KR20070063059A - 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는토너 - Google Patents

전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는토너 Download PDF

Info

Publication number
KR20070063059A
KR20070063059A KR1020050122840A KR20050122840A KR20070063059A KR 20070063059 A KR20070063059 A KR 20070063059A KR 1020050122840 A KR1020050122840 A KR 1020050122840A KR 20050122840 A KR20050122840 A KR 20050122840A KR 20070063059 A KR20070063059 A KR 20070063059A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
toner
polyester resin
hydroxyphenyl
propane
bis
Prior art date
Application number
KR1020050122840A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101187277B1 (ko
Inventor
노재경
유영만
이계윤
이태웅
Original Assignee
에스케이케미칼주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이케미칼주식회사 filed Critical 에스케이케미칼주식회사
Priority to KR1020050122840A priority Critical patent/KR101187277B1/ko
Publication of KR20070063059A publication Critical patent/KR20070063059A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101187277B1 publication Critical patent/KR101187277B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/12—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/123—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds the acids or hydroxy compounds containing carbocyclic rings
    • C08G63/127—Acids containing aromatic rings
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/087—Binders for toner particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/50—Physical properties
    • C08G2261/51—Charge transport
    • C08G2261/514—Electron transport

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

전자 사진복사 공정 또는 정전 인쇄 공정에 사용되는 토너 및 상기 토너에 바인더로서 포함되며, 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지가 개시된다. 상기 폴리에스테르 수지는 (a) 전체 산 성분에 대하여, 방향족 이염기산 성분 80 내지 100몰%를 포함하는 산 성분; 및 (b) 전체 산 성분에 대하여, 90몰% 이하의 방향족 디올, 10 내지 80몰%의 지방족 디올, 및 하기 화학식으로 표현되는 반응형 전하제어제를 폴리에스테르 수지 전체에 대하여 중량비로 10 내지 11,000 ppm 포함하는 알코올 성분으로 이루어진다.
Figure 112005072965110-PAT00001
상기 화학식에서, R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이다.
전자 사진복사, 정전 인쇄, 토너, 폴리에스테르, 전하제어제

