JP6253453B2 - トナー用結着樹脂組成物 - Google Patents
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Description
〔1〕 結晶性ポリエステル及び非晶質複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂組成物であって、
前記結晶性ポリエステルが、炭素数2〜8の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる結晶性ポリエステルであり、
前記非晶質複合樹脂が、ポリエステル樹脂部分の原料モノマーと、ビニル系樹脂部分の原料モノマーと、ポリエステル樹脂部分の原料モノマー及びビニル系樹脂部分の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーとを重合させて得られ、該ポリエステル樹脂部分の原料モノマーが、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを含有するアルコール成分とカルボン酸成分であり、該両反応性モノマーの使用量が、ポリエステル樹脂部分のアルコール成分100モルに対して、1〜5モルである、
トナー用結着樹脂組成物、
〔2〕 前記〔1〕記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、静電荷像現像用トナー、並びに
〔3〕 結晶性ポリエステル及び非晶質複合樹脂を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記結晶性ポリエステルが、炭素数2〜8の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる結晶性ポリエステルであり、
前記非晶質複合樹脂が、ポリエステル樹脂部分の原料モノマーと、ビニル系樹脂部分の原料モノマーと、ポリエステル樹脂部分の原料モノマー及びビニル系樹脂部分の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーとを重合させて得られ、該ポリエステル樹脂部分の原料モノマーが、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを含有するアルコール成分とカルボン酸成分であり、該両反応性モノマーの使用量が、ポリエステル樹脂部分のアルコール成分の合計100モルに対して、1〜5モルである、静電荷像現像用トナー
に関する。
一方、非晶質複合樹脂のポリエステル樹脂部分は脂肪族ジオールに由来する第二級アルコールの部位を有しており、結晶性ポリエステルとは分子レベルでの相溶化が生じないため、結晶性ポリエステルが微細に分散しながらも結晶性を保つことができるものと考えられる。
また、非晶質複合樹脂のポリエステル樹脂部分とビニル系樹脂部分は、少量の両反応性モノマーを介して結合されることで、過度な架橋をすることがないため、結晶性ポリエステルの分散や結晶化を低下させず、溶融時の粘度を高めることがないものと考えられる。
また、非晶質樹脂は結晶性ポリエステルと分子レベルでの相溶化が生じていないためか、耐熱保存性にも優れ、過度な架橋がないため、グロスにも優れるものと考えられる。
この方法では、重縮合反応に適した反応温度条件下で工程(A)を行い、反応温度を低下させ、付加重合反応に適した温度条件下で工程(B)を行う。ビニル系樹脂部分の原料モノマー及び両反応性モノマーは、付加重合反応に適した温度で反応系内に添加にすることが好ましい。両反応性モノマーは付加重合反応をすると共にポリエステル樹脂部分とも反応する。
工程(B)の後に、再度反応温度を上昇させ、フマル酸等の不飽和結合を有するジカルボン酸化合物や、必要に応じて架橋剤となる3価以上等のポリエステル樹脂部分の原料モノマー等を重合系に添加し、工程(A)の重縮合反応や両反応性モノマーとの反応をさらに進めることができる。
この方法では、付加重合反応に適した反応温度条件下で工程(B)を行い、反応温度を上昇させ、重縮合反応に適した温度条件下で、工程(A)の重縮合反応を行う。両反応性モノマーは付加重合反応と共に重縮合反応にも関与する。
ポリエステル樹脂部分の原料モノマーは、付加重合反応時に反応系内に存在してもよく、重縮合反応に適した温度条件下で反応系内に添加してもよい。前者の場合は、重縮合反応に適した温度でエステル化触媒を添加することで重縮合反応の進行を調節できる。
この方法では、付加重合反応に適した反応温度条件下で工程(A)と工程(B)とを行い、反応温度を上昇させ、重縮合反応に適した温度条件下で、必要に応じて、エステル化触媒、エステル化助触媒、架橋剤となる3価以上のポリエステル樹脂部分の原料モノマーを重合系に添加し、工程(A)の重縮合反応をさらに行うことが好ましい。その際、重縮合反応に適した温度条件下では、ラジカル重合禁止剤を添加して重縮合反応だけを進めることもできる。両反応性モノマーは付加重合反応と共に重縮合反応にも関与する。
