JP7694094B2 - 圧力応答性粒子の製造方法、印刷物の製造方法、印刷物製造用シートの製造方法、及び、圧力応答性粒子 - Google Patents
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Description
<1> スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分に含む(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを含む複合樹脂粒子を含む分散液に、シリカ粒子を含む分散液及び凝集剤を添加し凝集して凝集粒子を得る凝集工程、並びに、前記凝集粒子を加熱及び融合して圧力応答性粒子を形成する融合工程を含み、前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、0.5質量%以上10質量%以下であり、前記圧力応答性粒子に含まれるスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が、80:20~20:80であり、前記圧力応答性粒子に含まれる樹脂における最も低いガラス転移温度と最も高いガラス転移温度との差が、30℃以上である圧力応答性粒子の製造方法。
<2> 前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、2質量%以上8質量%以下である<1>に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<3> 前記シリカ粒子の算術平均粒径が、5nm以上100nm以下である<1>又はせ<2>に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<4> 前記シリカ粒子の算術平均粒径が、7nm以上40nm以下である<3>に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<5> 前記凝集工程後かつ前記融合工程前に、前記凝集粒子を含む分散液にスチレン系樹脂粒子分散液を添加し凝集させるシェル形成工程を更に含む<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<6> 前記シェル形成工程における前記スチレン系樹脂粒子分散液によるスチレン系樹脂粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、10質量%以上25質量%以下である<5>に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<7> 前記凝集剤が、硫酸アルミニウムである<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<8> 前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂のガラス転移温度が、30℃以上である<1>乃至<7>のいずれか1つに記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<9> 前記圧力応答性粒子に含まれる前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂のガラス転移温度が、-30℃以下である<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の圧力応答性粒子の製造方法。
<10> <1>乃至<9>のいずれか1つに記載の圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を用いて、前記圧力応答性粒子を記録媒体上に配置する配置工程と、前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着工程と、を含む印刷物の製造方法。
<11> <1>乃至<9>のいずれか1つに記載の圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を用いて、前記圧力応答性粒子を基材上に配置する配置工程を含む、印刷物製造用シートの製造方法。
<12> <1>乃至<9>のいずれか1つに記載の圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子。
<2>に係る発明によれば、前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、2質量%未満又は8質量%超である場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<3>に係る発明によれば、前記シリカ粒子の算術平均粒径が、5nm未満又は100nm超である場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<4>に係る発明によれば、前記シリカ粒子の算術平均粒径が、7nm未満40nm超である場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<5>に係る発明によれば、前記シェル形成工程を行わない場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<6>に係る発明によれば、前記シェル形成工程における前記スチレン系樹脂粒子分散液によるスチレン系樹脂粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、10質量%未満又は25質量%超である場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