KR20100062107A - Preparation method of toner for forming improved electrostatic images - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상이한 연화 온도를 갖는 2종 이상의 결착 수지를 포함하는 토너 제조시 용융 혼련용 압출기의 온도 구배 조건이 설정된 토너의 제조방법에 관한 것으로 토너 구성성분들의 분산성이 우수하고, 넓은 범위에서의 내오프셋성 및 균일한 물성을 나타냄으로써 양질의 화상을 얻을 수 있는 장점을 갖는다. The present invention relates to a method for preparing a toner in which a temperature gradient condition of a melt kneading extruder is set when a toner containing two or more binder resins having different softening temperatures is set, and excellent in dispersibility of toner components and in a wide range. By exhibiting offset resistance and uniform physical properties, there is an advantage that a good image can be obtained.
Description
본 발명은 개선된 정전하상(즉, 고속 및 고해상도 화상) 형성용 토너의 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상이한 연화 온도를 갖는 2종 이상의 결착 수지를 포함하는 토너 제조시 용융 혼련용 압출기의 온도 구배 조건을 설정함으로써 우수한 내오프셋성 및 균일한 물성을 갖는, 개선된 정전하상 형성용 토너의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a process for producing toner for forming an improved electrostatic image (i.e., high speed and high resolution images). More specifically, the present invention provides an improved electrostatic charge image having excellent offset resistance and uniform physical properties by setting the temperature gradient conditions of an extruder for melt kneading when preparing a toner including two or more binder resins having different softening temperatures. A manufacturing method of a toner for a solvent is provided.
최근 프린트 기술의 동향을 살펴보면, 디지털화와 함께 칼라화가 급속하게 진행되고 있다. 특히, 디지털 기기의 보급에 따라 고화질의 화상을 구현하기 위한 화상 형성 방법 및 이에 사용되는 토너에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.Looking at the trend of the recent print technology, colorization is rapidly progressing with digitization. In particular, researches on an image forming method for realizing a high quality image and a toner used therein have been actively conducted with the spread of digital devices.
이와 관련하여, 전자사진법에 의한 화상 형성 방법은, 광학적 수단에 의하여 감광체 상에 형성된 정전 잠상이 현상 공정을 통하여 현상된 후, 전사 공정에서 기록지 등의 기록 매체에 전사되고, 이어지는 정착 공정에서 열과 압력 등에 의해 기록 매체에 정착되어 화상을 얻는 방법이다. In this regard, an electrophotographic image forming method is characterized in that an electrostatic latent image formed on a photosensitive member by optical means is developed through a developing step, and then transferred to a recording medium such as a recording paper in a transfer step, followed by heat and It is a method of obtaining an image by fixing to a recording medium by pressure or the like.
정전 잠상을 가시화하여 현상하기 위하여는 착색 안료 등을 수지 중에 혼련 (혼합)하고 분쇄하여 얻어지는 토너(toner) 분체를 사용하는데, 이러한 토너는 일반적으로 원재료 혼합 단계, 용융 혼련(melt-kneading) 단계, 분쇄/분급 단계, 및 외첨 단계를 거쳐 제조된다.To visualize and develop the electrostatic latent image, a toner powder obtained by kneading (mixing) and pulverizing a color pigment or the like in a resin is used. Such toners generally include a raw material mixing step, a melt-kneading step, It is prepared through a pulverization / classification step and an external step step.
일반적으로 토너는 정착성, 내오프셋성, 대전 안정성 등이 요구되며 최근에는 고화질의 화상을 얻기 위해 정착된 토너의 광택도, 내구성, 저장 안정성 등에 있어서 개선된 물성을 갖출 것이 요구되고 있다.In general, toner is required to have fixing property, offset resistance, charging stability, and the like, and recently, it is required to have improved physical properties in terms of glossiness, durability, storage stability, and the like of the fixed toner to obtain a high quality image.
특히, 토너용 결착 수지는 토너의 물성에 큰 영향을 미치는 성분으로 알려져 있는 바, 용융 특성 및 분쇄특성이 우수한 폴리에스테르 수지를 사용하는 다양한 제조 기술이 개발되었다.In particular, the binder resin for toner is known as a component having a great influence on the physical properties of the toner, and various manufacturing techniques using a polyester resin having excellent melting and grinding characteristics have been developed.
통상적으로, 분자량이 작고 연화온도가 낮은 폴리에스테르 수지는 토너의 광택성을 향상시키는데 유리하나, 내오프셋성 및 내구성의 저하를 가져오는 단점을 갖는다. 반면, 분자량이 크고 높은 연화 온도를 갖는 폴리에스테르 수지는 토너의 용융 점도 특성을 향상시키고 내오프셋성을 향상시키는데 유리하나, 광택성과 저온 정착성을 저하시키는 문제점을 갖고 있다.Typically, polyester resins having a low molecular weight and a low softening temperature are advantageous for improving the glossiness of the toner, but have disadvantages of lowering offset resistance and durability. On the other hand, polyester resins having a high molecular weight and a high softening temperature are advantageous for improving melt viscosity characteristics of toner and improving offset resistance, but have problems of lowering glossiness and low temperature fixability.
상기 문제점을 보완하고 넓은 온도 범위에서의 향상된 정착성 및 내오프셋성 등을 충족하기 위하여, 폴리에스테르 수지 1종을 단독 사용하기보다는 분자량 또는 연화점에 따른 2종 이상의 바인더 수지의 사용이 제안되고 있다.In order to compensate for the above problems and to meet the improved fixability and offset resistance in a wide temperature range, the use of two or more binder resins based on molecular weight or softening point is proposed, rather than one polyester resin alone.
예를 들면, 국내특허공개번호 제2006-74092호는 정착성 및 내오프셋성을 개선하기 위하여, 산가가 25KOH mg/g 이하, 연화점이 140 내지 215 ℃,그리고 유리전 이온도가 50 내지 70 ℃인 고연화점의 폴리에스테르 및 산가가 40KOH mg/g 이하, 연화점이 100 내지 150 ℃, 그리고 유리전이 온도가 50 내지 65 ℃인 저연화점의 폴리에스테르를 포함하는 토너 조성물을 개시하고 있다.For example, Korean Patent Publication No. 2006-74092 has an acid value of 25 KOH mg / g or less, a softening point of 140 to 215 ° C., and a glass conductivity of 50 to 70 in order to improve fixability and offset resistance. Polyester and acid value of the high softening point of ℃ ℃ 40KOH mg / g or less, softening point of 100 to 150 ℃, and the glass transition temperature is 50 to 65 A toner composition comprising a polyester having a low softening point of ° C is disclosed.
일본특허공개번호 제2007-148085호는 연화점이 145 내지 190 ℃인 폴리에스테르 수지 및 연화점이 85 내지 130 ℃인 폴리에스테르 수지를 결착수지 또는 바인더 수지로 사용하여 착색제, 이형제 등을 함유시킨 정전하상 현상용 토너를 개시하고 있다.Japanese Patent Publication No. 2007-148085 discloses an electrostatic charge phenomenon in which a polyester resin having a softening point of 145 to 190 ° C. and a polyester resin having a softening point of 85 to 130 ° C. is used as a binder resin or a binder resin to contain a colorant, a release agent, and the like. A toner for a solvent is disclosed.
상술한 바와 같이, 분자량 또는 연화점이 상이한 2종 이상의 결착 수지를 사용하는 방법은 용융 혼련 시 복수의 결착 수지 각각의 온도에 따른 흐름 특성을 제어하기 용이하지 않아 토너의 물성 저하를 유발한다.As described above, the method of using two or more kinds of binder resins having different molecular weights or softening points is not easy to control the flow characteristics according to the temperature of each of the plurality of binder resins during melt kneading, leading to deterioration of physical properties of the toner.
한편, 토너 제조에 사용되는 첨가제들은 현상공정에서 현상 슬리브를 회전시키는 회전부의 저항을 감소시키고, 대전 블레이드(charging blade) 등에 토너가 융착되거나 토너 입자끼리 응집되는 것을 억제하여 낮은 토오크로 균일하고 안정된 토너 층을 얻을 수 있도록 한다. 또한, 토너가 특정 범위의 안정된 대전 특성을 나타내도록 하며, 정착 과정에서 균일한 용융 특성을 갖도록 한다. 이때, 토너의 표면에 첨가제가 균일하게 첨가되지 않을 경우, 입자의 대전성이 서로 상이하여 균일한 화상을 얻을 수 없게 되며, 정착 과정 중 용융 불균일과 같은 문제가 발생할 수 있다. 이 경우, 장기적으로 화상이 흐려지고 불균일하게 되는 현상이 나타나게 된다. 상술한 문제를 해결하기 위해서는 적절한 첨가제의 선택, 함량 및 분산 조 건, 토너 입경 등에 대한 설계가 고려되어야 한다.On the other hand, the additives used in toner production reduce the resistance of the rotating part which rotates the developing sleeve in the developing process, and prevent the toner from fusing to the charging blade or the agglomeration of the toner particles, thereby making the toner uniform and stable with low torque. Get a floor. In addition, the toner exhibits a stable range of stable charging characteristics, and has a uniform melting characteristic during the fixing process. In this case, when the additive is not uniformly added to the surface of the toner, the charging properties of the particles are different from each other, and a uniform image may not be obtained, and problems such as melt unevenness may occur during the fixing process. In this case, a phenomenon in which an image becomes blurred and uneven in a long term appears. In order to solve the above problems, the design of the selection of the appropriate additives, the content and dispersion conditions, the toner particle size and the like should be considered.
