JP3354577B2 - 結晶性トナー用ポリエステル樹脂 - Google Patents
結晶性トナー用ポリエステル樹脂Info
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Description
法や静電印刷法などにおいて静電荷像または磁気潜像の
現像に用いる乾式トナーとして有用なポリエステル樹脂
に関する。さらに詳しくは、耐ブロッキング性、溶融流
動性、定着性に優れ、特に高流動性を要するフルカラー
用トナー、および低温定着性を要する高速複写機、高速
プリンター用トナーまたは粉体塗料用として有用なポリ
エステル樹脂に関する。
においては、光導電性感光体または静電記録体上に形成
された静電荷像をあらかじめ摩擦により帯電させたトナ
ーによって現像したのち定着される。磁気潜像の場合は
磁気ドラム上の潜像を磁性体を含むトナーによって現像
した後、定着される。定着は、光導電性感光体または静
電記録体上に現像によって得られたトナー像を直接融着
させるか、紙やフィルム上にトナー像を転写した後、こ
れを転写シート上に融着させることによって行われる。
トナー像の融着は溶剤蒸気との接触、加圧及び加熱によ
って行われ、加熱方式には電気オーブンによる無接触加
熱方式と加圧ローラーによる圧着加熱方式があるが、定
着工程の高速化が要請される最近では主として後者が用
いられている。
の現像工程において、3〜4色のトナーを転写紙に付着
させ、次いで定着工程において、各種トナーを溶融混合
しながら発色し、定着させなければならない。フルカラ
ートナー用バインダーには上述のごとく定着工程での混
合性の良い樹脂、換言すれば、溶融流動性の良い樹脂が
強く望まれている。溶融流動性の良好なバインダーを用
いた場合、定着工程でのオフセット現象が生じるという
問題がある。
ため、バインダーを架橋化させたり高分子化させると、
溶融流動性が低下し、フルカラーコピーには適さない。
従って、コピーマシーンの定着ローラー表面にシリコー
ンを塗布し、オフセットを防止する手法が用いられてい
る。
樹脂を低分子化させるとガラス転移温度Tg が低下し、
耐ブロッキング性が低下する。
して、2価の不飽和カルボン酸と芳香族ジオール成分と
からなる樹脂が提案されている。しかし、酸との反応性
の悪い芳香族ジオールのみを使用しているため、目的の
物性を得ようとすると、高い温度での反応が必要であ
り、そのため、芳香族ジオールが分解し、悪臭、画質劣
化等の問題が生じる。
り、それを多量に用いた高価なトナーは複写機が一般大
衆化されている現在では、産業上好ましくない。さら
に、2価カルボン酸として不飽和カルボン酸を用いてい
るため、ラジカル反応防止剤に用いられているハイドロ
キノン等が原因での公害問題が懸念されている。
速複写機用低分子バインダーには、溶融流動性が良好
で、なおかつ耐ブロッキング性および熱安定性が良好な
樹脂が強く熱望されている。
技術において溶融流動性が良好で、耐ブロッキング性に
優れ、なおかつ、安価で公害問題等の心配のない、一般
大衆化されつつある複写機にふさわしいバインダー樹脂
を与えることにある。
な結晶構造を持たせることで、溶融流動性に優れ、なお
かつ樹脂の持つ結晶構造により耐オフセット性を付与す
ることにある。
は、上記の問題を解決するために鋭意検討したところ、
樹脂の結晶構造が耐ブロッキング性を付与し、低粘度で
なおかつ耐ブロッキング性が良好である樹脂が得られる
ことを見だし本発明を完成した。
炭素数1〜3の低級アルキル基を有するエステルと炭素
数2〜6の直鎖型アルキレングリコールが50モル%以上
を占めるモノマーから得られるポリエステル重合体から
なり、200 ℃以下の融点を有し、軟化温度Tiが150 ℃
以下であり、酸価が20mg KOH/g以下であることを特徴
とする結晶性トナー用ポリエステル樹脂を提供する。
の低級アルキル基を有するエステルとはテレフタル酸ジ
メチル、テレフタル酸ジエチルなどであり、Tgを上げ
る効果とコストという点からテレフタル酸ジメチルが好
ましい。
レンジオールとは、エチレングリコール、1,3−プロ
ピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−
ヘプタンジオール、1,6−ヘキサンジオールをいい、
その中でもエチレングリコール、1,4−ブタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオールは結晶性に寄与し、結晶
化のコントロールをするのに効果がある。
ルが 200℃以下の融点および 150℃以下の軟化温度を有
し、酸価が20mg KOH/g以下で有ることである。融点が
200℃を超えると、耐ブロッキング性は良好であるが、
溶融温度が高過ぎて、フルカラーでの一般の溶融混練工
程で、溶融混練するのは困難である。従って、樹脂の融
点は、 200℃以下でなければならない。次に、樹脂の軟
化温度が 150℃を超えるとトナーとして用いる場合溶融
させるのに非常に大きなエネルギーを要し、しかも、溶
融混合しにくくなる。従って、軟化温度Ti は 150℃以
下の必要があり、好ましくは 140℃以下である。酸価が
20mg KOH/g以上になると、トナーにした場合、湿度の
帯電量への影響が大きくなり、複写機の環境の変化によ
って、溶融混合の比率が変わり、色むらの原因になる。
また、一般の高速複写時においても、同じ理由で環境湿
度の変化によって濃度が変わってしまう。
はその低級アルキルエステルと炭素数2〜6の直鎖型ア
ルキレングリコール以外のモノマーは、その必要性能に
応じて請求範囲を越えない範囲で、使用することができ
る。一般に、ポリエステルの原料として公知のモノマー
は、本発明の効果が奏される範囲で、使用してさしつか
えない。例えば、イソフタル酸、フタル酸、セバシン
酸、イソデシル琥珀酸、マレイン酸、フマル酸、アジピ
ン酸などのジカルボン酸及びこれらのモノメチル、モノ
