JP4244451B2 - Kneading extrusion apparatus and toner production method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有する組成物を溶融混練するための混練押出装置に関し、より詳細には、電子写真画像形成に用いられるトナー等の組成物を均一な混練組成物にするための混練押出装置、この装置を用いるトナーの製造方法および、この装置で製造されたトナーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、レーザープリンター等の電子写真画像形成装置に組み込まれた現像ユニットには、トナー(トナー粉体)を供給するための密閉型のトナー充填容器が装着され、これにはサラサラした流動性のあるトナーが充填されている。このような画像形成装置において潜像の現像に用いられるトナーは通常、結着樹脂(バインダー)中に着色剤や帯電制御剤等の添加剤が均一に混合分散された粉体である。
このトナーは、従来から結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤等からなる組成物を、混合・溶融混練・冷却・粉砕及び分級の各工程で処理して製造され、上記密閉型のトナー充填容器に充填して使用される。
【0003】
上記一連のトナー製造工程において、バインダー樹脂中に上記添加剤を均一に分散させるために従来から、加温下にバインダー樹脂を溶融させた状態で混合分散させる混練押出装置が用いられている。
【0004】
このように均一分散させる溶融混練工程後、混練押出装置からの溶融混練物は、粉末状のトナーとするために冷却固化される。この冷却工程に関しては、混練で分散した着色剤、帯電制御剤等の混練組成物中での再凝集が、上記溶融混練物を早急に冷却することで、効果的に防止できることが知られている。その具体例が、特開平7−152205号公報や、特開平9−34173号公報に記載されている。
【0005】
しかしながら、上記特許公報記載の方法では、上記再凝集防止効果を得ることはできるものの、混練押出装置から吐出される100℃以上の高温混練物を瞬時に冷却機へ供給して圧延冷却するため、内部に冷却溶媒が充填され又は循環している圧延ロールや冷却ベルトへの混練物組成物の付着や、固着を生じてしまい、そのため、混練組成物の冷却バラツキに起因するトナー品質のバラツキが発生しやすくなる問題があった。
【0006】
また、上記圧延冷却工程では、高温混練物を内部まで冷却することを目的としているため、これを薄膜状態にして冷却している。このため、上記圧延ロールや冷却ベルトが損傷しやすくなり、これらの寿命が短くなる問題もあった。
【0007】
圧延ロールや冷却ベルトへの混練組成物の付着や固着は、これら圧延ロールや冷却ベルトによる溶融混練物の冷却効率を低下させるだけでなく、これら部材の損傷原因となる。したがって、トナー品質を安定化させ、また圧延ロールやベルトの損傷を減少させるためには、定期的なメンテナンスが必要となってくる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決しようとするもので、その目的は、混練押出装置により結着樹脂中に分散された着色剤および帯電制御剤の再凝集を防止するとともに、上記問題点の最大の原因となっている、圧延ロールや冷却ベルトへの混練組成物の固着・付着を防止することができる混練押出装置、この装置を用いるトナーの製造方法および、この装置で製造されたトナーを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明(第1発明)は、結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有する組成物の溶融混練物が排出される出口に一次冷却機構を備えた混錬押出装置であって、該一次冷却機構が、排出された該溶融混錬物を受け、かつこれを冷却する平面状の傾斜受面と、該傾斜受面の背面側に配設され、冷媒が重力が働く方向と逆方向に流れる複数の区画で形成される冷媒流路1と、該傾斜受面の両側に配設され、冷媒が重力が働く方向と逆方向に流れる管状の冷媒流路2と、該冷媒流路1の背面側に配設され、ブロック構造を有し、防露材が充填されている防露部とを備えることを特徴とする混錬押出装置である。
【0010】
請求項1の発明においては、混練押出装置から排出された溶融混練物が一次冷却機構で冷却され、その後に次工程の二次冷却(圧延ロールや冷却ベルト)により冷却されるから、従来装置と違って二次冷却機構である圧延ロールや冷却ベルトに対する、混練物の固着や付着が効果的に防止される。
【0011】
また、請求項1に記載の発明は、混練押出装置において、一次冷却機構が傾斜受面を備えており、排出される溶融混練物が傾斜受面上を、これと接触しながら落下する間に一次冷却される。更に、請求項1の発明では、排出された溶融混練物が傾斜受面上を、これと接触しながら落下する間に一次冷却されるから、溶融混練物は迅速に温度降下しながら、自重により二次冷却機構に供給される。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1の混練押出装置において、傾斜受面が一次冷却機構に供給される冷媒によって−100℃乃至50℃の温度範囲に制御されることを特徴とする。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の混練押出装置において、前記冷媒がボルテックス・チューブ原理を利用した超低温空気発生器で調製された低温冷媒であることを特徴とする。
【0014】
請求項4に記載の発明は、結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有する組成物を、請求項1〜3のいずれかに記載の混練押出装置において溶融混練し、該溶融混練物を前記一次冷却機構で冷却した後、二次冷却機構で冷却することにより電子写真画像形成用のトナーを得ることを特徴とするトナーの製造方法である
【0015】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のトナーの製造方法において、前記二次冷却機構が圧延ロールであることを特徴とする。なお、この二次冷却機構は、さらに、粉砕、分級工程を含むものである。
【0016】
