JP5442384B2 - 結晶性樹脂粒子 - Google Patents
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Description
樹脂粒子の定着温度を低くする手段として、樹脂のガラス転移点を低くする技術が一般的に行われている。しかし、ガラス転移点をあまりに低くし過ぎると、粉体の凝集(ブロッキング)が起り易く、また、定着画像表面の樹脂粒子の保存性が悪くなるため、実用上50℃が下限である。樹脂をバインダーとして用いる場合、このガラス転移点は樹脂の設計ポイントであり、ガラス転移点を下げる方法では、今以上に低温定着可能な樹脂粒子を得ることはできなかった。
ブロッキング防止、低温定着性の両立の手段として、結晶性樹脂を樹脂として用いる方法が古くから知られている。しかし、溶融時の弾性不足により定着悪化が起こる問題があった。
また、ブロッキング防止、低温定着性の両立の手段として、溶融懸濁法等を用い、シェルをもつ樹脂粒子が提案されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、低温定着を維持しながら、良好な耐ブロッキング性を得るためには、以上の技術ではまだ不十分である。
本発明は、少なくとも結晶性樹脂(A)とワックスとを含む混合物が、溶融混練および粉砕されて作製され、融解熱の最大ピーク温度(Ta)が40〜100℃、軟化点とTaの比(軟化点/Ta)が0.8〜1.55であり、かつ以下の条件を満たすことを特徴とする結晶性樹脂粒子である。
〔条件1〕 G’(Ta+20)=1×102〜5×105[Pa]
〔条件2〕 G”(Ta+20)=1×102〜5×105[Pa]
[G’:貯蔵弾性率、G”:損失弾性率]
本発明において「結晶性」とは、軟化点と融解熱の最大ピーク温度との比(軟化点/融解熱の最大ピーク温度)が0.8〜1.55であり、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ことを指す。また、「非結晶性」とは、(軟化点/融解熱の最大ピーク温度)が1.55より大きいことを指す。
<軟化点>
降下式フローテスター{たとえば、(株)島津製作所製、CFT−500D}を用いて、1gの測定試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出して、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、プランジャーの降下量の最大値の1/2に対応する温度をグラフから読み取り、この値(測定試料の半分が流出したときの温度)を軟化点とする。
示差走査熱量計(DSC){たとえば、セイコー電子工業社製、DSC210}を用いて、測定する。
融解熱の最大ピーク温度の測定に供する試料は、前処理として、130℃で溶融した後、130℃から70℃まで1.0℃/分の速度で降温し、次に70℃から10℃まで0.5℃/分の速度で降温する。ここで、一度DSCにより、昇温速度20℃/分で昇温して吸発熱変化を測定して、「吸発熱量」と「温度」とのグラフを描き、このとき観測される20℃〜100℃にある吸熱ピーク温度を「Ta*」とする。複数ある場合は最も吸熱量が大きいピークの温度をTa*とする。最後に試料を(Ta*−10)℃で6時間保管した後、(Ta*−15)℃で6時間保管する。
次いで、上記試料を、DSCにより、降温速度10℃/分で0℃まで冷却した後、昇温速度20℃/分で昇温して吸発熱変化を測定して、同様のグラフを描き、吸発熱量の最大ピークに対応する温度を、融解熱の最大ピーク温度とする。
(Ta+20)℃におけるG’が1×102Pa未満であると、弾性不足によるオフセットが起きやすく、定着温度領域が狭くなる。また5×105[Pa]を超えると低温側で定着可能な粘性になりにくく、低温での定着性が悪化する。
〔条件1〕を満たす結晶性樹脂粒子(P)は、樹脂粒子を構成する樹脂中の結晶性成分の比率を調整することや樹脂分子量を調整すること等により得ることができる。例えば、結晶性部(b)の比率や結晶性成分の比率を増加させると、G’(Ta+20)の値は小さくなる。結晶性成分としては、直鎖構造を有するポリオール、ポリイソシアネート等が挙げられる。また樹脂分子量を低下させることでもG’(Ta+20)の値は小さくなる。
測定試料は、測定装置の冶具にセットした後、(Ta+30)℃まで昇温して冶具に密着させてから、(Ta+30)℃から(Ta−30)℃まで0.5℃/分の速度で降温し、(Ta−30)℃で1時間静置し、次いで(Ta−10)℃まで0.5℃/分の速度で降温し、さらに(Ta−10)℃で1時間静置し、十分に結晶化を進行させたのち、これを用いて測定を行う。測定温度範囲は30℃〜200℃で、この温度間の溶融粘弾性を測定することによって、温度−G’、温度−G”の曲線として得ることができる。
なお、結晶性樹脂(A)を測定する場合、上記の結晶性樹脂粒子(P)の融解熱の最大ピーク温度(Ta)を、結晶性樹脂(A)の融解熱の最大ピーク温度(Ta’)に読み替えて行う。
(Ta+20)℃におけるG”が5×105Paを超えると、低温定着時でコールドオフセットが起きやすくなり、低温定着性が悪化する。また1×102[Pa]未満であると高温定着時に粘性不足となり、定着させたい領域の制御が困難になる。
〔条件2〕を満たす結晶性樹脂粒子(P)は、樹脂粒子を構成する樹脂中の結晶性成分の比率を調整すること等により得ることができる。例えば、結晶性部(b)の比率や結晶性成分の比率を増加させると、G”(Ta+20)の値は小さくなる。結晶性成分としては、直鎖構造を有するポリオール、ポリイソシアネート等が挙げられる。
結晶性樹脂粒子(P)の〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕が0.05〜50であるとき、(P)の弾性が維持され、定着温度領域の低温側、高温側で同等の定着性を得ることができる。
上記のG”の比の条件を満たす結晶性樹脂粒子(P)は、樹脂粒子を構成する樹脂中の結晶性成分の比率や結晶性部(b)の分子量を調整すること等により得ることができる例えば、結晶性部(b)の比率や結晶性成分の比率を増加させると、〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕の値は小さくなる。また結晶性部(b)の分子量を増加させると〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕の値は小さくなる。結晶性成分としては、直鎖構造を有するポリオール、ポリイソシアネート等が挙げられる。
尚、樹脂が結晶性樹脂と非結晶性樹脂のブロック体であっても、示差走査熱量測定(DSC)において、明確な吸熱ピークを有し、(軟化点/融解熱の最大ピーク温度)が0.8〜1.55である場合は、これも結晶性樹脂とする。
(Ta’+20)℃におけるG’が50Pa以上であると、弾性不足により定着悪化が起きにくく、定着温度領域が広くなる。
〔条件3〕を満たす結晶性樹脂(A)は、(A)を構成する組成中の結晶性成分の比率を調整すること等により得ることができる。例えば結晶性部(b)の比率や結晶性成分の比率を増加させると、G’(Ta’+20)の値は小さくなる。結晶性成分としては、直鎖構造を有するポリオール、ポリイソシアネート等が挙げられる。
(X)は、具体的には30〜100℃が好ましく、さらに好ましくは40〜80℃である。
溶融開始温度(X)は、次のようにして測定される値である。
<溶融開始温度>
降下式フローテスター{たとえば、(株)島津製作所製、CFT−500D}を用いて、1gの測定試料を昇温速度6℃/分で加熱しながら、プランジャーにより1.96MPaの荷重を与え、直径1mm、長さ1mmのノズルから押し出して、「プランジャー降下量(流れ値)」と「温度」とのグラフを描き、試料の熱膨張によるピストンのわずかな上昇が行われた後、再びピストンが明らかに下降し始める点の温度をグラフから読み取り、この値を溶融開始温度とする。
〔条件4〕|LogG”(X+20)−LogG”(X)|>2.0