前記結晶性ポリエステルが、炭素数2〜8の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる結晶性ポリエステルであり、
前記非晶質複合樹脂が、ポリエステル樹脂部分の原料モノマーと、ビニル系樹脂部分の原料モノマーと、ポリエステル樹脂部分の原料モノマー及びビニル系樹脂部分の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーとを重合させて得られ、該ポリエステル樹脂部分の原料モノマーが、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを含有するアルコール成分とカルボン酸成分であり、該両反応性モノマーの使用量が、ポリエステル樹脂部分のアルコール成分100モルに対して、1〜5モルである、
トナー用結着樹脂組成物。
<3> 結晶性ポリエステルの原料モノマーであるアルコール成分が、炭素数2〜6の脂肪族ジオールを80モル%以上含有する、前記<1>又は<2>記載のトナー用結着樹脂組成物。
<4> 結晶性ポリエステルの原料モノマーであるカルボン酸成分が、炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を80モル%以上含有する、前記<1>〜<3>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<5> 非晶質複合樹脂の原料モノマーであるアルコール成分に含有される第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールの炭素数が3〜6である、前記<1>〜<4>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<6> 非晶質複合樹脂の原料モノマーであるアルコール成分が、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを80モル%以上含有する、前記<1>〜<5>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<7> 非晶質複合樹脂におけるポリエステル樹脂部分とビニル系樹脂部分の質量比(ポリエステル樹脂部分/ビニル系樹脂部分)が50/50〜95/5である、前記<1>〜<6>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<8> 結晶性ポリエステルと非晶質複合樹脂の質量比(結晶性ポリエステル系樹脂/非晶質複合樹脂)が1/99〜40/60である、前記<1>〜<7>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<9> 非晶質複合樹脂の原料モノマーであるカルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸化合物を含有する、前記<1>〜<8>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<10> 芳香族ジカルボン酸化合物がテレフタル酸である、前記<9>記載のトナー用結着樹脂組成物。
<11> 非晶質複合樹脂の原料モノマーであるカルボン酸成分が、さらに、炭素数4〜8の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有する、前記<9>又は<10>記載のトナー用結着樹脂組成物。
<12> 非晶質複合樹脂の原料モノマーである両反応性モノマーが(メタ)アクリル酸である、前記<1>〜<11>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<13> 非晶質複合樹脂のビニル系樹脂部分が構成単位としてスチレンを含む、前記<1>〜<12>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<14> 非晶質複合樹脂の軟化点が80〜170℃である、前記<1>〜<13>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<15> 結晶性ポリエステルの軟化点が65〜120℃である、前記<1>〜<14>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<16> 結晶性ポリエステルの軟化点が、非晶質複合樹脂の軟化点より20℃以上低い、前記<1>〜<15>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<17> 結晶性ポリエステルの融点が60〜115℃である、前記<1>〜<16>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
