JP2017165951A - 結晶性コ−ポリエステル−コ−ポリ(アルキルシロキサン)を含む低温圧力固着トナー - Google Patents

結晶性コ−ポリエステル−コ−ポリ(アルキルシロキサン)を含む低温圧力固着トナー Download PDF

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Abstract

【課題】バロプラスチック挙動を示す低温圧力固着トナー組成物用の樹脂の提供。【解決手段】二塩基酸、ジオールおよび末端がカルビノールのポリ(アルキルシロキサン)の混合物を加熱することにより結晶性ポリエステルブロックと、アモルファスポリアルキルシロキサンブロックとを含む、式(I)で表されるブロックコポリマー。数平均分子量(Mn)が約2000〜約50000ダルトン又は重量平均分子量(Mw)が約5000〜約100000ダルトンであるブロックコポリマー。【選択図】なし

Description

本開示は、ゼログラフィーで使用するためのトナー組成物に関する。特に、本開示は、低温圧力固着トナー組成物に関する。
低温圧力固着(CPF)トナーは、通常、加熱せずに紙にトナーを固着させるために、一対の高圧ローラを使用するシステムで機能する。このようなシステムの利点は、特に、少ない電力を使用し、紙をほとんど加熱しないことである。低温圧力固着トナーの一例は、主に、軟化点が99℃のエチレン−酢酸ビニルコポリマーワックスと、軟化点が120℃のポリアミド熱可塑性ポリマーとを含む。この手法の一例は、米国特許第4,935,324号に示される。低温圧力固着トナーの別の例は、スチレンと1−第三級ブチル−2−エテニルベンゼンのコポリマーと、ポリオレフィンワックスとから構成され、例えば、Xerox 4060低温圧力固着トナーとして例示される。他の低温固着トナーは、懸濁重合によって作られる長鎖アクリレートコア(例えば、アクリル酸ラウリル)に由来するものであった。このような組成物の例は、米国特許第5,013,630号および第5,023,159号に開示される。このような系は、室温より低いTを有するコアを含むように設計される。トナー粒子のコア中の液体含有量を保持するために、硬質シェル(例えば、界面重合によって調製されるポリウレタン)が、コアの周囲に配置される。
ワックスの含有量が多い設計の性能上の問題としては、高圧、例えば、約2,000psiまたは4,000psi(それぞれ140kgf/cmおよび280kgf/cm)でしか機能せず、その場合でも画像の堅牢性が悪い場合があることである。長鎖アクリレートコアの設計の場合、シェルは、加圧下で破壊するために非常に薄い必要があるが、コアが典型的には室温で液体であるため、カプセルが漏れるのを防ぐのは非常に困難な場合がある。
CPFトナー用途のための他の材料の手法は、加圧下で混和性であるため、容易に流動し得る2成分から構成されるナノ相ポリマー材料であるバロプラスチックを使用する。バロプラスチック樹脂が、ナノ相が分離する低T成分と高T成分とを含むブロックコポリマーが使用されてきた(米国特許第8,273,516号)。この戦略によって作られるCPFトナーは、中程度の低温圧力固着性能を与えた。しかしながら、低温圧力固着用途のための材料が依然として必要である。
ある態様において、本発明の実施形態は、結晶性ポリエステルブロックと、アモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロックとを含み、バロプラスチック挙動を示す、ブロックコポリマーに関する。
ある態様において、本発明の実施形態は、ブロックコポリマーを含み、このブロックコポリマーが、結晶性ポリエステルブロックと、アモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロック、着色剤と、場合によりワックスとを含む、低温圧力固着(CPF)トナーに関する。
ある態様において、本発明の実施形態は、二塩基酸、ジオールおよび末端がカルビノールのポリ(アルキルシロキサン)の混合物を加熱することを含む、結晶性ポリエステルブロックとアモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロックとを含むブロックコポリマーを製造する方法に関する。
図面を参照しつつ、本開示の種々の実施形態を本明細書で以下に記載する。
図1は、CFT−500D Flowtester(商標)を用いて得られた、比較例1であるポリ(アルキルシロキサン)ブロックを含まないポリエステルの温度に対する粘度のプロットを示す。 図2は、CFT−500D Flowtester(商標)を用いて得られた、実施例4である例示的なコ−ポリエステル コ−ポリ(アルキルシロキサン)ブロックコポリマーの温度に対する粘度のプロットを示す。 図3は、CFT−500D Flowtester(商標)を用いて得られた、実施例7であるさらなる例示的なコ−ポリエステル コ−ポリ(アルキルシロキサン)ブロックコポリマーの温度に対する粘度のプロットを示す。 図4は、CFT−500D Flowtester(商標)を用いて得られた、実施例10である、なおさらなる例示的なコ−ポリエステル コ−ポリ(アルキルシロキサン)ブロックコポリマーの温度に対する粘度のプロットを示す。
本発明の実施形態は、結晶性コ−ポリエステル−コ−ポリ(アルキルシロキサン)樹脂に由来する低温圧力固着トナーを提供する。トナーは、場合により、加圧下で固体から液体へと相変化を受ける材料を与えるために、シェル成分としてアモルファス低分子エステルまたはポリマー樹脂を含む。
本明細書で使用される場合、「低温圧力固着トナー」または「CPFトナー」は、基材への塗布のために設計され、主に圧力を加えることによって基材に固定されるトナー材料を指す。CPFトナーを固着しやすくするために、加熱が場合により使用されてもよいが、本明細書に開示される組成物の利点の1つは、少ない加熱を使用することができることであり、または、いくつかの実施形態において、熱を加えないことである。圧力を加えることによる固定は、例えば、約50kgf/cmから約100kgf/cmまで、または約200kgf/cmまでの広範囲の圧力で、Shimadzu Flowtester(商標)を利用して達成されてもよい。必要な場合、約400kgf/cmまでのもっと高い圧力を使用することができるが、一般的に、このような高い圧力は望ましくなく、紙の艶が生じ、シワが寄ることもあり、紙の見た目および触感が変わり、もっと堅牢性の高い圧力固着ロールおよびバネのアセンブリが必要となる。
