JP2022150040A - 樹脂粒子分散液の製造方法、静電荷像現像用トナーの製造方法、及び静電荷像現像用トナー - Google Patents
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Abstract
【課題】廃棄する留液量を低減する樹脂粒子分散液の製造方法をを提供すること。【解決手段】2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインと、前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、前記複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Aで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Aと、を備える樹脂粒子分散液の製造装置を用い、前記再利用留液貯留槽Aから、留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの前記製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する樹脂粒子分散液の製造方法。【選択図】図1
Description
本発明は、樹脂粒子分散液の製造方法、静電荷像現像用トナーの製造方法、及び静電荷像現像用トナーに関する。
例えば、特許文献1には、「水分散体を製造する水分散体製造槽と、前記水分散体製造槽から脱溶剤する過程で回収される留液の組成を検出する留液組成検出手段と、留液組成に応じて留液を分離回収するための少なくとも2つ以上の留液回収槽と、前記留液回収槽の少なくとも一槽に貯留された留液を前記水分散体製造槽に供給する供給手段と、を有することを特徴とする水分散体製造装置。」が開示されている。
また、特許文献2には、「樹脂、水および有機溶剤を含む樹脂水分散体を収容する分散体槽と、前記樹脂水分散体から、前記水および前記有機溶剤のうち少なくとも一部を回収する回収手段と、前記回収された水および有機溶剤のうち少なくとも1つを含む回収液の導電率を測定する導電率測定手段と、前記回収液を分別する分別手段と、前記分別された分別液の重量を測定する重量測定手段と、前記測定された導電率および重量に応じて、前記分別手段を制御する制御手段と、前記分別液のうち、水を主成分とする分別液を、樹脂水分散体の製造時の添加水として供給する供給手段と、を有することを特徴とする樹脂水分散体の製造システム。」が開示されている。
本発明の課題は、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、転相乳化液から、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインを用いる樹脂粒子分散液の製造方法において、直接、留液回収槽から留液を乳化槽に送液して、転相乳化液に送液して転相乳化液の製造に再利用する場合に比べ、廃棄する留液量を低減する樹脂粒子分散液の製造方法を提供することである。
前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。
<1>
2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、前記転相乳化液から、前記有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、前記減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインと、
前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、前記複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Aで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Aと、
を備える樹脂粒子分散液の製造装置を用い、
前記再利用留液貯留槽Aから、留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの前記製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する樹脂粒子分散液の製造方法。
<2>
前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比と前記転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比とから再利用留液量を決定し、前記再利用留液貯留槽Aから、決定した前記再利用留液量の留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの前記製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する<1>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<3>
前記留液の、重量測定、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、前記留液の留液組成を分析し、目的とする留液組成毎に、前記留液を回収する前記留液回収槽を変更する<1>又は<2>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<4> 前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比を、前記転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比及び有機溶剤量と、前記留液回収槽Aで回収した留液量と、前記再利用留液貯留槽Aに貯留する留液の留液量から算出する<1>~<3>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<5>
前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液の、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比を測定する<1>~<3>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<6>
前記再利用留液貯留槽Aに、有機溶剤量30質量%以上の留液を貯留する<1>~<5>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<7>
前記再利用留液貯留槽Aに貯留した有機溶剤量30質量%以上の留液を、有機溶剤として前記乳化槽に送液する<6>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<8>
前記樹脂粒子分散液の製造装置が、前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、前記複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Bで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Bを備え、
前記再利用留液貯留槽Bに水媒体量80質量%以上の留液を貯留し、
前記再利用留液貯留槽Bから前記水媒体量80質量%以上の留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する<6>又は<7>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<9>
前記再利用留液貯留槽Bに貯留した前記水媒体量80質量%以上の留液を、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化した後、前記乳化槽に送液する<8>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<10>
前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインで、互いに、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造する<1>~<9>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<11>
前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインで、製造サイクル毎に、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造する<1>~<10>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<12>
<1>~<11>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液の樹脂粒子を含む分散液中で、少なくとも前記樹脂粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する工程と、
前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程と、
を有する静電荷像現像用トナーの製造方法。
<13>
<12>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られたトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
<1>
2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、前記転相乳化液から、前記有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、前記減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインと、
前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、前記複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Aで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Aと、
を備える樹脂粒子分散液の製造装置を用い、
前記再利用留液貯留槽Aから、留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの前記製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する樹脂粒子分散液の製造方法。
<2>
前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比と前記転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比とから再利用留液量を決定し、前記再利用留液貯留槽Aから、決定した前記再利用留液量の留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの前記製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する<1>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<3>
前記留液の、重量測定、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、前記留液の留液組成を分析し、目的とする留液組成毎に、前記留液を回収する前記留液回収槽を変更する<1>又は<2>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<4> 前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比を、前記転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比及び有機溶剤量と、前記留液回収槽Aで回収した留液量と、前記再利用留液貯留槽Aに貯留する留液の留液量から算出する<1>~<3>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<5>
前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液の、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比を測定する<1>~<3>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<6>
前記再利用留液貯留槽Aに、有機溶剤量30質量%以上の留液を貯留する<1>~<5>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<7>
前記再利用留液貯留槽Aに貯留した有機溶剤量30質量%以上の留液を、有機溶剤として前記乳化槽に送液する<6>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<8>
前記樹脂粒子分散液の製造装置が、前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、前記複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Bで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Bを備え、
前記再利用留液貯留槽Bに水媒体量80質量%以上の留液を貯留し、
前記再利用留液貯留槽Bから前記水媒体量80質量%以上の留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する<6>又は<7>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<9>
前記再利用留液貯留槽Bに貯留した前記水媒体量80質量%以上の留液を、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化した後、前記乳化槽に送液する<8>に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<10>
前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインで、互いに、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造する<1>~<9>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<11>
前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインで、製造サイクル毎に、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造する<1>~<10>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
<12>
<1>~<11>のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液の樹脂粒子を含む分散液中で、少なくとも前記樹脂粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する工程と、
前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程と、
を有する静電荷像現像用トナーの製造方法。
<13>
<12>に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られたトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
