(57)【要約】重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングし、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、揮発性物質を除去して精製した不活性なガスを循環させて、重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続するストリッピング方法。該ストリッピング方法を適用したトナーの製造方法。
2003040196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水系媒体中での重合により得られた重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする方法において、
（Ａ）重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングし、
（Ｂ）ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、
（Ｃ）揮発性物質を除去して精製した不活性なガスを循環させて、重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続する
ことを特徴とする重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする方法。
【請求項２】
重合体粒子分散液が、水系媒体中で重合性単量体または重合性単量体を含有する重合性単量体組成物を重合して得られた重合体粒子を含有する分散液である請求項１記載の方法。
【請求項３】
重合体粒子分散液が、水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して得られた着色重合体粒子を含有する分散液である請求項１記載の方法。
【請求項４】
重合体粒子分散液が、水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して着色重合体粒子を生成させ、次いで、該着色重合体粒子の存在下にシェル用重合性単量体を重合して得られたコア・シェル型構造の着色重合体粒子を含有する分散液である請求項１記載の方法。
【請求項５】
不活性なガスが、窒素ガス、乾燥空気、炭酸ガス、希ガス、またはこれらの２種以上の混合ガスである請求項１記載の方法。
【請求項６】
ストリッピング終了後に、重合体粒子分散液から回収し、乾燥した重合体粒子中の残留重合性単量体濃度が８０ｐｐｍ以下になるまで、ストリッピングを継続する請求項１記載の方法。
【請求項７】
重合体粒子分散液を、重合体粒子のガラス転移温度以上、１００℃未満の範囲内の温度に加熱しながら、その中に不活性なガスを吹き込んで、ストリッピングを行う請求項１記載の方法。
【請求項８】
重合体粒子分散液の最大液深をＤ１、不活性なガスの吹き込み位置までの液深をＤ２としたとき、その比（Ｄ２／Ｄ１）が０．５〜１の範囲内になるように不活性なガスの吹き込み位置を設定して、ストリッピングを行う請求項１記載の方法。
【請求項９】
重合体粒子分散液を撹拌翼で撹拌しながらストリッピングを行い、その際、撹拌翼の軸心から撹拌翼の先端までの水平方向の長さをＬとしたとき、軸心から０．０５Ｌ〜１．５Ｌの範囲内の距離に、不活性なガスの吹き込み位置を設定して、ストリッピングを行う請求項１記載の方法。
【請求項１０】
（１）冷水を用いたバブリング装置またはチラー水冷却によるコンデンサーを用いて、ガス混合物中の揮発性物質を凝縮させる方法、（２）多孔質体を充填した吸着塔を用いて、ガス混合物中の揮発性物質を多孔質体に吸着させる方法、（３）フィルターを用いて、ガス混合物中の揮発性物質を凝集させる方法、または（４）これらの２種以上の方法を組み合わせた方法により、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
混合ガス中の揮発性物質の濃度をＡとし、揮発性物質除去後の精製された不活性なガス中の揮発性物質の濃度をＢとしたとき、〔（Ａ−Ｂ）／Ａ〕×１００で表わされるガス再生率が３０〜１００％の範囲内となるように、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去する請求項１記載の方法。
【請求項１２】
水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して、着色重合体粒子を生成させる工程１、着色重合体粒子を含有する分散液をストリッピングする工程２、及びストリッピング終了後の分散液から着色重合体粒子を回収する工程３を含む着色重合体粒子からなるトナーの製造方法において、工程１の終了後、
（ａ）着色重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、着色重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングし、
（ｂ）ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、
（ｃ）揮発性物質を除去して精製した不活性なガスを循環させて、着色重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、着色重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続する
方法により、工程２でのストリッピングを行うことを特徴とするトナーの製造方法。
【請求項１３】
工程１において、水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して、着色重合体粒子を生成させた後、該着色重合体粒子の存在下にシェル用重合性単量体を重合する工程を付加して、コア・シェル型構造の着色重合体粒子を生成させる請求項１２記載の製造方法。
【請求項１４】
不活性なガスが、窒素ガス、乾燥空気、炭酸ガス、希ガス、またはこれらの２種以上の混合ガスである請求項１２記載の製造方法。
【請求項１５】
ストリッピング終了後に、着色重合体粒子分散液から回収し、乾燥した着色重合体粒子中の残留重合性単量体濃度が８０ｐｐｍ以下になるまで、ストリッピングを継続する請求項１２記載の製造方法。
【請求項１６】
着色重合体粒子分散液を、着色重合体粒子のガラス転移温度以上、１００℃未満の範囲内の温度に加熱しながら、その中に不活性なガスを吹き込んで、ストリッピングを行う請求項１２記載の製造方法。
【請求項１７】
着色重合体粒子分散液の最大液深をＤ１、不活性なガスの吹き込み位置までの液深をＤ２としたとき、その比（Ｄ２／Ｄ１）が０．５〜１の範囲内になるように不活性なガスの吹き込み位置を設定して、ストリッピングを行う請求項１２記載の製造方法。
【請求項１８】
着色重合体粒子分散液を撹拌翼で撹拌しながらストリッピングを行い、その際、撹拌翼の軸心から撹拌翼の先端までの水平方向の長さをＬとしたとき、軸心から０．０５Ｌ〜１．５Ｌの範囲内の距離に、不活性なガスの吹き込み位置を設定して、ストリッピングを行う請求項１２記載の製造方法。
【請求項１９】
（１）冷水を用いたバブリング装置またはチラー水冷却によるコンデンサーを用いて、ガス混合物中の揮発性物質を凝縮させる方法、（２）多孔質体を充填した吸着塔を用いて、ガス混合物中の揮発性物質を多孔質体に吸着させる方法、（３）フィルターを用いて、ガス混合物中の揮発性物質を凝集させる方法、または（４）これらの２種以上の方法を組み合わせた方法により、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去する請求項１２記載の製造方法。
【請求項２０】
混合ガス中の揮発性物質の濃度をＡとし、揮発性物質除去後の精製された不活性なガス中の揮発性物質の濃度をＢとしたとき、〔（Ａ−Ｂ）／Ａ〕×１００で表わされるガス再生率が３０〜１００％の範囲内となるように、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去する請求項１２記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする方法に関し、さらに詳しくは、不活性なガスを重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、効率よく揮発性物質をストリッピングして除去することができるストリッピング方法に関する。
