JP5755423B2 - 分散液の製造方法 - Google Patents
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Description
また、上述のような方法を改良するものとして、分散質と溶剤を混合した混合物を超臨界容器に供給し超臨界状態とした後、超臨界状態の混合物を大気中に解放し、衝突部に衝突させることにより分散質を溶剤中に微粒子化して分散する方法も提案されている(例えば特許文献1参照)が、分散質の溶剤への分散性が不十分であるという問題があった。
また、上記方法で得られ、分散質として着色剤を用いた着色剤の分散液を、着色樹脂粒子の製造に用いると、着色剤が微細に均一分散された樹脂粒子が得られる。
本発明の分散液の製造方法に用いる分散質(A)としては特に限定されず、例えば、着色剤(染料、顔料等)、ワックス、充填剤、帯電防止剤、荷電制御剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ブロッキング防止剤、耐熱安定剤、難燃剤などが挙げられるが、分散剤(B)との相互作用の点で、着色剤が好ましい。分散質(A)を着色剤とすることで、分散剤(B)との相互作用が良くなり、溶剤(C)中に効果的に分散させることができる。
着色剤としては公知の染料及び顔料を広く用いることができ、染料としては、モノアゾ、ジスアゾ、金属錯塩アゾ、アントラキノン、インジゴ系、フタロシアニン、ピラゾロン、スチルベン、チアゾール、キノリン、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、アクリジン、キサンテン、アジン、チアジン、オキサジン、ポリメチン、インドフェノール、ペリレン等、顔料としては、アゾレーキ系、不溶アゾ系、縮合アゾ系、フタロシアニン系、ペリレン系、ジオキサジン系、インジゴ系、キナクリドン系、イソインドリノン系、ベンズイミダゾロン系、ジケトピロロピロール系、金属錯体などの有機系顔料、さらに黄色酸化鉄、ベンガラ、カーボンブラック、二酸化チタンや金属粉顔料、着色マイカ等、およびこれらの混合物が挙げられる。
具体例としては、カーボンブラック、スーダンブラックSM、ファーストイエロ−G、ベンジジンイエロー、ピグメントイエロー、インドファーストオレンジ、イルガシンレッド、パラニトロアニリンレッド、トルイジンレッド、カーミンFB、ピグメントオレンジR、レーキレッド2G、ローダミンFB、ローダミンBレーキ、メチルバイオレットBレーキ、フタロシアニンブルー、ピグメントブルー、ブリリアントグリーン、フタロシアニングリーン、オイルイエローGG、カヤセットYG、オラゾールブラウンB、およびオイルピンクOP等が挙げられる。
本発明において、分散剤(B)の酸価は、JIS K0070(1992年版)に規定の方法で測定される。また、アミン価は、JIS K7237(1996年版)規定の方法で測定される。
また、分散剤(B)は、分子量分布において、少なくとも1,000以上1,000,000以下の範囲にピークを有するものがよく、ピーク分子量は、好ましくは1,050以上100,000以下、さらに好ましくは1,100以上30,000以下、とくに好ましくは1,200以上10,000以下である。この範囲にピークを有することで、分散剤(B)がより溶剤(C)中に溶解しやすくなり、分散質(A)表面に効率的に吸着することができる。また(B)は、上記ピークに加えて1,000未満(好ましくは200〜990)の範囲にピークを有していてもよい。
本発明において、分散剤(B)の分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて以下の条件で測定される。
装置(一例) : 東ソー(株)製 HLC−8120
カラム(一例): TSK GEL GMH6 2本 〔東ソー(株)製〕
測定温度 : 40℃
試料溶液 : 0.25重量%のTHF(テトラヒドロフラン)溶液
溶液注入量 : 100μl
検出装置 : 屈折率検出器
基準物質 : 東ソー製 標準ポリスチレン(TSKstandard POLYSTYRENE)12点(分子量 500 1050 2800 5970 9100 18100 37900 96400 190000 355000 1090000 2890000)
酸性基を有するビニルモノマーとしては、モノカルボン酸〔炭素数3〜15、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、桂皮酸〕、ジカルボン酸〔炭素数4〜15、例えば(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸〕、ジカルボン酸モノエステル〔上記ジカルボン酸のモノアルキル(炭素数1〜18)エステル、例えばマレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸モノアルキルエステル、イタコン酸モノアルキルエステル、シトラコン酸モノアルキルエステル〕などのカルボキシル基含有ビニルモノマー;およびスルホン基含有ビニルモノマー等が挙げられる。
塩基性基を有するビニルモノマーとしては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのアルキル基の炭素数が1〜18のアルキルアミノ基含有(メタ)アクリレート等が挙げられる。
他のビニルモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートなどのアルキル基の炭素数が1〜18のアルキル(メタ)アクリレート、およびスチレン等が挙げられる。
上記において、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸および/またはメタアクリル酸を意味し、以下同様の記載法を用いる。
他の樹脂についても、例えば、酸性基を有するモノマーおよび/または塩基性基を有するモノマーを含有するモノマーから得られる樹脂を用いる。
圧縮性流体(D)の圧力は2MPa以上であり、好ましくは3MPa以上20MPa以下、より好ましくは4MPa以上15MPa以下である。この圧力の範囲において、圧縮性流体(D)が分散質(A)により浸透して分散質(A)が粉砕されやすくなり、さらに分散剤(B)が圧縮性流体(D)と溶剤(C)の混合液により良く溶解し、分散質(A)の表面に吸着しやすくなる。
本発明において、液体状態の二酸化炭素とは、二酸化炭素の温度軸と圧力軸とで表す相図上において、二酸化炭素の三重点(温度=−57℃、圧力0.5MPa)と二酸化炭素の臨界点(温度=31℃、圧力=7.4MPa)を通る気液境界線、臨界温度の等温線、および固液境界線に囲まれた部分の温度・圧力条件である二酸化炭素を表し、超臨界状態の二酸化炭素とは、臨界温度以上の温度・圧力条件である二酸化炭素を表す(ただし、圧力は、2成分以上の混合ガスの場合、全圧を表す)。
分散剤(B)は、分散質(A)に対して1〜80重量%使用するのが好ましく、さらに好ましくは5〜70重量%、特に好ましくは10〜50重量%である。この範囲において、分散剤(B)は分散質(A)の表面全体に効果的に吸着する。
溶剤(C)の量は、分散質(A)1重量部に対して1〜100重量部使用するのが好ましく、さらに好ましくは2〜80重量部、特に好ましくは3〜50重量部である。この範囲内において、分散液(E)を取り扱いしやすい粘度で得ることができる。
ノズルの口径は、0.5〜5.0mm程度で、ニードルバルブあるいはボールバルブの開閉により、圧縮性流体(D)混合後のスラリーを高圧状態から大気中に一気に噴出させることができるものが好ましい。
また、スラリーと圧縮性流体(D)の攪拌混合時の温度は、過昇温による分散質の凝集防止や、吐出時のスラリーの温度調整などの点から、好ましくは15〜120℃、さらに好ましくは30〜100℃である。
ラインブレンド方法に用いる装置の具体例として、スタティックミキサー、インラインミキサー、ラモンドスーパーミキサー、スルザーミキサーのような静止型インライン混合機や、バイブミキサー、ターボミキサーのような撹拌型インライン混合機などが挙げられる。装置のミキサー部分の長さおよび配管径、ミキシング装置(エレメント)数に何ら限定はないが、2MPa以上の最大圧力に耐え得るものでなければならない。
