JP6197407B2 - トナー用ポリエステル樹脂の製造方法、トナー用ポリエステル樹脂およびトナー - Google Patents
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Description
一方、ポリエステル樹脂は一般に非オフセット性が低位である傾向がある。このため、定着時の剥離性を付与するためにトナー中にワックスなどの離型剤を混合しており、離型剤は、粉砕法においては樹脂の溶融混練工程等にて、ケミカル法においては樹脂を溶解した有機溶媒中や水系媒体中への分散工程等にて分散させている。
元来、ポリエステル樹脂と離型剤とは相溶性が悪く、トナー中の離型剤成分の分散状態が悪いため、いずれのトナー製造法においても離型剤分散性の向上が課題であり、ポリエステル樹脂と離型剤との相溶性の向上については、従来からさまざまな検討がなされてきた。
一方近年、環境問題の観点から、トナー用ポリエステル樹脂の製造方法が検討されている。例えば特許文献2には、トナー用ポリエステルの重合用触媒としてチタン触媒を使用した技術が示されている。また、チタン触媒を用い、離型剤の分散性に着目した技術として、例えば特許文献3には、アルコールのような極性基を有するワックスの存在下で重縮合を行うトナー用ポリエステルについての技術が示されている。
また本発明では、三官能以上のカルボン酸を含む多価カルボン酸成分と多価アルコール成分を重縮合する。三官能以上のカルボン酸を含むことで、溶剤溶解性が向上する。三官能以上のカルボン酸を全酸成分100モル部に対して6モル部以下とすることで、ゲルが生成し難くなり、樹脂の溶剤溶解性が良好となるとともに、得られるトナーの画像光沢性が良好となる。また、三官能以上のカルボン酸の下限値は、得られるトナーの非オフセット性等の観点から、2モル部以上が好ましい。
多価カルボン酸成分に含まれる三官能以上のカルボン酸以外の多価カルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、テレフタル酸ジメチル、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、イソフタル酸ジエチル、テレフタル酸ジブチル、イソフタル酸ジブチル、またはこれらの酸無水物等の芳香族ジカルボン酸成分;コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、イソデシルコハク酸、ドデセニルコハク酸、マレイン酸、フマル酸、またはこれらのエステルもしくは酸無水物等の脂肪族ジカルボン酸成分等が挙げられる。
また、本発明のトナー用ポリエステル樹脂の製造方法においては、多価アルコールとして、脂肪族ジオール、芳香族ジオール等を用いることができる。脂肪族ジオールとしては、エチレングリコール、ネオペンチルグリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ポリ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、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。
これらは、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて使用することができ、また、脂肪族ジオールと芳香族ジオールを組み合せて使用することもできる。
以下、本発明の製造方法で得られるトナー用ポリエステル樹脂について説明する。
本発明のトナー用ポリエステル樹脂の軟化温度は、115℃以上であることが好ましい。軟化温度が115℃以上の場合に、トナーの非オフセット性が良好となる傾向にある。また、軟化温度は170℃以下であることが好ましい。樹脂の溶剤溶解性、トナーの定着性が良好となる傾向にあるためである。軟化温度の上限値は150℃以下がより好ましい。
さらに流動改質剤などの添加剤としては、微粉末のシリカ、アルミナ、チタニア等の流動性向上剤、マグネタイト、フェライト、酸化セリウム、チタン酸ストロンチウム、導電性チタニア等の無機微粉末、スチレン樹脂、アクリル樹脂などの抵抗調節剤、滑剤などが挙げられ、これらは内添剤または外添剤として使用される。
重縮合反応における反応速度を、以下の基準にて評価した。
◎:4時間未満の重合で所望の軟化温度まで到達した。
○:4時間の重合で所望の軟化温度まで到達した。
△:4時間の重合で所望の軟化温度に到達しなかったが、不足が5℃以内であった。
△−:4時間の重合で所望の軟化温度に到達せず、不足が5℃超〜8℃以内であった。
×:4時間の重合で、所望の軟化温度から8℃超不足していた。
島津製作所(株)製示差走差熱量計DSC−60を用いて、昇温速度5℃/分で測定した時のチャートのベースラインとガラス転移温度近傍にある吸熱カーブの接線との交点の温度を求めた。
島津製作所(株)製フローテスターCFT−500を用い、1mmφ×10mmのノズルにより、荷重294N(30Kgf)、昇温速度3℃/分の等速昇温下で測定した時、サンプル1.0g中の1/2が流出した温度を求めた。
サンプル約0.2gを枝付き三角フラスコ内に精秤し(A(g))、ベンジルアルコール10mlを加え、窒素雰囲気下として230℃のヒーターにて15分加熱し樹脂を溶解した。室温まで放冷後、ベンジルアルコール10ml、クロロホルム20ml、フェノールフタレイン数滴を加え、0.02規定のKOH溶液にて滴定した(滴定量=B(ml)、KOH溶液の力価=p)。ブランク測定を同様に行い(滴定量=C(ml))、以下の式に従って算出した。
酸価(mgKOH/g)=(B−C)×0.02×56.11×p÷A
(5)Mw/Mn