また、本発明は、このストリッピング方法を重合トナーの製造方法に適用したトナーの製造方法に関する。本発明の方法によれば、残留重合性単量体などの揮発性物質の含有量が少なく、環境安全性に優れた重合体粒子、特に電子写真用トナーを得ることができる。
背景技術
一般に、電子写真用トナーは、重合によって得られた結着樹脂を着色剤、帯電制御剤、離型剤などと混練し、粉砕、分級して得られる粉砕トナーと、重合性単量体、着色剤、帯電制御剤、離型剤等の混合物を懸濁重合、乳化重合、分散重合などの方法で重合し、必要に応じて凝集または会合させて、着色重合体粒子として得られる重合トナーとに大別される。
いずれの手法でも、重合工程で重合性単量体を完全に反応させることは困難であり、微量の未反応重合性単量体がトナー中に残留してしまう。残留重合性単量体を含有するトナーを静電画像形成装置で使用すると、画像定着時の加熱等により、トナー中に残留している重合性単量体が揮発して作業環境を悪化させたり、不快な臭気を発生させたりする。また、残留重合性単量体等の揮発性物質の含有量が多い電子写真用トナーは、保存中にブロッキングが発生したり、画像定着時にオフセットしたり、静電荷像現像装置の部材上にフィルミングしたりしやすいという問題がある。
粉砕トナーの場合は、結着樹脂の製造段階で残留重合性単量体等の揮発性物質を除去したり、さらには、結着樹脂、着色剤、帯電制御剤、離型剤などを混合し混練する段階で、高温に加熱することにより揮発性物質を除去することが容易である。
一方、重合トナーの場合は、重合工程の後、着色剤、帯電制御剤、離型剤などの添加剤成分を含んだ着色重合体粒子から揮発性物質を除去しなければならないが、未反応重合性単量体は、これらの添加剤成分に吸着されやすいので、その低減が困難である。特に、重合トナーの中でも、低温での定着が可能なトナーにおいては、高温に加熱して残留重合性単量体等の揮発性物質を除去しようとすると、トナーが凝集を起こすため、揮発性物質を低減することは困難である。
重合トナーでは、重合反応後、一般に、着色重合体粒子分散液の洗浄、脱水、乾燥等の後処理が行われる。重合トナー中の残留重合性単量体等の揮発性物質の含有量を低減するために、これらの後処理工程で揮発性物質を除去する方法が知られている。その中でも、脱水前の着色重合体粒子分散液を処理する方法が多く検討されている。
例えば、特開平５−６６６１３号公報には、重合性単量体系を水系媒体中で懸濁重合した後、懸濁液に水系媒体を添加しつつ水系媒体を留去する方法が提案されている。この公報には、前記方法によれば、残存モノマーの少ない重合トナーが得られると記載されているが、実際に、どの程度まで重合トナー中の残存モノマーが除去されたのかは確認されていない。該公報で提案されている方法では、多量の水系媒体を必要とするばかりでなく、重合トナー粒子からの残留モノマーの溶出効率は、それほど高くない。該公報には、重合トナーの吸熱ピークのピークトップ温度以上に加熱しながら、水系媒体を留去する方法が記載されている。具体的に、該公報には、懸濁液を減圧下で１５０℃に加熱し、懸濁液の液量が変わらないように水を添加しつつ、水を留去したことが記載されている（実施例１）。この温度条件は、水の沸点をはるかに超えているため、水系媒体の留去は可能であるが、重合トナー粒子の凝集や装置への付着を招き、生産効率も低下する。
本件出願人は、重合反応終了後に得られる着色剤と結着樹脂成分を含有する重合体粒子の分散液を減圧ストリッピング法で処理した後、乾燥する方法を提案した（特開２０００−３２１８０９号公報）。しかし、さらに検討を続けた結果、減圧ストリッピング法による処理では、処理条件によっては、重合体粒子分散液が発泡して安定な処理ができなかったり、所定の残留重合性単量体濃度にまで低減させるのに多くの時間と熱量を必要としたりすることがわかった。そのため、省エネルギーを配慮した効率のよい低減方法が望まれている。
このように、従来から重合トナーにおいて、重合後の処理により残留重合性単量体などの揮発性物質の含有量を低減させる方法について種々検討されているものの、省エネルギーを配慮した効率のよい低減方法について、十分なものは見出されていなかった。
発明の開示
本発明の目的は、水系媒体中での重合により得られた重合体粒子分散液から揮発性物質を効率よくストリッピングする方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、着色重合体粒子分散液から残留重合性単量体等の揮発性物質を効率よく、かつ、安定してストリッピングすることができ、残留重合性単量体等の揮発性物質の含有量が少なく、臭気のない重合トナーを得ることができるトナーの製造方法を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究する過程で、水系媒体中での重合により得られた重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングするに際し、重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする方法に着目した。
本発明者らは、さらに研究を重ねた結果、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、揮発性物質を除去して精製した不活性なガスを循環させて、重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続する方法に想到した。
本発明の方法によれば、水系媒体中での重合により得られた重合体粒子分散液から揮発性物質を効率よくストリッピングすることができる。また、本発明の方法は、１００℃未満の温度でストリッピング処理を行うことができること、ストリッピング用の不活性なガスを循環使用することができること、さらに、揮発性物質を系外に排出することなくストリッピング処理を行うことができること、などの利点を有しているため、省エネルギー化、生産効率の向上、環境保護などにも優れている。
本発明の方法によれば、精製した不活性なガスを循環して使用することにより、重合体粒子分散液から未反応重合性単量体等の揮発性物質の除去速度を高めることができる。本発明の方法によれば、液面での発泡を抑制しながら、ストリッピング処理を行うことができる。さらに、本発明の方法によれば、重合体粒子の融着や凝集、装置への付着などを防ぎながら、ストリッピング処理を行うことができる。
本発明のストリッピング処理法を、重合トナーの製造工程に配置すれば、残留重合性単量体等の揮発性物質の含有量が少なく、臭気のないトナーを効率よく製造することができる。本発明は、これらの知見に基づいて完成するに至ったものである。
かくして、本発明によれば、水系媒体中での重合により得られた重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする方法において、
（Ａ）重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングし、
（Ｂ）ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、
（Ｃ）揮発性物質を除去して精製した不活性なガスを循環させて、重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続する
ことを特徴とする重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする方法が提供される。
また、本発明によれば、水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して、着色重合体粒子を生成させる工程１、着色重合体粒子を含有する分散液をストリッピングする工程２、及びストリッピング終了後の分散液から着色重合体粒子を回収する工程３を含む着色重合体粒子からなるトナーの製造方法において、工程１の終了後、