請求項6に記載の発明は、請求項4に記載のトナーの製造方法において、前記二次冷却機構が冷却ベルトであることを特徴とする。なお、この二次冷却機構は、さらに、粉砕、分級工程を含むものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
第1の実施の形態
図1は一次冷却機構を備えた混練押出装置と、その後段に設けた二次冷却機構とからなる溶融混練・冷却装置の構成を示す概略説明図である。図2は上記一次冷却機構の正面図、図3は図2の右側面図である。図4は図2のA−A線断面図、すなわち一次冷却機構の内部構造を示す断面図である。
【0019】
図1に示す溶融混練・冷却装置は、前端部に原料投入用のホッパー1および後端部に一次冷却機構3を有する混練押出装置2と、この混練押出装置の後段に設けられた二次冷却機構20とからなる。この二次冷却機構20は圧延ロール5および、無端状で循環走行自在の冷却ベルト6を備えている。
【0020】
混練押出装置2から排出される高温の溶融混練物を冷却する一次冷却機構3としては、図2〜図4に示すものが好ましい。これにより混練押出装置2からの溶融混練物を円滑・安定に、自然落下させながら冷却することができる。
【0021】
本発明発明の混練押出装置においては、一次冷却機構が傾斜受面の背面側に、冷媒が流過する冷媒流路を多数区画形成した上部ブロック構造部と、防露材を充填した下部ブロック構造部とを有するのが好ましい。また、傾斜受面が少なくとも、溶融混練物の下面および両側の側面を冷却するものであることが好ましい。
また、一次冷却機構3が有する傾斜受面4の傾斜角度θ(図3)は、特に限定されるものではないが、溶融混練物の排出時の流動性と、傾斜受面4上での溶融混練物の冷却状態を考慮して適宜に設定することができる。換言すれば、傾斜受面4は混練押出装置2の排出部位に、その傾斜角度θを適宜に調節できるように設置することが好ましい。
【0022】
上記傾斜受面4は、少なくとも溶融混練物の下面および両側の側面を冷却するものであることが好ましく、これにより、溶融混練物の全体を均一に冷却することができる。そこで本実施の形態では、図2〜図4に示すように、傾斜受面4の背面側に冷媒流路11を形成するとともに、傾斜受面4の両側位置に冷媒配管12を設けてある。図2〜図4において8は冷媒流入口であって、傾斜受面4の下方部および冷媒配管12の下方部に形成されている。9は冷媒流出口であって傾斜受面4、冷媒配管12それぞれの上方部に形成されており、冷媒13は図略の冷媒ユニットで温度制御され、冷媒流路11および冷媒配管12を上向流で流れるようになっている。
【0023】
また、本実施の形態においては、冷媒13による冷却効率の観点から、図4に示すように、上記冷媒流路11を多数区画形成し、これらの冷媒流路の直下に、防露材10を充填した防露材充填部14を設けることが好ましい。傾斜受面4が冷却されているため、雰囲気中の水分が凝縮して傾斜受面4上に結露が発生する心配があるが、この不具合は上記防露材充填部14により回避することができる。傾斜受面4上の結露をそのまま放置した場合には、これが混練組成物に同伴するため、トナーの品質劣化を招くことがある。同様の理由から、図4に示すように冷媒配管12の外表面を防露材10で被覆することが好ましい。
【0024】
傾斜受面4は冷媒13によって−100℃〜50℃、好ましくは−60℃〜40℃の温度範囲に制御する。こうすることで、混練押出装置からの高温の溶融混練物が傾斜受面4に固着したり、付着したりすることがなくなる。傾斜受面4の温度が−100℃未満であると、結着樹脂の種類にもよるが完全に硬化(固化)し、次工程の圧延ロールで薄いシート状にすることができなくなる場合がある。また、50℃を超えると冷却効果が低下して傾斜受面4上で固着・付着が起こり、次工程(圧延ロール、冷却ベルト)への混練組成物の移送が困難になったり、トナー品質のバラツキが発生したりすることがある。
【0025】
冷媒13の調製方法としては、例えばボルテックス・チューブの原理を応用した、コスミック社製の超低温空気発生器を使用することでき、これにより低温冷媒を安価に、かつ容易に得ることができる。
【0026】
圧延ロール5を有する二次冷却機構20としては公知のもの、例えばベルト型、ドラム型等が採用できる。また、混練押出装置2を構成する混練機としては一軸押出機、2軸エクストルーダー、ロール型混練機、スクリュー型混練機等が挙げられ、内部を加熱できるものが好適である。
【0027】
上記溶融混練・冷却装置において、溶融混練物は一次冷却機構3の傾斜受面4上で自然落下しながら一次冷却されて、その表面が半硬化状態(半固形状)となる。そして、この半溶融状の混練組成物は、二次冷却機構20の圧延ロール5により、従来装置と違ってロール面上での付着や固着を起こすことなく、薄いシート状となり、このシート状混練組成物7は冷却ベルト6で搬送される間に、冷却ベルト6に放熱することで冷却される。したがって、本実施の形態によれば、溶融混練物の冷却時にこれが圧延ロールや冷却ベルトに固着したり、付着したりすることがなくなり、溶融混練物の固着物によりロール面や冷却ベルト面が損傷を受ける不具合がなくなる。
【0028】
また、これにより、例えば電子写真画像形成に用いられるトナーのように溶融混練物が溶融する樹脂成分と、非溶融成分との混合物である場合に従来起こりがちであった部分的な再凝集等が、一次冷却工程及び二次冷却工程を通して防止することができる。したがって、図1に示す溶融混練・冷却装置は結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有する電子写真画像形成用のトナー製造装置の構成要素として好適であり、上記溶融混練・冷却装置と、その後段の粉砕・分級装置とを組み合わせることで、高性能のトナー製造装置を構成することができる。
【0029】
第2の実施の形態
図5は一次冷却機構3を備えた混練押出装置2と、その後段に設けた二次冷却機構20とからなる溶融混練・冷却装置の構成を示す概略説明図である。この溶融混練・冷却装置では、冷却ベルト6を循環走行させるためのベルト駆動ロールが圧延ロールを兼ねている。その他の構成は、図1のものと同様である。
【0030】
本発明に係るトナーおよびその製造方法においては、結着樹脂又は離型性樹脂として、従来公知のもの例えば、ポリスチレン、ポリp−スチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の重合体;
スチレン−p−クロルスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体;
ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等
を単独で又は組み合わせて使用することができる。
【0031】
また、着色剤としては、トナー用として公知のものが適宜使用される。黒色の着色剤としては、例えばカーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック等を挙げることができる。
また、シアンの着色剤としては、例えばフタロシアニンブルー、メチレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等を挙げることができる。
また、マゼンタの着色剤としては、例えばローダミン6Gレーキ、ジメチルキナクリドン、ウオッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンB、アリザリンレーキ等を挙げることができる。
更に、イエローの着色剤としては、例えばクロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等を挙げることができる。
これらの着色剤は通常、結着樹脂100重量部当たり5〜15重量部の範囲で配合される。
【0032】
更に、本発明のトナーには、より効果的に帯電性を付与するため、例えば帯電制御剤が適宜使用される。帯電制御剤としては、例えばモノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のCo,Cr,Fe等の金属錯塩、有機染料、第四アンモニウム塩等が挙げられる。帯電制御剤は、結着樹脂100重量部当たり0.2〜5重量部、好ましくは0.5〜3重量部の範囲で配合される。
【0033】
また必要に応じて、トナーにサラサラした流動性を付与するための添加剤として、例えばコロイダルシリカや、酸化チタン、酸化アルミニウム等の金属酸化物粉体、脂肪酸金属塩などの滑剤等を配合するのが好ましい。これらの添加剤は結着樹脂、着色剤、帯電制御剤等のトナー主成分と共に直接混練機に供給してもよいし、必要に応じてプレミックスすることもでき、従来公知の方法で解砕、混合することができる。それには例えばスーパーミキサー、ヘンシェルミキサー、スピンドルニーダー、ジェットミル、ファインミル、ロールミル、アトマイザー等から適宜に選んで使用することができる。
【0034】
また本発明では、冷却・固化後の混練組成物を粉砕、分級してトナー粉体とするには、例えばジェットミルを使用するのが好ましい。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
(1)請求項1の混練押出装置による効果
溶融混練物の排出口に一次冷却機構を設け、混練押出装置から排出される高温の溶融混練物を、従来装置と違って直接圧延ロール及び冷却ベルトで冷却した後、薄膜状(又は薄いシート状)に成形するのではなく、一次冷却機構により溶融混練物を(半固形状に)一次冷却するように構成したので、混練押出装置の後段に配備される圧延ロール及び冷却ベルトに対する混練組成物の固着や付着を効果的に防止することができる。
【0036】
また、このような効果により、固着残留物に起因する圧延ロール面や冷却ベルト面の損傷が著しく減少し、これらのメンテナンス上の煩雑さや、メンテナンス・コストが低減される。さらに、上記溶融混練物がトナー組成物のように数種の成分を含有する場合に従来起こりがちであった部分的な再凝集が効果的に防止されて、トナー品質のバラツキが減少し、その生産性が向上するという効果がある。
また、溶融混練物が一次冷却機構の傾斜受面上を、これと接触しながら落下する間に一次冷却するように構成したので、溶融混練物の冷却を迅速に、かつ、より確実に行うことができる。しかも、一次冷却後の混練組成物を自重により次工程に供給することが可能となる。さらに、混練押出装置による効果傾斜受面により、少なくとも溶融混練物の下面および両側の側面を冷却するようにしたので、傾斜受面上の溶融混練物全体を均一に冷却することができる。
【0037】
(2)請求項2の混練押出装置による効果
傾斜受面を−100℃乃至50℃の温度範囲に制御するようにしたので、上記溶融混練物を適度の半固形状にすることができ、したがって溶融混練物の上記固着や付着を防止することができるうえ、上記圧延ロールによって確実にシート状に成形することができる。
【0038】
(3)請求項3の混練押出装置による効果
冷媒をボルテックス・チューブ原理を利用した超低温空気発生器で調製された低温冷媒とすることで、低温冷媒を安価にかつ容易に得ることができる。
【0039】
(4)請求項4のトナー製造方法による効果
結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有する組成物を、請求項1〜5のいずれかに記載の混練押出装置において溶融混練し、一次冷却機構で冷却した後、混練押出装置からの混練組成物を二次冷却機構で冷却することにより電子写真画像形成用のトナーを得るようにしたので、品質良好なトナーを安定して製造することができる。
【0040】
(5)請求項5のトナー製造方法による効果
二次冷却機構を圧延ロールにしたので、溶融混錬物を確実にシート状に成形することができる。
【0041】
(6)請求項6のトナー製造方法による効果
二次冷却機構を冷却ベルトにしたので、溶融混錬物を確実にシート状に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る混練押出装置と、その後段に設けた二次冷却機構とからなる溶融混練・冷却装置の構成を示す概略説明図である。
【図2】図1の混練押出装置に配備された一次冷却機構の正面図である。
【図3】図2の右側面図である。
【図4】図2のA−A線断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る溶融混練・冷却装置の構成を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 ホッパー
2 混練押出装置
3 一次冷却機構
4 傾斜受面
5 圧延ロール
6 冷却ベルト
7 シート状混練組成物
8 冷媒流入口
9 冷媒流出口
10 防露材
11 冷媒流路
12 冷媒配管
13 冷媒
14 防露材充填部
20 二次冷却機構
