JP2020012861A - Alumina for toner external addition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はトナー外添用アルミナに関する。 The present invention relates to alumina for external addition to toner.
画像形成装置では静電潜像を可視化して記録紙に定着させるためにトナー粒子が用いられる。前記トナー粒子は、一般に、基材となる樹脂粒子と該樹脂粒子に保持される着色剤とから構成され、さらに離型剤、電荷制御剤、外添剤等も含む。前記外添剤は、トナー粒子の帯電安定性、流動性等を制御する観点から添加されうる。トナー粒子の流動性が高いと、トナー粒子が凝集しにくいため、例えば、トナーをカートリッジから現像装置へ補給しやすくなる。 In an image forming apparatus, toner particles are used to visualize an electrostatic latent image and fix it on recording paper. The toner particles generally include resin particles serving as a base material and a colorant held by the resin particles, and further include a release agent, a charge control agent, an external additive, and the like. The external additive can be added from the viewpoint of controlling charge stability, fluidity, and the like of the toner particles. If the fluidity of the toner particles is high, the toner particles are less likely to agglomerate, and thus, for example, it becomes easier to supply toner from the cartridge to the developing device.
特許文献1には、前記外添剤としてアルミナ微粉を使用することが開示されている。前記特許文献1は、α相を主結晶相とするアルミナは硬度が高く、感光体の表面を傷つけることがあること、及び流動性が十分ではないことを開示し、γ相を主結晶相とするアルミナが好ましいことを開示する。 Patent Document 1 discloses that alumina fine powder is used as the external additive. Patent Document 1 discloses that alumina having an α phase as a main crystal phase has high hardness, may damage the surface of the photoreceptor, and has insufficient fluidity. Discloses that preferred alumina is preferred.
しかし、本発明者らが検討したところ、γ相を主結晶相とするアルミナでも流動性が不十分であることが判明した。従って本発明が解決しようとする課題は、主結晶相がγ相であるアルミナよりもトナーの流動性を高めることができるトナー外添用アルミナを提供することにある。 However, the present inventors have studied and found that even alumina having a γ phase as a main crystal phase has insufficient fluidity. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an alumina for external addition to a toner, which can increase the fluidity of the toner as compared with alumina having a γ phase as a main crystal phase.
本発明は以下の通りである。
[1]主結晶相がθ相、δ相、又はκ相であるトナー外添用アルミナ。
[2]細孔半径が1.3nm〜100nmであるメソ孔の細孔容積が1.5mL/g以下である[1]に記載のトナー外添用アルミナ。
[3]表面に疎水化層を有する[1]又は[2]に記載のトナー外添用アルミナ。
[4]BET比表面積が40m2/g以上である[3]に記載のトナー外添用アルミナ。
[5]水分率が5.0%以下である[3]又は[4]に記載のトナー外添用アルミナ。
[6]前記疎水化層が、アルコキシシラン疎水化層である[3]〜[5]のいずれかに記載のトナー外添用アルミナ。
The present invention is as follows.
[1] Alumina for external addition to a toner in which a main crystal phase is a θ phase, a δ phase, or a κ phase.
[2] The alumina for external addition to toner according to [1], wherein the pore volume of mesopores having a pore radius of 1.3 nm to 100 nm is 1.5 mL / g or less.
[3] The alumina for external addition to a toner according to [1] or [2], which has a hydrophobic layer on the surface.
[4] The alumina for external addition to toner according to [3], wherein the alumina has a BET specific surface area of 40 m 2 / g or more.
[5] The alumina for external addition to a toner according to [3] or [4], wherein the alumina content is 5.0% or less.
[6] The alumina for external addition to a toner according to any one of [3] to [5], wherein the hydrophobic layer is an alkoxysilane hydrophobic layer.
本発明のトナー外添用アルミナによれば、トナーの流動性を高めることができる。 According to the alumina for external addition of the toner of the present invention, the fluidity of the toner can be improved.
1.トナー外添用アルミナ
本発明のトナー外添用アルミナは、主結晶相がθ相、δ相、又はκ相である。前記アルミナをトナーの外添剤として使用すると、トナーの流動性を高めることができる。
1. Alumina for External Addition of Toner The alumina for external addition of the toner of the present invention has a main crystal phase of a θ phase, a δ phase, or a κ phase. When the alumina is used as an external additive of the toner, the fluidity of the toner can be improved.
アルミナの主結晶相は、CuKα特性X線回折パターンに基づいて決定される。以下のピーク強度を比較し、最も強度が大きいピークに相当する相を主結晶相とする。
α相:2θ=57.5°
θ相:2θ=32.7°
δ相:2θ=36.5°
γ相:2θ=45.4°
κ相:2θ=42.9°
The main crystal phase of alumina is determined based on the CuKα characteristic X-ray diffraction pattern. The following peak intensities are compared, and the phase corresponding to the peak having the highest intensity is defined as the main crystal phase.
α phase: 2θ = 57.5 °
θ phase: 2θ = 32.7 °
δ phase: 2θ = 36.5 °
γ phase: 2θ = 45.4 °
κ phase: 2θ = 42.9 °
θ相、δ相、又はκ相が主結晶相であるとき、前記アルミナは最安定相であるα相も含むことがある。α相の混入率は、例えば、40%以下であり、好ましくは30%以下であり、より好ましくは20%以下であり、さらに好ましくは10%以下であり、よりさらに好ましくは5%以下であり、0%であってもよい。なおα相混入率は、次式によって求まる。
α相混入率(%)=(α相ピーク強度/主結晶相ピーク強度)×100
When the θ phase, δ phase, or κ phase is the main crystal phase, the alumina may also include the α phase, which is the most stable phase. The mixing ratio of the α phase is, for example, 40% or less, preferably 30% or less, more preferably 20% or less, still more preferably 10% or less, and still more preferably 5% or less. , 0%. The α-phase mixing ratio is obtained by the following equation.
α phase contamination rate (%) = (α phase peak intensity / main crystal phase peak intensity) × 100
前記アルミナのBET比表面積は、例えば、40m2/g以上であり、好ましくは50m2/g以上であり、より好ましくは60m2/g以上であり、例えば、150m2/g以下であり、好ましくは130m2/g以下であり、より好ましくは100m2/g以下である。 The BET specific surface area of the alumina is, for example, 40 m 2 / g or more, preferably 50 m 2 / g or more, more preferably 60 m 2 / g or more, for example, 150 m 2 / g or less, preferably Is 130 m 2 / g or less, more preferably 100 m 2 / g or less.
前記アルミナにおいて、細孔半径が1.3nm〜100nmであるメソ孔の細孔容積は、例えば、1.5mL/g以下であり、好ましくは1.3mL/g以下であり、より好ましくは1.1mL/g以下である。前記メソ孔の細孔容積は、例えば、0.5mL/g以上であってもよく、0.7mL/g以上、又は0.9mL/g以上であってもよい。 In the alumina, the pore volume of mesopores having a pore radius of 1.3 nm to 100 nm is, for example, 1.5 mL / g or less, preferably 1.3 mL / g or less, and more preferably 1. It is 1 mL / g or less. The pore volume of the mesopores may be, for example, 0.5 mL / g or more, 0.7 mL / g or more, or 0.9 mL / g or more.
前記アルミナの平均細孔半径は、例えば、10nm以上であり、好ましくは15nm以上であり、より好ましくは20nm以上であり、例えば、100nm以下であり、好ましくは70nm以下であり、より好ましくは50nm以下である。 The average pore radius of the alumina is, for example, 10 nm or more, preferably 15 nm or more, more preferably 20 nm or more, for example, 100 nm or less, preferably 70 nm or less, more preferably 50 nm or less. It is.
前記アルミナの体積基準の平均粒子径(D50)は、例えば、1〜100μmであり、好ましくは3〜50μmであり、より好ましくは5〜20μmである。前記範囲の粒子径を有するアルミナをトナー外添剤として使用すると、トナーの流動性を良好にできる。 The volume-based average particle diameter (D50) of the alumina is, for example, 1 to 100 μm, preferably 3 to 50 μm, and more preferably 5 to 20 μm. Use of alumina having a particle diameter in the above range as a toner external additive can improve the fluidity of the toner.