[G”:損失弾性率[Pa]]
〔条件4−2〕|LogG”(X+20)−LogG”(X)|>2.5
〔条件4−3〕|LogG”(X+15)−LogG”(X)|>2.5
(A)の溶融開始温度(X)が上記範囲内であり、かつ〔条件4〕を満たすと、樹脂の低粘性化速度が速く、トナー粒子としたとき、定着温度領域の低温側、高温側で同等の画質を得ることができる。また、溶融開始から定着可能粘性に至るまでが速く、優れた低温定着性を得るのに有利である。〔条件4〕は、どれだけ早く、少ない熱で定着できるかという、樹脂のシャープメルト性の指標であり、実験的に求めたものである。
溶融開始温度(X)の範囲、および〔条件4〕を満たす結晶性樹脂(A)は、(A)の構成成分中の結晶性成分の比率を調整すること等により得ることができる。例えば、結晶性成分の比率を大きくすると、(Ta’)と(X)の温度差が小さくなる。
損失弾性率の比が上記の範囲で維持されることによって、定着温度領域の低温側、高温側で同等の光沢性を得ることができる。
上記のG”の比の条件を満たす結晶性樹脂(A)は、(A)を構成する組成中の結晶性成分の比率や結晶性部(b)の分子量を調整すること等により得ることができる。例えば、結晶性部(b)の比率や結晶性成分の比率を増加させると、〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕の値は小さくなる。また結晶性部(b)の分子量を増加させると〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕の値は小さくなる。結晶性成分としては、直鎖構造を有するポリオール、ポリイソシアネート等が挙げられる。
また、ブロック樹脂であると耐久性に優れる。
<ガラス転移温度>
ガラス転移温度は非結晶性樹脂に特有の物性であり、融解熱の最大ピーク温度とは区別される。そして、前記の融解熱の最大ピーク温度の測定において、「吸発熱量」と「温度」とのグラフの最大ピーク温度以下でのベースラインの延長線と、最大ピークの立ち上がり部分から最大ピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点に対応する温度をガラス転移温度とする。
(A)が結晶性部(b)と非結晶性部(c)をもつブロック樹脂の場合、(b)のMwは、2000〜80000が好ましく、さらに好ましくは4000〜60000、特に好ましくは7000〜30000である。
(c)のMwは、500〜50000が好ましく、さらに好ましくは750〜20000であり、特に好ましくは1000〜10000である。
なお、本発明において、樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフイー(GPC)を用いて以下の条件で測定される。
装置(一例) :東ソー(株)製 HLC−8120
カラム(一例):TSK GEL GMH6 2本 〔東ソー(株)製〕
測定温度 :40℃
試料溶液 :0.25重量%のTHF溶液
溶液注入量 :100μL
検出装置 :屈折率検出器
基準物質 :東ソー製 標準ポリスチレン(TSKstandard POLY STYRENE)12点(分子量 500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400
190000 355000 1090000 2890000)
(b){−(c)−(b)}n
上記式は、具体的には、結晶性部(b)と非結晶性部(c)とが、(b)〔n=0〕、(b)−(c)−(b)〔n=1〕、(b)−(c)−(b)−(c)−(b)〔n=2〕、(b)−(c)−(b)−(c)−(b)−(c)−(b)〔n=3〕等の形式で線状に結合された樹脂、およびこれらの混合物〔n=0のみからなるものを除く〕を意味する。なお、nが0のものを含有するということは、(b)と(c)のブロック樹脂以外に結晶性部(b)を構成する樹脂を含有することを意味する。
nが3.5以下であると、結晶性樹脂(A)の結晶性が損なわれない。またnが0.9以上であると(A)の溶融後の弾性が良好であり、定着時にホットオフセットが発生しにくく、定着温度領域がより広くなる。なお、nは原料の使用量〔(b)と(c)のモル比〕から求めた計算値である。
また、結晶性樹脂(A)の結晶化度の観点から(A)の両末端は結晶性部(b)であることが好ましい。
なお、両末端が非結晶性部(c)である場合は、結晶化度が落ちるため、結晶性樹脂(A)に結晶性を持たせるために、(A)中の結晶性部(b)の比率を75重量%以上にするのが好ましい。
結晶性部(b)に用いられる樹脂は、結晶性を有していれば特に制限はない。耐熱保存性の観点から融点が40〜100℃の範囲(より好ましくは50〜70℃の範囲)であることが好ましい。
本発明において、融点は融解熱の最大ピーク温度と同様、示差走査熱量計{たとえば、セイコー電子工業社製、DSC210}で測定される。
なお、ポリエステル樹脂としては、重縮合ポリエステル樹脂以外に、ラクトン開環重合物およびポリヒドロキシカルボン酸も同様に好ましい。
また、ポリウレタン樹脂としては、アルコール(ジオール)成分とイソシアネート(ジイソシアネート)成分とから合成されるポリウレタン樹脂等が挙げられる。ただし、必要に応じて3官能以上のアルコール成分やイソシアネート成分を用いてもよい。
ポリアミド樹脂としては、アミン(ジアミン)成分と酸(ジカルボン酸)成分とから合成されるポリアミド樹脂等が挙げられる。ただし、必要に応じて3官能以上のアミン成分や酸成分を用いてもよい。
ポリウレア樹脂としては、アミン(ジアミン)成分とイソシアネート(ジイソシアネート)成分とから合成されるポリウレア樹脂等が挙げられる。ただし、必要に応じて3官能以上のアミン成分やイソシアネート成分を用いてもよい。
以降の説明において、まず、これら結晶性重縮合ポリエステル樹脂、結晶性ポリウレタン樹脂、結晶性ポリアミド樹脂、結晶性ポリウレア樹脂に用いられるジオール成分、ジカルボン酸成分、ジイソシアネート成分、およびジアミン成分(それぞれ3官能以上のものを含む)についてそれぞれ示す。
ジオール成分としては、脂肪族ジオールが好ましく、炭素数が2〜36の範囲であることが好ましい。また直鎖型脂肪族ジオールがより好ましい。
脂肪族ジオールが分岐型では、ポリエステル樹脂の結晶性が低下し、融点が降下するため、耐ブロッキング性、及び低温定着性が悪化してしまう場合がある。また、炭素数が36を超えると、実用上の材料の入手が困難な場合がある。
カルボキシル基を有するジオールとしては、ジアルキロールアルカン酸[C6〜24のもの、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、2,2−ジメチロールブタン酸、2,2−ジメチロールヘプタン酸、2,2−ジメチロールオクタン酸など]が挙げられる。
スルホン酸基もしくはスルファミン酸基を有するジオールとしては、スルファミン酸ジオール[N,N−ビス(2−ヒドロキシアルキル)スルファミン酸(アルキル基のC1〜6)またはそのAO付加物(AOとしてはEOまたはPOなど、AOの付加モル数1〜6):例えばN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)スルファミン酸およびN,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)スルファミン酸PO2モル付加物など];ビス(2−ヒドロキシエチル)ホスフェートなどが挙げられる。
これらの中和塩基を有するジオールの中和塩基としては、例えば前記炭素数3〜30の3級アミン(トリエチルアミンなど)および/またはアルカリ金属(ナトリウム塩など)が挙げられる。
これらのうち好ましいものは、炭素数2〜12のアルキレングリコール、カルボキシル基を有するジオール、ビスフェノール類のAO付加物、およびこれらの併用である。
これらのうち好ましいものは、3〜8価またはそれ以上の多価脂肪族アルコールおよびノボラック樹脂のAO付加物であり、さらに好ましいものはノボラック樹脂のAO付加物である。