（ａ）着色重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、着色重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングし、
（ｂ）ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、
（ｃ）揮発性物質を除去して精製した不活性なガスを循環させて、着色重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、着色重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続する
方法により、工程２でのストリッピングを行うことを特徴とするトナーの製造方法が提供される。
発明を実施するための最良の形態
本発明のストリッピング方法は、水系媒体中で重合して得られた重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングするに際し、重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、該分散液から揮発性物質をストリッピングし、ストリッピング後のガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、精製したガスをストリッピング工程に循環して使用することを特徴とするものである。
重合体粒子分散液としては、（ｉ）水系媒体中で重合性単量体または重合性単量体を含有する重合性単量体組成物を重合して得られた重合体粒子を含有する分散液、（ｉｉ）水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して得られた着色重合体粒子を含有する分散液、（ｉｉｉ）水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して着色重合体粒子を生成させ、次いで、該着色重合体粒子の存在下にシェル用重合性単量体を重合して得られたコア・シェル型構造の着色重合体粒子を含有する分散液が代表的なものであるが、これらに限定されるものではない。重合工程で得られた重合体粒子分散液は、そのままでストリッピング処理を行ってもよいが、必要に応じて、分散媒体の水により適宜希釈して濃度調整を行ってからストリッピング処理を行ってもよい。
本発明のストリッピング方法において、揮発性物質としては、重合体粒子の製造に使用される分散媒体、未反応の残留重合性単量体、重合開始剤、これらの分解生成物などがある。重合体粒子がトナー用の着色重合体粒子の場合は、トナーを現像し、加熱定着した時に揮発してくる物質であり、その代表的なものは、残留重合性単量体である。したがって、ストリッピング処理時に、分散媒体の水の一部も不活性なガスに随伴してストリッピングされるが、水は、後処理工程での濾過、洗浄、乾燥などの処理により除去されるため、本発明の方法が対象とする揮発性物質は、主として未反応重合性単量体などの有機物を意味しており、そのことは、各説明箇所で明記することとする。
本発明のストリッピング方法では、重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする。
本発明のストリッピング方法においては、通常、重合体粒子分散液をストリッピング装置に供給して、該装置内でストリッピング処理を行う。ストリッピング装置としては、ストリッピング処理が可能な装置であれば、特に限定されないが、その具体例としては、蒸発器やストリッピングカラムなどが挙げられる。
本発明のストリッピング方法において、ストリッピングに用いる不活性なガスとしては、窒素ガス、乾燥空気、炭酸ガス、希ガス、これらの２種以上の混合ガスなどが挙げられる。これらの中でも、コストや安全性の面から、窒素ガス及び乾燥空気が好ましい。不活性なガスは、それぞれ単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。本発明において、不活性なガスとは、重合体粒子や分散媒体などと反応したり、これらを変質したり、分解したりしないガスを意味する。
本発明のストリッピング方法において、不活性なガスを重合体粒子分散液中に吹き込む態様としては、（ｉ）ガス吹き込み管を用いて不活性なガスを吹き込む方式、（ｉｉ）ガス分散板を用いて吹き込む方式、（ｉｉｉ）両者を併用して吹き込む方式が挙げられる。
ガス吹き込み管から不活性なガスを吹き込む場合、ガス吹き込み管の形状は、不活性なガスを重合体粒子分散液中に吹き込めるものであれば、どのような形状のものでもよい。ガス吹き込み管は、種々の形状が可能であるが、一般的に管径が一定のもの、管径が先細りのテーパを有するものなどの直管状のものが好ましい。
ガス吹き込み管の吹き込み口の形状としては、円形、楕円形など特に限定されないが、吹き込み口の断面積が同じでも、径の小さい管を複数個設けたものや、先端に多孔質体を設けたものが、吹き込まれる不活性なガスと重合体粒子分散液との接触面積が増加して、ストリッピングを効率よく行うことができるので好ましい。多孔質体を用いる場合は、曝気処理や散気処理で通常用いられているセラミックまたは金属からなる多孔質体を好ましく使用することができる。
図１は、本発明のストリッピング方法を実施するために用いられる装置の一実施例を示す説明図である。このストリッピング装置は、蒸発器１、撹拌翼２、ガス吹き込み管３、凝縮器４、凝縮タンク５、ストリッピング後のガス混合物から揮発性物質を除去する装置７、ブロワー９などを備えており、ガスライン６及びガス循環ライン８が各部を連通している。
重合体粒子分散液を蒸発器１内に供給し、撹拌翼で分散液を撹拌しながら、ブロワー９を起動して窒素ガスなどの不活性なガスをガス吹き込み管３から分散液中に吹き込む。ガス源は、図示していない。分散液に含まれる揮発性物質は、不活性なガスに随伴して、ストリッピングされ、系外に導かれる。ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物は、ライン６を通して、凝縮器４及び凝縮タンク５に導かれ、そこでは、主として分散媒体の水が凝縮される。次に、ガス混合物は、揮発性除去装置７に導かれ、そこで未反応重合性単量体などの揮発性物質が除去される。揮発性物質が除去されて精製されたガス成分は、ガス循環ライン８からブロワー９に導かれ、ガス吹き込み管３から重合体粒子分散液中に吹き込まれる。このストリッピング処理は、一般に、重合体粒子分散液、さらには、重合体粒子中に含まれる未反応重合性単量体等の揮発性物質の含有量が所望の水準に低減されるまで行なわれる。
図２は、重合体粒子分散液の最大液深Ｄ１及び不活性なガスの吹き込み位置までの液深Ｄ２の一測定例を示す説明図である。蒸発器２１内に重合体粒子分散液が供給され、その静止液面２２から蒸発器２１内の底部までの深さが、重合体粒子分散液の最大液深Ｄ１となる。蒸発器２１内の底部には、不活性なガスの吹き込み管２３が配置されており、不活性なガスの吹き込み位置２４から不活性なガスが重合体粒子分散液中に吹き込まれる。重合体粒子分散液の静止液面２２から不活性なガスの吹き込み位置までの深さが、不活性なガスの吹き込み位置までの液深Ｄ２となる。
本発明のストリッピング方法において、不活性なガスを吹き込む際、重合体粒子分散液の最大液深をＤ１、不活性なガスの吹き込み位置までの液深をＤ２としたとき、その比（Ｄ２／Ｄ１）が好ましくは０．５〜１、より好ましくは０．７５〜１の範囲内になるように不活性なガスの吹き込み位置２４を設定して、ストリッピングを行うことが望ましい。
前記比（Ｄ２／Ｄ１）が０．５未満の場合、吹き込む不活性なガスと重合体粒子分散液との接触時間が短くなって、重合体粒子中の揮発性物質の除去効率が低下する。本発明の製造方法において、不活性なガスの吹き込み位置とは、気体吹き込み管またはガス分散板の吹き込み口の位置をいう。
