KR101847877B1 - 친환경 토너의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 친환경 토너 - Google Patents

Abstract

토너의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 토너가 개시된다. 개시된 토너의 제조방법은 기류 건조기(flash dryer)를 사용하여 습윤 토너 입자 케이크를 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 기류 건조기에 공급되는 열기류(hot air)의 유량과 토너 고형분의 유량 간의 비율이 소정 범위내로 조절된다.

Description

친환경 토너의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 친환경 토너{Method for preparing eco-friendly toner and eco-friendly toner prepared by the method}

친환경 토너의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 친환경 토너가 개시된다. 보다 상세하게는, 기류 건조기(flash dryer)를 사용하여 습윤 토너 입자 케이크를 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 기류 건조기에 공급되는 열기류(hot air)의 유량과 토너 고형분의 유량 간의 비율이 소정 범위내로 조절되는 친환경 토너의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 친환경 토너가 개시된다.

최근, 고화질 및 토너 소모량이 적은 토너에 대한 요구가 늘어남에 따라 정착 온도 범위가 넓은 고광택의 정전하상 현상용 중합 토너가 요구되고 있다.

일반적으로 토너는 결착 수지로 작용하는 열가소성 수지에 착색제 및 왁스 등을 첨가함으로써 제조된다. 또한, 토너에 대전성을 부여하고 이를 유지시키는 대전제어제, 화상형성장치의 정착부와의 이형 작용을 위한 이형제, 토너에 유동성 및 현상성을 부여하거나 드럼 클리닝성 등의 물성을 향상시키기 위한 외첨제가 토너에 첨가될 수 있다. 이러한 토너의 제조방법으로는 분쇄법 등의 물리적인 방법과, 현탁중합법, 유화응집법, 화학 밀링법 및 분산중합법 등의 화학적인 방법이 있다.

이러한 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너는 일반적으로 TVOC(total volatile organic compound)를 다량 함유하여 인체 및 환경에 유해하다는 문제점이 있다.

본 발명의 일 구현예는 기류 건조기를 사용하여 습윤 토너 입자 케이크를 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 기류 건조기에 공급되는 열기류의 유량과 토너 고형분의 유량 간의 비율이 소정 범위내로 조절되는 토너의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는 상기 토너의 제조방법에 의해 제조된 것으로, 220~320wtppm의 TVOC 함량을 갖는 토너를 제공한다.

본 발명의 일 측면은,

TVOC(total volatile organic compound)를 함유하는 습윤 토너 입자 케이크를 기류 건조기(flash dryer)를 사용하여 건조시키는 단계를 포함하고,

상기 기류 건조기에 공급되는 열기류(hot air)의 유량(A, m³/min)과 토너 고형분의 유량(T, g/min)은 하기 조건을 만족하는 토너의 제조방법을 제공한다:

4.3 ≤ T/A(g/m³) ≤ 6.5.

상기 습윤 토너 입자 케이크는 2mm 이하의 크기로 분쇄된 후 상기 기류 건조기에 공급될 수 있다.

상기 습윤 토너 입자 케이크의 함수율은 25~45wt%일 수 있다.

상기 기류 건조기는 루프형(loop type) 건조부를 포함할 수 있다.

상기 열기류의 온도는 45~85℃일 수 있다.

본 발명의 다른 측면은,

상기 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너로서, 상기 토너는 220~320wtppm의 TVOC 함량을 가질 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법에 의하면, TVOC가 저감되고, 물성이 우수하며, 고품질의 토너 화상을 구현할 수 있는 환경친화적인 토너를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법에 사용되는 건조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 실시예 1~7 및 비교예 1~2에서 제조된 토너에 있어서 TVOC 함량을 T/A비(토너/열기류의 유량비)에 따라 도시한 그래프다.
도 3은 실시예 1에서 제조된 토너에서 발생한 휘발성 성분을 분석하여 얻은 GC-MS 크로마토그램이다.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법을 상세히 설명한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법은 TVOC를 함유하는 습윤 토너 입자 케이크(wet toner particle cakes)를 기류 건조기를 사용하여 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 기류 건조기에 공급되는 열기류의 유량(A, m³/min)과 토너 고형분의 유량(T, g/min)은 하기 조건을 만족한다:

4.3 ≤ T/A(g/m³) ≤ 6.5.