ジカルボン酸成分としては、種々のジカルボン酸が挙げられるが、脂肪族ジカルボン酸及び芳香族ジカルボン酸が好ましく、脂肪族ジカルボン酸は直鎖型のカルボン酸がより好ましい。
また、必要により用いられる3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸としては、炭素数9〜20の芳香族ポリカルボン酸(トリメリット酸、ピロメリット酸など)などが挙げられる。
なお、ジカルボン酸または3〜6価またはそれ以上のポリカルボン酸としては、上述のものの酸無水物または炭素数1〜4の低級アルキルエステル(メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステルなど)を用いてもよい。
これらジカルボン酸の中では、脂肪族ジカルボン酸(特に直鎖型のカルボン酸)を単独で用いるのが特に好ましいが、脂肪族ジカルボン酸と共に芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、t−ブチルイソフタル酸、および、これらの低級アルキルエステル類が好ましい。)を共重合したものも同様に好ましい。芳香族ジカルボン酸の共重合量としては20モル%以下が好ましい。
ジカルボン酸成分としては、主には上記のカルボン酸が挙げられるが、この限りではない。これらのうち、結晶性や入手容易性を考慮すると、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、テレフタル酸、およびイソフタル酸が好ましい。
ジイソシアネートとしては、炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)6〜20の芳香族ジイソシアネート、炭素数2〜18の脂肪族ジイソシアネート、炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネート、炭素数8〜15の芳香脂肪族ジイソシアネートおよびこれらのジイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物など)およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。また、必要により、3価以上のポリイソシアネートを併用してもよい。
上記脂肪族ジイソシアネートの具体例(3価以上のポリイソシアネートを含む)としては、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエートなどが挙げられる。
上記脂環式ジイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、2,5−および/または2,6−ノルボルナンジイソシアネートなどが挙げられる。
上記芳香脂肪族ジイソシアネートの具体例としては、m−および/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)などが挙げられる。
また、上記ジイソシアネートの変性物には、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物などが挙げられる。
具体的には、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDIなど)、ウレタン変性TDIなどのジイソシアネートの変性物およびこれらの2種以上の混合物[たとえば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との併用]が含まれる。
これらのうちで好ましいものは6〜15の芳香族ジイソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ジイソシアネート、および炭素数4〜15の脂環式ジイソシアネートであり、とくに好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、およびIPDIである。
ジアミン(必要により用いられる3価以上のポリアミンを含む)の例として、脂肪族ジアミン類(C2〜C18)としては、〔1〕脂肪族ジアミン{C2〜C6 アルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)、ポリアルキレン(C2〜C6)ジアミン〔ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン,トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなど〕};〔2〕これらのアルキル(C1〜C4)またはヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサメチレンジアミン、メチルイミノビスプロピルアミンなど〕;〔3〕脂環または複素環含有脂肪族ジアミン{脂環式ジアミン(C4〜C15)〔1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4´−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など〕、複素環式ジアミン(C4〜C15)〔ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕;〔4〕芳香環含有脂肪族アミン類(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)、等が挙げられる。
開始剤として、グリコールを用いると、末端にヒドロキシル基を有するラクトン開環重合物が得られる。例えば、上記ラクトン類とエチレングリコール、ジエチレングリコール等の前記ジオール成分を触媒の存在下で反応させることにより得ることができる。触媒としては、有機スズ化合物、有機チタン化合物、有機ハロゲン化スズ化合物等が一般的であり、0.1〜5000ppm程度の割合で添加して、100〜230℃で、好ましくは不活性雰囲気下に重合させることによって、ラクトン開環重合物を得ることができる。ラクトン開環重合物は、その末端を例えばカルボキシル基になるように変性したものであってもよい。ラクトン開環重合物は、結晶性の高い熱可塑性脂肪族ポリエステル樹脂である。ラクトン開環重合物は、市販品を用いてもよく、例えば、ダイセル株式会社製のPLACCELシリーズのH1P、H4、H5、H7など(いずれも、融点=約60℃、Tg=約−60℃の高結晶性ポリカプロラクトン)が挙げられる。
開始剤として、グリコールを用いると、末端にヒドロキシル基を有するポリヒドロキシカルボン酸骨格が得られる。例えば、上記環状エステルとエチレングリコール、ジエチレングリコール等の前記ジオール成分を触媒の存在下で反応させることにより得ることができる。触媒としては、有機スズ化合物、有機チタン化合物、有機ハロゲン化スズ化合物等が一般的であり、0.1〜5000ppm程度の割合で添加して、100〜230℃で、好ましくは不活性雰囲気下に重合させることによって、ポリヒドロキシカルボン酸を得ることができる。ポリヒドロキシカルボン酸は、その末端を例えばカルボキシル基になるように変性したものであってもよい。
結晶性ポリオキシアルキレンポリオールの製造方法としては特に限定されず、従来より公知のいずれの方法でもよい。
例えば、キラル体のAOを、通常AOの重合で使用される触媒で開環重合させる方法(例えば、Journal of the American Chemical Society、1956年、第78巻、第18号、p.4787−4792 に記載)や、安価なラセミ体のAOを立体的に嵩高い特殊な化学構造の錯体を触媒として用いて、開環重合させる方法が知られている。
特殊な錯体を用いる方法としては、ランタノイド錯体と有機アルミニウムを接触させた化合物を触媒として用いる方法(例えば、特開平11−12353号公報に記載)やバイメタルμ−オキソアルコキサイドとヒドロキシル化合物をあらかじめ反応させる方法(例えば、特表2001−521957号公報に記載)等が知られている。