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a kneading and extruding apparatus for melt-kneading a composition containing a binder resin, a colorant, and a charge control agent, and more specifically, uniformly kneading a composition such as a toner used for electrophotographic image formation. The present invention relates to a kneading and extruding apparatus for forming a composition, a toner production method using this apparatus, and a toner produced with this apparatus.
[0002]
[Prior art]
A developing unit incorporated in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, or a laser printer is equipped with a sealed toner-filled container for supplying toner (toner powder), and this is a smooth flow. A characteristic toner is filled. In such an image forming apparatus, a toner used for developing a latent image is usually a powder in which additives such as a colorant and a charge control agent are uniformly mixed and dispersed in a binder resin (binder).
This toner is conventionally produced by processing a composition comprising a binder resin, a colorant, a charge control agent, etc. in each step of mixing, melt-kneading, cooling, pulverizing, and classification. Used to fill.
[0003]
In the series of toner manufacturing processes, in order to uniformly disperse the additive in the binder resin, conventionally, a kneading and extruding apparatus that mixes and disperses the binder resin in a melted state under heating has been used.
[0004]
After the melt-kneading step for uniformly dispersing as described above, the melt-kneaded product from the kneading and extruding apparatus is cooled and solidified to obtain a powdery toner. Regarding this cooling step, it is known that reaggregation in a kneaded composition such as a colorant and a charge control agent dispersed by kneading can be effectively prevented by quickly cooling the melt kneaded product. . Specific examples thereof are described in JP-A-7-152205 and JP-A-9-34173.
[0005]
However, in the method described in the above patent publication, although it is possible to obtain the effect of preventing re-aggregation, in order to instantaneously supply a high-temperature kneaded material of 100 ° C. or higher discharged from the kneading extrusion apparatus to the cooler and cooling the rolling, The kneaded composition adheres to or adheres to the rolling roll or cooling belt that is filled or circulated with a cooling solvent, and as a result, the toner quality varies due to the cooling variation of the kneaded composition. There was a problem that made it easier to do.
[0006]
Moreover, in the said rolling cooling process, since it aims at cooling a high temperature kneaded material to the inside, this is cooled in the thin film state. For this reason, the rolling roll and the cooling belt are easily damaged, and there is a problem that their lifespan is shortened.
