JP7268359B2 - 顔料マスターバッチの製造方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る顔料マスターバッチ(詳しくは、イエロートナー用の顔料マスターバッチ)の製造方法について説明する。本実施形態に係る製造方法で得られる顔料マスターバッチは、イエロートナー(以下、単に「トナー」と記載することがある)の製造に利用することができる。
準備工程では、少なくともイエロー顔料を含む顔料成分含有材料を準備する。トナー中のイエロー顔料の分散性を高めて発色性に優れるトナーを得るためには、顔料成分含有材料は、イエロー顔料と、水(例えばイオン交換水)とを含むことが好ましく、イエロー顔料及び水(例えばイオン交換水)のみを含むことがより好ましい。顔料成分含有材料がイエロー顔料と水とを含む場合、準備工程では、イエロー顔料と水とを混合してペースト状の顔料成分含有材料(以下、ペースト顔料と記載することがある)を調製する。なお、顔料成分含有材料として、市販品を使用してもよい。
マスターバッチ成分混練工程では、顔料成分含有材料と樹脂とを混練する。顔料成分含有材料がイエロー顔料及び水を含む場合、トナー中のイエロー顔料の分散性を高めて発色性により優れるトナーを得るためには、マスターバッチ成分混練工程は、以下で説明する第1混練工程及び第2混練工程を含むことが好ましい。以下、顔料成分含有材料がイエロー顔料及び水を含み、かつマスターバッチ成分混練工程が第1混練工程及び第2混練工程を含む場合について説明する。
第1混練工程は、例えば混練装置(より具体的には、ニーダー等)を用いて顔料成分含有材料と樹脂とを混練することにより、顔料成分含有材料から樹脂へイエロー顔料を移行させると共に、顔料成分含有材料中に含まれる水の少なくとも一部を除去する工程(所謂、「フラッシング工程」)である。第1混練工程では、顔料成分含有材料中のイエロー顔料が樹脂(詳しくは溶融樹脂)に移行して、水相と、イエロー顔料を含む樹脂組成物相とが分離しつつ、水相を構成する水の少なくとも一部が、例えば混練装置の排水口から装置外へ流出する。第1混練工程の初期段階では、混練装置内の排水口から流出する排水は着色されているが、混練時間が経過するにつれ、徐々に色が薄くなり、移行が完了すると、排水の色が無色になる。よって、イエロー顔料が樹脂に移行したか否かは、排水の色で確認できる。
第2混練工程は、例えば混練装置(より具体的には、ニーダー等)を用いて、第1混練工程で得られた混練物を更に混練する工程である。
本実施形態に係る顔料マスターバッチの製造方法は、マスターバッチ成分混練工程後に冷却工程を更に備えてもよい。冷却工程は、マスターバッチ成分混練工程において得られた混練物に空気を吹き付けることにより、混練物を冷却する工程である。本実施形態に係る顔料マスターバッチの製造方法が冷却工程を更に備えることにより、混練物中のPY74の熱分解がより抑制されるため、得られる顔料マスターバッチ中のo-アニシジンの含有量をより低減できる。そのため、本実施形態に係る顔料マスターバッチの製造方法が冷却工程を更に備えると、最終製品であるトナー中のo-アニシジンの含有量をより低減できる。
本実施形態に係る顔料マスターバッチの製造方法は、マスターバッチ成分混練工程後、又は冷却工程後に、混練物を粉砕する粉砕工程を更に備えてもよい。本実施形態に係る顔料マスターバッチの製造方法が粉砕工程を更に備えることにより、取り扱い性に優れる顔料マスターバッチが得られる。取り扱い性により優れる顔料マスターバッチを得るためには、粉砕工程において、粉砕機を用いて設定粒子径1mm以下の条件で混練物を粉砕することが好ましい。
上述した実施形態に係る製造方法で得られた顔料マスターバッチ(以下、顔料マスターバッチMBと記載することがある)を用いたトナーの製造方法の一例について説明する。なお、以下で説明する顔料マスターバッチMBを用いたトナーの製造方法を、製造方法PAと記載することがある。また、製造方法PAで得られるトナーを、トナーTAと記載することがある。
