JPS6214936A - カ−ボンブラツク含有熱可塑性樹脂の微粉末化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、カーボンブラックを含有した熱可塑性樹脂の
真球状微粉末化方法に関するものであり、得られた微粉
末は、トナー材料として有効に利用できる。

（従来の技術） 電子印刷に使用するトナーは、熱可塑性樹脂７５〜９０
部１着色剤５〜２０部（カーボンプラツクまたは顔料）
、荷電制御剤１〜５部、その他の添加物１〜５部を混合
した状態の組成物である。

通常トナーは、上記組成物を原料として混線分散→粉砕
造粒→表面処理→分級の工程を得て製造される。表面処
理の工程で不定形の粉砕造粒トナーは、一部球状化され
るものの、全体としては不定形であり、実質上１５ミク
ロン以下のものを作ることは難しい。

まだ、流動性も良好とはいえず、取扱い面と當像形成時
に不都合が生じる。流動性を改良するため、特開昭５０
−５００４２号公報−■、特開昭５０−８７６５２号公
報−〇、特公昭５７−５１６７５号公報−■などの方法
が提案されている０しかしながら■の方法は、トナー粉
末を約５００〜６００℃に加熱された空気の流れに直角
に通過させ、冷却時重力によって沈降させて球形化する
方法である。しかしこの方法では、非常に容量の大きい
冷却室を必要とし、また高温熱気流の再利用ができない
ためエネルギー損失が大きい。

■はスプレー乾燥による方法、■は回転羽根を備えた撹
拌容器で外部冷却しながら撹拌混合する方法であるが、
使用量の多少はあるものの■。

■は、いずれも有機溶剤を使用するため火災や爆発の危
険性や、有機溶剤の回収などの処理が必要であるなど、
まだ製造方法には問題が多い。本発明者らは、これらの
問題を解決し、効率よくかつ安全に真球状のカーボンブ
ラック含有熱可塑性樹脂微粉末を得る方法を見出した。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段）（作用）本発明の要旨は
、カーボンブラックを含有した熱可塑性樹脂を微粉末化
するにあたり、水を媒体とし、エチレンオキシド−プロ
ピレンオキシド共重合体、−参が必要ならばエチレン−
アクリル酸共重合体の存在下、加熱、加圧下に溶融撹拌
して乳化液を得、これを熱可塑性樹脂の軟化点以下の温
度に冷却することを特徴と’ｉ’、ａ　気’ｏｒＷ性樹
脂の微粉末化方法でちる。

ここで使用される熱可塑性樹脂とは、ポリエチレン、ポ
リフロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリス
チレン、スチレン−アクリル系共重合体等であり、スチ
レンと共重合するアクリル系モノマーとしては、アクリ
ル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、
アクリル酸フェニル、メタクリル酸、メタクリル酸メチ
ル。

メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル
酸オクチル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、
アクリルアミドなどがある０熱可塑性樹脂中に含有させ
るカーボンブラックには、チャンネルブラック、ファー
ネスブラック。

サーマルブラック、アセチレンブラックなどの種類があ
り、その粒径は１０〜４０ミクロンのものがほとんどで
あるが、いずれも本発明に使用することができる。

カーボンブラックの使用量は、所望される物性により決
定されるので一概にはいえないが熱可塑性樹脂１００重
量部に対し、２０重量部以下が適当である。

熱可塑性樹脂の粉末化方法は大別して、機械粉砕法、溶
解法９分散法の三つの方法がある。

機械粉砕法は、高ぜん断機粉化装置を用い、不規則な形
をした粉末を作ることができるが、その平均粒子径は１
００〜３００ミクロンであり、トナーとして使用する場
合に適した５〜２０ミクロンのものは得られない。

溶解法は、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解し、必要ならば非
溶剤を加え、冷却により粉末を析出させたり、溶剤を蒸
発させたシして粉末を得る方法である０ この場合、強力な撹拌を与えることにより細かい粉末を
得る方法がよく採用されるが、その場合でも平均粒子径
は、せいぜい２０〜５０ミクロン程度であり、形状も真
球状のものは得られない。

分散法は、種々の分散剤の作用で熱可塑性樹脂の粉末を
得る方法であり、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解し、分散液
と水とを混合することにより分散させる方法もちるが、
工業的には溶剤の回収が不必要な水媒体のみで分散させ
るのが最も好ましく有利である。

