JP6465716B2 - 樹脂粒子の製造方法およびトナー粒子の製造方法 - Google Patents
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Description
イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂、
該樹脂を溶解しうる溶解度パラメーターが12.0以下の有機溶剤、
水、および、
該イオン性官能基の50mol%以上90mol%以下を中和しうる量の中和剤
を用いて調製された液を用い、該樹脂を含有する粒子を製造する樹脂粒子の製造方法であって、
該樹脂粒子の体積基準のメジアン径(Dv50)が、5nm以上200nm以下であり、
該イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂が、ビニルサリチル酸の重合体、フタル酸1ビニルの重合体、ビニル安息香酸の重合体、1−ビニルナフタレン−2−カルボン酸の重合体、および、下記式(1)で示される1価の基を有するビニル系重合体
(式(1)中、R 11 は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数が1以上18以下のアルキル基、または、炭素数が1以上18以下のアルコキシ基を示す。R 12 は、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1以上18以下のアルキル基、または、炭素数1以上18以下のアルコキシ基を示す。gは、1以上3以下の整数である。hは、0以上3以下の整数である。hが2または3の場合、h個のR 11 は同一であってもよいし、異なっていてもよい。*は、該ビニル系重合体における該1価の基の結合部位である。)
からなる群より選択される少なくとも1種であり、
該中和剤が、pKbが3.0以下の塩基を含み、
該塩基が、LiOH、NaOHおよびKOHからなる群より選択される少なくとも1種である
ことを特徴とする樹脂粒子の製造方法である。
イオン性官能基を有するpKa(酸解離定数のこと。)が6.0以上9.0以下である樹脂、
該樹脂を溶解しうる溶解度パラメーターが12.0以下の有機溶剤、
水、および、
該イオン性官能基の50mol%以上90mol%以下を中和しうる量の中和剤
を用いて調製された液を用い、該樹脂を含有する粒子を製造する樹脂粒子の製造方法であって、
該中和剤が、pKaが3.0以下の酸およびpKb(塩基解離定数のこと。)が3.0以下の塩基からなる群より選択される少なくとも1種を含む
ことを特徴とする樹脂粒子の製造方法である。
(1)イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂と該樹脂を溶解しうる溶解度パラメーターが12.0以下の有機溶媒とを混合して、該樹脂が該有機溶媒に溶解した樹脂溶解液を得る工程。
(2)該樹脂溶解液と上述の中和剤とを混合し、該樹脂の有する該イオン性官能基の50mol%以上90mol%以下が該中和剤によって中和された混合液を得る中和剤混合工程。
(3)該混合液の粒子が水中に分散した分散液を得る造粒工程。
(4)該分散液から該有機溶媒を除去する工程。
樹脂粒子の体積基準のメジアン径(Dv50)および個数基準のメジアン径(Dn50)は、MALVERN社製のゼータサイザーNano−ZS(商品名)を用い、動的光散乱法(DLS:Dynamic Light Scattering)を利用し、粒径を測定することによって算出した。
測定モード:粒子径
Material:Polystyrene latex(RI:1.59、Absorption:0.01)
Dispersant:Water(Temperature:25℃、Viscosity:0.8872cP、RI:1.330)
Temperature:25.0℃
Cell:Clear disposable zetacell
Measurement duration:Automatic
試料は、0.50質量%となるように水で希釈して調製し、ディスポーザブルキャピラリーセル(DTS1060)に充填し、セルを装置のセルホルダーに装入した。
トナーの重量平均粒径(D4)および個数平均粒径(D1)は、以下のようにして算出した。
酸価は、試料1gに含まれる酸を中和するために必要な水酸化カリウムのmg数である。本発明における酸価は、JISK0070−1992に準じて測定される。具体的には、以下の手順に従って測定した。
・滴定装置:電位差滴定装置AT−510(京都電子工業(株)製)
・電極:複合ガラス電極ダブルジャンクション型(京都電子工業(株)製)
・滴定装置用制御ソフトウェア:AT−WIN
・滴定解析ソフト:Tview
滴定時における滴定パラメーターならびに制御パラメーターは以下のように行った。
滴定パラメーター
滴定モード:ブランク滴定
滴定様式:全量滴定
最大滴定量:20mL
滴定前の待ち時間:30秒
滴定方向:自動
制御パラメーター
終点判断電位:30dE
終点判断電位値:50dE/dmL
終点検出判断:設定しない
制御速度モード:標準
ゲイン:1
データ採取電位:4mV
データ採取滴定量:0.1mL