<7>に係る発明によれば、前記凝集剤が、ポリ塩化アルミニウムである場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<8>に係る発明によれば、前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂のガラス転移温度が、30℃未満である場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<9>に係る発明によれば、前記圧力応答性粒子に含まれる前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂のガラス転移温度が、-30℃超である場合に比べて、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性により優れる圧力応答性粒子の製造方法が提供される。
<10>、<11>又は<12>に係る発明によれば、圧力応答性粒子の製造方法において、スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分に含む(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを含む複合樹脂粒子を含む分散液に、シリカ粒子を含む分散液及び凝集剤を添加し凝集して凝集粒子を得る凝集工程、並びに、前記凝集粒子を加熱及び融合して圧力応答性粒子を形成する融合工程を含み、前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、0.5質量%未満若しくは10質量%超であるか、又は、前記圧力応答性粒子に含まれるスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が、80超:20未満~100:0若しくは0:100~20未満:80超である場合に比べ、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性に優れる圧力応答性粒子を用いた印刷物の製造方法、印刷物製造用シートの製造方法、又は、圧力応答性粒子が提供される。
本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法は、スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分に含む(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを含む複合樹脂粒子を含む分散液に、シリカ粒子を含む分散液及び凝集剤を添加し凝集して凝集粒子を得る凝集工程、並びに、前記凝集粒子を加熱及び融合して圧力応答性粒子を形成する融合工程を含み、前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、0.5質量%以上10質量%以下であり、前記圧力応答性粒子に含まれるスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が、80:20~20:80であり、前記圧力応答性粒子に含まれる樹脂における最も低いガラス転移温度と最も高いガラス転移温度との差が、30℃以上である。
また、本実施形態に係る圧力応答性粒子は、本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子である。
また、圧力応答性粒子を感圧接着剤に用いる場合、圧力応答性粒子が経時変化により粘着力が低下してしまうため、圧着ハガキの先糊用紙も消費期限が短く、その在庫管理が大変である。また、逆に局所的に粘着力の強い部分があると高湿環境保管後に剥離時用紙破れが発生してしまう。
本実施形態に係る圧力応答性粒子分散液の製造方法では、スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分に含む(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを含む複合樹脂粒子を含む分散液に、シリカ粒子を含む分散液及び凝集剤を添加し凝集して凝集粒子を得る凝集工程を含み、前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、0.5質量%以上10質量%以下であることにより、凝集終了後、シリカ粒子が凝集剤のトラップ剤として作用し、凝集剤がシリカ粒子とともに圧力応答性粒子から抜けるため、圧力応答性粒子形成中におけるスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との混ざり合いを阻害せず、圧着時の粘着力を維持しつつ、分散液の保管性に優れると推定している。
式1において、T1は、圧力1MPa下に粘度10,000Pa・sを示す温度であり、T2は、圧力10MPa下に粘度10,000Pa・sを示す温度である。温度T1及び温度T2の求め方は後述する。
なお、前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂には、複合樹脂粒子に含まれるスチレン系樹脂だけでなく、シェル形成工程を行った場合は、シェル形成工程において添加されるスチレン系樹脂の両方が含まれる。
また、前記複合樹脂粒子に含まれる最も低いガラス転移温度は、前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂のガラス転移温度であることが好ましい。