ラインブレンド方法に用いる装置の出口には、耐圧容器と同様の、スラリー取り出し用のノズルを備えているのが好ましい。
ラインブレンドを行う温度は、前記の耐圧容器を用いて混合する場合と同様である。また、装置内の滞留時間は、混合が十分行われるのであれば特に限定されないが、0.1〜1800秒が好ましい。
ラインブレンド後の混合物を大気圧まで減圧膨張させ、圧縮性流体(D)を気化させて除くことで、メジアン径が1μm以下の分散質(A)が溶剤(C)中に分散された分散液(E)が得られる。
着色樹脂粒子を、液体状態又は超臨界状態の二酸化炭素(X)〔以下、二酸化炭素(X)と記載する場合がある〕中で製造する場合、以下の製造方法(1)であることが好ましい。
製造方法(1)
前記の製造方法により得られた着色剤が溶剤(C)中に分散された分散液(E)と、有機微粒子(F)が分散された液体状態又は超臨界状態の二酸化炭素(X)と、樹脂(G)が溶剤(C)に溶解された溶液(L)とを混合し、(X)中に(E)と(L)を分散させることにより、樹脂(G)と着色剤と溶剤(C)を含有する樹脂粒子(H)の表面に有機微粒子(F)が固着された樹脂粒子(I)を形成させ、次いで二酸化炭素(X)と溶剤(C)を除去することにより着色樹脂粒子を得る製造方法。
製造方法(2)
前記の製造方法により得られた着色剤が溶剤(C)中に分散された分散液(E)と、非水性有機溶剤(N)中に有機微粒子(F)が分散された非水性分散液と、樹脂(G)が溶剤(C)に溶解された溶液(L)とを混合し、(F)の非水性分散液中に(E)と(L)を分散させることにより、樹脂(G)と着色剤と溶剤(C)を含有する樹脂粒子(H)の表面に有機微粒子(F)が固着された樹脂粒子(I)を形成させ、次いで非水性有機溶剤(N)と溶剤(C)を除去することにより着色樹脂粒子を得る製造方法。
製造方法(3)
前記の製造方法により得られた着色剤が溶剤(C)中に分散された分散液(E)と、水性媒体(W)中に有機微粒子(F)が分散された水性分散液と、樹脂(G)が溶剤(C)に溶解された溶液(L)とを混合し、(F)の水性分散液中に(E)と(L)を分散させることにより、樹脂(G)と着色剤と溶剤(C)を含有する樹脂粒子(H)の表面に有機微粒子(F)が固着された樹脂粒子(I)を形成させ、次いで水性媒体(W)と溶剤(C)を除去することにより着色樹脂粒子を得る製造方法。
製造方法(1)〜(3)に用いられる樹脂(G)としては、熱可塑性樹脂(G1)、該熱可塑性樹脂を微架橋した樹脂(G2)、および熱可塑性樹脂を海成分、硬化樹脂を島成分とするポリマーブレンド(G3)が挙げられ、2種以上を併用しても差し支えない。
熱可塑性樹脂としては、例えばビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。このうち好ましいのは、微細球状樹脂粒子の分散体が得られやすいという観点からビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂およびそれらの併用である。
(1)ビニル炭化水素:
(1−1)脂肪族ビニル炭化水素:アルケン類、例えばエチレン、プロピレン、前記以外のα−オレフィン等;アルカジエン類、例えばブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン。
(1−2)脂環式ビニル炭化水素:モノ−もしくはジ−シクロアルケンおよびアルカジエン類、例えば(ジ)シクロペンタジエン等;テルペン類、例えばピネン等。
(1−3)芳香族ビニル炭化水素:スチレンおよびそのハイドロカルビル(アルキル、シクロアルキル、アラルキルおよび/またはアルケニル)置換体、例えばα−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン等;およびビニルナフタレン。
(2)カルボキシル基含有ビニルモノマー及びその塩:炭素数3〜30の不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸ならびにその無水物およびそのモノアルキル(炭素数1〜24)エステル、例えば(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、フマル酸モノアルキルエステル、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノアルキルエステル、イタコン酸グリコールモノエーテル、シトラコン酸、シトラコン酸モノアルキルエステル、桂皮酸等のカルボキシル基含有ビニルモノマー。
(3)スルホン基含有ビニルモノマー、ビニル硫酸モノエステル化物及びこれらの塩:炭素数2〜14のアルケンスルホン酸、例えばビニルスルホン酸;およびその炭素数2〜24のアルキル誘導体、例えばα−メチルスチレンスルホン酸等;スルホ(ヒドロキシ)アルキル−(メタ)アクリレートもしくは(メタ)アクリルアミド、例えば、スルホプロピル(メタ)アクリレート、および硫酸エステルもしくはスルホン酸基含有ビニルモノマー;ならびそれらの塩等。
(4)燐酸基含有ビニルモノマー及びその塩:(メタ)アクリロイルオキシアルキル(C1〜C24)燐酸モノエステル、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルホスフェート、フェニル−2−アクリロイロキシエチルホスフェート、(メタ)アクリロイルオキシアルキル(炭素数1〜24)ホスホン酸類、例えば2−アクリロイルオキシエチルホスホン酸。なお、上記(2)〜(4)の塩としては、例えばアルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩もしくは4級アンモニウム塩が挙げられる。
(5)ヒドロキシル基含有ビニルモノマー:ヒドロキシスチレン、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アリルアルコール、クロチルアルコール、イソクロチルアルコール、1−ブテン−3−オール、2−ブテン−1−オール、2−ブテン−1,4−ジオール、プロパルギルアルコール、2−ヒドロキシエチルプロペニルエーテル、庶糖アリルエーテル等。
(6)含窒素ビニルモノマー:
(6−1)アミノ基含有ビニルモノマー:アミノエチル(メタ)アクリレート等、
(6−2)アミド基含有ビニルモノマー:(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド等、
(6−3)ニトリル基含有ビニルモノマー:(メタ)アクリロニトリル、シアノスチレン、シアノアクリレート等、
(6−4)4級アンモニウムカチオン基含有ビニルモノマー:ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジアリルアミン等の3級アミン基含有ビニルモノマーの4級化物(メチルクロライド、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド、ジメチルカーボネート等の4級化剤を用いて4級化したもの)等、
(6−5)ニトロ基含有ビニルモノマー:ニトロスチレン等。
(7)エポキシ基含有ビニルモノマー:グルシジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、p−ビニルフェニルフェニルオキサイド等。
(8)ハロゲン元素含有ビニルモノマー:塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、アリルクロライド、クロルスチレン、ブロムスチレン、ジクロルスチレン、クロロメチルスチレン、テトラフルオロスチレン、クロロプレン等。
(9)ビニルエステル、ビニル(チオ)エーテル、ビニルケトン、ビニルスルホン類:
(9−1)ビニルエステル、例えば酢酸ビニル、ビニルブチレート、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ジアリルフタレート、ジアリルアジペート、イソプロペニルアセテート、ビニルメタクリレート、メチル4−ビニルベンゾエート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ビニルメトキシアセテート、ビニルベンゾエート、エチルα−エトキシアクリレート、炭素数1〜50のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、ヘキサデシル(メタ)アクリレート、ヘプタデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、エイコシル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等]、ジアルキルフマレート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ジアルキルマレエート(2個のアルキル基は、炭素数2〜8の、直鎖、分枝鎖もしくは脂環式の基である)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン類[ジアリロキシエタン、トリアリロキシエタン、テトラアリロキシエタン、テトラアリロキシプロパン、テトラアリロキシブタン、テトラメタアリロキシエタン等]等、ポリアルキレングリコール鎖を有するビニルモノマー[ポリエチレングリコール(分子量300)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(分子量500)モノアクリレート、メチルアルコールエチレンオキサイド10モル付加物(メタ)アクリレート、ラウリルアルコールエチレンオキサイド30モル付加物(メタ)アクリレート等]、ポリ(メタ)アクリレート類[多価アルコール類のポリ(メタ)アクリレート:エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート等]等、
(9−2)ビニル(チオ)エーテル、例えばビニルメチルエーテル等、
(9−3)ビニルケトン、例えばビニルメチルケトン等。
(10)その他のビニルモノマー:イソシアナトエチル(メタ)アクリレート、m−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート等。
ポリオールとポリカルボン酸の反応比率は、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]の当量比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/1、さらに好ましくは1.5/1〜1/1、とくに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。
上記芳香族ポリイソシアネートの具体例としては、1,3−および/または1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−および/または2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,4’−および/または4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)などが挙げられる。
上記脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などが挙げられる。
上記脂環式ポリイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)などが挙げられる。
上記芳香脂肪族ポリイソシアネートの具体例としては、m−および/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)などが挙げられる。
また、上記ポリイソシアネートの変性物には、ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、イソシアヌレート基、オキサゾリドン基含有変性物などが挙げられる。具体的には、変性MDI(ウレタン変性MDI、カルボジイミド変性MDI、トリヒドロカルビルホスフェート変性MDIなど)、ウレタン変性TDIなどのポリイソシアネートの変性物およびこれらの2種以上の混合物[たとえば変性MDIとウレタン変性TDI(イソシアネート含有プレポリマー)との併用]が含まれる。
これらのうちで好ましいものは6〜15の芳香族ポリイソシアネート、炭素数4〜12の脂肪族ポリイソシアネート、および炭素数4〜15の脂環式ポリイソシアネートであり、とくに好ましいものはTDI、MDI、HDI、水添MDI、およびIPDIである。
・脂肪族ポリアミン類(C2〜C18):
〔1〕脂肪族ポリアミン{C2〜C6アルキレンジアミン(エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、及びヘキサメチレンジアミンなど)、ポリアルキレン(C2〜C6)ポリアミン〔ジエチレントリアミンなど〕}
〔2〕これらのアルキル(C1〜C4)またはヒドロキシアルキル(C2〜C4)置換体〔ジアルキル(C1〜C3)アミノプロピルアミンなど〕
〔3〕脂環または複素環含有脂肪族ポリアミン〔3,9−ビス(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなど〕
〔4〕芳香環含有脂肪族アミン類(C8〜C15)(キシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミンなど)、
・脂環式ポリアミン(C4〜C15):1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、メンセンジアミン、4,4´−メチレンジシクロヘキサンジアミン(水添メチレンジアニリン)など、
・芳香族ポリアミン類(C6〜C20):
〔1〕非置換芳香族ポリアミン〔1,2−、1,3−および1,4−フェニレンジアミンなど;核置換アルキル基〔メチル、エチル、n−およびi−プロピル、ブチルなどのC1〜C4アルキル基)を有する芳香族ポリアミン、たとえば2,4−および2,6−トリレンジアミンなど〕、およびこれらの異性体の種々の割合の混合物
〔2〕核置換電子吸引基(Cl、Br、I、Fなどのハロゲン;メトキシ、エトキシなどのアルコキシ基;ニトロ基など)を有する芳香族ポリアミン〔メチレンビス−o−クロロアニリンなど〕
〔3〕2級アミノ基を有する芳香族ポリアミン〔上記(4)〜(6)の芳香族ポリアミンの−NH2の一部または全部が−NH−R´(R´はメチル、エチルなどの低級アルキル基で置換したもの〕〔4,4´−ジ(メチルアミノ)ジフェニルメタン、1−メチル−2−メチルアミノ−4−アミノベンゼンなど〕、
・複素環式ポリアミン(C4〜C15):ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン、1,4ビス(2−アミノ−2−メチルプロピル)ピペラジンなど、
・ポリアミドポリアミン:ジカルボン酸(ダイマー酸など)と過剰の(酸1モル当り2モル以上の)ポリアミン類(上記アルキレンジアミン,ポリアルキレンポリアミンなど)との縮合により得られる低分子量ポリアミドポリアミンなど、
・ポリエーテルポリアミン:ポリエーテルポリオール(ポリアルキレングリコールなど)のシアノエチル化物の水素化物など。
SP=(ΔE/V)1/2
ここでΔEは凝集エネルギー密度を表す。Vは分子容を表し、その値は、ロバート、エフ.フェードルス(Robert F.Fedors)らの計算によるもので、例えばポリマー エンジニアリング アンド サイエンス(Polymer engineering and science)第14巻、147〜154頁に記載されている。
好ましくは、粒子形成のし易さの観点から、混合溶剤(特に、アセトンとメタノールと水の混合溶剤、アセトンとメタノールの混合溶剤、アセトンとエタノールの混合溶剤、アセトンと水の混合溶剤、およびメチルエチルケトンと水の混合溶剤)である。
製造方法(1)に用いる有機微粒子(F)は、そのガラス転移温度(以下、Tgと記載する場合がある。)又は融点未満の温度において、二酸化炭素(X)による膨潤度(以下、膨潤度と記載する。)が16%以下が好ましく、さらに好ましくは10%以下、とくに好ましくは5%以下である。膨潤度が16%以下の有機微粒子(F)を使用した場合は、樹脂粒子の凝集を抑制しやすく、樹脂粒子の粒度分布が良好となる。
結晶化度=(ΔHm/a)×100
上式中、aは結晶化度が100%となるように外挿した場合の融解熱量である。