測定サンプル0.100gを250mLのトールビーカーに精秤し、トルエン/エタノール(3:1)の混合溶液150mLを加え、1時間かけて溶解させた。上記電位差滴定装置を用い、上記水酸化カリウムエチルアルコール溶液を用いて滴定した。
試料を用いない(すなわちトルエン/エタノール(3:1)の混合溶液のみとする)以外は、上記操作と同様の滴定を行った。
A=[(C−B)×f×5.611]/S
(上記式中、Aは、試料の酸価(mgKOH/g)を示す。Bは、空試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(mL)を示す。Cは、本試験の水酸化カリウムエチルアルコール溶液の添加量(mL)を示す。fは、水酸化カリウム溶液のファクターを示す。Sは、試料の質量(g)を示す。)
測定サンプル0.100gを250mLのトールビーカーに精秤し、テトラヒドロフラン150mLを加え、30分かけて溶解した。この溶液にpH電極を入れ、サンプルのテトラヒドロフラン溶液のpHを読み取った。その後、0.1mol/L水酸化カリウムエチルアルコール溶液(キシダ化学(株)製)を10μLずつ添加し、その都度pHを読み取り、滴定を行った。pHが10以上となり、30μL添加してもpHの変化がなくなるまで0.1mol/L水酸化カリウムエチルアルコール溶液を加えた。得られた結果から0.1mol/L水酸化カリウムエチルアルコール溶液添加量に対するpHをプロットし、滴定曲線を得た。得られた滴定曲線からpH変化の傾きが一番大きいところを中和点とし、添加した水酸化カリウム量から酸価(mgKOH/g)を算出した。pKaは中和点までに必要とした0.1mol/L水酸化カリウムエチルアルコール溶液量の半分量でのpHと同じ値であるため、滴定曲線から半分量でのpHを読み取った。
前述した<イオン性官能基を有する樹脂のpKaの測定>で、イオン性官能基を有する樹脂の酸価が求められる。この樹脂酸価を全て中和できる量の中和剤の量を100%とした。
重合体Aに含まれる構造aの含有量は核磁気共鳴分光分析(1H−NMR)[400MHz、CDCl3、室温(25℃)]を用いて行った。
・測定装置:FTNMR装置JNM−EX400(日本電子(株)製)
・測定周波数:400MHz
・パルス条件:5.0μs
・周波数範囲:10500Hz
・積算回数:64回
得られたスペクトルの積分値から各単量体成分のmol比を求め、これを基に重合体Aに含まれる上記式(1)で示される1価の基の含有量(mol%)を算出した。
(工程1)
2,5−ジヒドロキシ安息香酸100gと80%硫酸1441gとを50℃に加熱混合し、分散液を得た。この分散液にtert−ブチルアルコール144gを加えて50℃で30分間撹拌した。その後、この分散液にtert−ブチルアルコール144gを加え、30分間撹拌する操作を3回行い、反応液を得た。反応液を室温まで冷却し、氷水1kgにゆっくり注ぎ、析出物を得た。析出物を濾過し、水洗し、ヘキサンで洗浄した。析出物をメタノール200mLに溶解させ、水3.6L中で再沈殿させた。これを濾過した後、濾物を80℃にて乾燥させることによって、下記式(4)で示されるサリチル酸中間体74.9gを得た。
工程1で得られたサリチル酸中間体25.0gをメタノール150mLに溶解させ、炭酸カリウム36.9gを加えて65℃に加熱し、反応液を得た。この反応液に4−(クロロメチル)スチレン18.7gとメタノール100mLの混合液を滴下し、65℃にて3時間反応させ、反応液を得た。反応液を冷却した後、濾過し、濾液を濃縮して粗生成物を得た。粗生成物をpH2の水1.5Lに分散させ、酢酸エチルを加えて抽出した。その後、抽出物を水洗し、硫酸マグネシウムを用いて乾燥させ、減圧下、酢酸エチルを留去して析出物を得た。析出物をヘキサンで洗浄した後、トルエンと酢酸エチルを用いて再結晶化させることで精製することによって、下記式(5)で示される重合性単量体M−1を20.1g得た。
上記式(4)で示されるサリチル酸中間体を2,4−ジヒドロキシ安息香酸18gに変更した以外は、重合性単量体M−1の合成例と同様にして、下記式(6)で示される重合性単量体M−2を得た。
上記式(4)で示されるサリチル酸中間体を2,3−ジヒドロキシ安息香酸18gに変更した以外は、重合性単量体M−1の合成例と同様にして、下記式(7)で示される重合性単量体M−3を得た。
構造式(4)で示されるサリチル酸中間体を2,6−ジヒドロキシ安息香酸18gに変更した以外は、重合性単量体M−1の合成例と同様にして、下記式(8)で示される重合性単量体M−4を得た。
上記式(5)で示される重合性単量体M−1の9.9gとスチレン60.1gをDMF42.0mLに溶解させ、窒素バブリングをしながら1時間撹拌した後、110℃まで加熱した。この反応液に、重合開始剤としてtert−ブチルパーオキシイソプロピルモノカルボネート(商品名:パーブチルI、日本油脂(株)製)4.62gとトルエン42mLの混合液を滴下した。さらに110℃にて4時間反応した。その後、冷却し、メタノール1Lに滴下し、析出物を得た。得られた析出物をテトラヒドロフラン120mLに溶解させた後、この溶解液をメタノール1.80Lに滴下し、白色析出物を析出させ、濾過し、減圧下90℃にて乾燥させることによって、重合体1を57.6g得た。得られた重合体1のNMRと酸価を測定し、重合体単量体M−1に由来する成分の含有量を確認した。