Description

전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너 {Polyester resin having charge controlling agent and toner including the same}
본 발명은 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전자 사진복사 공정 또는 정전 인쇄 공정에 사용되는 토너 및 상기 토너에 바인더(binder)로서 포함되며, 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지에 관한 것이다.
일반적으로, 전자 사진복사 공정 또는 정전 인쇄 공정은, (1) 정전기록 물질, 예를 들면 OPC(Organic photoconductor Drum) 드럼의 표면에, 기록될 상(image)에 상응하는 정전기적으로 하전된 상(statically charged image) 또는 전자 전도성 상(이하, "정전 잠상(latent image)"이라 한다.)을 형성하는 과정, (2) 하전된 토너를 상기 드럼에 정전기적으로 부착시켜, 드럼의 표면에 형성된 정전 잠상을 현상 및 가시화하는 과정, (3) 현상된 토너상(toner image)을 종이, 기록 필름 등의 기록 매체로 전사하는 과정, 및 (4) 상기 기록 매체로 전사된 상을 열압착 롤 러 등으로 고정하는 정착 과정을 포함한다. 이와 같은 상-형성 공정은 정전기록 물질의 표면에 형성되는 상의 조정 안정성이 우수하며, 인쇄물을 고속으로 수득할 수 있고, 상-형성 장치의 조작이 용이하므로, 복사기 및 프린터 분야에 널리 사용되고 있다.
복사기 및 프린터의 작동 효율을 향상시키기 위해서는, 상기 상-형성 공정을 고속으로 수행하여야 한다. 이를 위해서는, 정전 잠상을 가시화한 토너상을 기록 매체의 표면에 고정시키는 정착 속도를 증가시키는 것이 중요하다. 따라서, 토너는 저온 및 고온 정착 특성이 우수하여야 하고, 정전기록 물질의 표면에 형성된 정전 잠상을 뚜렷하게 가시화시켜야 하나, 바인더로서 통상의 폴리에스테르 수지를 사용하는 토너는 이와 같은 요구를 완전히 충족시키지는 못하고 있다. 예를 들어, 연화점이 낮은 폴리에스테르 수지를 토너의 바인더로서 사용하면, 토너의 저온 정착 특성이 향상되지만, 고정 처리 시 토너의 전사성이 불량하기 때문에, 전사 열간 압연기 등의 표면에 토너가 잔존하여, 오프셋(offset) 현상, 즉 다음 전사지의 오염을 유발시킬 우려가 있다. 토너의 오프셋 방지 특성을 향상시키기 위하여, 에스테르화 된 비스페놀 A와 디카르복실산을 반응시켜 선형 폴리에스테르를 수득하고, 이 선형 폴리에스테르를 트리멜리트산 무수물 등의 3가 또는 그 이상의 원자가를 가진 다작용성 카르복실산과 반응시켜 형성된 가교 결합 폴리에스테르를 토너용 바인더로서 사용할 수 있으나, 상기 가교 결합 폴리에스테르는 연화점이 높기 때문에, 저온 정착 특성이 부족하고, 고속 고정 특성이 불충분하다. 예를 들어, 정전 사진복사 공정에서, 상기 토너를 사용하여 약 50시트(sheet)/분의 고정속도로 복사 조작을 수행하면, 토너의 고정 특성이 불량하고, 복사물의 토너 고정 강도가 불충분하게 된다.
오프셋-방지 특성 및 저온 고정 특성이 모두 우수한 토너를 제조하기 위하여, 장쇄지방족 탄화수소 단위를 가교결합으로 혼입시켜, 연화점이 낮은 폴리에스테르를 제조한 후, 이를 토너용 바인더로서 사용할 수 있으나, 이와 같은 폴리에스테르는 유리 전이 온도(Tg)가 너무 낮아, 저장 중, 토너 입자들의 응집을 유발시킨다. 즉, 토너의 저장 안정성이 불량해 진다. 또한, 미합중국 특허 제4,804,622호, 제4,849,495호, 제5,057,596호 등에는, 디카르복실산, 디올, 3가 또는 그 이상의 원자가를 가진 다가카르복실산, 3가 또는 그 이상의 원자가를 가진 다가알코올, 특히 디올 성분으로서 비스페놀 A 유도체를 이용하여, 폴리에스테르를 제조함으로써, 토너의 저장 안정성, 저온 및 고온 정착 특성, 오프셋 방지 특성 등을 향상시키려는 다양한 시도가 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 별도의 전하 제어제를 사용하지 않고도, 토너에 정전기적 대전성을 부여할 수 있는 폴리에스테르 수지를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 간편하고 용이하게 토너를 제조할 수 있는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 전체 산 성분에 대하여, 방향족 이염기산 성분 80 내지 100몰%를 포함하는 산 성분; 및 (b) 전체 산 성분에 대하여, 90몰% 이하의 방향족 디올, 10 내지 80몰%의 지방족 디올, 및 하기 화학식으로 표현되는 반응형 전하제어제를 폴리에스테르 수지 전체에 대하여 중량비로 10 내지 11,000 ppm 포함하는 알코올 성분으로 이루어지는 토너용 폴리에스테르 수지를 제공한다.
Figure 112005072965110-PAT00002
상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이다.