ゲルパーミエイションクロマトグラフィーにより測定した、重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)より算出される値であり、TSKgel/GMHXLカラム(東ソー社製)3本から構成される東ソー社製HCL−8020により測定し、ポリスチレン換算により求めた。
100ml三角フラスコに樹脂を約0.5g秤量し(A(g))、THFを50ml加え、70℃に設定したウォーターバスに3時間浸けて樹脂を溶解した。一方、ガラスフィルター1GP100に6〜7分目までセライト545をきつく充填し、105℃の乾燥機で3時間以上乾燥して秤量した(B(g))。
続いて、乾燥したガラスフィルター内に、樹脂を溶解したTHF溶液を移して吸引ろ過した。アセトンを用いて三角フラスコの壁に残存した内容物をすべてガラスフィルター内に移し、ガラスフィルター内はアセトンを流して可溶分は吸引瓶に落とし、フィルター内に溶剤が残らないよう吸引を続けたのち、80℃の真空乾燥機で3時間以上乾燥して秤量した(C(g))。
式 THF不溶分(%)=(C−B)/A *100 にてTHF不溶分を算出し、以下の基準にて溶剤溶解性を評価した。
○:THF不溶分が1質量%以下
×:THF不溶分が1質量%超
(7)離型剤分散性
100mlビーカー内に、酢酸エチル9g、ポリエステル樹脂3g、パラフィンワックス(日本精鑞社製、パラフィンワックス120)1gを入れ、ビーカー内に回転子を投入し、マグネチックスターラーを用いて回転数360rpmにて攪拌しながら70℃に加温した。攪拌および加温を20分間保持した後、攪拌を保持したまま急冷しペースト状とした。このペーストをスライドガラスに薄く塗りつけ、パラフィンワックスの粒子径を光学顕微鏡(倍率:400倍)にて観察し、任意の視野にて20粒のパラフィンワックス粒子の粒子径を測定して個数平均値を算出し、以下の基準にて評価した。
◎:パラフィンワックスの個数平均粒径は5μm以下である。溶液中でのポリエステル樹脂と離型剤との相溶性に優れ、離型剤分散性は非常に良好である。
○:パラフィンワックスの個数平均粒径は5μmを超え10μm以下である。溶液中での
ポリエステル樹脂と離型剤との相溶性は良好で、離型剤分散性は良好である。
△:パラフィンワックスの個数平均粒径は10μmを超え20μm以下であり、溶液中での離型剤分散性はやや劣る。
×:パラフィンワックスの個数平均粒径は20μmを超えている。溶液中でのポリエステル樹脂と離型剤との相溶性に劣り、離型剤分散性は不良である。
表1に示す仕込み組成の多価カルボン酸、多価アルコール、エステルワックス(ライスワックス:ミツバ貿易社 LAX−N−300A)と、チタン触媒を蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。次いで、反応容器中の攪拌翼の回転数を120rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱しこの温度を保持した。反応系から水の留出がなくなるまでエステル化反応を行った。 次いで、反応系内の温度を下げて表1に示す重縮合温度に調整し、反応容器内を約40分かけて真空度を133kPa(abs)とし、反応系からジオール成分を留出させながら重縮合反応を行った。高真空状態を保持したまま反応を続け、減圧開始から4時間経過したところで撹拌を停止し、反応系を常圧に戻し、約5分で反応物を取り出し、ポリエステル樹脂を得た。得られた樹脂の特性値および評価結果を表1に示す。
反応容器に仕込む成分を表1に示すとおりに変更した以外は実施例1と同様の方法でポリエステル樹脂を得た。得られた樹脂の特性値および評価結果を表1に示す。
表1に示す仕込み組成の多価カルボン酸、多価アルコール、エステルワックスと、チタン触媒を蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。次いで、反応容器中の攪拌翼の回転数を120rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱しこの温度を保持した。反応系から水の留出がなくなるまでエステル化反応を行った。
表1に示す仕込み組成の多価カルボン酸、多価アルコール、エステルワックスと、チタン触媒を蒸留塔備え付けの反応容器に投入した。次いで、反応容器中の攪拌翼の回転数を120rpmに保ち、昇温を開始し、反応系内の温度が265℃になるように加熱しこの温度を保持した。反応系から水の留出がなくなるまでエステル化反応を行った。
Claims (5)
- エステルワックスの存在下で、三官能以上のカルボン酸を含む多価カルボン酸成分と多価アルコール成分を重縮合するトナー用ポリエステル樹脂の製造方法であって、多価カルボン酸成分、多価アルコール成分及びエステルワックスの全量に対し、チタン触媒を50ppm〜200ppm用いるトナー用ポリエステル樹脂の製造方法。
- 多価カルボン酸成分が、三官能以上のカルボン酸を全酸成分100モル部に対し2〜6モル部含む請求項1記載のトナー用ポリエステル樹脂の製造方法。
- チタン触媒が、テトラ−n−ブチルチタネート、テトライソプロピルチタネートおよびジイソプロポキシビス(アセチルアセトナト)チタンから選ばれた少なくとも1種である、請求項1または請求項2に記載のトナー用ポリエステル樹脂の製造方法。
- 225℃〜245℃で重縮合を行う、請求項1から請求項3のいずれかに記載のトナー用ポリエステル樹脂の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載のトナー用ポリエステル樹脂を用いるトナーの製造方法。
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