保存安定性の観点から、上記ジオールのアルキレン鎖の炭素数と上記ジカルボン酸のアルキレン鎖の炭素数の合計数が、10以上が好ましく、更に好ましくは12以上であり、特に好ましくは14以上である。また、定着性の観点から、52以下が好ましく、更に好ましくは45以下であり、特に好ましくは40以下、最も好ましくは30以下である。
炭素数2〜50のアルキレン鎖を有する直鎖脂肪族ジカルボン酸のアルキレン鎖の炭素数は、結晶性の観点から、2以上が好ましく、更に好ましくは3以上であり、特に好ましくは4以上である。また、定着性の観点から50以下が好ましく、更に好ましくは45以下であり、特に好ましくは40以下、最も好ましくは30以下である。直鎖脂肪族ジカルボン酸として好ましいものは、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、及びオクタデカンジカルボン酸である。
また、芳香族ポリエステルの保存安定性の観点から、芳香族ジカルボン酸の炭素数は6〜30が好ましく、更に好ましくは8〜24あり、特に好ましくは8〜20である。炭素数6〜30の芳香族ジカルボン酸として好ましいものは、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、及びナフタレンジカルボン酸である。
なお、炭素数2〜50のアルキレン鎖を有する直鎖脂肪族ジオールと前記ジカルボン酸(13)とを反応させて得られるポリエステルジオールと炭素数2〜50のアルキレン鎖を有する直鎖脂肪族ジイソシアネートから得られるポリウレタンも(f12)に含まれる。
脂肪族ポリウレタン及び/又はポリウレアは、保存安定性の観点から、ジオール及び/又はジアミンのアルキレン鎖の炭素数(ジオールとジアミンの混合物を使用する場合は、その重量比で平均されたアルキレン鎖の炭素数)とジイソシアネートのアルキレン鎖の炭素数の合計数が、10以上が好ましく、更に好ましくは12以上であり、特に好ましくは14以上である。また、定着性の観点から、52以下が好ましく、更に好ましくは45以下であり、特に好ましくは40以下、最も好ましくは30以下である。
上記炭素数2〜50のアルキレン鎖を有する直鎖脂肪族ジアミンのアルキレン鎖の炭素数は、結晶性の観点から、2以上が好ましく、更に好ましくは3以上であり、特に好ましくは4以上である。また、定着性の観点から50以下が好ましく、更に好ましくは45以下であり、特に好ましくは40以下、最も好ましくは30以下である。直鎖脂肪族ジアミンとして好ましいものは、テトラメチレンジアミン、及びヘキサメチレンジアミンである。
また、上記炭素数2〜50のアルキレン鎖を有する直鎖脂肪族ジイソシアネートのアルキレン鎖の炭素数は、結晶性の観点から、2以上が好ましく、更に好ましくは3以上であり、特に好ましくは4以上である。また、定着性の観点から50以下が好ましく、更に好ましくは45以下であり、特に好ましくは40以下、最も好ましくは30以下である。直鎖脂肪族ジイソシアネートとして好ましいものは、テトラメチレンジイソシアネート、及びヘキサメチレンジイソシアネートである。
アルキル(メタ)アクリレートを必須構成単位とする結晶性ビニル樹脂は、アルキル(メタ)アクリレートの単独重合体でも、他の単量体との共重合体でもよい。他の単量体としては、酸性官能基を有する単量体(例えば、カルボキシル基含有ビニルモノマー、スルホン基含有ビニルモノマー等前記ビニルモノマーを適宜選択することができるが、。
結晶性ビニル樹脂(f13)中のアルキル基の炭素数が12〜50であるアルキル(メタ)アクリレートの構成単位の含有量は、好ましくは40重量%以上、更に好ましくは45重量%以上、とくに好ましくは60重量%以上である。
併用する結晶性ビニルモノマーとしては、結晶性のビニル樹脂が形成され得るものであれば特に限定されないが、上記のアルキル基の炭素数が12〜50であるアルキル(メタ)アクリレート、及びエチレン等が挙げられる。
(f2)の組成は特に限定されず、通常用いられている樹脂でよい。
例えば、架橋性ビニル樹脂としては、2個以上のビニル重合性官能基を有するビニルモノマー(ジビニルベンゼン等)を含むビニルモノマーの共重合体等が挙げられる。
架橋性ポリエステル樹脂としては、ポリオールとポリカルボン酸の重縮合物であって、ポリオール及び/又はポリカルボン酸の少なくとも一部として、前記3価以上のポリオール(12)及び/又は3価以上のポリカルボン酸(14)を用いて得られるポリエステル樹脂等が挙げられる。
同様に、他の樹脂の場合も架橋性のモノマーを少なくとも一部用いて得られる樹脂がより好ましい。
また上記方法により非結晶性樹脂(f2)の有機微粒子(F’)を合成した後、公知のコーティング法、シード重合法、メカノケミカル法等により、結晶性樹脂(f1)を(F’)表面に形成してもよい。これらのうち、有機微粒子(F)の製造しやすさの観点から、湿式で製造する方法が好ましく、さらに好ましくは、析出させる方法、乳化重合法、分散重合である。
ジメチルシロキサン基を有するモノマー(あるいは反応性オリゴマー)(M1−1)としては、メタクリル変性シリコーンが好ましく、次式に示す構造を持つ。
(CH3)3SiO((CH3)2SiO)aSi(CH3)2R
但しaは、平均値で15〜45であり、Rはメタクリル基を含む有機変性基である。Rの例としては、−C3H6OCOC(CH3)=CH2が挙げられる。
(M1−1)としてはアミノ変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン等の活性水素を含む官能基を有するポリシロキサンが好ましい。(M1−2)としては、2,2ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3,4,4−テトラフルオロ−1,6−ヘキサンジオール等の含フッ素基ポリオール、含フッ素基(ポリ)アミン、含フッ素基(ポリ)チオール等の活性水素を含む官能基を有するフッ素化合物、ビス(イソシアナトメチル)パーフルオロプロパン、ビス(イソシアナトメチル)パーフルオロブタン、ビス(イソシアナトメチル)パーフルオロペンタン及びビス(イソシアナトメチル)パーフルオロヘキサン等の含フッ素基(ポリ)イソシアネートが好ましい。
分散体(X1)は単一相であることが好ましい。すなわち、(I)が分散されている二酸化炭素(X)を含む相の他に、溶剤(C)相が分離する状態は好ましくない。したがって、溶剤相が分離しないように、分散体(X0)に対する(G)の溶液(L)の量を設定することが好ましい。例えば(X0)に対して90重量%以下が好ましく、さらに好ましくは5〜80重量%、特に好ましくは10〜70重量%である。
なお、樹脂(G)と着色剤と溶剤(C)を含有する樹脂粒子(H)中に含有する(C)の量は、好ましくは10〜90重量%、さらに好ましくは20〜70重量%である。
また、樹脂(G)と二酸化炭素(X)の重量比は、好ましくは(G):(X)が、1:(0.1〜100)、さらに好ましくは1:(0.5〜50)、特に好ましくは1:(1〜20)である。
製造方法(1)により最終的に得られる樹脂粒子(I)は、樹脂粒子(H)の表面に、有機微粒子(F)が固着されたもの、(F)由来の皮膜が形成されたもの、(F)の一部が皮膜化されたもののいずれであってもよい。後述する製造方法(2)および(3)についても同様である。
なお、樹脂粒子(I)の表面状態及び形状は、例えば、走査電子顕微鏡(SEM)を用い、樹脂粒子の表面を1万倍または3万倍拡大した写真にて観察できる。
製造方法(2)に用いる、有機微粒子(F)を構成する樹脂(f)および樹脂(G)としては、製造方法(1)において用いられるものと同様のものが挙げられる。樹脂(f)としては、結晶性樹脂(f)が好ましく、さらに好ましくは、アルキル基の炭素数が12〜50であるアルキル(メタ)アクリレートを必須構成単位とする結晶性ビニル樹脂(f13)である。
具体的には以下の手順により算出する。
上記非水性分散液(25℃)を、3000rpmの条件で10分間遠心分離し、上澄み液約2g(wg)をアルミ容器に採取する。さらにこの上澄み液を減圧乾燥機で、20mmHgの減圧下、非水性有機溶剤(N)の沸点の温度条件で1時間乾燥を行い、残渣の重量を秤量する。このときの残渣重量をWgとすると、樹脂(G)の非水性有機溶剤(N)への溶解度は、W/w×100[%]で算出できる。
非水性有機溶剤(N)としては、具体的には炭化水素系溶剤(ヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、イソドデカン、および流動パラフィン等)、並びにシリコーンオイルが好ましい。