また、非常にアイソタクティシティーの高いポリオキシアルキレンポリオールを得る方法として、サレン錯体を触媒として用いる方法(例えば、Journal of the American Chemical Society、2005年、第127巻、第33号、p.11566−11567 に記載)が知られている。
上記グリコールとしては、前記ジオール成分等が挙げられ、カルボキシ変性するのに用いるカルボン酸としては、前記ジカルボン酸成分等が挙げられる
炭素数3のAO[PO、1−クロロオキセタン、2−クロロオキセタン、1,2−ジクロロオキセタン、エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン];炭素数4のAO[1,2−BO、メチルグリシジルエーテル];炭素数5のAO[1,2−ペンチレンオキサイド、2,3−ペンチレンオキサイド、3−メチル−1,2−ブチレンオキサイド];炭素数6のAO[シクロヘキセンオキサイド、1,2−へキシレンオキサイド、3−メチル−1,2−ペンチレンオキサイド、2,3−ヘキシレンオキサイド、4−メチル−2,3−ペンチレンオキサイド、アリルグリシジルエーテル];炭素数7のAO[1,2−へプチレンオキサイド];炭素数8のAO[スチレンオキサイド];炭素数9のAO[フェニルグリシジルエーテル]等である。
これらのAOは、単独で、または、2種類以上を使用することができる。
測定試料約30mgを直径5mmの13C−NMR用試料管に秤量し、約0.5mlの重水素化溶剤を加えて溶解させ、分析用試料とする。ここで重水素化溶剤は、重水素化クロロホルム、重水素化トルエン、重水素化ジメチルスルホキシド、重水素化ジメチルホルムアミド等であり、試料を溶解させることのできる溶剤を適宜選択する。
アイソタクティシティー(%)=[I/(I+S+H)]×100 (1)
但し、式中、Iはアイソタクチック信号の積分値;Sはシンジオタクチック信号の積分値;Hはヘテロタクチック信号の積分値である。
ただし、前記結晶性部(b)の形成に用いられる樹脂が、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂であることが好ましいので、加熱時に相溶することを考慮すると、非結晶性部(c)の形成に用いられる樹脂もポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、およびそれらの複合樹脂であることが好ましい。さらに好ましくはポリウレタン樹脂およびポリエステル樹脂である。
結晶性部(b)と非結晶性部(c)とで構成されるブロックポリマーは、それぞれの末端官能基の反応性を考慮して結合剤の使用、非使用を選択し、また使用の際は末端官能基にあった結合剤種を選択し、(b)と(c)を結合させ、ブロックポリマーとすることが出来る。
結合剤を使わない場合、必要により加熱減圧しつつ、(b)を形成する樹脂の末端官能基と(c)を形成する樹脂の末端官能基の反応を進める。特に酸とアルコールとの反応や酸とアミンとの反応の場合、片方の樹脂の酸価が高く、もう一方の樹脂の水酸基価やアミン価が高い場合、反応がスムーズに進行する。反応温度は180℃〜230℃で行うのが好ましい。
結合剤を使う場合は、種々の結合剤が使用できる。多価カルボン酸、多価アルコール、多価イソシアネート、多官能エポキシ、酸無水物等を用いて、脱水反応や、付加反応を行うことで得られる。
多価カルボン酸および酸無水物としては、前記ジカルボン酸成分と同様のものが挙げられる。多価アルコールとしては、前記ジオール成分と同様のものが挙げられる。多価イソシアネートとしては、前記ジイソシアネート成分と同様のものが挙げられる。多官能エポキシとしては、ビスフェノールA型および−F型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、水添ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールAまたは−FのAO付加体のジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールAのAO付加体のジグリシジルエーテル、ジオール(エチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコール等)のジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジおよび/またはトリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリおよび/またはテトラグリシジルエーテル、ソルビトールヘプタおよび/またはヘキサグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン・フェノール付加型グリシジルエーテル、メチレンビス(2,7−ジヒドロキシナフタレン)テトラグリシジルエーテル、1,6−ジヒドロキシナフタレンジグリシジルエーテル、ポリブタジエンジグリシジルエーテルなどが挙げられる。
付加反応の例としては、結晶性部(b)、非結晶性部(c)とも末端に水酸基を有する樹脂であり、これらを結合剤(例えば多価イソシアネート)で結合する反応や、また結晶性部(b)、非結晶性部(c)の片方が末端に水酸基を有する樹脂で、もう一方が末端にイソシアネート基を有する樹脂の場合、結合剤を用いずにこれらを結合する反応が挙げられる。この場合、例えば、結晶性部(b)、非結晶性部(c)ともに溶解可能な溶剤に溶解させ、これに必要であるなら結合剤を投入し、反応温度80℃〜150℃で反応し、ブロックポリマーが得られる。
結晶性部のみからなる(A)の組成としては、前記の結晶性部(b)と同様のもの、および結晶性ビニル樹脂が挙げられる。
結晶性ビニル樹脂としては、結晶性基を有するビニルモノマー(m)と、必要により結晶性基を有しないビニルモノマー(n)を構成単位として有するものが好ましい。
結晶性ビニル樹脂としては、ビニルモノマー(m)として、アルキル基の炭素数が12〜50(好ましくは16〜30)の直鎖アルキル(メタ)アクリレート(m1)を含有するものがさらに好ましい。
(m1)としては、各アルキル基がいずれも直鎖状の、ラウリル(メタ)アクリレート、テトラデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、およびベヘニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
なお、本発明において、アルキル(メタ)アクリレートとは、アルキルアクリレートおよび/またはアルキルメタアクリレートを意味し、以下同様の記載法を用いる。
結合剤の具体例、および結合剤を用いたビニルモノマー(m2)の作製法としては、前記のブロックポリマーの製法と同様の方法が挙げられる。
カルボキシル基含有ビニルモノマーとしては、モノカルボン酸〔炭素数3〜15、例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸〕、ジカルボン酸〔炭素数4〜15、例えば、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸〕、ジカルボン酸モノエステル〔上記ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数1〜18)エステル、例えば、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸モノアルキルエステル〕などが挙げられる。
脂肪族炭化水素系ビニルモノマーとしてはオレフィン〔炭素数2〜10、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、オクテン〕、ジエン(炭素数4〜10、例えば、ブタジエン、イソプレン、1,6−ヘキサジエン〕などが挙げられる。
これら(b1)の中で好ましくは、(メタ)アクリルモノマー、およびカルボキシル基含有ビニルモノマーである。
