JP3089206B2 - ポリシロキサン変性樹脂を含有するトナー粒子 - Google Patents
ポリシロキサン変性樹脂を含有するトナー粒子Info
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Description
ばエレクトロ(フォト)グラフィ、マグネトグラフィ、
直接静電印刷(DEP)、イオノグラフィ等における像
形成種として使用する乾式トナー粒子に関し、この場合
トナー粒子が、ポリシロキサン部分を含有する共重合体
を含有する。本発明は又ポリシロキサン部分を含有する
共重合体の独特な群に関する。本発明は更にかかる共重
合体を含有する保護層に関する。
質を有することが知られている。かかる共重合体の被覆
は非常に不接着性(abhesive)でかつ撥水性であり、一
方でかなりの耐擦傷性を維持している。この共重合体は
又望ましい滑り特性及び不粘着性も有する。
188388には、ポリシロキサン部分で変性され、良
好な滑り特性を有するポリエステルが記載されている。
ポリシロキサン部分はポリシロキサン−ポリエーテルで
あり、ジヒドロキシ末端停止されている。ポリエステル
中へのポリシロキサン部分の導入は、ジカルボン酸及び
他のジオールと共にポリシロキサンジオールの重縮合に
よって進行する。
ノポリシロキサン−ポリ尿素を導入した不粘着性裏塗層
を含む熱転写供与体材料が記載されている。これらの共
重合体は、シリコーンジアミン、ジイソシアネート及び
ジアミン又はジヒドロキシ鎖連鎖延長剤の反応によって
製造される。
ける像形成種として使用するトナー粒子中でのポリシロ
キサン部分を含有する共重合体の使用は知られている。
前記共重合体は、主としてトナー粒子に代表される接着
問題を克服するために使用される。トナー粒子の流動性
を低下させ、最終像の解像力を低下させるトナー粒子の
相互の接着は、ポリシロキサン部分を含有する共重合体
を使用することによって提供された問題の一つである。
前記共重合体の使用により提供された別の問題には、多
成分現像剤におけるトナー粒子のキャリヤー粒子への接
着性がある。又加熱定着ローラーを用いる像形成法にお
けるホットオフセット(hot −offset)の問題は、前述
した共重合体を使用することによって克服できる。
フセットを有する問題を克服するため、硬いブロックと
弱いブロックを含有するブロック共重合体を使用するこ
とが記載されている。好ましい硬いブロックと弱いブロ
ックの選択は、硬いブロックと弱いブロックの化学的な
種類によるよりも弾性モジュラス及び/又は引張り強さ
に、より多く依存する。硬いブロックとしてのポリ(ビ
スフェノールA−カーボネート)及び弱いブロックとし
てのポリジメチルシロキサンを含有する共重合体が記載
されている。
物中で低表面接着性(LSA)添加剤の使用が記載され
ている。LSAはアミノ末端停止ポリシロキサン、ポリ
エステル及びエポキシ基を担持するノボラック樹脂の反
応によって架橋され、形成される。二官能性第二アミン
末端停止ポリシロキサンが好ましい。
して、ポリエステル樹脂及びポリシロキサン鎖を含有す
るポリエステル(架橋される又はされない)の混合物を
含有するトナー粒子が、熱ローラー溶融工程を用いる像
形成システムに使用するために非常に良く適しているこ
とが記載されている。又例えばEP−A298279に
は、トナー製造中に、両樹脂の混合の品質が、トナー粒
子の品質に影響を与え、トナー粒子に要求されるポリシ
ロキサン変性ポリエステルの量にも影響を与えることも
記載されている。EP−A298279には、多官能性
オルガノシロキサン重合体、即ちα,ω,δ−アミノプ
ロピルポリ(ジメチル−コ−メトキシ−δ−アミノプロ
ピルシロキサン)及びポリエステルのランダムグラフト
重合体の製造が記載されている。反応は220℃で2時
間行い、続いて、減圧下に、240℃で更に1時間反応
させている。アミノ基上でのポリエステル中のポリシロ
キサン部分の導入は、トナー樹脂として使用するポリシ
ロキサン変性樹脂にとってさほど望ましくない、何故な
らポリエステルは摩擦電気接触によって負に帯電する傾
向を有し、アミノ基はポリシロキサン変性樹脂の負帯電
性を低下させるからである。
は、例えばEP−A300426,EP−A36152
2,EP−A413604及びEP−A441276に
記載されている。EP−A300426には、不飽和ポ
リシロキサン及びα,β−エチレン性不飽和単量体の付
加重合体の製造が記載されている。この反応は、ポリシ
ロキサン部分が側鎖中に含有されたグラフト重合体を生
ぜしめる。生成物は電子写真感光性部材中の滑剤として
使用される。EP−A361522には、末端ジオール
型ポリジメチルシロキサン中にビニルシランを導入して
高分子単量体を作ること及び前記高分子単量体を、例え
ばビニルアセテート又は他のα,β−エチレン性不飽和
単量体でラジカル重合させることが記載されている。
基又はエポキシ基を有する有機ポリシロキサンを、エチ
レン性不飽和ジカルボン酸グラフト化ポリオレフィン、
又は前記グラフト化ポリオレフィンと、アルコール、ア
ミン及びアミノアルコールからなる群から選択した活性
水素含有化合物の反応生成物と反応させることによって
