JP6968631B2 - 疎水性シリカ粉末及びトナー樹脂粒子 - Google Patents
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Description
1.屈曲及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子を含有する疎水性シリカ粉末であって、
前記疎水性シリカ粉末は、体積平均粒子径D50vが40nm以上300nm以下であり、且つ、疎水化度が50%以上であり、
前記疎水性シリカ粉末中の前記屈曲構造及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子の含有量は、走査型電子顕微鏡で観察した20万倍での任意の視野内の粒子個数中の20%以上である、ことを特徴とする疎水性シリカ粉末。
2.29Si−固体NMRスペクトルにおいて、15〜10ppmの範囲内に化学シフトの中心値を有するピークを示す、項1に記載の疎水性シリカ粉末。
3.下記針入度測定方法により測定される針入度d(mm)と、前記体積平均粒子径D50v(nm)との比d/D50vが、2.4以上である、項1又は2に記載の疎水性シリカ粉末。
(針入度測定方法)
(1)トナー樹脂粒子100質量部に対して、前記疎水性シリカ粉末を2質量部外添する。
(2)5℃、80%RHの条件下で24時間加熱する。
(3)24℃で2時間放冷し、針入度dを測定する。
4.項1〜3のいずれかに記載の疎水性シリカ粉末が樹脂粒子に外添されている、トナー樹脂粒子。
本発明の疎水性シリカ粉末は、屈曲及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子を含有する疎水性シリカ粉末であって、上記疎水性シリカ粉末は、体積平均粒子径D50vが40nm以上300nm以下であり、且つ、疎水化度が50%以上であり、上記疎水性シリカ粉末中の上記屈曲構造及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子の含有量は、走査型電子顕微鏡で観察した20万倍での任意の視野内の粒子個数中の20%以上である。
上記特徴を有する疎水性シリカ粉末は、屈曲及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子を上記範囲の含有量で含有しており、体積平均粒子径D50vが上記範囲であるので、樹脂粒子に十分に外添することができる。このため、シリカ粉末の体積平均粒子径が大きくなくても、樹脂粒子に高い耐熱性を付与することができる。また、体積平均粒子径が大きい疎水性シリカ粉末を用いる必要がないため、樹脂粒子の帯電性の低下が抑制されており、樹脂粒子に高い帯電性能を付与することができる。更に、本発明の疎水性シリカ粉末は、疎水化度が上記範囲であるので、樹脂粒子に十分に外添することができることとあいまって、樹脂粒子に高い疎水性を付与することができる。
[疎水化度(%)]=[Y/(50+Y)]×100
(針入度測定方法)
(1)樹脂粒子100質量部に対して、疎水性シリカ粉末を2質量部外添する。
(2)55℃、80%RHの条件下で24時間加熱する。
(3)24℃で2時間放冷し、針入度dを測定する。
本発明の疎水性シリカ粉末を製造する方法としは特に限定されず、例えば、
(1)屈曲及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子を含有するコロイダルシリカを調製する工程I、
(2)上記コロイダルシリカを疎水化して、疎水化コロイダルシリカを調製する工程II、及び、
(3)上記疎水化コロイダルシリカを乾燥、粉砕して粉末化する工程III
を有する製造方法が挙げられる。以下、上記製造方法について説明する。
工程Iは、屈曲及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子を含有するコロイダルシリカを調製する工程である。
2)ケイ酸アルキルを加水分解して得られる加水分解液を前記母液に添加する工程ii
A)混合液のpHが7未満となるまで前記加水分解液を添加する工程1
B)混合液のpHが7以上となるまでアルカリ水溶液を添加する工程2及び
C)混合液のpHを7以上に維持しながら前記加水分解液を添加する工程3
を順に有する。
母液調製工程では、アルカリ触媒及び水を含む母液を調製する。例えば、水にアルカリ触媒を添加することにより母液を調製すれば良い。
添加工程では、ケイ酸アルキル(好ましくはテトラメチルオルトシリケート)の加水分解液(以下単に「加水分解液」ともいう。)を前記母液に添加する。
(但し、Meは、メチル基を示す。)
A)混合液のpHが7未満となるまで前記加水分解液を添加する工程1
B)混合液のpHが7以上となるまでアルカリ水溶液を添加する工程2及び
C)混合液のpHを7以上に維持しながら前記加水分解液を添加する工程3
を順に有する。つまり、アルカリ性の母液に加水分解液を添加して一旦混合液のpHを7未満(酸性領域)とした後、アルカリ水溶液を添加して混合液のpHを7以上に戻し、その後はpHを7以上に維持しながら(即ちアルカリ水溶液を添加しながら)加水分解液の添加を継続する。なお、アルカリ水溶液を添加して混合液のpHを7以上に戻す工程(工程2)では加水分解液の添加を中止するか又は添加を少量とすることが好ましい。以下、工程毎に説明する。
(但し、SDは標準偏差、Dは平均粒子径を示す。)
工程IIは、上記コロイダルシリカを疎水化して、疎水化コロイダルシリカを調製する工程である。
工程IIIは、上記疎水化コロイダルシリカを乾燥、粉砕して粉末化する工程である。
本発明のトナー樹脂粒子は、上記疎水性シリカ粉末が樹脂粒子に外添されているトナー樹脂粒子である。