更に、前記最も高いガラス転移温度は、前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂のガラス転移温度であることが好ましく、前記最も低いガラス転移温度は、前記圧力応答性粒子に含まれる前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂のガラス転移温度であり、かつ前記最も高いガラス転移温度が、前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂のガラス転移温度であることがより好ましい。
また、前記最も低いガラス転移温度及び前記最も高いガラス転移温度については、前記圧力応答性粒子に含まれる樹脂のうち、その含有量が、前記圧力応答性粒子に含まれる樹脂の全質量に対し、1質量%以上であるものとする。
本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法は、スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分に含む(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを含む複合樹脂粒子を含む分散液に、シリカ粒子を含む分散液及び凝集剤を添加し凝集して凝集粒子を得る凝集工程を含み、前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、0.5質量%以上10質量%以下である。
スチレン系樹脂、及び、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の詳細については、後述する。
前記凝集工程においては、前記複合樹脂粒子を含む分散液中で複合樹脂粒子を凝集させ、目的とする圧力応答性粒子の径に近い径を持つ凝集粒子を形成する。
シリカ粒子を含む分散液を添加することにより、凝集終了後において凝集剤をシリカ粒子が捕集(トラップ)し、圧力応答性粒子中に凝集剤が残留することを抑制し、圧力応答性粒子形成中におけるスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との混ざり合いを阻害せず、圧着時の粘着力を維持しつつ、分散液の保管性に優れると推定している。
分散媒としては、例えば、水、アルコール類などの水系媒体が挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、前記シリカ粒子を含む分散液の固形分量は、特に制限はないが、1質量%以上50質量%であることが好ましく、2質量%以上40質量%以下であることが好ましい。
凝集剤と共に、該凝集剤の金属イオンと錯体もしくは類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。
中でも、凝集性、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性の観点から、アルミニウム系凝集剤であることが好ましく、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、又は、ポリ水酸化アルミニウムであることがより好ましく、硫酸アルミニウムであることが特に好ましい。
凝集剤の添加量は、特に制限はないが、前記複合樹脂粒子100質量部に対して0.001質量部以上5質量部以下が好ましく、0.005質量部以上1質量部以下がより好ましい。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤を用いてもよい。キレート剤としては、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸等のオキシカルボン酸;イミノ二酸酢(IDA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のアミノカルボン酸;などが挙げられる。
キレート剤の添加量は、前記複合樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下が好ましく、0.1質量部以上3.0質量部未満がより好ましい。
前記複合樹脂粒子を含む分散液に含まれる前記複合樹脂粒子の含有量は、20質量%以上50質量%以下が好ましく、30質量%以上40質量%以下がより好ましい。
本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法は、前記凝集粒子を加熱及び融合して圧力応答性粒子を形成する融合工程を含む。
前記融合工程においては、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液を、例えば、前記スチレン樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば、前記スチレン樹脂のガラス転移温度より30℃から50℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合・合一し、圧力応答性粒子を形成する。
本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法は、圧着時の粘着力、及び、分散液の保管性の観点から、前記凝集工程後かつ前記融合工程前に、前記凝集粒子を含む分散液にスチレン系樹脂粒子分散液を添加し凝集させるシェル形成工程を更に含むことが好ましい。
本実施形態に係る圧力応答性粒子分散液の製造方法は、スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合してスチレン系樹脂を得る重合工程Aを更に含むことが好ましい。
重合工程Aにおける重合は、特に制限はないが、乳化重合であることが好ましい。
また、前記複合樹脂粒子分散液の製造方法は、乳化重合法により行われることが好ましい。