エチル、ジメチル、ジエチルエステルなどが挙げられ、
特にイソフタル酸及びそのジメチルエステルが耐ブロッ
キング性及びコストの点で好ましい。これらのジカルボ
ン酸およびその低級エステルはトナーの定着性及び耐ブ
ロッキング性に影響を与える。イソフタル酸のような芳
香族ジカルボン酸を用いると耐ブロッキング性は向上す
るが、定着性は低下する。逆に、セバシン酸やアジピン
酸のような脂肪族ジカルボン酸を用いると定着性は向上
するが、ガラス転移温度Tg の低下をもたらすため耐ブ
ロッキング性の低下につながる。脂肪族ジカルボン酸の
場合、長鎖のモノマー程この傾向は強い。
ル以外のジオールとしては、脂肪族及び芳香族ジオール
が用いられる。脂肪族ジオールの例として、ネオペンチ
ルグリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサ
ンジメタノール、水添ビスフェノールAなどが挙げら
れ、定着性の面からネオペンチルグリコールが好まし
い。芳香族ジオールの例として、ポリオキシエチレン−
(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プ
ロパン、ポリオキシエチレン−(2.3)−2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニルプロパン)、ポリオキシプロ
ピレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(2.2)−ポリ
オキシエチレン−(2.0)−2,2−ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン(6)
−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、
ポリオキシプロピレン(2.3)−2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)プロパン、ポリオキシプロピレン
(2.4)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プ
ロパン、ポリオキシプロピレン(3.3)−2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパンなどが挙げられ
る。これらのジオール成分は単独または混合で使用され
る。芳香族ジオールはガラス転移温度Tg を上げる効果
があるため、耐ブロッキング性が良好と成る。また、ジ
オール成分のなかでも、芳香族ジオールとシクロヘキサ
ンジメタノールや水添ビスフェノールAといった脂環式
ジオールなどは、反応性を調節可能とするとともに、樹
脂の耐摩耗性を向上することもすでに知られている。
て、ポリマーに架橋構造を持たせることができる。多官
能モノマーとしては多価カルボン酸および多価アルコー
ルが用いられる。多価カルボン酸の例として、トリメリ
ット酸、ピロメリット酸、1,2,4−シクロヘキサン
トリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン
酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,
5−ヘキサントリカルボン酸、1,2,7,8−オクタ
ンテトラカルボン酸及びこれらの酸無水物及び低級アル
キルエステルがある。多価アルコールの例としては、ソ
ルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトラロール、
1,4−ソルビタン、ペンタエリスリトール、ジペンタ
エリスリトール、トリペンタエリスリトール、庶糖、
1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタン
トリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオ
ール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、ト
リメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,
3,5−トリヒドロキシメチルベンゼンなどが挙げられ
る、多官能モノマーは単独または混合で用いられる。こ
のような多官能モノマーは樹脂のガラス転移温度Tg を
高める効果があると共に、生じた架橋構造が結晶部分と
ともに耐オフセット性を高める効果があるので、必要に
応じて自由に用いればよい。
は、前記モノマーを反応釜に仕込、加熱昇温することに
より、エステル化反応またはエステル交換反応を行う。
この時必要に応じて硫酸、チタンブトキサイド、ジブチ
ルスズオキシド、酢酸マグネシウム、酢酸マンガン等の
通常のエステル化反応またはエステル交換反応で使用さ
れるエステル化触媒またはエステル交換触媒を使用する
ことができる。次いで、常法に従って該反応で生じた水
またはアルコールを除去する。
施するが、このとき 150mmHg以下の真空下でジオール成
分を留出除去させながら重合を行う。重合に際しては通
常公知の重合触媒、例としてチタンブトキサイド、ジブ
チルスズオキシド、酢酸スズ、酢酸亜鉛、2硫化スズ、
3酸化アンチモン、2酸化ゲルマニウム、等を用いるこ
とができる。重合温度、触媒量については特に限定され
るものではなく、必要に応じて任意に設定すれば良い。
SCを用いて、昇温速度5℃/分で測定した時の吸熱カ
ーブのピークの温度とした。また、本発明で言う軟化温
度Ti とは、フローテスター(島津製作所T-500)を用い
て、ノズル1.0mmφ×10mm、荷重30kgf 、昇温速度3℃
/min で測定した時の樹脂が流出し始める温度を言う。
は、樹脂をヒドラジンで加水分解し、液体クロマトグラ
フィーを用いて定量した。
が、本発明の実施態様はこれによって限定されるもので
はない。
ングリコール100モル%、ポリオキシプロピレン(2.