상기 T/A비가 4.3g/m³ 미만이면 건조된 토너 중의 TVOC 함량이 감소하지만 이와 함께 마찰 대전량과 비표면적도 지나치게 감소하여 바람직하지 않고, 6.5g/m³을 초과하면 TVOC 함량이 지나치게 높아져서 바람직하지 않다(표 2 및 도 2 참조). 본 명세서에서, “습윤 토너 입자 케이크(이를 간단히 “습윤 케이크”라고도 지칭함)”란 유화응집법에 의한 토너 제조 후, 필터 프레스에 의한 세정공정을 거쳐 얻어지는 중간체를 의미하고, “기류 건조기”란 습윤 토너 입자 케이크(바람직하게는, 수 mm, 예를 들어, 2mm로 분쇄된 것)를 관내에서 열기류 속에 띄워 운반함으로써 운반 도중에 순간적으로(예를 들어, 수밀리초 내지 수초, 예를 들어, 2~3초 이내에) 건조시켜 미세 분말을 형성하는 건조기를 의미한다.

상기 습윤 토너 입자 케이크는 하기와 같은 두가지 타입의 유화응집법에 의해 제조된 것일 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 습윤 토너 입자 케이크는 분쇄법, 현탁중합법, 화학 밀링법 또는 분산중합법에 의해 제조된 것일 수도 있다.

<코어-쉘 구조의 토너 입자를 포함하는 습윤 케이크>

코어-쉘 구조의 토너 입자를 포함하는 습윤 케이크는 코어용 라텍스 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액을 혼합하여 혼합 분산액을 얻는 단계, 상기 혼합 분산액에 응집제를 첨가하고 균질화시켜 균질물을 얻는 단계, 상기 균질물을 가열 및 교반시켜 제1 응집물을 얻는 단계, 상기 제1 응집물에 쉘용 라텍스 분산액 및 염기성 물질을 첨가하고 교반시켜 제2 응집물을 얻는 단계, 상기 제2 응집물을 가열 및 교반시켜 합일된 토너 입자를 얻는 단계, 및 상기 합일된 토너 입자를 세척하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다. 본 명세서에서, "균질물"이란 균일하게 분포된 미세 토너 입자와 같은 고체 미립자를 포함하는 현탁액을 의미하며, “응집물”이란 응집된 토너 입자를 포함하는 현탁액을 의미한다.

이러한 습윤 케이크(즉, 세척 후 토너 입자의 케이크)의 구체적인 제조방법은 한국공개특허 제2010-0048071호에 개시된 것과 동일하거나 유사한 것일 수 있다. 한국공개특허 제2010-0048071호는 인용에 의하여 전체로서 본 명세서에 통합된다.

<단일층 구조의 토너 입자를 포함하는 습윤 케이크>

단일층 구조의 토너 입자를 포함하는 습윤 케이크는 폴리에스테르 수지 분산액을 얻는 단계, 상기 폴리에스테르 수지 분산액에 착색제 분산액 및 왁스 분산액을 혼합하여 혼합 분산액을 얻는 단계, 상기 혼합액에 응집제를 첨가하고 균질화시켜 균질물을 얻는 단계, 상기 균질물을 가열 및 교반시켜 응집된 토너 입자를 얻는 단계, 상기 응집된 토너 입자를 합일하는 단계, 및 상기 합일된 토너 입자를 세척하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

이러한 습윤 케이크(즉, 세척 후 토너 입자의 케이크)의 구체적인 제조방법은 한국공개특허 제2010-0115148호에 개시된 것과 동일하거나 유사한 것일 수 있다. 한국공개특허 제2010-0115148호는 인용에 의하여 전체로서 본 명세서에 통합된다.

상기 습윤 토너 입자 케이크는 2mm 이하의 크기로 분쇄된 후 상기 기류 건조기에 공급될 수 있다. 이와 같이 습윤 토너 입자 케이크를 분쇄한 후 기류 건조기에 공급함으로써 열 및 물질 전달을 위한 표면적(즉, 케이크의 표면적)을 증가시킬 수 있다.

