JP6876230B2 - 分散液の製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る分散液の製造方法は、樹脂と分散剤とを溶融混合して溶融混合物を形成する溶融混合工程と、樹脂を溶解しない非水系媒体を溶融混合物に添加して乳化する乳化工程とを少なくとも含む。
樹脂と分散剤とを溶融混合して溶融混合物を形成する溶融混合工程は、加熱により溶融した樹脂と分散剤とが混合されてなる溶融混合物を形成するものであれば、特に限定されない。例えば、混合装置に樹脂と分散剤とを投入した後、樹脂を加熱して溶融させながら、溶融した樹脂と分散剤とを混合することによって、溶融混合物を形成すればよい。また、混合装置に樹脂を投入した後、樹脂を加熱して溶融させ、次いで、溶融した樹脂を攪拌しながら、混合装置に分散剤を添加することによって、溶融混合物を形成してもよい。なお本明細書における「攪拌」との記載は、対象物の粘度から見て混練に分類されるような混合形態も含むものとする。
本実施形態の製造方法では、溶融混合工程で形成された溶融混合物に、樹脂を溶解しない非水系液体媒体を添加することにより、樹脂を含有する分散相が非水系媒体を含有する連続相に分散されてなるO/O型エマルジョンを形成する、乳化工程を行う。本実施形態の製造方法における乳化工程は、O/W型エマルジョン又はW/O型エマルジョンの「転相乳化」に相当する。
本実施形態に係る樹脂粒子が非水系媒体に分散されてなる分散液は、例えば、上記の方法により製造されたエマルジョンに対し、エマルジョンの温度を低下させて、前記樹脂の粒子を含有する分散液を得る温度低下工程を行うことにより、製造することができる。本実施形態に係る分散液における樹脂粒子は、エマルジョンにおける分散相が固化されて形成されたものである。よって、分散液に分散されている樹脂粒子の体積平均粒径D50v及び体積平均粒度分布指標GSDvは、エマルジョンにおける分散相の体積平均粒径D50v及び体積平均粒度分布指標GSDvが維持されると考えられる。
本実施形態に係る製造方法で製造される分散液を構成する各種原材料について説明する。
本実施形態の製造方法に用いられる樹脂は、高分子の有機化合物である限り特に制限されず、合成樹脂及び天然樹脂のいずれも使用でき、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれも使用でき、結晶性樹脂及び非晶性樹脂のいずれも使用できる。
本実施形態の製造方法に使用する非水系媒体は、本実施形態の製造方法において使用される温度範囲において液体であって、なお且つ、樹脂を溶解しない非水系液体媒体である限り、特に制限されない。非水系媒体が「樹脂を溶解しない」とは、非水系媒体に対する樹脂の溶解度が1質量%以下であることをいう。転相乳化法における相分離の観点から、非水系媒体に対する樹脂の溶解度が1質量%以下となる樹脂及び非水系媒体の組合せを用いて、本実施形態のエマルジョン製造方法を行うことが好ましい。
本実施形態の製造方法に用いる分散剤としては、使用する非水系媒体に対して相溶性を有し、溶融した樹脂と非水系媒体とのエマルジョンを形成できる化合物であればいずれも使用できる。分散剤が非水系媒体に対して「相溶性を有する」とは、例えば、非水系媒体に対する分散剤の溶解度が、99質量%以上であることをいう。分散性の観点から、非水系媒体に対する溶解度が99質量%以上である分散剤は、好ましい。非水系媒体に対する分散剤の溶解度は、上記の非水系媒体に対する樹脂の溶解度の測定方法に準じて、測定することができる。
本実施形態に係る分散液の製造方法における溶融混合工程において、樹脂及び分散液に、着色剤粒子及び離型剤粒子を混合することにより、本実施形態に係る分散液である液体現像剤を製造することができる。
樹脂のガラス転移温度Tgは、ASTMのD3418−8に準拠した示差走査熱量測定により行い、示差走査熱量計(株式会社島津製作所製、DSC−50)を用いて、1回目の昇温過程で得られたDSC曲線の吸熱部におけるベースラインと立ち上がりラインとの延長線の交点の温度をもって、ガラス転移温度Tgとした。
○:1以上1.5未満
△:1.5以上2.0未満
×:2.0以上
<非晶性ポリエステル樹脂A1の作製>
攪拌装置、窒素導入管、温度センサー、及び精留塔を備えた内容量5Lのフラスコに、下記の材料を投入した。
