JP7161161B2 - 金属光沢を有する物品及びトナー並びに金属光沢を有する物品の製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る金属光沢を有する物品(以下「本物品」ともいう。)1の概略図である。本図の本物品は、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂の少なくともいずれかと、チオフェン重合体と、が混合されたものであり、基板の上に物品が形成された膜の形態となっている例であるが、例えば図2で示す、より立体的で複雑な形状とすることも可能である。
本物品において、ポリエステル樹脂とは、多価カルボン酸と多価アルコールとの重縮合体からなる樹脂をいい、この限りにおいて限定されるわけではないが、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチルテレフタレート、ポリトリメチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、ポリトリテトラメチレンナフタレート及びこれらの混合物等を例示することができるがこれに限定されない。
本物品において、ポリカーボネート樹脂とは、カーボネート基を構成要素として有する樹脂であって、例えばビスフェノールAとホスゲンによって製造可能な樹脂である。また本物品において、ポリカーボネート樹脂の平均分子量は、金属光沢を有する限りにおいて限定されるわけではないが、1000以上1000000以下であることが好ましく、より好ましくは3000以上100000以下である。
本物品において、ポリビニルピロリドン樹脂とは、N-ビニル-2-ピロリドンが重合した樹脂をいう。また本物品において、ポリビニルピロリドン樹脂の平均分子量は、金属光沢を有する限りにおいて限定されるわけではないが、1000以上1000000以下であることが好ましく、より好ましくは3000以上100000以下である。
本物品において、ポリスチレン樹脂とは、スチレンを重合してなる樹脂をいう。また本物品において、ポリスチレン樹脂の平均分子量は、金属光沢を有する限りにおいて限定されるわけではないが、1000以上1000000以下であることが好ましく、より好ましくは3000以上500000以下であり、さらにこのましくは300000以下である。
本物品において、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂とは、アクリル酸エステルを重合させた樹脂をいう。またポリメタクリル酸メチル樹脂の平均分子量は、金属光沢を有する限りにおいて限定されるわけではないが、1000以上1000000以下であることが好ましく、より好ましくは3000以上500000以下である。
本物品において、スチレンアクリル共重合体樹脂とは、アクリルニトリルとスチレンの共重合化合物をいう。スチレンアクリル共重合体樹脂の平均分子量は、金属光沢を有する限りにおいて限定されるわけではないが、1000以上1000000以下であることが好ましく、より好ましくは3000以上500000以下である。
(チオフェン重合体)
また本物品において「チオフェン重合体」とは、二以上のチオフェンが互いに結合して重合したものをいい、下記一般式で示される化合物をいう。
ここで「化学重合法」とは、酸化剤を用いて液相及び固相の少なくともいずれかにおいて行う重合をいう。
また、本物品において、上記のとおりチオフェン重合体は、電解重合を用いて製造することもできる。本実施形態において、電解重合とは、重合体の前駆体となる物質(モノマー)を、支持電解質を含む溶液に溶解し、その後モノマーを電極酸化することにより、導電体上に溶液不溶性重合体膜を形成する手法をいう。
本物品は、上記の化学重合あるいは電解重合で合成されたチオフェン重合体とポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂の少なくともいずれかを混合することで作製するが、この混合においては、溶媒を用いることが好ましい。溶媒としては、上記ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂の少なくともいずれかとチオフェン重合体を混合させることができる限りにおいて限定されるわけではないが、例えばニトロメタン、γ-ブチロラクトン、アセトニトリル、炭酸プロピレン、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン及びこれらの混合物を用いることができるがこれに限定されない。