本明細書で使用される場合、「バロプラスチック」という用語は、本明細書に開示されるブロックコポリマーと組み合わせて使用され、加圧下で固体から液体へと相変化を受けるコポリマーの性質を指す。バロプラスチック材料は、典型的には、ナノ相が分離する低T成分と高T成分とを含む。本発明の実施形態は、高いT(例えば、約55℃〜約100℃、他の実施形態において、約60℃〜80℃)を有する結晶性炭化水素樹脂ブロックと、アモルファスポリ(アルキルシロキサン)の低Tブロック(例えば、約−30℃〜約50℃、他の実施形態において、約−20℃〜25℃)とを含むコポリマーを提供することによって、これを達成する。特に、安価な末端がカルビノールのポリジメチルシロキサンは、さまざまな分子量を有するものが市販されている。これらと、結晶性樹脂成分(例えば、二塩基酸およびジオール)とを反応させ、以下のスキームIに従って、アモルファスコ−ポリジメチルシロキサン樹脂と結晶性コ−ポリエステルとのブロックコポリマーを作成することができる。
Figure 2017165951
式中、RおよびRは、独立して、C〜Cアルキル基であり、aは、1〜1000の整数であり、bは、1〜100の整数であり、mは、2〜12の整数であり、nは、2〜12の整数であり、pは、5〜10,000の整数である。得られる結晶性コ−ポリエステルおよびアモルファスコ−ポリ(アルキルシロキサン)ブロック樹脂は、結晶性コ−ポリエステルからのブロックコ−ポリ(アルキルシロキサン)の必要なナノ相分離を与えることができる。
いくつかの実施形態において、結晶性ポリエステルブロックと、アモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロックとを含むブロックコポリマーが提供される。いくつかの実施形態において、ブロックコポリマーは、式(I)の構造を有し、
Figure 2017165951
式中、RおよびRは、独立して、C〜Cアルキル基であり、aは、1〜1000の整数であり、bは、1〜100の整数であり、mは、2〜12の整数であり、nは、0〜12の整数であり、pは、5〜1000の整数である。いくつかの実施形態において、RおよびRは、メチルである。好ましい実施形態において、nは、4〜10である。いくつかの実施形態において、mは、6〜10である。
いくつかの実施形態において、ブロックコポリマーは、数平均分子量(M)が、約2,000ダルトン〜約50,000ダルトン、または他の実施形態において、約4,000ダルトン〜約10,000ダルトンである。いくつかの実施形態において、ブロックコポリマーは、平均分子量(M)が約5,000ダルトン〜約100,000ダルトン、または他の実施形態において、約10,000ダルトン〜約50,000ダルトンである。
いくつかの実施形態において、ブロックコポリマーを含み、このブロックコポリマーが、結晶性ポリエステルブロックと、アモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロックとを含む、低温圧力固着(CPF)トナーが提供される。
いくつかの実施形態において、CPFトナーは、式(I)の構造を有するブロックコポリマーを含み、
Figure 2017165951
式中、RおよびRは、独立して、C〜Cアルキル基であり、aは、1〜1000の整数であり、bは、1〜100の整数であり、mは、2〜12の整数であり、nは、0〜10の整数であり、pは、5〜1000の整数である。いくつかのこのような実施形態において、RおよびRは、メチルである。いくつかのこのような実施形態において、nは、4〜12である。いくつかのこのような実施形態において、mは、6〜10である。
いくつかの実施形態において、CPFトナーは、さらに着色剤を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、CPFトナーは、さらに、酸化防止剤、消泡剤、すべり剤、レベリング剤、清澄剤、粘度調整剤、接着剤、可塑剤およびこれらの混合物からなる群から選択される1種類以上の薬剤を含んでいてもよい。
本明細書に示されるトナーのために多くの適切なワックスが選択されてもよく、ワックスがCPFトナーに含まれていてもよい。
任意要素のワックスの例としては、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなど、例えば、Allied ChemicalおよびBaker Petrolite Corporationから市販されているもの;Michaelman Inc.およびDaniels Products Companyから入手可能なワックスエマルション;Eastman Chemical Products,Inc.から市販のEPOLENE N−15(商標);三洋化成工業株式会社から入手可能な低重量平均分子量ポリプロピレンVISCOL 550−P(商標)、IGI Chemicalsからワックス分散物として入手可能なOMNOVA D1509(登録商標)および同様の材料が挙げられる。開示されるトナーのために選択可能な官能基化されたワックスの例としては、アミン、アミド、例えば、Micro Powder Inc.から入手可能なAQUA SUPERSLIP 6550(商標)、SUPERSLIP 6530(商標)、フッ素化ワックス、例えば、Micro Powder Inc.から入手可能なPOLYFLUO 190(商標)、POLYFLUO 200(商標)、POLYFLUO 523XF(商標)、AQUA POLYFLUO 411(商標)、AQUA POLYSILK 19(商標)、POLYSILK 14(商標);混合してフッ素化したアミドワックス、例えば、これもMicro Powder Inc.から入手可能なMICROSPERSION 19(商標);イミド、エステル、四級アミン、カルボン酸またはアクリルポリマーエマルション、例えば、JONCRYL 74(商標)、89(商標)、130(商標)、537(商標)および538(商標)(すべてSC Johnson Waxから入手可能)、Allied Chemical、Petrolite CorporationおよびSC Johnson Waxから入手可能な塩素化されたポリプロピレンおよびポリエチレンが挙げられる。これらの多くの開示されたワックスは、場合により、フラクション化または蒸留され、粘度および/または温度の基準を満たす特定の留分または部分を与えてもよく、粘度は、例えば、約10,000cpであり、温度は、約100℃である。いくつかの実施形態において、ワックスは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびこれらの混合物からなる群から選択される。いくつかの実施形態において、ワックスは、溶融範囲が約70〜約120℃、または約80〜約100℃、または約85〜約95℃である。