상기 습윤 토너 입자 케이크의 함수율은 25~45wt%일 수 있다.

상기 기류 건조기는 루프형(loop type) 건조부를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기류 건조기는 일자형, U자형 등 다른 다양한 형태의 건조부를 포함할 수 있다. 상기 건조부에서 관의 내경의 크기는 최종 건조 토너 입자 중의 TVOC 함량에 큰 영향을 미치지 않을 수 있다.

상기 열기류의 온도는 45~85℃일 수 있다. 상기 열기류의 온도가 상기 범위이내이면, 습윤 토너 입자 케이크가 적당히 건조되어 유동성이 좋으며 BET 표면적이 높고 대전성이 양호한 토너를 얻을 수 있다.

상기 열기류의 유량은 상기 기류 건조기의 크기에 따라 변화될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법에 사용되는 건조 시스템(100)을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 건조 시스템(100)은 에어 블로어(110), 전기 히터(120), 습윤 케이크 피더(130), 기류 건조기(140), 사이클론(150), 토너 수집조(160), 백필터(170) 및 배기 블로어(180)을 구비한다.

에어 블로어(110)는 외부 공기를 전기 히터(120)로 공급하는 역할을 수행한다.

전기 히터(120)는 에어 블로어(110)에 의해 공급된 공기를 소정 온도(예를 들어, 80~130℃)로 가열하여 열기류를 생성하는 역할을 수행한다.

습윤 케이크 피더(130)는 습윤 케이크를 기류 건조기(140)에 소정의 유량(예를 들어, 75~98g/min)으로 공급하는 역할을 수행한다. 이러한 습윤 케이크 피더(130)는, 도 1에는 명확하게 표시되지 않았지만, 탱크, 교반기 및 스크류 피더를 포함할 수 있다.

또한, 도 1에는 도시되지 않았지만, 습윤 케이크 피더(130)와 기류 건조기(140) 사이에는 습윤 토너 입자 케이크를 수 mm(예를 들어, 2mm 이하)의 크기로 분쇄하는 조분쇄기(coarse crusher)가 추가로 배치될 수 있다.

기류 건조기(140)는 혼합부(141) 및 이와 연통된 루프형 건조부(142)를 포함하며, 혼합부(141)에서 습윤 토너 입자 케이크를 열기류와 혼합한 후 루프형 건조부(142)에서 미세 입자로 분해 및 건조시켜 토너 분말을 생성하는 역할을 수행한다.

사이클론(150)은 기류 건조기(140)에서 배출된 토너 분말을 추가로 건조시킨 후 상기 건조된 토너 분말과 열기류를 분리하는 역할을 수행한다.

토너 수집조(160)는 사이클론(150)에서 배출된 토너 분말을 수집하는 역할을 수행한다.

백필터(170)는 사이클론(150)으로 포집할 수 없는 열기류 속에 섞인 작은 분진을 백필터(170)내에 장착된 여과포(filter bag) 속으로 투과시킴으로써 포집하는 역할을 수행한다.

배기 블로어(180)는 백필터(170)에서 배출된, 먼지가 제거된 공기(dust-free air)를 외부로 배출시키는 역할을 수행한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법은 전술한 건조 시스템(100)뿐만 아니라 다른 다양한 구성을 갖는 건조 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 기류 건조기를 구비하는 건조 시스템이 사용될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너로서, 220~320wtppm의 TVOC 함량을 갖는 토너를 제공한다.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

실시예

제조예 1: 코어용 라텍스 분산액 및 쉘용 라텍스 분산액의 제조

교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피가 3 리터인 반응기를 오일조내에 설치하였다. 이와 같이 설치된 반응기 내에 증류수 및 계면활성제(Dowfax 2A1)를 각각 660g 및 3.2g씩 공급하여 반응기 온도를 70℃까지 증가시키고 100rpm의 교반속도로 교반시켰다. 이후, 모노머, 즉 스티렌 838g, 부틸 아크릴레이트 322g, 2-카르복시에틸 아크릴레이트 37g 및 1,10-데칸디올 디아크릴레이트 22.6g과, 증류수 507.5g, 계면활성제(Dowfax 2A1) 22.6g, 마크로모노머로서 폴리에틸렌글리콜 에틸에테르 메타크릴레이트 53g, 사슬이동제로서 1-도데칸티올 18.8g의 유화혼합물을 디스크 타입 임펠러로 400~500rpm으로 30분 동안 교반한 다음, 상기 반응기에 1시간 동안 천천히 공급하였다. 이후, 약 8시간 동안 반응을 진행시킨 다음 상온까지 천천히 냉각시켜 반응을 완료하였다.