<1>、<2>、<3>、<4>、<5>、<11>又は<11>に係る発明によれば、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、転相乳化液から、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインを用いる樹脂粒子分散液の製造方法において、直接、留液回収槽から留液を乳化槽に送液して、転相乳化液に送液して転相乳化液の製造に再利用する場合に比べ、廃棄する留液量を低減する樹脂粒子分散液の製造方法が提供される。
<6>、又は<7>に係る発明によれば、再利用留液貯留槽Aに、有機溶剤量30質量%未満の留液を貯留する場合に比べ、廃棄する留液量を低減する樹脂粒子分散液の製造方法が提供される。
<8>、又は<9>に係る発明によれば、再利用留液貯留槽Bに水媒体量80質量%未満の留液を貯留する場合に比べ、廃棄する留液量を低減する樹脂粒子分散液の製造方法が提供される。
<15>、又は<16>に係る発明によれば、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、転相乳化液から、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインを用いる樹脂粒子分散液の製造方法において、直接、留液回収槽から留液を乳化槽に送液して、転相乳化液に送液して転相乳化液の製造に再利用する樹脂粒子分散液の製造方法を適用した場合に比べ、廃棄する留液量を低減した静電荷像現像用トナーの製造方法、又は静電荷像現像用トナーが提供される。
以下に、本発明の一例である実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は本発明を例示するものであり、本発明を制限するものではない。
本明細書において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本明細書において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本明細書において、「静電荷像現像用トナー」を単に「トナー」ともいう。
<樹脂粒子分散液の製造方法>
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法は、
2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、前記転相乳化液から、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインと、
2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Aで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Aと、
を備える樹脂粒子分散液の製造装置を用いる。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、再利用留液貯留槽Aから、留液を、2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの製造ラインの乳化槽に送液して、転相乳化液の製造に再利用する。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法は、
2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、前記転相乳化液から、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインと、
2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Aで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Aと、
を備える樹脂粒子分散液の製造装置を用いる。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、再利用留液貯留槽Aから、留液を、2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの製造ラインの乳化槽に送液して、転相乳化液の製造に再利用する。
ここで、従来、転相乳化法を利用した樹脂粒子分散液の製造方法では、蒸留槽において、減圧蒸留により、転相乳化液から、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るとき、減圧蒸留で生じる留液を留液回収槽で回収している。そして、留液回収槽で回収した留液は、一部を転相乳化液の製造に再利用している。
しかし、2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインを備えた製造装置により、樹脂粒子分散液を製造する場合、留液の再利用率が低下し、留液の廃棄量が増加する。それは、樹脂の種類や物性によって、転相乳化に必要な有機溶剤比率や有機溶剤量が大きく変動するためである。
それに対して、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Aで回収した留液を集めて再利用留液貯留槽Aに貯留する。そして、再利用留液貯留槽Aから、留液を、2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの製造ラインの乳化槽に送液して、転相乳化液の製造に再利用する。
つまり、再利用留液貯留槽Aには、2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて留液回収槽で回収された留液が混合されて貯留される。それにより、再利用留液貯留槽Aに貯留される留液の2種以上の有機溶剤混合比が平準化される。そのため、2種類以上の有機溶剤の比率が異なる樹脂を用いて樹脂粒子分散液を、不規則に製造した場合でも、再利用留液貯留槽Aに貯留される留液の2種以上の有機溶剤比率の変動を抑制することができることから、留液の再利用率を最大化でき、留液の廃棄量を低減できる。
つまり、再利用留液貯留槽Aには、2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて留液回収槽で回収された留液が混合されて貯留される。それにより、再利用留液貯留槽Aに貯留される留液の2種以上の有機溶剤混合比が平準化される。そのため、2種類以上の有機溶剤の比率が異なる樹脂を用いて樹脂粒子分散液を、不規則に製造した場合でも、再利用留液貯留槽Aに貯留される留液の2種以上の有機溶剤比率の変動を抑制することができることから、留液の再利用率を最大化でき、留液の廃棄量を低減できる。
以上から、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、廃棄する留液量を低減できる。それに加え、留液の再利用率を最大化できるため、新たに使用する有機溶剤の低減も可能となる。
以下、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法の詳細について説明する。
(樹脂粒子分散液の製造装置)
まず、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法に利用する樹脂粒子分散液の製造装置の概略について説明する。
図1は、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法に利用する樹脂粒子分散液の製造装置の一例を示す概略構成図である。
まず、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法に利用する樹脂粒子分散液の製造装置の概略について説明する。
図1は、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法に利用する樹脂粒子分散液の製造装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示す製造装置は、樹脂粒子分散液の第一製造ライン100Aと、樹脂粒子分散液の第二製造ライン100Bと、第一再利用留液貯留槽200A(再利用留液貯留槽Aの一例)と、第二再利用留液貯留槽200B(再利用留液貯留槽Bの一例)を備えている。なお、製造ラインは、2つに限られず、3つ以上であってもよい。
第一及び第二製造ライン100A,100Bは、乳化槽10A,10Bと、蒸留槽20A,20Bと、第一留液回収槽30A,30B(留液回収槽Aの一例)と、第二留液回収槽31A,31B(留液回収槽Bの一例)と、を備えている。
乳化槽10A,10Bは、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽である。
乳化槽10A,10Bの内部には、原料を撹拌して、樹脂を転相乳化するための撹拌機11A,11Bが備えられている。
乳化槽10A,10Bの内部には、原料を撹拌して、樹脂を転相乳化するための撹拌機11A,11Bが備えられている。
乳化槽10A,10Bには、樹脂、中和剤、有機溶剤及び水媒体を、各々、乳化槽10A,10Bに供給するための、樹脂供給管41A,41B、中和剤供給管43A,43B、有機溶剤供給管45A,45B及び水媒体供給管47A,47Bが連結されている。
そして、樹脂供給管41A,41B、中和剤供給管43A,43B、有機溶剤供給管45A,45B及び水媒体供給管47A,47Bは、各々、樹脂収容槽40A,40B、中和剤収容槽42A,42B、有機溶剤収容槽44A,44B及び水媒体収容槽46A,46Bに連結されている。
ここで、有機溶剤収容槽44A,44Bは、2種以上の有機溶剤を混合した混合有機溶剤が収容されている。ただし、乳化槽10A,10Bは、2種以上の有機溶剤を各々収容する有機溶剤収容槽に連結した有機溶剤供給管に連結し、各有機溶剤を各々乳化槽10A,10Bに供給してもよい。
そして、樹脂供給管41A,41B、中和剤供給管43A,43B、有機溶剤供給管45A,45B及び水媒体供給管47A,47Bは、各々、樹脂収容槽40A,40B、中和剤収容槽42A,42B、有機溶剤収容槽44A,44B及び水媒体収容槽46A,46Bに連結されている。
ここで、有機溶剤収容槽44A,44Bは、2種以上の有機溶剤を混合した混合有機溶剤が収容されている。ただし、乳化槽10A,10Bは、2種以上の有機溶剤を各々収容する有機溶剤収容槽に連結した有機溶剤供給管に連結し、各有機溶剤を各々乳化槽10A,10Bに供給してもよい。
なお、乳化槽10A,10Bには、図示しないが、乳化槽10A,10Bの槽壁を加熱する加熱部(いわゆるジャケット)等、転相乳化液を製造するための周知の部材を備えらえている。
蒸留槽20A,20Bは、減圧蒸留により、転相乳化液から、有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽である。
蒸留槽20A,20Bの内部には、転相乳化液を撹拌する撹拌機21A,21Bが備えられている。
蒸留槽20A,20Bの内部には、転相乳化液を撹拌する撹拌機21A,21Bが備えられている。
なお、 蒸留槽20A,20Bには、図示しないが、蒸留槽20A,20Bの槽壁を加熱する加熱部(いわゆるジャケット)等、転相乳化液を減圧蒸留するための周知の部材が備えられている。
第一留液回収槽30A,30B、及び第二留液回収槽31A,31Bは、減圧蒸留で生じる留液を留液組成毎に回収する留液回収槽である。なお、留液回収槽は、2つに限られず、3つ以上有していてもよい。
第一再利用留液貯留槽200Aは、第一及び第二製造ライン100A,100Bの第一留液回収槽30A,30Bで回収した留液を集めて貯留する貯留槽である。
第二再利用留液貯留槽200Bは、第一及び第二製造ライン100A,100Bの第二留液回収槽31A,31Bで回収した留液を集めて貯留する貯留槽である。
なお、再利用留液貯留槽は、2つに限られず、1つでも、3つ以上であってもよい。
第二再利用留液貯留槽200Bは、第一及び第二製造ライン100A,100Bの第二留液回収槽31A,31Bで回収した留液を集めて貯留する貯留槽である。
なお、再利用留液貯留槽は、2つに限られず、1つでも、3つ以上であってもよい。
ここで、乳化槽10A,10Bと蒸留槽20A,20Bとは、ポンプ51A,51Bを介して乳化液送液管50A,50Bで連結されている。
蒸留槽20A,20Bと、第一留液回収槽30A,30B、及び第二留液回収槽31A,31Bとは、バルブ53A,53Bを介して溶剤排出管52A,52Bで連結されている。
具体的には、溶剤排出管52A,52Bは、経路途中で分岐して、蒸留槽20A,20Bと第一留液回収槽30A,30Bとを連結し、蒸留槽20A,20Bと第二留液回収槽31A,31Bとを連結している。
具体的には、溶剤排出管52A,52Bは、経路途中で分岐して、蒸留槽20A,20Bと第一留液回収槽30A,30Bとを連結し、蒸留槽20A,20Bと第二留液回収槽31A,31Bとを連結している。
溶剤排出管52A,52Bは、経路途中に、減圧蒸留により、蒸留槽20A,20Bに収容された転相乳化液から蒸発する有機溶剤及び水媒体を凝縮して留液とする凝縮器54A,54Bと、留液の留液組成を分析するための分析部55A,55Bが設けられている。
第一留液回収槽30A,30Bと第一再利用留液貯留槽200Aとは、第一留液送液管201Aで連結されている。具体的には、第一留液送液管201Aは、経路途中で分岐して、第一留液回収槽30Aと第一再利用留液貯留槽200Aとを連結し,第一留液回収槽30Bと第一再利用留液貯留槽200Aとを連結している。
第二留液回収槽31A,31Bと第二再利用留液貯留槽200Bとは、第二留液送液管201Bで連結されている。
具体的には、第二留液送液管201Bは、経路途中で分岐して、第二留液回収槽31Aと第二再利用留液貯留槽200Bとを連結し,第二留液回収槽31Bと第二再利用留液貯留槽200Bとを連結している。
具体的には、第二留液送液管201Bは、経路途中で分岐して、第二留液回収槽31Aと第二再利用留液貯留槽200Bとを連結し,第二留液回収槽31Bと第二再利用留液貯留槽200Bとを連結している。
第一再利用留液貯留槽200Aと乳化槽10A,10Bとは、ポンプ202A及びバルブ204Aを介して第一貯留留液送液管203Aで連結されている。
具体的には、第一貯留留液送液管203Aは、経路途中で分岐して、第一再利用留液貯留槽200Aと乳化槽10Aとを連結し、第一再利用留液貯留槽200Aと乳化槽10Bとを連結している。なお、第一貯留留液送液管203Aは、有機溶剤供給管45A,45Bの経路途中に連結されている。
具体的には、第一貯留留液送液管203Aは、経路途中で分岐して、第一再利用留液貯留槽200Aと乳化槽10Aとを連結し、第一再利用留液貯留槽200Aと乳化槽10Bとを連結している。なお、第一貯留留液送液管203Aは、有機溶剤供給管45A,45Bの経路途中に連結されている。
第二再利用留液貯留槽200Bと乳化槽10A,10Bとは、ポンプ202B及びバルブ204Bを介して第二貯留留液送液管203Bで連結されている。
具体的には、第二貯留留液送液管203Bは、経路途中で分岐して、第二再利用留液貯留槽200Bと乳化槽10Aとを連結し、第二再利用留液貯留槽200Bと乳化槽40Bとを連結している。なお、第二貯留留液送液管203Bは、水媒体供給管47A,47Bの経路途中に連結されている。
具体的には、第二貯留留液送液管203Bは、経路途中で分岐して、第二再利用留液貯留槽200Bと乳化槽10Aとを連結し、第二再利用留液貯留槽200Bと乳化槽40Bとを連結している。なお、第二貯留留液送液管203Bは、水媒体供給管47A,47Bの経路途中に連結されている。
次に、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法の工程について説明する。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、各第一及び第二製造ライン100A,100Bにおいて、次の通り、転相乳化液製造工程、溶媒除去工程を実施して、樹脂粒子分散液を得る。そして、留液回収工程、留液再利用工程を経て、留液が再利用される。
(転相乳化液製造工程)
転相乳化液製造工程では、乳化槽10A,10Bで、有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化した転相乳化液を得る。
転相乳化法とは、樹脂を、その樹脂が可溶な有機溶剤中に溶解した連続相となる油相分散体(つまりO相となる樹脂溶解液)に、水媒体(つまり、W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて、油相分散体を不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