これらのビニルモノマーを公知の方法で重合させることにより、結晶性ビニル樹脂が得られる。
非結晶性樹脂としては、例えば、数平均分子量(以下、Mnと記載)が1000〜100万のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ビニル樹脂、およびそれらの併用が挙げられる。好ましいものは、ポリエステル樹脂、およびビニル樹脂であり、さらに好ましくはポリエステル樹脂である。ただし低温定着性、および光沢性の観点から、樹脂中の結晶性樹脂(A)の割合は、50重量%以上が好ましく、より好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上である。
ポリオレフィンワックスとしては、オレフィン(例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、イソブチレン、1−ヘキセン、1−ドデセン、1−オクタデセンおよびこれらの混合物等)の(共)重合体[(共)重合により得られるものおよび熱減成型ポリオレフィンを含む]、オレフィンの(共)重合体の酸素および/またはオゾンによる酸化物、オレフィンの(共)重合体のマレイン酸変性物[例えばマレイン酸およびその誘導体(無水マレイン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノブチルおよびマレイン酸ジメチル等)変性物]、オレフィンと不飽和カルボン酸[(メタ)アクリル酸、イタコン酸および無水マレイン酸等]および/または不飽和カルボン酸アルキルエステル[(メタ)アクリル酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステルおよびマレイン酸アルキル(アルキルの炭素数1〜18)エステル等]等との共重合体、およびポリメチレン(例えばサゾールワックス等のフィシャートロプシュワックスなど)、脂肪酸金属塩(ステアリン酸カルシウムなど)、脂肪酸エステル(ベヘニン酸ベヘニルなど)が挙げられる。
結晶性樹脂(A)とワックスの混合比は、(A)に対するワックスの量が、好ましくは1〜15重量%、さらに好ましくは2〜12重量%である。
その際、溶融混練物の吐出温度(Ts)(℃)が、Ta’<Ts<Ta’+45[式中Ta’は、結晶性樹脂(A)の融解熱の最大ピーク温度(℃)]になるような条件下で行うことが好ましく、より好ましくはTa’+5<Ts<Ta’+40、さらに好ましくはTa’+10<Ts<Ta’+35である
最後に溶融混練物の固化物を通常の手段に従って粉砕し、必要により分級して、本発明の結晶性樹脂粒子(P)を得る。
上記工程で用いる粉砕機としては、超音速ジェット粉砕機ラボジェット等が、分級機としては、気流分級機、エルボジェット等が挙げられる。
また、本発明においては、添加剤は、必ずしも、結晶性樹脂粒子(P)を形成させる時に混合しておく必要はなく、(P)を形成せしめた後、添加してもよい。たとえば、着色剤を含まない(P)を形成させた後、公知の染着の方法で着色剤を添加したり、有機溶剤および/または可塑剤とともに、上記添加剤を含浸させることもできる。
本発明の結晶性樹脂粒子(P)中の結晶性樹脂(A)の含有量は、低温定着性および光沢性の観点から、好ましくは60重量%以上、さらに好ましくは70重量%以上である。
(P)の体積平均粒径は、用途により異なるが、一般的には0.1〜300μmが好ましい。上限は、さらに好ましくは250μm、特に好ましくは200μmであり、下限は、さらに好ましくは0.5μm、特に好ましくは1μmである。
なお、体積平均粒径および個数平均粒径は、マルチサイザーIII(コールター社製)で同時に測定することができる。
例えば、結晶性樹脂(A)と着色剤とを混合させ、また必要により、荷電制御剤及び流動化剤等を含有させることでトナー用樹脂粒子として使用できる。
そして、電気的潜像は、公知の熱ロール定着方法等によって、支持体(紙及びポリエステルフィルム等)に定着される。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、セバシン酸159部、アジピン酸11部と1,4−ブタンジオール108部および縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)0.5部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで225℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水および1,4−ブタンジオールを留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、Mwがおよそ10000になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、結晶性重縮合ポリエステル樹脂[結晶性部b1]を得た。[結晶性部b1]の[結晶性樹脂b1]を得た。[結晶性樹脂b1]の融点は57℃、Mnは5000、Mwは11000、水酸基価は30であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ドデカン二酸286部と1,6−ヘキサンジオール190部および縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水を留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、Mwがおよそ10000になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、結晶性重縮合ポリエステル樹脂[結晶性部b2]を得た。[結晶性部b2]の融点は66℃、Mnは4900、Mwは10000、水酸基価は34であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、1,4−ブタンジオール66部、1,6−ヘキサンジオール86部、およびメチルエチルケトン(以下、MEKと記載する。)40部を仕込んだ。この溶液にヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)248部を仕込み80℃で5時間反応し、結晶性ポリウレタン樹脂[結晶性部b3]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性部b3]の融点は57℃、Mnは4500、Mwは9700、水酸基価は36であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、セバシン酸159部、アジピン酸28部と1,4−ブタンジオール124部および縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1部を入れ、を仕込み、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水および1,4−ブタンジオールを留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、Mwが20000になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、結晶性重縮合ポリエステル樹脂[結晶性部b4]を得た。[結晶性部b4]の融点は55℃、Mnは8300、Mwは20000、水酸基価は19であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、セバシン酸159部、アジピン酸11部と1,4−ブタンジオール108部および縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)0.5部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで225℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水および1,4−ブタンジオールを留去しながら4時間反応させ、さらに10〜25mmHgの減圧下に反応させ、Mwがおよそ10000になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、結晶性重縮合ポリエステル樹脂[結晶性部b5]を得た。