[0007]
Adhesion or adhesion of the kneaded composition to the rolling roll or cooling belt not only lowers the cooling efficiency of the melt-kneaded material by the rolling roll or cooling belt, but also causes damage to these members. Therefore, in order to stabilize the toner quality and reduce the damage of the rolling roll and the belt, regular maintenance is required.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to solve the above problems, and its purpose is to prevent re-aggregation of the colorant and the charge control agent dispersed in the binder resin by the kneading extruder, and to maximize the above problems. A kneading and extruding apparatus capable of preventing the kneading composition from adhering to and sticking to a rolling roll or cooling belt, a method for producing toner using this apparatus, and a toner produced by this apparatus There is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 (first invention) is a kneading extrusion apparatus provided with a primary cooling mechanism at an outlet from which a melt-kneaded product of a composition containing a binder resin, a colorant and a charge control agent is discharged. The primary cooling mechanism is disposed on a flat inclined receiving surface that receives and cools the discharged molten kneaded material, and on the back side of the inclined receiving surface, and the refrigerant acts by gravity. A refrigerant flow path 1 formed by a plurality of sections flowing in the opposite direction to the direction, a tubular refrigerant flow path 2 disposed on both sides of the inclined receiving surface, and flowing in a direction opposite to the direction in which the gravity acts, It is a kneading extrusion apparatus provided with the dewproof part which is arrange | positioned in the back side of the refrigerant flow path 1, has a block structure, and is filled with the dewproof material .
[0010]
In invention of Claim 1, since the melt-kneaded material discharged | emitted from the kneading extrusion apparatus is cooled by the primary cooling mechanism, and is cooled by the secondary cooling (rolling roll and cooling belt) of the next process after that, In contrast, the kneaded material is effectively prevented from sticking to and sticking to the rolling roll or cooling belt, which is a secondary cooling mechanism.
[0011]
During addition, the invention according to claim 1, in mixing kneading extrusion device, the primary cooling mechanism comprises an inclined receiving surface, the melt kneaded product to be discharged on the inclined receiving surface, falls while contacting therewith Primary cooling . Furthermore, in the first aspect of the invention, since the discharged melt-kneaded product is primarily cooled while falling on the inclined receiving surface while being in contact therewith, the melt-kneaded product is quickly cooled down by its own weight. Supplied to the secondary cooling mechanism.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the kneading and extruding apparatus of the first aspect, the inclined receiving surface is controlled in a temperature range of −100 ° C. to 50 ° C. by the refrigerant supplied to the primary cooling mechanism.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, in the kneading and extruding apparatus according to the first or second aspect, the refrigerant is a low-temperature refrigerant prepared by an ultra-low temperature air generator using a vortex tube principle.
[0014]
Invention of Claim 4 melt-kneads the composition containing binder resin, a coloring agent, and a charge control agent in the kneading-extrusion apparatus in any one of Claims 1-3, and this melt-kneaded material is A toner manufacturing method, wherein the toner for electrophotographic image formation is obtained by cooling with the primary cooling mechanism and then with the secondary cooling mechanism .
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the toner manufacturing method according to the fourth aspect, the secondary cooling mechanism is a rolling roll. This secondary cooling mechanism further includes a pulverization and classification process.
[0016]
According to a sixth aspect of the present invention, in the toner manufacturing method according to the fourth aspect, the secondary cooling mechanism is a cooling belt. This secondary cooling mechanism further includes a pulverization and classification process.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the configuration of a melt-kneading / cooling apparatus comprising a kneading and extruding apparatus equipped with a primary cooling mechanism and a secondary cooling mechanism provided in the subsequent stage. 2 is a front view of the primary cooling mechanism, and FIG. 3 is a right side view of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2, that is, a cross-sectional view showing an internal structure of the primary cooling mechanism.
[0019]
The melt kneading / cooling apparatus shown in FIG. 1 includes a kneading extrusion apparatus 2 having a raw material charging hopper 1 at the front end and a primary cooling mechanism 3 at the rear end, and secondary cooling provided at the rear stage of the kneading extrusion apparatus. Mechanism 20. The secondary cooling mechanism 20 includes a rolling roll 5 and an endless cooling belt 6 that can circulate freely.
[0020]
As the primary cooling mechanism 3 that cools the high-temperature melt-kneaded material discharged from the kneading extruder 2, those shown in FIGS. 2 to 4 are preferable. Thereby, the melt-kneaded product from the kneading extruder 2 can be cooled smoothly and stably while naturally dropping.
[0021]
In the kneading and extruding apparatus of the present invention, the primary cooling mechanism has an upper block structure portion in which a large number of refrigerant flow paths through which refrigerant flows are formed on the back side of the inclined receiving surface, and a lower block structure filled with a dewproof material It is preferable to have a part. Further, it is preferable that the inclined receiving surface cools at least the lower surface and both side surfaces of the melt-kneaded product.