・テレフタル酸 : 30モル部
・フマル酸 : 70モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド付加物 : 5モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド付加物 : 95モル部
樹脂A1を100部と、分散剤B1(味の素株式会社製、製品名「アジスパーPN411」)30部を、95℃に設定した内容量5Lのニーダーに投入した。ブレード回転数30rpmで撹拌しながら、30分間混合することにより、樹脂A1及び分散剤B1を溶融混合した。回転数30rpmで撹拌しながら、ニーダーの蓋の上部に設置した添加ラインから、90℃に加熱した非水系媒体C1(松村石油株式会社製、製品名「モレスコホワイトMT−30P」)を50部/時の添加速度で、計200部添加した。これにより、樹脂A1を含む分散相と非水系媒体C1を含む連続相とで形成されたO/O型エマルジョンD1を得た。非水系媒体C1に対する樹脂A1の溶解度は0.01%であり、非水系媒体C1に対する分散剤B1の溶解度は100%であった。
O/O型エマルジョンD1を25℃に設定したウォーターバス中で水浴させながら攪拌することで25℃に冷却し、樹脂A1の粒子が非水系媒体C1に分散している分散液E1を得た。分散液E1に含まれる樹脂A1の粒子の体積平均粒径D50vは350nmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.29であり、体積平均粒度分布指標の評価は○であった。
<O/O型エマルジョンD2の作製>
図1に示す二軸押出機10(東芝機械株式会社製、製品名「TEM−26SS」)に、樹脂A1を原料投入口14から、分散剤B1を分散剤投入口16から、それぞれ投入して、樹脂A1及び分散剤B1の溶融混合物を作製した。樹脂A1の添加速度は100部/時であり、分散剤B1の添加速度は30部/時であった。1バレル目のバレル温度を30℃に、2バレル目から8バレル目までのバレル温度を95℃、9バレル目のバレル温度を60℃、10バレル目のバレル温度を30℃に、スクリュー回転数を500rpmに、それぞれ設定した。90℃に加熱した非水系媒体C1を、二軸押出機10の3バレル目にある非水系媒体投入口20から20部/時の添加速度で、5バレル目にある非水系媒体投入口21から30部/時の添加速度で、7バレル目にある非水系媒体投入口22から30部/時の添加速度で、それぞれ添加した。8バレル目の終端におけるシリンダー12の内容物をサンプリングしたところ、樹脂A1を含む分散相と非水系媒体C1を含む連続相とで形成されたO/O型エマルジョンD2が製造されていることが確認された。
次いで、20℃の非水系媒体C1を9バレル目にある非水系媒体投入口23から120部/時の添加速度で添加した。これにより、O/O型エマルジョンD2を50℃に冷却し、樹脂A1の粒子が非水系媒体C1に分散している分散液E2を排出口24から取り出した。分散液E2に含まれる樹脂A1の粒子の体積平均粒径D50vは260nmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.26であり、体積平均粒度分布指標の評価は○であった。
<樹脂A2の作製>
キシレン100部を窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対を装備した5Lのフラスコに入れ、液温を130℃に上げた。そこに、スチレンを100部、アクリル酸2−エチルヘキシルを300部、フタル酸ジブチルを10部の混合液を、液温を130℃に保持しながら、攪拌下、2時間かけて滴下し、更に2時間130℃に保持して重合反応を行った。その後、液温を160℃に上げて1時間反応を行った後、液温を200℃に上げて2時間保持して、キシレンを除去した。更にフラスコ内部の気圧を8kPaにして残りのキシレンを除去することにより、樹脂A2を得た。樹脂A2の重量平均分子量Mwは16200であり、ガラス転移温度Tgは56℃であった。