トナー粒子中に混合するための剥離剤を形成することが
記載されている。反応に使用するポリオレフィンは、低
分子量ポリオレフィンであるのが好ましい。この剥離剤
は基本的には結晶質重合体であり、この剥離剤をトナー
樹脂と混合することによって、トナー樹脂/剥離剤シス
テムが不相溶性を示す、何故なら、この説明中で剥離剤
は非常に非極性であるからであり、そしてこの剥離剤の
結晶度により、トナー粒子への界面接着性が非常に小さ
いからである。トナー粒子を微粉化法によって作るトナ
ー製造法においてかかるトナー樹脂/剥離剤システムを
使用するとき、剥離剤は混合物から抜け出る傾向を有
し、従って微粉化工程中に剥離剤の遊離粒子を形成す
る。この剥離剤の遊離粒子は、容易には制御できず、必
然的に現像剤中にトナー粒子と共に導入され、従って現
像剤に不安定な挙動を導入する。
トナー樹脂中に混入できるポリシロキサン変性樹脂のた
めのトナー粒子の剥離特性を増強するための要求がなお
存在し、更にトナー粒子の物理的性質に負の影響を与え
ることなく、そして普通に使用されるトナー樹脂との良
好な相溶性及び相互作用を示すトナー粒子の剥離特性を
増強するための要求が存在する。
造法は、変性重縮合共重合体又は変性付加共重合体の何
れかの形成に適用されている。変性重縮合共重合体又は
変性付加共重合体の両方を形成することを可能にする単
一法は見出されていない。
れは環境問題の法律に応答するため回収しなければなら
ない、或いは反応を溶融状態で進行させるときには、オ
ルガノシロキサン部分を含有する共重合体の製造は、殆
どが高温で行われ、ポリシロキサン部分の分解の危険が
ある。
体及び付加共重合体を形成するため両方に適用できる容
易にして、迅速で、再現性があり、かつ溶媒不含の製造
法に対する要求が尚存在する。
び室温での高い機械的強度と低溶融温度を組合せた、無
色の及び顔料化又は染料化の両者のトナー粒子を提供す
ることにある。
したとき、非常に良好な耐ホットオフセット性及び室温
での高い機械的強度と低溶融温度を組合せた、無色の及
び顔料化又は染料化の両者のトナー粒子を製造すること
を可能にする樹脂を提供することにある。
って製造することができ、しかもポリシロキサン部分を
含有する既知の共重合体の望ましい性質を有するポリシ
ロキサン部分を含有するアモルファス共重合体を配合す
ることにある。
の導入によってアモルファス付加重合体及びアモルファ
ス重縮合重合体の両方を変性するための単一法を提供す
ることにある。
適用できるポリシロキサン部分を含有する共重合体を提
供することにある。
説明から明らかになるであろう。
り顔料を含有する乾式トナー粒子において、前記トナー
樹脂が、下記一般式Vに相当するポリシロキサン部分
(PS)を含有するポリシロキサン変性樹脂を、全樹脂
含有量に対して3重量%より多く含有することを特徴と
する乾式トナー粒子によって実現される。
Z′及びZ″はCH3であり、mは10であり、nは3
である。
中のYはXと同意義を有する。
の重合体部分(POL)はTg>40℃を有する重合体
から誘導される。前記トナー樹脂は全樹脂含有量に対し
て前記ポリシロキサン変性樹脂を50重量%より多く含
有することもできるし、又は前記トナー樹脂は1種以上
の前記ポリシロキサン変性樹脂からなることもできる。
めの要求は当業者間において拡大しており、又トナー粒
子中にシロキサン部分を含有する重合体剥離剤を導入す
ることによっても提供されている。かかるトナー粒子の
例は、前述したDE−OS2253402,US−P5
089547,EP−A298279及びEP−A58
1150中に見出すことができる。これらの文献中に記
載されたトナー粒子は少量の剥離剤を含有する(粒子の
最適な不接着特性よりも少ないものになる)か、又は剥
離剤が、トナー粒子の例えばTg(ガラス転移温度)、
Tm(溶融温度)、溶融粘度等に影響を与える(特別の
用途への粒子の有用性を制限する)。前述した文献に記
載された剥離剤は、トナー粒子中に容易かつ永久的に混
入できない。従ってその理由は、剥離剤の高結晶化度及
び普通に使用されるトナー樹脂との小さい相溶性にある
と考えられる。
L)を含有するポリシロキサン変性樹脂を用い、この場
合前記変性樹脂が下記一般式I〜IVの一つに相当する反
復単位を含有するとき、悪い影響なしに、従来発表され
ているよりも、トナー粒子中に前記変性共重合体の1種
以上の大量を導入できることを見出した。
(重縮合重合体及び付加重合体の両者)から、部分(P
OL)を誘導したとき、室温で高い機械的強度を有し、
かつ非常に良好な耐ホットオフセット性を有するトナー
粒子を作ることを可能にした。酸素含有基を含有する重
合体は、主鎖中に又は主鎖に結合した酸素含有基を含有
する重合体である。主鎖中に酸素含有基を含有する重合
体の例としては、ポリエステル、ポリエステルアミド、
エーテル基を含有するポリオレフィン等を挙げることが
できる。主鎖に結合した酸素含有基を有する重合体の例
には、例えば不飽和カルボン酸のエステル(例えばアク
リル酸のエステル)から誘導された部分を含有する付加
重合体がある。トナー粒子中へのポリシロキサン変性樹
脂の混入は、他の重合体部分(POL)が、Tg>40
℃を有し、好ましくはTg>50℃を有する非晶質(ア
モルファス)重合体から誘導されたとき、問題を少なく
