JP3443980B2 - トナー用樹脂の製造方法 - Google Patents

トナー用樹脂の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は乾式電子写真方式に使用
されるトナー用樹脂の製造方法に関するものであり、更
に詳しくはコピー時あるいはプリント時の臭気が少な
く、環境性に優れたトナー用樹脂を提供するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】乾式電子写真法は、一般には光導電性物
質を含む感光体上に種々の手段により静電荷の電気的潜
像を形成し、次いで該潜像を予めキャリアや現像槽の器
壁等との接触で帯電しているトナーで現像し、必要に応
じて紙などに該トナー像を転写した後、加熱、加圧或い
は溶剤蒸気などで定着する方法である。
【0003】乾式電子写真法のトナーは、バインダー樹
脂、着色剤、荷電制御剤など種々の添加物を混練し、粉
砕し所定の粒度分布に調整されて作られる。トナー用バ
インダー樹脂としてはスチレン系樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂などが使用されるが、コスト、生産の
容易さ等からスチレン系樹脂が好んで用いられる。
【0004】トナー用バインダー樹脂の製造には溶液重
合、乳化重合、懸濁重合法等が知られているが、低コス
トで製造する方法としては懸濁重合法が最も適してい
る。懸濁重合法による樹脂の製造方法は、懸濁重合分散
剤を含む水に重合性ビニルモノマー、重合開始剤等を加
え攪拌しながら昇温し、一定温度で重合を行い、重合終
了後洗浄、脱水、乾燥を経て製品化する。
【0005】しかし、特にこの様にして得られる樹脂に
は、残存モノマーに代表されるトナー性能に好ましくな
い影響を与える物質が含有されている。これらの物質
は、コピー時の臭気の原因となり、又、トナーの耐オフ
セット性、保存性、流動性、摩擦帯電性等に悪影響を与
えることが知られている。悪影響を与える物質の低減
は、いろいろ試みられており、例えば特開昭64−70
765号公報には残存モノマーが200ppm以下であ
るバインダー樹脂の提案がなされており、また特開平3
−101746号公報にはアルデヒド類の含有量が0.
01重量%以下であるトナー用結着樹脂及びその製造方
法が提案されている。しかしながら、現在市場から要求
されているレベルに比べるといずれも不十分であり、更
なる悪影響物質の低減が要望されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トナ
ーに悪影響を与える物質を低減し、臭気をはじめその他
の性能に関して良好なトナー用バインダー樹脂の製造方
法を提供することにある。中でも臭気については複写
機、プリンター、ファックス等の急速な普及に伴い、オ
フィスや家庭でのコピー時、特に連続して行う時に問題
がクローズアップされてきており、低減が望まれてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、残存モノ
マーに代表される悪影響物質を低減する為に鋭意検討を
行った結果、重合が実質的に終了した後、重合反応物を
特定の方法で洗浄することにより樹脂中の悪影響物質を
従来以上に低減できることを見出し本発明に至った。す
なわち、本発明の要旨は、2以上の重合性ビニル系モノ
マーを重合してトナー用樹脂を製造する方法におい
て、重合が実質的に終了した後、熱水洗浄を繰り返し
い、次いで酸洗浄を行うことにより樹脂中に残存する重
合性ビニル系モノマー量をそれぞれ50ppm以下とす
ことを特徴とするトナー用樹脂の製造方法に存する。
本発明で製造されるバインダー樹脂は、一成分現像剤、
キャリアと共に用いられる二成分現像剤、いずれの乾式
電子写真法現像剤にも好適に用いられる。
【0008】本出願人は、特願平6−125098号明
細書、特願平6−125099号明細書において、重合
後酸洗浄及び熱水洗浄によるバインダー樹脂中の不純物
の低減を提案した。これらは優れた方法であるが、熱水
洗浄に先だって酸洗浄を行うと、熱水洗浄で安定的に処
理できる温度がある程度制約され、高温になる程缶壁、
攪拌羽根等にスケーリングする傾向が見られる。そのた
め、65〜85℃がこれらの方法での好ましい温度領域
である。