<18> 前記<1>〜<17>いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、静電荷像現像用トナー。
<19> 結晶性ポリエステル及び非晶質複合樹脂を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記結晶性ポリエステルが、炭素数2〜8の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる結晶性ポリエステルであり、
前記非晶質複合樹脂が、ポリエステル樹脂部分の原料モノマーと、ビニル系樹脂部分の原料モノマーと、ポリエステル樹脂部分の原料モノマー及びビニル系樹脂部分の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーとを重合させて得られ、該ポリエステル樹脂部分の原料モノマーが、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを含有するアルコール成分とカルボン酸成分であり、該両反応性モノマーの使用量が、ポリエステル樹脂部分のアルコール成分の合計100モルに対して、1〜5モルである、静電荷像現像用トナー。
フローテスター「CFT-500D」(島津製作所製)を用い、1gの試料を昇温速度6℃/min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す。温度に対し、フローテスターのプランジャー降下量をプロットし、試料の半量が流出した温度を軟化点とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、室温から降温速度10℃/minで0℃まで冷却しそのまま1分間静止させる。その後、昇温速度10℃/minで180℃まで測定する。観測される吸熱ピークのうち、最も高温側にあるピークの頂点の温度を吸熱の最高ピーク温度とする。
上記のようにして測定された軟化点と吸熱の最高ピーク温度との比、即ち、「軟化点/吸熱の最高ピーク温度」を算出し、結晶性指数とする。
示差走査熱量計「Q-100」(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却した。次に昇温速度10℃/minで150℃まで昇温しながら測定した。吸熱ピークの最高温度以下のベースラインの延長線とピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とした。
JIS K0070の方法に基づき測定する。但し、測定溶媒のみJIS K0070の規定のエタノールとエーテルの混合溶媒から、アセトンとトルエンの混合溶媒(アセトン:トルエン=1:1(容量比))に変更する。
示差走査熱量計「DSC210」(セイコー電子工業社製)を用いて、試料0.01〜0.02gをアルミパンに計量し、200℃まで昇温し、その温度から降温速度10℃/minで0℃まで冷却する。次に試料を昇温速度10℃/minで昇温し、融解熱の最大ピーク温度を融点とする。
平均粒子径は、個数平均粒子径を指し、外添剤の走査型電子顕微鏡(SEM)写真から測定した、500個の粒子の粒径の平均値をいう。長径と短径がある場合は長径を指す。
測定機:コールターマルチサイザーII(ベックマンコールター社製)
アパチャー径:50μm
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン 1.19(ベックマンコールター社製)
電解液:アイソトンII(ベックマンコールター社製)
分散液:エマルゲン109P(花王社製、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、HLB:13.6)5%電解液
分散条件:分散液5mlに測定試料10mgを添加し、超音波分散機にて1分間分散させ、その後、電解液25mlを添加し、さらに、超音波分散機にて1分間分散させる。
測定条件:ビーカーに電解液100mlと分散液を加え、3万個の粒子の粒径を20秒で測定できる濃度で、3万個の粒子を測定し、その粒度分布から体積中位粒径(D50)を求める。
[非晶質複合樹脂の製造]
製造例1(樹脂A−1〜A−9の製造)
表1、2に示すフマル酸以外のポリエステル樹脂の原料モノマー、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、25℃の水を通水した還流冷却管を上部に装備し、下部に98℃の温水を通水した分留管、脱水管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、160℃で2時間重縮合反応させた後、10時間かけて220℃まで昇温を行った。その後220℃にて反応率が95%に到達したのを確認し、160℃に冷却後、表1、2に示すビニル系樹脂の原料モノマー、両反応性モノマー及びラジカル重合開始剤の混合溶液を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持して付加重合反応させた後、200℃まで1時間かけて昇温し、さらに8kPaの減圧下で1時間反応させた。その後190℃に冷却した後、フマル酸及びラジカル重合禁止剤を入れ、210℃まで3時間かけて昇温し、210℃、40kPaにて表1、2に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質複合樹脂を得た。物性を表1、2に示す。なお、反応率とは、生成反応水量(mol)/理論生成水量(mol)×100の値をいう。