スチレン系樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば、スチレン系樹脂と分散媒とを混合し、回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等を用いて撹拌して分散させる方法が挙げられる。
また、スチレン系樹脂粒子を分散媒に分散する別の方法としては、乳化重合法が挙げられる。具体的には、スチレン系樹脂の重合成分と連鎖移動剤又は重合開始剤とを混合した後、界面活性剤を含有する水系媒体を更に混合し、撹拌して乳化液を作製し、乳化液中でスチレン系樹脂を重合する。この際、連鎖移動剤としては、チオール化合物を用いることが好ましく、ドデカンチオールを用いることがより好ましい。
分散媒としては、前述した水系媒体が好適に挙げられる。
中でも、熱重合開始剤が好ましく、過酸化物がより好ましく、過硫酸アンモニウムが特に好ましい。
重合温度及び重合時間は、特に制限はなく、使用するモノマー及び重合開始剤等にあわせ、適宜選択すればよい。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(例えば、(株)堀場製作所製LA-700)にて粒径を測定し、小径側から起算した体積基準の粒度分布において累積50%となる粒径を体積平均粒径(D50v)とする。
本実施形態に係る圧力応答性粒子分散液の製造方法は、重合工程Aにおいて得られた前記スチレン系樹脂の存在下、(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合してスチレン系樹脂及び前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含む複合樹脂粒子を得る重合工程Bを更に含むことが好ましい。
複合樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば、スチレン系樹脂と分散媒とを混合し、回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等を用いて撹拌して分散させる方法が挙げられる。
また、複合樹脂粒子を分散媒に分散する別の方法としては、スチレン系樹脂粒子分散液に、(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の重合成分を添加し、必要に応じて水系媒体を添加する。次いで、分散液をゆっくりと撹拌しながら、分散液の温度を得られるスチレン系樹脂のガラス転移温度以上(例えばスチレン系樹脂のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度)に加熱する。次いで、温度を保ちながら、重合開始剤を含有する水系媒体をゆっくりと滴下し、更に1時間以上15時間以下の範囲で長時間撹拌を継続する。この際、重合開始剤として過硫酸アンモニウムを用いることが好ましい。
分散媒及び重合開始剤としては、前述したものが好適に挙げられる。
また、重合工程Bは、界面活性剤を用いてもよい。界面活性剤としては、前述したものが好適に挙げられる。
重合温度及び重合時間は、特に制限はなく、使用するモノマー及び重合開始剤等にあわせ、適宜選択すればよい。
前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂は、スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合成分に含む。
前記スチレン系樹脂の重合に用いられるスチレン化合物は、スチレンを含むことが好ましい。
また、前記スチレン系樹脂の重合成分全体に占めるスチレンの質量割合は、加圧されていない状態で圧力応答性粒子が流動化することを抑制する観点から、60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、75質量%以上が更に好ましく、圧力によって相転移しやすい圧力応答性粒子を形成する観点から、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下が更に好ましい。
(メタ)アクリル酸カルボキシ置換アルキルエステルとしては、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換アルキルエステル化合物としては、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルコキシ置換アルキルエステル化合物としては、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル等が挙げられる。
ジ(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、ペンタンジオールジ(メタ)アクリラート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリラート、ノナンジオールジ(メタ)アクリラート、デカンジオールジ(メタ)アクリラート等が挙げられる。
前記圧力応答性粒子に含まれる(メタ)アクリル酸エステル系樹脂は、(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分に含む。
前記(メタ)アクリル酸エステル化合物は、1種のみ用いても、2種以上用いてもよいが、少なくとも2種の(メタ)アクリル酸エステルを重合成分に含むことが好ましい。
また、前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の重合成分全体に占める(メタ)アクリル酸エステルの質量割合が90質量%以上であることが好ましく、95質量%以上がより好ましく、98質量%以上が更に好ましく、100質量%が特に好ましい。