いくつかの実施形態において、ワックスは、例えば、粒子直径が約100ナノメートル〜約500ナノメートル、または約100ナノメートル〜約300ナノメートルのワックス、水、アニオン系界面活性剤またはポリマー系安定化剤、場合により、非イオン系界面活性剤を含む分散物の形態である。いくつかの実施形態において、ワックスは、ポリエチレンワックス粒子、例えば、POLYWAX(登録商標)655、またはPOLYWAX(登録商標)725、POLYWAX(登録商標)850、POLYWAX(登録商標)500(POLYWAX(登録商標)ワックスは、Baker Petroliteから市販される)を含み、例えば、ここではX1214、X1240、X1242、X1244などと呼ばれる市販のPOLYWAX(登録商標)655の蒸留部分であるが、POLYWAX(登録商標)655の留分に限定されないフラクション化/蒸留されたワックスを含む。粘度の上限が約10,000cpであり、温度の上限が約100℃である粘度/温度の基準を満たす特定の部分を与えるワックスを使用してもよい。これらのワックスは、粒子直径が約100〜約500ナノメートルの範囲であってもよいが、これらの直径または粒径に限定されない。他のワックスの例としては、Shell(SMDA)から入手可能なFT−100ワックス、Nippon Seiroから入手可能なFNP0092が挙げられる。
ワックスを分散させるために使用される界面活性剤は、アニオン系界面活性剤、例えば、第一工業製薬から市販されるNEOGEN RK(登録商標)またはTayca Corporationから市販されるTAYCAPOWER(登録商標)BN2060、またはDuPontから入手可能なDOWFAX(登録商標)であってもよい。
いくつかの実施形態において、ワックスは、トナー中に任意の適切な量または望ましい量で存在していてもよい。この実施形態において、ワックスは、トナー中に、従来必要な量よりも少ない量で、例えば、トナーの固形分の合計重量を基準として、2〜約15、約2〜約13、または約4〜約10、または約4〜約6重量%存在していてもよい。具体的な実施形態において、ワックスは、トナー中に、トナーの固形分の合計重量を基準として、約4〜約6重量%の量で存在する。トナーワックスの量は、いくつかの実施形態において、例えば、トナーの固形分を基準として、0.1〜約20重量%、約0.5〜約15重量%、約1〜約12重量%、約1〜約10重量%、約2〜約8重量%、約4〜約9重量%、約1〜約5重量%、約1〜約4重量%、または約1〜約3重量%であってもよい。いくつかの実施形態において、ワックスは、トナーの合計重量を基準として、約2〜約13重量%の量で存在する。具体的な実施形態において、ワックスは、トナーの合計重量を基準として、約4〜約5重量%の量で存在する。
いくつかの実施形態において、CPFトナーは、さらに、シェルを含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、シェルは、アモルファス低分子エステルまたはポリマー樹脂を含む。第1の樹脂の従来技術の樹脂組成物の置き換えとして、選択されるアモルファスポリエステルの例は、例えば、ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールAテレフタレート)ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−ドデセニルサクシネート)ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−フマレート)(比較例A)、ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−テレフタレート)ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−ドデセニルサクシネート)−ターポリ−(エトキシル化ビスフェノールAテレフタレート)ターポリ−(エトキシル化ビスフェノールA−ドデセニルサクシネート)−ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−トリメリテート)−ターポリ−(エトキシル化ビスフェノールA−トリメリテート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(ブチルオキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(1,2−プロピレンフマレート)、ポリ(プロポキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(ブチルオキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−マレエート)、ポリ(1,2−プロピレンマレエート)、ポリ(プロポキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)、ポリ(ブチルオキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)、ポリ(コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−イタコネート)およびターポリ(プロポキシル化ビスフェノールA−テレフタレート)−ターポリ(プロポキシル化ビスフェノールA−ドデセニルサクシネート)−ターポリ(プロポキシル化ビスフェノールA−フマレート)、これらの混合物などである。