溶剤(C)として混合溶剤を使用する場合、SP値は加成則が成立すると仮定し、各々の溶剤のSP値より計算した平均値が上記範囲内であることが好ましい。
樹脂(G)の溶剤(C)溶液(L)は、(N)中に分散するため、適度な粘度であることが好ましく、粒度分布の観点から、25℃において、好ましくは100Pa・s以下、さらに好ましくは10Pa・s以下である。
樹脂粒子を例えば電子写真トナーの母体粒子として用いる場合、必要により離型剤及び/又は荷電制御剤を溶液(L)中に添加する。
本発明の着色樹脂粒子の製造方法(2)で使用する分散装置は、一般に乳化機、分散機として市販されているものであればとくに限定されず、具体例としては、特開2002−284881号公報に記載のものが挙げられる。
〔1〕溶剤(C)および非水性有機溶剤(N)を減圧下または常圧下で乾燥する方法
〔2〕遠心分離器、スパクラフィルター、フィルタープレスなどにより固液分離し、得られた粉末を乾燥する方法
〔3〕溶剤(C)および非水性有機溶剤(N)を凍結させて乾燥させる方法(いわゆる凍結乾燥)
等が例示される。
上記〔1〕、〔2〕において、得られた粉末を乾燥する際、流動層式乾燥機、減圧乾燥機、循風乾燥機など公知の設備を用いて行うことができる。
また、必要に応じ、風力分級器などを用いて分級し、所定の粒度分布とすることもできる。
なお、上記脱溶剤工程等の製造工程中に、有機微粒子(F)が皮膜化されて、樹脂粒子(H)の表面に(F)が皮膜化された皮膜が形成される場合がある。
製造方法(3)に用いる、有機微粒子(F)を構成する樹脂(f)、樹脂(G)、溶剤(C)、および溶液(L)としては、製造方法(1)において用いられるものと同様のものが挙げられる。
〔1〕ビニル樹脂の場合において、モノマーを出発原料として、懸濁重合法、乳化重合法、シード重合法または分散重合法等の重合反応により、直接、有機微粒子(F)の水性分散液を製造する方法。
〔2〕ポリエステル樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその有機溶剤溶液を必要であれば適当な分散剤存在下で水性媒体(W)中に分散させ、その後に加熱したり、硬化剤を加えたりして前躯体を硬化させて、有機微粒子(F)の水性分散液を製造する方法。
〔3〕ポリエステル樹脂等の重付加あるいは縮合系樹脂の場合において、前駆体(モノマー、オリゴマー等)またはその有機溶剤溶液(液体であることが好ましい。加熱により液状化してもよい)中に必要により適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化し、硬化剤を加えたりして前躯体を硬化させて、有機微粒子(F)の水性分散液を製造する方法。
〔4〕あらかじめ重合反応(付加重合、開環重合、重付加、付加縮合、縮合重合等いずれの重合反応様式であってもよい。以下の本項の重合反応も同様。)により作成した樹脂を機械回転式またはジェット式等の微粉砕機を用いて粉砕し、次いで、分級することによって樹脂粒子を得た後、適当な分散剤存在下で水性媒体(W)中に分散させる方法。
〔5〕あらかじめ重合反応により作成した樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液を霧状に噴霧することにより樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下で水性媒体(W)中に分散させる方法。
〔6〕あらかじめ重合反応により作成した樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液に貧溶剤を添加するか、またはあらかじめ有機溶剤に加熱溶解した樹脂溶液を冷却することにより樹脂粒子を析出させ、次いで、有機溶剤を除去して樹脂粒子を得た後、該樹脂粒子を適当な分散剤存在下で水性媒体(W)中に分散させる方法。
〔7〕あらかじめ重合反応により作成した樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液を、適当な分散剤存在下で水性媒体(W)中に分散させ、これを加熱または減圧等によって有機溶剤を除去する方法。
〔8〕あらかじめ重合反応により作成した樹脂を有機溶剤に溶解した樹脂溶液中に適当な乳化剤を溶解させた後、水を加えて転相乳化する方法。
〔1〕水性分散液を減圧下または常圧下で乾燥する方法。
〔2〕遠心分離器、スパクラフィルター、フィルタープレスなどにより固液分離し、得られた粉末を乾燥する方法。
〔3〕水性分散液を凍結させて乾燥させる方法(いわゆる凍結乾燥)
等が例示される。
上記〔1〕、〔2〕において、得られた粉末を乾燥する際、流動層式乾燥機、減圧乾燥機、循風乾燥機など公知の設備を用いて行うことができる。
また、必要に応じ、風力分級器などを用いて分級し、所定の粒度分布とすることもできる。
なお、上記脱溶剤工程等の製造工程中に、有機微粒子(F)が皮膜化されて、樹脂粒子(H)の表面に(F)が皮膜化された皮膜が形成される場合がある。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に、分散剤(DISPERBYK−106:酸価132、アミン価74である高分子化合物の塩。分子量1,200および460にピークを有する、ビックケミー・ジャパン製)1.2部のアセトン溶液40部、フタロシアニン系顔料〔シアニンブルー(C.I.ピグメントブルー15:3)〕8.85部を、反応容器の容積の40%まで仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度85℃まで昇温した。昇温後二酸化炭素を供給し5MPaにして10分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、着色剤の分散液(E−1)を得た。分散質のLA−920(以下の分散質についても同様)によるメジアン径は0.36μmで、1μm以上の割合が0体積%であった。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に分散剤(SOLSPERSE71000:酸価0、アミン価78である櫛型重合体。分子量3,800にピークを有する、日本ルーブリゾール製)1.0部のアセトン溶液45部、アゾレーキ系顔料〔ピグメントレッド(C.I.ピグメントレッド57:1)〕4.0部を、反応容器の容積の40%まで仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度85℃まで昇温した。昇温後二酸化炭素を供給し5MPaにして10分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、着色剤の分散液(E−2)を得た。分散質のメジアン径は0.23μmで、1μm以上の割合が0体積%であった。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に分散剤(BYK−9076:酸価38、アミン価44である高分子共重合体の塩、分子量3,000にピークを有する、ビックケミー・ジャパン製)2.0部のメチルエチルケトン溶液55部、カーボンブラック顔料4.0部を、反応容器の容積の30%まで仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度90℃まで昇温した。昇温後二酸化炭素を供給し3MPaにして10分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、着色剤の分散液(E−3)を得た。分散質のメジアン径は0.43μmで、1μm以上の割合が0.9体積%であった。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に分散剤(SOLSPERSE54000:酸価35、アミン価0である鎖状重合体、分子量2,900にピークを有する、日本ルーブリゾール製)1.0部のテトラヒドロフラン溶液45部、ベンズイミダゾロン系顔料〔ピグメントイエロー(C.I.ピグメントイエロー180)〕7.0部を、反応容器の容積の60%まで仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度50℃まで昇温した。