転相乳化液製造工程では、乳化槽10A,10Bで、有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化した転相乳化液を得る。
転相乳化法とは、樹脂を、その樹脂が可溶な有機溶剤中に溶解した連続相となる油相分散体(つまりO相となる樹脂溶解液)に、水媒体(つまり、W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて、油相分散体を不連続相化し、樹脂を、水媒体中に粒子状に分散する方法である。
具体的には、例えば、有機溶剤供給管45A,45Bを通じて有機溶剤収容槽44A,44Bから、2種以上の有機溶剤を混合した混合有機溶剤を乳化槽10A,10Bに供給する。
次に、撹拌機11A,11Bで混合有機溶剤を混合しながら、樹脂供給管41A,41Bを通じて樹脂収容槽40A,40Bから、樹脂を乳化槽10A,10Bに供給する。それにより、樹脂を混合有機溶剤に溶解させる。
次に、中和剤供給管43A,43Bを通じて中和剤収容槽42A,42Bから、乳化槽10A,10Bに供給する。それにより、樹脂を中和する。
次に、水媒体供給管47A,47Bを通じて水媒体収容槽46A,46Bから、水媒体を乳化槽10A,10Bに供給する。
そして、乳化槽10A,10B内の混合液を撹拌及び加熱することで、樹脂を転相乳化し、転相乳化液を得る。
次に、撹拌機11A,11Bで混合有機溶剤を混合しながら、樹脂供給管41A,41Bを通じて樹脂収容槽40A,40Bから、樹脂を乳化槽10A,10Bに供給する。それにより、樹脂を混合有機溶剤に溶解させる。
次に、中和剤供給管43A,43Bを通じて中和剤収容槽42A,42Bから、乳化槽10A,10Bに供給する。それにより、樹脂を中和する。
次に、水媒体供給管47A,47Bを通じて水媒体収容槽46A,46Bから、水媒体を乳化槽10A,10Bに供給する。
そして、乳化槽10A,10B内の混合液を撹拌及び加熱することで、樹脂を転相乳化し、転相乳化液を得る。
ここで、乳化槽10A,10Bに混合有機溶剤及び中和剤を供給した後、樹脂を供給してもよい。また、乳化槽10A,10Bに、先に樹脂を供給した後、混合有機溶剤を供給してもよい。
次に、乳化槽10A,10Bから、ポンプ51A,51Bにより乳化液送液管50A,50Bを通じて、転相乳化液を蒸留槽20A,20Bに送液する。
(有機溶媒除去工程)
有機溶媒除去工程では、蒸留槽20A,20Bで、減圧蒸留により、転相乳化液から、有機溶媒を除去する。
減圧蒸留は、撹拌及び加熱しながら、有機溶剤及び水系媒体を蒸発させて、転相乳化液から、有機溶媒を除去する。それにより、樹脂粒子分散液が得られる。
有機溶媒除去工程では、蒸留槽20A,20Bで、減圧蒸留により、転相乳化液から、有機溶媒を除去する。
減圧蒸留は、撹拌及び加熱しながら、有機溶剤及び水系媒体を蒸発させて、転相乳化液から、有機溶媒を除去する。それにより、樹脂粒子分散液が得られる。
なお、減圧蒸留法では、撹拌装置付き減圧蒸留槽を用いて、不活性ガスをバブリングしながら減圧蒸留する方法、ウォールウェッターと呼ばれる、減圧蒸留槽中の転相乳化液を上方に組み上げて、液面の上方の槽の伝熱面に液膜を形成しつつ、減圧蒸留する方法等、周知の方法が採用できる。
(留液回収工程)
蒸留槽20A,20Bにおいて、減圧蒸留中、蒸発した有機溶剤及び水媒体は、溶剤排出管52A,52Bを通じて、凝縮器54A,54Bにより凝縮されて、留液として第一留液回収槽30A,30B、及び第二留液回収槽31A,31Bに回収する。
蒸留槽20A,20Bにおいて、減圧蒸留中、蒸発した有機溶剤及び水媒体は、溶剤排出管52A,52Bを通じて、凝縮器54A,54Bにより凝縮されて、留液として第一留液回収槽30A,30B、及び第二留液回収槽31A,31Bに回収する。
ここで、留液の組成は、減圧蒸留開始時は、有機溶剤濃度が高く、水媒体濃度が低い。減圧蒸留を継続するにつれて、有機溶剤濃度が低く、水媒体濃度が高くなる。そして、蒸留槽20A,20B中の転相乳化液中の有機溶剤濃度(つまり残留有機溶剤濃度)が目的の濃度以下まで到達したときに、減圧蒸留を終了する。
そのため、例えば、減圧蒸留開始時は、第一留液回収槽30A,30Bで留液を回収し、留液の水媒体濃度が目的の濃度に達した時点で(言い換えれば、留液の有機溶剤濃度が目的の濃度に低下した時点で)、バルブ53A,53Bを操作し、第二留液回収槽31A,31Bで留液を回収する。つまり、目的とする留液組成毎に、留液を回収する留液回収槽を変更する。
目的とする留液の水媒体濃度としては、80質量%、85質量%、90質量%、又は95質量%が例示できる。
第二留液回収槽31A,31Bには、水媒体濃度が80質量%以上、85質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上の留液を回収すること例示できる。
一方、第一留液回収槽30A,30Bに、有機溶剤濃度が30質量%以上、40質量%以上、45質量%以上、又は50質量%以上の留液を回収することが例示できる。
目的とする留液の水媒体濃度としては、80質量%、85質量%、90質量%、又は95質量%が例示できる。
第二留液回収槽31A,31Bには、水媒体濃度が80質量%以上、85質量%以上、90質量%以上、又は95質量%以上の留液を回収すること例示できる。
一方、第一留液回収槽30A,30Bに、有機溶剤濃度が30質量%以上、40質量%以上、45質量%以上、又は50質量%以上の留液を回収することが例示できる。
なお、留液回収槽は、2つに限られず、3つ以上であってもよい。そして、3つ以上の留液回収槽を設けた場合、各々、3つ以上の異なる水媒体濃度(又は有機溶剤濃度)の留液が留液回収槽で回収できる。
ここで、留液の組成(具体的には、留液の水媒体濃度又は有機溶剤濃度)は、分析部55A,55Bにより留液を分析する。分析結果に応じて、バルブ53A,53Bを操作し、目的とする留液組成毎に、前記留液を回収する前記留液回収槽を変更する。
分析部55A,55Bは、留液の組成が分析できる、分析部55A,55Bには、導電率計等の各種センサーが備えられている。ただし、溶剤排出管52A,52Bから、留液を採取し、採取した留液の留液組成を分析してもよい。
分析は、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定による分析が例示できる。また、減圧蒸留中の留液組成の変化度合は、実験的に事前に知ることができる。そのため、留液の重量を測定することでも、留液の組成を判別できる。留液の重量は、例えば、第一留液回収槽30A,30Bに重量計を設けて、重量計により測定できる。
つまり、例えば、留液の、重量測定、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、留液の組成を分析し、目的とする留液組成毎に、留液を回収する留液回収槽を変更することができる。
分析は、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定による分析が例示できる。また、減圧蒸留中の留液組成の変化度合は、実験的に事前に知ることができる。そのため、留液の重量を測定することでも、留液の組成を判別できる。留液の重量は、例えば、第一留液回収槽30A,30Bに重量計を設けて、重量計により測定できる。
つまり、例えば、留液の、重量測定、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、留液の組成を分析し、目的とする留液組成毎に、留液を回収する留液回収槽を変更することができる。
(再利用工程)
-第一再利用留液貯留槽200A-
第一留液回収槽30A,30Bで回収された留液は、第一留液送液管201Aを通じて第一再利用留液貯留槽200Aに送液され、混合して貯留する。
-第一再利用留液貯留槽200A-
第一留液回収槽30A,30Bで回収された留液は、第一留液送液管201Aを通じて第一再利用留液貯留槽200Aに送液され、混合して貯留する。
第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液は、ポンプ202A,202B及びバルブ204A,204Bを駆動して、第一貯留液送液管203Aを通じて、乳化槽10A,10Bに送液して、転相乳化液の製造に再利用する。なお、乳化槽10A,10Bの一方に、留液を送液して、乳化槽10A,10Bのいずれかの乳化槽での転相乳化液の製造に再利用してもよい。
第一再利用留液貯留槽200Aには、有機溶剤量30質量%以上の留液を貯留することがよい。そして、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された、有機溶剤量30質量%以上の留液を、有機溶剤として乳化槽10A,10Bに送液する。それにより、有機溶剤としての留液の再利用率が高まり、留液の廃棄量の低減が図られる。また、新たに使用する有機溶剤量が低減される。
第一再利用留液貯留槽200Aに貯留する留液の有機溶剤量は、第一留液回収槽30A,30Bで回収された留液の有機溶剤量、及び混合比率により調整される。
第一再利用留液貯留槽200Aに貯留する留液の有機溶剤量は、第一留液回収槽30A,30Bで回収された留液の有機溶剤量、及び混合比率により調整される。
留液の再利用率向上及び留液の廃棄量の低減の観点から、第一再利用留液貯留槽200Aには、有機溶剤量が好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上の留液を貯留することがよい。
なお、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留する留液の有機溶剤量の上限は、例えば、100質量%以下である。
なお、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留する留液の有機溶剤量の上限は、例えば、100質量%以下である。
ここで、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液の再利用留液量(つまり、送液量)は、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比と転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比とから決定することがよい。
具体的には、留液の再利用留液量は、次の通り決定することがよい。
樹脂の種類や物性に応じて各々の有機溶剤量を決定した後に、第一再利用留液貯留槽200A内の留液の各々の有機溶剤濃度と任意の留液量を乗算し、何れかの有機溶剤において決定した有機溶剤量に到達した際の留液量を再利用留液量とする。
それにより、留液の再利用率が高まり、より留液の廃液量の低減が図られる。
具体的には、留液の再利用留液量は、次の通り決定することがよい。
樹脂の種類や物性に応じて各々の有機溶剤量を決定した後に、第一再利用留液貯留槽200A内の留液の各々の有機溶剤濃度と任意の留液量を乗算し、何れかの有機溶剤において決定した有機溶剤量に到達した際の留液量を再利用留液量とする。
それにより、留液の再利用率が高まり、より留液の廃液量の低減が図られる。
第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比は、転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比及び有機溶剤量と、第一留液回収槽Aで回収した留液量と、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留する内の留液量から算出できる。
具体的には、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比は、次の通り算出できる。
各々の第一及び第二製造ライン100A,100Bで決定した各々の有機溶剤量を積算し、各々の有機溶剤量の積算値を全ての有機溶剤で除算することにより、有機溶剤混合比が算出できる。この際、事前に測定した凝縮器54A,54Bで回収される有機溶剤の回収得率を考慮することによって、より精度高く有機溶剤混合比を算出することができる。
具体的には、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比は、次の通り算出できる。
各々の第一及び第二製造ライン100A,100Bで決定した各々の有機溶剤量を積算し、各々の有機溶剤量の積算値を全ての有機溶剤で除算することにより、有機溶剤混合比が算出できる。この際、事前に測定した凝縮器54A,54Bで回収される有機溶剤の回収得率を考慮することによって、より精度高く有機溶剤混合比を算出することができる。
また、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比は、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液の、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種で測定してもよい。
-第二再利用留液貯留槽200B-
第二留液回収槽31A,31Bで回収された留液は、第二留液送液管201Bを通じて第二再利用留液貯留槽200Bに送液され、混合して貯留する。
第二留液回収槽31A,31Bで回収された留液は、第二留液送液管201Bを通じて第二再利用留液貯留槽200Bに送液され、混合して貯留する。
第二再利用留液貯留槽200Bに貯留された留液は、ポンプ202A,202B及びバルブ204A,204Bを駆動して、第二貯留液送液管203Bを通じて、乳化槽10A,10Bに送液して、転相乳化液の製造に再利用する。なお、乳化槽10A,10Bの一方に、留液を送液して、乳化槽10A,10Bのいずれかの乳化槽での転相乳化液の製造に再利用してもよい。
第二再利用留液貯留槽200Bには、水媒体量80質量%以上の留液を貯留することがよい。そして、第二再利用留液貯留槽200Bに貯留された、水媒体量80質量%以上の留液を、水媒体として乳化槽10A,10Bに送液する。それにより、水媒体として留液の再利用率が高まり、留液の廃棄量の低減が図られる。
第二再利用留液貯留槽200Bに貯留する留液の水媒体量は、第二留液回収槽31A,31Bで回収された留液の水媒体量、及び混合比率により調整される。
第二再利用留液貯留槽200Bに貯留する留液の水媒体量は、第二留液回収槽31A,31Bで回収された留液の水媒体量、及び混合比率により調整される。
留液の再利用率向上及び留液の廃棄量の低減の観点から、第二再利用留液貯留槽200Bには、水媒体量が好ましくは85質量%以上、より好ましくは90質量%、より好ましくは95質量%以上の留液を貯留することがよい。
なお、第二再利用留液貯留槽200Bに貯留する留液の水媒体量の上限は、例えば、100質量%以下である。
なお、第二再利用留液貯留槽200Bに貯留する留液の水媒体量の上限は、例えば、100質量%以下である。
ここで、第二再利用留液貯留槽200Bに貯留された、水媒体量80質量%以上の留液は、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化した後、乳化槽10A,10Bに送液することがよい。
第二再利用留液貯留槽200Bに貯留する水媒体量80質量%以上の留液を、樹脂の転相乳化後の転相乳化液に補充水媒体として添加することで、留液を再利用して留液の廃棄量低減を図りつつ、得られる樹脂粒子分散液の粒度分布の悪化が抑制される。
第二再利用留液貯留槽200Bに貯留する水媒体量80質量%以上の留液を、樹脂の転相乳化後の転相乳化液に補充水媒体として添加することで、留液を再利用して留液の廃棄量低減を図りつつ、得られる樹脂粒子分散液の粒度分布の悪化が抑制される。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、第一及び第二製造ライン100A,100Bで、転相乳化液製造工程、有機溶剤除去工程により樹脂粒子分散液を製造し、次のサイクルで、各工程を実施し、樹脂粒子分散液を繰り返し製造できる。