특히, 용융 혼련 장치를 이용한 토너 제조용 원료 성분들의 분산 정도는 연속식 혼련 장치의 유동 특성상 그 체류 시간의 한계로 인하여 불충분할 수 있다. 또한, 체류시간을 가능한 증대시키더라도 고유의 분산 능력의 한계에 부딪히며 미세한 원료 성분이 혼련 장치의 내벽에 점착하거나 미세한 입자들간의 응집으로 인하여 토너 구성 성분들이 최적 비율로 혼합되기 곤란한 경우가 많다. In particular, the degree of dispersion of the raw material components for toner production using the melt kneading apparatus may be insufficient due to the limitation of the residence time due to the flow characteristics of the continuous kneading apparatus. In addition, even if the residence time is increased as much as possible, the inherent dispersion capacity is encountered, and the toner constituents are often difficult to mix at an optimum ratio due to the adhesion of the fine raw material components to the inner wall of the kneading apparatus or the aggregation of fine particles.
따라서, 최근, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 예비 혼련 기술 또는 복수 단계로 이루어지는 용융 혼련 기술에 관한 다양한 방안이 마련되고 있다. Therefore, in recent years, in order to solve such a problem, various methods regarding the preliminary kneading technique or the melt kneading technique consisting of a plurality of steps have been prepared.
이와 관련하여, 미국특허번호 제6,232,030호는 결착 수지 및 착색제를 포함하는 조성물을 개방 롤러형 연속 혼련기(가열 및 냉각 기능을 갖추고, 복수의 오프닝이 상기 혼련기의 롤러의 축방향을 따라 용융 혼련을 위하여 제공됨)를 이용하여 용융 혼련하는 단계를 포함하는 토너 제조공정을 개시하고 있다. 상기 특허에 따르면, 용융 혼련은 블렌딩되는 결착 수지 6 내지 70 중량%를 상기 혼련기의 입구측에서의 롤러 단부로부터 0L 내지 0.5L의 위치에서 연속적으로 공급하고(L은 롤러의 길이), 착색제 50 내지 100 중량%를 0L 내지 0.5L의 위치에서 연속적으로 공급하는 방식으로 수행된다. 그러나, 상기 특허의 경우에는 개방형 혼련기 사용에 따른 원료의 비산 및 가스 처리 문제가 야기될 수 있고, 원료 조성물이 외부 온도에 의하여 영향을 받을 수 있다.In this regard, US Pat. No. 6,232,030 discloses a composition comprising a binder resin and a colorant in an open roller type continuous kneader (with heating and cooling functions, wherein a plurality of openings are melt kneaded along the axial direction of the roller of the kneader). It is disclosed for the toner manufacturing process comprising the step of melt kneading. According to this patent, melt kneading is continuously supplied with 6 to 70% by weight of the binder resin to be blended at a position of 0 L to 0.5 L from the roller end at the inlet side of the kneader (L is the length of the roller), and colorant 50 to 100 The weight percent is carried out in such a way that it is continuously fed at a position of 0L to 0.5L. However, in the case of the patent, problems of scattering and gas treatment of the raw materials due to the use of an open kneader may be caused, and the raw material composition may be affected by the external temperature.
이에 대한 개선방안으로서, 국내특허번호 제553882호는 2축 스크류 압출기를 사용하되, 토너 조성물을 용융 혼련하는 압출기의 투입구를 기점으로 압출기 선단 의 다이까지의 거리를 L이라 하고, 상기 토너 조성물 중의 결착 수지의 유출 개시 온도를 TFB℃라 했을 때, 상기 압출기의 온도 구배를 상기 원료 투입구로부터 선단의 다이 방향으로의 0 내지 3/8L 구간에서는 TFB+20℃ 내지 TFB+90℃로 유지하고, 3/8L 내지 6/8L 구간에서는 TFB 내지 TFB+50℃로 유지하고, 6/8L 내지 L 구간에서는 TFB 내지 TFB-100℃로 유지하는 단계; 및 상기 원료 투입구에서 토너 조성물을 투입하고, 상기 다이에서 상기 압출기를 통과한 토너 조성물을 얻는 방식으로 토너를 제조하는 방법을 개시하고 있다.As a remedy for this, Korean Patent No. 573882 uses a twin screw extruder, wherein the distance to the die at the tip of the extruder is L based on the inlet of the extruder for melt kneading the toner composition. When the outflow start temperature of the resin was TFB ° C, the temperature gradient of the extruder was maintained at TFB + 20 ° C to TFB + 90 ° C in the 0 to 3 / 8L section from the raw material inlet in the die direction toward the tip. Maintaining at TFB to TFB + 50 ° C. at 8L to 6 / 8L, and maintaining at TFB to TFB-100 ° C. at 6 / 8L to L; And a method of preparing a toner by injecting a toner composition through the raw material inlet and obtaining a toner composition passed through the extruder in the die.
전술한 기술의 경우, 특히 복수 단계로 이루어지는 용융 혼련 공정 중 열 및 응력을 받는 공정 조건으로 인하여 분자량, 겔 함유량 등의 결착수지 물성이 크게 변하는 문제점을 해결하기에는 한계를 갖고 있다. 더욱이, 토너의 물성을 개선하기 위하여 온도에 따른 유동성 또는 거동 특성이 상이한 2종 이상의 결착수지를 사용할 경우, 상술한 기술적 한계가 보다 문제시되므로 이에 대한 해결방안이 절실히 요구되고 있다.In the case of the above-described technology, there is a limit to solve the problem that the binder resin properties such as molecular weight, gel content, etc. are greatly changed due to the process conditions subjected to heat and stress, especially in the melt kneading process consisting of a plurality of steps. In addition, when using two or more kinds of binder resins having different fluidity or behavior characteristics depending on temperature in order to improve the physical properties of the toner, the above technical limitations are more problematic, and thus solutions are urgently required.
본 발명자들은 지속적으로 연구를 수행한 결과, 상대적으로 상이한 연화 온도를 갖는 2종 이상의 폴리에스테르 수지를 결착 수지로 사용하고, 상기 결착 수지 및 기타 토너 제조용 성분들의 온도에 따른 물성 변화를 고려하여 용융 혼련 과정(예를 들면, 압출기의 배럴 내에서의 용융 혼련) 내의 온도 구배 조건을 도출함으로써 상술한 종래 기술의 한계를 극복할 수 있음을 발견하였다. As a result of continuous research, the present inventors have used two or more polyester resins having relatively different softening temperatures as binder resins, and melt kneading in consideration of changes in physical properties of the binder resins and other toner manufacturing components with temperature. It has been found that the above limitations of the prior art can be overcome by deriving the temperature gradient conditions in the process (eg melt kneading in the barrel of the extruder).
따라서, 본 발명의 목적은 토너 제조를 위한 용융 혼련 단계에서 온도에 따른 유동성이 상이한 2종 이상의 결착 수지를 사용할 경우에 야기되는 문제점을 극복함과 동시에, 미세 입자간의 응집 및 결착 수지의 물성 저하를 최소화하여 넓은 범위에서의 내오프셋성 및 균일한 물성을 갖는 토너의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to overcome the problems caused when using two or more binder resins having different fluidity according to temperature in the melt kneading step for preparing toner, and at the same time, to reduce the agglomeration between the fine particles and the physical properties of the binder resin. It is to provide a method for producing a toner having a minimum offset resistance and uniform physical properties in a wide range.
본 발명의 다른 목적은 2종 이상의 결착 수지를 포함하는 토너 구성 성분들의 온도에 따른 열적 특성을 고려하여 혼련의 효율성을 증대시킬 수 있는 토너의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a toner capable of increasing the efficiency of kneading in consideration of thermal properties of the toner constituents including two or more binder resins.