본 발명은 또한 상기 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너를 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 토너용 폴리에스테르 수지는 산 성분 및 알코올 성분으로 이루어지며, 상기 산 성분은 방향족 이염기산 성분과, 필요에 따라 지방족 이염기산 성분 및 3가 이상의 다가산 성분을 포함한다. 상기 방향족 이염기산 성분은 폴리에스테르 수지의 제조에 통상적으로 사용되는 방향족 이염기산, 이의 알킬 에스테르 및/또는 이의 산무수물을 포함한다. 상기 방향족 이염기산으로는 대표적으로 테레프탈산과 이소프탈산을 예시할 수 있으며, 상기 방향족 이염기산의 알킬 에스테르로는 디메틸테레프탈레이트, 디메틸이소프탈레이트, 디에틸테레프탈레이트, 디에틸이소프탈레이트, 디부틸테레프탈레이트, 디부틸이소프탈레이트 등을 예시할 수 있다. 상기 방향족 이염기산과 이의 알킬 에스테르는 단독 또는 둘 이상이 배합된 형태로 사용될 수 있다. 상기 방향족 이염기산 성분은 소수성이 높은 벤젠환을 포함하므로, 토너의 내습성을 향상시키고, 생성되는 수지의 유리전이온도(이하, Tg 라 함)를 증가시키며, 결과적으로 토너의 저장안정성을 향상시킨다. 상기 방향족 이염기산 성분의 사용량은, 전체 산 성분에 대하여, 80 내지 100몰%(즉, 전체 산 성분 100몰 중, 방향족 이염기산의 사용량이 80 내지 100몰), 바람직하게는 90 내지 100몰%이다. 상기 방향족 이염기산이 80몰% 이하로 사용되면, 토너의 내습성, 저장안정성, 유리전이온도 등이 저하된다. 상기 테레프탈산 화합물은 수지의 인성과 Tg를 상승시키고, 이소프탈산 화합물은 반응성을 증가시키므로, 목적하는 바에 따라 이의 사용 비율을 적절히 변화시켜 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 토너용 폴리에스테르 수지를 구성하는 산 성분은, 필요에 따라, 지방족 이염기산, 이의 알킬 에스테르 및/또는 이들의 산무수물을 더욱 포함할 수 있다. 상기 지방족 이염기산 성분의 비한정적인 예로는 세박산, 이소데실 숙신산, 말레산, 푸마르산, 아디프산 등의 지방족 이염기산, 이들의 모노메틸, 모노에틸, 디메틸 또는 디에틸 에스테르, 이들의 산 무수물 등을 예시할 수 있다. 상기 지방족 이염기산 성분은 토너의 정착성과 저장안정성에 영향을 미치므로, 수지의 요구되는 성능에 따라, 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서, 전체 산 성분에 대하여 바람직하게는 20몰% 이하, 더욱 바람직하게는 10몰% 이하, 예를 들면 0.1 내지 10몰%로 사용한다.
또한, 본 발명에 따른 토너용 폴리에스테르 수지를 구성하는 산 성분은, 필요에 따라, 3가 이상의 다가산, 이의 알킬 에스테르 및/또는 이들의 산무수물을 더욱 포함할 수 있다. 상기 3가 이상의 다가산 성분의 비한정적인 예로는, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 1,2,4-사이클로헥산트리카르복실산, 2,5,7-나프탈렌트리카르복실산, 1,2,4-나프탈렌트리카르복실산, 1,2,5-헥산트리카르복실산, 1,2,7,8 -옥탄테트라 카르복실산, 이들의 알킬 에스테르 및/또는 산무수물(acid anhydride)을 포함한다. 이러한 3가 이상의 다가 카르복실산 성분은 단독 또는 둘 이상이 배합된 형태로 사용될 수 있고, 생성된 수지의 Tg를 상승시킴과 동시에, 수지에 응집성을 부여하여, 토너의 비옵셋성을 향상시키는 효과가 있다. 상기 다가산 성분의 사용량은 전체 산 성분에 대하여 20몰% 이하, 바람직하게는 0.5 내지 20몰, 더욱 바람직하게는 1 내지 20몰%이다. 상기 다가산 성분의 함량이 0.5몰% 미만이면, 상기 언급한 다가산의 효과를 얻을 수 없고, 20몰%를 초과하면, 폴리에스테르 수지의 제조 과정에서 겔화의 제어가 어려워져, 원하는 물성의 수지를 수득하기 어려운 단점이 있다.
본 발명에 따른 토너용 폴리에스테르 수지를 구성하는 알코올 성분은 방향 족 디올, 구체적으로 비스페놀 A 유도체를 포함한다. 비스페놀 A 유도체를 포함하는 방향족 디올은 수지의 Tg를 상승시키고, 토너의 저장 안정성, 저온 및 고온 정착성을 향상시킨다. 상기 방향족 디올로는 비스페놀-A 유도체, 구체적으로는, 폴리옥시에틸렌-(2,0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,0)-2,2 -비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,2)-폴리옥시에틸렌-(2,0)- 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(2,3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(6)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,4)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(3,3)-3,3-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(3,0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(6)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 등을 예시할 수 있다. 상기 방향족 디올은 단독 또는 두 가지 이상이 배합된 형태로 사용될 수 있으며, 반응성이 적으므로 전체 산 성분에 대해 바람직하게는 90몰% 이하(즉, 전체 산 성분 100몰에 대하여, 방향족 디올의 사용량이 90몰 이하), 보다 바람직하게는 85몰% 이하, 더욱 바람직하게는 20 내지 85몰% 사용한다.
