレート)、ポリ(プロピレン−テレフタレート)、ポリ(ブチレン−テレフタレート)、ポリ(ペンチレン−テレフタレート)、ポリ(ヘキシレン−テレフタレート)、ポリ(ヘプチレン−テレフタレート)、ポリ(オクチレン−テレフタレート)、ポリ(エチレン−セバケート)(10:2)、ポリ(プロピレン−セバケート)(10:3)、ポリ(ブチレン−セバケート)(10:4)、ポリ(ヘキシレン−セバケート)(10:6)、ポリ(ノニレン−セバケート)(10:9)、ポリ(デシレン−セバケート)(10:10)、ポリ(ドデシレン−セバケート)(10:12)、ポリ(エチレン−アジペート)(6:2)、ポリ(プロピレン−アジペート)(6:3)、ポリ(ブチレン−アジペート)(6:4)、ポリ(ペンチレン−アジペート)(6:4)、ポリ(ヘキシレン−アジペート)(6:6)、ポリ(ヘプチレン−アジペート)(6:7)、ポリ(オクチレン−アジペート)(6:8)、ポリ(エチレン−グルタレート)(5:2)、ポリ(プロピレン−グルタレート)(5:3)、ポリ(ブチレン−グルタレート)(5:4)、ポリ(ペンチレン−グルタレート)(5:5)、ポリ(ヘキシレン−グルタレート)(5:6)、ポリ(ヘプチレン−グルタレート)(5:7)、ポリ(オクチレン−グルタレート)(5:8)、ポリ(エチレン−ピメレート)(7:2)、ポリ(プロピレン−ピメレート)(7:3)、ポリ(ブチレン−ピメレート)(7:4)、ポリ(ペンチレン−ピメレート)(7:5)、ポリ(ヘキシレン−ピメレート)(7:6)、ポリ(ヘプチレン−ピメレート)(7:7)、ポリ(1,2−プロピレンイタコネート)、ポリ(エチレン−サクシネート)(4:2)、ポリ(プロピレン−サクシネート)(4:3)、ポリ(ブチレン−サクシネート)(4:4)、ポリ(ペンチレン−サクシネート)(4:5)、ポリ(ヘキシレン−サクシネート)(4:6)、ポリ(オクチレン−サクシネート)(4:8)、ポリ(エチレン−ドデカノエート)(12:2)、ポリ(プロピレン−ドデカノエート)(12:3)、ポリ(ブチレン−ドデカノエート)(12:4)、ポリ(ペンチレン−ドデカノエート)(12:5)、ポリ(ヘキシレン−ドデカノエート)(12:6)、ポリ(ノニレン−ドデカノエート)(12:9)、ポリ(デシレン−ドデカノエート)(12:10)、ポリ(ドデシレン−ドデカノエート)(12:12)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−セバケート)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−デカノエート)、コポリ(エチレン−フマレート)−コポリ(エチレン−ドデカノエート)、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項6に記載のプロセス。
- 結晶性ポリエステルは、酸素に対する炭素の比率が約3〜約7であるオリゴマー単位を含む、請求項6に記載のプロセス。
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