しさえする。全樹脂含有量に対して、3〜100重量%
の1種以上のポリシロキサン変性樹脂がトナー粒子中に
混入できることを見出した。
脂の3重量%より多くの量を混入すると、物理的性質を
完全に維持しながら、既に良好な耐オフセット性を提供
するが、トナー粒子中に前記変性樹脂の10%より多
く、更には50%より多く、そして80%より多くさえ
混入するのが好ましい。本発明によるポリシロキサン変
性樹脂は、Tg>40℃、又はTg>50℃さえを有す
る重合体から誘導された重合体部分(POL)を含有す
るから、トナー樹脂として前記ポリシロキサン変性樹脂
の1種以上を用いることによってトナー粒子の耐ホット
オフセット性及び不粘着性を最高にすることができる。
即ち高不粘着性及び室温での高機械的性質を有するトナ
ー粒子を作るため、他の既知のトナー樹脂(例えば重縮
合重合体又は付加重合体)と前記ポリシロキサン変性樹
脂を混合する必要はなかった。
有用なポリシロキサン変性樹脂は、下記一般式Vに相当
するポリシロキサン部分(PS)を含有するのが好まし
い:
S)は、Z′及びZ″がメチル基又はエチル基であり、
5≦m≦15であり、2≦n≦4である前記一般式に相
当する。本発明による最も好ましいポリシロキサン部分
は、Z′及びZ″がCH3 であり、mが10であり、
nが3である一般式Vに相当する。
及び他の重合体部分(POL)を含有し、本発明による
トナー粒子に使用するためのポリシロキサン変性樹脂
は、他の重合体部分(POL)を与える(共)重合体中
に含まれるカルボキシル基及び/又はヒドロキシル基
と、ポリシロキサン部分(PS)を与えるポリシロキサ
ンを末端停止するエポキシ基の間の化学反応によって製
造される。
によるトナー粒子は、例えばエレクトロ(フォト)グラ
フィ、マグネトグラフィ、直接静電印刷(DEP)、イ
オノグラフィ等の如き、電気的又は磁気的に基づいた像
形成法で使用できる。
子、多成分現像剤、非磁性1成分トナー等に使用するた
めのトナーであることができる。ポリシロキサン変性樹
脂を含有する本発明によるトナー粒子は、前記樹脂の良
好な不接着性のため、非磁性1成分トナー粒子の製造に
特に有用である。トナー粒子の不接着性は、全トナー樹
脂に対して、ポリシロキサン変性重合体3重量%の混入
から既に高いのであるが、非磁性1成分トナー現像を意
図するトナー粒子においては、トナー樹脂が1種以上の
ポリシロキサン変性樹脂からなるのが好ましい。かかる
非磁性1成分現像においては、帯電ローラー及び/又は
帯電ブレードのフィルム形成を防止し、かくしてトナー
粒子の帯電を安定化するため、しばしば滑剤(例えばス
テアリン酸亜鉛)又は研磨剤(例えば炭化ケイ素)を加
える。しかしながらこれらの方法は他の問題を生ぜしめ
る、研磨剤は擦傷を作ることができる、そして滑剤は正
確な量を加えないとき、フィルム形成を避ける代りにフ
ィルム形成を増強させることができる。本発明により、
ポリシロキサン変性樹脂を含有する非磁性1成分現像の
ための非磁性トナー粒子は、前記滑剤及び/又は研磨剤
を加えずに使用できる。
明によるポリシロキサン変性樹脂を含有するトナー粒子
は、例えば既知の流動性改良剤(例えば疎水性シリカ、
チタニア、アルミナ等)の添加の如き粉末流動性を改良
するために良く知られているものを使用しなくても、非
常に高い流動性及び低い内部凝着性及び接着性を有す
る。
シロキサン変性樹脂は、好ましくは他の重合体部分(P
OL)、即ち40℃より高い、更に好ましくは50℃よ
り高いTgを有する重合体から誘導された非ポリシロキ
サン部をポリシロキサン変性樹脂中に含有する。導入で
きるポリシロキサン部分(PS)の量の上限は、非変性
重合体上に存在する反応性位置の量とは別に、本発明に
よるポリシロキサン変性樹脂を作るため使用する非変性
重合体[他の重合体部分(POL)]によって決まる。
前記他の重合体部分(POL)のTgが高ければ高い
程、本発明によるポリシロキサン変性樹脂の非ポリシロ
キサン部分(POL)のTgの許容し得ない低下なしに
混入できるポリシロキサン部を多くすることができる。
リシロキサン変性樹脂を単独で又は他の樹脂と組合せて
含有でき、乾式現像のみならず液体現像のために使用で
きる。本発明によるトナー粒子中のポリシロキサン変性
樹脂は(特別な像形成法のため必要なとき)、重縮合樹
脂及び付加重合樹脂の両者の他の既知のトナー樹脂、例
えば非変性ポリエステル、スチレンアクリレート重合体
等と混合できる。本発明によるトナー粒子は、任意の通
常のトナー成分、例えば電荷制御剤、着色及び黒色の顔
料、無機充填剤等を含有できる。本発明によるポリシロ
キサン変性樹脂を含有するトナー粒子に有用な電荷制御
剤、顔料及び他の添加剤の説明は、例えばEP−A60
1235に見出すことができる。本発明によるポリシロ
キサン変性樹脂は、着色トナーのためのトナー樹脂とし
て特に有用である。
によるトナー粒子は、多成分乾式現像剤で使用すると
き、任意の既知のキャリヤー材料と混合できる。既知の
流動性増強剤、例えば疎水性化したシリカを前記トナー
粒子と混合できる。トナー粒子は1成分乾式現像剤とし
て使用できる、或いは多成分現像剤を形成するためキャ
リヤー粒子と混合できる。
懸濁法、この場合にはトナー樹脂及びトナー成分を有機