[結晶性部b5]の融点は56℃、Mnは4100、Mwは9200、水酸基価は45であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、セバシン酸159部、アジピン酸28部と1,4−ブタンジオール124部および縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1部を入れ、を仕込み、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで210℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水および1,4−ブタンジオールを留去しながら2時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、Mwがおよそ5000になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、結晶性重縮合ポリエステル樹脂[結晶性部b6]を得た。[結晶性部b6]の融点は55℃、Mnは2300、Mwは5000、水酸基価は83であった。
(S)−PO・180部とKOH30部を1Lのオートクレーブに入れ、室温で48時間攪拌して重合させた。得られた重合物を70℃に昇温して溶融し、KOHを水洗するため、トルエンを100部、水を各100部加えて分液を3回繰り返した。そのトルエン相を、0.1mol/Lの塩酸で中和し、水を各100部加えてさらに分液を3回行い、そのトルエン相からトルエンを留去し、得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、結晶性ポリエーテル樹脂[結晶性部b7]を得た。[結晶性部b7]の融点は55℃、Mwは9000、水酸基価は20、アイソタクティシティは99%であった。
攪拌装置および脱水装置のついた反応容器に、1,4−ブタンジオール2部、ε−カプロラクトン650部、ジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧、窒素雰囲気下、150℃で10時間反応を行った。さらに得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、ラクトン開環重合物である結晶性ポリエステル樹脂[結晶性部b8]を得た。[結晶性部b8]の融点は60℃、Mwは9800、水酸基価は14であった。
攪拌装置および脱水装置のついた反応容器に、エチレングリコール2部、L−ラクチド400部、グリコリド150部、ジブチルチンオキサイド2部を投入し、常圧、窒素雰囲気下、150℃で10時間反応を行った。さらに得られた樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、ポリヒドロキシカルボン酸である結晶性ポリエステル樹脂[結晶性部b9]を得た。[結晶性部b9]の融点は60℃、Mwは11200、水酸基価は14であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、セバシン酸121部、ジメチルテレフタル酸118部と1,6−ヘキサンジオール124部および縮合触媒としてチタニウムジヒドロキシビス(トリエタノールアミネート)1部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで220℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成する水および1,6−ヘキサンジオールを留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、Mwが8000になった時点で取り出した。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、結晶性重縮合ポリエステル樹脂[結晶性部b10]を得た。[結晶性部b10]の融点は53℃、Mwは8000、水酸基価は46であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、1,2−プロピレングリコール(以下、プロピレングリコールと記載。)831部、テレフタル酸750部、および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成するメタノールを留去しながら8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、軟化点が87℃になった時点で180℃まで冷却し、さらに無水トリメリット酸24部、テトラブトキシチタネート0.5部を投入し90分反応させた後、取り出した。回収されたプロピレングリコールは442部であった。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、非結晶性重縮合ポリエステル樹脂[非結晶性部c1’]を得た。[非結晶性部c1’]のMwは8000、Tgは65℃、水酸基価は30であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、トリレンジイソシアネート44部およびMEK100部を仕込んだ。この溶液にシクロヘキサンジメタノール32部を仕込み80℃で2時間反応させた。次に、この末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c2]の溶液を、MEK140部に[結晶性部b1]140部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A1]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A1]のTa’は55℃、Mnは14000、Mwは28000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、トリレンジイソシアネート38部およびMEK100部を仕込んだ。この溶液に1,2−プロピレングリコール14部を仕込み80℃で2時間反応させた。次に、この末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c3]の溶液を、MEK130部に[結晶性樹脂b2]130部を溶解させた溶液へ投入し80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A2]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A2]のTa’は64℃、Mnは9000、Mwは34000であった。
製造例13と同様にして得られた、末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c3]の溶液152部を、MEK130部に[結晶性部b3]130部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A3]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A3]のTa’は54℃、Mnは12000、Mwは37000であった。