In addition, the inclination angle θ (FIG. 3) of the inclined receiving surface 4 of the primary cooling mechanism 3 is not particularly limited. However, the fluidity at the time of discharging the molten kneaded product and the melting on the inclined receiving surface 4 It can be set appropriately considering the cooling state of the kneaded product. In other words, the inclined receiving surface 4 is preferably installed at the discharge portion of the kneading extruder 2 so that the inclination angle θ can be appropriately adjusted.
[0022]
The inclined receiving surface 4 preferably cools at least the lower surface and both side surfaces of the melt-kneaded product, whereby the entire melt-kneaded product can be uniformly cooled. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, the refrigerant flow path 11 is formed on the back side of the inclined receiving surface 4, and the refrigerant pipes 12 are provided on both sides of the inclined receiving surface 4. 2 to 4, reference numeral 8 denotes a refrigerant inlet, which is formed in a lower part of the inclined receiving surface 4 and a lower part of the refrigerant pipe 12. Reference numeral 9 denotes a refrigerant outlet, which is formed above each of the inclined receiving surface 4 and the refrigerant pipe 12. The temperature of the refrigerant 13 is controlled by an unillustrated refrigerant unit, and the refrigerant flow path 11 and the refrigerant pipe 12 are directed upward. It is designed to flow in a flow.
[0023]
Further, in the present embodiment, from the viewpoint of the cooling efficiency by the refrigerant 13, as shown in FIG. 4, the refrigerant flow path 11 is formed in a number of sections, and the dewproof material 10 is placed directly under these refrigerant flow paths. It is preferable to provide a filled dewproof material filling portion 14. Since the inclined receiving surface 4 is cooled, there is a concern that moisture in the atmosphere may condense and condensation may occur on the inclined receiving surface 4, but this problem can be avoided by the dewproof material filling unit 14. . When the condensation on the inclined receiving surface 4 is left as it is, it accompanies the kneaded composition, which may cause deterioration in toner quality. For the same reason, it is preferable to cover the outer surface of the refrigerant pipe 12 with the dewproof material 10 as shown in FIG.
[0024]
The inclined receiving surface 4 is controlled by the refrigerant 13 in a temperature range of −100 ° C. to 50 ° C., preferably −60 ° C. to 40 ° C. By doing so, the high-temperature melt-kneaded product from the kneading and extruding device does not adhere to or adhere to the inclined receiving surface 4. When the temperature of the inclined receiving surface 4 is lower than −100 ° C., although it depends on the type of the binder resin, it may be completely cured (solidified) and may not be formed into a thin sheet by the next roll. . Further, if the temperature exceeds 50 ° C., the cooling effect is reduced and sticking / adhesion occurs on the inclined receiving surface 4, making it difficult to transfer the kneaded composition to the next step (rolling roll, cooling belt), and toner quality. Variations may occur.
[0025]
As a method for preparing the refrigerant 13, for example, an ultra-low temperature air generator manufactured by Cosmic Co., which applies the principle of a vortex tube can be used, whereby a low-temperature refrigerant can be easily obtained at low cost.
[0026]
As the secondary cooling mechanism 20 having the rolling roll 5, a known one, for example, a belt type, a drum type or the like can be adopted. Examples of the kneading machine constituting the kneading and extruding apparatus 2 include a single-screw extruder, a twin-screw extruder, a roll-type kneader, and a screw-type kneader, and those capable of heating the inside are suitable.
[0027]
In the melt-kneading / cooling apparatus, the melt-kneaded product is primarily cooled while naturally falling on the inclined receiving surface 4 of the primary cooling mechanism 3, and the surface thereof is in a semi-cured state (semi-solid state). The semi-molten kneaded composition is formed into a thin sheet by the rolling roll 5 of the secondary cooling mechanism 20 without causing adhesion or sticking on the roll surface unlike the conventional apparatus. The composition 7 is cooled by releasing heat to the cooling belt 6 while being conveyed by the cooling belt 6. Therefore, according to the present embodiment, when the melt-kneaded product is cooled, it does not stick to or adhere to the rolling roll or the cooling belt, and the roll surface or the cooling belt surface is damaged by the stuck material of the melt-kneaded product. The problem of receiving is lost.
[0028]
This also causes partial re-aggregation, etc., which has tended to occur conventionally when the melt-kneaded material is a mixture of a melted resin component and a non-melted component, such as toner used in electrophotographic image formation. It can be prevented through the primary cooling process and the secondary cooling process. Therefore, the melt-kneading / cooling apparatus shown in FIG. 1 is suitable as a component of a toner production apparatus for forming an electrophotographic image containing a binder resin, a colorant, and a charge control agent. A high-performance toner production apparatus can be configured by combining with a subsequent pulverization / classification apparatus.