前記アルミナの水分率は、例えば、0.5%以上であり、好ましくは0.7%以上であり、より好ましくは1.0%以上であり、例えば、5.5%以下であり、好ましくは5.0%以下であり、より好ましくは4.0%以下であり、更に好ましくは3.5%以下である。前記範囲の水分率を有するアルミナをトナー外添剤として使用すると、トナーの帯電安定性を良好にできる。 The water content of the alumina is, for example, 0.5% or more, preferably 0.7% or more, more preferably 1.0% or more, for example, 5.5% or less, and preferably 5.5% or less. It is at most 5.0%, more preferably at most 4.0%, even more preferably at most 3.5%. The use of alumina having a water content in the above range as the toner external additive can improve the charging stability of the toner.
前記アルミナの軽装かさ密度は、例えば、0.10g/cm3以上であり、好ましくは0.15g/cm3以上であり、より好ましくは0.18g/cm3以上であり、例えば、0.35g/cm3以下であり、好ましくは0.30g/cm3以下であり、より好ましくは0.25g/cm3以下である。軽装かさ密度を前記範囲にすることで、アルミナの表面処理を均質、且つ、効率的に行うことができる。 The light bulk density of the alumina is, for example, 0.10 g / cm 3 or more, preferably 0.15 g / cm 3 or more, more preferably 0.18 g / cm 3 or more, for example, 0.35 g. / Cm 3 or less, preferably 0.30 g / cm 3 or less, more preferably 0.25 g / cm 3 or less. By setting the light bulk density within the above range, the surface treatment of alumina can be performed uniformly and efficiently.
前記アルミナの重装かさ密度は、例えば、0.15g/cm3以上であり、好ましくは0.20g/cm3以上であり、より好ましくは0.23g/cm3以上であり、例えば、0.40g/cm3以下であり、好ましくは0.35g/cm3以下であり、より好ましくは0.30g/cm3以下である。重装かさ密度を前記範囲にすることで、アルミナの表面処理を均質、且つ、効率的に行うことができる。 Tamped density of the alumina is, for example, 0.15 g / cm 3 or more, preferably 0.20 g / cm 3 or more, more preferably 0.23 g / cm 3 or more, for example, 0. It is 40 g / cm 3 or less, preferably 0.35 g / cm 3 or less, more preferably 0.30 g / cm 3 or less. By setting the heavy bulk density within the above range, the surface treatment of alumina can be performed uniformly and efficiently.
前記アルミナは、表面に疎水化層を有していてもよい。前記疎水化層としては、アルコキシシラン類、アシロキシシラン類、シロキサン、シラン、シリコーンオイル等のシラン系化合物による表面処理によって形成された疎水化層が挙げられる。前記疎水化層としては、アルコキシシラン類による表面処理によって形成されたアルコキシシラン疎水化層が好ましい。 The alumina may have a hydrophobic layer on the surface. Examples of the hydrophobic layer include a hydrophobic layer formed by a surface treatment with a silane-based compound such as alkoxysilanes, acyloxysilanes, siloxane, silane, and silicone oil. As the hydrophobic layer, an alkoxysilane hydrophobic layer formed by surface treatment with alkoxysilanes is preferable.
前記アルコキシシラン類としては、アルキルアルコキシシラン;ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン等のヒドロキシアルキルアルコキシシラン;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン等のエチレン性二重結合を有する炭化水素基が結合したアルコキシシラン;フェニルメトキシシラン等のアリールアルコキシシラン等が挙げられ、アルキルアルコキシシランが好ましい。アルコキシシラン類のアルコキシ基の炭素数は、例えば、1〜10程度であり、好ましくは1〜4程度であり、より好ましくは1又は2である。 Examples of the alkoxysilanes include alkylalkoxysilanes; hydroxyalkylalkoxysilanes such as hydroxypropyltrimethoxysilane; and ethylenic double bonds such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane. Examples include alkoxysilanes having a hydrocarbon group bonded thereto; arylalkoxysilanes such as phenylmethoxysilane, and the like, with alkylalkoxysilanes being preferred. The carbon number of the alkoxy group of the alkoxysilanes is, for example, about 1 to 10, preferably about 1 to 4, and more preferably 1 or 2.
前記アルキルアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−ヘキサデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン;ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン等のジアルキルジアルコキシシラン;トリメチルメトキシシラン等のトリアルキルアルコキシシラン等が挙げられ、アルキルトリアルコキシシランが好ましい。前記アルキルアルコキシシランのアルキル基の炭素数は、1〜30が好ましく、2〜20がより好ましく、3〜12がさらに好ましく、4〜8がよりさらに好ましい。前記アルキルアルコキシシランのアルキル基の炭素数が長くなるほど、帯電安定性が高くなる。また炭素数が長くなると、一般にはトナーの流動性が低下するにも拘わらず、前記アルミナは主結晶相がθ相、δ相、又はκ相であるため、炭素数が長くなってもトナーが高い流動性を示す。アルミナの主結晶相をθ相、δ相、又はκ相とすると、疎水化層における前記アルキルアルコキシシランのアルキル基の炭素数を長くすることで、帯電安定性と流動性を高いレベルで両立できる。 Examples of the alkylalkoxysilane include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-decyltrimethoxysilane, n-hexadecyltrimethoxysilane, n Alkyltrialkoxysilanes such as octadecyltrimethoxysilane; dialkyldialkoxysilanes such as dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane; and trialkylalkoxysilanes such as trimethylmethoxysilane. Alkyltrialkoxysilanes are preferred. 1-30 are preferable, as for carbon number of the alkyl group of the said alkylalkoxysilane, 2-20 are more preferable, 3-12 are more preferable, and 4-8 are still more preferable. As the number of carbon atoms in the alkyl group of the alkylalkoxysilane increases, the charging stability increases. When the number of carbon atoms increases, the alumina has a main crystal phase of a θ phase, a δ phase, or a κ phase, although the fluidity of the toner generally decreases. Shows high fluidity. When the main crystal phase of alumina is a θ phase, a δ phase, or a κ phase, by increasing the carbon number of the alkyl group of the alkylalkoxysilane in the hydrophobized layer, both charging stability and fluidity can be achieved at a high level. .
表面に疎水化層を有するアルミナの疎水化層の量は、後記する実施例にて詳述する被覆率によって調整できる。前記被覆率は、例えば、20%以上であり、好ましくは30%以上であり、より好ましくは40%以上であり、例えば、80%以下であり、好ましくは70%以下であり、より好ましくは60%以下である。 The amount of the hydrophobic layer made of alumina having a hydrophobic layer on the surface can be adjusted by the covering ratio described in detail in Examples described later. The coverage is, for example, 20% or more, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, for example, 80% or less, preferably 70% or less, more preferably 60% or less. % Or less.
表面に疎水化層を有する前記アルミナの疎水化度は、例えば20%以上であり、好ましくは30%以上であり、より好ましくは40%以上である。疎水度の上限は特に限定されず、100%であってもよいが、例えば、90%以下であってもよく、70%以下であってもよい。 The degree of hydrophobicity of the alumina having a hydrophobic layer on the surface is, for example, 20% or more, preferably 30% or more, and more preferably 40% or more. The upper limit of the hydrophobicity is not particularly limited and may be 100%, for example, may be 90% or less, or may be 70% or less.