본 발명의 일 구체예에 따르면, 결착 수지로서 상이한 연화온도를 갖는 2종 이상의 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너 제조용 원료를 압출기 내에서 용융 혼련하는 단계를 포함하는 토너의 제조방법으로서, According to one embodiment of the present invention, a toner manufacturing method comprising melt-kneading a raw material for producing a toner comprising two or more polyester resins having different softening temperatures as a binder resin in an extruder,
상기 압출기의 원료 투입구를 기점으로 압출기 선단 다이까지의 거리를 L, 그리고 상기 2종 이상의 결착수지 중 연화 온도가 가장 높은 수지의 연화온도를 Tm으로 정의할 때, 상기 압출기의 원료 투입구로부터 선단 다이 방향으로 온도 구배 조건이 하기와 같이 유지되는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법이 제공된다:When the distance to the extruder tip die is defined as L from the raw material inlet of the extruder, and the softening temperature of the resin having the highest softening temperature among the two or more binder resins is defined as T m , the tip die from the raw material inlet of the extruder is defined. A toner manufacturing method is provided, wherein a temperature gradient condition is maintained as follows:
(i) 0~1/10L 구간에서, Tm-50℃∼Tm-20℃;(i) T m -50 ° C to T m -20 ° C in an interval of 0-1 / 10L;
(ii) 1/10L~2/10L 구간에서, Tm-30℃∼Tm;(ii) in the 1 / 10L ~ 2 / 10L interval, T m -30 ℃ ~T m;
(iii) 2/10L~6/10L 구간에서, Tm-10℃∼Tm+40℃;(iii) 2 / 10L ~ in the 6 / 10L interval, T m -10 ℃ ~T m + 40 ℃;
(iv) 6/10L~9/10L 구간에서, Tm-20℃~Tm+20℃; 및(iv) T m −20 ° C. to T m + 20 ° C. in the range 6 / 10L to 9 / 10L; And
(v) 9/10L~L 구간에서, Tm-50℃~Tm.(v) T m -50 ° C. to T m in the range 9 / 10L to L.
이때, 상기 토너 제조용 원료의 일부분을 예비 혼련하여 마스터 배치 형태로 제조한 다음, 이를 압출기로 도입하여 용융 혼련할 수 있다. At this time, a part of the raw material for preparing the toner may be preliminarily kneaded to prepare a master batch, and then melt kneaded by introducing it into an extruder.
본 발명에 따른 토너 제조방법은 상이한 연화 온도를 갖는 2종 이상의 폴리에스테르 결착수지(binder)를 포함하는 토너를 제조하기 위하여 수행되는 용융 혼련 단계 중 온도 구배 조건을 새롭게 도출함으로써 토너 구성성분들의 분산성이 우수하고, 넓은 범위에서의 내오프셋성 및 균일한 물성을 나타내어 양질의 화상을 얻을 수 있는 토너를 제공한다. 따라서, 향후 광범위한 상용화가 기대된다.The toner manufacturing method according to the present invention dispersibility of toner components by newly deriving a temperature gradient condition during the melt kneading step performed to prepare a toner including two or more polyester binder resins having different softening temperatures. This excellent and wide range of offset resistance and uniform physical properties are provided to provide a toner capable of obtaining a good image. Therefore, broad commercialization is expected in the future.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로 하여 하기의 설명에 의하여 모두 달성될 수 있다. 이는 본 발명의 바람직한 구체예를 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The present invention can be achieved by the following description with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the preferred embodiments of the invention are described, but the invention is not necessarily limited thereto.
결착 수지Binder resin
본 발명에 있어서, 토너의 주요 구성성분에 해당하는 결착 수지로서 다른 고분자 수지들에 비하여 비교적 낮은 연화 온도(연화점) 및 유리 전이온도(Tg)를 나타냄에 따라 저정착 온도 하에서의 화상 형성에 유리할 뿐만 아니라, 정전하상 현 상 장치의 내구성 및 그 효율성을 높일 수 있는 폴리에스테르계 수지가 사용된다. 이러한 폴리에스테르계 수지는, 바람직하게는 약 1,000~200,000 보다 바람직하게는 약 5,000~150,000의 중량 평균 분자량(Mw), 바람직하게는 약 80∼190℃, 보다 바람직하게는 약 100∼170℃의 연화온도, 그리고 바람직하게는 약 40∼80℃, 보다 바람직하게는 약 55∼75℃의 유리전이온도를 나타낸다.In the present invention, the binder resin corresponding to the main constituent of the toner exhibits a relatively low softening temperature (softening point) and glass transition temperature (Tg) as compared to other polymer resins, and is advantageous for image formation under low fixing temperature. In addition, polyester resins are used to increase the durability and efficiency of the electrostatic charge image developing apparatus. Such polyester-based resin is preferably about 1,000 to 200,000, more preferably a weight average molecular weight (Mw) of about 5,000 to 150,000, preferably about 80 to 190 ° C, and more preferably about 100 to 170 ° C. Temperature, and preferably about 40-80 ° C., more preferably about 55-75 ° C.
이와 관련하여, 본 발명에서는 상술한 폴리에스테르계 수지 중 연화온도가 상이한 2종 이상의 폴리에스테르계 수지를 선정하여 결착 수지로서 사용한다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 상대적으로 고연화점 영역에 속하는 폴리에스테르 수지(A1) 및 상대적으로 저연화점 영역에 속하는 폴리에스테르 수지(A2)가 함께 사용된다. 이때, 상기 고연화점 영역의 수지 및 저연화점 영역의 수지 각각으로부터 1 또는 2 이상의 수지가 선택될 수 있다. 이와 같이, 고연화점 영역 및 저연화점 영역의 수지를 동시에 사용하는 이유는, 전술한 바와 같이, 토너의 광택성 및 저온 정착성에 유리한 저연화점 폴리에스테르 수지의 장점과 내구성 및 내오프셋성을 향상시키는데 유리한 고연화점 폴리에스테르 수지의 장점을 양립시켜 넓은 온도 범위에서의 향상된 정착성, 내오프셋성, 광택성 등을 충족시키기 위한 것이다.In this connection, in this invention, 2 or more types of polyester resin from which softening temperature differs among the polyester resin mentioned above is selected and used as a binder resin. According to a preferred embodiment of the present invention, a polyester resin (A1) belonging to a relatively high softening point region and a polyester resin (A2) belonging to a relatively low softening point region are used together. At this time, one or more resins may be selected from each of the resin of the high softening point region and the resin of the low softening point region. As described above, the reason why the resins in the high softening point region and the low softening point region are used simultaneously is advantageous in improving the advantages, durability, and offset resistance of the low softening point polyester resin, which is advantageous for the glossiness and low temperature fixability of the toner, as described above. It is to satisfy the advantages of the high softening point polyester resin to meet improved fixability, offset resistance, glossiness and the like in a wide temperature range.
상기 구체예에서, 고연화점 영역의 수지(A1)의 바람직한 예는 약 50,000~200,000의 중량 평균 분자량(Mw), 약 120∼190℃의 연화온도, 및 약 50∼80℃의 유리전이온도를 나타낸다. 한편, 저연화점 영역의 수지(A2)의 바람직한 예는 약 1000~100,000의 중량 평균 분자량(Mw), 약 80∼130℃의 연화온도, 및 약 40∼70℃의 유리전이온도를 나타낸다. In this embodiment, preferred examples of the resin (A1) in the high softening point region exhibit a weight average molecular weight (Mw) of about 50,000 to 200,000, a softening temperature of about 120 to 190 ° C, and a glass transition temperature of about 50 to 80 ° C. . On the other hand, a preferable example of the resin (A2) in the low softening point region shows a weight average molecular weight (Mw) of about 1000 to 100,000, a softening temperature of about 80 to 130 ° C, and a glass transition temperature of about 40 to 70 ° C.
이와 관련하여, 상기 고연화점 영역의 수지(A1)와 저연화점 영역의 수지(A2) 사이의 연화점 차이는 바람직하게는 약 5 내지 100℃이며, 보다 바람직하게는 약 10 내지 80℃이다. 상술한 바와 같이, 상이한 연화점 및 분자량을 갖는 수지들간의 특성을 이용하여 향상된 토너를 얻기 위하여는 연화점 차이를 전술한 범위로 유지하는 것이 유리하다.In this regard, the softening point difference between the resin (A1) in the high softening point region and the resin (A2) in the low softening point region is preferably about 5 to 100 ° C, more preferably about 10 to 80 ° C. As described above, it is advantageous to keep the softening point difference in the above-mentioned range in order to obtain an improved toner by utilizing the properties between resins having different softening points and molecular weights.