アモルファスポリエステル樹脂は、例えば、数平均分子量(Mn)が、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、例えば、約5,000〜約100,000、約10,000〜約75,000、または約5,000〜約50,000であってもよい。アモルファスポリエステル樹脂の重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン標準を用いたGPCによって決定される場合、例えば、約2,000〜約100,000、約15,000〜約85,000、または約5,000〜約80,000であってもよい。アモルファスポリエステル樹脂の広い分子量分布(Mw/Mn)または多分散性は、例えば、約2〜約8、約2〜約6、約3〜約5である。
いくつかの実施形態において、二塩基酸、ジオールおよび末端がカルビノールのポリ(アルキルシロキサン)の混合物を加熱することを含む、結晶性ポリエステルブロックとアモルファスポリアルキルシロキサンブロックとを含むブロックコポリマーを製造する方法が提供される。特定の実施形態において、方法を使用し、式(I)の構造を有するブロックコポリマーを製造してもよく、
Figure 2017165951
式中、RおよびRは、独立して、C〜Cアルキル基であり、aは、1〜1000の整数であり、bは、1〜100の整数であり、mは、1〜12の整数であり、nは、0〜10の整数であり、pは、5〜1000の整数である。
いくつかの実施形態において、トナーを固着するために、圧力を加えつつ、加熱工程を行う場合、約1℃/分〜約20℃/分の加熱速度で、温度は、約25℃〜約130℃の範囲であってもよい。
いくつかの実施形態において、コポリマーの結晶性成分は、ポリエステルである。結晶性ポリエステルは、二塩基酸とジオールから調製することができる。結晶性ポリエステル樹脂を調製するために選択される有機ジオールの例としては、約2〜約36個の炭素原子を含む脂肪族ジオール、例えば、1,2−エタンジオール、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、1,12−ドデカンジオールなどが挙げられる。脂肪族ジオールは、例えば、樹脂の約45〜約55モル%になるように選択される。
結晶性ポリエステル樹脂を調製するために選択される有機二塩基酸とジエステルの例としては、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、マロン酸およびメサコン酸、ジエステルまたはその無水物が挙げられる。有機二塩基酸は、例えば、樹脂の約45〜約55モル%になるように選択されてもよい。
低温圧力固着可能なトナーについて、基材表面の上、および基材中の穴または繊維の中にトナーが流れることができ、トナー粒子が互いに流れることができ、それによって基材に効果的に付着する平滑な連続的なトナー層を与えるように、低温圧力固着システムの加圧下、室温付近でトナー材料が流動することが望ましいだろう。この流動は、Shimadzu Corporationから入手可能なCFT−500D Flowtester(商標)を利用して測定することができる。加えられる圧力は、従来技術よりも相対的に低いことが望ましいだろう(例えば、約100kgf/cm)。しかしながら、いくつかの実施形態において、圧力は、トナーの流動開始および流動粘度のための上述の条件を満たすことができる限り、もっと高くてもよく(約400kgf/cmまで)、またはもっと低くてもよい(5kgf/cm程度の低さ)。いくつかの実施形態において、低温圧力固着システムに入れる前に、トナーまたは紙をあらかじめ加熱するために、ある程度熱を加えてもよく、室温よりもある程度高い温度のための低温圧力を可能にすることができる。
いくつかの実施形態において、低い圧力(例えば、約10kgf/cm)で圧力を加える低温圧力固着について、低温圧力固着トナーは、例えば、トナーカートリッジ中、またはプリンタ中(現像筐体を含む)、または画像化表面(例えば、光受容体)で、またはいくつかの実施形態において、中間転写ベルト中でトナー粒子が一緒にくっつくように、顕著に流動しないことが望ましいだろう。運搬中、またはプリンタ中、温度が50℃まで上がることもあり、そのため、いくつかの実施形態において、約10kgf/cmで50℃までは粒子が一緒にくっつくように、トナーが顕著に流動しないことが望ましいだろう。従って、いくつかの実施形態において、低温圧力固着トナーのために、約10kgf/cmの低い圧力が加えられた状態で材料の粘度が約10,000Pa−sの値まで下がる温度は、約50℃〜約70℃、いくつかの実施形態において、約55℃〜約70℃、いくつかの実施形態において、約60℃〜約90℃、またはさらなる実施形態において、約20kgf/cm〜約40kgf/cmでの温度である。
従って、保存およびプリンタでの使用に代表される低圧で材料が流動する高い温度を有し、望ましい高い定温圧力固着の圧力での材料のための低い温度を有することが望ましいだろう。いくつかの実施形態において、低温圧力固着組成物に加えられる圧力を10Kgf/cmから100Kgf/cmまで上げると、約10℃〜約60℃の範囲で計算される温度シフトが存在し、低温圧力固着組成物の流動粘度は、約10,000パスカル秒に等しい。このような実施形態において、温度シフトは、以下のように計算することができる。
ΔTη=10000=Tη=10000(10kgf/cm)−Tη=10000(100kgf/cm
ここで、Tη=10000(10kgf/cm)は、加えられる圧力が10kgf/cmで、流動粘度ηが10000Pa−sの温度であり、Tη=10000(100kgf/cm)は、100kgf/cmでの流動粘度ηが10000Pa−sの温度である。他の実施形態において、保存およびプリンタでの使用に加えられる低い圧力は、約10kgf/cm〜約40kgf/cmの範囲であってもよく、低温圧力固着のために加えられる高い圧力は、約25kgf/cm〜約400kgf/cmの範囲であってもよい。
トナーは、N−Capトナー(例えば、米国特許第5,283,153号に記載されるような封入されたトナー)に組み込まれ、乳化凝集トナーに組み込まれ、場合によりシェルを有する、従来の押出成型および粉砕、懸濁、SPSS(Journal of the Imaging Society of Japan,Vol.43、1、48−53、2004に記載されるような、ポリマー/顔料溶液の懸濁および溶媒除去方法による球状ポリエステルトナー(Spherical Polyester Toner by Suspension of Polymer/Pigment Solution and Solvent Removal Method))を含む任意の手段によって、本明細書に開示されるブロックコポリマーから調製することができる。トナー用途のために必要な場合、無溶媒法によるものを含め、転相乳化によって、結晶性および/またはアモルファス性の混合物を組み込んでラテックスを製造し、溶媒蒸留によって調製することができる。