(メタ)アクリル酸カルボキシ置換アルキルエステル化合物としては、(メタ)アクリル酸2-カルボキシエチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸ヒドロキシ置換アルキルエステル化合物としては、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルコキシ置換アルキルエステル化合物としては、(メタ)アクリル酸2-メトキシエチル等が挙げられる。
ジ(メタ)アクリル酸エステル化合物としては、エチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリラート、ブタンジオールジ(メタ)アクリラート、ペンタンジオールジ(メタ)アクリラート、ヘキサンジオールジ(メタ)アクリラート、ノナンジオールジ(メタ)アクリラート、デカンジオールジ(メタ)アクリラート等が挙げられる。
前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂と前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とは、圧力によって相転移しやすい圧力応答性粒子を形成する観点から、同じの(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分として含むことが好ましい。すなわち、前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂と前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とは、圧力によって相転移しやすい圧力応答性粒子を形成する観点から、同じ(メタ)アクリル酸エステル化合物に由来する構成単位をそれぞれ有することが好ましい。
圧力応答性粒子は、例えば、ポリスチレン;エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース樹脂、ポリエーテル樹脂、変性ロジン等の非ビニル系樹脂;などを含有していてもよい。これらの樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
圧力応答性粒子は、必要に応じて、着色剤(例えば、顔料、染料)、離型剤(例えば、炭化水素系ワックス;カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス等の天然ワックス;モンタンワックス等の合成又は鉱物・石油系ワックス;脂肪酸エステル、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス)、帯電制御剤などを含有していてもよい。
圧力応答性粒子の内部構造は海島構造であることが好ましく、海島構造としては、スチレン系樹脂を含む海相と、前記海相に分散した(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含む島相とを有する海島構造が好ましい。海相に含まれるスチレン系樹脂の具体的形態は、前述のとおりである。島相に含まれる(メタ)アクリル酸エステル系樹脂の具体的形態は、先述のとおりである。海相に(メタ)アクリル酸エステル系樹脂を含まない島相が分散していてもよい。
圧力応答性粒子をエポキシ樹脂に包埋し、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色する。染色された切片を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察する。海島構造の海相と島相とは、四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムによる樹脂の染色度合いに起因する濃淡で区別され、これを利用して海島構造の有無を確認する。SEM画像から100個の島相を無作為に選択し、各島相の長径を計測し、長径100個の平均値を平均径とする。
圧力応答性粒子をエポキシ樹脂に包埋し、ダイヤモンドナイフ等で切片を作製し、作製した切片をデシケータ内で四酸化オスミウム又は四酸化ルテニウムを用いて染色する。染色された切片を走査型電子顕微鏡(SEM)にて観察する。SEM画像から10個の圧力応答性粒子断面を無作為に選択し、圧力応答性粒子1個につきシェル層の厚さを20か所計測して平均値を算出し、圧力応答性粒子10個の平均値を平均厚とする。
圧力応答性粒子は、必要に応じて外添剤を含んでいてもよい。
外添剤としては、例えば、無機粒子が挙げられる。無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等が挙げられる。
本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子は、圧力によって相転移する圧力応答性粒子であり、下記の式1を満たす。
式1・・・10℃≦T1-T2
式1において、T1は、圧力1MPa下に粘度10,000Pa・sを示す温度であり、T2は、圧力10MPa下に粘度10,000Pa・sを示す温度である。
温度T2の値は、40℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましく、60℃以上が更に好ましい。温度T2の上限は、85℃以下が好ましい。
温度差(T1-T3)は、一般的に25℃以下である。
圧力応答性粒子を圧縮してペレット状の試料を作製する。ペレット状の試料をフローテスター((株)島津製作所製、CFT-500)にセットして、印加圧力を1MPaに固定して、1MPaにおける温度に対する粘度を測定する。得られた粘度のグラフから、印加圧力1MPaにおいて粘度が104Pa・sになるときの温度T1を決定する。印加圧力1MPaを10MPaとする以外は、温度T1に係る方法と同様にして、温度T2を決定する。印加圧力1MPaを4MPaとする以外は、温度T1に係る方法と同様にして、温度T3を決定する。温度T1と温度T2から温度差(T1-T2)を算出する。温度T1と温度T3から温度差(T1-T3)を算出する。