表面に疎水化層を有する前記アルミナのBET比表面積は、例えば、40m2/g以上であり、好ましくは50m2/g以上であり、より好ましくは60m2/g以上である。主結晶相がγ相であるアルミナの表面に疎水化層が形成されると、BET比表面積が小さくなりやすい。これに対して、主結晶相がθ相、δ相、又はκ相であるアルミナの表面に疎水化層が形成される場合、BET比表面積が高いまま維持される。そのため、主結晶相がθ相、δ相、又はκ相であるアルミナをトナー外添剤として使用した場合、トナーの流動性を高めることができる。主結晶相がθ相、δ相、又はκ相であるアルミナの表面に疎水化層が形成される場合、BET比表面積が高いまま維持されるのは、粒子内細孔を損なうことなく表面を疎水化処理することが容易であるためと考えられる。表面に疎水化層を有するアルミナのBET比表面積の上限は特に限定されないが、例えば、150m2/g以下であってもよく、130m2/g以下であってもよく、又は100m2/g以下であってもよい。 The BET specific surface area of the alumina having a hydrophobic layer on the surface is, for example, 40 m 2 / g or more, preferably 50 m 2 / g or more, and more preferably 60 m 2 / g or more. When a hydrophobic layer is formed on the surface of alumina whose main crystal phase is the γ phase, the BET specific surface area tends to decrease. On the other hand, when the hydrophobic layer is formed on the surface of alumina whose main crystal phase is the θ phase, the δ phase, or the κ phase, the BET specific surface area is kept high. Therefore, when alumina whose main crystal phase is the θ phase, the δ phase, or the κ phase is used as an external additive of the toner, the fluidity of the toner can be improved. When a hydrophobized layer is formed on the surface of alumina whose main crystal phase is the θ phase, δ phase, or κ phase, the BET specific surface area is maintained at a high level without damaging pores in the particles. This is probably because the hydrophobic treatment is easy. The upper limit of the BET specific surface area of the alumina having a hydrophobic layer on the surface is not particularly limited, but may be, for example, 150 m 2 / g or less, 130 m 2 / g or less, or 100 m 2 / g or less. It may be.
表面に疎水化層を有する前記アルミナの水分率は、例えば、0.2%以上であり、好ましくは0.3%以上であり、より好ましくは0.5%以上であり、例えば、5.0%以下、好ましくは4.5%以下、より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは2.0%以下、よりさらに好ましくは1.5%以下である。 The water content of the alumina having a hydrophobic layer on the surface is, for example, 0.2% or more, preferably 0.3% or more, more preferably 0.5% or more, for example, 5.0. % Or less, preferably 4.5% or less, more preferably 3.0% or less, still more preferably 2.0% or less, and still more preferably 1.5% or less.
前記アルミナは、トナーの外添剤として使用できる。トナー外添剤としての性能は、以下のように調整した模擬トナーを使用することによって評価できる。
模擬トナー:アルミナ粉0.1gと、架橋ポリメタクリル酸メチルの真球状粒子(粒径8μm、品名SSX−108、積水化成品工業社製)10gとをミキサー(型式A10、IKA社製)で1分間攪拌混合したもの。
The alumina can be used as an external additive of the toner. The performance as a toner external additive can be evaluated by using a simulated toner adjusted as follows.
Simulated toner: 0.1 g of alumina powder and 10 g of spherical particles of cross-linked poly (methyl methacrylate) (particle size: 8 μm, product name: SSX-108, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) are mixed with a mixer (model A10, manufactured by IKA). Stir and mix for minutes.
前記アルミナを外添剤として使用した場合の模擬トナーの流動性は、例えば、90%以上であり、好ましくは92%以上であり、より好ましくは95%以上である。なお流動性とは、前記模擬トナーをパウダテスタ(ホソカワミクロン社製品PT−E型)にて、目開き45μmのメッシュを用い、2分間振動させて篩い分けを行ない(振動強さ3V)、メッシュを通過したトナーの割合(%)のことをいう。 The fluidity of the simulated toner when the alumina is used as an external additive is, for example, 90% or more, preferably 92% or more, and more preferably 95% or more. The fluidity means that the simulated toner is sieved with a powder tester (PT-E type manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) using a mesh having a mesh size of 45 μm and shaken for 2 minutes (vibration strength 3 V) and passed through the mesh. Means the percentage (%) of the used toner.
2.トナー外添用アルミナの製造方法
(1)主結晶相がθ相又はδ相であるアルミナの製造方法
主結晶相がθ相又はδ相であるアルミナは、(1)アルミニウムとアルコールとからアルミニウムアルコキシドを得る工程S1、(2)アルミニウムアルコキシドを加水分解して水酸化アルミニウムを得る工程S2、(3)水酸化アルミニウムを乾燥して水酸化アルミニウム粉を得る工程S3、(4)水酸化アルミニウム粉を焼成してアルミナを得る工程S4によって製造できる。
2. Method for Producing Alumina for External Addition of Toner (1) Method for Producing Alumina whose Main Crystal Phase is θ Phase or δ Phase Alumina whose main crystal phase is θ phase or δ phase is obtained by (1) aluminum alkoxide from aluminum and alcohol. S1, (2) Step S2 of hydrolyzing aluminum alkoxide to obtain aluminum hydroxide, (3) Step S3 of drying aluminum hydroxide to obtain aluminum hydroxide powder, (4) It can be manufactured by a step S4 of firing to obtain alumina.
(1.1)アルミニウムアルコキシドを得る工程S1
アルミニウムアルコキシドを得る工程S1では、下記(1)式に示すように、アルミニウム(Al)とアルコール(ROH)との固液反応によりアルミニウムアルコキシド(Al(OR)3)を生成する。
2Al+6ROH→2Al(OR)3+3H2 (1)
(1.1) Step S1 of obtaining an aluminum alkoxide
In the step S1 of obtaining an aluminum alkoxide, as shown in the following equation (1), an aluminum alkoxide (Al (OR) 3 ) is generated by a solid-liquid reaction between aluminum (Al) and an alcohol (ROH).
2Al + 6ROH → 2Al (OR) 3 + 3H 2 (1)
前記アルミニウムの純度は、例えば、99.9質量%以上であり、好ましくは99.99質量%以上であり、より好ましくは99.999質量%以上である。すなわちアルミニウムに含まれる鉄、ケイ素、鋼、マグネシウム等の不純物の含有量(合計量)は、例えば、1000ppm以下であり、好ましくは100ppm以下であり、より好ましくは10ppm以下である。
前記アルミニウムの形状は特に限定されず、インゴッ卜、ペレット、箔、線、粉等のいずれの形態であってもよい。
The purity of the aluminum is, for example, 99.9% by mass or more, preferably 99.99% by mass or more, and more preferably 99.999% by mass or more. That is, the content (total amount) of impurities such as iron, silicon, steel, and magnesium contained in aluminum is, for example, 1000 ppm or less, preferably 100 ppm or less, and more preferably 10 ppm or less.
The shape of the aluminum is not particularly limited, and may be any form such as an ingot, a pellet, a foil, a wire, and a powder.
前記アルコールとしては、炭素数が1〜8の1価アルコールが好ましく、炭素数が1〜4の1価アルコールがより好ましい。炭素数が小さくなるほど、アルミニウムとの反応性が向上する。前記アルコールとしては、具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−ペンチルアルコール、イソペンチルアルコール、ネオペンチルアルコール、n−ヘキシルアルコール、イソヘキシルアルコール、ネオヘキシルアルコール、n−ヘプチルアルコール、イソヘプチルアルコール、ネオヘプチルアルコール、n−オクチルアルコール、イソオクチルアルコール、及びネオオクチルアルコール等が挙げられる。前記アルコールは、1種又は2種以上を組み合わせてもよい。 As the alcohol, a monohydric alcohol having 1 to 8 carbon atoms is preferable, and a monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms is more preferable. As the carbon number decreases, the reactivity with aluminum increases. As the alcohol, specifically, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, n-pentyl alcohol, isopentyl alcohol, neopentyl Examples include alcohol, n-hexyl alcohol, isohexyl alcohol, neohexyl alcohol, n-heptyl alcohol, isoheptyl alcohol, neoheptyl alcohol, n-octyl alcohol, isooctyl alcohol, and neooctyl alcohol. The alcohols may be used alone or in combination of two or more.
アルミニウムとアルコールの反応温度は、反応が進行するような温度であれば特に限定されないが、アルミニウムとアルコールとの反応を促進させる観点から、用いるアルコールの沸点で、還流条件下で反応させることが好ましい。 The reaction temperature of the aluminum and the alcohol is not particularly limited as long as the reaction proceeds, but from the viewpoint of promoting the reaction between the aluminum and the alcohol, the reaction is preferably performed under reflux conditions at the boiling point of the alcohol used. .