昇温後二酸化炭素を供給し7MPaにして15分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、着色剤の分散液(E−4)を得た。分散質のメジアン径は0.31μmで、1μm以上の割合が0体積%であった。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に分散剤(DISPERBYK−145:酸価76、アミン価71である高分子化合物の塩。分子量1,700にピークを有する、ビックケミー・ジャパン製)1.0部の酢酸エチル溶液45部、キナクリドン系顔料〔ピグメントレッド(C.I.ピグメントレッド122)〕4.0部を、反応容器の容積の40%まで仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度80℃まで昇温した。昇温後二酸化炭素を供給し9MPaにして20分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、着色剤の分散液(E−5)を得た。分散質のメジアン径は0.46μmで、1μm以上の割合が2.3体積%であった。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に分散剤(BYK−9077:酸価0、アミン価48である高分子共重合体、分子量4,000にピークを有する、ビックケミー・ジャパン製)0.2部のアセトン溶液45部、シリカ(アエロジルR972、一次粒子平均径16nm、日本アエロジル製;充填剤)5.0部を、反応容器の容積の40%まで仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度80℃まで昇温した。昇温後二酸化炭素を供給し4MPaにして10分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、シリカの分散液(E−6)を得た。分散質のメジアン径は0.76μmで、1μm以上の割合が14.9体積%であった。
図1に示すラインブレンド方法を用いる実験装置〔ラインブレンド装置(M1)としては、スタティックミキサー(ノリタケカンパニーリミテド製;内径3.4mm、エレメント数27)を使用した〕において、まずT1に分散剤(DISPERBYK−106)11.5部のアセトン溶液411.5部、フタロシアニン系顔料〔シアニンブルー(C.I.ピグメントブルー15:3)〕88.5部を仕込み密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度85℃まで昇温し、スラリーを作製した。ボンベB1、ポンプP2より二酸化炭素を0.2L/hの流量で導入し、バルブV1を調整し、5MPaとした。次いで、タンクT1、ポンプP1よりスラリーを0.5L/hの流量で導入し、5MPaを維持しながら、M1でラインブレンドされた混合液をノズルからT2内(大気圧)に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、着色剤の分散液(E−7)を得た。分散質のメジアン径は0.21μmで、1μm以上の割合が0体積%であった。
分散剤(DISPERBYK−106)のアセトン溶液の代わりに、分散剤(SOLSPERSE71000)20部のアセトン溶液411.5部を、フタロシアニン系顔料〔シアニンブルー(C.I.ピグメントブルー15:3)〕の代わりに、アゾレーキ系顔料〔ピグメントレッド(C.I.ピグメントレッド57:1)〕80部を仕込んだ以外は実施例7と同様にして、着色剤の分散液(E−8)を得た。分散質のメジアン径は0.20μmで、1μm以上の割合が0体積%であった。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に、分散剤(DISPERBYK−106)1.2部のアセトン溶液40部、フタロシアニン系顔料〔シアニンブルー(C.I.ピグメントブルー15:3)〕8.85部を仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度85℃まで昇温した。昇温後10分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、比較の着色剤の分散液(E’−1)を得た。分散質のメジアン径は1.10μmで、1μm以上の割合が34.2体積%であった。
攪拌棒および温度計をセットした耐圧反応容器に、分散剤(SOLSPERSE17000:酸価17、アミン価0である鎖状重合体、分子量4,000にピークを有する。日本ルーブリゾール社製)1.2部のアセトン溶液40部、フタロシアニン系顔料〔シアニンブルー(C.I.ピグメントブルー15:3)〕8.85部を、反応容器の容積の40%まで仕込み、密閉して攪拌しながら加熱し、系内温度85℃まで昇温した。昇温後二酸化炭素を供給し5MPaにして10分間攪拌した後、容器下部に取り付けたノズルを全開して大気中に開放することで、二酸化炭素を気化させ除去して、比較の着色剤の分散液(E’−2)を得た。分散質のメジアン径は1.05μmで、1μm以上の割合が49.3体積%であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、1,2−プロピレングリコール(以下、プロピレングリコールと記載)831部、テレフタル酸703部、アジピン酸47部、および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させ、軟化点が87℃になった時点で180℃まで冷却し、さらに無水トリメリット酸24部、テトラブトキシチタネート0.5部を投入し90分反応させた後、取り出した。回収されたプロピレングリコールは442部であった。取り出した樹脂を室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、ポリエステル樹脂(G−1)を得た。この樹脂のMnは1900、Tgは45℃であった。
冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応槽中に、プロピレングリコール729部、テレフタル酸683部、アジピン酸67部、無水トリメリット酸38部および縮合触媒としてテトラブトキシチタネート0.5部を入れ、180℃で窒素気流下に、生成する水を留去しながら8時間反応させた。次いで230℃まで徐々に昇温しながら、窒素気流下に、生成するプロピレングリコール、水を留去しながら4時間反応させ、さらに5〜20mmHgの減圧下に反応させた。回収されたプロピレングリコールは172部であった。軟化点が160℃になった時点で取り出し、室温まで冷却後、粉砕し粒子化し、ポリエステル樹脂(G−2)を得た。この樹脂のMnは5700、Tgは63℃であった。
攪拌装置のついた容器に、アセトン490部、メタノール175部、イオン交換水35部からなる混合溶剤である溶剤(C−1)に、製造例1で得られた樹脂(G−1)228部、製造例2で得られた樹脂(G−2)57部を仕込み、樹脂(G−1)と樹脂(G−2)が完全に溶解するまで攪拌し、樹脂溶液(L−1)を得た。
なお、溶剤(C−1)は、標準状態の樹脂(G)と溶剤(C−1)の等重量混合物における樹脂(G)の重量に対する樹脂(G)の不溶分重量は0.1重量%以下、溶剤(C−1)のSP値は11.8であった。
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、滴下ロート、および窒素吹き込み管を備えた反応容器に、トルエン500部を仕込み、別のガラス製ビーカーに、トルエン350部、ベヘニルアクリレート(炭素数22個の直鎖アルキル基を有するアルコールのアクリレート(ブレンマーVA、日油製)120部、メタクリル酸メチル22.5部、(2−パーフルオロデシル)エチルアクリレート(和光純薬製)7.5部、AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)10部を仕込み、20℃で撹拌、混合して単量体溶液を調製し、滴下ロートに仕込んだ。反応容器の気相部の窒素置換を行った後に密閉下80℃で2時間かけて単量体溶液を滴下し、滴下終了から2時間、85℃で熟成した後、トルエンを130℃で3時間減圧除去して、樹脂(f−1)を得た。この樹脂の融点は60℃、Mnは8000であった。