ところで、本実施形態に係る物品は、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂の少なくともいずれかとチオフェン重合体を混合したものとなっている。ポリエステル樹脂自体は、例えばプリンターやコピー機等で用いられるトナーのバインダーとして使用されており、この物品はプリンター等のトナーとして用いることが可能である。トナーとする場合、上記ポリエステル樹脂とチオフェン重合体の混合物を微小な粒子とすることで実現できる。なお、微小な粒子とする方法としては上記ポリエステル樹脂とチオフェン重合体を混合した物品を破砕して所望の粒径とすることができるが、例えば上記作製した溶液の粘度を低くし、インクジェットノズルを用いた噴霧等により所望の粒径より少し大きい程度の液滴を形成し、この液滴から溶媒を除去させることで乾燥した粒とすることができる。もちろん、他の樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂なども可能である限り用いることができる。
まず、3-メトキシチオフェン(以下、「3MeOT」とする)のモノマーを重合前に蒸留し、不純物を除去した。蒸留したモノマー5.418gをアセトニトリル475mlに、窒素をバブリングしながら30分間プロペラ攪拌機で攪拌し、モノマー溶液0.1mol/lを調製した。
上記作製したオリゴマー、高分子樹脂であるポリエステル(PES)樹脂(東洋紡社製 バイロン200、平均分子量17,000)、そして溶媒であるニトロメタン及びγ-ブチロラクトン(以下、GBLとする)をそれぞれ下記表1、表2で示す量で混合し、撹拌した。なお、下記表中、3MeOT:PESはオリゴマーとポリエステルの重量比を表し、以降その表記をサンプル名とする。従って、1:0は樹脂を含まない、オリゴマーのみの溶液を表す。
よく洗浄したガラス基板上に上記溶液をスポイトで滴下して塗布した。ニトロメタン溶媒の塗膜は、室温で1時間(20℃、40%RH)乾燥、GBL溶媒の塗膜は、恒温温風乾燥機で30分間(45℃)乾燥させた。
ここで、図5及び図6に、上記表1および表2それぞれの溶液から作成された塗布膜の正反射スペクトルを顕微紫外可視近赤外分光光度計(日本分光社製 MSV-370)で測定した結果を示す。なお波長間隔は0.5nm、アパーチャーサイズは100×100μmとした。
また、分光測色計(コニカミノルタ社製 CM-600d)を用いて膜の測色の結果を以下の表3、4にそれぞれ示す。この場合において、光源はD65、視野角は10度、測定は正反射光を含んだ結果で測色を行った。
次に、塗膜の機械的性質を引っかき硬度(JIS5600-5-4)に基づいて評価した。鉛筆は、三菱鉛筆ハイユニを使用し、塗膜にキズ跡が生じなかったもっとも硬い鉛筆の硬度を表7、表8にそれぞれ示す。
なお、上記作製した溶液の粘度を調整することで、膜ではなく立体的形状の物品を作成することができる。図13に、膜ではなく実際の立体的形状とした物品の例について写真図を示しておく。本図で示すように、高い強度を備えた立体的形状の物品とすることが可能である。
上記PESの例と同様、他の樹脂との組み合わせを行い、塗布液を作製した。具体的には、下記表9で示す種々の樹脂10mgをγ-ブチルラクトン1.0g(以下「GBL」という。)又はニトロメタン1.0gに完全に溶解させ、その溶液に上記作製したチオフェン重合体10mgを混合し、撹拌した。
そして、よく洗浄したガラス基板上に上記作製した塗布液をスポイトで滴下して塗布し、塗膜を恒温温風乾燥機で1時間(60℃)乾燥させた。なおいずれも膜厚は18μm程度であった。
図15乃至図17に、分光測色計(コニカミノルタ製CM-600d)を用いて、反射スペクトルを測定した。光源はD65、視野角は10度、測定は制反射を含んだ測定法(SCI方式)で測定を行った。なお図15はニトロメタン溶媒から作製した樹脂を含まない膜及びPEN-N膜の全反射スペクトルを示し、図16は、GBL溶媒から作製した樹脂を含まない膜及びPES-G膜、PC膜及びPVP膜の全反射スペクトルを示し、また図17は、GBL溶媒から作製した樹脂を含まない膜及び、PES膜、PMMA膜及びStAc膜の全反射スペクトルをそれぞれ示している。
次に、上記した分光測色計を用い、上記図で示した膜の金色調面の測色を行った。光源はD65、視野角は10度、測定は制反射光を含んだ測定法(SCI方式)で測色を行った。なお、L*、a*、b*の値は、CIE1976(L*,a*,b)色空間における明度L*、色相と彩度a*、b*を表し、JISZ8781-4:2013の規格に基づいている。この結果得られた測色の絶対値データについて下記表10に示し、その値のL*、a*、b*のグラフを図18乃至20に示す。なお図18中の●は金蒸着膜を、■1はニトロメタン溶媒から作製された樹脂を含有しない金色調膜、■2はPES-N膜をそれぞれ示している。また、図19中の●は金蒸着膜を、■1はGBL溶媒から作製された樹脂を含まない金色調膜、■2はPES-G膜を、■3はPC膜を、■4はPVP膜をそれぞれ示す。また、図20中の●は金蒸着膜を、■1はGBL溶媒から作製された樹脂を含有しない金色調膜、■2はPS膜、■3はPMMA膜、■4はStAc膜をそれぞれ示している。