溶媒に溶解し、溶液を前記有機溶媒が不溶性である媒体
中に分散させ、最後に有機溶媒を蒸発させる方法によ
り、トナー樹脂としてポリシロキサン変性樹脂(高分
子)を含有する本発明によるトナー粒子を作ることがで
きる。
(高分子)を含有する本発明によるトナー粒子は、1〜
50μm、好ましくは3〜20μm、更に好ましくは3
〜10μmの平均体積直径を有することができる。前記
トナー粒子の粒度分布は任意の種類のものであることが
できる。しかしながら0.5より小さい、更に好ましく
は0.3の変動係数(平均で割った標準偏差)を有する
数又は体積の何れかによる実質的なガウス即ち正規粒度
分布(正規分布は少しのひずみを示してもよい)を有す
るのが好ましい。トナー粒子は任意の形を有することが
でき、粒子は不規則であるか丸いか等でありうる。
めのポリシロキサン
有用なポリシロキサン変性樹脂は、カルボキシル基及び
/又はヒドロキシル基を含有する(共)重合体を、少な
くとも1個の末端エポキシド基を担持するポリシロキサ
ン化合物と反応させることによって製造するのが最も好
ましい。
及びその中のポリシロキサン部分(PS)を形成するた
め、ポリシロキサン変性樹脂を製造するために好ましい
ポリシロキサンは、二官能性のみならず一官能性である
ことができ、下記一般式VIに相当する:
義を有し、メチル基又はエチル基を表し、5≦m≦15
であり、2≦n≦4である。最も好ましい例において、
本発明によるポリシロキサン変性樹脂を作るため使用す
る二官能性ポリシロキサン化合物は、下記式VII に相当
し、本発明によるポリシロキサン変性樹脂を作るため使
用する一官能性ポリシロキサン化合物は、下記式VIIIに
相当する。
にm=10を有する式VIによるポリシロキサンを使用す
る。かかるポリシロキサンを使用することによって、他
の重合体に対して、ポリシロキサン15重量%を反応混
合物に加えたときでさえも、ポリシロキサン変性樹脂中
に95%まで加えられる。式VIによるポリシロキサンを
用いるが、例えばmが30であるものを用いると、他の
重合体に対して5重量%のみのポリシロキサンを反応混
合物に加えたときでさえ、ポリシロキサン変性樹脂中に
50%だけ導入される。反応混合物中へのポリシロキサ
ン(一つはm=10を有し、一つはm=30を有する)
の添加量を、ポリシロキサン変性樹脂中に導入後、同じ
量のシロキサン基が存在するように調整したときでさえ
も、m=10を有し、式VIによる分子から誘導されたポ
リシロキサン部分を有するポリシロキサン変性樹脂を含
有するトナー粒子の不接着性及び抗ホットオフセット性
は、m=30を有し、式VIによる分子から誘導されたポ
リシロキサン部分を有するポリシロキサン変性樹脂を含
有するトナー粒子の性質よりも優れていた。
止ポリシロキサン誘導体は、TEGOMER E−Si 2130
及びTEGOMER E−Si 2330の商品名で、ドイツ国 E
ssenのTh. Goldschmid AGから市場で入手できる。
の重合体
を含有する任意の重合体を、エポキシ末端停止ポリシロ
キサンと反応させるため、及び本発明によるポリシロキ
サン変性共重合体中の他の重合体部分(POL)を形成
するための重合体として使用できる。酸素含有基を含有
する重合体(重縮合重合体及び付加重合体の両者)を使
用するのが好ましい。酸素含有基を含有する重合体は、
主鎖中の又は主鎖に結合した酸素含有基を含有する重合
体である。主鎖中に酸素含有基を含有する重合体の例と
して、ポリエステル、ポリエステルアミド、エーテル基
を含有するポリオレフィン等を挙げることができる。主
鎖に結合した酸素含有基を有する重合体の例には、例え
ば不飽和カルボン酸のエステル(例えばアクリル酸のエ
ステル)から誘導された部分を含有する付加重合体があ
る。本発明によるトナー粒子に有用なポリシロキサン変
性樹脂で他の重合体部分(POL)を形成するために使
用する重合体は、Tg>40℃を有することが更に好ま
しく、Tg>50℃を有するものが更に好ましい。
アモルファス重合体から誘導され、最終ポリシロキサン
変性重合体がなおアモルファス重合体であることが好ま
しい。
基と反応させるために使用する樹脂は、Tg>40℃を
有する、好ましくはTg>50℃を有する(コ)ポリエ
ステルが更に好ましい。前記(コ)ポリエステル(以後
ポリエステルと称する)は、少なくとも1種のジもしく
はポリカルボン酸又はその低級アルキルエステルと1種
のジもしくはポリオールの間の既知の重縮合反応によっ
て製造できる。本発明により使用するポリエステルは芳
香族ジカルボン酸部分を含有できる。芳香族ジカルボン
酸部分の例には、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタ
レンジカルボン酸、4,4′−ジフェニレンジカルボン
酸、4,4′−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,
4′−ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4′−ジフ
ェニルスルホジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸等