본 발명에 사용되는 알코올 성분은 지방족 디올을 적정량 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 지방족 디올로는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 프로필렌글리콜, 부탄디올 등을 예시할 수 있으며, 이들은 단독 또는 두 가지 이상이 배합된 형태로 사용될 수 있다. 상기 지방족 디올은 수지에 가소성을 부여하고, 정착성 및 축중합 반응 속도를 향상시키는 효과를 나타내며, 정착성 면에서는 에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜 또는 부탄디올을 사용하는 것이 바람직하다. 반면, 상기 지방족 디올은 수지의 Tg를 낮추고 저장 안정성에 악영향을 미치므로, 토너가 사용되는 기종에 따라 적절히 사용되어야 한다. 상기 지방족 디올의 사용량은 전체 산 성분에 대해 10 내지 80몰%, 보다 바람직하게는 15 내지 75몰%이다. 상기 지방족 디올의 사용량이 10몰% 미만이면, 반응성이 너무 낮아질 우려가 있고, 80몰%를 초과하면, 토너의 저장 안정성이 저하될 우려가 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 알코올 성분은 하기 화학식 1로 표현되는, 2가의 알코올기를 함유하는 설폰계 반응형 전하제어제를 포함한다.
Figure 112005072965110-PAT00003
상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기, 바람직하게는 에틸렌기(-CH2CH2-), 이소프로필렌기(-CH2CH(CH3)-), t-부틸렌기(-CH2CH(CH3)2-) 등이다.
상기 반응형 전하제어제는, 에스테르 반응 및 중축합 반응을 통하여, 폴리에스테르의 분자쇄 일부를 형성하며, 토너의 인쇄시 분자 내의 설폰기에 의해 정전기를 유지함으로써, 전하제어제의 역할을 한다. 따라서, 상기 반응형 전하제어제를 알코올 성분의 일부로서 사용하면, 기존의 토너 제조 시, 토너 파우더의 정전기적 대전성을 발현시키기 위해, 단순 용융 분산에 의하여 토너에 포함시키던 별도의 전하제어제를 사용하지 않고도, 토너의 전하를 제어할 수 있다. 상기 반응형 전하제어제의 사용량은 중합 반응 생성물(폴리에스테르 수지)에 대하여 중량비로 10 내지 11,000 ppm 인 것이 바람직하고, 10 내지 5,000ppm 이면 더욱 바람직하다. 만일 상기 반응형 전하제어제의 사용량이 10 ppm 미만이면, 토너의 전하제어 특성이 충분하지 못할 우려가 있고, 11,000ppm을 초과하면, 토너에 유지되는 전하의 양이 과도하여, 토너 물성이 오히려 저하될 우려가 있다.
본 발명에 따른 토너용 폴리에스테르 수지를 구성하는 알코올 성분은, 필요에 따라 3가 이상의 다가 알코올을 더욱 포함할 수 있으며, 상기 3가 이상의 다가 알코올의 비한정적인 예로는 소르비톨, 1,2,3,6-헥산테트롤, 1,4-소르비탄, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 수크로오즈, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,5-펜탄트리올, 글리세롤, 2-메틸프로판트리올, 2-메틸-1,2,4-부탄트리올, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 1,3,5-트리하이드록시메틸벤젠 등을 예시할 수 있으며, 이러한 다가 알코올은 단독 또는 둘 이상이 배합된 형태로 사용될 수 있다. 이러한 3가 이상의 다가 알코올은 생성되는 수지의 Tg를 상승시키면서 수지에 응집성을 부여하고 토너의 저장안정성을 향상시키는 효과를 나타낸다. 상기 다가 알코올의 함량은 전체 산 성분에 대해 50몰% 이하, 바람직하게는 0.5 내지 50몰%, 보다 바람직하게는 1 내지 25몰%의 범위 내에서 사용한다. 상기 다가 알코올의 함량이 너무 작으면, 상기 다가 알코올의 사용 효과를 얻을 수 없고, 50몰%를 초과할 경우에는 폴리에스테르 수지를 제조하는 동안에 폴리에스테르 수지의 겔화 제어가 어려워져서 바람직한 수지를 수득하기가 곤란하기 때문이다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는, 통상적인 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응, 및 중축합 반응의 2단계로 제조된다. 