このような状況に鑑み、本発明者らは熱可塑性樹脂の微
粉末化方法について鋭意検討した結果、水全媒体とし、
エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体１辷零
等必要ならばエチレン−アクリル酸共重合体の存在下、
加熱、加圧の条件で熱可塑性樹脂を溶融撹拌して乳化液
を得、これを熱可塑性樹脂の軟化温度以下に冷却するこ
とによシ、平均粒子径５〜２０ミクロンのカーボンブラ
ック含有の真球状熱可塑性樹脂微粉末を得る方法を見出
し本発明を完成するに至った。

本発明に用いる熱可塑性樹脂とは、前述のポリエチレン
、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポ
リスチレン、スチレン−アクリル系共重合体等であシ、
乳化温度における原料熱可塑性樹脂の溶融指数が２０以
上、好ましくは５ｏ以上のものを用いる。（ＪＩＳ　Ｋ
　７２１０　　記載の方法で測定、試験荷重２．１６Ｋ
Ｆ／１０分間）エチレンオキシド−プロピレンオキシド
共重合体とは なる構造式を有し、Ｘ＝２〜１５０．Ｙ＝１０〜９０、
Ｚ＝２〜１５０　の共重合体の総称であるが、例えば、
旭電化社製；商品名；ブルロニックのごとく本発明で用
いられるエチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合
体はそれらの内Ｘ＝６０〜１３０、Ｙ＝３０〜７０．２
＝６０〜１３０　Ｆ）範囲のものが適当である。

使用量は原料熱可塑性樹脂１重量部に対して０．０３〜
）０．６重量４Ｆｐが適当であシ、更に好ましくは０．
０８〜０．！５重量蓬Ｐである。それ以下では充゛分な
乳化を行なうことが難かしいし、それ以上用いることは
製品の微粉末中への混入が多くなり、好ましくない場合
が多い。

更に必要により、エチレン−アクリル酸共重合体を使用
するが、（特願昭５９−６９６３５号参照）この場合使
用するエチレン−アクリル酸共重合体とは、エチレンと
アクリル酸とを例えば高圧下重合させて得られた重合体
で、　＋ＣＨ２，ＣＨ２）？（−ＣＨ２ＣＨ輻Ｉヤ Ｏ２Ｈ の構造を有し、エチレンにアクリル酸が不規則に結合し
たものであり、アクリル酸を３〜２０重量％含むもので
ある。（ダウケミカル社製：商品名ＥＡＡ） 本発明に用いるエチレン−アクリル酸共重合体は苛性ソ
ーダ−、苛性カリ、アンモニアなどを用い部分的に中和
したものも使用できる。中和度はＯ〜２０にまで可能で
あるが好ましくは０〜１５％の範囲である。中和度がそ
れ以上になるとエチレン−アクリル酸共重合体が水に溶
解し、乳化剤としての機能を失なうので好ましくない。

中和のため苛性ソーダ−、苛性カリ、アンモニアなどの
添加はあらかじめ別の容器で行なうこともできるし、エ
チレン−アクリル酸共重合体を仕込んだ耐圧オートクレ
ーブ内で、必要量だけ苛性ンーダー。

苛性カリ、アンモニアなどを添加することにより使用す
ることもできる。工業的には後者の方が簡便であり、有
利である場合が多い。乳化時に使用乳化時媒体として使
用する水は原料熱可塑性樹脂１００重量部に対して５０
〜３０００重量部の範囲、好ましくは１００〜２０００
重量部の範囲である０ 水の使用量がそれ以下では、カーボンブラックを含有す
る所望の粒子径の熱可塑性樹脂を安定に得ることが難し
く、粗大粒子径の熱可塑性樹脂が生成する場合もあシ好
ましくなく、水の使用量がそれ以上になると反応器容積
に対する微粉末の取得の効率が悪くなり、工業的に不利
である。乳化方法は必要ならばＮ２など不活性ガスによ
シ置換した耐圧オートクレーブにまず水、あるいは蒸気
を入れ、次いであらかじめロール、ニーダ−などによシ
、カーボンブラックを充分均一に混合した原料熱可塑性
樹脂、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体
、必要ならばエチレン−アクリル酸共重合体を入れ、系
内を密閉し、所定の温度まで昇温する。

通常はジャケットへ油、スチームなどを送入するととく
より加熱し、必要ならば撹拌を行なって溶融を促進する
。

別法として水および蒸気を所定の温度まで昇温した耐圧
オートクレーブ中に圧送などの方法でカーボンブラック
を含有する原料熱可塑性樹脂、エチレンオキシド−プロ
ピレンオキシド共重合体。