ここで、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、第一及び第二製造ライン100A,100Bで、互いに、2種以上の有機溶剤の種類、2種以上の有機樹脂混合比および樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、2種以上の有機樹脂の種類、2種以上の有機樹脂混合比および樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造することができる。
また、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、各々の第一及び第二製造ライン100A,100Bで、製造サイクル毎に、2種以上の有機溶剤の種類、2種以上の有機溶剤混合比および樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、2種以上の有機溶剤の種類、2種以上の有機溶剤混合比および樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造することができる。
以上説明した本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、廃棄する留液量を低減することができる。
ここで、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、留液回収槽を2槽設けた形態を説明したが、上述のように、3槽以上設けてもよい。
例えば、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法は、図2に示すうに、第三留液回収槽32A,32Bを設けた製造装置を利用してもよい。
例えば、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法は、図2に示すうに、第三留液回収槽32A,32Bを設けた製造装置を利用してもよい。
第三留液回収槽32A,32Bは、溶剤排出管52A,52Bにより蒸留槽20A,20Bと連結されている。
第三留液回収槽32A,32Bは、バルブ34A,34Bを介して第三留液送液管3A,33Bで、第一留液送液管201A及び第二留液送液管201Bに接続されている。それにより、第三留液回収槽32A,32Bで回収した留液を、バルブ34A,34Bの操作により、第一再利用留液貯留槽200A及び第二再利用留液貯留槽200Bの一方又は双方に送液する。
なお、上記以外の構成は、図2に示す製造装置は、図1に示す製造装置と同じであるため、説明を省略する。
第三留液回収槽32A,32Bは、バルブ34A,34Bを介して第三留液送液管3A,33Bで、第一留液送液管201A及び第二留液送液管201Bに接続されている。それにより、第三留液回収槽32A,32Bで回収した留液を、バルブ34A,34Bの操作により、第一再利用留液貯留槽200A及び第二再利用留液貯留槽200Bの一方又は双方に送液する。
なお、上記以外の構成は、図2に示す製造装置は、図1に示す製造装置と同じであるため、説明を省略する。
図2に示す製造装置を利用した本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法では、第三留液回収槽32A,32Bを設けることで、有機溶剤混合比や有機溶剤量によって、例えば、留液の水系媒体濃度が95%以上となる量が大きく変動しても、第3留液回収槽を緩衝槽として使用することができる。それにより、より廃棄する留液量を低減することができる。
以下、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法で用いる各種材料について説明する。
-樹脂-
樹脂としては、転相乳化可能な樹脂であればよい。
樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂としては、転相乳化可能な樹脂であればよい。
樹脂としては、例えば、スチレン類(例えばスチレン、パラクロロスチレン、α-メチルスチレン等)、(メタ)アクリル酸エステル類(例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-プロピル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸2-エチルヘキシル等)、エチレン性不飽和ニトリル類(例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、ビニルエーテル類(例えばビニルメチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等)、ビニルケトン類(ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等)、オレフィン類(例えばエチレン、プロピレン、ブタジエン等)等の単量体の単独重合体、又はこれら単量体を2種以上組み合せた共重合体からなるビニル系樹脂が挙げられる。
樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂、これらと前記ビニル系樹脂との混合物、又は、これらの共存下でビニル系単量体を重合して得られるグラフト重合体等も挙げられる。
これらの樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂は、カルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシ基等の極性基を有する樹脂であることがよく、特に、酸価を有する樹脂であることがよい。
樹脂は、非晶性樹脂を適用することが好ましい。ただし、結晶性樹脂(例えば結晶性ポリエステル樹脂)を適用してもよい。
ここで、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)を用いた熱分析測定において、明確な吸熱ピークではなく、階段状の吸熱変化のみを有するものであり、常温固体で、ガラス転移温度以上の温度において熱可塑化するものを指す。
一方、結晶性樹脂とは、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いう。
具体的には、例えば、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂、又は明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
ここで、非晶性樹脂とは、示差走査熱量測定(DSC)を用いた熱分析測定において、明確な吸熱ピークではなく、階段状の吸熱変化のみを有するものであり、常温固体で、ガラス転移温度以上の温度において熱可塑化するものを指す。
一方、結晶性樹脂とは、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いう。
具体的には、例えば、結晶性樹脂とは、昇温速度10℃/minで測定した際の吸熱ピークの半値幅が10℃以内であることを意味し、非晶性樹脂とは、半値幅が10℃を超える樹脂、又は明確な吸熱ピークが認められない樹脂を意味する。
非晶性樹脂について説明する。
非晶性樹脂としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(例えばスチレンアクリル樹脂等)、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の非晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(特にスチレンアクリル樹脂)が好ましく、非晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
なお、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂と、スチレンアクリル樹脂とを併用することも好ましい態様である。また、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂セグメント及びスチレンアクリル樹脂セグメントを有する非晶性樹脂を適用することも好ましい態様である。
非晶性樹脂としては、例えば、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(例えばスチレンアクリル樹脂等)、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の非晶性樹脂が挙げられる。これらの中でも、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性ビニル樹脂(特にスチレンアクリル樹脂)が好ましく、非晶性ポリエステル樹脂がより好ましい。
なお、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂と、スチレンアクリル樹脂とを併用することも好ましい態様である。また、非晶性樹脂として、非晶性ポリエステル樹脂セグメント及びスチレンアクリル樹脂セグメントを有する非晶性樹脂を適用することも好ましい態様である。
・非晶性ポリエステル樹脂
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂としては、例えば、多価カルボン酸と多価アルコールとの縮重合体が挙げられる。非晶性ポリエステル樹脂としては、市販品を使用してもよいし、合成したものを使用してもよい。
多価カルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えば、シュウ酸、マロン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、コハク酸、アルケニルコハク酸、アジピン酸、セバシン酸等)、脂環式ジカルボン酸(例えば、シクロヘキサンジカルボン酸等)、芳香族ジカルボン酸(例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸等)、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステルが挙げられる。これらの中でも、多価カルボン酸としては、芳香族ジカルボン酸が好ましい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価カルボン酸は、ジカルボン酸と共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上のカルボン酸を併用してもよい。3価以上のカルボン酸としては、例えば、トリメリット酸、ピロメリット酸、これらの無水物、又はこれらの低級(例えば炭素数1以上5以下)アルキルエステル等が挙げられる。
多価カルボン酸は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、例えば、脂肪族ジオール(例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等)、脂環式ジオール(例えば、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等)、芳香族ジオール(例えば、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物等)が挙げられる。これらの中でも、多価アルコールとしては、芳香族ジオール、脂環式ジオールが好ましく、芳香族ジオールがより好ましい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
多価アルコールとしては、ジオールと共に、架橋構造又は分岐構造をとる3価以上の多価アルコールを併用してもよい。3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールが挙げられる。
多価アルコールは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
非晶性ポリエステル樹脂は、公知の製造方法により得られる。具体的には、例えば、重合温度を180℃以上230℃以下とし、必要に応じて反応系内を減圧し、縮合の際に発生する水やアルコールを除去しながら反応させる方法により得られる。原料の単量体が、反応温度下で溶解又は相溶しない場合は、高沸点の溶剤を溶解補助剤として加え溶解させてもよい。この場合、重縮合反応は溶解補助剤を留去しながら行う。共重合反応において相溶性の悪い単量体が存在する場合は、あらかじめ相溶性の悪い単量体とその単量体と重縮合予定の酸又はアルコールとを縮合させておいてから主成分と重縮合させるとよい。
樹脂の特性について説明する。
樹脂の酸価は、8mgKOH/g以上20mgKOH/g以下が好ましく、10mgKOH/g以上16mgKOH/g以下がより好ましい。
樹脂の酸価は、8mgKOH/g以上20mgKOH/g以下が好ましく、10mgKOH/g以上16mgKOH/g以下がより好ましい。
酸価は、JIS K0070(1992)に定める中和滴定法によって求められる。具体的には、次の通りである。
適当量の試料を分取し、溶剤(ジエチルエーテル/エタノール混合液)100ml、及び、指示薬(フェノールフタレイン溶液)数滴を加え、水浴上で試料が完全に溶けるまで充分に振り混ぜる。これに、0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液で滴定し、指示薬の薄い紅色が30秒間続いた時を終点とした。酸価をA、試料量をS(g)、滴定に用いた0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液をB(ml)、fを0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液のファクターとした時、A=(B×f×5.611)/Sとして算出した。
適当量の試料を分取し、溶剤(ジエチルエーテル/エタノール混合液)100ml、及び、指示薬(フェノールフタレイン溶液)数滴を加え、水浴上で試料が完全に溶けるまで充分に振り混ぜる。これに、0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液で滴定し、指示薬の薄い紅色が30秒間続いた時を終点とした。酸価をA、試料量をS(g)、滴定に用いた0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液をB(ml)、fを0.1mol/l水酸化カリウムエタノール溶液のファクターとした時、A=(B×f×5.611)/Sとして算出した。
樹脂のガラス転移温度(Tg)は、50℃以上80℃以下が好ましく、50℃以上65℃以下がより好ましい。
ガラス転移温度は、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)を用い、JIS 7121-1987に準拠して測定する。この装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。試料はアルミニウム製パンに入れ、サンプルの入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行う。
測定により得られたDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもってガラス転移温度とする。
ガラス転移温度は、示差走査熱量計(マックサイエンス社製:DSC3110、熱分析システム001)を用い、JIS 7121-1987に準拠して測定する。この装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融点を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いた。試料はアルミニウム製パンに入れ、サンプルの入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットし、昇温速度10℃/minで測定を行う。
測定により得られたDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもってガラス転移温度とする。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、5000以上1000000以下が好ましく、7000以上500000以下がより好ましい。
樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶剤で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