반응 완료 후 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 결착 수지의 유리전이온도(Tg)를 측정한 결과, 상기 온도는 62℃이었다. 또한, 폴리스티렌(Polystyrene) 기준 시료를 사용하여 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 상기 결착 수지의 수평균분자량을 측정하였고, 그 결과 상기 수평균분자량은 50,000이었다.

제조예 2: 착색제 분산액의 제조

시안 안료(ECB303, 대일정화주식회사 제품) 3kg을　20L 반응기에 넣고, 정제수 11.5kg과 히드록시프로필메틸 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트(AnyCoat-P, 삼성정밀화학주식회사 제품) 0.6kg을 상기 반응기에 추가로 투입하여 50rpm의 속도로 교반하였다. 이어서, 상기 반응기 내용물을 볼밀 타입 반응기로 옮겨 예비분산을 수행하였다. 예비분산 결과, 부피평균입경(D50(v))이 3.4㎛(Beckman Coulter사의 쿨터 멀티사이저를 사용하여 측정된 것)인, 분산된 착색제 분산액을 얻었다. 그 후, 반응기 내용물을 Ultimaizer system(Amstec Ltd., Model HJP25030)을 사용하여 1,500bar의 압력에서 고분산을 수행하였다. 고분산　결과, 부피평균입경(D50(v))이 150nm(Microtrac Inc의 Microtrac 252를 사용하여 측정된 것)인, 나노 사이즈로 분산된 착색제 분산액을 얻었다.

제조예 3: 왁스 분산액의 제조

교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 5 리터 반응기에 음이온성 계면활성제인 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트(Dowfax 2A1) 65g 및 증류수 1,935g을 투입한 후, 상기 혼합액을 95℃에서 약 2시간 동안 천천히 교반하면서 왁스(일본 NOF社, WE-5) 1,000g을 상기 반응기에 투입하였다. 상기 혼합액을 호모게나이저(IKA社, T-45)를 사용하여 30분간 분산시켰다. 결과로서, 왁스 분산액을 얻었다.

분산 완료 후, Microtrac Inc의 Microtrac 252를 사용하여 분산된 왁스 입자의 입도를 측정한 결과 D50(v) 가 250nm이었다.