한편, 본 발명의 보다 바람직한 구체예에 따르면, 고연화점 수지(A1) 및 저연화점 수지(A2)와의 혼합비(중량기준), 즉 A1/A2는 요구되는 토너 입자의 정착온도 범위에 따라 약 0.1∼9.0, 보다 바람직하게는 약 0.5∼5로 조절할 수 있다.On the other hand, according to a more preferred embodiment of the present invention, the mixing ratio (weight basis) of the high softening point resin (A1) and the low softening point resin (A2), that is, A1 / A2 is from about 0.1 to depending on the fixing temperature range of the toner particles required. 9.0, more preferably about 0.5-5.
본 발명의 구체예에 따르면, 토너 내에 함유되는 결착 수지의 총 함량이 지나치게 적은 경우에는 토너의 정착성에 문제가 있을 수 있는 반면, 지나치게 많은 경우에는 오프셋의 문제가 발생할 수 있다. 이점을 고려하여, 결착 수지의 총 함량은 토너 100 중량부를 기준으로, 바람직하게는 약 68∼98 중량%, 보다 바람직하게는 약 80∼95 중량% 범위이다. 한편, 토너의 구성 성분인 결착 수지로서 폴리에스테르계 수지만을 사용할 수도 있으나, 경우에 따라서는 상기 폴리에스테르계 수지에 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리카보네이트 수지, 또는 이들의 공중합체를 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 부가적으로 함께 사용할 수 있다. 이때, 상기 부가적 수지의 함량은 결착 수지 내에서, 바람직하게는 최대 약 80 중량%, 보다 바람직하게는 최대 약 40 중량%이다.According to an embodiment of the present invention, if the total content of the binder resin contained in the toner is too small, there may be a problem in the fixability of the toner, while in the case of too much, the problem of offset may occur. In view of this, the total content of the binder resin is preferably in the range of about 68 to 98% by weight, more preferably about 80 to 95% by weight, based on 100 parts by weight of the toner. On the other hand, only a polyester resin may be used as the binder resin as a constituent of the toner, but in some cases, a styrene resin, an acrylic resin, a styrene-acrylic resin, a polyolefin resin, and a polyamide resin may be used for the polyester resin. , Polyurethane resins, polycarbonate resins, or copolymers thereof may be used alone or in combination of two or more thereof. At this time, the content of the additional resin is preferably up to about 80% by weight, more preferably up to about 40% by weight in the binder resin.
이하에서는 전술한 결착 수지와 함께 사용되어 토너 제조용 원료를 구성하는 첨가제 성분에 대하여 설명한다. 이러한 첨가제는 각각 단독으로 결착 수지에 첨가될 수 있으나, 경우에 따라서는 적절하게 조합하여 사용될 수도 있다.Hereinafter, the additive component which is used together with the above-mentioned binder resin and comprises the raw material for toner manufacture is demonstrated. Each of these additives may be added alone to the binder resin, but in some cases, may be used in appropriate combination.
착색제coloring agent
본 발명에서 사용 가능한 착색제로서, 당업계에 알려진 것을 특별한 제한이 없이 사용할 수 있는 바, 구체적으로 무기 또는 유기의 각종 안료 및/또는 염료 등을 사용할 수 있다. 이의 대표적인 예로서, 카본 블랙, 프탈로시아닌 블루(phthalocyanine blue), 퍼머넌트 브라운(permanent brown) FG, 브릴리언트 퍼스트 스칼렛(brilliant first scarlet), 안료 그린(pigment green) B, 로다민(rhodamine)-B 베이스(bass), 흡수제 레드(sorbent red) 49, 흡수제 레드(sorbent red) 146, 흡수제 블루(sorbent blue) 35, 퀴나크리돈(quinacridone), 카민 6B, 디스아조 에로 등을 들 수 있다. 상기 착색제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. As the colorant usable in the present invention, those known in the art may be used without particular limitation, and specifically, various pigments and / or dyes of inorganic or organic may be used. Representative examples thereof include carbon black, phthalocyanine blue, permanent brown FG, brilliant first scarlet, pigment green B, rhodamine-B base (bass ), Sorbent red 49, sorbent red 146, sorbent blue 35, quinacridone, carmine 6B, disazo erosion, and the like. The said coloring agent can be used individually or in combination of 2 or more types.
착색제의 함량이 지나치게 적은 경우에는 투광도에 문제가 있을 수 있는 반면, 지나치게 많은 경우에는 분산성에 문제가 있을 수 있다. 이를 고려하여, 토너 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 약 1.0∼30 중량%, 보다 바람직하게는 약 3.0∼10 중량% 범위로 함유될 수 있다. 상기 착색제 성분은 용융 혼련 시 분산성을 고려하여 결착 수지 및 다른 첨가제 등과 함께 마스터 배치 형태로 도입될 수도 있다.When the content of the colorant is too small may have a problem in the light transmittance, while in the case of too much content may have a problem in dispersibility. In consideration of this, it may be preferably contained in the range of about 1.0 to 30% by weight, more preferably about 3.0 to 10% by weight based on 100 parts by weight of the toner. The colorant component may be introduced in the form of a master batch with a binder resin and other additives in consideration of dispersibility during melt kneading.
왁스Wax
본 발명의 구체예에 있어서, 왁스(wax) 성분은 이형제로서 기능을 하며, 당업계에서 알려진 것을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 저융점 왁스 및 고융점 왁스를 모두 사용할 수 있다. 비교적 낮은 점도를 갖는 저융점 왁스로는 카르나우바(carnauba) 왁스, 라이스(rice) 왁스, 몬탄(montan) 왁스 등의 자연계 식물 에스테르계 왁스, 파라핀 왁스 등이 있으며, 고융점 왁스로는 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 등의 합성 탄화 수소계 왁스 등이 있다. In an embodiment of the present invention, the wax component functions as a release agent, and those known in the art can be used without particular limitation. Both low melting point waxes and high melting point waxes can be used. Low melting waxes having a relatively low viscosity include carnauba wax, rice wax, natural plant ester waxes such as montan wax, paraffin wax, and the like. And synthetic hydrocarbon waxes such as polypropylene wax.
본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 왁스의 온도별 점도 특성에 따른 콜드오프셋(cold-offset) 및 핫오프셋 (hot-offset)을 보완하고, 화상 형성 시 정착기에 종이 말림 현상(wrap jam)을 방지하지 하기 위하여 각기 다른 융점을 갖는 왁스를 조합하여 사용할 수도 있다. 이때, 저융점의 왁스의 융점은 약 50 내지 100℃인 것이 바람직하며, 고융점 왁스의 융점은 약 100 내지 170℃인 것이 바람직하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the cold offset (hot-offset) and hot offset (hot-offset) according to the temperature-specific viscosity characteristics of the wax to compensate for, and prevent the paper jam (wrap jam) in the fixing unit during image formation In order not to do so, waxes having different melting points may be used in combination. At this time, the melting point of the low melting wax is preferably about 50 to 100 ℃, the melting point of the high melting wax is preferably about 100 to 170 ℃.
상기 왁스의 함량이 지나치게 많거나 적은 경우, 내오프셋성 및 내구성에 문제가 발생할 수 있음을 고려하여, 토너 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 약 0.5∼10 중량%, 보다 바람직하게는 약 2∼5 중량% 범위에서 토너 내에 함유된다.In the case where the content of the wax is too high or too low, it is preferably about 0.5 to 10% by weight, more preferably about 2 to 5, based on 100 parts by weight of the toner, in consideration of problems in offset resistance and durability. It is contained in the toner in the weight range.
상기 왁스는 용융 혼련 시 분산성을 고려하여 결착 수지 및 다른 첨가제 등과 함께 마스터 배치 형태로 도입될 수 있다.The wax may be introduced in the form of a master batch with a binder resin and other additives in consideration of dispersibility during melt kneading.
전하 제어제Charge control agent
본 발명의 구체예에 따르면, 정전하상 현상용 토너의 대전 특성을 안정화시 키고 화상 형성 시 잔량의 발생을 최소화하여 고화상을 얻을 수 있는 토너를 제조하기 위하여 전하 제어제를 첨가한다.According to an embodiment of the present invention, a charge control agent is added in order to stabilize the charging characteristics of the toner for electrostatic image development and to produce a toner capable of obtaining a high image by minimizing the generation of residual amount during image formation.