樹脂の数平均分子量(Mn)は、2000以上100000以下が好ましい。
樹脂の分子量分布Mw/Mnは、1.5以上100以下が好ましく、2以上60以下がより好ましい。
なお、重量平均分子量及び数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置として東ソー製GPC・HLC-8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM-M(15cm)を使用し、THF溶剤で行う。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
樹脂の使用量としては、特に制限はないが、得られる樹脂粒子分散液の固形分濃度に応じて、適宜選択すればよい。
-中和剤-
中和剤としては、樹脂中のカルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシ基等の極性基を中和することができる塩基性化合物が挙げられる。
具体的には、中和剤としては、有機塩基、無機アルカリが挙げられる。
有機塩基としては、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等が挙げられる。
無機アルカリとしては、アルカリ金属の水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等)、炭酸塩(例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等)、アンモニアなどが挙げられる。
中和剤としては、樹脂の加水分解を防ぐため、弱塩基であるアミン類であることが好ましく、アンモニアがより好ましい。また、アンモニアは、アンモニア水溶液の状態で添加することが特に好ましい。
中和剤としては、樹脂中のカルボキシル基、スルホン酸基、ヒドロキシ基等の極性基を中和することができる塩基性化合物が挙げられる。
具体的には、中和剤としては、有機塩基、無機アルカリが挙げられる。
有機塩基としては、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等が挙げられる。
無機アルカリとしては、アルカリ金属の水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等)、炭酸塩(例えば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等)、アンモニアなどが挙げられる。
中和剤としては、樹脂の加水分解を防ぐため、弱塩基であるアミン類であることが好ましく、アンモニアがより好ましい。また、アンモニアは、アンモニア水溶液の状態で添加することが特に好ましい。
中和剤による樹脂の中和率は、60%以上150%未満であるが、収得率向上及び粒度分布狭化の観点から、60%以上145%未満がより好ましく、65%以上140%以下がさらに好ましい。
つまり、中和剤は、樹脂の中和率が上記範囲となるように使用する。
つまり、中和剤は、樹脂の中和率が上記範囲となるように使用する。
樹脂の中和率は、次の通り、測定される。
樹脂の酸価をAV[mg-KOH/g-resin]、添加する中和剤(つまり塩基性物質)の価数をn、添加する中和剤(つまり塩基性物質)の分子量をMwb、樹脂1gあたりの中和剤(つまり塩基性物質)の添加量をmb[g]としたとき、下記計算式で表される。
樹脂中の和率[%]=mb×n×56.1÷Mwb÷AV×1000
樹脂の酸価をAV[mg-KOH/g-resin]、添加する中和剤(つまり塩基性物質)の価数をn、添加する中和剤(つまり塩基性物質)の分子量をMwb、樹脂1gあたりの中和剤(つまり塩基性物質)の添加量をmb[g]としたとき、下記計算式で表される。
樹脂中の和率[%]=mb×n×56.1÷Mwb÷AV×1000
-有機溶剤-
有機溶剤は、転相乳化に適用する周知の溶剤が挙げられる。
これらの中で、樹脂の溶解性向上の観点から、有機溶剤は、エステル類及びケトン類よりなる群から選択される1種以上の有機溶剤と、アルコール類から選択される1種以上の有機溶剤と、を含むことが好ましい。
有機溶剤は、転相乳化に適用する周知の溶剤が挙げられる。
これらの中で、樹脂の溶解性向上の観点から、有機溶剤は、エステル類及びケトン類よりなる群から選択される1種以上の有機溶剤と、アルコール類から選択される1種以上の有機溶剤と、を含むことが好ましい。
エステル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル等が挙げられる。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ブタノン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブロパノール、n-ブタノール、ジアセトンアルコール、2-エチルヘキサノール等が挙げられる。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ブタノン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、n-ブロパノール、n-ブタノール、ジアセトンアルコール、2-エチルヘキサノール等が挙げられる。
-水媒体-
水媒体としては、例えば、水(蒸留水、イオン交換水等)が適用される。
樹脂を有機溶剤に溶解した油相媒体に添加する水の量は、例えば、転相乳化し、かつ廃棄物の発生量を低減する量とする。
具体的には、水の添加量は、樹脂の重量に対して、50質量%以上2000質量%以下が好ましく、100質量%以上1000質量%以下がより好ましい。
水媒体としては、例えば、水(蒸留水、イオン交換水等)が適用される。
樹脂を有機溶剤に溶解した油相媒体に添加する水の量は、例えば、転相乳化し、かつ廃棄物の発生量を低減する量とする。
具体的には、水の添加量は、樹脂の重量に対して、50質量%以上2000質量%以下が好ましく、100質量%以上1000質量%以下がより好ましい。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法で得られた樹脂粒子分散液には、界面活性剤を添加してもよい。
樹脂粒子分散液が、界面活性剤を含むことで、樹脂粒子の分散性が上がり、分散液の保存安定性が向上する。
樹脂粒子分散液が、界面活性剤を含むことで、樹脂粒子の分散性が上がり、分散液の保存安定性が向上する。
界面活性剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤の各種界面活性剤が挙げられる。
これらの中でも、樹脂粒子分散液の保存安定性向上の観点から、界面活性剤としては、アニオン界面活性剤が好ましい。
これらの中でも、樹脂粒子分散液の保存安定性向上の観点から、界面活性剤としては、アニオン界面活性剤が好ましい。
アニオン界面活性剤としては、カルボン酸型、硫酸エステル型、スルホン酸型、及びリン酸エステル型のアニオン界面活性剤が挙げられる。
アニオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、ロジン酸塩、ナフテン酸塩、エーテルカルボン酸塩、アルケニルコハク酸塩、硫酸第一アルキル塩、硫酸第二アルキル塩、硫酸アルキルポリオキシエチレン塩、硫酸アルキルフェニルポリオキシエチレン塩、硫酸モノアシルグリセリン塩、アシルアミノ硫酸エステル塩、硫酸化油、硫酸化脂肪酸アルキルエステル、α-オレフィンスルホン酸塩、第二アルカンスルホン酸塩、α-スルホ脂肪酸塩、アシルイセチオン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、リン酸アルキル塩、リン酸アルキルポリオキシエチレン塩、リン酸アルキルフェニルポリオキシエチレン塩、ペルフルオロアルキルカルボン酸塩、ペルフルオロアルキルスルホン酸塩、ペルフルオロアルキルリン酸エステルが挙げられる。
アニオン界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、ロジン酸塩、ナフテン酸塩、エーテルカルボン酸塩、アルケニルコハク酸塩、硫酸第一アルキル塩、硫酸第二アルキル塩、硫酸アルキルポリオキシエチレン塩、硫酸アルキルフェニルポリオキシエチレン塩、硫酸モノアシルグリセリン塩、アシルアミノ硫酸エステル塩、硫酸化油、硫酸化脂肪酸アルキルエステル、α-オレフィンスルホン酸塩、第二アルカンスルホン酸塩、α-スルホ脂肪酸塩、アシルイセチオン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、リグニンスルホン酸塩、リン酸アルキル塩、リン酸アルキルポリオキシエチレン塩、リン酸アルキルフェニルポリオキシエチレン塩、ペルフルオロアルキルカルボン酸塩、ペルフルオロアルキルスルホン酸塩、ペルフルオロアルキルリン酸エステルが挙げられる。
これらの中でも、樹脂粒子分散液の保存安定性向上の観点から、アニオン界面活性剤は、硫酸エステル型又はスルホン酸型のアニオン界面活性剤がより好ましく、スルホン酸型のアニオン界面活性剤が特に好ましい。
界面活性剤の含有量は、樹脂粒子分散液の保存安定性向上の観点から、樹脂に対して、0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.5質量%以上5質量%以下がより好ましい。
(樹脂粒子分散液の特性)
本実施形態に係る樹脂粒子分散液中の、樹脂粒子の体積平均粒径は、65nm以上220nm以下が好ましく、90nm以上200nm以下がより好ましい。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液は、樹脂粒子の体積平均粒径が上記範囲でも、収得率が高く、狭い粒度分布を有する樹脂粒子分散液となる。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液中の、樹脂粒子の体積平均粒径は、65nm以上220nm以下が好ましく、90nm以上200nm以下がより好ましい。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液は、樹脂粒子の体積平均粒径が上記範囲でも、収得率が高く、狭い粒度分布を有する樹脂粒子分散液となる。
樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、(株)堀場製作所製、LA-700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液中の、残留有機溶剤の含有量は、25ppm以上3000ppm以下が好ましく、100ppm以上1500ppm以下がより好ましい。なお、ppmは、有機溶剤除去後の樹脂粒子分散液に対する質量基準の割合である。
樹脂粒子分散液中の残留有機溶剤の含有量を25ppm以上とすると、蒸留槽の内壁面への樹脂の固着に起因する収得率低下が抑制され易くなる。それは、有機溶剤を含む樹脂粒子はある程度の柔軟性を有しており、槽壁面での破泡や高固形分濃度化のストレスに対して、分散安定性を維持し易いと考えられるためである。
なお、樹脂粒子分散液中の残留有機溶剤の含有量を3000ppm以下に抑えると、樹脂粒子の凝集が抑えられ、樹脂粒子分散液の保存安定性が向上する。
残留有機溶剤の含有量を上記範囲にするには、例えば、蒸留前の転相乳化液量と、そこに含まれる有機溶媒成分量から蒸留液回収量をあらかじめ計算する方法が挙げられる。
樹脂粒子分散液中の残留有機溶剤の含有量を25ppm以上とすると、蒸留槽の内壁面への樹脂の固着に起因する収得率低下が抑制され易くなる。それは、有機溶剤を含む樹脂粒子はある程度の柔軟性を有しており、槽壁面での破泡や高固形分濃度化のストレスに対して、分散安定性を維持し易いと考えられるためである。
なお、樹脂粒子分散液中の残留有機溶剤の含有量を3000ppm以下に抑えると、樹脂粒子の凝集が抑えられ、樹脂粒子分散液の保存安定性が向上する。
残留有機溶剤の含有量を上記範囲にするには、例えば、蒸留前の転相乳化液量と、そこに含まれる有機溶媒成分量から蒸留液回収量をあらかじめ計算する方法が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の固形分濃度は、必要に応じ適宜選択ればよいが、1質量%以上60質量%以下であることが好ましく、5質量%以上50質量%以下であることがより好ましく、10質量%以上50質量%以下であることが特に好ましい。
(用途)
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法は、トナー用樹脂粒子分散液の製造方法に代表的に適用される。
その他用途としては、インクジェットインク用、化粧品用、粉体塗料用、各種コーティング塗料用、電子ペーパーインク用等が挙げられる。
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法は、トナー用樹脂粒子分散液の製造方法に代表的に適用される。
その他用途としては、インクジェットインク用、化粧品用、粉体塗料用、各種コーティング塗料用、電子ペーパーインク用等が挙げられる。
<トナーの製造方法/トナー>
本実施形態に係るトナーの製造方法は、
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液の樹脂粒子を含む分散液中で、少なくとも前記樹脂粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(以下、凝集粒子形成工程)と、
前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(以下、凝集合一工程)と、
を有する。
本実施形態に係るトナーの製造方法は、
本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液の樹脂粒子を含む分散液中で、少なくとも前記樹脂粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する工程(以下、凝集粒子形成工程)と、
前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程(以下、凝集合一工程)と、
を有する。
本実施形態に係るトナーは、上記本実施形態に係るトナーの製造方法により得られたトナー粒子を有するトナーである。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
なお、以下の説明では、着色剤、及び離型剤を含むトナー粒子を得る方法について説明するが、着色剤、離型剤は、必要に応じて用いられるものである。無論、着色剤、離型剤以外のその他添加剤を用いてもよい。
-粒子分散液準備工程-
粒子分散液準備工程では、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液、離型剤分散液を
準備する。
・樹脂粒子分散液
樹脂粒子分散液は、上記本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法に従って製造する。
ただし、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液以外の樹脂粒子分散液を併用してもよい。
粒子分散液準備工程では、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液、離型剤分散液を
準備する。
・樹脂粒子分散液
樹脂粒子分散液は、上記本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法に従って製造する。
ただし、本実施形態に係る樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液以外の樹脂粒子分散液を併用してもよい。
・着色剤粒子分散液
着色剤粒子分散液は、少なくとも水媒体に着色剤を分散させた分散液である。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤粒子分散液は、少なくとも水媒体に着色剤を分散させた分散液である。