本実施形態に係るカートリッジは、本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を収容し、印刷物の製造装置に着脱されるカートリッジである。カートリッジが印刷物の製造装置に装着されたとき、カートリッジと、印刷物の製造装置が有する、圧力応答性粒子を記録媒体上に配置する配置手段とが供給管で接続される。
カートリッジから配置手段に圧力応答性粒子が供給され、カートリッジ内に収容されている圧力応答性粒子が少なくなったら、そのカートリッジが交換される。
本実施形態に係る印刷物の製造装置は、本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を収容し、前記圧力応答性粒子を記録媒体上に配置する配置手段と、前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着手段と、を含む。
本実施形態に係る印刷物製造用シートは、基材と、前記基材上に配置された圧力応答性粒子と、を有する。本実施形態に係る印刷物製造用シートは、本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を用いて製造される。基材上の圧力応答性粒子は、基材上に配置される前の粒子形状を保っていてもよく、保っていなくてもよい。
本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を電子写真方式に適用する実施形態例を説明する。電子写真方式においては、圧力応答性粒子はトナーとして使用される。
本実施形態に係る静電荷像現像剤は、本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を少なくとも含むものである。本実施形態に係る静電荷像現像剤は、前記圧力応答性粒子のみを含む一成分現像剤であってもよいし、前記圧力応答性粒子とキャリアとを混合した二成分現像剤であってもよい。
具体的な樹脂被覆方法としては、芯材を被覆層形成用溶液中に浸漬する浸漬法;被覆層形成用溶液を芯材表面に噴霧するスプレー法;芯材を流動エアーにより浮遊させた状態で被覆層形成用溶液を噴霧する流動床法;ニーダーコーター中でキャリアの芯材と被覆層形成用溶液とを混合し、その後に溶剤を除去するニーダーコーター法;等が挙げられる。
電子写真方式を適用した印刷物の製造装置は、本実施形態に係る圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を含む現像剤を収容し、前記圧力応答性粒子を電子写真方式により記録媒体上に配置する配置手段と、前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着手段と、を含む。
感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、前記静電荷像現像剤により、前記感光体の表面に形成された静電荷像を圧力応答性粒子付与部として現像する現像手段と、
前記感光体の表面に形成された圧力応答性粒子付与部を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
を備える。
前記配置手段は、記録媒体の表面に転写された圧力応答性粒子付与部を固定する固定手段を更に備えることが好ましい。
感光体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
本実施形態に係る静電荷像現像剤により、前記感光体の表面に形成された静電荷像を圧力応答性粒子付与部として現像する現像工程と、
前記感光体の表面に形成された圧力応答性粒子付与部を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
を含む。
前記配置工程は、記録媒体の表面に転写された圧力応答性粒子付与部を固定する固定工程を更に含むことが好ましい。
まず、帯電ロール102によって感光体101の表面が帯電される。帯電した感光体101の表面に、図示しない制御部から送られてくる画像データに従って、露光装置103がレーザ光線を照射する。それにより、前記圧力応答性粒子の配置パターンの静電荷像が感光体101の表面に形成される。
感光体と、
前記感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、
有色の静電荷像現像剤を収容し、有色の静電荷像現像剤により、前記感光体の表面に形成された静電荷像を有色のトナー画像として現像する現像手段と、
前記感光体の表面に形成された有色のトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、
前記記録媒体の表面に転写された有色のトナー画像を熱定着する熱定着手段と、を備える。
感光体の表面を帯電する帯電工程と、
帯電した前記感光体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、
有色の静電荷像現像剤により、前記感光体の表面に形成された静電荷像を有色のトナー画像として現像する現像工程と、
前記感光体の表面に形成された有色のトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、
前記記録媒体の表面に転写された有色のトナー画像を熱定着する熱定着工程と、を含む。
まず、帯電ロール2Tによって感光体1Tの表面が帯電される。帯電した感光体1Tの表面に、図示しない制御部から送られてくる画像データに従って、露光装置3Tがレーザ光線を照射する。それにより、前記圧力応答性粒子の配置パターンの静電荷像が感光体1Tの表面に形成される。