本発明のストリッピング方法においては、重合体粒子分散液を撹拌翼で撹拌しながら不活性なガスを吹き込むと、重合体粒子分散液から揮発性物質を効率よくストリッピングすることができるので好ましい。本発明のストリッピング方法に適用できる撹拌翼は、化学反応装置において一般的に用いられている撹拌翼であればよい。具体的には、平板パドル翼、傾斜パドル翼、半パドル翼、プロペラ翼、アンカー翼、ファドラー翼、タービン翼、ブルマージン翼、マックスブレンド翼（住友重機械工業社製）、フルゾーン翼（神鋼パンテック社製）、リボン翼、スーパーミックス翼（佐竹化学機械工業社製）、Ａ３１０翼（ＬＩＧＨＴＩＮ社製）、Ａ３２０翼（ＬＩＧＨＴＩＮ社製）、インターミグ翼（エカード社製）などが挙げられる。
図３は、撹拌翼の軸心から撹拌翼の先端までの水平方向の長さＬの一測定例を示す説明図である。蒸発器３１内に撹拌装置が配置されている。この撹拌装置は、撹拌軸３３に２枚の撹拌翼３２，３２が取り付けられた構造のものである。Ｌは、撹拌翼３２の撹拌軸の軸心３４から該撹拌翼の先端までの水平方向の長さである。蒸発器３１内の底部には、不活性なガスの吹き込み管３５が配置されており、不活性なガスの水平方向における吹込み位置３６から重合体粒子分散液中に不活性なガスが吹き込まれる。
本発明では、重合体粒子分散液を撹拌翼で撹拌しながらストリッピングを行い、その際、撹拌翼の軸心から撹拌翼の先端までの水平方向の長さをＬとしたとき、軸心から０．０５Ｌ〜１．５Ｌの範囲内の距離に、不活性なガスの吹き込み位置を設定して、ストリッピングを行うことが望ましい。この距離は、０．２Ｌ〜１．２Ｌの範囲内とすることがより好ましい。不活性なガスの吹き込み位置は、通常、撹拌翼の下方に設定するが、撹拌翼が複数ある場合には、最下段の撹拌翼よりも下方に設定する。ただし、撹拌翼の水平方向の長さが短く、かつ、不活性なガスの吹き込み位置が撹拌翼の外側に設定されている場合には、不活性なガスの吹き込み位置は、必ずしも撹拌翼の下方に設定する必要はない。
水平方向における不活性なガスの吹込み位置が、上記位置よりも撹拌軸の軸心に近い場合、吹き込んだ不活性なガスと重合体粒子分散液との接触時間が少なくなって、重合体粒子分散液中の揮発性物質の除去効率が低下する傾向がある。逆に、水平方向における不活性なガスの吹込み位置が、上記位置よりも撹拌軸の軸心から遠い場合には、吹き込んだ不活性なガスが重合体粒子分散液中に分散されにくいため、重合体粒子分散液中の揮発性物質の除去効率が低下する傾向がある。Ｌが深さ方向で異なる場合には、最大の値をＬとする。
本発明のストリッピング方法において、不活性なガスを吹き込むときのガス温度は、重合体粒子の凝集防止の意味から１００℃未満とすることが好ましい。また、不活性なガスの吹き込み量は、タンク（ストリッピング装置）の大きさ、重合体粒子分散液の量などによっても異なるが、タンク内の重合体粒子分散液が発泡しない範囲内で適宜調節すればよい。
本発明のストリッピング方法において、重合体粒子分散液を加熱しながら不活性なガスを吹き込むと、重合体粒子中の揮発性物質の除去効率が高まるので好ましい。重合体粒子分散液の加熱は、ストリッピング装置内の重合体粒子分散液の温度Ｔｓ（℃）が、重合体粒子のガラス転移温度をＴｇ（℃）としたとき、好ましくはＴｇ≦Ｔｓ＜１００℃、より好ましくはＴｇ≦Ｔｓ≦９０℃、特に好ましくはＴｇ＋５℃≦Ｔｓ≦８５℃の範囲になるように行う。重合体粒子のＴｇが２点以上ある場合は、一番低いガラス転移温度を基準とする。Ｔｇは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって測定される値である。重合体粒子分散液の温度Ｔｓが高すぎると、熱により重合体粒子の分散安定性が低下して処理中に凝集物が発生したり、ストリッピング装置へのスケール付着量が増えたりする。逆に、Ｔｓが低すぎると、重合体粒子中の残留重合性単量体等の揮発性物質の除去効率が低下する。
本発明のストリッピング方法では、重合体粒子分散液を事前に処理温度付近に加熱してストリッピング装置に供給し、ストリッピングを行うと、揮発性物質を効率よく除去することができる。この時の加熱温度は、ストリッピング装置内の重合体粒子分散液の温度Ｔｓ（℃）が前記温度範囲、すなわち、好ましくはＴｇ≦Ｔｓ＜１００℃、より好ましくはＴｇ≦Ｔｓ≦９０℃、特に好ましくはＴｇ＋５℃≦Ｔｓ≦８５℃の範囲になるようにすればよい。
本発明のストリッピング方法において、重合体粒子分散液を加熱する手段としては、例えば、ストリッピング装置に熱媒循環用ジャケットを設けて加熱する方法、ストリッピング装置内に熱交換器を設けて加熱する方法、ストリッピング装置の外部に熱交換器を接続して加熱する方法などが挙げられる。
外部に熱交換器を接続して加熱する場合、加熱後の重合体粒子分散液の温度は、ストリッピング装置内の重合体粒子分散液に比較して高く設定するのが好ましく、その温度差は５℃以上５０℃以下、好ましくは１０℃以上２０℃以下である。この温度差が小さすぎる場合、揮発性物質の除去効率が低下する。外部熱交換器の形式は、特に限定されるものではないが、重合体粒子分散液の加熱や循環時の不安定化による凝集を抑制するためには、加熱時の接触面積が大きく、熱媒温度が低くても効率的に加熱可能なプレート型熱交換器が好適である。
本発明のストリッピング方法において、ストリッピングを行う際、重合体粒子分散液をストリッピング装置の上部より下部に向けて、重合体粒子分散液の少なくとも一部を噴出させる操作（以下、「フラッシング」という）を繰り返し行うと、揮発性物質の蒸発が効率よく行われるので好ましい。フラッシングを行う場合、最初に重合体粒子分散液を外部装置に直接取り込み、この外部装置からストリッピング装置内に該分散液をフラッシングにより戻す操作を繰り返すこともできるが、最初に重合体粒子分散液をストリッピング装置内に入れた後、該分散液の一部を外部装置に取り込み、この外部装置からストリッピング装置内に該分散液をフラッシングにより戻す操作を繰り返す方が好ましい。
本発明のストリッピング方法において、ストリッピングは、常圧下または減圧下で行うが、常圧下に行う方が安定して処理を行うことができるので好ましい。ストリッピングを減圧下で行うと、重合体粒子分散液が発泡して安定な処理が困難になる場合がある。したがって、減圧下にストリッピング処理を行う場合には、重合体粒子分散液が発泡しない程度の圧力を採用することが望ましい。常圧とは、標準大気圧（約１０１ｋＰａ）を意味するが、この標準大気圧を大きく外れない限り、その前後の範囲（例えば、１０１±５ｋＰａ）を含む。
本発明のストリッピング方法では、重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングするため、ストリッピング後の不活性なガスには、随伴した揮発性物質が含有されることになる。本発明では、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、揮発性物質を除去して精製した不活性なガスをストリッピング用ガスとして循環させる。すなわち、精製した不活性なガスを重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続する。不活性なガスの循環によるストリッピング処理の継続は、実質的な閉鎖系で実施することができる。もちろん、ストリッピング処理中に不活性なガスが不足するに至った場合には、ガス源から不活性なガスを補給して、系内の圧力調整を行うことができる。
本発明のストリッピング方法に適用できるストリッピング後のガス混合物から揮発性物質を除去する方法としては、（ｉ）冷水を用いたバブリング装置またはチラー水冷却によるコンデンサーを用いて揮発性物質を凝縮させて除去する方法、（ｉｉ）吸着塔に多孔質体を充填して多孔質体に揮発性物質を吸着させて除去する方法、（ｉｉｉ）フィルターに揮発性物質を凝集させて除去する方法などが挙げられる。
冷水を用いたバブリング装置またはチラー水冷却によるコンデンサーを用いて揮発性物質を凝縮させて除去する場合、冷水またはチラー水の温度は、揮発性物質が凍結しない範囲の温度であればよいが、０〜１０℃の範囲が揮発性物質の除去効率の点で好ましい。