工程S1で得られるアルミニウムアルコキシドとしては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムn−プロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムsec−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシド等が好ましい。 As the aluminum alkoxide obtained in step S1, aluminum ethoxide, aluminum n-propoxide, aluminum isopropoxide, aluminum n-butoxide, aluminum sec-butoxide, aluminum t-butoxide, and the like are preferable.
なお、前記アルミニウムアルコキシドは、次工程S2で生成する水酸化アルミニウムの物性を損なわない範囲で、一部化学修飾されていてもよい。化学修飾アルミニウムアルコキシドと非修飾アルミニウムアルコキシドの混合物を次工程S2の原料アルミニウムアルコキシドとして用いてもよい。 Note that the aluminum alkoxide may be partially chemically modified as long as the physical properties of the aluminum hydroxide generated in the next step S2 are not impaired. A mixture of a chemically modified aluminum alkoxide and an unmodified aluminum alkoxide may be used as a raw material aluminum alkoxide in the next step S2.
(1.2)水酸化アルミニウムを得る工程S2
アルミニウムアルコキシドを加水分解して水酸化アルミニウムを得る工程S2では、1段階で加水分解してもよく、2段階で加水分解してもよい。一般に、アルミニウムアルコキシドの加水分解速度は非常に速く、局所的な加水分解反応によって生じた微粒の水酸化アルミニウム同士が強固に結合して凝集体を形成するおそれがあるのに対して、2段階の加水分解をすることで、凝集を抑制できる。以下では2段階による加水分解を説明するが、2段階の加水分解法を適宜まとめて1段階で実施することも可能である。
(1.2) Step S2 of obtaining aluminum hydroxide
In the step S2 of hydrolyzing the aluminum alkoxide to obtain aluminum hydroxide, the hydrolysis may be performed in one step or in two steps. In general, the hydrolysis rate of aluminum alkoxide is very high, and there is a possibility that fine aluminum hydroxides generated by local hydrolysis reaction may be strongly bonded to each other to form aggregates, whereas two-stage aluminum alkoxides may be aggregated. Aggregation can be suppressed by hydrolysis. Hereinafter, the two-stage hydrolysis will be described, but the two-stage hydrolysis method may be appropriately combined and performed in one stage.
2段階の加水分解のうち第1の加水分解(以下、「工程S2−1」という場合がある)では、所定濃度の水を含有するアルコールを用いて、アルミニウムアルコキシドの一部を加水分解した後、反応混合液からアルコールを分離する。水含有アルコールで加水分解を開始することで、局所反応を抑制し、凝集を防止できる。 In the first hydrolysis (hereinafter sometimes referred to as “step S2-1”) of the two-stage hydrolysis, a part of the aluminum alkoxide is hydrolyzed using an alcohol containing a predetermined concentration of water. Separate the alcohol from the reaction mixture. By starting hydrolysis with a water-containing alcohol, local reactions can be suppressed and aggregation can be prevented.
水含有アルコール中の水濃度は、例えば、5〜30質量%であり、好ましくは5〜20質量%であり、より好ましくは5〜10質量%である。アルコール中の水の濃度を5質量%以上とすることにより加水分解が十分に進行し、一方、30質量%以下とすることにより、局所的な加水分解反応を抑制し、水酸化アルミニウムの凝集を防ぐことができる。 The water concentration in the water-containing alcohol is, for example, 5 to 30% by mass, preferably 5 to 20% by mass, and more preferably 5 to 10% by mass. By setting the concentration of water in the alcohol to 5% by mass or more, hydrolysis proceeds sufficiently. On the other hand, by setting the concentration to 30% by mass or less, local hydrolysis reaction is suppressed and aggregation of aluminum hydroxide is prevented. Can be prevented.
また、前記工程S2−1では、アルミニウムアルコキシドに対する水含有アルコール中の水のモル比が、例えば1.5〜2.0となるように、水含有アルコールを添加することが好ましい。モル比を前記範囲とすることで、局所的な過度な加水分解を抑制しつつ、全体として加水分解を進行させることができる。 In the step S2-1, it is preferable to add the water-containing alcohol such that the molar ratio of water in the water-containing alcohol to the aluminum alkoxide is, for example, 1.5 to 2.0. By setting the molar ratio in the above range, hydrolysis can be progressed as a whole while suppressing local excessive hydrolysis.
水含有アルコールを調製するためのアルコールは特に限定されないが、前記工程S1において用いられるアルコールと同様の範囲から選択することが好ましい。 The alcohol for preparing the water-containing alcohol is not particularly limited, but is preferably selected from the same range as the alcohol used in the step S1.
前記工程S2−1の反応温度は、特に限定されず、例えば、常温以上、アルコールの沸点以下の温度とすることができる。 The reaction temperature in step S2-1 is not particularly limited, and may be, for example, a temperature equal to or higher than normal temperature and equal to or lower than the boiling point of alcohol.
第1加水分解反応の終了後、反応混合液からアルコールを分離させる。前記分離は、アルコール留去によるものであってもよく、イオン交換樹脂によるものであってもよい。 After the completion of the first hydrolysis reaction, the alcohol is separated from the reaction mixture. The separation may be based on alcohol distillation or an ion exchange resin.
アルコールを分離した前記反応混合液に対して、さらに水を加えて、アルミニウムアルコキシドの全量に対する加水分解処理を行う(以下、「工程S2−2」という場合がある)。工程S2−2では、アルミニウムアルコキシドに対する水のモル比が、例えば、1.0〜7.0となるように、好ましくは1.5〜3.0となるように水を添加して加水分解する。モル比を前記範囲とすることで、局所的な過度な加水分解を抑制しつつ、全体として加水分解を進行させることができる。 Water is further added to the reaction mixture from which the alcohol has been separated, and a hydrolysis treatment is performed on the entire amount of the aluminum alkoxide (hereinafter, may be referred to as “Step S2-2”). In step S2-2, water is added and hydrolyzed so that the molar ratio of water to aluminum alkoxide is, for example, 1.0 to 7.0, and preferably 1.5 to 3.0. . By setting the molar ratio in the above range, hydrolysis can be progressed as a whole while suppressing local excessive hydrolysis.
前記工程S2−2の反応温度は、特に限定されず、例えば、常温以上、水の沸点以下の温度とすることができる。 The reaction temperature in step S2-2 is not particularly limited, and may be, for example, a temperature equal to or higher than normal temperature and equal to or lower than the boiling point of water.
(1.3)乾燥して水酸化アルミニウム粉を得る工程S3
工程S3では、前記工程S2で得られた水酸化アルミニウムを乾燥して水酸化アルミニウム粉を得る。水酸化アルミニウム粉は、完全に乾燥される必要はなく、水酸化アルミニウム粉を乾燥および焼成してアルミナを得る際に時間がかかりすぎないように、適切に乾燥されていればよい。
(1.3) Step S3 of obtaining aluminum hydroxide powder by drying
In step S3, the aluminum hydroxide obtained in step S2 is dried to obtain aluminum hydroxide powder. The aluminum hydroxide powder does not need to be completely dried, and may be properly dried so that it does not take too much time to obtain alumina by drying and firing the aluminum hydroxide powder.
乾燥方法は特に限定されず、水分を蒸発させる公知の方法が適宜採用できる。乾燥温度は、水やアルコールの沸点以上とすることが好ましい。乾燥方式としては、例えば材料静置型乾燥機、材料移送型乾燥機、材料撹拌型乾燥機、熱風移送型乾燥機、円筒乾燥機、赤外線乾燥機、凍結乾燥機、高周波乾燥機を用いることができる。 The drying method is not particularly limited, and a known method for evaporating water can be appropriately employed. The drying temperature is preferably higher than the boiling point of water or alcohol. As the drying method, for example, a material stationary type dryer, a material transfer type dryer, a material stirring type dryer, a hot air transfer type dryer, a cylindrical dryer, an infrared dryer, a freeze dryer, and a high frequency dryer can be used. .
(1.4)焼成してアルミナを得る工程S4
工程S3で製造された水酸化アルミニウム粉は、擬ベーマイト(γ型アルミニウムオキシ水酸化物)である。前記擬ベーマイト粉を工程S4で焼成することで主結晶相がθ相又はδ相であるアルミナを得る。
(1.4) Step S4 of Baking to Obtain Alumina
The aluminum hydroxide powder produced in step S3 is pseudo-boehmite (γ-type aluminum oxyhydroxide). The pseudo-boehmite powder is calcined in step S4 to obtain alumina whose main crystal phase is a θ phase or a δ phase.