着色剤としては、例えば、カーボンブラック、クロムイエロー、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、スレンイエロー、キノリンイエロー、ピグメントイエロー、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、ウオッチヤングレッド、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン3B、ブリリアントカーミン6B、デュポンオイルレッド、ピラゾロンレッド、リソールレッド、ローダミンBレーキ、レーキレッドC、ピグメントレッド、ローズベンガル、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー、カルコオイルブルー、メチレンブルークロライド、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、フタロシアニングリーン、マラカイトグリーンオキサレートなどの種々の顔料、又は、アクリジン系、キサンテン系、アゾ系、ベンゾキノン系、アジン系、アントラキノン系、チオインジコ系、ジオキサジン系、チアジン系、アゾメチン系、インジコ系、フタロシアニン系、アニリンブラック系、ポリメチン系、トリフェニルメタン系、ジフェニルメタン系、チアゾール系などの各種染料等が挙げられる。
着色剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
着色剤は、水媒体に公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。また、着色剤は、極性を有するイオン性界面活性剤を用い、ホモジナイザーを用いて水媒体中に分散し、着色剤粒子分散液を作製してもよい。
着色剤の体積平均粒径としては、1μm以下であることが好ましく、0.5μm以下であることがより好ましく、0.01μm以上0.5μm以下であることが特に好ましい。
着色剤の水媒体中での分散安定性をより安定化させ、トナー中での着色剤のエネルギーを低くするために添加する分散剤として、ロジン、ロジン誘導体、カップリング剤、高分子分散剤などが挙げられる。
着色剤の水媒体中での分散安定性をより安定化させ、トナー中での着色剤のエネルギーを低くするために添加する分散剤として、ロジン、ロジン誘導体、カップリング剤、高分子分散剤などが挙げられる。
・離型剤粒子分散液
離型剤粒子分散液は、少なくとも水媒体に離型剤を分散させた分散液である。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤粒子分散液は、少なくとも水媒体に離型剤を分散させた分散液である。
離型剤としては、例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス;などが挙げられる。離型剤は、これに限定されるものではない。
離型剤は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
離型剤の融解温度は、50℃以上110℃以下が好ましく、60℃以上100℃以下がより好ましい。
なお、融解温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線から、JIS K 7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」の融解温度の求め方に記載の「融解ピーク温度」により求める。
離型剤は、水媒体に公知の方法で分散されるが、例えば、回転せん断型ホモジナイザーやボールミル、サンドミル、アトライター等のメディア式分散機、高圧対向衝突式の分散機等が好ましく用いられる。また、離型剤は、極性を有するイオン性界面活性剤を用い、ホモジナイザーを用いて水系溶剤中に分散し、離型剤粒子分散液を作製してもよい。
離型剤粒子の体積平均粒径としては、1μm以下が好ましく、0.01μm以上1μm以上がより好ましい。
離型剤粒子の体積平均粒径としては、1μm以下が好ましく、0.01μm以上1μm以上がより好ましい。
-凝集粒子形成工程-
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
次に、樹脂粒子分散液と共に、着色剤粒子分散液と、離型剤粒子分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とをヘテロ凝集させ目的とするトナー粒子の径に近い径を持つ、樹脂粒子と着色剤粒子と離型剤粒子とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度-30℃以上ガラス転移温度-10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで攪拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、無機金属塩、2価以上の金属錯体が挙げられる。特に、凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
無機金属塩としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化バリウム、塩化マグネシウム、塩化亜鉛、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム等の金属塩、及び、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、多硫化カルシウム等の無機金属塩重合体等が挙げられる。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酢酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸、イミノジ酢酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)等が挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
-融合・合一工程-
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、トナー粒子を形成する。
以上の工程を経て、トナー粒子が得られる。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
なお、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を得た後、当該凝集粒子分散液と、樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液と、をさらに混合し、凝集粒子の表面にさらに樹脂粒子を付着するように凝集して、第2凝集粒子を形成する工程と、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱をし、第2凝集粒子を融合・合一して、コア/シェル構造のトナー粒子を形成する工程と、を経て、トナー粒子を製造してもよい。
ここで、融合・合一工程終了後は、溶液中に形成されたトナー粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態のトナー粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、本実施形態に係るトナー及びその製造方法は、例えば、得られた乾燥状態のトナー粒子に、外添剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
ここで、外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。該無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
外添剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シラン系カップリング剤、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部以下である。
外添剤としては、樹脂粒子(ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、メラミン樹脂等の樹脂粒子)、クリーニング活剤(例えば、ステアリン酸亜鉛に代表される高級脂肪酸の金属塩、フッ素系高分子量体の粒子)等も挙げられる。
外添剤の外添量としては、例えば、トナー粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
-トナーの特性-
本実施形態に係るトナーにおいて、トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
本実施形態に係るトナーにおいて、トナー粒子は、単層構造のトナー粒子であってもよいし、芯部(コア粒子)と芯部を被覆する被覆層(シェル層)とで構成された所謂コア・シェル構造のトナー粒子であってもよい。
ここで、コア・シェル構造のトナー粒子は、例えば、結着樹脂と必要に応じて着色剤及び離型剤等のその他添加剤とを含んで構成された芯部と、結着樹脂を含んで構成された被覆層と、で構成されていることがよい。
トナー粒子の体積平均粒径(D50v)としては、2μm以上10μm以下が好ましく、4μm以上8μm以下がより好ましい。
なお、トナー粒子の各種平均粒径、及び各種粒度分布指標は、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)を用い、電解液はISOTON-II(ベックマン・コールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積、数をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、数粒径D16p、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積数平均粒径D50p、累積84%となる粒径を体積粒径D84v、数粒径D84pと定義する。
これらを用いて、体積粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2、数粒度分布指標(GSDp)は(D84p/D16p)1/2として算出される。
トナー粒子の平均円形度としては、0.94以上1.00以下が好ましく、0.95以上0.98以下がより好ましい。
トナー粒子の平均円形度は、(円相当周囲長)/(周囲長)[(粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)]により求められる。具体的には、次の方法で測定される値である。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
まず、測定対象となるトナー粒子を吸引採取し、扁平な流れを形成させ、瞬時にストロボ発光させることにより静止画像として粒子像を取り込み、その粒子像を画像解析するフロー式粒子像解析装置(シスメックス社製のFPIA-3000)によって求める。そして、平均円形度を求める際のサンプリング数は3500個とする。
なお、トナーが外添剤を有する場合、界面活性剤を含む水中に、測定対象となるトナー(現像剤)を分散させた後、超音波処理をおこなって外添剤を除去したトナー粒子を得る。
<静電荷像現像剤>
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーを少なくとも含むものである。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係るトナーのみを含む一成分現像剤であってもよいし、当該トナーとキャリアと混合した二成分現像剤であってもよい。
キャリアとしては、特に制限はなく、公知のキャリアが挙げられる。キャリアとしては、例えば、磁性粉からなる芯材の表面に被覆樹脂を被覆した被覆キャリア;マトリックス樹脂中に磁性粉が分散・配合された磁性粉分散型キャリア;多孔質の磁性粉に樹脂を含浸させた樹脂含浸型キャリア;等が挙げられる。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
なお、磁性粉分散型キャリア、及び樹脂含浸型キャリアは、当該キャリアの構成粒子を芯材とし、これに被覆樹脂により被覆したキャリアであってもよい。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
<ポリエステル樹脂(1)の合成>
攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物5モル部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物45モル部と、テレフタル酸40モル部と、イソフタル酸10モル部と、n-ドデセニルコハク酸10モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、230℃で約12時間共縮重合反応させ、その後、200℃で徐々に減圧して、ポリエステル樹脂(1)を合成した。
得られたポリエステル樹脂(1)の、重量平均分子量(Mw)は、17100、酸価は12.5mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)は58℃、融点(Tm)は109℃であった。
攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物5モル部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物45モル部と、テレフタル酸40モル部と、イソフタル酸10モル部と、n-ドデセニルコハク酸10モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、230℃で約12時間共縮重合反応させ、その後、200℃で徐々に減圧して、ポリエステル樹脂(1)を合成した。
得られたポリエステル樹脂(1)の、重量平均分子量(Mw)は、17100、酸価は12.5mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)は58℃、融点(Tm)は109℃であった。
<ポリエステル樹脂(2)の合成>
攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物3モル部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物57モル部と、テレフタル酸15モル部と、フマル酸35モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、250℃で約8時間共縮重合反応させ、その後、220℃で徐々に減圧して、ポリエステル樹脂(2)を合成した。
得られたポリエステル樹脂(2)の重量平均分子量(Mw)は、23000、酸価は15.0mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)は62℃、融点(Tm)は106℃であった。
攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入管を備えた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物3モル部と、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物57モル部と、テレフタル酸15モル部と、フマル酸35モル部を原料に、触媒としてジブチル錫オキサイドを入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち昇温した後、250℃で約8時間共縮重合反応させ、その後、220℃で徐々に減圧して、ポリエステル樹脂(2)を合成した。
得られたポリエステル樹脂(2)の重量平均分子量(Mw)は、23000、酸価は15.0mgKOH/g、ガラス転移温度(Tg)は62℃、融点(Tm)は106℃であった。
<実施例1>
-第一製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
図1に示す製造装置を用いて、次の通り、第一製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
-第一製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