吸着塔に多孔質体を充填して多孔質体に揮発性物質を吸着させて除去する場合、適用できる多孔質体としては、具体的には、活性炭、シリカゲル、合成ゼオライトなどが挙げられる。中でも、活性炭は、吸着能が高いので好ましい。多孔質体の形状、粒子径、細孔径などは、適宜選択することができる。吸着塔への多孔質体の充填率は、不活性なガスの流量、圧力などに応じて適宜選択される。
フィルターに揮発性物質を凝集させて除去する場合、適用できるフィルターとしては、天然ガス、水素ガスまたは空気中の油分・水分の除去用フィルターとして使用されているものが挙げられる。
本発明のストリッピング方法において、混合ガス中の揮発性物質の濃度をＡとし、揮発性物質除去後の精製された不活性なガス中の揮発性物質の濃度をＢとしたとき、〔（Ａ−Ｂ）／Ａ〕×１００で表わされるガス再生率が３０〜１００％の範囲内となるように、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去することが好ましい。このガス再生率が５０〜１００％の範囲となるように、ガス混合物から揮発性物質を除去することがより好ましい。ガス再生率が低すぎると、重合体粒子分散液や重合体粒子からの揮発性物質の除去速度を十分に高めることが難しくなる。
本発明のストリッピング方法において、ストリッピング終了後に、重合体粒子分散液から回収し、乾燥した重合体粒子中の残留重合性単量体濃度が好ましくは８０ｐｐｍ以下、より好ましくは７０ｐｐｍ以下、特に好ましくは５０ｐｐｍ以下になるまで、ストリッピングを継続することが好ましい。そのために、揮発性物質のストリッピング処理終了後、洗浄・乾燥前の重合体粒子中の残留重合性単量体量を１００ｐｐｍ以下にすることが好ましい。
本発明のストリッピング方法により揮発性物質がストリッピングされた重合体粒子分散液は、洗浄、脱水、乾燥により、分散媒体などが除去され、そして、重合体粒子が回収される。
本発明のストリッピング方法に適用される重合体粒子分散液は、重合性単量体または重合性単量体を含む重合性単量体組成物を水系媒体中で重合することにより得られるものである。水系媒体中での重合方法としては、懸濁重合、乳化重合、分散重合などがあり、重合後、必要に応じて精製重合体粒子を凝集させることができる。
本発明のストリッピング方法の適用対象は、水系媒体中で重合して得られる重合体粒子分散液であれば特に限定されないが、重合性単量体と着色剤とを含む重合性単量体組成物を水系媒体中で重合して得られる着色重合体粒子分散液に好適に適用することができる。そこで、以下、本発明のストリッピング方法について、着色重合体粒子分散液に適用する場合を例にとって説明する。
本発明のストリッピング方法に適用可能な重合性単量体として、モノビニル系単量体、架橋性モノマー、及びマクロモノマー等を挙げることができる。この重合性単量体が重合されたものは、重合体粒子中の結着樹脂成分となる。
モノビニル系単量体の具体例としては、スチレン、４−メチルスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体；アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸単量体；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸イソボニル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸イソボニル、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ジメチル、アミノエチルなどの不飽和カルボン酸エステル単量体；アクリルアミド、メタクリルアミド等の不飽和カルボン酸の誘導体；エチレン、プロピレン、ブチレン等のエチレン性不飽和モノオレフィン；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル；ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル等のビニルエーテル；ビニルメチルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン系単量体；２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン等の含窒素ビニル単量体；等のモノビニル系単量体が挙げられる。
これらのモノビニル系単量体は、単独で用いてもよいし、複数の単量体を組み合わせて用いてもよい。これらのモノビニル系単量体のうち、スチレン系単量体、スチレン系単量体とアクリル酸もしくはメタクリル酸の誘導体との組み合わせなどが好適に用いられる。
これらのモノビニル系単量体とともに架橋性モノマーを用いると、定着性、特にオフセット性が向上する。架橋性モノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、及びこれらの誘導体等の芳香族ジビニル化合物；エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等の多官能エチレン性不飽和カルボン酸エステル；Ｎ，Ｎ−ジビニルアニリン、ジビニルエーテル；３個以上のビニル基を有する化合物；等を挙げることができる。これらの架橋性モノマーは、それぞれ単独で、あるいは２個以上組み合わせて用いることができる。本発明では、架橋性モノマーを、モノビニル系単量体１００重量部に対して、通常、０．０５〜５重量部、好ましくは０．１〜２重量部の割合で用いることが好適である。
また、マクロモノマーは、分子鎖の末端にビニル重合性官能基を有するものであり、数平均分子量が、通常、１，０００〜３０，０００のオリゴマーまたはポリマーである。ビニル重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基などを挙げることができ、共重合のしやすさの観点からメタクリロイル基が好適である。マクロモノマーの量は、重合性単量体１００重量部に対して、通常、０．０１〜１０重量部、好ましくは０．０３〜５重量部、より好ましくは０．０５〜１重量部である。マクロモノマーをこの範囲で使用すると、保存性と定着性との良好なバランスが得られるので、好ましい。
着色剤としては、黒色着色剤、カラー用着色剤があげられる。黒色着色剤としては、カーボンブラック、ニグロシンベースの染顔料類；コバルト、ニッケル、四三酸化鉄、酸化鉄マンガン、酸化鉄亜鉛、酸化鉄ニッケル等の磁性粒子；などを挙げることができる。カーボンブラックを用いる場合、一次粒径が２０〜４０ｎｍであるものを用いることが好ましい。カーボンブラックの一次粒径が２０ｎｍより小さいと、分散性が低下して、かぶりの多いトナーになる。一方、カーボンブラックの一次粒径が４０ｎｍより大きいと、多価芳香族炭化水素化合物の量が多くなって、環境安全上の問題が起こる傾向がある。
フルカラートナーを得る場合、通常、イエロー着色剤、マゼンタ着色剤及びシアン着色剤を使用する。
イエロー着色剤としては、アゾ系顔料、縮合多環系顔料等の化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー３、１２、１３、１４、１５、１７、６２、６５、７３、８３、９０、９３、９７、１２０、１３８、１５５、１８０、１８１、１８５、及び１８６が挙げられる。
マゼンタ着色剤としては、アゾ系顔料、縮合多環系顔料等の化合物が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８、５７、５８、６０、６３、６４、６８、８１、８３、８７、８８、８９、９０、１１２、１１４、１２２、１２３、１４４、１４６、１４９、１６３、１７０、１８４、１８５、１８７、２０２、２０６、２０７、２０９、及び２５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９等が挙げられる。
シアン着色剤としては、銅フタロシアニン化合物及びその誘導体、アントラキノン化合物等が用いられる。具体的には、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー２、３、６、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１６、１７、及び６０等が挙げられる。