焼成温度に応じて得られるアルミナの主結晶相が異なる。適切な焼成温度は、アルミニウム粉の状態、昇温速度、焼成時間、冷却速度等に応じて調整が必要であるが、目安として、焼成温度が950℃未満だと主結晶相がγ相になりやすく、焼成温度を950〜1050℃程度にすると主結晶相がδ相になりやすい。また焼成温度を1050〜1200℃程度にすると主結晶相がθ相になりやすく、焼成温度が1200℃を超えると主結晶相がα相になりやすい。 The main crystal phase of alumina obtained differs depending on the firing temperature. The appropriate firing temperature needs to be adjusted according to the state of the aluminum powder, the heating rate, the firing time, the cooling rate, etc. As a guide, if the firing temperature is lower than 950 ° C., the main crystal phase becomes the γ phase. When the firing temperature is about 950 to 1050 ° C., the main crystal phase tends to be a δ phase. When the firing temperature is about 1050 to 1200 ° C., the main crystal phase tends to be the θ phase, and when the firing temperature exceeds 1200 ° C., the main crystal phase tends to be the α phase.
焼成の昇温速度は特に限定されず、例えば、30〜500℃/時間程度である。
焼成時間は、例えば、1時間〜20時間程度である。
焼成雰囲気は特に限定されず、大気雰囲気の他、窒素ガスやアルゴンガス等の不活性雰囲気、又は還元雰囲気のいずれであってもよい。
The heating rate of firing is not particularly limited, and is, for example, about 30 to 500 ° C./hour.
The firing time is, for example, about 1 hour to 20 hours.
The firing atmosphere is not particularly limited, and may be an air atmosphere, an inert atmosphere such as a nitrogen gas or an argon gas, or a reducing atmosphere.
焼成に使用する炉としては、材料静置型焼成炉、例えばトンネルキルン、回分式通気流型箱型焼成炉、回分式並行流型箱型焼成炉等を用いることができる。また電気炉も使用できる。 As a furnace to be used for firing, a material stationary firing furnace, for example, a tunnel kiln, a batch-type flow-flow box-type firing furnace, a batch-type parallel flow-type box-type firing furnace, or the like can be used. An electric furnace can also be used.
水酸化アルミニウム粉を収容する焼成容器は特に限定されず、例えば、升状、底付きの円形状、多角柱状の鞘を用いることができる。焼成容器は、アルミナ製のものが好ましい。アルミナ製の焼成容器を用いることにより、焼成時のアルミナの汚染を防止することができ、高純度のアルミナを得ることができる。 There is no particular limitation on the firing vessel for accommodating the aluminum hydroxide powder, and for example, a square, bottomed circular, or polygonal column-shaped sheath can be used. The firing container is preferably made of alumina. By using an alumina firing container, contamination of alumina during firing can be prevented, and high-purity alumina can be obtained.
焼成処理に先立って、水酸化アルミニウム粉を造粒し、得られた造粒物を予備乾燥し、予備乾燥後の造粒物をアルミナ製の焼成容器に充填して焼成することによって、アルミナを得てもよい。水酸化アルミニウム粉の造粒物を予備乾燥した後の造粒物を焼成容器に充填して焼成することにより、焼成時の飛散によるロスを減少させることができる。また、水酸化アルミニウム粉を造粒した造粒物を予備乾燥することにより、焼成容器への充填作業を効率的に行うことができる。 Prior to the baking treatment, the aluminum hydroxide powder is granulated, the obtained granules are pre-dried, and the pre-dried granules are filled in a baking container made of alumina and calcined, whereby the alumina is You may get it. By filling the granulated material obtained by preliminarily drying the granulated material of the aluminum hydroxide powder into a firing vessel and firing, the loss due to scattering during firing can be reduced. In addition, by pre-drying the granulated product obtained by granulating the aluminum hydroxide powder, the work of filling the firing container can be efficiently performed.
(2)主結晶相がκ相であるアルミナの製造方法
バイヤー法等の公知の手法を用いて、ギブサイト粉(γ型三水酸化アルミニウム)を得て、該ギブサイト粉を、前記工程S4と同様に焼成することで、主結晶相がκ相であるアルミナが得られる。ただしギブサイト粉を原料とする場合も焼成温度の調整が必要であり、焼成温度を800〜1000℃程度にすると主結晶相がκ相になりやすく、焼成温度が1000℃を超えると主結晶相がα相になりやすい。
(2) Method for producing alumina in which the main crystal phase is the κ phase Gibbsite powder (γ-type aluminum trihydroxide) is obtained by a known method such as the Bayer method, and the gibbsite powder is subjected to the same method as in step S4. By firing, alumina having a main crystal phase of a κ phase is obtained. However, even when gibbsite powder is used as a raw material, it is necessary to adjust the firing temperature. When the firing temperature is about 800 to 1000 ° C., the main crystal phase tends to be a κ phase, and when the firing temperature exceeds 1000 ° C., the main crystal phase becomes It is easy to become α phase.
(3)表面疎水化層の形成
表面疎水化層は、以上のようにして製造したアルミナと前述のシラン系化合物とを混合することによって形成できる。前記混合には、ミル混合器を用いてもよい。ミル混合器を用いることでより均一に表面疎水化層を形成できる。また前記アルミナは、θ相、δ相、又はκ相を主結晶相とするため、ミル混合器を用いて表面処理してもBET比表面積の低下が抑制される。
(3) Formation of Surface Hydrophobized Layer The surface hydrophobized layer can be formed by mixing the alumina produced as described above and the above-mentioned silane compound. A mill mixer may be used for the mixing. By using a mill mixer, a surface hydrophobized layer can be formed more uniformly. In addition, since the alumina has a θ phase, a δ phase, or a κ phase as a main crystal phase, a decrease in the BET specific surface area is suppressed even when the alumina is surface-treated using a mill mixer.
3.トナー
前記アルミナはトナーの外添剤として用いられる。トナーにおける前記アルミナの含有量は、例えば、0.1〜5.0質量%、好ましくは0.2〜2.0質量%、より好ましくは0.5〜1.5質量%である。
トナーの外添剤として、アルミナとともに、酸化チタンが用いられてもよい。トナーにおけるアルミナおよび酸化チタンの合計含有量は、例えば、0.1〜5.0質量%、好ましくは0.2〜2.0質量%、より好ましくは0.5〜1.5質量%である。アルミナおよび酸化チタンの合計含有量におけるアルミナの割合は、例えば、50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上である。
3. Toner The alumina is used as an external additive of the toner. The content of the alumina in the toner is, for example, 0.1 to 5.0% by mass, preferably 0.2 to 2.0% by mass, and more preferably 0.5 to 1.5% by mass.
As an external additive of the toner, titanium oxide may be used together with alumina. The total content of alumina and titanium oxide in the toner is, for example, 0.1 to 5.0% by mass, preferably 0.2 to 2.0% by mass, and more preferably 0.5 to 1.5% by mass. . The proportion of alumina in the total content of alumina and titanium oxide is, for example, 50% by mass or more, preferably 70% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more.