樹脂A2、分散剤B2(信越化学社製、製品名「KF−857」)及び非水系媒体C2(エクソン化学社製、製品名「エクソールD80」)を用いて、実施例1におけるO/O型エマルジョンD1の作製方法と同様の方法で、樹脂A2及び分散剤B2を溶融混合し、樹脂A2を含む分散相と非水系媒体C2を含む連続相とで形成されたO/O型エマルジョンD3を得た。非水系媒体C2に対する樹脂A2の溶解度は0.01%であり、非水系媒体C2に対する分散剤B2の溶解度は100%であった。
O/O型エマルジョンD3を用いて、実施例1における分散液E1の作製方法と同様の方法で、分散液E3を得た。分散液E3に含まれる樹脂A2の粒子の体積平均粒径D50vは720nmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.73であり、体積平均粒度分布指標の評価は△であった。
<O/O型エマルジョンD4の作製>
樹脂A1、分散剤B3(Lubrizol社製、製品名「ソルスパース13940」)及び非水系媒体C1を用いて、実施例1におけるO/O型エマルジョンD1の作製方法と同様の方法で、樹脂A1及び分散剤B3を溶融混合し、樹脂A1を含む分散相と非水系媒体C1を含む連続相とで形成されたO/O型エマルジョンD4を得た。非水系媒体C1に対する分散剤B3の溶解度は100%であった。
O/O型エマルジョンD4を用いて、実施例1における分散液E1の作製方法と同様の方法で、分散液E4を得た。分散液E4に含まれる樹脂A1の粒子の体積平均粒径D50vは280nmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.29であり、体積平均粒度分布指標の評価は○であった。
<O/O型エマルジョンD5の作製>
樹脂A1及び分散剤B1及び非水系媒体C3(エクソン化学社製、製品名「アイソパーL」)を用いて、実施例1におけるO/O型エマルジョンD1の作製方法と同様の方法で、樹脂A1及び分散剤B1を溶融混合し、樹脂A1を含む分散相と非水系媒体C3を含む連続相とで形成されたO/O型エマルジョンD5を得た。非水系媒体C3に対する樹脂A1の溶解度は0.01%であり、非水系媒体C3に対する分散剤B1の溶解度は100%であった。
O/O型エマルジョンD5を用いて、実施例1における分散液E1の作製方法と同様の方法で、分散液E5を得た。分散液E5に含まれる樹脂A1の粒子の体積平均粒径D50vは340nmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは1.27であり、体積平均粒度分布指標の評価は○であった。
<O/O型エマルジョンD6の作製>
200部の非水系媒体C1に30部の分散剤B1を添加し、混合した。次いで分散剤B1を含む非水系媒体C1に100部の樹脂A1を添加し、ウルトラタラックス(IKA社製)を用いて3000rpmで攪拌しながら昇温を開始した。分散液の温度が150℃になった時点で回転数を6000rpmに上げ、温度を維持しながら30分間攪拌を行い、高速のせん断力の付与により、樹脂A1を含む分散相と非水系媒体C1を含む連続相とで形成されたO/O型エマルジョンD6を得た。
O/O型エマルジョンD6を用いて、実施例1記載の分散液E1の作製方法と同様の方法で、分散液E6を得た。分散液E6に含まれる樹脂A1の粒子の体積平均粒径D50vは7.8μmであり、体積平均粒度分布指標GSDvは2.12であり、体積平均粒度分布指標の評価は×であった。
Claims (4)
- 樹脂と分散剤とを溶融混合して溶融混合物を形成する溶融混合工程と、前記樹脂を溶解しない非水系媒体を前記溶融混合物に添加して乳化する乳化工程とを含む、前記樹脂の粒子を含有する分散液の製造方法であって、
得られる前記樹脂の粒子の体積平均粒径が1μm以下であることを特徴とする分散液の製造方法。 - 前記樹脂が、ポリエステル樹脂であることを特徴とする、請求項1に記載の分散液の製造方法。
- 前記分散剤が、重量平均分子量が2000以上である分散剤であることを特徴とする、請求項1または2に記載の分散液の製造方法。
- 前記非水系媒体が、非環式脂肪族炭化水素および脂環式炭化水素から選択される少なくとも1種であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の分散液の製造方法。
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