着色剤の使用量は、重合性単量体１００重量部に対して、通常、１〜１０重量部である。
重合性単量体組成物には、重合性単量体及び着色剤のほかに帯電制御剤、離型剤、分子量調整剤などの添加物を含有させることができる。
帯電制御剤の具体例としては、ボントロンＮ−０１（オリエント化学工業社製）、ニグロシンベースＥＸ（オリエント化学工業社製）、スピロンブラックＴＲＨ（保土ケ谷化学工業社製）、Ｔ−７７（保土ケ谷化学工業社製）、ボントロンＳ−３４（オリエント化学工業社製）、ボントロンＥ−８１（オリエント化学工業社製）、ボントロンＥ−８４（オリエント化学工業社製）、ＣＯＰＹ  ＣＨＡＲＧＥ  ＮＸ（クラリアント社製）、ＣＯＰＹ  ＣＨＡＲＧＥ  ＮＥＧ（クラリアント社製）等の市販の帯電制御剤を挙げることができる。
また、帯電制御剤として、特開平１１−１５１９２号公報、特開平３−１７５４５６号公報、特開平３−２４３９５４号公報などに記載の４級アンモニウム（塩）基含有共重合体；特開平３−２４３９５４号公報、特開平１−２１７４６４号公報、特開平３−１５８５８号公報などに記載のスルホン酸（塩）基含有共重合体；等の帯電制御樹脂が挙げられる。
これらの帯電制御剤は、トナーの帯電性を向上させるために、着色重合体粒子中に含有させることが好ましい。これらの中でも、帯電制御樹脂は、結着樹脂との相溶性が高く、無色であり、高速でのカラー連続印刷においても帯電性が安定したトナーを得ることができる点で好ましい。帯電制御剤は、重合性単量体１００重量部に対して、通常、０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜７重量部の割合で用いられる。
離型剤としては、例えば、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、低分子量ポリブチレンなどの低分子量ポリオレフィンワックス類；キャンデリラ、カルナウバ、ライス、木ロウ、ホホバなどの植物系天然ワックス；パラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラクタムなどの石油系ワックス；フィッシャートロプシュワックスなどの合成ワックス；ペンタエリスリトールテトラミリステート、ペンタエリスリトールテトラパルミテート、ジペンタエリスリトールヘキサミリステートなどの多官能エステル化合物；などが挙げられる。離型剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。離型剤は、重合性単量体１００重量部に対して、通常、０．１〜２０重量部、好ましくは１〜１０重量部の割合で用いられる。
分子量調整剤としては、例えば、ｔ−ドデシルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタンなどのメルカプタン類；四塩化炭素、四臭化炭素などのハロゲン化炭化水素類；を挙げることができる。分子量調整剤は、重合開始前または重合途中で反応系に添加することができる。分子量調整剤は、重合性単量体１００重量部に対して、通常、０．０１〜１０重量部、好ましくは０．１〜５重量部の割合で用いられる。
重合性単量体組成物の重合方法としては、懸濁重合、乳化重合、分散重合などが挙げられ、いずれの方法を採用してもよい。例えば、重合性単量体と、着色剤、帯電制御剤、分子量調整剤、離型剤などの添加物とを含む重合性単量体組成物を水系媒体中に投入し、攪拌して液滴粒子を形成し、必要に応じて重合開始剤の存在下に、攪拌しながら、昇温して重合し、その後、必要に応じて凝集させる方法を挙げることができる。水系媒体は、分散剤を含有することができる。
分散剤としては、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの硫酸塩；炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの炭酸塩；リン酸カルシウムなどのリン酸塩；酸化アルミニウム、酸化チタン等の金属酸化物；水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化第二鉄等の金属水酸化物；などの金属化合物が挙げられる。また、分散剤として、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ゼラチン等水溶性高分子；アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤；等を使用することができる。
これらの中でも、分散剤としては、金属化合物が好ましい。金属化合物の中でも、難水溶性の金属水酸化物のコロイドは、重合体粒子の粒径分布を狭くすることができ、画像の鮮明性が向上するので特に好ましい。また、難水溶性金属水酸化物のコロイドは、揮発性物質のストリッピングをおこなっている際の重合体粒子の分散安定性に寄与し、さらには、トナーの定着性と保存性を向上させることができる。
難水溶性金属水酸化物のコロイドは、その製法による制限はないが、水溶性多価金属化合物の水溶液のｐＨを７以上に調整することによって得られる難水溶性の金属水酸化物のコロイド、特に水溶性多価金属化合物と水酸化アルカリ金属塩との水相中の反応により生成する難水溶性金属水酸物のコロイドを用いることが好ましい。水溶性多価金属化合物と水酸化アルカリ金属塩の反応比率は、水溶性多価金属塩に対する水酸化アルカリ金属塩の化学当量比をＡとすると、０．４≦Ａ≦１．０の範囲とすることが好ましい。
難水溶性金属水酸物のコロイドの個数粒径分布Ｄ５０（個数粒径分布の５０％累積値）は０．５μｍ以下で、Ｄ９０（個数粒径分布の９０％累積値）は１μｍ以下であることが好ましい。このコロイドの粒径が大きくなると、重合反応系の安定性が崩れ易くなり、また、得られるトナーの保存性が低下傾向を示す。
分散剤は、重合性単量体１００重量部に対して、通常、０．１〜２０重量部、好ましくは０．３〜１０重量部の割合で用いられる。分散剤の割合が少なすぎると、十分な重合安定性やストリッピング処理時の分散安定性を得ることが困難となり、凝集物が生成し易くなる。分散剤の割合が多すぎると、生成する重合体粒子の粒径が細かくなりすぎるので好ましくない。
水系媒体には、分散剤の他に、水溶性の有機化合物や無機化合物を含有させてもよい。それらの中でも、水溶性オキソ酸塩が好ましい。水溶性オキソ酸塩としては、ホウ酸塩、リン酸塩、硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、硝酸塩等が挙げられ、中でも、ケイ酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩が好ましく、ホウ酸塩が特に好ましい。ホウ酸塩としては、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、テトラヒドロホウ酸カリウム、四ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸カリウム、メタホウ酸ナトリウム、ペルオキソホウ酸ナトリウム、メタホウ酸カリウム、四ホウ酸カリウム、及びこれらの各水和物などが挙げられる。
リン酸塩としては、ホスフィン酸ナトリウム、ホスホン酸水素ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、次リン酸ナトリウム、二リン酸ナトリウム、二リン酸二水素二ナトリウム、二リン酸二水素ナトリウム、三リン酸ナトリウム、ｃｙｃｌｏ−四リン酸ナトリウム、ホスフィン酸カリウム、ホスホン酸カリウム、ホスホン酸水素カリウム、リン酸カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、二リン酸カリウム、メタリン酸カリウム、及びこれらの各水和物などが挙げられる。
ケイ酸塩としては、メタケイ酸ナトリウム、水ガラス、オルトケイ酸ナトリウムなどが挙げられる。
水溶性オキソ酸塩は、分散剤１００重量部に対して、通常、０．１〜１０００重量部、好ましくは１〜１００重量部の割合で用いられる。水溶性オキソ酸塩は、水に溶解させて水系媒体中に含有させる。