製造方法PAでは、溶融混練工程の前に混合工程を実施してもよい。混合工程では、例えばFMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて、結着樹脂R2、顔料マスターバッチMB及び必要に応じて添加する他の内添剤を混合して混合物(トナー材料)を得る。トナーTAを用いて高画質の画像を形成するためには、トナー材料に含まれる顔料マスターバッチMB中のイエロー顔料の量は、トナー材料中の結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。以下、混合工程において混合される成分(トナー材料に含有される成分)のうち、顔料マスターバッチMB以外の成分について説明する。
低温定着性に優れるトナーTAを得るためには、トナー材料は、結着樹脂R2として熱可塑性樹脂を含有することが好ましい。結着樹脂R2としては、例えば上述した顔料マスターバッチの製造方法の説明において、顔料成分含有材料と共に混練する樹脂として例示した樹脂から選択される一種以上が挙げられる。
トナー材料は、離型剤を含有していてもよい。離型剤は、例えば、耐オフセット性に優れるトナーTAを得る目的で使用される。耐オフセット性に優れるトナーTAを得るためには、離型剤の量は、結着樹脂100質量部に対して、1質量部以上20質量部以下であることが好ましい。
トナー材料は、電荷制御剤を含有していてもよい。電荷制御剤は、例えば、帯電安定性又は帯電立ち上がり特性に優れるトナーTAを得る目的で使用される。トナーTAの帯電立ち上がり特性は、短時間で所定の帯電レベルにトナーTAを帯電させることができるか否かの指標になる。
溶融混練工程では、結着樹脂R2と顔料マスターバッチMBとを含むトナー材料を溶融混練することにより、溶融混練物を得る。トナー材料としては、例えば上述した混合工程で得られる混合物が使用できる。トナー材料を溶融混練する方法としては、例えば、2軸押出機等の溶融混練装置を用いてトナー材料を溶融混練する方法が挙げられる。なお、製造方法PAでは、混合工程を実施せずに、溶融混練装置にトナー材料の各成分を投入し、溶融混練装置内で、各成分を混合しながら溶融混練してもよい。
粉砕工程では、溶融混練工程で得られた溶融混練物を、例えば室温(25℃)まで冷却した後、粉砕することにより、粉砕物を得る。溶融混練物を粉砕する方法としては、例えば粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粉砕する方法が挙げられる。製造方法PAでは、粉砕工程で得られた粉砕物をトナー粒子の粉体として用いることができる。また、製造方法PAでは、粉砕工程で得られた粉砕物を用いて以下の工程のうちの1つ以上を実施することで、トナー粒子の粉体を製造することもできる。
製造方法PAにおいて、粉砕工程で得られた粉砕物の小径化が必要な場合は、粉砕物を更に粉砕する工程(微粉砕工程)を実施することができる。微粉砕工程では、粉砕工程で得られた粉砕物を、例えば粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミルRS型」)を用いて微粉砕することで粉砕物を小径化する。以下、「粉砕物」には、微粉砕工程において微粉砕された粉砕物(微粉砕物)も含まれる。
製造方法PAにおいて、粉砕物の粒子径を揃える場合は、粉砕物を分級する工程(分級工程)を実施することができる。分級工程では、粉砕物を、例えば風力分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ-LABO型」)を用いて分級することで粉砕物の粒子径を揃える。
製造方法PAでは、粉砕物の表面にシェル層を形成する工程(シェル層形成工程)を実施してもよい。シェル層形成工程を実施することにより、粉砕物であるトナーコアと、このトナーコアの表面を覆うシェル層とを備えるトナー母粒子が得られる。シェル層の形成方法の例としては、in-situ重合法、液中硬化被膜法、及びコアセルベーション法が挙げられる。以下、「粉砕物」には、上述した方法で得られた粉砕物であるトナーコアと、このトナーコアの表面を覆うシェル層とを備えるトナー母粒子も含まれる。
製造方法PAでは、粉砕物の表面に外添剤を付着させる工程(外添工程)を実施してもよい。外添工程を実施することにより、粉砕物であるトナー母粒子と、このトナー母粒子の表面に付着した外添剤とを備えるトナー粒子が得られる。粉砕物(トナー母粒子)の表面に外添剤を付着させる方法としては、例えば、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製)を用いて、粉砕物であるトナー母粒子の粉体と、外添剤粒子の粉体とを混合する方法が挙げられる。