상기 전하 제어제로는 특별히 한정되지는 않지만, 4급 암모늄 염(salt)을 비롯해서 4급 암모늄 염 또는 아미노기를 함유한 수지, 아조 금속 화합물, 아세틸 아세톤 금속 화합물 및 그 착제, 벤질산계, 방향족 히드록시 카르본산계, 각종 흑인 신계, 살리실산계, 프탈로시아닌(phthalocyanine), 페릴렌, 퀴나 크리돈(quinacridone), 질소 화합물의 금속 염 또는 그 착체, 붕소 화합물 또는 그 착체, 카르복실기, 술포닐기를 함유하는 술폰산 염, 트리페닐 메탄계, 트리메틸 에탄계 및 니그로신계 염료 등을 사용할 수 있다.The charge control agent is not particularly limited, but may include quaternary ammonium salts, resins containing quaternary ammonium salts or amino groups, azo metal compounds, acetyl acetone metal compounds and their complexes, benzyl acids and aromatic hydroxycarboxes. Main acid system, various black acid system, salicylic acid system, phthalocyanine, perylene, quinacridone, metal salt or complex of nitrogen compound, boron compound or complex thereof, sulfonic acid salt containing carboxyl group, sulfonyl group, Triphenyl methane type, trimethyl ethane type, nigrosine dye, etc. can be used.
상기 전하제어제의 함량이 지나치게 적은 경우에는 토너 입자의 하전량 조절을 기대하기 어려운 반면, 지나치게 많은 경우에는 안정된 대전 특성을 얻기 어려운 문제가 있다. 이점을 고려하여, 토너 입자 100 중량부를 기준으로, 바람직하게는 약 0.3∼5 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.5∼2 중량% 범위에서 함유된다. When the content of the charge control agent is too small, it is difficult to expect to control the amount of charge of the toner particles, while when too much, there is a problem that it is difficult to obtain stable charging characteristics. In consideration of this, it is preferably contained in the range of about 0.3 to 5% by weight, more preferably about 0.5 to 2% by weight, based on 100 parts by weight of toner particles.
본 발명에서 사용되는 전하제어제는 결착 수지 및 다른 첨가제 성분과 함께 마스터 배치화함으로써 향상된 상용성 및 분산성을 부여할 수도 있다. The charge control agent used in the present invention may impart improved compatibility and dispersibility by master batching with the binder resin and other additive components.
또한, 상기 전하제어제는 산화 티탄, 수지 파우더 등과 함께 토너 입자의 대전 안정성을 부여하기 위한 외첨 공정에서도 사용될 수 있다.In addition, the charge control agent may be used in an external process for imparting charging stability of toner particles together with titanium oxide, resin powder, and the like.
상술한 바와 같이, 본 발명의 구체예에 있어서, 용융 혼련시 압출기로 투입되는 토너 제조용 원료의 바람직한 조성은 결착 수지를 기초로 하여 내첨제를 함유하며, 보다 구체적으로는 토너 100 중량부를 기준으로 결착 수지 약 68∼98 중량%, 착색제 약 1.0∼30 중량%, 왁스 약 0.5∼10 중량% 및 전하 제어제 약 0.3∼5 중량%를 포함할 수 있다. As described above, in the embodiment of the present invention, the preferred composition of the raw material for toner production into the extruder during melt kneading contains an internal additive based on the binder resin, and more specifically, the binder is based on 100 parts by weight of the toner. About 68-98 weight percent resin, about 1.0-30 weight percent colorant, about 0.5-10 weight percent wax, and about 0.3-5 weight percent charge control agent.
본 발명에 따르면, 결착 수지, 및 착색제 등의 첨가제를 용융 혼련하여 얻어진 혼련물을 냉각, 분쇄 및 분급의 순으로 가공하여 입자 형태의 토너(예를 들면, 약 3 내지 15 마이크론의 평균입경을 가짐)를 제조한다. 이와 같은 입자형 토너의 표면에 각종 첨가제를 부착함으로써 유동 특성, 대전 특성 등을 향상시킬 수 있다. 하기에서는 이러한 외첨제에 대하여 설명한다. 다만, 본 명세서에서는 상기 성분을 토너 입자의 표면에 부착하기 위한 것으로 기술하고 있으나, 경우에 따라서 적어도 1종은 착색제, 왁스, 전하 제어제 등의 첨가제 성분과 함께 용융 혼련 단계에서 내첨제로서 사용될 수도 있다.According to the present invention, a kneaded product obtained by melt kneading a binder resin and an additive such as a colorant is processed in the order of cooling, pulverization and classification to have an average particle diameter of a particle toner (for example, about 3 to 15 microns). ). By attaching various additives to the surface of such particulate toner, flow characteristics, charging characteristics, and the like can be improved. The external additive will be described below. However, in the present specification, the component is described as to adhere to the surface of the toner particles, but in some cases, at least one of the components may be used as an internal additive in the melt kneading step together with additive components such as colorants, waxes, and charge control agents. have.
외첨제External additive
전술한 바와 같이, 본 발명의 구체예에 따르면, 토너는 상술한 결착 수지, 착색제, 왁스 및 대전 제어제 이외에도 하나 이상의 외첨제를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 외첨제는 당업계에서 알려진 무기 충진제, 유동성 향상제 및 대전 안정제로부터 1종 또는 2종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 이에 대한 예는 하기와 같다:As mentioned above, according to an embodiment of the present invention, the toner preferably includes at least one external additive in addition to the above-mentioned binder resin, colorant, wax, and charge control agent. Such external additives may be used by selecting one or two or more from inorganic fillers, fluidity improvers, and charge stabilizers known in the art. An example of this is as follows:
상기 외첨제로서 평균 입경이 다른 2종 이상의 실리카인 것이 바람직한 바, 2종 이상의 실리카를 첨가하는 이유는, 흐름성 및 내구성을 양립시키기 위한 것이다. 이때, 실리카는 5 내지 50nm의 평균 입경 범위 내에서 2종 이상이 선정되는 것 이 바람직하다.Since it is preferable that it is two or more types of silica from which an average particle diameter differs as said external additive, the reason for adding two or more types of silicas is for making flowability and durability compatible. At this time, it is preferable that two or more kinds of silica are selected within an average particle diameter range of 5 to 50 nm.
상기 실리카의 표면은 바람직하게는 소수화 처리될 수 있는 바, 이에 사용되는 대표적인 처리제는 실란 커플링(silane coupling)제, 실리콘 오일류, 또는 그 혼합물이다. 전술한 바와 같이, 실리카는 외첨제로서 첨가될 수도 있으나, 경우에 따라서는 원료 혼합 시 내첨제로서 첨가될 수도 있다. 상기 외첨제, 특히 실리카의 부착량은 토너 입자 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 3 중량부가 바람직하다The surface of the silica may preferably be hydrophobized, with representative treatment agents used therein being silane coupling agents, silicone oils, or mixtures thereof. As described above, silica may be added as an external additive, but in some cases, silica may be added as an internal additive during raw material mixing. The amount of the external additive, especially silica, is preferably about 0.1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the toner particles.
또한, 실리카 이외에도 소수화 처리된 산화 티탄, 여러 가지 금속 산화물(알루미나, 산화세륨, 티탄산바륨, 티탄산스트론튬 등), 스테아린산아연과 같은 금속 비누, 구상 수지 미립자(예를 들면, 약 0.1 내지 2 마이크론의 입경을 갖는 멜라민 포름알데히드 수지) 등이 단독으로 또는 2 이상 조합하여 사용될 수도 있다. 상기 실리카 성분 이외의 외첨제의 부착량은 토너 입자 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 1 중량부 범위가 바람직하다.In addition to silica, hydrophobized titanium oxide, various metal oxides (alumina, cerium oxide, barium titanate, strontium titanate, etc.), metal soaps such as zinc stearate, and spherical resin fine particles (for example, particle sizes of about 0.1 to 2 microns) Melamine formaldehyde resin) and the like may be used alone or in combination of two or more. The amount of the external additives other than the silica component is preferably in the range of about 0.1 to 1 parts by weight based on 100 parts by weight of the toner particles.
용융 혼련 장치Melt kneading apparatus
종래부터 알려진 토너 제조 방법은 토너 제조용 원료를 헨셀믹서, 터빈형 교반기, 슈퍼믹서, 볼 밀 등의 혼합기를 이용하여 충분히 혼합한 후, 오픈 롤 형 니더(open roll-type kneader), 일축 또는 이축 압출기 등의 용융 혼련기를 사용하여 혼련하고, 이를 통해 얻어진 혼반죽물을 냉각한 후, 해머 밀 등의 충격식 분쇄기를 이용하여 기계적으로 조분쇄하고, 제트밀 등을 사용하여 미분쇄한 후, 분급하고 외첨하는 공정을 수반한다. 이와 관련하여, 본 발명은 하기와 같이 용융 혼련 과정 에서 종래기술에 비하여 향상된 방안을 제공한다.The conventionally known toner manufacturing method is a raw roll toner manufacturing method using a mixer such as Henschel mixer, turbine type stirrer, super mixer, ball mill, and the like, followed by an open roll-type kneader, single screw or twin screw extruder. Kneading using a melt kneading machine, and the like, and cooling the kneaded dough obtained therefrom, and then mechanically pulverizing using an impact mill such as a hammer mill, finely pulverizing using a jet mill or the like, and then classifying It involves the process of attaching externally. In this regard, the present invention provides an improved method compared to the prior art in the melt kneading process as follows.