の部分及びこれらの酸部分の混合物がある。
肪族ジカルボン酸部分も含有できる。それは例えばコハ
ク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバチン酸等から誘導
される飽和脂肪族ジカルボン酸部分及び/又は例えばマ
レイン酸、フマル酸等から誘導される不飽和脂肪族カル
ボン酸部分を含有できる。
いることができる。分枝ポリエステルを作るためには、
例えばトリメリト酸、トリメシン酸、ピロメリト酸等の
ポリカルボン酸、又は例えばトリメチロールプロパン、
グリセロール、ペンタエリスリトール等の如きポリヒド
ロキシ化合物の何れも使用できる。
テルにおいて、ジ又はポリカルボン酸と縮合させるため
使用するジオールは、脂肪族又は芳香族の何れかである
ことができる。アルキレンジオール部分の例には、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロ
パンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル
1,5−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、
1,4−シクロヘキサンジメタノールの部分がある。
用な芳香族ジオールには、ハイドノキノン、ビスフェノ
ールA、エトキシル化ビスフェノールA、プロポキシル
化ビスフェノールA、p−キシレングリコール等があ
る。
において、脂肪族ジオール及び芳香族ジオールの混合物
も使用できる。
以外の他の部分で変性された)を本発明によるポリシロ
キサン変性樹脂を作るために使用できる。かかるポリエ
ステルはWO 93/20129に記載されており、本
発明によるポリシロキサン変性樹脂も作るために使用し
て成功できる。
るため、ポリエステル誘導体を用いるとき側鎖中に結晶
質重合体を担持するポリエステルも使用できる。かかる
ポリエステル誘導体は1994年11月15日出願のヨ
ーロッパ出願94203323.4に記載されている、
これは引用してここに組入れる。
サンとの反応において非常に有用でかつ好ましい重合体
には、Tg>40を有し、それらの構造中に、(ランダ
ム)共重合又はグラフト共重合によって導入される前記
酸性基及び/又はヒドロキシル基を有するビニル系付加
重合体、例えばアクリル酸の低級アルキルエステル及び
/又はスチレンと、不飽和酸例えばアクリル酸、メタク
リル酸、マレイン酸、及びイタコン酸との又はヒドロキ
シエチルメタクリレートとの共重合体がある。又末端遊
離カルボン酸基を含有する付加重合体も本発明によるポ
リシロキサン変性樹脂の製造のために非常に有用な重合
体である。
との反応のため、本発明により有用な(共)重合体に
は、好ましくは重合体1gについてKOH2〜50m
g、更に好ましくは(共)重合体1gについてKOH5
〜40mgの酸価(AV)及び/又はヒドロキシル化
(HV)を有する(共)重合体がある。
両者を含有する特に有用でかつ最も好ましい樹脂、付加
重合体及び重縮合重合体を下記表1に掲載する。これら
の樹脂の℃でのガラス転移温度Tgをそれらの数平均分
子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)と共に示す。
示したMn及びMw値は103 を乗じなければならな
い。遊離カルボン酸基及び/又はヒドロキシル基を含有
する樹脂は、それらの全酸価(AV)又はヒドロキシル
価(HV)(両者共樹脂1gについてのKOHのmgで
示す)によって特性を表示する。
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−プロパンのオラン
ダ国のAKZO CHEMIEの商品名である。DIANOL 33はビ
ス−プロポキシル化2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)−プロパンのオランダ国のAKZO CHEMIEの商品名
である。
ロキサン変性樹脂(重縮合共重合体及び付加重合体の両
者)の形成は、ポリシロキサン(PS)が、エーテル基
又はエステル基上で前記変性樹脂の他の部分(POL)
に結合しているポリシロキサン変性樹脂を作るとき、高
くても200℃の反応温度で進行できることが判った
(従ってポリシロキサンの分解の危険を最少にする)。
以後“ポリシロキサン変性樹脂”は、ブロック共重合
体、及びグラフト共重合体及び架橋共重合体を同じく意
味するものとする。
と、カルボキシル基及び/又はヒドロキシル基を含有す
る(共)重合体、好ましくはカルボキシル基を含有する
(共)重合体との反応は、簡単で、良く制御でき、比較
的迅速な化学反応であり、有機溶媒を必要とせず、かつ
反応時間中反応成分の複雑な投与を必要としない。
ルボキシル基及び/又はヒドロキシル基と、ポリシロキ
サンを末端停止するエポキシ基の間で基本的に進行す
る。
シロキサンは二官能性であることができる、即ち二つの
末端エポキシ基を担持できる、或いは一官能性であるこ
とができる、即ち一つの末端エポキシ基を担持できる。
物と遊離カルボン酸基を含有する(末端に又は側鎖中
に)(共)重合体との間の反応による本発明によるポリ
シロキサン変性樹脂の形成は、比較的低温で進行し、比