次に、樹脂の添加量をオリゴマーに対し8倍以上に増量したときの塗布膜において、同様の金色調光沢の発現が確認された。以下にその結果について示す。
チオフェン重合体は上記実施例と同様に行った。また、下記表13で示す種々の樹脂80mgを1.0gのGBLに完全に溶解させ、その溶液に上記作製した3MeOTオリゴマー10mgを混合し、撹拌した。次いで、よく洗浄したガラス基板上に上記溶液をスポイトで滴下して塗布し、塗膜を恒温温風乾燥機で1時間(60℃)乾燥させた。膜厚は約50μm程度であった。
図28に、上記作製された塗布膜のうち、PESの表面及びPS、PMMA、StAcのガラス基板との接着面(裏面)の正反射スペクトルを、兼備紫外可視近赤外分光光度計(日本分光社製MSV-370)で測定した結果をそれぞれ示す。本図の結果と上記した同様の結果を比較すると、立ち上がり波長や反射率に差がないことから、樹脂をオリゴマーに対して過剰に混合しても金色光沢が発現することが確認された。
次に、それぞれの膜のL*、a*、b*の値を下記表14に示し、その値のL*とa*-b*のグラフを図29に示す。結果として、いずれの樹脂膜とも金蒸着と近い値をとっているがa*及びb*の値は金蒸着膜と比較してやや低い値となり、緑と青みがやや強いことがわかる。なお、上記俵と比較すると樹脂を増量しても色調に変化はあまりなかった。なお図中の●は金蒸着膜を、■1はGBL溶媒から作製された樹脂を含まない金色調膜、■2はPES膜を、■3はPS膜を、■4はPMMA膜を、■5はStAc膜をそれぞれ示す。
ここで、金色調光沢が発現しているPES膜の表面とPMMA膜の裏面のX線回折分析を行い、チオフェン重合体に起因する結晶性構造(ラメラ構造)の有無に関する知見を得た。測定には、リガク社製SmartLabを用いて、薄膜法で測定を行った。この場合の膜厚は50μm程度であった。
X線高電子分光分析により、膜の表面(深さ2.5nm程度までの表面)の構成元素と存在量に関する知見を得た。測定にはPHI社製QuanteraIIを用い、X線源は単色化Al(1486.6eV)とした。
Claims (4)
- ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂の少なくともいずれかと、チオフェン重合体を、溶媒としてニトロメタン、γ-ブチロラクトン、炭酸プロピレンの少なくともいずれかを用いて混合し、前記溶媒を除去することで固化させ、物品の重量を100とした場合、前記チオフェン重合体の重量は11以上20以下の範囲、かつ前記樹脂の重量は80以上89以下の範囲となっている金属光沢を有する物品の製造方法。
- ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂の少なくともいずれかと、チオフェン重合体を、溶媒としてニトロメタン、γ-ブチロラクトン、炭酸プロピレンの少なくともいずれかを用いて混合して得られる溶液の粘度を低くし、インクジェットノズルを用いた噴霧により所望の粒径より少し大きい程度の液滴を形成し、この液滴から前記溶媒を除去することで固化させ、トナーの重量を100とした場合、前記チオフェン重合体の重量は11以上50以下の範囲、かつ前記樹脂の重量は50以上89以下の範囲となっている微小な粒子とする金属光沢を有するトナーの製造方法。
- 前記トナーの重量を100とした場合、前記チオフェン重合体の重量は11以上20以下の範囲、かつ前記樹脂の重量は80以上89以下の範囲となっている請求項2に記載のトナーの製造方法。
- ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルピロリドン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂及びスチレンアクリル共重合体樹脂の少なくともいずれかと、チオフェン重合体と、溶媒としてニトロメタン、γ-ブチロラクトン、炭酸プロピレンの少なくともいずれかを含み、前記溶媒を除去し固化させることで、物品の重量を100とした場合、前記チオフェン重合体の重量は11以上20以下の範囲、かつ前記樹脂の重量は80以上89以下の範囲となっている金属光沢を有する物品を製造するための溶液。
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