JPH06850B2

JPH06850B2 - カ−ボンブラツク含有熱可塑性樹脂の微粉末化方法

Info

Publication number: JPH06850B2
Application number: JP60154476A
Authority: JP
Inventors: 修治高木; 重二大林; 英一荒木; 範洋杉原
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1985-07-12
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS6214936A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、カーボンブラックを含有した熱可塑性樹脂の
真球状微粉末化方法に関するものであり、得られた微粉
末は、トナー材料として有効に利用できる。

（従来の技術）電子印刷に使用するトナーは、熱可塑性樹脂７５〜９０
部、着色剤５〜２０部（カーボンブラックまたは顔
料），荷電制御部１〜５部，その他の添加物１〜５部を
混合した状態の組成物である。通常トナーは、上記組成
物を原料として混練分散→粉砕造粒→表面処理→分級の
工程を得て製造される。表面処理の工程で不定形の粉砕
部トナーは、一部球状化されるものの、全体としては不
定形であり、実質上１５ミクロン以下のものを作ること
は難しい。

また、流動性も良好とはいえず、取扱い面と画像形成時
に不都合が生じる。流動性を改良するため、特開昭５０
−５００４２号公報−、特開昭５０−８７６５２号公
報−、特公５７−５１６７５号公報−などの方法が
提案されている。しかしながらの方法は、トナー粉末
を約５００〜６００℃に加熱された空気の流れに直角に
通過させ、冷却時重力によって沈降させて球状化する方
法である。しかしこの方法では、非常に容量の大きい冷
却室を必要とし、また高温熱気流の再利用ができないた
めエネルギー損失が大きい。

はスプレー乾燥による方法、回転羽根を備えた撹拌
容器で外部冷却しながら撹拌混合する方法であるが、使
用量の多少はあるものの，は、いずれも有機溶剤を
使用するため火災や爆発の危険性や、有機溶剤の回収な
どの処理が必要であるなど、まだ製造方法には問題が多
い。本発明者らは、これらの問題を解決し、効率よくか
つ安全に真球状のカーボンブラック含有熱可塑性樹脂微
粉末を得る方法を見出した。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）（作用）本発明の要旨は、カーボンブラックを含有した熱可塑性
樹脂を微粉末化するにあたり、水を媒体とし、エチレン
オキシド−プロピレンオキシド共重合体、必要ならばエ
チレン−アクリル酸共重合体の存在下、加熱，加圧下に
溶解撹拌して乳化液を得、これを熱可塑性樹脂の軟化点
以下の温度に冷却することを特徴とするカーボンブラッ
ク含有熱可塑性樹脂の微粉末化方法である。

ここで使用される熱可塑性樹脂とは、ポリエチレン，ポ
リプロピレン，エチレン−プロピレン共重合体，ポリス
チレン，スチレン−アクリル系共重合体等であり、スチ
レンと共重合するアクリル系モノマーとしては、アクリ
ル酸，アクリル酸メチル，アクリル酸エチル，アクリル
酸ブチル，アクリル酸ドデシル，アクリル酸オクチル，
アクリル酸フェニル，メタクリル酸，メタクリル酸メチ
ル，メタクリル酸エチル，メタクリル酸ブチル，メタク
リル酸オクチル，アクリロニトリル，メタクリロニトリ
ル，アクリルアミドなどがある。

熱可塑性樹脂中に含有させるカーボンブラックには、チ
ャンネルブラック，ファーネスブラック，サーマルブラ
ック，アセチレンブラックなどの種類があり、その粒径
は１０〜４０ミリミクロンのものがほとんどであるが、
いずれも本発明に使用することができる。

カーボンブラックの使用量は、所望される物性により決
定されるので一概にはいえないが熱可塑性樹脂１００重
量部に対し、２０重量部以下が適当である。

熱可塑性樹脂の粉末化方法は大別して、機械粉砕法，溶
解法，分散法の三つの方法がある。

機械粉砕法は、高せん断微粉化装置を用い、不規則な形
をした粉末を作ることができるが、その平均粒子径は１
００〜３００ミクロンであり、トナーとして使用する場
合に適した５〜２０ミクロンのものは得られない。

溶解法は、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解し、必要ならば貧
溶剤を加え、冷却により粉末を析出させたり、溶剤を蒸
発させたりして粉末を得る方法である。

この場合、強力な撹拌を与えることにより細かい粉末を
得る方法がよく採用されるが、その場合でも平均粒子径
は、せいぜい２０〜５０ミクロン程度であり、形状も真
球状のものは得られない。

分散法は、種々の分散剤の作用で熱可塑性樹脂の粉末を
得る方法であり、熱可塑性樹脂を溶剤に溶解し、分散液
と水とを混合することにより分散させる方法もあるが、
工業的には溶剤の回収が不必要な水媒体のみで分散させ
るのが最も好ましく有利である。