較的短い反応時間後に完了する。代表的な反応時間は、
150〜200℃の温度で30〜300分である。これ
は特にポリシロキサン化合物が大きくても20の重合度
を有するときそうである。高度の重合を示すポリシロキ
サン化合物を用いると、反応速度が低下し、反応完了ま
でにより長い時間を必要とする。反応が完了しないと
き、ポリシロキサン変性樹脂は、好適な溶媒、例えばヘ
キサン中で未反応ポリシロキサン化合物の簡単な抽出に
よって容易に精製できる。
に有用なポリシロキサン変性樹脂の合成は、二つの異な
る方法で行うことができる:
ル基及び/又はヒドロキシル基を含有する重合体を、少
なくとも1種のエポキシ末端停止ポリシロキサンと混合
する。エポキシ基はホスト重合体中に存在するカルボキ
シル基又はヒドロキシル基と反応し、ポリシロキサン変
性樹脂が形成される。
カルボキシル基及び/又はヒドロキシル基を含有する重
合体を、少なくとも1種のビス又はモノエポキシ末端停
止ポリシロキサンと反応容器中で混合する工程、(ii)
前記混合物を、窒素雰囲気下に、撹拌しつつ150〜2
00℃の温度に加熱する工程、(iii) 前記加熱を所望の
粘弾性に達するまで継続する工程、(iv)冷却し、ポリ
シロキサン変性樹脂を回収する工程を含む。
確な相を溶融体中に形成する。化学反応は界面で進行す
る。ポリシロキサン変性樹脂の数分子が形成した後、そ
れは反応成分の1種の乳化剤として作用し、反応が急速
に進行する。
分である。
ン変性樹脂が得られる。反応生成物を更に精製する必要
はなく、又回収しなければならない有機溶媒も存在しな
い。
脂を製造する別の方法は、単一工程重縮合反応である。
エポキシ末端停止ポリシロキサンを、ポリエステルを形
成するための重縮合混合物(ジもしくはポリカルボン
酸、ジオールもしくはポリオール、最後にジアミンもし
くはラクタム)中に混合する。
キシ末端停止ポリシロキサンを少なくとも1種のジカル
ボン酸もしくはその低級アルキルエステル、少なくとも
1種のジオール、所望によってジアミンもしくはラクタ
ム又はそれらの混合物と混合して反応混合物を形成する
工程、(ii)前記反応混合物を、所望によって適切な触
媒の存在下に加熱する工程、(iii) 所望によって重縮合
混合物中にポリオール及び/又はポリカルボン酸を加え
た後、反応混合物を所望の粘弾性に達するまで更に加熱
する工程、及び(iv)反応混合物を冷却し、純粋のポリ
シロキサン変性樹脂を回収する工程を含む。
合は二工程で行う。第一工程[前記工程(ii)]におい
て、反応混合物に存在するジもしくはポリカルボン酸、
ジもしくはポリオール(好ましくはこの工程においては
ジカルボン酸及びジオールのみを使用する)、所望によ
るジアミもしくはラクタム、及び少なくとも1個のエポ
キシ基を担持するポリシロキサンの直接重縮合によっ
て、低分子量プレポリマーを形成する。反応は、所望に
よって適切な触媒、例えばEP−A234899に記載
されている如きジメチル錫ジオキサイド、ジブチル錫ラ
ウレート、酸化亜鉛、酸化第一錫の存在下に、高温(1
50〜200℃)で行う。
望によりポリオール及び/又はポリカルボン酸の添加
後、必要ならば真空下に、所望の粘弾性に達するまで、
150〜200℃の温度でプレポリマーを更に反応させ
る(この工程ではポリオール又はポリカルボン酸を使用
するのが好ましい。
ン変性樹脂が得られる。反応生成物を更に精製する必要
はなく、又回収しなければならない有機溶媒も存在しな
い。
ば機械的撹拌、窒素泡立てによる撹拌、減圧下での反
応、反応時間及び温度等の調整によって形成されるポリ
シロキサン変性樹脂の粘弾性(溶融粘度)を制御するこ
とができる。
トナー粒子中に混入するのに有用であるばかりでなく、
最終基体上の被覆層、特に透明又は不透明重合体支持体
上のトナー受容層中で使用するためにも有用であり、特
に加熱加圧定着装置における熱定着ローラーへの非常に
低い接着性を提供する。前記被覆層は、トナー樹脂とし
てのみならず他のトナー樹脂を含有するトナー粒子とし
て、本発明によるポリシロキサン変性樹脂を含有するト
ナー粒子を受容するために使用できる。好ましくは、前
記トナー受容層は重合体結合剤を含有し、前記重合体結
合剤に前記ポリシロキサン変性樹脂が含有される。
性樹脂は、任意の像形成装置、例えばエレクトロ(スタ
ト)グラフィ装置、写真装置、印刷装置等によって像を
作ることができるシート又はウエブ材料上に存在する最
終像上のトップコート(最外層)で有利に使用すること
もできる。その場合、本発明で規定した通りのポリシロ
キサン変性樹脂は、前記ポリシロキサン変性樹脂を含有
する無色トナー組成物を付着されることにより、又は前
記像(単色像及び多色像の両者)上に、前記ポリシロキ
サン変性樹脂を含有する溶液を被覆することによって適
用できる。これは高い不接着特性を示す最終プリントを
有することを可能にする、これは最終像を例えばプラス
チックホルダー中で保存するとき望ましい特長である。
好ましくは、前記トップコートは重合体結合剤を含有
し、前記重合体結合剤に前記ポリシロキサン変性樹脂が
含有される。
サン変性樹脂は、それ単独又は他の重合体との混合物の
形で、シート又はウエブ材料上の保護被覆を形成するた
めにも使用できる。
性樹脂は、X線増感スクリーン及び貯蔵リン光体スクリ