図1に示す製造装置を用いて、次の通り、第一製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
第一製造ライン100Aで、次の通り、樹脂粒子分散液を製造した。
攪拌機11A及び温度計を具備した乳化槽10Aに、有機溶剤として酢酸エチル90部及びイソプロパノ-ル25部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4部を添加した後、65℃の純水300部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21A及び温度計を具備した蒸留槽20Aに送液した。
蒸留槽20Aにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Aにより冷却して、分析部55Aにて留液の組成を検出し、水媒体濃度95%以下の留液を第一留液回収槽30Aで回収し、水媒体濃度95%超えの留液を第二留液回収槽21Aで回収した。
攪拌機11A及び温度計を具備した乳化槽10Aに、有機溶剤として酢酸エチル90部及びイソプロパノ-ル25部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4部を添加した後、65℃の純水300部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21A及び温度計を具備した蒸留槽20Aに送液した。
蒸留槽20Aにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Aにより冷却して、分析部55Aにて留液の組成を検出し、水媒体濃度95%以下の留液を第一留液回収槽30Aで回収し、水媒体濃度95%超えの留液を第二留液回収槽21Aで回収した。
第一製造ライン100Aと並行して、第二製造ライン100Bで、次の通り、樹脂粒子分散液を製造した。
攪拌機11B及び温度計を具備した乳化槽10Bに、有機溶剤として酢酸エチル45部及びイソプロパノ-ル18部と、樹脂としてポリエステル樹脂(2)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水5部を添加した後、65℃の純水350部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21B及び温度計を具備した蒸留槽20Bに送液した。
蒸留槽20Bにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Bにより冷却して、分析部55Bにて留液の組成を検出し、水媒体濃度95%以下の留液を第一留液回収槽30Bで回収し、水媒体濃度95%超えの留液を第二留液回収槽31Bで回収した。
攪拌機11B及び温度計を具備した乳化槽10Bに、有機溶剤として酢酸エチル45部及びイソプロパノ-ル18部と、樹脂としてポリエステル樹脂(2)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水5部を添加した後、65℃の純水350部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21B及び温度計を具備した蒸留槽20Bに送液した。
蒸留槽20Bにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Bにより冷却して、分析部55Bにて留液の組成を検出し、水媒体濃度95%以下の留液を第一留液回収槽30Bで回収し、水媒体濃度95%超えの留液を第二留液回収槽31Bで回収した。
第一及び第二製造ライン100A,100Bの第一留液回収槽30A,30Bで回収した留液を、第一再利用留液貯留槽200Aへ送液、攪拌均一化した後、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液の組成分析を行った。その結果、留液の組成は、酢酸エチル43.3質量%、イソプロパノール13.6質量%、アンモニア0.3質量%、水42.8質量%であり、留液の総量は306部であった。
第一及び第二製造ライン100A,100Bの第二留液回収槽31A,31Bで回収した留液を、第二再利用留液貯留槽200Bへ送液、攪拌均一化した後、第二再利用留液貯留槽200Bに貯留された留液の組成分析を行った。その結果、留液の組成は、酢酸エチル2.3質量%、イソプロパノール1.1質量%、アンモニア0.2質量%、水96.4質量%であり、留液の総量は119部であった。
第一及び第二製造ライン100A,100Bの第二留液回収槽31A,31Bで回収した留液を、第二再利用留液貯留槽200Bへ送液、攪拌均一化した後、第二再利用留液貯留槽200Bに貯留された留液の組成分析を行った。その結果、留液の組成は、酢酸エチル2.3質量%、イソプロパノール1.1質量%、アンモニア0.2質量%、水96.4質量%であり、留液の総量は119部であった。
-第二製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
図1に示す製造装置を用いて、第一及び第二製造ライン100A,100B共に、樹脂としてポリエステル樹脂(1)を使用し、かつ有機溶媒混合比を「酢酸エチル90部/イソプロパノ-ル25部」とした以外は、第一製造サイクルと同様にして、第二製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
ただし、有機溶媒混合比(酢酸エチル90部/イソプロパノ-ル25部)と、第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液における有機溶剤混合比(43.3質量%/13.6質量%)から、有機溶剤として利用する再利用留液量を183部と決定した。そして、新たな有機溶剤の使用量を酢酸エチル10.7部と決定した。
そして、乳化槽10A,10Bに、有機溶剤として第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液183部及び新たな酢酸エチル10.7部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水3.5部を添加した後、65℃の純水262部を徐々に添加し、樹脂を転相乳化した。
その後、乳化槽10A,10Bに、第一製造サイクルで第二再利用留液貯留槽200Bに貯留した留液を、補充水として38部送液した。
図1に示す製造装置を用いて、第一及び第二製造ライン100A,100B共に、樹脂としてポリエステル樹脂(1)を使用し、かつ有機溶媒混合比を「酢酸エチル90部/イソプロパノ-ル25部」とした以外は、第一製造サイクルと同様にして、第二製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
ただし、有機溶媒混合比(酢酸エチル90部/イソプロパノ-ル25部)と、第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液における有機溶剤混合比(43.3質量%/13.6質量%)から、有機溶剤として利用する再利用留液量を183部と決定した。そして、新たな有機溶剤の使用量を酢酸エチル10.7部と決定した。
そして、乳化槽10A,10Bに、有機溶剤として第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液183部及び新たな酢酸エチル10.7部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水3.5部を添加した後、65℃の純水262部を徐々に添加し、樹脂を転相乳化した。
その後、乳化槽10A,10Bに、第一製造サイクルで第二再利用留液貯留槽200Bに貯留した留液を、補充水として38部送液した。
第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率を、(新たな酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量)/(新たな酢酸エチル量+留液中の酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量+留液中のイソプロパノール量)×100として、計算した。その結果、第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率は9.3%であった。
<実施例2>
-第一製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
実施例1と同様に、第一製造ライン100Aでポリエステル樹脂(1)の樹脂粒子分散液を、第二製造ライン100Bでポリエステル樹脂(2)の樹脂粒子分散液を製造した。
-第一製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
実施例1と同様に、第一製造ライン100Aでポリエステル樹脂(1)の樹脂粒子分散液を、第二製造ライン100Bでポリエステル樹脂(2)の樹脂粒子分散液を製造した。
-第二製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
図1に示す製造装置を用いて、第一及び第二製造ライン100A,100B共に、樹脂としてポリエステル樹脂(2)を使用し、かつ有機溶媒混合比を「酢酸エチル45部/イソプロパノ-ル18部」とした以外は、第一製造サイクルと同様にして、第二製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
ただし、有機溶媒混合比(酢酸エチル45部/イソプロパノ-ル18部)と、第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液における有機溶剤混合比(43.3質量%/13.6質量%)から、有機溶剤として利用する再利用留液量を104部と決定した。そして、新たな有機溶剤の使用量をイソプロパノール3.8部質量%と決定した。
そして、乳化槽10A,10Bに、有機溶剤として第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液104部及び新たなイソプロパノ-ル3.8部と、樹脂としてポリエステル樹脂(2)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4.7部を添加した後、65℃の純水269部を徐々に添加し、樹脂を転相乳化した。
その後、乳化槽10A,10Bに、第一製造サイクルで第二再利用留液貯留槽200Bに貯留した留液を、補充水として81部送液した。
図1に示す製造装置を用いて、第一及び第二製造ライン100A,100B共に、樹脂としてポリエステル樹脂(2)を使用し、かつ有機溶媒混合比を「酢酸エチル45部/イソプロパノ-ル18部」とした以外は、第一製造サイクルと同様にして、第二製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
ただし、有機溶媒混合比(酢酸エチル45部/イソプロパノ-ル18部)と、第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液における有機溶剤混合比(43.3質量%/13.6質量%)から、有機溶剤として利用する再利用留液量を104部と決定した。そして、新たな有機溶剤の使用量をイソプロパノール3.8部質量%と決定した。
そして、乳化槽10A,10Bに、有機溶剤として第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液104部及び新たなイソプロパノ-ル3.8部と、樹脂としてポリエステル樹脂(2)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4.7部を添加した後、65℃の純水269部を徐々に添加し、樹脂を転相乳化した。
その後、乳化槽10A,10Bに、第一製造サイクルで第二再利用留液貯留槽200Bに貯留した留液を、補充水として81部送液した。
第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率を、(新たな酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量)/(新たな酢酸エチル量+留液中の酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量+留液中のイソプロパノール量)×100として、計算した。その結果、第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率は6.1%であった。
<実施例3>
-第一製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
図2に示す製造装置を用いて、次の通り、第一製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
-第一製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
図2に示す製造装置を用いて、次の通り、第一製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
第一製造ライン100Aで、次の通り、樹脂粒子分散液を製造した。
攪拌機11A及び温度計を具備した乳化槽10Aに、有機溶剤として酢酸エチル150部及びイソプロパノ-ル40部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4部を添加した後、65℃の純水300部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21A及び温度計を具備した蒸留槽20Aに送液した。
蒸留槽20Aにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Aにより冷却して、第一留液回収槽30Aで回収を開始した。水媒体濃度95%以下となる前に第一留液回収槽30Aが満液となり、回収先を第三留液回収槽32Aに切替えた。その後、留液の分析部55Bにより水媒体濃度が95%以下となった時点で第二留液回収槽31Aに切替えて留液を回収した。
攪拌機11A及び温度計を具備した乳化槽10Aに、有機溶剤として酢酸エチル150部及びイソプロパノ-ル40部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4部を添加した後、65℃の純水300部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21A及び温度計を具備した蒸留槽20Aに送液した。
蒸留槽20Aにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Aにより冷却して、第一留液回収槽30Aで回収を開始した。水媒体濃度95%以下となる前に第一留液回収槽30Aが満液となり、回収先を第三留液回収槽32Aに切替えた。その後、留液の分析部55Bにより水媒体濃度が95%以下となった時点で第二留液回収槽31Aに切替えて留液を回収した。
第一製造ライン100Aと並行して、第二製造ライン100Bで、次の通り、樹脂粒子分散液を製造した。
攪拌機11B及び温度計を具備した乳化槽10Bに、有機溶剤として酢酸エチル40部及びイソプロパノ-ル15部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水5部を添加した後、65℃の純水600部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21A及び温度計を具備した蒸留槽20Bに送液した。
蒸留槽20Bにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Bにより冷却して、第一留液回収槽30Bで回収を開始した。分析部55Bにて留液の組成を検出し、水媒体濃度95%以下となった時点で回収先を第二留液回収槽31Bに切替えた。蒸留終了までに第二留液回収槽31Bが満液となり、回収先を第三留液回収槽32Bに切替えて回収した。
攪拌機11B及び温度計を具備した乳化槽10Bに、有機溶剤として酢酸エチル40部及びイソプロパノ-ル15部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水5部を添加した後、65℃の純水600部を徐々に添加し、転相乳化液を得た。その後、得られた転相乳化液を、攪拌機21A及び温度計を具備した蒸留槽20Bに送液した。