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지를 제조하기 위해서는, 먼저 상기 산 성분 및 알코올 성분을 반응기에 충전시키고 가열하여 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응을 수행한다.　 상기 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환반응은 통상적인 촉매, 예를 들면, 티탄 부톡사이드, 디부틸주석 옥사이드, 마그네슘 아세테이트, 망간 아세테이트 등의 촉매 존재 하에서, 수행될 수 있다. 상기 반응은, 예를 들면 질소 기류 하에 230 내지 260℃의 반응 온도에서 수행될 수 있으며, 반응이 수행되는 동안, 반응물로부터 생성되는 물 또는 알코올을 통상적인 방법으로 제거하는 것이 바람직하다. 상기 에스테르 반응이 완결되면, 연속하여 중축합 반응을 수행한다. 상기 중축합 반응 역시 통상적인 폴리에스테르 수지의 중축합 반응 조건에서 수행될 수 있으며, 통상적인 중합 촉매, 예를 들면 티탄 부톡사이드, 디부틸주석 옥사이드, 주석 아세테이트, 아연 아세테이트, 이황화주석, 삼산화안티몬, 이산화게르마늄 등을 사용할 수 있다. 상기 중축합 반응은 100mmHg 이하의 진공 하에서 디올 성분을 제거하면서 수행하는 것이 바람직하며, 250℃ 이하의 저온 및 30mmHg 이하의 고진공 하에서 수행하면 더욱 바람직하다. 더욱 바람직한 중축합 반응 온도는 240℃ 이하이며, 만일 중축합 반응 온도가 250℃를 초과하면, 반응속도가 빨라져서 겔화 제어가 어려워지므로 바람직한 수지를 수득하기 어렵다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지의 산가는 1 내지 25 KOHmg/g인 것이 바람직하며, 5 내지 20 KOHmg/g이면 더욱 바람직하다. 만일 산가가 1 KOHmg/g 미만이면 현상 또는 전사가 불량해져, 원하는 화상을 형성하기 곤란하며, 25 KOHmg/g를 초과하면 폴리에스테르의 저장 운반 시 그리고 현상기내에서 저장안정성이 불량해질 우려가 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지의 연화온도는 130 내지 200℃이고, 140 내지 190℃이면 더욱 바람직하다. 만일 상기 연화온도가 130℃ 미만이면 Tg가 낮아지고, 저장안정성이 저하되므로, 저장 도중 토너 입자가 응집될 우려가 있고, 상기 연화온도가 200℃를 초과하면 토너의 저온 정착성이 저하되어 오프셋이 발생할 우려가 있다. 본 발명에 따른 토너용 폴리에스테르 수지의 Tg는 50 내지 70℃인 것이 바람직하며, 만일 Tg가 50℃ 미만이면 토너의 저장 안정성이 저하될 우려가 있고, 70℃를 초과하면 토너의 저온 정착성이 불량하며, 우수한 화상을 얻지 못할 우려가 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지는 토너 바인더 수지의 주성분으로서 사용되나, 필요한 경우, 스티렌계 수지 또는 스티렌-아크릴계 수지와 같은 다른 수지와 함께 사용될 수도 있다. 토너 중의 바인더 수지의 함량은 바람직하게는 30∼95중량%, 보다 바람직하게는 35∼90중량%이다. 만일 바인더 수지 함량이 30중량% 미 만이면, 토너의 비오프셋성을 저하시키는 경향이 있고, 95중량%를 초과하면, 토너의 대전 안정성이 열화될 우려가 있다. 본 발명에 의해 제조된 폴리에스테르 수지는 토너의 착색제 성분 또는 안료와 병용할 수 있다. 이와 같은 착색제 및 안료의 예로는 카본 블랙, 니그로신 염료, 램프 블랙, 수단 블랙 SM, 네이블 옐로우, 미네랄 패스트 옐로우, 리톨 레드, 퍼머넌트 오렌지 4R 등을 예시할 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 제조된 폴리에스테르 수지는 토너의 타성분인 왁스, 하전 제어제, 옵셋 방지제, 자성 분말 등과 같은 통상적인 첨가제와 병용될 수도 있다.
본 발명에 따른 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너는 통상적인 방법으로 제조될 수 있다.　예를 들면 바인더 수지의 연화 온도보다 15 내지 30℃ 높은 온도에서 바인더 수지, 착색제 및 기타 첨가제를, 일축 압출기, 이축 압출기, 믹서 등의 혼련기를 사용하여 혼련하고, 혼련된 혼합물을 분쇄하여 입자 형태의 토너를 제조할 수 있다. 제조된 토너 입자의 평균 입자 크기는 통상 5 내지 20㎛이고, 8 내지 15㎛이면 바람직하며, 입자크기가 5㎛ 이하인 미립자가 전체의 3중량% 미만으로 존재하면 더욱 바람직하다.
이하, 실시예 및 비교예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 하기 실시예 및 비교예에서 사용한 성능 평가 방법은 다음과 같다.
(1) Tg(유리전이온도, ℃): 시차주사열량계(제조원: TA Instruments)를 사용하여, 시료를 용융 급냉시킨 후에 10℃/분으로 승온시켜 측정하였다. 흡열 곡선 부근의 베이스 라인과 각 접선의 중앙값(mid value)을 Tg로 한다.
(2) 연화 온도(℃): 유동 시험기(CFT-500D, 제조원:Shimadzu Laboratories)를 사용하여, 1.0Φ X 10mm(높이) 노즐, 10kgf 하중 및 6℃/분의 온도 상승률의 조건 하에서, 1.5g 시료의 절반이 흘러나오는 온도를 연화온도(℃)라고 하였다.