トナーは、着色剤を含むバインダー樹脂粒子を基材として含む。バインダー樹脂としては、各種単量体が単独で含まれるか、又は各種単量体の共重合体が含まれる。前記単量体としては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−メトキシスチレン、p−エチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロルスチレン等のスチレン系単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸2−クロルエチル等の(メタ)アクリル酸エステル系単量体;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、フタル酸、無水フタル酸、ケイ皮酸等のカルボン酸基含有単量体;エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等のオレフィン類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、フッ化ビニル等のハロゲン化ビニル;酢酸ビニル、プロピレン酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル類;アクリロニトリル等のニトリル類;ジビニルベンゼン等の架橋性単量体が挙げられる。前記単量体は、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルキレングリコール類で変性されていてもよい。前記共重合体としては、スチレン系共重合体が好ましく、スチレンアクリル系共重合体がより好ましい。 The toner includes, as a base material, binder resin particles containing a colorant. As the binder resin, various monomers are included alone or a copolymer of various monomers is included. Examples of the monomer include styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, α-methylstyrene, p-methoxystyrene, p-ethylstyrene, vinyltoluene, 2,4-dimethylstyrene, and p-methylstyrene. Styrene monomers such as n-butylstyrene, p-phenylstyrene, p-chlorostyrene; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, n (meth) acrylate -Butyl, isobutyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, phenyl (meth) acrylate, (Meth) acryl such as stearyl (meth) acrylate and 2-chloroethyl (meth) acrylate Ester monomers; carboxylic acid group-containing monomers such as (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, phthalic acid, phthalic anhydride, and cinnamic acid; ethylene, propylene, butylene, isobutylene, etc. Olefins; vinyl halides such as vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl bromide, and vinyl fluoride; vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propylene acid; vinyl ethers such as vinyl methyl ether and vinyl ethyl ether; acrylonitrile and the like Nitriles; crosslinkable monomers such as divinylbenzene. The monomer may be modified with an alkylene glycol such as ethylene glycol or propylene glycol. As the copolymer, a styrene copolymer is preferable, and a styrene acrylic copolymer is more preferable.
着色剤としては、カーボンブラック、ランプブラック、マグネタイト、チタンブラック、クロムイエロー、群青、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6G、カルコオイルブルー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、マラカイトグリーンレーキ、キノリンイエロー、C.I.ピグメント・レッド48:1、C.I.ピグメント・レッド57:1、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド184、C.I.ピグメント・イエロー12、C.I.ピグメント・イエロー17、C.I.ピグメント・イエロー97、C.I.ピグメント・イエロー180、C.I.ソルベント・イエロー162、C.I.ピグメント・ブルー5:1、C.I.ピグメント・ブルー15:3等が挙げられる。前記着色剤は、単独で又は適宜混合して使用できる。 Colorants include carbon black, lamp black, magnetite, titanium black, chrome yellow, ultramarine, aniline blue, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, Hansa Yellow G, rhodamine 6G, calco oil blue, quinacridone, benzidine yellow, rose bengal, malachite. Green lake, quinoline yellow, C.I. I. Pigment Red 48: 1, C.I. I. Pigment Red 57: 1, C.I. I. Pigment Red 122, C.I. I. Pigment Red 184, C.I. I. Pigment Yellow 12, C.I. I. Pigment Yellow 17, C.I. I. Pigment Yellow 97, C.I. I. Pigment Yellow 180, C.I. I. Solvent Yellow 162, C.I. I. Pigment Blue 5: 1, C.I. I. Pigment Blue 15: 3 and the like. The colorants can be used alone or in a suitable mixture.
また前記トナーは、外添剤として、シリカ粒子、離型剤、電荷制御剤等を含有していてもよい。 Further, the toner may contain silica particles, a release agent, a charge control agent, and the like as external additives.
前記シリカ粒子としては、疎水性シリカ粒子、正帯電性シリカ粒子のいずれでもよい。前記疎水性シリカ粒子は、シリカ粒子の表面が、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルジクロロシラン等のシラン化合物;ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、フッ素変性シリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル等のシリコーンオイル等で、湿式法又は乾式法によって処理された粒子である。前記正帯電性シリカ粒子は、アミノシランカップリング剤、アミノ変性シリコーンオイル等のアミノ基含有成分で処理された粒子である。前記疎水性シリカ粒子又は前記正帯電性シリカ粒子を添加すると、トナーの流動性および帯電性を向上できる。 The silica particles may be either hydrophobic silica particles or positively chargeable silica particles. In the hydrophobic silica particles, the surface of the silica particles has a silane compound such as hexamethyldisilazane or dimethyldichlorosilane; silicone such as dimethylsilicone, methylphenylsilicone, fluorine-modified silicone oil, alkyl-modified silicone oil, or epoxy-modified silicone oil. These are particles treated with an oil or the like by a wet method or a dry method. The positively chargeable silica particles are particles treated with an amino group-containing component such as an aminosilane coupling agent and an amino-modified silicone oil. The addition of the hydrophobic silica particles or the positively chargeable silica particles can improve the fluidity and chargeability of the toner.
前記シリカ粒子は、個数平均一次粒子径が5〜19nm程度の小粒子径シリカ、個数平均一次粒子径が20〜49nm程度の中粒子径シリカ、個数平均一次粒子径が50〜250nm程度の大粒子径シリカ等が知られており、適宜、組み合わせて使用できる。前記小粒子径シリカと前記大粒子径シリカとを組み合わせて使用することが好ましい。前記大粒子径シリカを使用するとスペーサ効果が得られ、前記小粒子径シリカのトナー樹脂粒子表面への埋没を防止でき、トナーの流動性や帯電性を効率的に高めることができる。 The silica particles are small particle size silica having a number average primary particle size of about 5 to 19 nm, medium particle size silica having a number average primary particle size of about 20 to 49 nm, and large particles having a number average primary particle size of about 50 to 250 nm. Diameter silica and the like are known and can be used in appropriate combination. It is preferable to use the small particle size silica and the large particle size silica in combination. The use of the large-particle-diameter silica provides a spacer effect, prevents the small-particle-diameter silica from being buried in the surface of the toner resin particles, and can efficiently increase the fluidity and chargeability of the toner.
前記離型剤としては、パラフィンワックス、マイクロワックス、マイクロクリスタリンワックス、キャデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、酸化型ポリエチレンワックス、酸化型ポリプロピレンワックス等が挙げられ、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、カルナウバワックス、エステルワックス等が好ましい。 Examples of the release agent include paraffin wax, microwax, microcrystalline wax, cadelilla wax, carnauba wax, rice wax, montan wax, polyethylene wax, polypropylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, and the like. , Polyethylene wax, polypropylene wax, carnauba wax, ester wax and the like.
前記電荷制御剤は、トナーの帯電性を安定化するために使用され、トナーを負帯電性に制御するものと、トナーを正帯電性に制御するものとが知られている。トナーを負帯電性に制御するものとしては、有機金属錯体(モノアゾ金属錯体;アセチルアセトン金属錯体);芳香族ヒドロキシカルボン酸又は芳香族ジカルボン酸の金属錯体又は金属塩;芳香族モノカルボン酸、芳香族ポリカルボン酸、及びそれらの金属塩や無水物;エステル類やビスフェノール等のフェノール誘導体が挙げられ、芳香族ヒドロキシカルボン酸の金属錯体又は金属塩が好ましい。 The charge control agent is used to stabilize the chargeability of the toner, and is known to control the toner to be negatively chargeable and to control the toner to be positively chargeable. Examples of the device that controls the toner to have a negative charge include: an organometallic complex (monoazo metal complex; acetylacetone metal complex); a metal complex or a metal salt of an aromatic hydroxycarboxylic acid or an aromatic dicarboxylic acid; an aromatic monocarboxylic acid, an aromatic Examples include polycarboxylic acids and their metal salts and anhydrides; esters and phenol derivatives such as bisphenol, and metal complexes or metal salts of aromatic hydroxycarboxylic acids are preferred.
トナーを正帯電性に制御するものとしては、ニグロシン及び脂肪酸金属塩による変性物;トリブチルベンジルアンモニウム−1−ヒドロキシ−4−ナフトスルホン酸塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート等の四級アンモニウム塩;ホスホニウム塩等のオニウム塩及びこれらのレーキ顔料;トリフェニルメタン染料及びこれらのレーキ顔料(レーキ化剤としては、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、リンタングステンモリブデン酸、タンニン酸、ラウリン酸、没食子酸、フェリシアン酸、フェロシアン化合物等);高級脂肪酸の金属塩等が挙げられ、ニグロシン系化合物、四級アンモニウム塩等が好ましい。 Examples of the toner that controls the toner to have a positive charge include denatured products of nigrosine and fatty acid metal salts; quaternary ammonium salts such as tributylbenzylammonium-1-hydroxy-4-naphthosulfonate and tetrabutylammonium tetrafluoroborate; phosphonium Salts and other onium salts and their lake pigments; triphenylmethane dyes and these lake pigments (as the lacking agent, phosphotungstic acid, phosphomolybdic acid, phosphotungsten molybdic acid, tannic acid, lauric acid, gallic acid, ferricia, Acid, ferrocyanide compound and the like); metal salts of higher fatty acids and the like, and nigrosine compounds, quaternary ammonium salts and the like are preferable.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following Examples, and may be appropriately modified within a range that can conform to the purpose of the preceding and the following. It is, of course, possible to implement them, and all of them are included in the technical scope of the present invention.