ここに開示されるCPFトナーに他の添加剤が存在していてもよい。この実施形態のCPFトナー組成物は、場合により、従来の添加剤と関連する既知の機能性を利用するために、1種類以上の従来の添加剤をさらに含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、着色剤、酸化防止剤、消泡剤、すべり剤およびレベリング剤、清澄剤、粘度調整剤、接着剤、可塑剤などが挙げられるだろう。存在する場合、任意要素の添加剤は、それぞれ、または組み合わせて、CPFトナー中に任意の望ましい量または有効な量で、例えば、CPFトナーの重量の約1%〜約10%、約5%〜約10%、または約3%〜約5%存在していてもよい。
典型的なCPFトナー組成物において、低分子組成物の変色を防ぐために酸化防止剤が添加される。いくつかの実施形態において、酸化防止材料としては、IRGANOX(登録商標)1010、NAUGARD(登録商標)76、NAUGARD(登録商標)445、NAUGARD(登録商標)512、およびNAUGARD(登録商標)524を挙げることができる。いくつかの実施形態において、酸化防止剤は、NAUGARD(登録商標)445である。他の実施形態において、酸化防止材料としては、リン酸カルシウム塩MAYZO(登録商標)BNX(登録商標)1425、チオフェノールMAYZO(登録商標)BNX(登録商標)358(両方ともMAYZO(登録商標)から市販される)、SI Groupから市販されるノニルフェノールジスルフィドETHANOX(登録商標)323Aを挙げることができる。
いくつかの実施形態において、本明細書に開示されるCPFトナーは、さらに可塑剤を含んでいてもよい。例示的な可塑剤として、Uniplex 250(Unitexから市販される)、Ferroから商標名SANTICIZER(商標登録)で市販されるフタル酸エステル可塑剤、例えば、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸アルキルベンジル(SANTICIZER(商標登録)278)、リン酸トリフェニル(Ferroから市販される)、リン酸トリブトキシエチルKP−140(Great Lakes Chemical Corporationから市販される)、フタル酸ジシクロヘキシルMORFLEX(登録商標)150(Morflex Chemical Company Inc.から市販される)、トリメリット酸トリオクチル(Sigma Aldrich Co.から市販される)などが挙げられるだろう。可塑剤は、CPFトナーの約0.01〜約30重量%、約0.1〜約25重量%、約1〜約20重量%の量で存在していてもよい。
いくつかの実施形態において、本明細書に記載される低温圧力固着トナー組成物は、着色剤も含む。染料、顔料、これらの混合物を含め、低温圧力固着トナー組成物に任意の望ましい着色剤または有効な着色剤を使用してもよい。CPFトナーに分散または溶解することができ、他のCPFトナー成分と相溶性である限り、任意の染料または顔料が選択されてもよい。任意の従来の低温圧力固着トナー着色剤材料、例えば、Color Index(C.I.)Solvent Dye、Disperse Dye、改質されたAcid and Direct Dye、Basic Dye、Sulphur Dye、Vat Dye、蛍光染料など。適切な線量の例としては、NEOZAPON(登録商標)Red 492(BASF);ORASOL(登録商標)Red G(Pylam Products);Direct Brilliant Pink B(Oriental Giant Dyes);Direct Red 3BL(Classic Dyestuffs);SUPRANOL(登録商標)Brilliant Red 3BW(Bayer AG);Lemon Yellow 6G(United Chemie);Light Fast Yellow 3G(Shaanxi);Aizen Spilon Yellow C−GNH(Hodogaya Chemical);Bemachrome Yellow GD Sub(Classic Dyestuffs);CARTASOL(登録商標)Brilliant Yellow 4GF(Clariant);Cibanone Yellow 2G(Classic Dyestuffs);ORASOL(登録商標)Black RLI(BASF);ORASOL(登録商標)Black CN(Pylam Products);Savinyl Black RLSN(Clariant);Pyrazol Black BG(Clariant);MORFAST(登録商標)Black 101(Rohm & Haas);Diaazol Black RN(ICI);THERMOPLAST(登録商標)Blue 670(BASF);ORASOL(登録商標)Blue GN(Pylam Products);Savinyl Blue GLS(Clariant);LUXOL(登録商標)Fast Blue MBSN(Pylam Products);Sevron Blue 5GMF(Classic Dyestuffs);BASACID(登録商標)Blue 750(BASF);KEYPLAST(登録商標)Blue(Keystone Aniline Corporation);NEOZAPON(登録商標)Black X51(BASF);Classic Solvent Black 7(Classic Dyestuffs);SUDAN(登録商標)Blue 670(C.I.61554)(BASF);SUDAN(登録商標)Yellow 146(C.I.12700)(BASF);SUDAN(登録商標)Red 462(C.I.26050)(BASF);C.I.Disperse Yellow 238;Neptune Red Base NB543(BASF、C.I.Solvent Red 49);Neopen Blue FF−4012(BASF);Fatsol Black BR(C.I.Solvent Black 35)(Chemische Fabriek Triade BV);Morton Morplas Magenta 36(C.I.Solvent Red 172);金属フタロシアニン着色剤、例えば、米国特許第6,221,137号に開示されるものなどが挙げられる。例えば、米国特許第5,621,022号および米国特許第5,231,135号に開示されるもの、例えば、Milliken & CompanyからMilliken Ink Yellow 869、Milliken Ink Blue 92、Milliken Ink Red 357、Milliken Ink Yellow 1800、Milliken Ink Black 8915−67、uncut Reactint Orange X−38、uncut Reactint Blue X−17、Solvent Yellow 162、Acid Red 52、Solvent Blue 44およびuncut Reactint Violet X−80として市販されるポリマー染料を使用することもできる。