必要ならばエチレン−アクリル酸共重合体を添加する方
法も採用できる。

温度、圧力条件は使用する熱可塑性樹脂の種類により異
なるが、一般的にはより高温、高圧の方が目的に合歓し
た微粉末が得られる場合が多いが、ポリオレフィンの分
解や分散剤の分解などを考慮して条件を選定すればよい
。加熱は原料熱可塑性樹脂のその乳化温度における溶融
指数が２０以上になる温度にまで行なう。そのときの系
内圧力はおおむねその温度に対応する水の蒸気圧を示す
。

昇温後の内容物の撹拌はオートクレーブの大きさ。

仕込量などによって異なるが、通常２分〜２時間撹拌翼
先端速度は１〜５ｍ／秒で充分であり、特に強力な撹拌
は必要としない。以下実施例により本発明を説明する。

〔実施例〕

実施例１ 直径５２■のプロペラ型撹拌羽根を備えた内径９３籠、
高さ２４０置の内容積１２の耐圧オートクレーブに純水
３０４１と、あらかじめニーダ−を用いカーボンブラッ
ク（三菱化成社製、商品名−カーポンプ２ツクナ５０）
３りと溶融混合したポリエチレン（三洋化成社製、商品
名：サンワックス１６５−Ｐ）６０Ｆ、　　エチレンオ
キシド−プロピレンオキシド共重合体〔分子式ＨＯ（Ｃ
Ｈ２ＣＨ２０）ｘＨ３ Ｚ＝１２６　　（旭電化社製；商品名；ブルロニックＦ
−１０８）３０ｙとエチレン−アクリル酸共重合体（ダ
ウケミカル社製：商品名　ＥＡＡ　Ｘｏ−２３７５−３
３）６ノ、苛性ソーダー０．０７１を仕込み密閉する。

次いでオートクレーブ内部より加熱を行ない、オートク
レーブ内部の温度を２００℃まで昇温した。圧力はゲー
ジ圧で１７　Ｋｇ／ａ／ｒを示した撹拌機を始動させ、
毎分１０００回転で１５分間撹拌した。撹拌翼先端速度
は、２７ｍ／秒である。次いで冷却を行ない、内温が９
０℃になったところで内容物をオートクレーブよシ取出
した。内容物は、乳化液状態であり、これを分析したと
ころ平均粒子径は５．３ミクロンであった。

実施例２ ポリエチレンの代わりにポリスチレン（三洋化成社製：
商品名ハイマー５Ｔ−９５’）　を用い、オートクレー
ブ内の温度を１５０℃まで昇温する以外は、実施例１と
同様に乳化を行ない、冷却後内容物を取出した。内容物
は乳化液状態であり、これを分析したところ、平均粒子
径は１　ｓ、　２　ミクロンであった。

実施例３ ポリスチレンの代わりにスチレン−アクリル系共重合体
（三洋化成社製、商品名；ハイマーＳＢＭ−１００）を
用いた以外は実施例２と同様に乳化を行ない、冷却後内
容物を取出゛した。内容物は乳化液状態であり、これを
分析したところ、平均粒子径は１３．７ミクロンであっ
た。

実施例４ 実施例１においてエチレン−アクリル酸共重合体を添加
しなかったこと以外は実施例１と同様に操作して、乳化
液状物を得た。これを分析したところ、平均粒子径は１
０．２　ミクロンであった。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、流動性のすぐれたカ−−ボンプ
ラック含有真球状微粉末が得られる。

また製造中の危険性についても全く問題はないので工業
上有利な方法を提供することができる０出願人　　製鉄
化学工業株式会社 代表者　増　１）裕　治

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）カーボンブラックを含有した熱可塑性樹脂を微粉
   末化するにあたり、水を媒体とし、エチレンオキシド−
   プロピレンオキシド共重合体の存在下、加熱加圧下に溶
   融撹拌して乳化液を得、これを熱可塑性樹脂の軟化点以
   下の温度に冷却することを特徴とする熱可塑性樹脂の微
   粉末化方法。
2. （２）カーボンブラックの含有量が熱可塑性樹脂１００
   重量部に対し、２０重量部以下である特許請求の範囲（
   １）記載の方法。
3. （３）熱可塑性樹脂がポリエチレンである特許請求の範
   囲（１）記載の方法。
4. （４）熱可塑性樹脂がポリスチレンである特許請求の範
   囲（１）記載の方法。
5. （５）熱可塑性樹脂がスチレン−アクリル系共重合体で
   ある特許請求の範囲（１）記載の方法。
6. （６）水の量が熱可塑性樹脂１００重量部に対し、１０
   ０〜２０００重量部である特許請求の範囲（１）記載の
   方法。
7. （７）エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体
   の量が、熱可塑性樹脂に対し、３〜６０重量％である特
   許請求の範囲（１）記載の方法。