実施例、比較例で得られた粉体の物性は、以下の様にして決定した。
1.BET比表面積
島津製作所社製の「フローソーブIII 2310」を使用し、JIS−Z8830(2013)に規定された方法に従って、窒素吸着法一点法によりBET比表面積を求めた。各測定条件は以下の通りとした。
キャリアガス:窒素/ヘリウム混合ガス
充填試料量:0.1g
試料の前処理条件:200℃で20分処理
窒素吸着温度:液体窒素温度(−196℃以下)
窒素脱着温度:室温(約20℃)
The physical properties of the powders obtained in the examples and comparative examples were determined as follows.
1. BET Specific Surface Area Using "Flowsorb III 2310" manufactured by Shimadzu Corporation, the BET specific surface area was determined by the nitrogen adsorption single point method according to the method specified in JIS-Z8830 (2013). Each measurement condition was as follows.
Carrier gas: Nitrogen / helium mixed gas Filled sample amount: 0.1 g
Sample pretreatment conditions: treatment at 200 ° C for 20 minutes Nitrogen adsorption temperature: liquid nitrogen temperature (-196 ° C or less)
Nitrogen desorption temperature: room temperature (about 20 ° C)
2.窒素吸着法による細孔容積、細孔半径
マイクロトラック・ベル(株)製「BELPREP−vac II」を使用し、評価対象粉体について、温度120℃で8時間の真空脱気を行った。次に、マイクロトラック・ベル(株)製「BELSORP−mini」を使用し、定容法により、以下の条件でN2による吸着脱離等温線を測定した。
吸着温度:77K
吸着質:N2
飽和蒸気圧:実測
吸着質断面積:0.162nm2
平衡待ち時間:500秒
得られた脱離等温線から、BJH法により平均細孔半径、及びメソ孔(細孔半径1.3nm〜100nm)の細孔容積を算出した。
2. Pore volume and pore radius by nitrogen adsorption method Using "BELPREP-vac II" manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd., the powder to be evaluated was subjected to vacuum deaeration at 120 ° C for 8 hours. Next, using manufactured Microtrac Bell Inc. The "BELSORP-mini", with constant volume method to measure the adsorption and desorption isotherm by N 2 under the following conditions.
Adsorption temperature: 77K
Adsorbate: N 2
Saturated vapor pressure: Actual measurement Adsorbate cross section: 0.162 nm 2
Equilibrium waiting time: 500 seconds From the obtained desorption isotherm, the average pore radius and the pore volume of mesopores (pore radius 1.3 nm to 100 nm) were calculated by the BJH method.
3.平均粒子径(D50)
レーザー粒度分布測定装置〔マイクロトラック・ベル(株)製「マイクロトラックMT3300EXII」〕を用いてレーザー回折法により、粒度分布を測定し、体積基準で累積百分率50%相当粒子径D50を平均粒子径とした。測定に際しては、0.2質量%のヘキサメタ燐酸ソーダ水溶液に、装置内蔵超音波40Wで5分間分散し、アルミナの屈折率は1.76とした。
3. Average particle size (D50)
The particle size distribution was measured by a laser diffraction method using a laser particle size distribution measuring device (“Microtrack MT3300EXII” manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.), and the particle diameter D50 corresponding to a cumulative percentage of 50% on a volume basis was defined as the average particle diameter. did. At the time of measurement, dispersion was performed for 5 minutes in a 0.2% by mass aqueous sodium hexametaphosphate solution using ultrasonic waves with a built-in device of 40 W, and the refractive index of alumina was set to 1.76.
4.軽装かさ密度、重装かさ密度
JIS R9301(1999年)に従って評価対象粉体の軽装かさ密度及び重装かさ密度を求めた。
4. Light bulk density and heavy bulk density Light bulk density and heavy bulk density of the powder to be evaluated were determined in accordance with JIS R9301 (1999).
5.水分率
評価対象粉体を10g程度量りとり、温度120℃で45分間加熱して水分を蒸発させた。加熱後の粉体の重量を計測し、下式に基づいて水分率を算出した。
水分率(%)=(加熱前の粉体重量(g)−加熱後の粉体重量(g))/加熱前の粉体重量(g)×100
5. Moisture content About 10 g of the powder to be evaluated was weighed and heated at a temperature of 120 ° C. for 45 minutes to evaporate the moisture. The weight of the powder after heating was measured, and the moisture content was calculated based on the following equation.
Moisture percentage (%) = (weight of powder before heating (g) −weight of powder after heating (g)) / weight of powder before heating (g) × 100
6.主結晶相の決定、α相混入率
X線回折装置として、リガク社製の「RAD−RB RU−200型」を用いて評価対象粉体のCuKα特性X線回折パターンを測定し、各相に帰属するピーク(α相:2θ=57.5°、θ相:2θ=32.7°、δ相:2θ=36.5°、γ相:2θ=45.4°、κ相:2θ=42.9°)の強度を比較し、最も強度が強いピークを主結晶相とした(実施例1〜3はθ相が主結晶相であり、比較例1〜3はγ相が主結晶相であった)。
α相ピーク(θ=57.5°)の強度と、主結晶相のピーク(主結晶相がθ相の場合は32.7°。主結晶相がγ相の場合は45.5°)の強度を求め、次式によってα相混入率を算出した。
α相混入率(%)=(α相ピーク強度/主結晶相ピーク強度)×100
6. Determination of main crystal phase, α-phase contamination rate As an X-ray diffractometer, a Rigaku Corporation “RAD-RB RU-200 type” was used to measure the CuKα characteristic X-ray diffraction pattern of the powder to be evaluated. Associated peaks (α phase: 2θ = 57.5 °, θ phase: 2θ = 32.7 °, δ phase: 2θ = 36.5 °, γ phase: 2θ = 45.4 °, κ phase: 2θ = 42 .9 °), and the peak having the highest intensity was determined as the main crystal phase (Examples 1 to 3 were the θ phase as the main crystal phase, and Comparative Examples 1 to 3 were the γ phase as the main crystal phase. there were).
The intensity of the α phase peak (θ = 57.5 °) and the peak of the main crystal phase (32.7 ° when the main crystal phase is the θ phase; 45.5 ° when the main crystal phase is the γ phase) The strength was obtained, and the α-phase mixing ratio was calculated by the following equation.
α phase contamination rate (%) = (α phase peak intensity / main crystal phase peak intensity) × 100
7.BET低下率
表面処理前の評価対象粉体のBET比表面積(B1:m2/g)と表面処理後の評価対象粉体のBET比表面積(B2:m2/g)とから下記式に従ってBET低下率を求めた。
BET低下率(%)=(B1−B2)/B1×100
7. BET specific surface area of the evaluated powders before BET reduction rate surface treatment (B1: m 2 / g) and BET specific surface area of the evaluated powders after surface treatment: BET accordance Because (B2 m 2 / g) and the following formula The rate of decline was determined.
BET reduction rate (%) = (B1−B2) / B1 × 100
8.疎水化度
ビーカーに50gの蒸留水を入れ、次いで評価対象粉体0.2gを静かに加えた。前記の混合物をマグネットスターラーで攪拌しながら、メタノールを少しずつ滴下し、水面に浮いている評価対象粉体全体が溶液中に沈んだ時点を終点とした。前記終点までに要したメタノール滴定量をW(g)として、疎水化度を下記式によって求めた。
疎水化度(%)= {W/(50+W)}×100
8. Hydrophobicity 50 g of distilled water was put into a beaker, and then 0.2 g of a powder to be evaluated was gently added. While stirring the mixture with a magnet stirrer, methanol was added dropwise little by little, and the time when the whole of the powder to be evaluated floating on the water surface sank into the solution was defined as the end point. The degree of hydrophobicity was determined by the following equation, where W (g) was the methanol titer required until the end point.