表2に示す、フマル酸以外のポリエステル樹脂の原料モノマー、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、235℃まで2時間かけて昇温を行った。その後、235℃にて10時間重縮合反応後、8kPaの減圧下で1時間反応させた。その後、160℃に冷却後、表2に示すビニル系樹脂の原料モノマー、両反応性モノマー及びラジカル重合開始剤の混合溶液を1時間かけて滴下した。その後、30分間160℃に保持して付加重合反応させた後、200℃まで1時間かけて昇温し、さらに8kPaの減圧下で1時間反応させた。その後190℃に冷却した後、フマル酸及びラジカル重合禁止剤を入れ、210℃まで3時間かけて昇温し、210℃、40kPaにて表2に記載の軟化点に達するまで反応を行って、非晶質複合樹脂を得た。物性を表2に示す。
製造例3(樹脂A−10の製造)
表2に示すフマル酸を除く原料モノマー、エステル化触媒及びエステル化助触媒を、温度計、ステンレス製攪拌棒、25℃の水を通水した還流冷却管を上部に装備し、下部に98℃の温水を通水した分留管、脱水管、及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、160℃で2時間重縮合反応させた後、10時間かけて220℃まで昇温を行った。その後220℃にて反応率が95%に到達したのを確認した後、190℃に冷却し、フマル酸及びラジカル重合禁止剤を入れ、210℃まで3時間かけて昇温し、210℃、40kPaにて表2に記載の軟化点に達するまで反応を行って非晶質ポリエステルを得た。物性を表2に示す。
製造例4(樹脂B−1〜B−6の製造)
表3に示すポリエステルの原料モノマー、エステル化触媒、及びラジカル重合禁止剤を、温度計、ステンレス製撹拌棒、流下式コンデンサー及び窒素導入管を装備した10リットルの四つ口フラスコに入れ、窒素雰囲気にてマントルヒーター中で、135℃から210℃まで10時間かけて昇温した。210℃にて3時間反応させ、さらに8kPaの減圧下で2時間反応させ、結晶性ポリエステルを得た。樹脂の物性を表3に示す。
実施例1〜12及び比較例1〜8
表4に示す結着樹脂を表4に示す質量比で合計20質量部、負帯電性荷電制御剤「ボントロン E-81」(オリエント化学工業社製)0.2質量部、着色剤「Regal 330R」(キャボット社製、カーボンブラック)1質量部、及び離型剤「三井ハイワックスNP055」(三井化学社製、ポリプロピレンワックス、融点:125℃)0.4質量部を添加し、ヘンシェルミキサーで十分混合した後、同方向回転二軸押出し機を用い、ロール回転速度200r/min、ロール内の加熱温度80℃で溶融混練した。得られた溶融混練物を冷却、粗粉砕した後、ジェットミルにて粉砕し、分級して、表4に示す体積中位粒径(D50)を有するトナー粒子を得た。なお、比較例8では結晶性ポリエステルを用いず、非晶質複合樹脂のみを20質量部用いた。
25mL容の容器(直径約3cm)にトナー5gを入れ、高温高湿(温度55℃、湿度75%)環境下で84時間放置した。12時間毎にトナー凝集の発生程度を目視にて観察し、以下の評価基準に従って、耐熱保存性を評価した。結果を表4に示す。凝集が認められない時間が長いほど、耐熱保存性に優れる。
A:84時間後も凝集は認められない。
B:60時間後で凝集は認められないが84時間後では凝集が認められる。
C:48時間後で凝集は認められないが60時間後では凝集が認められる。
D:36時間後で凝集は認められないが48時間後では凝集が認められる。
E:24時間後で凝集は認められないが36時間後では凝集が認められる。
F:24時間以内に凝集が認められる。
複写機「AR-505」(商品名、シャープ(株)製)にトナーを実装し、未定着で画像出しを行った(印字面積:2cm×12cm、付着量:0.5mg/cm2)。前記複写機の定着機にて、160℃、400mm/secの条件で印字媒体に未定着画像を定着させた。なお、印字媒体にJ紙(商品名、富士ゼロックス(株)製)を用いた。該画像の下に厚紙を敷き、光沢度計((株)堀場製作所製、商品名:「IG-330」)を用いて入射角度60°の光射条件にて印刷物の光沢度を測定した。結果を表4に示す。得られた値が高いほどグロスに優れる。
室温25℃、相対湿度50%の環境下に以下の全ての装置を準備し、次の操作は同一環境下で行った。