ノルマルヘキサン700部、樹脂(f−1)300部を混合した後、ビーズミル(ダイノーミルマルチラボ:シンマルエンタープライゼス製)で粒径0.3mmのジルコニアビーズを用いて粉砕を行い、乳白色の有機微粒子(F−1)の非水性分散液を得た。この分散液中の(F−1)のLA−920(以下の有機微粒子についても同様)で測定した体積平均粒径は0.4μmであった。
攪拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS−30、三洋化成工業製)11部、スチレン139部、メタクリル酸メチル138部、アクリル酸ブチル184部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間攪拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し5時間反応させた。更に、1重量%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成して、有機微粒子(F−2)の水性分散液(固形分濃度20重量%)を得た。この分散液中の(F−2)の体積平均粒径は0.15μmであった。
図2の実験装置において、まずバルブV2、V3を閉じ、ボンベB3、ポンプP6より粒子回収槽T6に二酸化炭素(純度99.99重量%)を導入し、14MPa、40℃に調整した。また樹脂溶液タンクT3に樹脂溶液(L−1)と着色剤の分散液(E−1)を混合したもの、微粒子分散液タンクT4に有機微粒子(F−1)の非水性分散液を仕込んだ。次にボンベB2、ポンプP5より二酸化炭素を分散槽T5に導入し、9MPa、40℃に調整し、さらにタンクT4、ポンプP4より有機微粒子(F−1)の非水性分散液を導入した。次に分散槽T5の内部を2000rpmで攪拌しながら、タンクT3、ポンプP3より樹脂溶液(L−1)と着色剤の分散液(E−1)の混合液を分散槽T5内に導入した。導入後T5の内部の圧力は14MPaとなった。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−1) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
なお導入した二酸化炭素の重量は、二酸化炭素の温度(40℃)、及び圧力(15MPa)から二酸化炭素の密度を下記文献2に記載の状態式より算出し、これに分散槽T5の体積を乗じることにより算出した(以下同様。)。
文献2:Journal of Physical and Chemical Refarence data、vol.25、P.1509〜1596
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−2)分散液を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H−2)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、アゾレーキ系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が4.8μmの樹脂粒子(I−2)を得た。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−2) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−3)分散液を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H−3)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、カーボンブラック顔料で均一に着色された、体積平均粒径が4.9μmの樹脂粒子(I−3)を得た。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−3) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−4)分散液を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H−4)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、ベンズイミダゾロン系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が5.4μmの樹脂粒子(I−4)を得た。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−4) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−5)分散液を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H−5)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、キナクリドン系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が5.3μmの樹脂粒子(I−5)を得た。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−5) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−7)分散液を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H−6)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、フタロシアニン系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が5.0μmの樹脂粒子(I−6)を得た。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−7) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−8)分散液を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H−7)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、アゾレーキ系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が4.9μmの樹脂粒子(I−7)を得た。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−8) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
ビーカー内にノルマルデカンと有機微粒子(F−1)の非水性分散液を投入し、ホモミキサー(プライミクス製)で回転数16000rpmで10秒混合した後、撹拌下に樹脂溶液(L−1)と着色剤の分散液(E−1)を混合した液を一気に投入し、1分間分散して分散体を得た。さらにその分散体をエバポレータで40℃、0.01MPaで脱溶剤、続いて濾別、乾燥を行うことで系中の溶剤を除去し、樹脂粒子(H−8)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、フタロシアニン系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が5.5μmの樹脂粒子(I−8)を得た。
実施例16における仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−1) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
ノルマルデカン 120部
実施例16において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−2)分散液を使用したこと以外は実施例16と同様にして、樹脂粒子(H−9)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、アゾレーキ系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が5.0μmの樹脂粒子(I−9)を得た。