도 1은 본 발명의 바람직한 구체예에서 사용 가능한 용융 혼련용 이축 압출기 및 상기 압출기 내의 스크류 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a view schematically showing a twin screw extruder for melt kneading usable in a preferred embodiment of the present invention and a screw structure in the extruder.
상기 도면에 따르면, 원료 투입구를 기점으로 압출기 선단의 다이까지의 거리를 L로 정의할 때, 압출기의 원료 투입구로부터 선단의 다이(D) 방향으로 3/10 내지 6/10L 구간에 적어도 한 개의 니딩부가 위치한다. 이는 용융혼련 공정에 있어서 혼반죽물 구성 성분의 효율적인 분산을 위한 것이다. 한편, 도시된 바와 같이, 8/10 내지 9/10L 구간에서 벤트부가 위치할 수 있는 바, 상기 벤트부는 필요에 따라 위치를 달리하거나 복수로 배치할 수도 있다. According to the drawing, when the distance from the raw material inlet to the die at the tip of the extruder is defined as L, at least one kneading in the 3/10 to 6 / 10L section from the raw material inlet of the extruder toward the die (D) in the tip direction. Is located. This is for the efficient dispersion of the kneaded dough component in the melt kneading process. On the other hand, as shown, the vent portion may be located in the 8/10 to 9 / 10L section, the vent portion may be arranged in different positions or a plurality as necessary.
또한, 결착 수지와 혼련되는 첨가제 성분들(착색제, 왁스, 전하제어제 및/또는 선택적으로 외첨제)은 결착 수지와 함께 용융 혼련 장치, 즉 압출기의 원료 투입구를 통하여 용융 혼련 단계에 투입될 수 있으나, 경우에 따라서는 복수의 공급장치 또는 복수의 투입구를 통하여 용융 혼련 단계에 도입될 수도 있다. In addition, additive components kneaded with the binder resin (colorants, waxes, charge control agents and / or optionally external additives) may be introduced into the melt kneading step together with the binder resin through a melt kneading apparatus, that is, a raw material inlet of an extruder. In some cases, it may be introduced into the melt kneading step through a plurality of feeders or a plurality of inlets.
전술한 바와 같이, 본 발명은 각각의 결착 수지 및 첨가제들의 분산 효율 및 온도에 따른 흐름 특성을 고려하여 용융 혼련 과정에서의 온도 구배 조건을 설정한다. 이를 위하여, 바람직하게는 스크류 방식의 연속식 이축 압출기가 사용된다. As described above, the present invention sets the temperature gradient conditions in the melt kneading process in consideration of the dispersion efficiency and temperature-dependent flow characteristics of each binder resin and additives. For this purpose, a screw type continuous twin screw extruder is preferably used.
본 발명에 따르면, 2종 이상의 결착수지 중 연화온도가 가장 높은 수지의 연화온도를 Tm으로 정의할 때, 용융 혼련 장치, 즉 압출기의 원료 투입구로부터 선단 다이 방향으로 온도 구배 조건이 하기와 같이 유지된다.According to the present invention, when the softening temperature of the resin having the highest softening temperature among two or more binder resins is defined as T m , the temperature gradient condition is maintained in the direction of the tip die from the raw material inlet of the melt kneading apparatus, that is, the extruder as follows. do.
(i) 0~1/10L 구간에서는 Tm-50℃∼Tm-20℃, 바람직하게는 Tm-30℃∼Tm-20℃(i) in the range from 0 to 1 / 10L, T m -50 ° C to T m -20 ° C, preferably T m -30 ° C to T m -20 ° C.
(ii) 1/10L~2/10L 구간에서는 Tm-30℃∼Tm, 바람직하게는 Tm-20℃∼Tm (ii) 1 / 10L ~ 2 / 10L period, T m -30 ℃ ~T m, preferably T m -20 m ℃ ~T
(iii) 2/10L~6/10L 구간에서는 Tm-10℃∼Tm+40℃, 바람직하게는 Tm∼Tm+20℃(iii) 2 / 10L ~ 6 / 10L in the period T m -10 ℃ ~T m + 40 ℃, preferably from T m + 20 m ~T ℃
(iv) 6/10L~9/10L 구간에서는 Tm-20℃~Tm+20℃, 바람직하게는 Tm-10℃∼Tm+10℃(iv) in the range of 6 / 10L to 9 / 10L, T m -20 ° C to T m + 20 ° C, preferably T m -10 ° C to T m + 10 ° C.
(v) 9/10L~L 구간에서, Tm-50℃~Tm, 바람직하게는 Tm-30℃∼Tm-20℃.(v) T m -50 ° C to T m , preferably T m -30 ° C to T m -20 ° C in a 9 / 10L to L section.
상기와 같이, 압출혼련공정에 있어서, 결착수지가 가장 높은 전단응력을 받고 각 첨가제들의 효과적인 분산을 목적으로 하는 니딩부 주변 영역을 제외한 각 배럴의 온도 구배를 최대한 낮게 제어함으로써 토너의 물성저하를 최소화할 수 있다.As described above, in the extrusion kneading process, the binder resin receives the highest shear stress and controls the temperature gradient of each barrel as low as possible except for the area around the kneading portion for the purpose of effective dispersion of the additives, thereby minimizing the toner physical degradation. can do.
상술한 용융 혼련 장치 내의 온도 구배 설정을 통하여 전술한 각각의 토너 제조용 원료의 구성 성분에 대한 분산성이 우수하고, 토너 가공 시 결착 수지 고유 물성의 저하가 적은 토너를 제조할 수 있다. 더욱이, 연화 온도 또는 용융점도가 다른 2종 이상의 결착 수지를 사용하는 경우, 가공 온도를 높게 설정하면 연화 온도가 낮은 결착 수지의 분자량 또는 겔 함유량 등의 물성에 변화가 생길 수 있는 반면, 가공 온도를 낮게 설정하면 효율적인 용융 혼련의 효과를 기대하기 어렵거나 고연화점의 결착 수지가 지나치게 높은 전단응력을 받음으로써 수지 특성의 변화가 일어날 수 있다. 이에 대하여, 본 발명에서 새롭게 도출된 압출기 내의 온도 구배 조건 하에서, 2종 이상의 결착 수지의 사용에 의하여 야기될 수 있는 원료 구성성분의 분산성 저하 및 토너 물성의 열화 문제를 획기적으로 개선할 수 있다.By setting the temperature gradient in the melt kneading apparatus described above, a toner having excellent dispersibility with respect to the constituents of the above-described raw materials for toner production and having a low deterioration in binder resin intrinsic properties during toner processing can be produced. Furthermore, when using two or more kinds of binder resins having different softening temperatures or melting viscosities, setting a higher processing temperature may cause changes in physical properties such as molecular weight or gel content of the binder resin having a lower softening temperature. If it is set to low, it is difficult to expect the effect of efficient melt kneading, or the binder resin of the high softening point may undergo a change of resin properties due to excessively high shear stress. On the other hand, under the temperature gradient conditions in the extruder newly derived from the present invention, it is possible to drastically improve the problem of deterioration in the dispersibility of the raw material components and deterioration of the toner properties which may be caused by the use of two or more binder resins.
본 발명에서 상술한 온도 구배 조건이 토너 제조시 특히 유리한 점은 다음과 같다:The above-mentioned temperature gradient conditions in the present invention are particularly advantageous in producing toner as follows:
본 발명에 따르면, 바람직하게는 2단계로 이루어지는 용융 혼련 단계를 수반하는 바, 구체적으로, 착색제, 왁스, 전하제어제 등과 같은 토너 제조용 첨가제들은 그 종류에 따라 결착 수지 내에서의 분산성 면에서 한계가 있기 때문에 마스터 배치 형태로 제조하여, 이를 주된 용융 혼련 과정에 도입함으로써 토너의 물성 향상을 도모할 수 있다. 예를 들면, 오픈 롤형 니더 등을 이용하여 상기 결착 수지 중 일부 및 상기 첨가제 중 적어도 일부를 예비 혼련함으로써 마스터 배치 형태로 제조한 다음, 이를 용융 혼련 장치(예를 들면, 이축 압출기) 등을 이용하여 1단계 혼련 공정(혼련 온도: 약 50 내지 150℃)에서 사용된 결착 수지를 제외한 나머지 동종 또는 이종의 결착 수지, 그리고 나머지 첨가제들(마스터 배치 단계에서 첨가제 전부가 사용되지 않은 경우)과 함께 용융 혼련함으로써 분산성 및 물성이 안정된 토너를 제조할 수 있다. According to the present invention, it is preferably accompanied by a melt kneading step consisting of two steps. Specifically, additives for toner production, such as colorants, waxes, charge control agents, etc., are limited in terms of dispersibility in a binder resin according to their types. In this case, it is possible to improve the physical properties of the toner by manufacturing in the form of a master batch and introducing it into the main melt kneading process. For example, preliminarily kneading a part of the binder resin and at least a part of the additive using an open roll-type kneader or the like to prepare a master batch, and then using a melt kneading apparatus (for example, a twin screw extruder) Melt kneading with all other homogeneous or heterogeneous binder resins, except the binder resin used in the one-step kneading process (kneading temperature: about 50 to 150 ° C.), and the remaining additives (if all of the additives are not used in the master batch step) As a result, a toner having stable dispersibility and physical properties can be produced.