顔料も、低温圧力固着トナーに適した着色剤である。適切な顔料の例としては、PALIOGEN(登録商標)Violet 5100(BASF);PALIOGEN(登録商標)Violet 5890(BASF);HELIOGEN(登録商標)Green L8730(BASF);LITHOL(登録商標)Scarlet D3700(BASE);SUNFAST(登録商標)Blue 15:4(Sun Chemical);HOSTAPERM(登録商標)Blue B2G−D(Clariant);HOSTAPERM(登録商標)Blue B4G(Clariant);Permanent Red P−F7RK;HOSTAPERM(登録商標)Violet BL(Clariant);LITHOL(登録商標)Scarlet 4440(BASF);Bon Red C(Dominion Color Company);ORACET(登録商標)Pink RF(BASF);PALIOGEN(登録商標)Red 3871 K(BASF);SUNFAST(登録商標)Blue 15:3(Sun Chemical);PALIOGEN(登録商標)Red 3340(BASF);SUNFAST(登録商標)Carbazole Violet 23(Sun Chemical);LITHOL(登録商標)Fast Scarlet L4300(BASF);SUNBRITE(登録商標)Yellow 17(Sun Chemical);HELIOGEN(登録商標)Blue L6900、L7020(BASF);SUNBRITE(登録商標)Yellow 74(Sun Chemical);SPECTRA PAC C Orange 16(Sun Chemical);HELIOGEN(登録商標)Blue K6902、K6910(BASF);SUNFAST(登録商標)Magenta 122(Sun Chemical);HELIOGEN(登録商標)Blue D6840、D7080(BASF);SUDAN(登録商標)Blue OS(BASF);NEOPEN Blue FF4012(BASF);PV Fast Blue B2GO1(Clariant);IRGALITE Blue GLO(BASF);PALIOGEN(登録商標)Blue 6470(BASF);SUDAN(登録商標)Orange G(Aldrich);SUDAN(登録商標)Orange 220(BASF);PALIOGEN(登録商標)Orange 3040(BASF);PALIOGEN(登録商標)Yellow 152、1560(BASF);LITHOL(登録商標)Fast Yellow 0991 K(BASF);PALIOTOL Yellow 1840(BASF);NOVOPERM Yellow FGL(Clariant);Ink Jet Yellow 4G VP2532(Clariant);Toner Yellow HG(Clariant);Lumogen Yellow D0790(BASF);Suco−Yellow L1250 (BASF);Suco−Yellow D1355(BASF);Suco Fast Yellow D1355、D1351(BASF);HOSTAPERM Pink E 02(Clariant);Hansa Brilliant Yellow 5GX03(Clariant);Permanent Yellow GRL 02(Clariant);Permanent Rubine L6B 05(Clariant);FANAL Pink D4830(BASF);CINQUASIA(登録商標)Magenta(DU PONT);PALIOGEN(登録商標)Black L0084(BASF);Pigment Black K801(BASF);およびカーボンブラック、例えば、REGAL 330(商標)(Cabot)、Nipex 150(Evonik)Carbon Black 5250およびCarbon Black 5750(Columbia Chemical)など、およびこれらの混合物が挙げられる。
CPFトナー中の顔料分散物は、共力剤および分散剤によって安定化されていてもよい。一般的に、適切な顔料は、有機材料または無機物であってもよい。例えば、堅牢性が高い磁気インク文字認識(MICR)インクを製造するために、磁気材料系の顔料も適している。磁気顔料としては、磁気ナノ粒子、例えば、強磁性ナノ粒子が挙げられる。
米国特許第6,472,523号、米国特許第6,726,755号、米国特許第6,476,219号、米国特許第6,576,747号、米国特許第6,713,614号、米国特許第6,663,703号、米国特許第6,755,902号、米国特許第6,590,082号、米国特許第6,696,552号、米国特許第6,576,748号、米国特許第6,646,111号、米国特許第6,673,139号、米国特許第6,958,406号、米国特許第6,821,327号、米国特許第7,053,227号、米国特許第7,381,831号、米国特許第7,427,323号に開示される着色剤も適している。