実施例17における仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
着色剤の分散液(E−2) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
ノルマルデカン 120部
ビーカー内で、有機微粒子(F−2)の水性分散液11部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液80部、イオン交換水300部を混合攪拌し、次いで樹脂溶液(L−1)150部と着色剤の分散液(E−1)60部を混合した液を混合した後、TKホモミキサー(特殊機化製)を使用し、回転数12,000rpmで10分間混合した。混合後、撹拌棒および温度計をセットした反応容器に混合液を投入し、50℃で2時間脱溶剤を行い、次いで濾別、乾燥を行い、樹脂粒子(H−10)の表面に有機微粒子(F−2)由来の皮膜が形成され、フタロシアニン系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が5.6μmの樹脂粒子(I−10)を得た。
実施例18におけるビーカーへの仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 150部
着色剤の分散液(E−1) 60部
有機微粒子(F−2)の水性分散液 11部
ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液
80部
イオン交換水 300部
実施例18において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、着色剤の分散液(E−2)分散液を使用したこと以外は実施例18と同様にして、樹脂粒子(H−11)の表面に有機微粒子(F−2)由来の皮膜が形成され、アゾレーキ系顔料で均一に着色された、体積平均粒径が5.1μmの樹脂粒子(I−11)を得た。
実施例19におけるビーカーへの仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 150部
着色剤の分散液(E−2) 60部
有機微粒子(F−2)の水性分散液 11部
ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5重量%水溶液
80部
イオン交換水 300部
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、比較の着色剤の分散液(E’−1)を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H’−1)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、フタロシアニン系顔料で着色された、体積平均粒径が5.0μmの比較樹脂粒子(I’−1)を得た。
比較樹脂粒子(I’−1)はフタロシアニン系顔料の分散性が悪く、光学顕微鏡で確認すると顔料の凝集が確認され、また顔料が樹脂粒子中に含まれない粒子も見られた。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
比較の着色剤の分散液(E’−1) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
実施例9において、着色剤の分散液(E−1)の代わりに、比較の着色剤の分散液(E’−2)を使用したこと以外は実施例9と同様にして、樹脂粒子(H’−2)の表面に有機微粒子(F−1)由来の皮膜が形成され、フタロシアニン系顔料で着色された、体積平均粒径が5.4μmの比較樹脂粒子(I’−2)を得た。
比較樹脂粒子(I’−2)はフタロシアニン系顔料の分散性が悪く、光学顕微鏡で確認すると顔料の凝集が確認され、また顔料が樹脂粒子中に含まれない粒子も見られた。
なお、分散槽T5への仕込み組成の重量比は次の通りである。
樹脂溶液(L−1) 270部
比較の着色剤の分散液(E’−2) 60部
有機微粒子(F−1)の非水性分散液 45部
二酸化炭素 550部
また、本発明の製造方法により得られる分散液を用いて得られる着色樹脂粒子は、着色剤が微細に均一分散されているため、電子写真トナーの母体粒子、塗料用添加剤、化粧品用添加剤、紙塗工用添加剤、スラッシュ成型用樹脂、粉体塗料、電子部品製造用スペーサー、電子測定機器の標準粒子、電子ペーパー用粒子、医療診断用担体、電気粘性用粒子、その他成型用樹脂粒子として有用である。
T2:分散液受け槽
B1:二酸化炭素ボンベ
P1:溶液ポンプ
P2:二酸化炭素ポンプ
M1:スタティックミキサー
V1:バルブ
T3:樹脂溶液タンク
T4:溶液タンク
T5:分散槽(最高使用圧力20MPa、最高使用温度200℃、攪拌機つき)
T6:粒子回収槽(最高使用圧力20MPa、最高使用温度100℃)
T7:溶剤トラップ
F1:セラミックフィルター(メッシュ:0.5μm)
B2、B3:二酸化炭素ボンベ
P3、P4:溶液ポンプ
P5、P6:二酸化炭素ポンプ
V2:バルブ
V3:圧力調整バルブ
Claims (8)
- 分散質(A)、酸価とアミン価の合計(mgKOH/g)が20以上250以下である分散剤(B)、溶剤(C)、および圧力が2MPa以上である圧縮性流体(D)を耐圧容器またはインライン混合機で混合し、その後大気圧まで減圧膨張して圧縮性流体(D)を気化させ除去することで、メジアン径が1μm以下の分散質(A)が溶剤(C)中に分散された分散液(E)を得ることを特徴とする分散液の製造方法であって、分散剤(B)が酸性基および塩基性基を有し、かつ重合高分子および/または高分子化合物の塩であって、溶剤(C)が分散剤(B)を溶かすものであって、圧縮性流体(D)が液体状態の二酸化炭素又は超臨界状態の二酸化炭素である分散液の製造方法。
- 分散剤(B)が、分子量分布において、少なくとも1,000以上1,000,000以下の範囲にピークを有する請求項1記載の分散液の製造方法。
- 分散剤(B)が圧縮性流体(D)と溶剤(C)の混合液に溶解する請求項1または2記載の分散液の製造方法。
- 分散質(A)、分散剤(B)、溶剤(C)、および圧縮性流体(D)の混合方法が、分散質(A)、分散剤(B)、および溶剤(C)の混合物を圧縮性流体(D)に導入し、ラインブレンドにより混合する方法である請求項1〜3いずれか記載の分散液の製造方法。
- 分散質(A)が着色剤である請求項1〜4いずれか記載の分散液の製造方法。
- 請求項5記載の製造方法により得られた分散液(E)と、有機微粒子(F)が分散された液体状態又は超臨界状態の二酸化炭素(X)と、樹脂(G)が溶剤(C)に溶解された溶液(L)とを混合し、(X)中に(E)と(L)を分散させることにより、樹脂(G)と着色剤と溶剤(C)を含有する樹脂粒子(H)の表面に有機微粒子(F)が固着された樹脂粒子(I)を形成させ、次いで液体状態又は超臨界状態の二酸化炭素(X)と溶剤(C)を除去する工程を含む着色樹脂粒子の製造方法。
- 請求項5記載の製造方法により得られた分散液(E)と、非水性有機溶剤(N)中に有機微粒子(F)が分散された非水性分散液と、樹脂(G)が溶剤(C)に溶解された溶液(L)とを混合し、(F)の非水性分散液中に(E)と(L)を分散させることにより、樹脂(G)と着色剤と溶剤(C)を含有する樹脂粒子(H)の表面に有機微粒子(F)が固着された樹脂粒子(I)を形成させ、次いで非水性有機溶剤(N)と溶剤(C)を除去する工程を含む着色樹脂粒子の製造方法。
- 請求項5記載の製造方法により得られた分散液(E)と、水性媒体(W)中に有機微粒子(F)が分散された水性分散液と、樹脂(G)が溶剤(C)に溶解された溶液(L)とを混合し、(F)の水性分散液中に(E)と(L)を分散させることにより、樹脂(G)と着色剤と溶剤(C)を含有する樹脂粒子(H)の表面に有機微粒子(F)が固着された樹脂粒子(I)を形成させ、次いで水性媒体(W)と溶剤(C)を除去する工程を含む着色樹脂粒子の製造方法。
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