以下、顔料マスターバッチMB-1~MB-7の作製方法について説明する。
(準備工程)
PY74(大日精化工業株式会社製「セイカファースト(登録商標)イエロー2021」、o-アニシジンの含有量:30質量ppm)と、イオン交換水とを混合して、PY74の含有量が20質量%のペースト顔料PPを得た。
次いで、PY74換算で100質量部のペースト顔料PPと、100質量部のポリエステル樹脂(花王株式会社製「タフトン(登録商標)NE-410」)とを、ニーダー(株式会社井上製作所製「KH-2-S」)に投入した。次いで、上記ニーダーを用いて、ミキサーブレードの回転速度100rpmかつ混練温度85℃の条件で、ペースト顔料PPとポリエステル樹脂とを100分間混練した。この混練により、ペースト顔料PPからポリエステル樹脂へPY74を移行させると共に、ペースト顔料PP中に含まれる水の一部を除去した。第1混練工程で得られた混練物に含まれる水分は、混練物の全質量に対して5質量%以下であった。
次いで、上記ニーダー内の混練物(第1混練工程で得られた混練物)を、上記ニーダーを用いて、ミキサーブレードの回転速度100rpmかつ混練温度105℃の条件で30分間混練した。
次いで、上記ニーダー内の混練物(第2混練工程で得られた混練物)に、180分間にわたって温度15℃の空気を吹き付けることにより、上記混練物を冷却した。冷却工程後の混練物の温度は、20℃であった。なお、冷却工程において、上記ニーダー内の混練物を10分に1回の頻度で回転させて、混練物全体が冷却されるようにした。
次いで、冷却工程後の混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて設定粒子径1mmの条件で粉砕し、顔料マスターバッチMB-1(PY74の含有量:50質量%、o-アニシジンの含有量:62質量ppm)を得た。
第1混練工程及び第2混練工程の条件(詳しくは、混練温度及び混練時間)を表1に示すとおりとしたこと以外は、顔料マスターバッチMB-1の作製と同じ方法で、顔料マスターバッチMB-2~MB-7をそれぞれ作製した。
以下、トナーTA-1、TA-2及びTB-1~TB-6の作製方法について説明する。
(混合工程)
80質量部の結着樹脂(花王株式会社製「タフトン(登録商標)NE-410」、成分:ポリエステル樹脂)と、PY74換算で5質量部の顔料マスターバッチMB-1と、5質量部の離型剤(日油株式会社製「ニッサンエレクトール(登録商標)WEP-9」、成分:エステルワックス)と、5質量部の電荷制御剤(オリヱント化学工業株式会社製「BONTRON(登録商標)P-51」、成分:4級アンモニウム塩)とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)に投入し、回転速度2000rpmかつジャケット温度20℃の条件で5分間混合した。これにより、混合物(トナー材料)を得た。
続けて、得られた混合物(トナー材料)を、2軸押出機(株式会社池貝製「PCM-30」、スクリューの長さ:65cm、スクリューの径:30mm)を用いて、材料供給速度6kg/時、軸回転速度160rpm、溶融混練温度(シリンダー温度)100℃の条件で溶融混練した。なお、上記2軸押出機において、材料入口部と材料出口部との距離は65cmであった。
続けて、上記2軸押出機の材料出口部から排出された溶融混練物を、圧延ロールで圧延しながら、その温度が25℃になるまで冷却した。続けて、冷却された溶融混練物を、粉砕機(ホソカワミクロン株式会社製「ロートプレックス(登録商標)」)を用いて粗粉砕した(粉砕工程)。続けて、得られた粗粉砕物を、粉砕機(フロイント・ターボ株式会社製「ターボミルRS型」)を用いて微粉砕した(微粉砕工程)。続けて、得られた微粉砕物を、風力分級機(日鉄鉱業株式会社製「エルボージェットEJ-LABO型」)を用いて分級した(分級工程)。その結果、体積中位径(D50)7μmのトナー母粒子が得られた。
続けて、得られたトナー母粒子を外添処理した。詳しくは、100質量部のトナー母粒子と、1.5質量部のシリカ粒子(日本アエロジル株式会社製「AEROSIL(登録商標)REA90」)と、1.5質量部の導電性酸化チタン粒子(チタン工業株式会社製「EC-100」)とを、FMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-10B」)を用いて回転速度3000rpmかつジャケット温度20℃の条件で5分間混合することにより、トナー母粒子の表面に外添剤(シリカ粒子及び導電性酸化チタン粒子)を付着させた。