(3) 산가(KOHmg/g): 수지를 디클로로메탄에 용해시킨 후, 냉각시키고 0.1N KOH 메탄올 용액으로 적정하였다.
(4) 중합반응의 생성물: 동일한 중축합 반응 조건에서, 반응 속도가 너무 느려서 중합반응 시간이 500분을 초과할 경우를 “미반응”이라고 평가하였고, 기타 정상적인 반응은 "정상"으로 평가하였다.
(5) 대전량: 마찰에 의해 발생되는 대전량을 측정하기 위하여, 토너에 캐리어를 혼합한 후, 쿄세라 화학의 파우더 대전량 측정장치로 측정하였다.
(6) 화상농도(I.D.: Image density) 평가: 레이져 프린터에 토너를 충진하고, 500매를 인쇄하되, 50매 간격으로 화상 농도를 측정한 후, 화상 농도의 평균값 을 계산하였다. 화상 농도는 솔리드(Solid) 면적 화상을 맥베스 반사농도계로 측정하였으며, 화상농도값이 1.30 이상이면 "사용 가능"으로 평가할 수 있다.
(7) 저장안정성: 제조된 토너를 100g 유리병에 넣은 후, 밀폐하고, 50℃에서 48시간 경과 후, 토너간의 응집 정도를 육안으로 다음과 같이 평가하였다. ◎ : 응집이 전혀 없고 저장안정성 양호, ○ : 미세한 응집이 있으나 저장안정성 양호, 　X : 응집이 심하며 저장안정성 불량.
(8) 토너 화상 평가: 레이져 프린터로 500매 인쇄 후, 화상을 육안으로 관찰하여 다음과 같이 평가하였다. ◎ : 화상 흐림이 전혀 없고 화상 정밀도가 양호. ○ : 화상 흐림이 거의 없고 화상 정밀도가 양호. × : 화상 흐림이 현저하고 화상 정밀도가 불량.
본 실시예와 비교예에서 사용하는 약어는 다음을 나타낸다.
TPA : 테레프탈산
IPA : 이소프탈산
TMA : 트리멜리트산
TMP : 트리메틸올프로판
EG : 에틸렌글리콜
HS : 화학식 1의 디하이드록시 설폰(R은 에틸렌기)
PBE : 폴리옥시프로필렌-(2,3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판
[실시예 1-4, 비교예 1-6]
교반기와 유출 콘덴서를 장착한 반응기에, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분 및 함량의 반응물(방향족 디카르복실산, 3가의 카르복실산, 지방족 디올, 방향족 디올, 3가 알코올 등)을 충진시키고, 질소기류 하에서 250℃까지 온도를 서서히 상승시킴과 동시에, 부산물인 물을 반응기 외부로 유출시키면서, 에스테르화 반응을 수행하였다. 물의 발생 및 유출이 종료된 후, 반응물을 교반기, 냉각 콘덴서 및 진공 시스템이 장착된 중축합 반응기로 이송하고, 250℃까지 반응온도를 상승시키고, 반응압력을 30분에 걸쳐 50mmHg까지 감압하면서 반응시켜, 과량의 디올 성분을 유출시켰다. 다음으로 반응압력을 0.1mmHg까지 서서히 감압하여 고진공 하에서 소정의 교반 토크를 나타낼 때까지 반응을 수행하여 폴리에스테르 수지를 제조하였고, 제조된 폴리에스테르 수지의 물성을 표 1에 함께 나타내었다. 또한 제조된 폴리에스테르 수지 50중량부, 착색제로서 '니그로신 염료’ 45중량부, 및 ‘폴리프로필렌계 왁스’ 3중량부를 혼합하고, 압출기에서 용융, 혼련한 다음, 제트 밀 분쇄기로 미분쇄하고, 풍력 분급기로 분급한 후, 실리카 1 중량부, 티타늄 디옥사이드 0.2중량부로 코팅 처리하여, 체적 평균입자경이 8 내지 9㎛인 토너 입자를 제조하였다. 제조된 토너 입자의 물성을 측정하여 표 1에 함께 나타내었다.
Figure 112005072965110-PAT00004
상기 표 1에서, 특별한 언급이 없으면, 각 반응물의 사용량 단위는 '몰부' 이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 반응형 전하제어제인 HS를 전체 중합체량(P량)에 대하여 10~11,000ppm이 되도록 사용하면(실시예 1-4), 중합반응 시간도 양호하였고, 폴리에스테르의 연화온도, Tg, 및 산가가 토너 제조에 적합하였으며, 제조된 토너의 대전량, 화상농도, 저장안정성 및 화상 상태도 매우 양호한 결과를 나타내었다. 반면, 반응형 전하제어제인 HS를 사용하지 않고, 수지의 산가를 6 내지 32 KOHmg/g까지 증가시켜, 폴리에스테르 수지를 제조(비교예 1-4)한 다음, 이를 이용하여 토너를 제조하더라도, 원하는 대전량 및 화상농도를 얻을 수 없었다. 또한, 반응형 전하제어제인 HS를 10ppm 미만으로 사용하면(비교예 5), 비교예 1-4 보다는 양호한 대전량과 화상 농도를 나타내지만, 대전량과 화상 농도가 충분하지는 못하다. 반면, 반응형 전하제인 HS의 사용량이 11,000ppm을 초과하면(비교예 6), 폴리에스테르 중합반응 시간이 너무 길이지고, 원하는 폴리에스테르의 Tg와 연화온도를 얻을 수 없을 뿐 만 아니라, 토너의 저장안정성이 불량하고, 고온 오프셋 문제가 발생하여 바람직한 화상을 얻을 수 없었다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리에스테르 수지를 사용하면, 별도의 전하 제어제를 사용하지 않고도, 토너에 정전기적 대전성을 부여할 수 있으므로, 간편하고 용이하게 토너를 제조할 수 있다.