[0029]
Second Embodiment FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the structure of a melt-kneading / cooling apparatus comprising a kneading and extruding apparatus 2 provided with a primary cooling mechanism 3 and a secondary cooling mechanism 20 provided at the subsequent stage. In this melt-kneading / cooling device, the belt driving roll for circulating the cooling belt 6 also serves as a rolling roll. Other configurations are the same as those in FIG.
[0030]
In the toner and the production method thereof according to the present invention, conventionally known binder resins or releasable resins, for example, styrene such as polystyrene, poly-p-styrene, and polyvinyltoluene, and polymers of substituted products thereof;
Styrene-p-chlorostyrene copolymer, styrene-propylene copolymer, styrene-vinyltoluene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer Polymer, Styrene-acrylonitrile copolymer, Styrene-acrylonitrile copolymer, Styrene-vinyl methyl ether copolymer, Styrene-vinyl methyl ketone copolymer, Styrene-butadiene copolymer, Styrene-isoprene copolymer, Styrene- Styrenic copolymers such as maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer;
Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyurethane, epoxy resin, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, chlorinated paraffin, paraffin wax, etc. alone or in combination Can be used.
[0031]
As the colorant, those known for toners are appropriately used. Examples of the black colorant include carbon black, aniline black, and furnace black.
Examples of cyan colorants include phthalocyanine blue, methylene blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, and ultramarine blue.
Examples of the magenta colorant include rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake and the like.
Furthermore, examples of the yellow colorant include chrome yellow, benzidine yellow, hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, and tartrazine.
These colorants are usually blended in the range of 5 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of the binder resin.
[0032]
Furthermore, for example, a charge control agent is appropriately used in order to impart chargeability to the toner of the present invention more effectively. Examples of the charge control agent include metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, metal complex salts such as salicylic acid, naphthoic acid, and dicarboxylic acid such as Co, Cr, and Fe, organic dyes, and quaternary ammonium salts. The charge control agent is blended in the range of 0.2 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 3 parts by weight per 100 parts by weight of the binder resin.
[0033]
If necessary, as additives for imparting smooth fluidity to the toner, for example, colloidal silica, metal oxide powders such as titanium oxide and aluminum oxide, lubricants such as fatty acid metal salts, and the like are blended. Is preferred. These additives may be supplied directly to the kneader together with the toner main components such as a binder resin, a colorant, and a charge control agent, or may be premixed as necessary, and pulverized by a conventionally known method. Can be mixed. For this purpose, for example, a super mixer, a Henschel mixer, a spindle kneader, a jet mill, a fine mill, a roll mill, an atomizer and the like can be appropriately selected and used.
[0034]
In the present invention, for example, a jet mill is preferably used to pulverize and classify the kneaded composition after cooling and solidification to obtain toner powder.
[0035]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
(1) Effect of the kneading and extruding device of claim 1 A primary cooling mechanism is provided at the outlet of the melt kneaded product, and the hot melt kneaded material discharged from the kneading and extruding device is changed directly into a rolling roll and a cooling belt. Instead of forming into a thin film (or thin sheet) after cooling in step 1, the primary cooling mechanism is used to cool the melted and kneaded product (in a semi-solid state), so it is deployed after the kneading extruder. It is possible to effectively prevent the kneaded composition from sticking to and sticking to the rolled roll and the cooling belt.
[0036]
Further, due to such an effect, damage to the rolling roll surface and the cooling belt surface caused by the sticking residue is remarkably reduced, and the maintenance complexity and the maintenance cost are reduced. Further, when the melt-kneaded product contains several kinds of components as in the toner composition, partial re-aggregation that tends to occur in the past is effectively prevented, and variation in toner quality is reduced. This has the effect of improving productivity .
In addition, since the melt-kneaded material is configured to be primarily cooled while falling on the inclined receiving surface of the primary cooling mechanism while in contact with the surface, the melt-kneaded material can be cooled quickly and more reliably. Can do. Moreover, the kneaded composition after the primary cooling can be supplied to the next step by its own weight. Furthermore, since at least the lower surface and both side surfaces of the melt-kneaded product are cooled by the effect inclined receiving surface by the kneading extruder, the entire melt-kneaded material on the inclined receiving surface can be cooled uniformly.
[0037]
(2) Effect of the kneading extrusion apparatus of claim 2
Since the inclined receiving surface is controlled in the temperature range of −100 ° C. to 50 ° C., the melt-kneaded product can be made into an appropriate semi-solid state, and thus the adhesion and adhesion of the melt-kneaded product can be prevented. In addition, it can be surely formed into a sheet by the rolling roll.
[0038]
(3) Effect of the kneading extrusion apparatus of claim 3
A low-temperature refrigerant can be obtained inexpensively and easily by using a low-temperature refrigerant prepared by an ultra-low temperature air generator using the vortex tube principle.