3)−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ンジオールAを30モル%を蒸留塔を有する反応容器に投
入した。さらに反応容器にジブチルスズオキシドを全酸
成分に対して0.03重量%添加し、内温を260 ℃、攪拌回
転数200rpmに保ち、常圧下で5時間エステル化反応させ
たのち、反応系内を30分かけて1.0mmHgまで減圧し、内
温 260℃に保ち、エチレングリコールを留出せしめなが
ら縮合反応を2時間行い、淡黄色透明の樹脂R−1を得
た。得られた樹脂R−1は、融点が 175℃で酸価が6.0
mg KOH/gであった。得られた樹脂R−1の補正分析結
果を第1−2表に示す。
−ビス(4−ヒドドロキシフェニル)プロパン
製サンプル瓶中に5〜20μmに微粉砕した樹脂5gを入
れ、50℃の高温槽中に50時間放置した後、その凝集度を
観察した。その凝集度は次の基準に準拠して評価した。
落ちる。 C:サンプル瓶を逆さにし、軽くたたくとトナーが落ち
る。 D:サンプル瓶を逆さにし、強い振動を与えてやるとト
ナーが落ちる。
えてもトナーは落ちない。(凝集度A,B,Cは使用可
能と判断した。)
ング性が良好であり、フルカラーに用いた場合溶融混合
性の良好な樹脂であることがわかる。さらに酸価も低い
ことより、帯電特性も良好なことがわかる。
施例−1と同様の操作を行い、樹脂R−2/R−4を得
た。樹脂R−2〜R−4の組成分析結果及び樹脂物性値
を第2−2表に示す。
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン **ジオールB:ポリオキシエチレン(2.3)−2,2
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン *ジオールB:ポリオキシエチレン(2.3)−2,2−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
は、耐ブロッキング性が非常に良好であり、また酸価が
低いことより、帯電性の耐環境依存度が低い良好な樹脂
であることがわかる。
施例−1と同様の操作を行い、樹脂R−5〜R−9を得
た。樹脂R−5〜R−9の組成分析結果及び樹脂物性値
を第3−2表に示す。
ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
ったため結晶化度が少なく耐ブロッキング性が悪い。樹
脂R−6は低酸価ではあるが、融点が 260℃と高いため
トナーとして用いる場合定着性が悪くなり、フルカラー
用トナーとして用いる場合、溶融混合するには高い温度
が必要となるため、トナー用樹脂には適さない。
ッキング性も良好であるが、酸価が27mg KOH/gと高い
ためトナーにした場合、帯電量が、湿度の影響を受け易
い。従って、トナーに用いる樹脂には適さない。
く、耐ブロッキング性が極めて低下する。樹脂R−9は
軟化温度Ti が 198℃と高いため、溶融するのに高いエ
ネルギーを要し、トナー用樹脂には適さない。
結晶構造を有するため、良好な耐ブロッキング性を有
し、耐オフセット性に優れており、かつ低粘度で良好な
溶融流動性を示す。従って、高流動性を要するフルカラ
ー用トナーおよび低温定着性を要する高速複写機、高速
プリンター用トナーおよび粉体塗料用として有用であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 テレフタル酸及び/またはその炭素数1
〜3の低級アルキル基を有するエステルと炭素数2〜6
の直鎖型アルキレングリコールが50モル%以上を占める
モノマーから得られるポリエステル重合体からなり、20
0 ℃以下の融点を有し、軟化温度Tiが150 ℃以下であ
り、酸価が20mg KOH/g以下であることを特徴とする結
晶性トナー用ポリエステル樹脂。
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JP00145391A JP3354577B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 結晶性トナー用ポリエステル樹脂 |
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---|---|---|---|
JP00145391A Expired - Lifetime JP3354577B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 結晶性トナー用ポリエステル樹脂 |
Country Status (1)
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1991
- 1991-01-10 JP JP00145391A patent/JP3354577B2/ja not_active Expired - Lifetime
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