いくつかの実施形態において、溶媒染料が使用される。本明細書で使用するのに適した溶媒染料の一例としては、本明細書に開示するCPFトナー担体との相溶性のため、スピリット可溶性染料が挙げられるだろう。適切なスピリット溶媒染料の例としては、NEOZAPON(登録商標)Red 492(BASF);ORASOL(登録商標)Red G(Pylam Products);Direct Brilliant Pink B(Global Colors);Aizen Spilon Red C−BH(Hodogaya Chemical);Kayanol Red 3BL(Nippon Kayaku);Spirit Fast Yellow 3G;Aizen Spilon Yellow C−GNH(Hodogaya Chemical);CARTASOL(登録商標)Brilliant Yellow 4GF(Clariant);PERGASOL(登録商標)Yellow 5RA EX(Classic Dyestuffs);ORASOL(登録商標)Black RLI(BASF);ORASOL(登録商標)Blue GN(Pylam Products);Savinyl Black RLS(Clariant);MORFAST(登録商標)Black 101(Rohm and Haas);THERMOPLAST(登録商標)Blue 670(BASF);Savinyl Blue GLS(Sandoz);LUXOL(登録商標)Fast Blue MBSN(Pylam);Sevron Blue 5GMF(Classic Dyestuffs);BASACID(登録商標)Blue 750(BASF);KEYPLAST(登録商標)Blue(Keystone Aniline Corporation);NEOZAPON(登録商標)Black X51(C.I. Solvent Black、C.I.12195)(BASF);SUDAN(登録商標)Blue 670(C.I.61554)(BASF);SUDAN(登録商標)Yellow 146(C.I.12700)(BASF);SUDAN(登録商標)Red 462(C.I.260501)(BASF)、これらの混合物などが挙げられる。
着色剤は、低温圧力固着トナー中に、望ましい色または色相を得るのに望ましい量または有効な量で、例えば、CPFトナーの少なくとも約0.1重量%〜約50重量%、少なくとも約0.2重量%〜約20重量%、少なくとも約0.5重量%〜約10重量%存在していてもよい。着色剤は、CPFトナー中に、例えば、CPFトナーの約0.1〜約15重量%、または約0.5〜約6重量%の量で含まれていてもよい。
本開示の実施形態を示すために以下の実施例を提示する。これらの実施例は、単なる説明を意図しており、本開示の範囲を限定することを意図していない。また、特に示されていない限り、部およびパーセントは、重量基準である。本明細書で使用される場合、「室温」は、約20℃〜約25℃の温度を指す。
比較例1
この実施例は、ポリジメチルシロキサンを含まず、ドデカン二酸とノナンジオールグリコールから誘導される結晶性ポリエステル(m=10、n=7)の合成を記載する。
2Lのbuchi反応器に、632gのドデカン二酸、540gのノナンジオール、3グラムのElf Atochemから入手可能なFASCAT 4100を投入した。混合物を3時間かけて225℃までゆっくりと加熱し、次いで、225℃にさらに7時間維持した。次いで、樹脂を取り出し、放置して室温まで冷却した。
実施例2
この実施例は、5重量%のコ−ポリジメチルシロキサンを含む、結晶性コ−ポリエステル−コ−ポリ(ジメチルシロキサン)(ドデカン二酸とノナンジオールグリコールから誘導される95重量%のコ−ポリエステル)(m=10、n=0)の合成を記載する。
2Lのbuchi反応器に、624gのドデカン二酸、337gのエチレングリコール、50グラムのGelest,Inc.から入手可能な、粘度が約50〜約60ポイズの末端がカルビノールのポリジメチルシロキサン、3グラムのElf Atochemから入手可能なFASCAT 4100を投入した。混合物を3時間かけて225℃までゆっくりと加熱し、次いで、225℃にさらに5時間維持した。このコ−ポリエステル−コ−ポリジメチルシロキサンは、約95%の結晶性コ−ポリエステルと、約5%のコ−ポリジメチルシロキサン(PDMS)から構成されており、
Figure 2017165951
式中、m=10、n=0であり、RおよびRは、メチルである。
実施例3〜10
実施例1の手順によって、コ−ポリエステルとコ−ポリジメチルシロキサンの比率を変え、一連のコ−ポリエステル−コ−ポリジメチルシロキサンを調製した。熱分析の結果を表1に列挙する。溶媒としてテトラヒドロフラン、滴定剤としてカリウムメトキシド、指示薬としてフェノールフタレインを用い、酸価を得た。100℃でBrookfieldから入手可能なCAP 2000+Viscometerを用い、粘度を得た。示差走査熱量測定法によって、10℃/分の加熱冷却速度で、融点、再結晶化温度および融合熱を得た。分子量平均(M)および重量数(M)を、ポリスチレン標準を用いたゲル浸透クロマトグラフィーによって得た。
Figure 2017165951
上の樹脂から、CFT−500D Flowtester(商標)を利用し、20℃〜100℃の範囲の温度で、10Kg/cmおよび100Kg/cmの両方の圧力で、比較例1と、実施例4、7、10を評価した。結果を図1〜4に示す。図1は、比較例1の結晶性樹脂を特性決定したものであり、10Kg/cmと100Kg/cmの圧力での温度差が、温度に対する粘度の挙動において何ら差を示さないため、バロプラスチック効果を示さない。比較例1の樹脂が、ポリエステルとポリジメチルシロキサンのコブロックを含まないため、このことは、予想される。選択したコ−ポリエステル−コ−ポリジメチルシロキサンから構成される実施例4、7、10のコポリマーを、それぞれ、図2、図3、図4に示す。これら後者の樹脂それぞれにおいて、これらの樹脂が10〜100Kg/cmの圧力を受けたとき、温度に対する粘度における10℃〜約20℃低下の差をみとめることができ、これらがすべてバロプラスチック材料であることを示している。
実施例11
この実施例は、実施例5のブロックコポリマー(94重量%)とシアン顔料(6重量%)からのCPFトナーの合成を記載する。
まず、ラテックスを転相プロセスによって作成した。1リットルのBuchi反応器にメカニカルアンカーブレード、蒸留装置を取り付け、200グラムの実施例5のブロックコポリマー、120グラムのメチルエチルケトン、6gのイソプロパノールを投入した。混合物を65℃まで加熱し、樹脂を溶解した後、12グラムの10%水酸化アンモニウムを加えた。次いで、この混合物に、1グラム/分の速度で300グラムの水を滴下した。ラテックスを得て、有機溶媒(メチルエチルケトンおよびイソプロパノール)を留去した。次いで、ラテックスを20ミクロンのふるいでふるい分けした。固体含有量42重量%で、粒径は141.4nmであると測定された。