撹拌機、コンデンサー、温度計および窒素導入管を備えた反応容器にキシレン200gを入れ、窒素気流下で還流した。
以下の変更を行った以外は重合体2の合成例と同様に合成を行い、重合体3〜5を得た。
重合体3:
5−ビニルサリチル酸9.0gをフタル酸−1−ビニル5.3gに変更した。
重合体4:
5−ビニルサリチル酸9.0gをビニル安息香酸8.1gに変更した。
重合体5:
5−ビニルサリチル酸9.0gを1−ビニルナフタレン−2−カルボン酸10.9gに変更した。
重合体3〜5のpKaを表1に示す。
原料の使用量を表2に示すように変更した以外は、重合体1の合成例と同様にして重合体6〜9を得た。
重合体6〜9のpKaを表1に示す。
撹拌機、コンデンサー、温度計および窒素導入管を備えた反応容器にキシレン200gを入れ、窒素気流下で還流した。
重合体10のpKaを表1に示す。
窒素導入管、脱水管、撹拌器および熱電対を取り付けた反応容器にビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物500g、テレフタル酸154g、フマル酸45g、オクチル酸スズ2gを入れ、230℃で8時間の重縮合反応を行った。その後、さらに、8kPaで1時間にわたって重縮合反応を継続した。その後、160℃に冷却することにより、ポリエステルを合成した。次いで、160℃の状態でアクリル酸10gを投入し、混合させて15分間保持した後、スチレン142g、n−ブチルアクリレート35g、重合開始剤(ジ−tert−ブチルペルオキサイド)10gの混合物を滴下ロートにより1時間かけて滴下した。その後、160℃を維持した状態で1時間にわたって付加重合反応を行った後、200℃に昇温させ、10kPaで1時間保持することにより、重合体11を得た。
重合体11のpKaを表1に示す。
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン(MEK)(溶解度パラメーター:9.3)200.0部を入れ、重合体1の100.0部を加えて溶解させた(樹脂溶解液を得る工程)。
重合体と、中和剤の種類、量を表3に示すように変更した。
撹拌機、コンデンサー、温度計、窒素導入管を備えた反応容器に、メチルエチルケトン200.0部を入れ、重合体1を100.0部加えて溶解させた。
(トナー母粒子の製造)
エム・テクニック社製の高速撹拌装置(商品名:クレアミックス)を備えた容器中に0.1mol/LのNa3PO4水溶液850.0部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、60℃に加温した。ここに1.0mol/LのCaCl2水溶液68.0部を添加し、微細な難水溶性分散剤であるCa3(PO4)2を含む水系媒体を調製した。
・スチレン 70.0部
・n−ブチルアクリレート 30.0部
・飽和ポリエステル(テレフタル酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA共重合体、酸価:13mgKOH/g、重量平均分子量(Mw):14500) 3.0部
次に、上記溶解液に以下の材料を添加して、混合液を調製した。
・C.I.ピグメントブルー15:3 6.5部
・エステルワックス(主成分:C21H43COOC22H45、融点:72.5℃)12.0部
その後、混合液を60℃に加温した後、特殊機化工業(株)製のTK式ホモミキサーにて、回転数9000rpmの条件で撹拌し、上記材料を溶解させ、分散させた。
還流冷却管、撹拌機および温度計を備えた反応容器に上記トナー母粒子の分散液500.0部(固形分100.0部)を入れ、撹拌しながら、水酸化カリウム水溶液を加え、pHを8.5に調整した(pH調整)。ここに、樹脂粒子1の水分散体5.0部(固形分1.0部)を22℃で(添加温度)緩やかに添加し、回転数200rpmの条件で15分間撹拌を行った。
トナー製造例1において、樹脂粒子1の水分散体を、樹脂粒子2〜27の水分散体を用いるように変更した以外は、同様にしてトナー2〜27を得た。
トナー1〜27について、以下の方法に従って性能の評価を行った。結果を表4に示す。
23℃/50%RHの環境(N/N環境)下で、トナー載り量0.5mg/cm2となるようにベタ画像を出力した。
ベタ部分の画像の濃度を、マクベス社製のマクベス反射濃度計(商品名:RD918)を用いて測定した。
A:0.00以上0.05未満
B:0.05以上0.10未満
C:0.10以上0.20未満
D:0.20以上
N/N環境下でトナー載り量0.5mg/cm2となるようにベタ画像を出力した。印字面積(トナーが載る面積)10%の画像を10000枚出力し、その後、ベタ画像を出力した。
A:0.00以上0.05未満
B:0.05以上0.10未満
C:0.10以上0.20未満
D:0.20以上
Claims (9)
- イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂、