ガラス転移温度が上記範囲であることにより、最低定着温度が維持され易くなる。
実施例1
25℃に温度調整した水8106gに、テトラメチルオルトシリケート(TMOS)2394gを、撹拌しながら8分かけて滴下した。次いで、60分間撹拌を続け、9%ケイ酸水溶液10500gを調製した。
実施例1と同様にして、9%ケイ酸水溶液10500gを調製した。
10℃に温度調整した水1598gに、テトラメチルオルトシリケート(TMOS)472gを、撹拌しながら8分かけて滴下した。次いで、60分間撹拌を続け、9%ケイ酸水溶液2070gを調製した。
比較例1の疎水性シリカ粉末として、扶桑化学工業株式会社製HSP−6Aを用意した。比較例1の疎水性シリカ粉末の物性を表1に示す。
ポリエステル系樹脂の樹脂粒子として、三笠産業株式会社製トナー(体積平均粒子径D50v9.2nm)を100g用意した。当該樹脂粒子及び実施例及び比較例で得られた疎水性シリカ粉末2gを容器に入れ、振とう機(株式会社ヤヨイ製YS−8D)を用いて振とうし、樹脂粒子に疎水性シリカ粉末を外添して、トナー樹脂粒子を調製した。
走査型電子顕微鏡(SEM 日本電子株式会社製:JSM−6700)により、20万倍の条件で疎水性シリカ粉末中の二次粒子100個以上を観察し、二次粒子の画像解析によって得られた円相当径の累積頻度における50%径(D50v)を、体積平均粒子径D50vとした。
走査型電子顕微鏡(SEM 日本電子株式会社製:JSM−6700)で観察した20万倍での任意の視野内の粒子個数中から屈曲構造及び/又は分岐構造を有する粒子を数え、当該粒子の割合を算出し、含有量(%)とした。なお、屈曲構造とは、3つ以上の一次粒子が一列に結合しており、直線ではない二次粒子の構造であり、分岐構造とは、4つ以上の一次粒子が結合ており、一列でない(枝を有する)二次粒子の構造である。
200mLのビーカーに純水50mLを入れ、疎水性シリカ粉末0.2gを添加し、マグネットスターラーで撹拌して、疎水性シリカ粉末の分散液を調製した。メタノールを入れたビュレットの先端を分散液中に入れ、撹拌下でメタノールを滴下して、疎水性シリカ粉末が完全に水中に分散するまでに要したメタノールの添加量を測定してYmLとし、以下の式に基づいて疎水化度を算出した。
[疎水化度(%)]=[Y/(50+Y)]×100
疎水性シリカ粉末の29Si−固体NMRスペクトルを、4mm HXMASプローブを備えたJNM―ECX400(日本電子株式会社製)を用い、固体NMR試料管 4mm、サンプル量 70μL、測定核種 29Si(79.4MHz)、回転速度 8kHz、温度 21℃、測定モード CPMAX、繰り返し時間 3.10sec、積算回数 2000回、外部標準 シリコンゴム(−22.333ppm)の条件で測定した。
樹脂粒子:疎水性シリカ粉末=100:2の割合(質量比)となるように、樹脂粒子に疎水性シリカ粉末を外添し、トナー樹脂粒子を調製した。トナー樹脂粒子10gをアイボーイ広口びん100mL(容量100mLのポリ瓶)へ量り取り、23℃、53%RHの条件下で24時間前処理した。次いで、20〜25℃、50〜60%RHに調節した室内で、吸引式ファラデーゲージ(トレック・ジャパン株式会社製:MODEL 212HS)を用いて帯電量を3回測定し、平均値を帯電量とした。
樹脂粒子:疎水性シリカ粉末=100:2の割合(質量比)となるように、樹脂粒子に疎水性シリカ粉末を外添し、トナー樹脂粒子を調製した。すなわち、樹脂粒子100質量部に対して、前記疎水性シリカ粉末を2質量部外添した。トナー樹脂粒子10gをアズワン規格瓶No.5(容量50mLのガラス瓶)へ量り取り、55℃、80%RHの条件下で24時間加熱した。次いで、24℃で2時間放冷し、自動針入度測定装置(株式会社離合社製 製品名RPM−201)を用いて針入度を4回測定し、平均値を針入度とした。
疎水性シリカ粉末を2時間真空乾燥した後、真空乾燥後の疎水性シリカ粉末2gをシャーレへ精秤し、60℃、80%RHで48時間前処理した。次いで、水分気化装置ADP−611(京都電子工業製)、カールフィッシャー水分計MKV−710(京都電子工業製)を用いて10分間滴定を行い、2回測定した平均値を飽和水分量とした。
Claims (4)
- 屈曲及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子を含有する疎水性シリカ粉末であって、
前記疎水性シリカ粉末は、体積平均粒子径D50vが40nm以上300nm以下であり、疎水化度が50%以上であり、且つ、飽和水分量が3%以下であり、
前記疎水性シリカ粉末中の前記屈曲構造及び/又は分岐構造を持つシリカ二次粒子の含有量は、走査型電子顕微鏡で観察した20万倍での任意の視野内の粒子個数中の20%以上である、ことを特徴とする疎水性シリカ粉末。 - 29Si−固体NMRスペクトルにおいて、15〜10ppmの範囲内に化学シフトの中心値を有するピークを示す、請求項1に記載の疎水性シリカ粉末。
- 下記針入度測定方法により測定される針入度d(mm)と、前記体積平均粒子径D50v(nm)との比d/D50vが、2.4以上である、請求項1又は2に記載の疎水性シリカ粉末。
(針入度測定方法)
(1)樹脂粒子100質量部に対して、前記疎水性シリカ粉末を2質量部外添する。
(2)55℃、80%RHの条件下で24時間加熱する。
(3)24℃で2時間放冷し、針入度dを測定する。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の疎水性シリカ粉末が樹脂粒子に外添されている、トナー樹脂粒子。
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