【0009】一方、熱水洗浄の温度は、高い方が不純物
の除去効果が大きいことが期待できる。そこで、スケー
リングが発生せず且つ高温での熱水処理を可能とする技
術検討を行った結果、重合が実質的に終了した後、酸洗
浄を行うことなく熱水洗浄することができ本発明に到達
した。
【0010】即ち、重合が実質的に終了した後、熱水洗
浄を行うことで、系の安定性を損なわず、高温での熱水
洗浄を可能とし樹脂中の不純物を効果的に減少させ得る
ことを見いだした。本発明によれば、残存モノマーを5
0ppm以下という先行技術では達成し得なかった水準
を達成することができ、高品質のトナー用バインダー樹
脂を製造することができる。重合に懸濁重合を用いた場
合、熱水洗浄は、重合反応終了後の反応生成物である樹
脂スラリーから水の一部ないし大部分を除去した後、再
び水又は熱水を加え必要に応じて昇温し、高温に保持し
必要に応じて攪拌することで行う。水の除去は樹脂スラ
リーを静置し、樹脂を沈降させて上澄みをポンプ等で廃
棄するデカンテーション法や、遠心脱水機による脱水濾
過法や、溜去法等によって行う。デカンテーション法や
溜去法等では、水又は熱水を加え、脱水濾過法では再度
脱水ケーキを反応缶(又は洗浄缶)に戻し、水又は熱水
を加え、樹脂スラリーとして次の熱水洗浄を行えばよ
い。熱水洗浄は、加圧下での沸点以上の温度でも実施で
きるが、通常は沸点ないしは、沸点近傍の温度で実施す
る。勿論、より低温での処理も可能であるが、温度が低
い方が同一の不純物除去効果を得るには長時間要する傾
向にあり、又樹脂のガラス転移温度以下では、除去効果
は著しく低下する。
【0011】熱水洗浄の時間は、洗浄方法によって異な
り、例えばデカンテーション法では1〜4時間程度が好
ましく、1時間より短いと分解生成物の除去効果が少な
く、逆に4時間より長くしても除去される不純物量は大
幅には増えず非効率的である。また、溜去法では樹脂ス
ラリー温度と溜去すべき水量等により決められるもので
一概には言えない。いずれの方法でも熱水洗浄の際、攪
拌を行うと不純物の除去効率が向上し好ましい。
【0012】樹脂に対する水の量は、通常のスラリー処
理上不都合がない範囲であれば特に制限されない。熱水
洗浄回数は、多いほど不純物除去の効果は大きい。通常
2〜4回で残存モノマー量50ppmを達成することが
できる。以下、本発明の一例を説明する。本発明のトナ
ー用樹脂の製造方法を、重合開始剤及び懸濁重合分散剤
を用いて懸濁重合させて製造する場合を例に説明する。
本発明におけるモノマーの重合工程は例えば以下のよう
に公知の方法で行われる。
【0013】重合缶にモノマー並びにモノマーに対して
好ましくは1ないし4倍の水、より好ましくは1.5倍
ないし3倍の水を入れる。モノマーに対して水が少ない
と重合時の温度コントロールが困難であり、逆に水が多
いと樹脂製造の効率が悪い。本発明に用いる重合性モノ
マーとしては例えばビニル系モノマーが挙げられ、ビニ
ル系モノマーとしては公知のもの全てが使用できる。そ
の具体例としては、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、エチルスチレ
ン、プロピルスチレン、フェニルスチレン、メトキシス
チレン、α−メチルスチレン、α−エチルスチレン等の
スチレン類、(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)
アクリル酸フェニル等の(メタ)アクリルエステル類、
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル
類、(メタ)アクリロニトリル等の(メタ)アクリル酸
類等を挙げることができる。ビニル系樹脂は単独重合体
でも共重合体でもよい。
【0014】又、懸濁重合分散剤としては公知のものを
使用する。その具体例としては、ポリビニルアルコー
ル、部分鹸化ポリビニルアルコール、アクリル酸または
メタクリル酸の単独重合体または共重合体のナトリウム
塩またはカリウム塩、カルボキシメチルセルローズ、ゼ
ラチン、デンプンなどの水溶性樹脂類、硫酸バリウム、
硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸
マグネシウム、リン酸カルシウムなどの水難溶性または
不溶性の無機粉末類などを挙げることができ、中でも酸