1Lのガラスケトルに、メカニカルアンカーブレードを取り付け、223グラムの上述のラテックス、18.1グラムのSun Chemicalsから入手可能なシアン顔料分散物(33重量%)、3グラムのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム界面活性剤、76グラムの水を投入した。得られた混合物を、0.3M硝酸水溶液を用い、pHを4.5に調節した。次いで、2.1グラムの硫酸アルミニウムを9.4グラムの水と混合したものを、毎分3000〜4000回転(rpm)で均質化しつつ、上述の混合物に加えた。反応器の攪拌を230rpmに設定し、40℃まで加熱し、樹脂と顔料粒子を凝集させた。トナーの粒径が6.5ミクロンに達したら、4% NaOH溶液を用い、スラリーのpHを9.0に調節し、攪拌を160rpmまで下げた。次いで、反応器を50℃まで加熱し、pHを8.5に2時間維持し、その間にトナー凝集物が融着し、トナー粒子が生成する。次いで、混合物を冷水容器(1リットル)に取り出した。次いで、トナーを濾別し、水で繰り返し洗浄し、凍結乾燥させた。最終的な粒径は6.4ミクロンであった。
実施例12〜14
次いで、上の手順に従って、ブロックコポリマー樹脂と着色剤を用い、一連のCPFトナーを調製した。その特性を表2に列挙する。
Figure 2017165951
低温圧力固定
処理速度243mm/s、1000PSI(6.9MPa)から1500PSI(10.3MPa)の可変性の爪圧力負荷範囲、ロール接触長さ70mmで低温圧力固定を利用した。圧力を5kg/cm(82 lb/inch)の一定圧力に維持した。融合固定ができないXerox 800プリンタを用い、紙の上にトナー画像を作成した。次いで、融合していない印刷物に対し、上述の低温圧力固定を行った。次いで、Crock布アタッチメントを備えるTaber Linear Abraser(Model 5700)を用い、画像の性能を評価した。この画像を1分あたり10サイクル、60サイクル擦った。上述のすべてのトナーは、紙に対して優れたトナー固着を示し、Taber試験中にCrock布へのトナー画像の最小限の除去がなかった。

Claims (10)

  1. 結晶性ポリエステルブロックと、
    アモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロックとを含み、
    バロプラスチック挙動を示す、ブロックコポリマー。
  2. 式(I)の構造を有し、
    Figure 2017165951
    式中、RおよびRは、独立して、C〜Cアルキル基であり、aは、1〜1000の整数であり、bは、1〜100の整数であり、mは、1〜12の整数であり、nは、0〜10の整数であり、pは、5〜1000の整数である、請求項1に記載のブロックコポリマー。
  3. ブロックコポリマーは、数平均分子量(M)が約2,000ダルトン〜約50,000ダルトンである、請求項1に記載のブロックコポリマー。
  4. ブロックコポリマーは、平均分子量(M)が約5,000ダルトン〜約100,000ダルトンである、請求項1に記載のブロックコポリマー。
  5. 粘度が10kg/cm 対 100kg/cmで測定される場合、バロプラスチック挙動によって、約5℃〜約40℃の温度シフトが生じる、請求項1に記載のブロックコポリマー。
  6. ブロックコポリマーを含み、前記ブロックコポリマーが、
    結晶性ポリエステルブロックと、
    アモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロック、着色剤と、場合によりワックスとを含む、低温圧力固着(CPF)トナー。
  7. ブロックコポリマーが、式(I)の構造を有し、
    Figure 2017165951
    式中、RおよびRは、独立して、C〜Cアルキル基であり、aは、1〜1000の整数であり、bは、1〜100の整数であり、mは、1〜12の整数であり、nは、0〜10の整数であり、pは、5〜1000の整数である、請求項6に記載のCPFトナー。
  8. シェルをさらに含み、前記シェルが、ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールAテレフタレート)ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−ドデセニルサクシネート)ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−フマレート)(比較例A)、ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−テレフタレート)ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−ドデセニルサクシネート)−ターポリ−(エトキシル化ビスフェノールAテレフタレート)ターポリ−(エトキシル化ビスフェノールA−ドデセニルサクシネート)−ターポリ−(プロポキシル化ビスフェノールA−トリメリテート)−ターポリ−(エトキシル化ビスフェノールA−トリメリテート)、ポリ(エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(ブチルオキシル化ビスフェノール コ−フマレート)、ポリ(コ−プロポキシル化ビスフェノール コ−エトキシル化ビスフェノール コ−フマレート)およびポリ(1,2−プロピレンフマレート)として選択されるアモルファスポリエステル樹脂を含む、請求項6に記載のCPFトナー。
  9. 二塩基酸、ジオールおよび末端がカルビノールのポリ(アルキルシロキサン)の混合物を加熱することを含む、結晶性ポリエステルブロックとアモルファスポリ(アルキルシロキサン)ブロックとを含むブロックコポリマーを製造する方法。
  10. ブロックコポリマーが、式(I)の構造を有し、
    Figure 2017165951
    式中、RおよびRは、独立して、C〜Cアルキル基であり、aは、1〜1000の整数であり、bは、1〜100の整数であり、mは、1〜12の整数であり、nは、0〜10の整数であり、pは、5〜1000の整数である、請求項9に記載の方法。

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