KR940002119B1 - 토너용 수지의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

토너용 수지의 제조방법

본 발명은 수지중 겔부분에만 유기 카르복실산을 도입시켜 종이와의 접착성을 증대시킨 부분가교된 건식 토너용 바인더 수지의 제조 방법에 관한 것이다.

각종 OA기기에 사용되는 건식 토너의 약 80∼90%는 고분자 물질로 구성되어 있다. 이러한 토너용 수지는 토너의 정전하 성질, 유동성, 기타 물성을 결정짓는 물리적, 화학적, 열적, 전기적 성질을 갖는 바인더라 할 수 있다. 현재 복사기의 종류에 따라 다양한 토너의 개발 및 생산이 증가추세에 있으며 이에 맞추어 토너용 수지도 다양화되고 있다. 그러나 복사기의 종류에 관계없이 공통적인 토너의 요구 특성이 있는데 비옵셋(non-offset)성과, 종이에 대한 접착성을 들 수 있다. 옵셋성이란 복사기 드럼 표면에서 종이위로 이동된 토너상을 열 정착시킬 때 롤러에 토너상이 붙어서 다음 복사시 원치않는곳에 토너상이 생기는 현상을 말한다. 상기 두 성질은 주로 수지에 의해 결정된다.

현재까지 토너의 종이에 대한 접착성과 비옵셋성을 보완하기 위한 몇가지 방법들이 시도되어 사용되고 있다. 미합중국 특허 4,652,511과 미합중국 특허 4,486,524등에선 저분자량의 선형 수지와 고분자량의 선형 수지를 섞어 상기 두 특성의 상호 보완을 시도하였다. 여기서 고분자량 수지는 옵셋성을 개선한 반면, 저분자량 수지는 종이와의 접착성을 보완한 것이다. 최근에는 고분자량의 선형 수지 대신 가교를 하여 비옵셋성을 개선시킨 부분가교된 고분자를 사용하고 있다.

본 발명은 비옵셋성을 개선한 부분가교된 토너용 수지의 종이에 대한 접착성을 개선한 것이다. 즉, 본 발명은 가교단계에서 카르복실산을 공중합하여 접착성이 비교적 낮은 가교된 부분(겔)의 종이에 대한 접착성을 증가시킨 토너용 수지의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 수지로 토너를 제조, 사용 결과 비옵셋성의 저하없이 진한 화상 농도를 얻을 수 있었다.

즉, 본 발명은 부분가교된 방향족 비닐단량체와 아크릴계 단량체에서 가교된 부분에 유기카르복실산을 공중합을 특징으로 하는 토너용 수지의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 2단계 중합으로 이루어지는데 1단계에서 가교를 하고 2단계에서 선형 수지를 합성하거나 1단계에서 선형 수지를 합성하고 2단계에서 가교를 하는 2가지의 방법이 가능하다. 본 발명은 상기의 어느 하나에 한정되지 않는다.

중합 방법에는 유화 중합, 현탁 중합, 용액 중합, 괴상 중합 등이 사용되고 있다. 본 발명은 방향족 비닐 단량체와 아크릴계 단량체와 시안화 화합물을 유화 중합으로 공중합하고 있다.

본 발명에 사용된 방향족 비닐 단량체로는 스티렌, 모노 클로로 스티렌, 메틸 스티렌, 디메틸 스티렌등이 있다.

아크릴계 단량체로는 아크릴레이트류, 메타크릴레이트류이고, 시안화 화합물은 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴등을 들 수 있다. 산은 유기 카르복실산으로 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산을 들 수 있다. 함량은 방향족 비닐 단량체는 30∼90중량%, 아크릴계 단량체는 5∼65중량%, 시안화 화합물은 50중량% 이하가 적당하며, 가교단계에서 유기 카르복실산은 0.05∼10중량%가 적당하다. 더욱 바람직하게는 방향족 비닐 단량체는 50∼85중량%, 아크릴계 단량체는 10∼45중량%, 산은 0.5∼5중량%가 좋다.

개시제는 수용성 개시제를 사용하며 과황산칼륨, 과항산암모늄과 같은 과황산계나 과산화수소 또는 레독스 시스템 및 유화 중합에 일반적으로 쓰이는 개시제 시스템도 사용 가능하다. 개시제의 양은 단량체 100중량부당 0.05∼3중량부가 적당하며 더욱 바람직하게는 0.1∼2중량부이다.

유화제는 음이온성 또는 비이온성 계면활성제가 사용되며 알킬아릴 설폰산염, 알킬 설폰산염, 로진산 칼륨, 로진산 나트륨등의 로진산염계 유화제나 올레인산 칼륨 또는 스테아린산 칼륨등의 지방산염계 비누를 사용할 수 있다. 유화제의 양은 단량체 100중량부당 0.1∼3중량부가 적당하다.

분자량 조절제로는 t-도데실 메르캅탄, n-도데실 메르캅탄등의 메르캅탄류 또는 디펜텐, t-테르펜등의 테르펜류나 클로로포름, 사염화탄소등의 할로겐화 탄화수소등을 사용할 수 있다. 분자량 조절제의 양은 단량체 100중량부당 0.05∼5중량부가 적당하다.