洗浄等で容易に除去できる無機粉末類がより好ましい。
これらの懸濁重合分散剤は、生成する樹脂粒子が重合及
び沸点追い出し工程において凝固することなく操作を完
了させ得るに必要な量が使用されるが、一般には水10
0重量部に対して好ましくは0.5重量部ないしは5重
量部、より好ましくは1重量部ないしは3重量部であ
る。
【0015】懸濁重合分散剤の量は、製造される樹脂の
粒度分布に影響を与え、量を多くすると粒径は細かくな
る。重合開始剤としては、過酸化物系の公知の重合開始
剤が使用できる。その具体例としては、オクタノニルパ
ーオキシド、デカノニルパーオキシド、ラウロイルパー
オキシド、ベンゾイルパーオキシド、m−トルオイルパ
ーオキシドなどが使用される。添加量はモノマーに対し
て好ましくは5〜15重量部である。
【0016】原料の仕込みが完了したら攪拌しながら昇
温し、好ましくは80℃ないしは110℃、より好まし
くは90℃ないしは100℃で重合する。重合時間は好
ましくは3時間ないしは15時間、より好ましくは5時
間ないしは10時間である。重合時間が短いと樹脂製品
収率及び残留モノマーの除去が悪くなり、重合時間が長
いと樹脂製造効率が悪くなると共に重合開始剤として使
用する過酸化物系重合開始剤の分解生成物が増加すると
いう問題が発生する。
【0017】本発明で最も重要なことは重合が実質的に
終了した後、酸洗浄を経ることなく、且つ酸洗浄に先立
ち熱水洗浄工程を行うことにあり、しかも好ましくは熱
水洗浄工程を繰り返すことにある。前述のように熱水洗
浄方法の具体例としてはデカンテーション法、脱水濾過
法、溜去法等があるが、熱水洗浄の少なくとも一回を溜
去法で行うことが望ましい。溜去法では樹脂スラリーか
ら水の一部ないし大部分を除去した後、再び水または熱
水を加え、重合缶を加温し、数時間沸騰させ水分を溜去
する。熱水洗浄を繰返し行う場合には、さらに水または
熱水を加え、重合缶を加温、水分を溜去させる工程を繰
り返す。重合缶の加熱時間は水分の溜去量により決まる
が、通常は3ないし8時間である。加水する量は、モノ
マーに対して好ましくは1ないし5倍、より好ましくは
2ないし4倍である。
【0018】この方法を複数回繰り返すことにより、残
存モノマーを好ましい濃度、例えば50ppm以下とす
ることができる。熱水洗浄工程が終了すれば、酸洗浄工
程をおこなう。本発明の酸洗浄工程は、公知の樹脂製造
方法で得られる樹脂スラリーに酸を加え、無機粉末等の
懸濁重合分散剤を除去するものである。用いる酸として
は、塩酸、硫酸、硝酸、臭化水素酸、クロム酸、ヨウカ
水素酸、亜鉛酸、亜鉛素酸、クエン酸等の強酸、酢酸、
ホウ酸、炭酸、フッ酸、リン酸、亜硝酸等の弱酸を挙げ
ることができる。
【0019】中でも取り扱い上硝酸が好ましい。又、酸
洗浄の際、攪拌を行うと攪拌効果により除去効果が向上
し好ましい。又、酸添加後のpHが3以下であると、無
機粉末除去効果が向上し好ましい。酸洗浄の時間は10
分〜3時間が好ましく、10分より短いと無機粉末除去
効果が少なく、3時間より長いと生産効率が悪化する。
【0020】酸洗浄が終了すれば、洗浄、脱水、乾燥工
程を経て製品化するが、その方法は公知の方法で行う。
通常、トナー用バインダー樹脂を懸濁重合で製造する場
合は、トナーに要求される諸特性を達成するのにふさわ
しいモノマー種類、モノマー量比が選択され、好ましい
分子量、その他の性状を実現するために適当な重合条件
下で実施される。本発明の製造方法は、それらの重合条
件に制限されることなく、実施可能である。
【0021】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1
【0022】
【表1】 水 200重量部 スチレンモノマー 80重量部 ブチルアクリレートエステル 20重量部 懸濁分散安定剤(燐酸カルシウム) 2.5重量部 重合開始剤(過酸化ベンゾイル) 8重量部 反応温度:94℃ 反応時間:10時間
【0023】上記の条件で懸濁重合反応を終了させた。
重合反応終了後デカンテーション法により水の大部分を
除去させた後、溜去法による熱水洗浄工程を2回繰り返
した。1回目は、水を400部加え、重合缶の内部温度
を加温し沸騰させ、5時間かけて水分を約400部を溜
去した。その後、更に水を400部加え沸騰させ5時間
かけて水分を約400部溜去した。次いで、通常の方法