ーン上に被覆する保護層中での成分としても有利に使用
できる。
脂の不接着性により、受容体シート中及び乾式供与体シ
ート中の両方で、熱昇華転写像形成材料にも非常に有用
である。
樹脂中に導入するポリシロキサン部分の量を変えること
によって調整できる。少なくとも5重量%のポリシロキ
サン部分を加えるのが好ましく、7.5重量%より多く
加えるのが更に好ましい。又、前記ポリシロキサン変性
樹脂はトナー受容層又はトップコート中の重合体結合剤
の全量に対し、少なくとも50重量%含有させることが
好ましい。
規格:D−3418−82によって測定した。実施例中
に示したTgは、ポリシロキサン変性樹脂の非ポリシロ
キサン部分(他の重合体部分、POL)のTgである。
ICS ダイナミックレオメーター、RVEM−200(米国、
ニュージャージ州、Piscataway、Possumtown Road 1
にある)で測定した。
シロキサンの百分率は、重量分析的に測定した。5gの
ポリシロキサン変性樹脂を粉砕して250〜750μm
の粘度を有する粉末にし、50mlのヘキサン中で室温
で24時間撹拌した。遊離ポリシロキサンはヘキサン中
に溶解し、ポリシロキサン変性樹脂は溶解しなかった。
濾過し、ヘキサンで洗い、乾燥した後、ポリシロキサン
変性樹脂の不溶解粉末の重量を測定した。不溶解粉末と
ヘキサン処理前の粉末の重量の差から、導入されたポリ
シロキサンの重量%を測定した。
よる。
テルの酸価及び約55℃のTgを有するフマル酸とプロ
ポキシル化ビスフェノールAの線状ポリエステルに対す
る米国デラウエア州WilmingtonのAtlas Chemical Ind
ustries Inc.の商品名である)を、5gのTEGOMER E
−Si−2130(下記式を有するビス−エポキシ末端停
止ポリジメチルシロキサンに対するドイツ国Essen のT
h. Goldschmid AG の商品名である)と混合した:
素を用い、N2 雰囲気化でガラス反応容器中で溶融し
た。混合物を200℃に加熱した。60分後に反応を止
め、ポリシロキサン変性樹脂を回収した。冷却した塊体
を粉砕し、ポリシロキサン変性樹脂の性質を測定した。
これらの性質を表2に示す。
間の代りに、反応は120分続けた。形成されたポリシ
ロキサン変性樹脂の性質を表2に示す。
間の代りに、反応は120分続け、反応混合物を窒素ガ
スの泡立てによる代りに機械的に撹拌した。形成された
ポリシロキサン変性樹脂の性質を表2に示す。
時間の代りに、反応時間は240分続けた。形成された
ポリシロキサン変性樹脂の性質を表2に示す。
0(商品名)95gの代りに90gを使用し、TEGOMER
E−Si−2130(商品名)5gの代りに10gを使用
した。形成されたポリシロキサン変性樹脂の性質を表2
に示す。
0(商品名)95gの代りに85gを使用し、TEGOMER
E−Si−2130(商品名)5gの代りに15gを使用
した。反応は、窒素雰囲気下の代りに減圧下で生起さ
せ、反応混合物は機械的に撹拌した。形成されたポリシ
ロキサン変性樹脂の性質を表2に示す。
E−Si−2130(商品名)5gの代りにポリシロキサ
ン E −Si−2330(下記式VIを有するビス−エポキ
シ末端停止ポリジメチルシロキサンに対するドイツ国 E
ssenのTh. Goldschimid AGの商品名)5gを使用し
た。
120分行った。形成されたポリシロキサン変性樹脂の
性質を表2に示す。
末端停止ポリシロキサン5gの代りに、下記式VII のモ
ノエポキシシロキサン5gを使用した。
立てて撹拌しつつ200℃で90分行った。形成された
ポリシロキサン変性樹脂の性質を表2に示す。
を用い、120分間減圧化で行った。形成されたポリシ
ロキサン変性樹脂の性質を表2に示す。
0(商品名)の代りに、0.42モルのテレフタル酸、
0.28モルのトリメリト酸、0.30モルのビス−エ
トキシル化ビスフェノールA及び0.70モルのビス−
プロポキシル化ビスフェノールAの分枝コポリエステル
を使用した。この重合体は65℃のTg及び30mgK
OH/g重合体の酸価を有していた。ポリシロキサンの
TEGOMERE−Si−2130(商品名)との反応は200℃
で90分行った。形成されたポリシロキサン変性樹脂の
性質を表2に示す。
0(商品名)の代りに、スチレン65重量%及びn−ブ
チルメタクリレート35重量%のビス−カルボキシル末
端停止付加重合体を使用した。この重合体は48℃のT
g及び16mgKOH/g重合体の酸価を有していた。
ポリシロキサンのTEGOMER E−Si−2130(商品名)
との反応は200℃で120分行った。形成されたポリ
シロキサン変性樹脂(ブロック重合体)の性質を表2に
示す。
2ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンに対するオ
ランダ国のAKZO CHEMIEの商品名]、10.79gの無
水マレイン酸及び4.34gのポリシロキサン E−Si−
2130を混合し、窒素雰囲気下で60分185℃で撹
拌した。次いで熱抑制剤として50mgのp−メトキシ
フェノールを加え反応混合物を更に200℃で60分加
熱した。この混合物を1hPa 未満の減圧及び撹拌化に重
縮合させた。重縮合は200℃で3時間かけた。冷却後