그러나, 상기와 같은 2단계 용융 혼련 공정의 경우, 일반적인 이축 압출기만을 이용한 토너 제조 공정과 비교하여, 열 및 전단응력에 의한 용융 혼련 공정을 2회 거치므로 가공 온도 조건을 적절히 설정하지 않으면 결착수지 고유의 물성이 열화될 위험이 커지게 된다. 본 발명은 이처럼 상이한 연화온도를 갖는 복수의 결착 수지 사용에 따른 문제점을 효과적으로 해결할 수 있다.However, in the case of the two-step melt kneading process as described above, compared to the general toner manufacturing process using only a twin screw extruder, the melt kneading process by heat and shear stress is performed twice, so that the binder resin inherent unless the processing temperature conditions are properly set. The risk of deterioration of physical properties increases. The present invention can effectively solve the problems caused by the use of a plurality of binder resins having different softening temperatures.
본 발명에 따른 용융 혼련 단계를 거쳐 후속 단계(냉각, 조분쇄/미분쇄 및 분급)을 거쳐 입자 형태로 제조될 수 있는 바, 이때 평균 입자 크기는 전형적으로 약 3 내지 15 마이크론 범위이다. It can be produced in the form of particles via melt kneading step according to the invention and subsequent steps (cooling, coarsely pulverized / pulverized), wherein the average particle size is typically in the range of about 3 to 15 microns.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 명확히 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적에 불과하며 발명의 영역을 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention can be more clearly understood by the following examples, which are only intended to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the invention.
실시예 1Example 1
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 연화온도가 상이한 2종의 폴리에스테르 수지를 사용하였고, 오픈 롤형 니더 및 도 1에 도시된 용융 혼련 장치를 사용하여 실시하였다.As shown in Table 1 below, two kinds of polyester resins having different softening temperatures were used, and were carried out using an open roll type kneader and a melt kneading apparatus shown in FIG.
[표 1]TABLE 1
1: 시차 주사 열량계(DSC Q100, TA Instrument)를 사용하였고. 승온 속도를 10℃/min로 하여 20℃에서 150℃까지 승온시켰으며, 20℃까지 급냉한 후, 다시 150℃까지 승온시켜 측정하였다. 1 : A differential scanning calorimeter (DSC Q100, TA Instrument) was used. The temperature increase rate was 10 ° C./min, the temperature was raised from 20 ° C. to 150 ° C., and after quenching to 20 ° C., the temperature was raised to 150 ° C. again.
2: 유동시험기(CFT-500D, Shimadzu)를 사용하였고, 지름 1mm, 높이 1mm의 노 즐, 하중 20kgf, 그리고 승온 속도는 6℃/min로 하여 측정하였다. 온도-피스톤 스트로크 곡선으로부터, 유출 개시 온도와 종료 온도에 해당하는 피스톤 스트로크 값의 차이의 1/2을 구하고, 그 피스톤 스트로크 값에 해당하는 온도를 구하여 연화온도로 정하였다. 2 : A flow tester (CFT-500D, Shimadzu) was used, and a nozzle of 1 mm in diameter and 1 mm in height, a load of 20 kgf, and a heating rate were measured at 6 ° C / min. From the temperature-piston stroke curve, 1/2 of the difference between the piston stroke value corresponding to the outflow start temperature and the end temperature was determined, and the temperature corresponding to the piston stroke value was obtained to determine the softening temperature.
외첨제를 제외한 토너 제조용 원료성분의 조성은 하기와 같았다:The composition of the raw materials for preparing toner, except for the external additive, was as follows:
혼반죽물 100 중량부에 대하여 결착수지(A1+A2) 93 중량%, 카본 블랙(B1, Mogul-L, Cabot) 3.5 중량%, 4급 암모늄염(C1, T-77, Hodogaya Chem.) 1.0 중량%, 카르나우바 왁스(D1, Towax-143, Toa Kasei) 1.5중량% 및 저분자량 폴리프로필렌 왁스(D2, Viscol 660P, Sanyo Chem.) 1.0 중량%를 사용하였고, 상기 결착 수지 A1 및 A2 간의 중량 비(A1/A2)는 4/1로 조절하였다.93 weight% of binder resin (A1 + A2), 3.5 weight% of carbon black (B1, Mogul-L, Cabot), 1.0 weight of quaternary ammonium salt (C1, T-77, Hodogaya Chem.) %, Carnauba wax (D1, Towax-143, Toa Kasei) 1.5% by weight and low molecular weight polypropylene wax (D2, Viscol 660P, Sanyo Chem.) 1.0% by weight, the weight between the binder resins A1 and A2 The ratio (A1 / A2) was adjusted to 4/1.
우선, 연화온도가 115℃인 폴리에스테르 수지(A2), 착색제(B1), 및 저융점왁스(D1)를 오픈롤 형 니더를 이용하여 120℃에서 예비 혼련함으로써 마스터 배치를 제조하였다. 이렇게 제조된 마스터 배치와 연화온도가 145℃인 폴리에스테르 수지(A1), 전하 제어제(C) 및 고융점 왁스(D2)를 헨셀 믹서를 사용하여 혼합한 후, 도 1에 도시된 L/D=35의 이축 압출기의 원료 투입구를 통하여 결착 수지 공급 기준 15 kg/hr의 공급 속도로 자유 낙하시켜 투입하고 스크류 회전속도 200 rpm으로 용융 혼련하였다.First, a master batch was prepared by preliminarily kneading a polyester resin (A2), a coloring agent (B1), and a low melting wax (D1) having a softening temperature of 115 ° C at 120 ° C using an open roll type kneader. The master batch thus prepared and the polyester resin (A1), the charge control agent (C) and the high melting point wax (D2) having a softening temperature of 145 ° C. were mixed using a Henschel mixer, and then L / D shown in FIG. Through a raw material inlet of the = 35 twin-screw extruder freely dropped at a feed rate of 15 kg / hr based on the binder resin supply, and melt kneaded at a screw rotation speed of 200 rpm.
상기 압출기 내에서의 온도 구배는 원료 투입구로부터 선단 다이 방향으로 0~1/10L 구간에서는 115~120℃, 1/10L~2/10L 구간에서는 135~140℃, 2/10L~6/10L 구간에서는 155~160℃, 6/10L~9/10L 구간에서는 135~140℃, 그리고 9/10L~L 구간에 서는 115~120℃로 각각 유지하였다. The temperature gradient in the extruder is 115-120 ° C. in the 0-1 / 10L section, 135-140 ° C. in the 1 / 10L-2 / 10L section, and 2 / 10L-6 / 10L section in the direction of the tip die from the raw material inlet. At 155 ~ 160 ℃, 6 / 10L ~ 9 / 10L sections, 135 ~ 140 ℃ and 9 / 10L ~ L sections were maintained at 115 ~ 120 ℃, respectively.
상기 온도 구배 조건 하에서 용융 혼련된 혼반죽물을 냉각시킨 후, 각각 해머 밀과 제트밀 방식의 100AFG(Hosokawa Alpine) 분쇄기(pulverizer)를 이용하여 2단계로 분쇄(조분쇄/미분쇄)하고 50ATP(Hosokawa Alpine) 분급기를 이용하여 기류 분급하였다. 이렇게 얻어진 평균입경 6∼10㎛의 토너 입자에 평균입경이 다른 2종의 소수성 실리카 E1(RX300, Aerosil) 및 E2 (H05TD, Wacker) 각각 1.0 중량부, 및 아크릴 스티렌계 수지 파우더(F, MP-1000, soken chemical co.) 0.5 중량부를 헨셀 믹서를 사용하여 고속 혼합/부착하여 최종 토너를 제조하였다.After cooling the melt-kneaded mixed dough under the temperature gradient conditions, each of them was crushed (coarsely pulverized / pulverized) in two stages using a hammer mill and a jet mill type 100AFG (Hosokawa Alpine) pulverizer, respectively, and 50ATP (Hosokawa). Air classification was performed using an Alpine classifier. 1.0 parts by weight of each of two hydrophobic silicas E1 (RX300, Aerosil) and E2 (H05TD, Wacker) having different average particle diameters to the toner particles having an average particle diameter of 6 to 10 µm thus obtained, and an acrylic styrene resin powder (F, MP- 1000, soken chemical co.) 0.5 parts by weight of a high-speed mixing / adhesion using a Henschel mixer to prepare a final toner.