製造例12と同様にして得られた、末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c2]の溶液176部を、MEK250部に[結晶性部b4]250部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A4]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A4]のTa’は55℃、Mnは24000、Mwは45000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、MEK190部に[結晶性部b1]190部を溶解させた溶液を入れ、次いでトリレンジイソシアネート9部を投入し、80℃で4時間反応して、結晶性ポリウレタン樹脂である[結晶性樹脂A5]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A5]のTa’は56℃、Mnは31000、Mwは72000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、トリレンジイソシアネート63部およびMEK100部を仕込んだ。この溶液にシクロヘキサンジメタノール46部を仕込み80℃で2時間反応させた。次に、この末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c4]の溶液を、MEK210部に[結晶性部b5]210部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A6]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A6]のTa’は54℃、Mnは19000、Mwは30000であった。
製造例12と同様にして得られた、末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c2]の溶液176部を、MEK250部に[結晶性部b7]250部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A7]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A7]のTa’は64℃、Mnは15000、Mwは36000であった。
製造例12と同様にして得られた、末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c2]の溶液176部を、MEK250部に[結晶性部b8]250部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A8]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A8]のTa’は59℃、Mnは10000、Mwは22000であった。
製造例12と同様にして得られた、末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c2]の溶液176部を、MEK250部に[結晶性部b9]250部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A9]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A9]のTa’は60℃、Mnは9000、Mwは21000であった。
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、滴下ロート、および窒素吹き込み管を備えた反応容器に、トルエン500部を仕込み、別のガラス製ビーカーに、トルエン350部、ベヘニルアクリレート(炭素数22個の直鎖アルキル基を有するアルコールのアクリレート:プレンマーVA(日本油脂製))120部、2−エチルヘキシルアクリレート20部、メタクリル酸10部、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)7.5部を仕込み、20℃で撹拌、混合して単量体溶液を調製し、滴下ロートに仕込んだ。反応容器の気相部の窒素置換を行った後に密閉下80℃で2時間かけて単量体溶液を滴下し、滴下終了から2時間、85℃で熟成した後、トルエンを130℃で3時間減圧除去して、結晶性ビニル樹脂である[結晶性樹脂A10]を得た。[結晶性樹脂A10]のTa’は56℃、Mnは68000、Mwは89000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、トリレンジイソシアネート42部およびMEK100部を仕込んだ。この溶液にシクロヘキサンジメタノール31部を仕込み80℃で2時間反応させた。次に、この末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c5]の溶液を、MEK140部に[結晶性部b10]126部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A11]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A11]のTa’は52℃、Mnは10000、Mwは22000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、キシレンジイソシアネート32部およびMEK100部を仕込んだ。この溶液にビスフェノールA・EO2モル付加物47部を仕込み80℃で2時間反応させた。次に、この末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c6]の溶液を、MEK140部に[結晶性部b1]122部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A12]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A12]のTa’は55℃、Mnは14000、Mwは30000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、キシレンジイソシアネート35部およびMEK100部を仕込んだ。この溶液にビスフェノールA・EO2モル付加物52部を仕込み80℃で2時間反応させた。次に、この末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c7]の溶液を、MEK140部に[結晶性部b1]111部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A13]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A13]のTa’は52℃、Mnは18000、Mwは38000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、製造例11で得られた非結晶性重縮合ポリエステル樹脂[非結晶性部c1’]およびMEK100部を仕込んだ。この溶液にキシレンジイソシアネート7部を仕込み80℃で2時間反応させた。次にこの末端にイソシアネート基を有する[非結晶性部c1’]のウレタン変性物[非結晶性部c1]の溶液を、MEK140部に[結晶性樹脂b1]111部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[結晶性樹脂A14]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[結晶性樹脂A14]のTa’は55℃、Mnは25000、Mwは51000であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、ビスフェノールA・PO2モル付加物456部(9.0モル)、ビスフェノールA・EO2モル付加物321部(7.0モル)、テレフタル酸247部(10.0モル)、およびテトラブトキシチタネート3部を入れ、230℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら5時間反応させた。次いで5〜20mmHgの減圧下に反応させ、酸価が2になった時点で180℃に冷却し、無水トリメリット酸74部(2.6モル)を加え、常圧密閉下2時間反応後取り出し、非結晶性樹脂である[比較用樹脂A’1]を得た。[比較用樹脂A’1]のTgは55℃、Mnは3500、Mwは7500であった。