실시예 1~7 및 비교예 1~2: 토너 입자의 제조

70 리터 반응기에 상기 제조예 1에서 제조된 코어용 라텍스 분산액 60.0중량부, 상기 제조예 2에서 제조된 착색제 분산액 5.0중량부　및 상기 제조예 3에서 제조된 왁스 분산액 10중량부를 투입한 다음, 25℃에서 약 15분간 50rpm의 교반속도로 교반하여 혼합하였다. 여기에, 응집제로서 PSI(Poly Silicato Iron)와 질산 수용액(농도=1.88wt%)의 혼합 용액　(PSI/HNO₃=1/2(질량비))을 1.5중량부 첨가하고, 호모게나이저(IKA社, T-50)를 사용하여 25℃에서 50rpm의 교반속도(교반선속도: 1.79m/sec)로 30분간 반응기 내용물을 교반하여 균질화 공정을 진행시켰다. 이때, 상기 반응기 내용물의 pH는 1.6이었다. 이후, 반응기의 온도를 51℃로 승온시킨 다음, 2.42m/sec로 교반하여 토너 입자의 평균 입경이 6.4㎛(Beckman Coulter사의 쿨터 멀티사이저를 사용하여 측정된 것)가 될 때까지 응집을 계속한 후, 상기 제조예 1에서 제조된 쉘용 라텍스 분산액(코어용 라텍스 분산액과 동일함) 25중량부를 약 10분에 걸쳐 투입하였다. 이후, 토너 입자의 평균 입경이 7.0㎛(Beckman Coulter사의 쿨터 멀티사이저를 사용하여 측정된 것)가 될 때까지 2.42m/sec의 속도로 교반을 계속한 다음, 4wt% 수산화나트륨 수용액을 반응기에 투입하여 pH가 4가 될 때까지는 1.90m/sec로 교반시키고, pH가 7이 될 때까지는 1.55m/sec로 교반시켰다. 이후, 상기 교반속도를 유지하면서 반응기의 온도를 96℃로 승온시켜 토너 입자가 합일되도록 하였다. 이후, FPIA-3000(sysmex사 제품, 일본 소재)을 이용하여 원형도를 측정하였을 때, 측정된 원형도가 0.980일 경우 반응기의 온도를 40℃로 냉각하고, 반응기 내용물의 pH를 9.0으로 조정하여 Nylon mesh (pore size: 16㎛)를 사용하여 토너 입자를 분리시킨 다음, 상기 분리된 토너 입자를 증류수로 4회 세척한 후, 1.88wt%의 질산 수용액을 증류수와 혼합하여 제조한 pH가 1.5인 혼합액으로 재세척하고, 이후 증류수로 4회 재세척하여 계면활성제 등을 모두 제거함으로써 함수율이 35wt%인 습윤 토너 입자 케이크를 얻었다. 이후, 상기 습윤 토너 입자 케이크를 도 1의 건조 시스템(세이신, FJD-4B)을 사용하여 건조를 진행하여 건조된 토너 입자를 얻었다. 각 실시예 및 비교예에서 건조 시스템의 운전조건을 하기 표 1에 나타내었다.

	토너 고형분의 유량(T, g/min)	열기류의 온도(℃)	열기류의 유량 (A, m3/min)	T/A비(g/m3)
실시예 1	97.5	75	15	6.5
실시예 2	97.5	75	17	5.7
실시예 3	97.5	75	19	5.1
실시예 4	97.5	75	21	4.6
실시예 5	86.7	73	15	5.8
실시예 6	75.8	71	15	5.1
실시예 7	65.0	69	15	4.3
비교예 1	54.2	67	21	2.6
비교예 2	130.0	81	17	7.6

상기와 같은 방법으로 제조된 토너 입자에 소입경 실리카인 R8200(Aerosil사 제품) 1.0wt%, 대입경 실리카인 RY50(Aerosil사 제품) 0.3wt%, 폴리머 비즈인 MP1451(Soken사 제품) 0.3wt% 및 산화티탄인 T-805 (Aerosil사 제품) 0.5wt%를 외첨하여 외첨된 토너를 얻었다.

토너 입자의 원형도 측정

상기 실시예 1~7 및 비교예 1~2에서 토너 입자의 원형도(circularity)는 FPIA-3000(Sysmex사 제품, 일본 소재)을 이용하여 측정하였다. FPIA-3000을 이용한 원형도 측정에 있어서 시료의 전처리는 20ml Vial 병에 증류수 15ml 를 미리 채운 후 외첨후 토너 시료 5~10mg을 첨가함으로써 이루어졌다. 이후, 계면활성제(와코社, Contaminon-N)를 상기 Vial 병에 3~5방울 dropping한 후, sonicator에서 30분간 초음파 처리를 실시하여 토너 입자들을 분산시켰다. 이후, 전처리된 시료를 FPIA-3000의 시료 투입구에 7~10ml 첨가한 후 토너의 원형도를 측정하였으며, 3000개의 입자를 측정하였다. 측정된 3000개 입자들의 원형도 평균치를 기록하였다.

원형도는 하기 수학식 1에 의해 FPIA-3000에서 자동으로 구해진다.

[수학식 1]

원형도(circularity) = 2×(면적×π)^1/2/페리미터

상기 식에서 면적(area)은 투영된 토너의 면적을 의미하고, 페리미터(perimeter)는 투영된 토너의 둘레 길이를 의미한다. 이 값은 0~1 값을 가질 수 있으며, 1에 가까울수록 구형을 의미하게 된다.