トナー0.7gとシリコーンフェライトキャリア(関東電化工業(株)製、平均粒径:40μm)9.3gとを内容積20mlの円筒形ポリプロピレン製ボトル((株)ニッコー製)に入れ、縦横に10回ずつ振り撹拌を行った。その後、ボールミルにて10分間撹拌を行った。市販のプリンタ((株)沖データ製、商品名:Microline5400)に搭載されている現像ローラー(直径42mm)を取り出し回転可変に改造した外部現像ローラー装置を用いた。該外部現像ローラー装置の現像ローラーを10r/minの速度で回転させ、現像ローラー上に現像剤を付着させた。均一に付着させた後、一旦、回転を止めた。現像ローラーの回転数を45r/minに変え、1分間回転させた時の飛散トナーの粒子数をデジタル粉じん計(柴田科学(株)製、型式:P-5)にて計測した。飛散トナーの粒子数より、トナーの飛散性を評価した。結果を表4に示す。飛散性はトナー飛散粒子数が少ないほど良好であることを示す。
Claims (10)
- 結晶性ポリエステル及び非晶質複合樹脂を含有するトナー用結着樹脂組成物であって、
前記結晶性ポリエステルが、炭素数2〜8の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる結晶性ポリエステルであり、
前記非晶質複合樹脂が、ポリエステル樹脂部分の原料モノマーと、ビニル系樹脂部分の原料モノマーと、ポリエステル樹脂部分の原料モノマー及びビニル系樹脂部分の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーとを重合させて得られ、該ポリエステル樹脂部分の原料モノマーが、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを含有するアルコール成分とカルボン酸成分であり、該両反応性モノマーの使用量が、ポリエステル樹脂部分のアルコール成分100モルに対して、1〜5モルである、
トナー用結着樹脂組成物。 - 非晶質複合樹脂の原料モノマーであるアルコール成分が、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを80モル%以上含有する、請求項1記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質複合樹脂におけるポリエステル樹脂部分とビニル系樹脂部分の質量比(ポリエステル樹脂部分/ビニル系樹脂部分)が50/50〜95/5である、請求項1又は2記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 結晶性ポリエステルと非晶質複合樹脂の質量比(結晶性ポリエステル系樹脂/非晶質複合樹脂)が1/99〜40/60である、請求項1〜3いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質複合樹脂の原料モノマーであるカルボン酸成分が、芳香族ジカルボン酸化合物を含有する、請求項1〜4いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質複合樹脂の原料モノマーであるカルボン酸成分が、さらに、炭素数4〜8の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有する、請求項5記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 非晶質複合樹脂のビニル系樹脂部分が構成単位としてスチレンを含む、請求項1〜6いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 結晶性ポリエステルの軟化点が、非晶質複合樹脂の軟化点より20℃以上低い、請求項1〜7いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物。
- 請求項1〜8いずれか記載のトナー用結着樹脂組成物を含有する、静電荷像現像用トナー。
- 結晶性ポリエステル及び非晶質複合樹脂を含有する静電荷像現像用トナーであって、
前記結晶性ポリエステルが、炭素数2〜8の脂肪族ジオールを含有するアルコール成分と炭素数4〜10の脂肪族ジカルボン酸化合物を含有するカルボン酸成分とを重縮合させて得られる結晶性ポリエステルであり、
前記非晶質複合樹脂が、ポリエステル樹脂部分の原料モノマーと、ビニル系樹脂部分の原料モノマーと、ポリエステル樹脂部分の原料モノマー及びビニル系樹脂部分の原料モノマーのいずれとも反応し得る両反応性モノマーとを重合させて得られ、該ポリエステル樹脂部分の原料モノマーが、第二級炭素原子に結合した水酸基を有する脂肪族ジオールを含有するアルコール成分とカルボン酸成分であり、該両反応性モノマーの使用量が、ポリエステル樹脂部分のアルコール成分の合計100モルに対して、1〜5モルである、静電荷像現像用トナー。
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