該樹脂を溶解しうる溶解度パラメーターが12.0以下の有機溶剤、
水、および、
該イオン性官能基の50mol%以上90mol%以下を中和しうる量の中和剤
を用いて調製された液を用い、該樹脂を含有する粒子を製造する樹脂粒子の製造方法であって、
該樹脂粒子の体積基準のメジアン径(Dv50)が、5nm以上200nm以下であり、
該イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂が、ビニルサリチル酸の重合体、フタル酸1ビニルの重合体、ビニル安息香酸の重合体、1−ビニルナフタレン−2−カルボン酸の重合体、および、下記式(1)で示される1価の基を有するビニル系重合体
(式(1)中、R 11 は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数が1以上18以下のアルキル基、または、炭素数が1以上18以下のアルコキシ基を示す。R 12 は、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1以上18以下のアルキル基、または、炭素数1以上18以下のアルコキシ基を示す。gは、1以上3以下の整数である。hは、0以上3以下の整数である。hが2または3の場合、h個のR 11 は同一であってもよいし、異なっていてもよい。*は、該ビニル系重合体における該1価の基の結合部位である。)
からなる群より選択される少なくとも1種であり、
該中和剤が、pKbが3.0以下の塩基を含み、
該塩基が、LiOH、NaOHおよびKOHからなる群より選択される少なくとも1種である
ことを特徴とする樹脂粒子の製造方法。 - 前記樹脂のpKaが、7.0以上8.5以下である請求項1に記載の樹脂粒子の製造方法。
- 前記イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂が、上記式(1)で示される1価の基を有するビニル系重合体である請求項1または2に記載の樹脂粒子の製造方法。
- 前記有機溶剤が、メチルエチルケトンおよびテトラヒドロフランからなる群より選択される少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂粒子の製造方法。
- 着色剤、結着樹脂およびワックスを含むトナー母粒子を製造する工程と、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法を用いて樹脂粒子を製造する工程と、
該トナー母粒子に該樹脂粒子を固着させてトナー粒子を得る工程と、
を有することを特徴とするトナー粒子の製造方法。 - 前記樹脂粒子の体積基準のメジアン径(Dv50)が、5nm以上200nm以下である請求項5に記載のトナー粒子の製造方法。
- 前記樹脂粒子の体積基準のメジアン径(Dv50)と、個数基準のメジアン径(Dn50)の比である、Dv50/Dn50が、2.5以下である請求項5または6に記載のトナー粒子の製造方法。
- イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂と該樹脂を溶解しうる溶解度パラメーターが12.0以下の有機溶媒とを混合して、該樹脂が該有機溶媒に溶解した樹脂溶解液を得る工程、
該樹脂溶解液と中和剤とを混合し、該樹脂の有する該イオン性官能基の50mol%以上90mol%以下が該中和剤によって中和された混合液を得る中和剤混合工程、
該混合液の粒子が水中に分散した分散液を得る造粒工程、及び、
該分散液から該有機溶媒を除去する工程
を有する樹脂粒子の製造方法であって、
該樹脂粒子の体積基準のメジアン径(Dv50)が、5nm以上200nm以下であり、
該イオン性官能基を有するpKaが6.0以上9.0以下である樹脂が、ビニルサリチル酸の重合体、フタル酸1ビニルの重合体、ビニル安息香酸の重合体、1−ビニルナフタレン−2−カルボン酸の重合体、および、下記式(1)で示される1価の基を有するビニル系重合体
(式(1)中、R 11 は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、炭素数が1以上18以下のアルキル基、または、炭素数が1以上18以下のアルコキシ基を示す。R 12 は、水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1以上18以下のアルキル基、または、炭素数1以上18以下のアルコキシ基を示す。gは、1以上3以下の整数である。hは、0以上3以下の整数である。hが2または3の場合、h個のR 11 は同一であってもよいし、異なっていてもよい。*は、該ビニル系重合体における該1価の基の結合部位である。)
からなる群より選択される少なくとも1種であり、
該中和剤が、pKbが3.0以下の塩基を含み、
該塩基が、LiOH、NaOHおよびKOHからなる群より選択される少なくとも1種である
ことを特徴とする樹脂粒子の製造方法。 - 前記造粒工程が、転相乳化または攪拌によって造粒する工程である請求項8に記載の樹脂粒子の製造方法。
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