このような状況に鑑み、本発明者らは熱可塑性樹脂の微
粉末化方法について鋭意検討した結果、水を媒体とし、
エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、必要
ならばエチレン−アクリル酸共重合体の存在下、加熱，
加圧の条件で熱可塑性樹脂を溶融撹拌して乳化液を得、
これを熱可塑性樹脂の軟化温度以下に冷却し、常法によ
り濾過乾燥することにより、平均粒子径５〜２０ミクロ
ンのカーボンブラック含有の真球状熱可塑性樹脂微粉末
を得る方法を見出し本発明を完成するに至った。

本発明に用いる熱可塑性樹脂とは、前述のポリエチレ
ン，ポリプロピレン，エチレン−プロピレン共重合体，
ポリスチレン，スチレン−アクリル系共重合体等であ
り、乳化温度における原料熱可塑性樹脂の溶融指数が２
０以上、好ましくは５０以上のものを用いる。（ＪＩＳ
Ｋ7210記載の方法で測定、試験荷重2.16Kg/10分間）エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体とはなる構造式を有し、Ｘ＝２〜１５０，Ｙ＝１０〜９０，
Ｚ＝２〜１５０の共重合体の総称であるが、例えば、旭
電化社製；商品名；プルロニックのごとく本発明で用い
られるエチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体
はそれらの内Ｘ＝６０〜１３０，Ｙ＝３０〜７０，Ｚ＝
６０〜１３０の範囲のものが適当である。

使用量は原料熱可塑性樹脂に対して３〜６０重量％が適
当であり、更に好ましくは８〜５０重量％である。それ
以下では充分な乳化を行なうことが難かしい、それ以上
用いることは製品の微粉末中への混入が多くなり、好ま
しくない場合が多い。

更に必要により、エチレン−アクリル酸共重合体を使用
するが、特開昭60-212430号公報参照）この場合使用と
するエチレン−アクリル酸共重合体とは、エチレンとア
クリル酸とを例えば高圧下重合させて得られた重合体
で、の構造を有し、エチレンにアクリル酸が不規則に結合し
たものであり、アクリル酸を３〜２０重量％含むもので
ある。（ダウケミカル社製：商品名ＥＡＡ）本発明に用いるエチレン−アクリル酸共重合体は苛性ソ
ーダー、苛性カリ，アンモニアなどを用い部分的に中和
したものも使用できる。中和度は０〜２０％まで可能で
あるが好ましくは０〜１５％の範囲である。中和度がそ
れ以上になるとエチレン−アクリル酸共重合体が水に溶
解し、乳化剤としての機能を失なうので好ましくない。
中和のため苛性ソーダー，苛性カリ，アンモニアなどの
添加はあらかじめ別の容器で行なうこともできるし、エ
チレン−アクリル酸共重合体を仕込んだ耐圧オートクレ
ープ内で、必要量だけ苛性ソーダー，苛性カリ，アンモ
ニアなどを添加することにより使用することもできる。
工業的には後者の方が簡便であり、有利である場合が多
い。乳化時に使用するエチレン−アクリル酸共重合体量
は、原料熱可塑性樹脂に対し１〜２０重量％の範囲であ
る。

乳化時媒体として使用する水は原料熱可塑性樹脂１００
重量部に対して５０〜３０００重量部の範囲、好ましく
は１００〜２０００重量部の範囲である。

水の使用料がそれ以下では、カーボンブラックを含有す
る所望の粒子径の熱可塑性樹脂を安定に得ることが難し
く、粗大粒子径の熱可塑性樹脂が生成する場合もあり好
ましくなく、水の使用量がそれ以上になると反応器容積
に対する微粉末の取得の効率が悪くなり、工業的に不利
である。乳化方法は必要ならばＮ_２など不活性ガスによ
り置換した耐圧オートクレープにまず水，あるいは蒸気
を入れ、次いであらかじめロール，ニーダーなどによ
り、カーボンブラツクを充分均一に混合した原料熱可塑
性樹脂，エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合
体，必要ならばエチレン−アクリル酸共重合体を入れ、
系内を密閉し、所定の温度まで昇温する。

通常はジャケットへ油，スチームなどを送入することに
より加熱し、必要ならば撹拌を行なって溶融を促進す
る。

別法として水および蒸気を所定の温度まで昇温した耐圧
オートクレープ中に圧送などの方法でカーボンブラック
を含有する原料熱可塑性樹脂，エチレンオキシド−プロ
ピレンオキシド共重合体，必要ならばエチレン−アクリ
ル酸共重合体を添加する方法も採用できる。