[0039]
(4) Effect of the toner manufacturing method of claim 4
A composition containing a binder resin, a colorant and a charge control agent is melt-kneaded in the kneading and extruding apparatus according to any one of claims 1 to 5, cooled by a primary cooling mechanism, and then kneaded from the kneading and extruding apparatus. Since the toner for forming an electrophotographic image is obtained by cooling the composition with a secondary cooling mechanism, it is possible to stably produce a toner with good quality.
[0040]
(5) Effect of the toner manufacturing method according to claim 5
Since the secondary cooling mechanism is a rolling roll, the melt-kneaded product can be reliably formed into a sheet.
[0041]
(6) Effect of the toner manufacturing method of claim 6
Since the secondary cooling mechanism is a cooling belt, the molten kneaded material can be reliably formed into a sheet shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing the configuration of a melt-kneading / cooling apparatus comprising a kneading-extruding apparatus according to a first embodiment of the present invention and a secondary cooling mechanism provided at the subsequent stage.
FIG. 2 is a front view of a primary cooling mechanism provided in the kneading and extruding apparatus of FIG.
FIG. 3 is a right side view of FIG. 2;
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing a configuration of a melt-kneading / cooling device according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hopper 2 Kneading extrusion apparatus 3 Primary cooling mechanism 4 Inclined receiving surface 5 Roll roll 6 Cooling belt 7 Sheet-like kneading composition 8 Refrigerant inlet 9 Refrigerant outlet 10 Dew prevention material 11 Refrigerant flow path 12 Refrigerant piping 13 Refrigerant 14 Dew prevention Material filling unit 20 Secondary cooling mechanism

Claims (6)

結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有する組成物の溶融混練物が排出される出口に一次冷却機構を備えた混練押出装置であって、
該一次冷却機構が、
排出された該溶融混練物を受け、かつこれを冷却する平面状の傾斜受面と、
該傾斜受面の背面側に配設され、冷媒が重力が働く方向と逆方向に流れる複数の区画で形成される第1の冷媒流路と、
該傾斜受面の両側に配設され、冷媒が重力が働く方向と逆方向に流れる管状の第2の冷媒流路と、
該第1の冷媒流路の背面側に配設され、ブロック構造を有し、防露材が充填されている防露部と、
を備えることを特徴とする混練押出装置。
A kneading and extruding apparatus provided with a primary cooling mechanism at an outlet from which a melt-kneaded product of a composition containing a binder resin, a colorant and a charge control agent is discharged,
The primary cooling mechanism is
A flat inclined receiving surface that receives and cools the discharged melt-kneaded product;
A first refrigerant flow path which is disposed on the back side of the inclined receiving surface and is formed of a plurality of sections in which the refrigerant flows in a direction opposite to the direction in which gravity acts;
A tubular second refrigerant flow path disposed on both sides of the inclined receiving surface and flowing in a direction opposite to the direction in which the gravity acts.
A dew proof portion disposed on the back side of the first refrigerant flow path, having a block structure and filled with a dew proof material;
A kneading and extruding apparatus comprising:
前記傾斜受面が、前記一次冷却機構に供給される冷媒によって−100℃乃至50℃の温度範囲に制御されることを特徴とする請求項1に記載の混練押出装置。  The kneading and extruding apparatus according to claim 1, wherein the inclined receiving surface is controlled in a temperature range of -100 ° C to 50 ° C by a refrigerant supplied to the primary cooling mechanism. 前記冷媒がボルテックス・チューブ原理を利用した超低温空気発生器で調製された低温冷媒であることを特徴とする請求項1又は2に記載の混練押出装置。  The kneading and extruding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant is a low-temperature refrigerant prepared by an ultra-low temperature air generator using a vortex tube principle. 結着樹脂、着色剤及び帯電制御剤を含有する組成物を、請求項1〜3のいずれかに記載の混練押出装置において溶融混練し、該溶融混練物を前記一次冷却機構で冷却した後、二次冷却機構で冷却することにより電子写真画像形成用のトナーを得ることを特徴とするトナーの製造方法。  A composition containing a binder resin, a colorant and a charge control agent is melt-kneaded in the kneading extrusion apparatus according to any one of claims 1 to 3, and the melt-kneaded material is cooled by the primary cooling mechanism. A toner production method comprising obtaining a toner for forming an electrophotographic image by cooling with a secondary cooling mechanism. 前記二次冷却機構が圧延ロールであることを特徴とする請求項4に記載のトナーの製造方法。  The toner manufacturing method according to claim 4, wherein the secondary cooling mechanism is a rolling roll. 前記二次冷却機構が冷却ベルトであることを特徴とする請求項4に記載のトナーの製造方法。  The toner manufacturing method according to claim 4, wherein the secondary cooling mechanism is a cooling belt.
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