製造例12と同様にして得られた、末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c2]の溶液176部を、MEK110部に[結晶性部b6]110部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[比較用樹脂A’2]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[比較用樹脂A’2]のTa’は52℃、Mnは6000、Mwは13000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、トリレンジイソシアネート59部およびMEK80部を仕込んだ。この溶液にシクロヘキサンジメタノール46部を仕込み80℃で2時間反応させた。次にこの末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c8]の溶液を、MEK17部に[結晶性部b1]17部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[比較用樹脂A’3]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[比較用樹脂A’3]のTa’は45℃、Mnは12000、Mwは26000であった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、トリレンジイソシアネート9部およびMEK80部を仕込んだ。この溶液にビスフェノールA・PO2モル付加物とイソフタル酸とで形成されるMw2000のポリエステル樹脂48部を仕込み80℃で2時間反応させた。次にこの末端にイソシアネート基を有する非結晶性ポリウレタン樹脂[非結晶性部c9]の溶液を、MEK95部に[結晶性部b1]95部を溶解させた溶液へ投入し、80℃で4時間反応して、結晶性部と非結晶性部で構成される[比較用樹脂A’4]のMEK溶液を得た。溶剤を除いた後の[比較用樹脂A’4]のTa’は55℃、Mnは4400、Mwは14000であった。
混練前の結晶性樹脂90部の各々に、カルナバワックス10部もしくはパラフィンワックス6部を混合し、必要に応じて着色剤として銅フタロシアニン5部を混合し、二軸混練機[(株)池貝製 PCM−30]で混練し吐出させ、混練物を3時間(Ta’−5)℃〔Ta’は各々の結晶性樹脂(A)の融解熱の最大ピーク温度〕で温調した後、25℃まで冷却し、混練物(R−1)〜(R−17)、および比較用混練物(R’−1)〜(R’−4)を得た。ただし、比較用混練物(R’−1)に関しては、樹脂のTa’の代わりにTgの値を基準にした。
下記表1に成分表、および混練時の吐出温度を示す。
上記本発明の結晶性樹脂粒子(P−1)〜(P−17)、および比較の樹脂粒子(P’−1)〜(P’−4)を用いて、それぞれの、定着性、耐熱保存安定性、および帯電特性を以下に記載の方法で評価試験した。その結果を表2および表3に示した。
また、実施例1〜17、および比較例1〜4で使用した、結晶性樹脂A、比較用樹脂A’、およびそれらを構成する結晶性部(b)と非結晶性部(c)をそれぞれ分析した結果を表2および表3に示した。
(A)または(A’)が非結晶性部(c)を持つ場合、非結晶性部の重量平均分子量、ガラス転移温度、および軟化点は、非結晶性部となる樹脂を作製した時点で一部を抜き取り、測定した。ただし非結晶性部がイソシアネート基を持つ場合は、これに当量のメタノールを加えイソシアネート含量を0にしてから測定した。
樹脂粒子にアエロジルR972(日本アエロジル社製)を1.0重量%添加し、よく混ぜて均一にした後、この粉体を紙面上に0.6mg/cm2となるよう均一に載せる(このとき粉体を紙面に載せる方法は、熱定着機を外したプリンターを用いる(上記の重量密度で粉体を均一に載せることができるのであれば他の方法を用いてもよい)。この紙を加圧ローラーに定着速度(加熱ローラ周速)213mm/sec、定着圧力(加圧ローラ圧)5kg/cm2の条件で通した時のMFT(最低定着温度)を測定した。
MFT欄が“×”は定着領域なしである。
50℃に温調された乾燥機に樹脂粒子を15時間静置し、ブロッキングの程度により下記の基準で評価した。
○ : ブロッキングが発生しない。
△ : ブロッキングが発生するが、力を加えると容易に分散する。
× : ブロッキングが発生し、力を加えても分散し難い乃至分散しない。
50ccの共栓付ガラス瓶に、樹脂粒子0.5g、鉄粉(日本鉄粉株式会社製「F−150」)10gを精秤し、共栓をして23℃、50%RHの雰囲気下でターブラシェーカミキサー(ウイリー・ア・バショッフェン社製)にセットし、回転数90rpmで2分攪拌する。攪拌後の混合粉体0.2gを目開き20μmステンレス金網がセットされたブローオフ粉体帯電量測定装置(京セラケミカル株式会社製TB−203)に装填し、ブロー圧10KPa,吸引圧5KPaの条件で、残存鉄粉の帯電量を測定し、定法により樹脂粒子の帯電量を算出する。なお、トナー用としてはマイナス帯電量が高いほど帯電特性が優れている。
Claims (10)
- 少なくとも結晶性樹脂(A)とワックスとを含む混合物が、溶融混練および粉砕されて作製され、融解熱の最大ピーク温度(Ta)が45〜80℃、軟化点とTaの比(軟化点/Ta)が0.8〜1.55であり、かつ以下の条件を満たすことを特徴とする結晶性樹脂粒子。
〔条件1〕 G’(Ta+20)=1×102〜5×105[Pa]
〔条件2〕 G”(Ta+20)=1×102〜5×105[Pa]
[G’:貯蔵弾性率、G”:損失弾性率] - (Ta+30)℃における損失弾性率G”(Ta+30)と、(Ta+70)℃における損失弾性率G”(Ta+70)の比〔G”(Ta+30)/G”(Ta+70)〕が0.05〜50である請求項1記載の結晶性樹脂粒子。
- 結晶性樹脂(A)の融解熱の最大ピーク温度(Ta’)が40〜100℃、軟化点とTa’の比(軟化点/Ta’)が0.8〜1.55、溶融開始温度(X)が(Ta±30)℃の温度範囲内であり、かつ(A)が以下の条件を満たす請求項1または2記載の結晶性樹脂粒子。
〔条件3〕 G’(Ta’+20)=50〜1×106[Pa]
〔条件4〕 |LogG”(X+20)−LogG”(X)|>2.0
[G’:貯蔵弾性率[Pa]、G”:損失弾性率[Pa]] - 溶融混練する工程において、混練物の吐出温度(Ts)(℃)が、Ta’<Ts<Ta’+45[Ta’:結晶性樹脂(A)の融解熱の最大ピーク温度(℃)]の範囲である請求項1〜3のいずれか記載の結晶性樹脂粒子。
- 結晶性樹脂(A)の含有量が50重量%以上である請求項1〜4のいずれか記載の結晶性樹脂粒子。
- 結晶性樹脂(A)が結晶性部(b)と非結晶性部(c)とで構成されるブロック樹脂であり、(b)の重量平均分子量が2000〜80000であり、(A)中の(b)の割合が50重量%以上である請求項1〜5のいずれか記載の結晶性樹脂粒子。
- 結晶性樹脂(A)が結晶性部(b)と非結晶性部(c)とが下記の形式で線状に結合された樹脂であり、nが0.9〜3.5である請求項6記載の結晶性樹脂粒子。
(b){−(c)−(b)}n - 結晶性部(b)が、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、およびそれらの複合樹脂から選ばれる樹脂である請求項6または7記載の結晶性樹脂粒子。
- 非結晶性部(c)が、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、およびそれらの複合樹脂から選ばれる樹脂である請求項6〜8のいずれか記載の結晶性樹脂粒子。
- 結晶性樹脂(A)が、結晶性基を有するビニルモノマー(m) を構成単位として有する結晶性ビニル樹脂である請求項1〜5のいずれか記載の結晶性樹脂粒子。
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