温度，圧力条件は使用する熱可塑性樹脂の種類により異
なるが、一般的にはより高温，高圧の方が目的に合致し
た微粉末が得られる場合が多いが、ポリオレフィンの分
解や分散剤の分解などを考慮して条件を選定すればよ
い。加熱は原料熱可塑性樹脂のその乳化温度における溶
融指数が２０以上になる温度にまで行なう。例えば、熱
可塑性樹脂がポリエチレンの場合は、約２００℃程度ま
で、ポリスチレンの場合は、約１５０℃程度まで加熱す
る。そのときの系内圧力はおおむねその温度に対応する
水の蒸気圧を示す。昇温後の内容物の撹拌はオートクレ
ープの大きさ，仕込量などによって異なるが，通常２分
〜２時間撹拌翼先端速度は１〜５ｍ／秒で充分であり、
特に強力な撹拌は必要としない。以下実施例により本発
明を説明する。かくして得られた内容物は乳化液状態で
あり、これを常法により濾過乾燥して本発明のカーボン
ブラック含有真球状熱可塑性樹脂微粉末を得ることがで
きる。

〔実施例〕

実施例１直径５２mmのプロペラ型撹拌羽根を備えた内径９３m
m，高さ２４０mmの内容積１の耐圧オートクレーブに
純水３４０ｇと、あらかじめニーダーを用いカーボンブ
ラック（三菱化成社製，商品名；カーボンブラック＃５
０）３ｇと溶融混合したポリエチレン（三洋化成社製，
商品名；サンワックス165−Ｐ）６０ｇ，エチレンオキ
シド−プロピレンオキシド共重合体Ｘ＝126，Ｙ＝54，Ｚ＝126（旭電化社製；商品名，ブル
ロニックＦ−108）３０ｇとエチレン−アクリル酸共重
合体（ダウケミカル社製：商品名ＥＡＡ XO-2375-3
3）６ｇ、苛性ソーダー0.07gを仕込み密閉する。次いで
オートクレーブ外部より加熱を行ない、オートクレーブ
内部の温度を２００℃まで昇温した。圧力はゲージ圧で
１７Kg/cm²を示した。撹拌機を始動させ、毎分1000回転
で１５分間撹拌した。撹拌翼先端速度は、2.7m/秒であ
る。次いで冷却を行ない、内温が９０℃になったところ
で内容物をオートクレーブより取出した。内容物は、乳
化液状態であり、これを分析したところ平均粒子径は5.
3ミクロンであった。

実施例２ポリエチレンの代わりにポリスチレン（三洋化成社製：
商品名ハイマーＳＴ−９５）を用い、オートクレーブ内
の温度を１５０℃まで昇温する以外は、実施例１と同様
に乳化を行ない、冷却後内容物を取出した。内容物は乳
化液状態であり、これを分析したところ、平均粒子径は
15.2ミクロンであった。

実施例３ポリスチレンの代わりにスチレン−アクリル系共重合体
（三洋化成社製，商品名；ハイマーSBM-100）を用いた
以外は実施例２と同様に乳化を行ない、冷却後内容物を
取出した。内容物は乳化液状態であり、これを分析した
ところ、平均粒子径は13.7ミクロンであった。

実施例４実施例１においてエチレン−アクリル酸共重合体を添加
しなかったこと以外は実施例１と同様に操作して、乳化
液状物を得た。これを分析したところ、平均粒子径は1
0.2ミクロンであった。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、流動性のすぐれたカーボンブラ
ック含有真球状微粉末が得られる。

また製造の危険性についても全く問題はないので工業上
有利な方法を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０９Ｃ 1/56 ＰＢＪ 6904−4Ｊ // Ｇ０３Ｇ 9/087

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボンブラックを含有した熱可塑性樹脂
を微粉末化するにあたり、水を媒体とし、エチレンオキ
シド−プロピレンオキシド共重合体の存在下、加熱加圧
下に溶融撹拌して乳化液を得、これを熱可塑性樹脂の軟
化点以下の温度に冷却することを特徴とする熱可塑性樹
脂の微粉末化方法。
【請求項２】カーボンブラックの含有量が熱可塑性樹脂
１００重量部に対し、２０重量部以下である特許請求の
範囲(1)記載の方法。
【請求項３】熱可塑性樹脂がポリエチレンである特許請
求の範囲(1)記載の方法。
【請求項４】熱可塑性樹脂がポリスチレンである特許請
求の範囲(1)記載の方法。
【請求項５】熱可塑性樹脂がスチレン−アクリル系重合
体である特許請求の範囲(1)記載の方法。
【請求項６】水の量が熱可塑性樹脂１００重量部に対
し、１００〜２０００重量部である特許請求の範囲(1)
記載の方法。
【請求項７】エチレンオキシド−プロピレンオキシド共
重合体の量が、熱可塑性樹脂に対し、３〜６０重量％で
ある特許請求の範囲(1)記載の方法。