に従い硝酸による酸洗浄、脱水及び乾燥してバインダー
樹脂を得た。結果を表1に示す。なお、樹脂中の残存モ
ノマー量はガスクロマトグラフィーにより測定した。
【0024】比較例1 熱水洗浄工程を行わない以外は、実施例1と同様に行っ
た結果を、表1に示す。残存モノマー量はスチレン(S
t)5000ppm、ブチルアクリレート(BAE)9
300ppmと非常に多かった。
【0025】
【表2】
【0026】比較例2 重合反応後の熱水洗浄を行わず、硝酸による酸洗浄を行
った後、重合缶を加温し沸騰させて水を溜去することを
試みたが、缶壁及び攪拌羽根にスケーリングが発生しそ
うになり、途中で中止した。実施例2
【0027】
【表3】 水 300重量部 スチレンモノマー 80重量部 ブチルアクリレートエステル 20重量部 懸濁分散安定剤(燐酸カルシウム) 6重量部 重合開始剤(過酸化ベンゾイル) 8重量部 反応温度:94℃ 反応時間:8時間
【0028】上記の条件で懸濁重合反応を終了させた。
重合反応終了後デカンテーション法により水の大部分を
除去させた後、溜去法による熱水洗浄工程を3回繰り返
した。1回目は、水を300部加え、加温し沸騰させ、
3時間かけて水分を約300部溜去した。その後、同じ
操作を2回繰り返し実施した。次いで、通常の方法に従
い硝酸による酸洗浄、脱水及び乾燥してバインダー樹脂
を得た。結果を表2に示す。
【0029】比較例3 熱水洗浄工程を行わない以外は、実施例2と同様に行っ
た結果を、表2に示す。残存モノマー量はSt4600
ppm、BAE8900ppmと非常に多かった。
【0030】
【表4】
【0031】実施例3 実施例1で得られた樹脂を用いて、平均粒径10μmの
黒色トナーを作り、1分間40枚の複写機を用いてラン
ニング評価を行った結果、表3の様な良好な結果が得ら
れた。なお、画像濃度はマクベス社反射濃度計RD−9
14型、かぶりは日本電色社白度計Σ−80型にて測定
した。
【0032】
【表5】
【0033】比較例4 比較例1で得られた樹脂を使用する以外は実施例3と同
様テストした結果かぶりが高く、トナー消費量も多く、
トナー飛散量も多い結果となった。またランニング評価
時複写機の定着器周辺から残存モノマーに由来する不快
臭がした。
【0034】
【発明の効果】本発明のトナー用樹脂の製造方法を採用
することにより、トナーに悪影響を与える物質を低減
し、臭気をはじめその他の性能に関して良好なトナー用
バインダー樹脂を提供することが可能となる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−66613(JP,A) 特開 平5−173366(JP,A) 特開 平5−61242(JP,A) 特開 平5−100485(JP,A) 特開 昭63−271467(JP,A) 特開 平7−333894(JP,A) 特開 昭64−70765(JP,A) 特開 平5−45931(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 9/087 C08F 6/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2以上の重合性ビニル系モノマーを
    合してトナー用樹脂を製造する方法において、重合が実
    質的に終了した後、熱水洗浄を繰り返し行い、次いで酸
    洗浄を行うことにより樹脂中に残存する重合性ビニル系
    モノマー量をそれぞれ50ppm以下とすることを特徴
    とするトナー用樹脂の製造方法。
  2. 【請求項2】 酸洗浄が硝酸洗浄であることを特徴とす
    る請求項1に記載のトナー用樹脂の製造方法。
  3. 【請求項3】 熱水洗浄の少なくとも1回を留去法で行
    うことを特徴とする請求項1または2に記載のトナー用
    樹脂の製造方法。
  4. 【請求項4】 2以上の重合性ビニル系モノマーの重合
    が懸濁重合であることを特徴とする請求項1乃至3の何
    れかに記載のトナー用樹脂の製造方法。
  5. 【請求項5】 懸濁重合分散剤として無機粉末類を使用
    することを特徴とする請求項に記載のトナー用樹脂の
    製造方法。
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