Claims (5)

  1. (a) 전체 산 성분에 대하여, 방향족 이염기산 성분 80 내지 100몰%를 포함하는 산 성분; 및
    (b) 전체 산 성분에 대하여, 90몰% 이하의 방향족 디올, 10 내지 80몰%의 지방족 디올, 및 하기 화학식 1로 표현되는 반응형 전하제어제를 폴리에스테르 수지 전체에 대하여 중량비로 10 내지 11,000 ppm 포함하는 알코올 성분으로 이루어지는 토너용 폴리에스테르 수지.
    [화학식 1]
    Figure 112005072965110-PAT00005
    상기 화학식 1에서, R은 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬렌기이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 R은 에틸렌기, 이소프로필렌기, 및 t-부틸렌기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 토너용 폴리에스테르 수지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 산 성분은 전체 산 성분에 대하여 20몰% 이하의 지방족 이염기산 성분을 더욱 포함하는 것인 토너용 폴리에스테르 수지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방향족 디올은 폴리옥시에틸렌-(2,0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,0)-2,2 -비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,2)-폴리옥시에틸렌-(2,0)- 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(2,3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(6) -2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,4)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(3,3)-3,3-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(3,0)-2,2 -비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(6)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 비스페놀 A 유도체인 것인 토너용 폴리에스테르 수지.
  5. 제1항에 따른 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너.
KR1020050122840A 2005-12-14 2005-12-14 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는토너 KR101187277B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050122840A KR101187277B1 (ko) 2005-12-14 2005-12-14 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는토너