蒸留槽20Bにおいて、8kPaまで減圧および65℃まで加熱して、転相乳化液を減圧蒸留した。蒸発した有機溶剤含有水蒸気を凝縮器54Bにより冷却して、第一留液回収槽30Bで回収を開始した。分析部55Bにて留液の組成を検出し、水媒体濃度95%以下となった時点で回収先を第二留液回収槽31Bに切替えた。蒸留終了までに第二留液回収槽31Bが満液となり、回収先を第三留液回収槽32Bに切替えて回収した。
第一製造ライン100Aの第一留液回収槽30A,第三留液回収槽32A、および第二製造ライン100Bの第一留液回収槽30Bで回収した留液を、第一再利用留液貯留槽200Aへ送液、攪拌均一化した後、第一再利用留液貯留槽200Aに貯留された留液の組成分析を行った。その結果、留液の組成は、酢酸エチル44.4質量%、イソプロパノール12.7質量%、アンモニア0.2質量%、水42.7質量%であり、留液の総量は419部であった。
第一製造ライン100Aの第二留液回収槽31A、および第二製造ライン100Bの第二留液回収槽31B、第三留液回収槽32Bで回収した留液を、第二再利用留液貯留槽200Bへ送液、攪拌均一化した後、第二再利用留液貯留槽200Bに貯留された留液の組成分析を行った。その結果、留液の組成は、酢酸エチル1.2質量%、イソプロパノール0.5質量%、アンモニア0.1質量%、水98.2質量%であり、留液の総量は317部であった
-第二製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造-
図2に示す製造装置を用いて、第一及び第二製造ライン100A,100B共に、樹脂としてポリエステル樹脂(1)を使用し、かつ有機溶媒混合比を「酢酸エチル40部/イソプロパノ-ル15部」とした以外は、第一製造サイクルと同様にして、第二製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
ただし、有機溶媒混合比(酢酸エチル40部/イソプロパノ-ル15部)と、第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液における有機溶剤混合比(44.4質量%/12.7質量%)から、有機溶剤として利用する再利用留液量を90部と決定した。そして、新たな有機溶剤の使用量をイソプロパノール3.5部質量%と決定した。
そして、乳化槽10A,10Bに、有機溶剤として第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液90部及び新たなイソプロパノ-ル3.5部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4.8部を添加した後、65℃の純水316部を徐々に添加し、樹脂を転相乳化した。
その後、乳化槽10A,10Bに、第一製造サイクルで第二再利用留液貯留槽200Bに貯留した留液を、補充水として284部送液した。
図2に示す製造装置を用いて、第一及び第二製造ライン100A,100B共に、樹脂としてポリエステル樹脂(1)を使用し、かつ有機溶媒混合比を「酢酸エチル40部/イソプロパノ-ル15部」とした以外は、第一製造サイクルと同様にして、第二製造サイクル目の樹脂粒子分散液を製造した。
ただし、有機溶媒混合比(酢酸エチル40部/イソプロパノ-ル15部)と、第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液における有機溶剤混合比(44.4質量%/12.7質量%)から、有機溶剤として利用する再利用留液量を90部と決定した。そして、新たな有機溶剤の使用量をイソプロパノール3.5部質量%と決定した。
そして、乳化槽10A,10Bに、有機溶剤として第一製造サイクルで第一再利用留液貯留槽200Aに貯留した留液90部及び新たなイソプロパノ-ル3.5部と、樹脂としてポリエステル樹脂(1)100部とを添加し、70℃で30分間攪拌し、樹脂を溶解した。得られた溶解溶液に中和剤として10質量%アンモニア水4.8部を添加した後、65℃の純水316部を徐々に添加し、樹脂を転相乳化した。
その後、乳化槽10A,10Bに、第一製造サイクルで第二再利用留液貯留槽200Bに貯留した留液を、補充水として284部送液した。
第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率を、(新たな酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量)/(新たな酢酸エチル量+留液中の酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量+留液中のイソプロパノール量)×100として、計算した。その結果、第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率は6.4%であった。
<比較例1>
第一製造ライン100Aのみを有し、第一留液回収槽30A及び第二留液回収槽31Aで回収した留液を、各々、直接、乳化槽10Aに送液する以外は、図1に示す製造装置と同様な構成の、図3に示製造装置を準備した。
なお、図3中、211Aは、第一留液回収槽30Aと乳化槽10Aとを接続する第一留液送液管を示し、211Bは、第二留液回収槽31Aと乳化槽10Aとを接続する第二留液送液管を示し、210A,210Bはポンプを示し、212A,212Bはバルブを示す。
第一製造ライン100Aのみを有し、第一留液回収槽30A及び第二留液回収槽31Aで回収した留液を、各々、直接、乳化槽10Aに送液する以外は、図1に示す製造装置と同様な構成の、図3に示製造装置を準備した。
なお、図3中、211Aは、第一留液回収槽30Aと乳化槽10Aとを接続する第一留液送液管を示し、211Bは、第二留液回収槽31Aと乳化槽10Aとを接続する第二留液送液管を示し、210A,210Bはポンプを示し、212A,212Bはバルブを示す。
そして、図3に示す製造装置を利用した以外は、実施例1の第二製造ライン100Bと同じ条件で、第一製造サイクルの樹脂粒子分散液を製造し、実施例1の第一製造ライン100Aと同じ条件で、第二製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造を実施した。
ただし、第二製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造において、有機溶媒として再利用する、第一留液回収槽30Aで回収した留液の再利用量は、第一留液回収槽30Bの留液における有機溶剤混合(酢酸エチル41.2質量%/イソプロパノール16.3質量%)から153部とした。そして、新たな有機溶剤の使用量を酢酸エチル26.9部と決定した。
第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率を、(新たな酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量)/(新たな酢酸エチル量+留液中の酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量+留液中のイソプロパノール量)×100として、計算した。その結果、第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率は23.4%であった。
ただし、第二製造サイクルの樹脂粒子分散液の製造において、有機溶媒として再利用する、第一留液回収槽30Aで回収した留液の再利用量は、第一留液回収槽30Bの留液における有機溶剤混合(酢酸エチル41.2質量%/イソプロパノール16.3質量%)から153部とした。そして、新たな有機溶剤の使用量を酢酸エチル26.9部と決定した。
第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率を、(新たな酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量)/(新たな酢酸エチル量+留液中の酢酸エチル量+新たなイソプロパノール量+留液中のイソプロパノール量)×100として、計算した。その結果、第二製造サイクルでの新たな有機溶剤使用率は23.4%であった。
上記結果から、本実施例の樹脂粒子分散液の製造方法では、比較例に比べ、廃棄する留液量を低減できることがわかる。
10A,10B 乳化槽
11A,11B 撹拌機
20A,20B 蒸留槽
21A,21B 撹拌機
30A,30B 第一留液回収槽
31A,31B 第二留液回収槽
32A,32B 第三留液回収槽
40A,40B 樹脂収容槽
41A,41B 樹脂供給管
42A,42B 中和剤収容槽
43A,43B 中和剤供給管
44A,44B 有機溶剤収容槽
45A,45B 有機溶剤供給管
46A,46B 水媒体収容槽
47A,47B 水媒体供給管
50A,50B 乳化液送液管
52A,52B 溶剤排出管
54A,54B 凝縮器
55A,55B 分析部
100A 第一製造ライン
100B 第二製造ライン
200A 第一再利用留液貯留槽
200B 第二再利用留液貯留槽
201A 第一留液送液管
201B 第二留液送液管
203A 第一貯留留液送液管
203B 第二貯留留液送液管
11A,11B 撹拌機
20A,20B 蒸留槽
21A,21B 撹拌機
30A,30B 第一留液回収槽
31A,31B 第二留液回収槽
32A,32B 第三留液回収槽
40A,40B 樹脂収容槽
41A,41B 樹脂供給管
42A,42B 中和剤収容槽
43A,43B 中和剤供給管
44A,44B 有機溶剤収容槽
45A,45B 有機溶剤供給管
46A,46B 水媒体収容槽
47A,47B 水媒体供給管
50A,50B 乳化液送液管
52A,52B 溶剤排出管
54A,54B 凝縮器
55A,55B 分析部
100A 第一製造ライン
100B 第二製造ライン
200A 第一再利用留液貯留槽
200B 第二再利用留液貯留槽
201A 第一留液送液管
201B 第二留液送液管
203A 第一貯留留液送液管
203B 第二貯留留液送液管
Claims (13)
- 2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化して転相乳化液を得る乳化槽と、減圧蒸留により、前記転相乳化液から、前記有機溶剤を除去して、樹脂粒子分散液を得るための蒸留槽と、前記減圧蒸留で生じる留液を目的とする留液組成毎に回収する複数の留液回収槽と、を有する2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインと、
前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、前記複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Aで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Aと、
を備える樹脂粒子分散液の製造装置を用い、
前記再利用留液貯留槽Aから、留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの前記製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する樹脂粒子分散液の製造方法。 - 前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比と前記転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比とから再利用留液量を決定し、前記再利用留液貯留槽Aから、決定した前記再利用留液量の留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの前記製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する請求項1に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記留液の、重量測定、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、前記留液の留液組成を分析し、目的とする留液組成毎に、前記留液を回収する前記留液回収槽を変更する請求項1又は請求項2に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比を、前記転相乳化液の製造時の2種以上の有機溶剤混合比及び有機溶剤量と、前記留液回収槽Aで回収した留液量と、前記再利用留液貯留槽Aに貯留する留液の留液量から算出する請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液の、ガスクロマトグラフィー測定、液体クロマトグラフィー測定、赤外分光測定、超音波伝播速度測定、中和滴定、比重測定、及び導電率測定よりなる群から選択される少なくとも1種の測定により、前記再利用留液貯留槽Aに貯留された留液における2種以上の有機溶剤混合比を測定する請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記再利用留液貯留槽Aに、有機溶剤量30質量%以上の留液を貯留する請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記再利用留液貯留槽Aに貯留した有機溶剤量30質量%以上の留液を、有機溶剤として前記乳化槽に送液する請求項6に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記樹脂粒子分散液の製造装置が、前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインにおいて、前記複数の留液回収槽で回収した留液のうち、少なくとも一つの留液回収槽Bで回収した留液を集めて貯留する再利用留液貯留槽Bを備え、
前記再利用留液貯留槽Bに水媒体量80質量%以上の留液を貯留し、
前記再利用留液貯留槽Bから前記水媒体量80質量%以上の留液を、前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインのうち、少なくとも一つの製造ラインの前記乳化槽に送液して、前記転相乳化液の製造に再利用する請求項6又は請求項7のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。 - 前記再利用留液貯留槽Bに貯留した前記水媒体量80質量%以上の留液を、2種以上の有機溶剤及び水媒体を用いて、樹脂を転相乳化した後、前記乳化槽に送液する請求項8に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記2つ以上の樹脂粒子分散液の製造ラインで、互いに、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造する請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 前記2つ以上の各々の樹脂粒子分散液の製造ラインで、製造サイクル毎に、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類の少なくとも一つを変えて、又は、前記2種以上の有機樹脂の種類、前記2種以上の有機樹脂混合比および前記樹脂の種類を同じにして、樹脂粒子分散液を製造する請求項1~請求項10のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法。
- 請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の樹脂粒子分散液の製造方法により得られた樹脂粒子分散液の樹脂粒子を含む分散液中で、少なくとも前記樹脂粒子を凝集させ、凝集粒子を形成する工程と、
前記凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して加熱し、凝集粒子を融合・合一して、トナー粒子を形成する工程と、
を有する静電荷像現像用トナーの製造方法。 - 請求項12に記載の静電荷像現像用トナーの製造方法により得られたトナー粒子を有する静電荷像現像用トナー。
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