重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩；４，４′−アゾビス（４−シアノ吉草酸）、２，２′−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物；メチルエチルパーオキシド、アセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート等の過酸化物類を例示することができる。重合開始剤は、重合性単量体１００重量部に対して、通常、０．１〜２０重量部、好ましくは０．３〜１５重量部、より好ましくは０．５〜１０重量部の割合で用いられる。
重合性単量体の重合は、一段で行ってもよいし、二段階に分けて行ってもよい。二段階に分けて重合する方法としては、（ｉ）一段目に重合する単量体（コア用重合性単量体）と二段目に重合する単量体（シェル用重合性単量体）の組成をかえて、一段目の重合で低ガラス転移温度Ｔｇのコアを形成させ、二段目の重合で高Ｔｇの層（シェル）を形成させる方法、（ｉｉ）一段目に単量体を重合させて重合体粒子を形成した後、任意の重合体成分を添加して、該粒子に重合体成分を吸着または固着させる方法などがある。これらの方法によれば、コア・シェル型構造の重合体粒子を製造することができる。
本発明のトナーの製造方法は、水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して、着色重合体粒子を生成させる工程１、着色重合体粒子を含有する分散液をストリッピングする工程２、及びストリッピング終了後の分散液から着色重合体粒子を回収する工程３を含む着色重合体粒子からなるトナー（重合トナー）の製造方法である。
本発明のトナーの製造方法では、工程１の終了後、工程２において、前述のストリッピング方法を提供する。具体的には、着色重合体粒子分散液中に不活性なガスを吹き込んで、不活性なガスに揮発性物質を随伴させることにより、着色重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングし、ストリッピング後の揮発性物質を含有するガス混合物から揮発性物質を除去し、そして、揮発性物質を除去して精製した不活性なガスを循環させて、着色重合体粒子分散液中に吹き込むことにより、着色重合体粒子分散液からの揮発性物質のストリッピングを継続する方法を採用する。
本発明のトナーの製造方法において、着色重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする際、不活性なガスの着色重合体粒子分散液への吹き込み方法、ストリッピング後のガス混合物から揮発性物質を除去する方法などは、本発明のストリッピング方法について記述した方法と同様の方法で行うことができる。
本発明のトナーの製造方法に適用できる着色重合体粒子分散液は、重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を水系媒体中で重合して得られるものであり、本発明のストリッピング方法が好適に適用できる着色重合体粒子分散液の製造方法と同様のものが挙げられる。具体的には、重合性単量体と着色剤を含有する重合性単量体組成物を、水系媒体中で、懸濁重合、乳化重合、または分散重合させ、必要に応じて凝集させる方法である。これらの重合法の中でも、懸濁重合が好ましく、それによって、懸濁重合トナーが得られる。
コア・シェル型構造の着色重合体粒子（重合トナー）を得るには、工程１において、水系媒体中で重合性単量体と着色剤とを含有する重合性単量体組成物を重合して、着色重合体粒子を生成させた後、該着色重合体粒子の存在下にシェル用重合性単量体を重合する工程を付加して、コア・シェル型構造の着色重合体粒子を生成させる。
工程２でのストリッピング処理後、着色重合体粒子分散液は、洗浄、脱水、乾燥等の後処理が行われる。後処理工程３により、分散媒体などが除去されて、乾燥した着色重合体粒子が回収される。得られた着色重合体粒子は、必要に応じて分級される。着色重合体粒子をトナーとする場合、一般に、外添剤を添加して、着色重合体粒子表面に付着させる。
外添剤としては、無機微粒子や有機樹脂粒子が挙げられる。無機微粒子としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタンなどが挙げられる。有機樹脂粒子としては、メタクリル酸エステル重合体粒子、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体粒子、コアがスチレン重合体でシェルがメタクリル酸エステル共重合体で形成されたコア・シェル型重合体粒子などが挙げられる。これらのうち、無機酸化物粒子が好ましく、二酸化ケイ素粒子がより好ましく、疎水化処理した二酸化ケイ素粒子が特に好ましい。
外添剤の添加量は、着色重合体粒子１００重量部に対して、通常、０．１〜６重量部である。外添剤は、２種以上を組み合わせて用いてもよい。外添剤を組み合わせて用いる場合には、平均粒子径の異なる２種の無機酸化物粒子または有機樹脂粒子を組み合わせるのが好適である。外添剤の付着は、通常、外添剤と着色重合体粒子とをヘンシェルミキサーなどの混合機に入れて撹拌して行う。
本発明の製造方法により得られるトナーは、その体積平均粒子径（Ｄｖ）が、通常、０．５〜２０μｍ、好ましくは１〜１０μｍ、さらに好ましくは２〜８μｍである。粒径が大きくなると解像度が低下傾向になる。
本発明の製造方法により得られたトナーは、一成分現像剤として好適であるが、キャリアと組み合わせて二成分現像剤としても使用することができる。
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例のみに限定されるものではない。「部」及び「％」は、特に断りのない限り重量基準である。評価方法は、以下の通りである。
（１）粒径：
重合体粒子の体積平均粒径（Ｄｖ）、及び体積平均粒径と個数平均粒径（Ｄｐ）との比（Ｄｖ／Ｄｐ）で表わされる粒径分布は、マルチサイザー（ベックマン・コールター社製）により測定する。このマルチサイザーによる測定は、アパーチャー径＝１００μｍ、媒体＝イソトンＩＩ、濃度＝１０％、測定粒子数＝１００，０００個の条件で行う。
（２）揮発性物質除去速度：
揮発性物質除去速度は、単位時間当たりに除去される揮発性物質の量の割合を処理前の揮発性物質の量を基準にして表した値である。揮発性物質除去速度は、以下の手順により求められる。
まず、揮発性物質の量をガスクロマトグラフィーにより、下記に示す条件と方法により測定する。
カラム：  ＴＣ−ＷＡＸ、０．２５ｍｍ×３０ｍ
カラム温度：  ８０℃
インジェクション温度：  ２００℃
ＦＩＤ検出側温度：  ２００℃
揮発性物質をストリッピングする前の重合体粒子または揮発性物質をストリッピングし、洗浄・乾燥した後の重合体粒子３ｇを１ｍｇ単位まで精秤する。次に、重合体粒子にＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド２７ｇを加えて１５分間攪拌した後、メタノール１３ｇを加えて更に１０分間攪拌してから静置して、不溶分を沈殿させる。その後、上澄み液を測定用試料とし、該試料２μｌをガスクロマトグラフに注入して揮発性物質の量を定量する。定量用標準試料として、各単量体のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド／メタノール溶液を用いる。
揮発性物質をストリッピングする前の重合体粒子は、湿潤状態にあるので、揮発性物質をストリッピングする前の重合体粒子中の揮発性物質の量は、湿潤状態の重合体粒子中の純固形分に対する比率として算出する。そして、算出した純固形分割合を、湿潤状態の重合体粒子中の揮発性物質の量に乗じて求める。
純固形分は、以下の手順で求める。（ｉ）ストリッピング処理を行う前の重合体粒子分散液を分取する。（ｉｉ）分取した重合体粒子分散液を濾過して、湿潤状態の重合体粒子を得る。（ｉｉｉ）湿潤状態の重合体粒子の重量を１ｍｇ単位まで精秤する。（ｉｖ）湿潤した重合体粒子を１０５℃で１時間乾燥し、固形分の重量を精秤する。（ｖ）乾燥前後の重量差から、湿潤状態の重合体粒子中の純固形分の割合を算出する。