평가예

상기 실시예 1~7 및 비교예 1~2에서 제조된 토너에 대하여 입도분포, 미분 함량, 유동성, BET법에 의한 비표면적, 마찰 대전량 및 TVOC의 함량을 아래와 같이 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

　

입도분포 및 미분 함량(총 입자수 중 3㎛ 미만의 입경을 갖는 입자수의 비율) 평가

외첨후 토너 입자의 입도분포(GSDp 및 GSDv)는 벡크만사(Beckman Coulter Inc.)의 멀티사이저(Multisizer™ 3 Coulter Counter^®)를 사용하여 평균입경을 측정한 다음, 하기 수학식 2 및 3에 의해 계산된다. 상기 멀티사이저에서 애퍼처(aperture)는 100㎛을 이용하고, 전해액인 ISOTON-II(Beckman Coulter사) 50~100ml에 계면활성제(와코社, Contaminon-N)를 적정량 첨가하고, 여기에 측정 시료 10~15mg을 첨가한 후 초음파 분산기에 5분간 분산 처리함으로써 시료를 제조하였다. 상기 분산처리된 측정 시료 중 30,000개의 입자에 대하여 입도분포 및 미분 함량을 측정하였다.

[수학식 2]

GSDp =

(p: 입자수)

상기 수학식 2에서, GSDp는 입자수 기준의 입도분포로서 이 값이 작을수록 입도분포가 좁은 것을 의미하고, D16p 및 D84p는 각각 토너 입자의 입경을 측정하여 작은 입자부터 입자수를 누적할 경우 총 입자수의 16% 및 84%에 해당하는 입경을 의미한다.

[수학식 3]

GSDv =

(v: 부피)

상기 수학식 3에서, GSDv는 부피 기준의 입도분포로서 이 값이 작을수록 입도분포가 좁은 것을 의미하고, D16v 및 D84v는 각각 토너 입자의 입경을 측정하여 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총 부피의 16% 및 84%에 해당하는 입경을 의미한다.

유동성( cohesiveness ) 평가

외첨후 토너의 유동성 측정은 powder tester(Hosokawa micron 사 제품)를 사용하여 측정하였다. 유동성 측정시 메쉬는 세가지를 사용하였는데, 각 메쉬의 눈의 크기는 53㎛, 45㎛ 및 38㎛이었다. 상기 세가지 메쉬를 하부로부터 상부 방향으로 38㎛ 메쉬, 45㎛ 메쉬 및 53㎛ 메쉬의 순으로 적층하였다. 최초 측정시 토너 2g을 계량하여 53㎛ 메쉬 위에 놓고 40초 동안 다이얼 1의 진동을 주었다. 40초 동안의 진동이 완료되면 세 개의 메쉬의 무게를 각각 측정하여 각 메쉬 위에 잔류하는 토너의 양을 측정하였다. 측정 후 하기 수학식 4에 의하여 유동성을 계산하였다.

[수학식 4]

유동성(%)={(상부 시브(53㎛ 메쉬)상에 남아 있는 분말의 중량)/2} × 100 × (1/5) + {(중간 시브(45㎛ 메쉬)상에 남아 있는 분말의 중량)/2} × 100 ×(3/5) + {(하부 시브(38㎛ 메쉬)상에 남아 있는 분말의 중량)/2} × 100 × (1/5)

BET 법에 의한 비표면적의 평가

상기 각 실시예 및 비교예로 제조된 외첨후 토너 시료 1.4g을 샘플 튜브에 첨가하여 40℃에서 4시간 동안 전처리하였다. 상기 전처리후 ASAP 2020 (Micromeritics사 제품, 미국)을 이용하여 토너의 비표면적을 측정하였다. 소수점 4째 자리까지 비표면적을 측정하고, 총 3회 비표면적을 측정하여 그 평균치를 기록하였다.

마찰 대전량 평가

외첨후 토너의 마찰 대전량은 q/m meter (Epping社, 독일)를 사용하여 측정하였다. 상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 외첨후 토너 입자 0.7g, 및 캐리어(100㎛, 일본화상학회) 9.3g를 100mL 광구병에 투입한 다음 NN조건(20℃, RH 40%)에서 15시간 동안 방치하였다. 이어서, Turbula mixer(WAB社, 스위스)를 사용하여 96rpm으로 5분간 혼합하였다. 혼합이 끝나면 시료 0.1g을 q/m meter의 측정 cell에 넣고 80ml/min 및 1,000 voltage의 조건하에서 스캔하여 대전량을 측정하였다.