실시예 2Example 2
폴리에스테르 수지(A1 및 A2), 착색제, 왁스 및 전하 제어제를 예비 혼련하는 단계를 거치지 않고, 직접 도 1에 도시된 이축 압출기에 투입하여 혼반죽물을 제조하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 토너를 제조하였다The same manner as in Example 1, except that the polyester resin (A1 and A2), the colorant, the wax and the charge control agent were directly fed into the twin screw extruder shown in FIG. Toner was prepared.
비교예 1Comparative Example 1
용융 혼련 단계 중 이축 압출기의 온도 구배를 원료 투입구로부터 선단 다이 방향으로, 0~1/10L 구간에서는 130~135℃, 1/10L~2/10L 구간에서는 145~150℃, 2/10L~9/10L 구간에서는 155~160℃, 그리고 9/10L~L 구간에서는 160~170℃로 유지하여 혼반죽물을 제조한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 토너를 제조하였다.During the melt kneading step, the temperature gradient of the twin screw extruder is directed from the raw material inlet to the tip die direction, 130 to 135 ° C for 0 to 1 / 10L sections, 145 to 150 ° C for 1 / 10L to 2 / 10L sections, and 2 / 10L to 9 / Toner was prepared in the same manner as in Example 1, except that the mixed dough was prepared by maintaining at 155 to 160 ° C in the 10L section and 160 to 170 ° C in the 9 / 10L to L section.
비교예 2Comparative Example 2
폴리에스테르 수지(A1 및 A2), 착색제, 왁스 및 전하 제어제를 예비 혼련하는 단계를 거치지 않고, 직접 도 1에 도시된 이축 압출기에 투입하여 혼반죽물을 제조하는 것 이외에는 비교예 1과 동일한 방식으로 토너를 제조하였다.In the same manner as in Comparative Example 1, except that the polyester resins (A1 and A2), the colorant, the wax and the charge control agent were prepared without being preliminarily kneaded, and fed directly into the twin screw extruder shown in FIG. Toner was prepared.
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 각각의 토너 입자의 물성을 하기와 같이 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.The physical properties of each of the toner particles obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated as follows, and the results are shown in Table 2.
[표 2]TABLE 2
3: 온도 설정 및 변경이 가능한 프린터를 사용하여 실리콘 오일이 도포되지 않은 100mm/s 속도의 정착 롤러에 의해 토너가 종이에 정착될 수 있는 최저 온도를 측정하였다. 토너의 정착 여부를 판단하기 위하여, 정착된 화상의 응집 발생 여부를 육안으로 관찰하였으며, 하기 기준에 의하여 평가하였다. 3 : The minimum temperature at which the toner can be fixed to paper was measured by a fixing roller of 100 mm / s speed without silicone oil applied using a printer capable of setting and changing the temperature. In order to judge whether or not the toner was fixed, it was visually observed whether or not agglomeration of the fixed image occurred, and evaluated according to the following criteria.
◎(매우 양호): 정착 온도가 120℃ 미만◎ (very good): Fusing temperature is lower than 120 ° C
○(양호): 정착 온도가 120℃ 이상 130℃ 미만○ (good): The fixing temperature is 120 ° C or more and less than 130 ° C
△(사용가능): 정착 온도가 130℃ 이상 150℃ 미만△ (usable): Fusing temperature is 130 ° C or more and less than 150 ° C
×(불량): 정착 온도가 150℃ 이상× (defect): fixing temperature is 150 degreeC or more
4: 상기 프린터를 사용하여 정착 롤러의 설정 온도를 순차적, 반복적으로 상승시키면서 토너를 정착시켰을 때, 전사지 위의 토너 오염 발생 여부를 육안 관찰하였고, 상기 토너에 의한 오염이 발생되는 최저 온도를 오프셋 발생 온도로 하였으며, 하기 기준에 의하여 평가하였다. 4 : When the toner was fixed while the set temperature of the fixing roller was raised sequentially and repeatedly using the printer, visual observation was performed on whether or not toner contamination on the transfer paper occurred, and offset generation occurred at the lowest temperature at which contamination by the toner occurred. The temperature was taken and evaluated according to the following criteria.
◎(매우 양호): 오프셋 발생 온도가 220℃ 이상(Excellent): Offset generation temperature is 220 degreeC or more
○(양호): 오프셋 발생 온도가 200℃ 이상 220℃ 미만○ (good): offset generation temperature is 200 ° C or more and less than 220 ° C
△(사용 가능): 오프셋 발생 온도가 180℃ 이상 200℃ 미만△ (usable): offset generation temperature is 180 ° C or more and less than 200 ° C
×(불량): 오프셋 발생 온도가 180℃ 이하× (defect): Offset generation temperature is 180 degrees C or less
5: 토너 입자를 마이크로톰(microtome)과 같은 커터(cutter)로 0.3㎛정도의 두께로 절단하고, 투과형 전자 현미경으로 촬영하였다(1000 배). 200㎛ⅹ200㎛ 시야 중 최대 직경을 갖는 입자를 제외한 응집체의 분포도를 관찰하였고, 입자 수에 따라 분산성을 평가하였다. 5 : Toner particles were cut to a thickness of about 0.3 μm with a cutter such as a microtome, and photographed with a transmission electron microscope (1000 times). The distribution of the aggregates was observed except for the particles having the largest diameter in the 200 μm × 200 μm field of view, and the dispersibility was evaluated according to the number of particles.
◎(매우 양호): 분산성이 매우 양호하다.(Excellent): Dispersibility is very good.
○(양호): 분산성이 양호하다.(Good): Dispersibility is favorable.
△(보통): 분산성이 보통이다.Δ (normal): Dispersibility is normal.
×(불량): 분산성이 나쁘다.× (poor): The dispersibility is bad.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 2에 따라 이축 압출기 내의 온 도 구배 조건을 설정하여 용융 혼련 하는 경우, 종래의 토너 제조 방법에 상당하는 비교예 1 및 2에 비하여 저온 정착성 및 내오프셋성이 우수한 토너를 얻을 수 있었다. 특히, 오픈 롤형 니더를 이용한 예비 혼련 단계를 포함하는 2단계 용융 혼련 공정에 의하여 제조된 토너의 경우(실시예 1), 저온 정착성 및 분산성 면에서 특히 우수하였다. 특히, 비교예 1의 결과로부터 알 수 있듯이, 2단계 혼련공정의 단점, 즉 결착수지 고유 물성 저하에 따른 오프셋 발생을 최소화할 수 있다.As shown in Table 2 above, in the case of melt kneading by setting the temperature gradient conditions in the twin screw extruder according to Examples 1 and 2, the low temperature fixability and the resistance compared to Comparative Examples 1 and 2 corresponding to the conventional toner production method A toner excellent in offset properties could be obtained. In particular, in the case of the toner produced by a two-step melt kneading process including a preliminary kneading step using an open roll type kneader (Example 1), it was particularly excellent in terms of low temperature fixability and dispersibility. In particular, as can be seen from the results of Comparative Example 1, it is possible to minimize the disadvantages of the two-stage kneading process, that is, offset generation due to the decrease in binder resin intrinsic properties.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.All simple modifications and variations of the present invention fall within the scope of the present invention, and the specific scope of the present invention will be apparent from the appended claims.
도 1은 본 발명의 바람직한 구체예에서 사용 가능한 용융 혼련용 이축 압출기 및 상기 압출기 내의 스크류 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.1 is a view schematically showing a twin screw extruder for melt kneading usable in a preferred embodiment of the present invention and a screw structure in the extruder.
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080120544A KR20100062107A (en) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | Preparation method of toner for forming improved electrostatic images |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080120544A KR20100062107A (en) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | Preparation method of toner for forming improved electrostatic images |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100062107A true KR20100062107A (en) | 2010-06-10 |
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ID=42362440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080120544A Ceased KR20100062107A (en) | 2008-12-01 | 2008-12-01 | Preparation method of toner for forming improved electrostatic images |
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2008
- 2008-12-01 KR KR1020080120544A patent/KR20100062107A/en not_active Ceased
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