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050122840A KR101187277B1 (ko) 2005-12-14 2005-12-14 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는토너

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070063059A true KR20070063059A (ko) 2007-06-19
KR101187277B1 KR101187277B1 (ko) 2012-10-02

Family

ID=38363153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050122840A KR101187277B1 (ko) 2005-12-14 2005-12-14 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는토너

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101187277B1 (ko)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001051451A (ja) * 1999-08-06 2001-02-23 Dainippon Ink & Chem Inc 電荷調整剤、及びそれを用いた静電荷像現像用負帯電性トナー

Also Published As

Publication number Publication date
KR101187277B1 (ko) 2012-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5444243B2 (ja) ポリエステル樹脂及びこれを含むトナー
JP5132913B2 (ja) トナー用バインダー樹脂、その製造方法、およびトナー
KR100420831B1 (ko) 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
JP3969978B2 (ja) 電子写真用トナー
KR100236511B1 (ko) 토너용 폴리에스테르 수지 및 이를 바인더 수지로서 함유하는 토너
KR101155074B1 (ko) 토너용 폴리에스테르 수지, 및 이를 사용하여 제조되는 토너
JP3207558B2 (ja) トナーバインダーおよびトナー組成物
KR101250877B1 (ko) 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
JP5832719B2 (ja) トナー
KR101187277B1 (ko) 전하제어제를 가지는 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는토너
JP2005107182A (ja) トナー用ポリエステル樹脂およびトナー
KR101155081B1 (ko) 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
KR101250887B1 (ko) 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
JP4759573B2 (ja) トナー用ポリエステルバインダーの製造方法
KR20080051252A (ko) 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
KR101471419B1 (ko) 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
KR101245538B1 (ko) 정착성이 향상된 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
JP2004149660A (ja) ポリエステル樹脂組成物
KR101298566B1 (ko) 폴리에스테르 수지 및 이를 포함하는 토너
JP2005300997A (ja) トナー
US20100261867A1 (en) Polyester resin and toner including the same
KR20060074092A (ko) 향상된 정착성을 가지는 토너 조성물
JPH0594040A (ja) 電子写真用トナー
JPH10115950A (ja) トナー用バインダー樹脂およびトナー
JPH07244403A (ja) 静電荷像現像用トナー

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150819

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160822

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170828

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180823

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190822

Year of fee payment: 8