TVOC 함량 평가

상기 각 실시예 및 비교예로 제조된 외첨후 토너 중의 TVOC 함량을 측정하기 위해서 고체상인 토너 시료의 휘발성 성분을 포집할 수 있는 TDS(Thermo Desorption System)가 장착된 GC-MS(Inlet: Gerstel TDS-2, GC: HP GC5890, Detector: HP MSD5972)를 사용하였다. 이때, 시료의 전처리를 위해 10mg의 토너 시료를 유리관에 넣은 후, 상기 토너 시료가 유리관의 가운데에 위치하도록 상기 유리관의 양단부를 유리솜으로 막은 다음, 상기 토너 시료가 담긴 유리관을 TDS에 장착하였다. 이 때 TDS는 60℃/min의 속도로 40℃에서 200℃의 온도로 승온되었으며, GC-MS의 측정조건은 Headspace GC-MS와 동일한 조건을 적용하였다. 이를 통해 얻어진 GC-MS 크로마토그램에서 헥산과 헥사데칸 사이의 모든 피크의 면적을 구하고 이를 톨루엔 정량 곡선에 대입하여 TVOC를 구하였다. 실시예 1에서 제조된 토너를 분석하여 얻은 GC-MS 크로마토그램을 도 3에 나타내었다. 도 3에서 헥산과 헥사데칸의 retention time은 각각 2.4min 및 27.65min이다.

	GSDp	GSDv	미분 함량 (%)	유동성(%)	비표면적 (m2/g)	마찰 대전량 (uC/g)	TVOC 함량 (wtppm)
실시예 1	1.267	1.232	2.53	7.5	1.3468	-48.2	320
실시예 2	1.269	1.233	2.52	8.1	1.3265	-46.7	296
실시예 3	1.270	1.235	2.49	9.2	1.2954	-44.3	259
실시예 4	1.265	1.233	2.61	10.3	1.2760	-41.9	225
실시예 5	1.268	1.235	2.35	7.7	1.3277	-45.9	301
실시예 6	1.271	1.233	2.60	9.0	1.2998	-44.8	267
실시예 7	1.267	1.234	2.58	11.0	1.2510	-39.8	228
비교예 1	1.270	1.236	2.59	15.2	1.1822	-27.7	150
비교예 2	1.268	1.235	2.67	5.1	1.5136	-53.4	428

　

상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~7에서 제조된 토너는 비교예 2에서 제조된 토너에 비해 TVOC 함량이 낮고 입도분포, 미분 함량, 유동성, 비표면적 및 마찰 대전량은 비슷한 것으로 나타났다. 한편, 비교예 1에서 제조된 토너는 실시예 1~7에서 제조된 토너에 비해 TVOC 함량은 낮지만 비표면적과 마찰 대전량은 지나치게 낮은 것으로 나타났다.

본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 건조 시스템 110: 에어 블로어
120: 전기 히터 130: 습윤 케이크 피더
140: 기류 건조기 141: 혼합부
142: 루프형 건조부 150: 사이클론
160: 토너 수집조 170: 백필터
180: 배기 블로어

Claims (5)

1. TVOC(total volatile organic compound)를 함유하는 습윤 토너 입자 케이크를 기류 건조기(flash dryer)를 사용하여 건조시키는 단계를 포함하고,
   상기 기류 건조기에 공급되는 열기류(hot air)의 유량(A, m³/min)과 토너 고형분의 유량(T, g/min)은 하기 조건을 만족하고,
   상기 열기류의 온도는 45~85℃인 토너의 제조방법:
   4.3 ≤ T/A(g/m³) ≤ 6.5.
2. 제1항에 있어서,
   상기 습윤 토너 입자 케이크의 함수율은 25~45wt%인 토너의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 기류 건조기는 루프형(loop type) 건조부를 포함하는 토너의 제조방법.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조된 토너로서, 상기 토너는 220~320wtppm의 TVOC 함량을 갖는 토너.

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