電子写真方式による印刷物の製造装置に適用するプロセスカートリッジを説明する。
本実施形態に係るプロセスカートリッジは、本実施形態に係る静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、感光体の表面に形成された静電荷像を圧力応答性粒子付与部として現像する現像手段を備え、印刷物の製造装置に着脱されるプロセスカートリッジである。
<スチレン系樹脂粒子分散液St1の調製>
スチレン(St):370部
アクリル酸n-ブチル(BA):115部
アクリル酸(AA):15部
ドデカンチオール:7.5部
上記の材料を混合し溶解してモノマー溶液を調製した。
アニオン性界面活性剤(ダウ・ケミカル社製、DOWFAX2A1)8部をイオン交換水205部に溶解し、前記モノマー溶液を加えて分散し、乳化液を得た。
前記アニオン性界面活性剤2.2部をイオン交換水462部に溶解し、撹拌機、温度計、還流冷却管及び窒素ガス導入管を備えた重合用フラスコに仕込み、撹拌しながら73℃まで加熱し、保持した。
過硫酸アンモニウム3部をイオン交換水21部に溶解し、前記重合用フラスコに定量ポンプを介して15分間かけて滴下した後、前記乳化液を定量ポンプを介して160分間かけて滴下した。
次いで、ゆっくりと撹拌を続けながら重合用フラスコを75℃に3時間保持した後、室温(25℃、以下同様)に戻した。
これにより、体積平均粒径(D50v)が220nm、GPC(UV検出)による重量平均分子量が33,000、ガラス転移温度が53℃、固形分量が42%のスチレン系樹脂粒子分散液St1を得た。
スチレン系樹脂粒子分散液St1:400部(固形分)
アクリル酸2-エチルヘキシル(2EHA):250部
アクリル酸n-ブチル(BA):150部
イオン交換水:982部
上記の材料を重合用フラスコに仕込み25℃で1時間撹拌した後、70℃に加熱した。過硫酸アンモニウム2.5部をイオン交換水75部に溶解し、前記重合用フラスコに定量ポンプを介して60分間かけて滴下した。次いで、ゆっくりと撹拌を続けながら重合用フラスコを70℃に3時間保持した後、室温に戻した。
これにより、複合樹脂粒子の体積平均粒径(D50v)が219nm、複合樹脂粒子における樹脂のGPC(UV検出)による重量平均分子量が220,000、固形分量が32%の複合樹脂粒子分散液SM1を得た。
複合樹脂粒子分散液SM1:180部(固形分)
シリカ(算術平均粒径12nm)スラリー(シリカ粒子の水分散液):11部(固形分)
アニオン性界面活性剤:1部
前記成分を反応容器に入れて混合し、ホモジナイザーにて分散(5,000rpm)しながら硫酸アルミニウム0.1部を添加して6分間分散した。その後、昇温して凝集成長させ、粒径10μmになった時点でスチレン系樹脂粒子分散液St1を40部(固形分)添加した。その後、90℃まで昇温して合一させた後にろ過、洗浄、及び、乾燥させて、体積平均粒径10.5μm、平均円形度0.967の圧力応答性粒子(EA1)を得た。
シリカスラリーを1部(固形分)に減らして反応容器に仕込む以外は、実施例1と同様にして、圧力応答樹脂粒子(EA2)を得た。
複合樹脂粒子分散液SM1の調製におけるスチレン系樹脂粒子分散液St1の使用量とアクリル酸2-エチルヘキシル及びアクリル酸n-ブチルのモノマー使用量との比を表1に記載の値になるように変更した以外は、実施例1と同様にして、圧力応答樹脂粒子をそれぞれ得た。
シリカスラリーの添加量を表1に記載の値になるように変更した以外は、実施例1と同様にして、圧力応答樹脂粒子をそれぞれ得た。
複合樹脂粒子分散液SM1の調製におけるスチレン系樹脂粒子分散液St1の使用量とアクリル酸2-エチルヘキシル及びアクリル酸n-ブチルのモノマー使用量との比を表1に記載の値になるように変更した以外は、実施例1と同様にして、圧力応答樹脂粒子をそれぞれ得た。
樹脂全体の量を変更せず、原料モノマーの種類及び使用比、凝集工程におけるシリカ粒子の添加量、並びに、シェル形成工程におけるスチレン系樹脂粒子分散液の使用量を表1の記載のように変更した以外は、実施例1と同様にして、圧力応答樹脂粒子をそれぞれ得た。
文字画像を電子写真プリンターでプリントした用紙上にケーキプリンターにて、得られた圧力応答性粒子を均一塗布(2.0g/m2)し、複合機の定着ベンチを用いて用紙に定着させ、2つ折りにして画像同士を合わせた後にシーラー(Pressle multi2 トッパンフォームズ(株)製)に通して圧力印加(Gap10)し、10℃15%のチャンバーに1晩置いた後に幅15mmに断裁し、90度剥離試験を行行い、剥離力(単位:N/15mm)を測定し、評価した。
評価基準を、以下に示す。
A:≧0.8N/15mm
B:0.4N/15mmを超え0.8N/15mm未満
C:≦0.4N/15mm
評価A又はBであることが好ましく、評価Aであることがより好ましい。
前記圧力応答性粒子の調製において、90℃まで昇温して合一させた後かつろ過前の圧力応答性粒子分散液を30℃まで冷却した後、30℃のチャンバーに1か月密閉保管し、その後LSコールターにて粒度分布を測定する。凝集粒子が発生した場合、体積平均粒度分布の測定結果にて粗粉側にもピークを持った2山ピークの分布となるため、評価基準を以下に示す。
A:初期と同じ粒度分布であり、1山ピークを示す。
B:粗粉側にピークを持った2山ピークとなるが、再撹拌にて1山ピークに戻る。
C:粗粉側にピークを持った2山ピークとなり、再撹拌でも1山ピークに戻らない。
評価A又はBであることが好ましく、評価Aであることがより好ましい。
また、表1においてモノマーは、下記の略号で記載する。