混合工程において、顔料マスターバッチMB-1の代わりに後述する表2に記載の顔料マスターバッチを使用したこと以外は、トナーTA-1の作製と同じ方法で、トナーTA-2及びTB-1~TB-5をそれぞれ得た。得られたトナーTA-2及びTB-1~TB-5は、いずれも正帯電性のトナーであった。なお、トナーTA-2及びTB-1~TB-5の作製において、顔料マスターバッチのFMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)への投入量は、いずれもPY74換算で5質量部であった。
参考例として、以下に示す変更点以外は、トナーTA-1の作製と同じ方法で正帯電性のトナーTB-6を作製した。
トナーTB-6の作製では、混合工程において、結着樹脂(花王株式会社製「タフトン(登録商標)NE-410」、成分:ポリエステル樹脂)のFMミキサー(日本コークス工業株式会社製「FM-20B」)への投入量を、85質量部に変更した。トナーTB-6の作製では、混合工程において、PY74換算で5質量部の顔料マスターバッチMB-1の代わりに、5質量部のPY74(大日精化工業株式会社製「セイカファースト(登録商標)イエロー2021」、o-アニシジンの含有量:30質量ppm)を使用した。
現像剤用キャリア(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の「TASKalfa5551ci」用キャリア)100質量部と、トナー(評価対象:トナーTA-1、TA-2及びTB-1~TB-6のいずれか)10質量部とを、ボールミルを用いて30分間混合して、評価用の2成分現像剤を調製した。
A(良い):イエローの発色性が実用上問題のないレベルであった。
B(良くない):イエローの発色性が実用上問題のあるレベルであった。
Claims (7)
- イエロートナー用の顔料マスターバッチの製造方法であって、
少なくともイエロー顔料を含む顔料成分含有材料を準備する準備工程と、
前記顔料成分含有材料と樹脂とを混練するマスターバッチ成分混練工程と
を備え、
前記イエロー顔料は、C.I.ピグメントイエロー74を含み、
前記マスターバッチ成分混練工程において、混練温度80℃以上110℃以下かつ混練時間110分以上135分以下の条件で、前記顔料成分含有材料と前記樹脂とを混練する、顔料マスターバッチの製造方法。 - 前記準備工程で準備された前記顔料成分含有材料中の前記C.I.ピグメントイエロー74の量は、前記樹脂100質量部に対して90質量部以上110質量部以下である、請求項1に記載の顔料マスターバッチの製造方法。
- 前記マスターバッチ成分混練工程において得られた混練物に空気を吹き付けることにより、前記混練物を冷却する冷却工程を更に備える、請求項1又は2に記載の顔料マスターバッチの製造方法。
- 前記顔料成分含有材料は、水を更に含み、
前記マスターバッチ成分混練工程は、第1混練工程と第2混練工程とを含み、
前記第1混練工程は、前記顔料成分含有材料と前記樹脂とを混練することにより、前記顔料成分含有材料から前記樹脂へ前記イエロー顔料を移行させると共に、前記顔料成分含有材料中に含まれる前記水の少なくとも一部を除去する工程であり、
前記第2混練工程は、前記第1混練工程で得られた混練物を更に混練する工程である、請求項1~3のいずれか一項に記載の顔料マスターバッチの製造方法。 - 前記第1混練工程において、混練温度90℃以下かつ混練時間110分以下の条件で、前記顔料成分含有材料と前記樹脂とを混練する、請求項4に記載の顔料マスターバッチの製造方法。
- 前記第2混練工程において、混練温度110℃以下かつ混練時間35分以下の条件で、前記第1混練工程で得られた前記混練物を更に混練する、請求項4又は5に記載の顔料マスターバッチの製造方法。
- 前記準備工程で準備された前記顔料成分含有材料中の前記C.I.ピグメントイエロー74の量は、前記顔料成分含有材料の全質量に対して10質量%以上30質量%以下である、請求項4~6のいずれか一項に記載の顔料マスターバッチの製造方法。
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