가교제로는 디비닐 벤젠과 같은 비닐계와 디비닐 톨루엔, 디비닐 크실렌과 같은 비닐계 방향족, N,N-디알릴멜라민과 같은 알릴계, 알릴 아크릴레이트와 같은 알릴 비닐계, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트와 같은 비닐리덴계, 알릴 메타크릴레이트와 같은 알릴 비닐리덴등이 사용된다. 가교제의 함량은 단량체 100중량부당 0.01∼3중량부가 적당하다.

중합 방법에서, 매질로는 순수한 물을 사용하고 겔 함량은 20∼90%가 적당하며, 사용되는 복사기에 따라 각기 다른 값을 갖는다. 반응 전환율의 측정은 다음과 같다. 먼저 일정량의 라텍스를 취하여 무게를 달아 건조를 시킨다. 물을 건조시킨 후 남은 고형분의 무게를 달고 고형분의 무게에 라텍스 무게를 나누어 100을 곱한다. 상기의 방법으로 계산된 값은 반응전 단량체의 중량%로 나눈후 100을 곱한다.

중합 온도는 과황산계 개시제를 사용할 경우 40℃에서 95℃가 적당하며, 바람직하게는 60℃에서 85℃가 적당하다. 40℃ 이하에서는 개시제의 분해를 포함한 반응의 활성이 어렵고 95℃ 이상에서는 반응열의 적절한 제어가 어려워 고분자의 물성을 유지시킬 수 없는 문제점이 있다. 반응 시간은 반응 온도에 의존하지만 2시간에서 15시간이 적당하다.

본 발명에서 비가교부분의 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 측정하였다. 유리 전이 온도는 30℃에서 100℃이며, 더욱 바람직하게는 40℃에서 85℃가 좋다.

본 발명에 의해 준비된 수지의 특성을 측정하기 위해 다음의 방법으로 토너를 제조한다. 수지 100중량부당 카본 블랙(REGAL 300R)을 5중량부 사용하였고 전하 조절제인 재폰 패스트 블랙 B(Zappon Fast Black B)를 4중량부 사용하여 헨쉘 혼합기에서 분산을 시킨 다음 이 분말 혼합체를 이축압출기에서 압출후 냉각하여 제트 밀(jet mill)로 분쇄한다. 상기의 방법으로 토너의 평균입자 크기는 12미크론 정도로 준비한다. 철분을 수지등으로 가공한 이동제(carrier)를 토너 100중량부당 90중량부를 준비하여 혼합한다. 잠상은 금성사 복사기 GCM-8610의 전자 사진 방식으로 준비된다. 토너의 평가 방법은 복사된 부분의 화상 농도와 종이에 대한 접착력, 옵셋현상으로 정하고 서로 비교 분석하였다. 여기서 접착력은 복사된 부분에 셀로판 접착 테이프를 부쳤다 떼어낸 후 복사된 부분의 손상 정도로 평가하며 옵셋 현상의 정도는 5만매 복사후 흰 종이를 복사했을 때 흰바탕에 부착된 토너에 의한 흰바탕의 오염의 정도를 육안으로 평가한다.

본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하기 위하여 다음의 실시예를 기술하지만 본 발명은 이들에 한정되지는 않는다.

[실시예 1]

내용적 1ℓ의 플라스크에 물 200g, 올레인산 칼륨 2g, 포타슘 퍼설페이트 0.4g을 넣고 교반을 시킨다. 단량체인 스티렌 50g, 부틸 아크릴레이트 20g, 메타크릴산 메틸 에스테르 25g, 이타콘산 5g과 가교제인 디비닐 벤젠 1g을 60℃에서 10시간 반응시킨다. 상기의 반응을 통해 가교가 된 라텍스 300g을 준비하고 물 200g, 과황산칼륨 0.5g을 내용적 11인 플라스크에 담고 교반시킨다. 스티렌 50g, 부틸 아크릴레이트 20g, 메타크릴산 메틸 에스테르 25g, 사염화탄소 3g을 60℃에서 5시간 동안 반응시킨다. 상기 반응의 전환율은 98%였다.

2단계의 반응을 거친 라텍스는 50℃에서 염화칼슘으로 응집된 후 여과, 건조의 단계를 거쳐서 건조된 분말을 얻었다.

상기의 방법에 의해 얻은 수지를 이용하여 기 언급된 방법으로 제조되 토너의 물성 결과는 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1과 동일한 방법이나 가교 단계에서 산을 메타크릴산 5g을 바꾸어 중합하였다. 상기 반응의 전환율은 98%였다.

[실시예 3]

실시예 1과 동일한 방법이나 가교 단계에서의 산을 아크릴산 5g으로 바꾸어 중합하였다. 상기 반응의 전환율은 98%였다.

[비교예 1]

실시예 1과 동일하나 가교 단계에서 산을 투입하지 않았다. 상기 반응의 전환율은 99%였다.

[표 1]

Claims (4)

1. 부분가교된 방향족 비닐 단량체와 아크릴계 공중합체에서 가교된 부분에 유기 카르복실산을 공중합함을 특징으로 하는 토너용 수지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 유기 카르복실산은 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산임을 특징으로 하는 토너용 수지의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 가교 단계에 도입된 유기 카르복실산의 함량이 0.05∼10중량% 사용함을 특징으로 하는 토너용 수지의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 가교부분(겔)의 함량이 20∼90중량%임을 특징으로 하는 토너용 수지의 제조방법.