スチレン:St、アクリル酸n-ブチル:BA、アクリル酸2-エチルヘキシル:2EHA、アクリル酸エチル:EA、アクリル酸4-ヒドロキシブチル:4HBA、アクリル酸:AA、メタクリル酸:MAA、アクリル酸ヘキシル:HA、アクリル酸プロピル:PA
110 付与装置
120 固定装置
200 圧着手段
220 折り装置
230 加圧装置
231、232 加圧ロール
M 圧力応答性粒子
P 記録媒体
P1 画像上に圧力応答性粒子が付与された記録媒体
P2 折り重なった記録媒体
P3 圧着印刷物
102 帯電ロール(帯電手段の一例)
103 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
104 現像装置(現像手段の一例)
105 転写ロール(転写手段の一例)
106 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
107 固定装置(固定手段の一例)
1T、1Y、1M、1C、1K 感光体
2T、2Y、2M、2C、2K 帯電ロール(帯電手段の一例)
3T、3Y、3M、3C、3K 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
4T、4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5T、5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6T、6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8T 圧力応答性粒子カートリッジ
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10T、10Y、10M、10C、10K ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
21 中間転写体クリーニング装置
22 駆動ロール
23 支持ロール
24 対向ロール
26 二次転写ロール(二次転写手段の一例)
28 熱定着装置(熱定着手段の一例)
Claims (11)
- スチレン化合物及びその他のビニルモノマーを重合成分に含むスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル化合物を重合成分に含む(メタ)アクリル酸エステル系樹脂とを含む複合樹脂粒子を含む分散液に、シリカ粒子を含む分散液及び凝集剤を添加し凝集して凝集粒子を得る凝集工程、並びに、
前記凝集粒子を加熱及び融合して圧力応答性粒子を形成する融合工程を含み、
前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、2質量%以上10質量%以下であり、
前記圧力応答性粒子に含まれるスチレン系樹脂と(メタ)アクリル酸エステル系樹脂との質量比が、80:20~20:80であり、
前記圧力応答性粒子に含まれる樹脂における最も低いガラス転移温度と最も高いガラス転移温度との差が、30℃以上である
圧力応答性粒子の製造方法。 - 前記シリカ粒子を含む分散液によるシリカ粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、2質量%以上8質量%以下である請求項1に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 前記シリカ粒子の算術平均粒径が、5nm以上100nm以下である請求項1又は請求項2に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 前記シリカ粒子の算術平均粒径が、7nm以上40nm以下である請求項3に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 前記凝集工程後かつ前記融合工程前に、前記凝集粒子を含む分散液にスチレン系樹脂粒子分散液を添加し凝集させるシェル形成工程を更に含む請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 前記シェル形成工程における前記スチレン系樹脂粒子分散液によるスチレン系樹脂粒子の添加量が、前記複合樹脂粒子の全質量に対し、10質量%以上25質量%以下である請求項5に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 前記凝集剤が、硫酸アルミニウムである請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 前記圧力応答性粒子に含まれる前記スチレン系樹脂のガラス転移温度が、30℃以上である請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 前記圧力応答性粒子に含まれる前記(メタ)アクリル酸エステル系樹脂のガラス転移温度が、-30℃以下である請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の圧力応答性粒子の製造方法。
- 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を用いて、前記圧力応答性粒子を記録媒体上に配置する配置工程と、
前記記録媒体を折り重ねて圧着する、又は、前記記録媒体と別の記録媒体とを重ねて圧着する圧着工程と、
を含む印刷物の製造方法。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の圧力応答性粒子の製造方法により製造された圧力応答性粒子を用いて、前記圧力応答性粒子を基材上に配置する配置工程を含む、
印刷物製造用シートの製造方法。
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