重合体を回収した。形成されたポリシロキサン変性樹脂
(ブロック重合体)の性質を表2に示す。
ン(重量%)。 ** 120℃で測定した(Pas )。 *** 115℃で測定した(Pas )。 + これは反応の完了の測度であり、反応した添加
ポリシロキサンの%である。 ++ これはポリシロキサン変性樹脂の非ポリシロキ
サン部分のTgである。
作った、但しポリシロキサン化合物の異なる含有量を用
い(加えたポリシロキサンの量を表3に示す)、減圧
下、機械撹拌して作った。樹脂をメチルエチルケトン中
に溶解し、バー被覆機によって、厚さ100μmの下塗
りしたポリエチレンテレフタレート支持体(PET)上
に被覆した。乾燥した層は厚さ10μmであった。比較
例として非変性線状ポリエステル(ATLAC 500、商品
名)の層を被覆した。被覆を傾斜できるテーブルに取り
つけ、各被覆に水滴を適用した。傾斜できるテーブルを
徐々に傾斜させ、滴が流れを開始したときの角度を測定
した(傾斜角)。角が小さければ小さい程撥水性が大で
あることを示す。結果を表3に示す。
のTgである。
%を加えたとき得られることが明らかである。40℃以
上の形成された重合体のTgを保つことが望ましいと
き、ATLAC T 500(商品名)と組合せて、15%の
ポリシロキサン部分の添加が最高であると思われる。AT
LAC T 500(商品名)より高いTgを有する重合体
を用いると、Tgが40℃以下に低下する前に更にポリ
シロキサン部分を導入できる。
部のATLAC T 500(商品名:ATLAC は約55℃のT
g及び17mgKOH/g重合体の酸価を有するフマル
酸とプロポキシル化ビスフェノールAの線状ポリエステ
ルである)及び3重量部のHELIOGEN BLAU(銅フタロシ
アニンに対するドイツ国のBASFの商品名)を均質混合
し、溶融混練機に入れ、120℃に加熱して溶融物を形
成した。この溶融物は20分間溶融混練した。その後混
合物を室温(20℃)に冷却させた。その温度で塊を破
砕し、そして級別して体積に基づいて8.5μmの平均
粒度を有し、数に基づいて6.5μmの平均粒度を有す
るトナー粒子を得た。これらの粒度の測定は、英国Bedf
ordshireのCOULTER ELECTRONICS Corp. によって市販
されている、狭い孔中で電解質置換の原理により操作す
るModel TA II 粒度分析機であるCOULTER COUNTER
(登録商標)で測定した。
製造方法を繰返した、但し、97重量部のATLAC T 5
00の代りに、97重量部のSIPOL 4(合成実施例4に
より作った)を使用した。平均体積直径は8.7μmで
あった。
製造方法を繰返した、但し、97重量部のATLAC T 5
00 の代りに、97重量部のSIPOL 6(合成実施例6
により作った)を使用した。平均体積直径は8.6μm
であった。
った: 比較現像剤(CD);比較トナーCTを使用。 本発明現像剤(ID 1);本発明トナーIT 1を使用。 本発明現像剤(ID 2);本発明トナーIT 2を使用。
60μm及び60emu /gの磁化を有する被覆フェライ
トキャリヤー粒子とトナー粒子の5%を混合して作っ
た。トナー粒子はそのまま使用した、即ち何ら流れ改良
添加剤を加えずに使用した。
ーニング電位を適用しない構成で、反射性支持体上に像
を現像するために使用した。像は120℃で10分間溶
融した。
cbeth TR −1224光学濃度計によって反射形式で測
定した。その値を表4に示す。
るトナー粒子を使用したとき、背景濃度が非常に低いこ
とが明らかである。
Claims (5)
- 【請求項1】 トナー樹脂及び所望により顔料を含有す
る乾式トナー粒子において、前記トナー樹脂が、下記一
般式Vに相当するポリシロキサン部分(PS)を含有す
るポリシロキサン変性樹脂を、全樹脂含有量に対して3
重量%より多く含有することを特徴とする乾式トナー粒
子。 【化16】 - 【請求項2】 Z′及びZ″がCH3であり、mが10
であり、nが3である請求項1の乾式トナー粒子。 - 【請求項3】 YがXと同意義を有する請求項1の乾式
トナー粒子。 - 【請求項4】 重合体支持体、及びその上に適用した重
合体結合剤を含有するトナー受容層を含有するトナー受
容層において、前記重合体結合剤が、ポリシロキサン部
分(PS)及び他の重合体部分(POL)を含有する1
種以上のポリシロキサン変性樹脂を、前記結合剤の全量
に対し、少なくとも50重量%含有し、前記変性樹脂
が、下記一般式I〜IV: 【化17】 の一つに相当する反復単位を含有することを特徴とする
トナー受容層。 - 【請求項5】 最外保護層及び所望により像形成層又は
リン光体層を担持し、前記最外保護層が重合体結合剤を
含有するシート又はウエブ材料において、前記重合体結
合剤が、ポリシロキサン部分(PS)及び他の重合体部
分(POL)を含有する1種以上のポリシロキサン変性
樹脂を、前記結合剤の全量に対し、少なくとも50重量
%含有し、前記変性樹脂が、下記一般式I〜IV: 【化18】 の一つに相当する反復単位を含有することを特徴とする
シート又はウエブ材料。
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