Hydrophobicity (%) = {W / (50 + W)} × 100
9.流動性
評価対象粉体0.1gと、架橋ポリメタクリル酸メチルの真球状粒子(粒径8μm、品名SSX−108、積水化成品工業社製)10gとをミキサー(型式A10、IKA社製)で1分間攪拌混合し外添組成物とした。前記外添組成物をパウダテスタ(ホソカワミクロン社製品PT−E型)にて、目開き45μmのメッシュを用い、2分間振動させて篩い分けを行ない(振動強さ3V)、メッシュを通過した割合を流動性(%)とした。得られた流動性の値が大きい程、流動性が良好となる。
9. Flowability 0.1 g of powder to be evaluated and 10 g of spherical particles of cross-linked polymethyl methacrylate (particle size: 8 μm, product name: SSX-108, manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.) are mixed with a mixer (model A10, manufactured by IKA). The mixture was stirred and mixed for 1 minute to obtain an externally added composition. Using a powder tester (PT-E type manufactured by Hosokawa Micron Corporation), the external additive composition is sieved by vibrating for 2 minutes using a mesh having a mesh size of 45 μm (vibration strength: 3 V). (%). The larger the value of the obtained fluidity, the better the fluidity.
実施例1
純度99.99%のアルミニウム粉とイソプロピルアルコールとを環流条件で固液反応させてアルミニウムイソプロポキシドを調製した。得られたアルミニウムイソプロポキシド100.0重量部とイソプロピルアルコール11.1重量部の混合溶液に、水15.0重量部とイソプロピルアルコール165.7重量部のアルコール水溶液を添加して加水分解させた。次いで、蒸留によりイソプロピルアルコール99.3重量部を分離回収した後に、更に水24.9重量部とイソプロピルアルコール64.2重量部のアルコール水溶液を添加して加水分解を行い、スラリー状の水酸化アルミニウムを得た。前記水酸化アルミニウムスラリーを乾燥し、軽装かさ密度が0.1g/cm3の乾燥粉末状の水酸化アルミニウムを得た。
前記乾燥粉末状の水酸化アルミニウムを、大気雰囲気下、温度1100℃の電気炉で4時間保持して焼成し、主結晶相がθ相であるアルミナ粉(以下、θアルミナ粉と呼ぶ)を得た。
小型振動ミル装置(型式YAMP−6JN、村上精機工作所)の粉砕用ポットに、直径15mmのアルミナボール5.5kgと、シランカップリング剤としての所定量のイソブチルトリメトキシシラン(商品名「OFS−2306」、東レダウコーニング社製。最小被覆面積439m2/g)を入れ、1分間振動させて、アルミナボール全体にイソブチルトリメトキシシランを付着させた。粉砕用ポットに被処理物として前記で得られたθアルミナ粉100gを加え、24分間振動をかけることによりθアルミナ粉の表面処理を行った。表面処理されたアルミナ粉をポットから取り出し、目開き210μmのメッシュで篩別した。
イソブチルトリメトキシシランの使用量(添加量)は、下記式において被覆率に50(%)を代入して求まる値である。
Example 1
Aluminum powder having a purity of 99.99% and isopropyl alcohol were subjected to a solid-liquid reaction under reflux conditions to prepare aluminum isopropoxide. An alcohol aqueous solution of 15.0 parts by weight of water and 165.7 parts by weight of isopropyl alcohol was added to a mixed solution of 100.0 parts by weight of the obtained aluminum isopropoxide and 11.1 parts by weight of isopropyl alcohol to hydrolyze. . Next, 99.3 parts by weight of isopropyl alcohol is separated and recovered by distillation, and then 24.9 parts by weight of water and an aqueous alcohol solution of 64.2 parts by weight of isopropyl alcohol are added to carry out hydrolysis to obtain slurry aluminum hydroxide. I got The aluminum hydroxide slurry was dried to obtain a dry powdery aluminum hydroxide having a light bulk density of 0.1 g / cm 3 .
The dried powdered aluminum hydroxide is baked in an electric furnace at a temperature of 1100 ° C. for 4 hours in an air atmosphere to obtain an alumina powder having a θ-phase main crystal phase (hereinafter referred to as θ-alumina powder). Was.
5.5 kg of alumina balls having a diameter of 15 mm and a predetermined amount of isobutyltrimethoxysilane (trade name “OFS-”) as a silane coupling agent were placed in a grinding pot of a small vibration mill device (model YAMP-6JN, Murakami Seiki Seisakusho). 2306 "(manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd., with a minimum coating area of 439 m 2 / g), and vibrated for 1 minute to adhere isobutyltrimethoxysilane to the entire alumina ball. To the pulverizing pot, 100 g of the above-obtained θ-alumina powder was added as an object to be treated, and the surface treatment of the θ-alumina powder was performed by applying vibration for 24 minutes. The surface-treated alumina powder was taken out of the pot and sieved with a 210 μm mesh.
The used amount (addition amount) of isobutyltrimethoxysilane is a value obtained by substituting 50 (%) for the coverage in the following equation.
実施例2
シランカップリング剤をイソブチルトリメトキシシランからn−ヘキシルトリメトキシシラン(商品名「Z−6583」、東レダウコーニング社製。最小被覆面積379m2/g)に変更(被覆率は50%のままに)する以外は、実施例1と同様にしてアルミナ粉(表面処理品、篩別品)を得た。
Example 2
The silane coupling agent was changed from isobutyltrimethoxysilane to n-hexyltrimethoxysilane (trade name “Z-6583”, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., minimum covering area: 379 m 2 / g) (the covering rate was kept at 50%) Alumina powder (surface-treated product, sieved product) was obtained in the same manner as in Example 1 except for (1).
実施例3
シランカップリング剤をイソブチルトリメトキシシランからn−デシルトリメトキシシラン(商品名「Z−6210」、東レダウコーニング社製。最小被覆面積298m2/g)に変更(被覆率は50%のままに)する以外は、実施例1と同様にしてアルミナ粉(表面処理品、篩別品)を得た。
Example 3
The silane coupling agent was changed from isobutyltrimethoxysilane to n-decyltrimethoxysilane (trade name “Z-6210” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd., minimum coverage area 298 m 2 / g) (the coverage rate was kept at 50%). Alumina powder (surface-treated product, sieved product) was obtained in the same manner as in Example 1 except for (1).
比較例1
乾燥粉末状の水酸化アルミニウムの焼成温度を900℃に変更し、該焼成温度での保持時間を4時間に変更する以外は実施例1と同様にして主結晶相がγ相であるアルミナ粉(以下、γアルミナ粉と呼ぶ)を得た。得られたγアルミナ粉を用いて実施例1と同様に表面処理し、篩別した。
Comparative Example 1
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the firing temperature of the dried powdery aluminum hydroxide was changed to 900 ° C., and the holding time at the firing temperature was changed to 4 hours. Hereinafter, referred to as γ-alumina powder). The obtained γ-alumina powder was subjected to a surface treatment in the same manner as in Example 1 and sieved.
比較例2
比較例1と同様にして得られたγアルミナ粉を用いて実施例2と同様に表面処理し、篩別した。
Comparative Example 2
Surface treatment was performed in the same manner as in Example 2 using the γ-alumina powder obtained in the same manner as in Comparative Example 1, and sieved.
比較例3
比較例1と同様にして得られたγアルミナ粉を用いて実施例3と同様に表面処理し、篩別した。
実施例1〜3及び比較例1〜3で得られた粉体の評価結果を表1に示す。
Comparative Example 3
Surface treatment was carried out in the same manner as in Example 3 using γ-alumina powder obtained in the same manner as in Comparative Example 1, and sieved.
Table 1 shows the evaluation results of the powders obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3.
Claims (6)
The alumina for external addition to a toner according to any one of claims 3 to 5, wherein the hydrophobic layer is an alkoxysilane hydrophobic layer.
Priority Applications (1)
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JP2018132979A JP2020012861A (en) | 2018-07-13 | 2018-07-13 | Alumina for toner external addition |
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