一方、揮発性物質をストリッピングし、洗浄乾燥した後の重合体粒子中の揮発性物質の量は、重合体粒子の重量に対する比率として算出する。
上記方法で揮発性物質の量をストリッピング処理時間ごとに測定し、処理時間（ｘ）対揮発性物質の量（ｙ）をプロットして、ｙを対数とする片対数グラフから指数近似式ｙ＝ａ・ｅ−ｂｘを得、それを用いて下式より揮発性物質低減速度Ｒｓ（％／ｈｒ）を算出する。
Ｒｓ＝１００・（１−ｅ−ｂ）
（３）ガス再生率：
揮発性物質を除去する前のガス混合物、及びガス混合物から揮発性物質を除去した後の不活性なガスを、それぞれ−３０〜−５０℃に冷却したＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中に吹き込んで、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド中に揮発性物質を溶解させる。揮発性物質を溶解させたＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）をガスクロマトグラフィーにより測定し、標準サンプル〔濃度が既知の重合性単量体（本実施例ではスチレン）のＤＭＦ溶液〕とのピーク面積を比較して、ガス中の揮発性物質の量を求める。ガス再生率は、揮発性物質を除去する前のガス混合物中の揮発性物質の量をＡ（ｐｐｍ）、揮発性物質を除去後の不活性なガス中の揮発性物質の量をＢ（ｐｐｍ）としたとき、下式より算出される。
ガス再生率（％）＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００
（４）液面の発泡性：
ストリッピング処理中における重合体粒子分散液の液面を目視観察して、下記の基準で評価する。
Ａ：分散液の液面上に泡の滞留がほとんど見られないか、若干の発泡層が形成されるにとどまっている安定な処理状態。
Ｂ：分散液の液面上に常時泡の滞留が見られ、泡先端がストリッピング装置上部の排気ノズルに到達しない範囲で変動している不安定な状態。
Ｃ：泡先端が蒸発器上部の排気ノズルに達するまで泡が成長し、系内が不安定で連続処理が不可能な状態。
（５）臭気評価：
市販の非磁性一成分現像方式のプリンター（沖データ社製、商品名「ＭＩＣＲＯＬＩＮＥ  １２ｎ」）を用いて、印字を行った際、印字紙出口付近での単量体の臭気を健康な５人で官能評価した。官能評価結果を以下の基準で判定した。
Ａ：５人が単量体の臭気を感じない、
Ｂ：１〜２人が単量体の臭気を感じる、
Ｃ：３人以上が単量体の臭気を感じる。
［実施例１］
１．重合トナーの製造工程：
スチレン８０．５部及びｎ−ブチルアクリレート１９．５部からなるコア用重合性単量体（これらの単量体を共重合して得られた共重合体のＴｇ＝５５℃）、ポリメタクリル酸エステルマクロモノマー（東亜合成化学工業社製、商品名「ＡＡ６」、Ｔｇ＝９４℃）０．３部、ジビニルベンゼン０．５部、ｔ−ドデシルメルカプタン１．２部、カーボンブラック（三菱化学社製、商品名「＃２５」）７部、帯電制御剤（保土ヶ谷化学工業社製、商品名「スピロンブラックＴＲＨ」）１部、離型剤（フィッシャートロプシュワックス、サゾール社製、商品名「パラプリント  スプレイ  ３０」、吸熱ピーク温度：１００℃）２部を、メディア型湿式粉砕機を用いて湿式粉砕を行い、コア用重合性単量体組成物を得た。
他方、イオン交換水２００部に塩化マグネシウム（水溶性多価金属塩）６．５部を溶解した水溶液に、イオン交換水５０部に水酸化ナトリウム（水酸化アルカリ金属）５．０部を溶解した水溶液を攪拌下で徐々に添加して、水酸化マグネシウムコロイド（難水溶性の金属水酸化物コロイド）分散液を調製した。生成したコロイドの粒径分布をマイクロトラック粒径分布測定器（日機装社製）で測定したところ、Ｄ５０（個数粒径分布の５０％累積値）が０．３５μｍで、Ｄ９０（個数粒径分布の９０％累積値）が０．８４μｍであった。このマイクロトラック粒径分布測定器における測定は、測定レンジ＝０．１２〜７０４μｍ、測定時間＝３０秒、媒体＝イオン交換水の条件で行った。
一方、メチルメタクリレート（ホモポリマーのＴｇは１０５℃となる）３部と水１００部を超音波乳化機にて微分散化処理して、シェル用重合性単量体の水分散液を得た。シェル用重合性単量体の液滴の粒径は、得られた液滴を１％ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液中に濃度３％で加え、マイクロトラック粒径分布測定器で測定したところ、Ｄ９０が１．６μｍであった。
上記により得られた水酸化マグネシウム分散液に、コア用重合性単量体組成物を投入し、液滴が安定するまで攪拌し、そこに重合開始剤ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート（日本油脂社製、商品名「パーブチルＯ」）６部を添加後、造粒機（エバラマイルダー；荏原製作所製）を用いて高剪断攪拌して、単量体混合物の液滴を造粒した。この造粒した単量体混合物の水分散液を、攪拌翼を装着した反応器に入れ、８５℃で重合反応を開始させた。重合転化率がほぼ１００％に達した後、前記シェル用重合性単量体の水分散液に水溶性開始剤（和光純薬社製、商品名「ＶＡ−０８６」＝２，２′−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ハイドロキシエチル）−プロピオンアミド］０．３部を溶解しものを反応器に入れた。４時間重合を継続した後、冷却して反応を停止し、着色重合体粒子の水分散液を得た。このときの着色重合体粒子分散液の固形分濃度は、２７％であった。ここで、揮発性物質を除去する前の着色重合体粒子中の残留スチレン量を測定した。
２．ストリッピング処理工程：
着色重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングする装置として、図１に示すようなものを用いた。ガス混合物中の揮発性物質の除去装置７として、活性炭（商品名「粒状白鷺Ｇ２Ｘ」４−６Ｍｅｓｈ成形品）２０部を充填した吸着塔（吸着塔の高さＨと直径Ｄとの比Ｈ／Ｄ＝３０．８）を用いた。
着色重合体粒子分散液をイオン交換水で固形分濃度２０％に希釈した後、その分散液を蒸発器１に供給した。次に、系内に窒素ガスを流して、系内の気相部を窒素ガスで置換した。着色重合体粒子分散液を撹拌翼２で撹拌しながら、８０℃になるまで加熱した後、ブロワー９を起動して、窒素ガスの流量が０．３ｍ３／（ｈｒ・ｋｇ）になるように調節して、着色重合体粒子分散液中にガス吹き込み口が直管形状のガス吹き込み管３から窒素ガスを吹き込んで、着色重合体粒子分散液から揮発性物質をストリッピングした。ここで、窒素ガス流量は、分散液中の固形分１ｋｇ当たりの流量である。
この時、着色重合体粒子分散液の最大液深Ｄ１と窒素ガスの吹き込み位置までの液深Ｄ２との比（Ｄ２／Ｄ１）は、０．８２とした。窒素ガスの水平方向における吹き込み位置は、撹拌軸の軸心から水平方向の位置で０．８１Ｌとした。
ストリッピング後の窒素ガスは、ライン６を通って、凝縮器４及び凝縮タンク５を通って、除去装置７へ至った。ストリッピング後の窒素ガス混合物中の揮発性物質は、除去装置７により除去した。揮発性物質を除去した窒素ガスは、循環ライン８を通って、ガス吹き込み管３から再び着色重合体粒子分散液中に吹き込んだ。
この処理を、着色重合体粒子分散液の温度約８０℃で、蒸発器内の圧力１０１ｋＰａで１０時間行った。このストリッピング処理の間、１時間毎にサンプリングを行い、残留スチレン量及びその他の揮発性物質の量を測定した。これと同時に、除去装置７前後の不活性なガス中の残留スチレン量及びその他の揮発性物質量からガス再生率を算出した。１０時間処理を行った後、分散液を２５℃まで冷却した。
３．回収工程：
ストリッピング処理工程後、コア・シェル型構造の着色重合体粒子を含有する水分散液を攪拌しながら、硫酸により洗浄（２５℃、１０分間）して、系のｐＨを４．５以下にした。この水分散液を濾過し、連続式ベルトフィルター（住友重機械工業社製、商品名「イーグルフィルター」）を用いて、脱水、洗浄し、固形分を濾過分離した。固形分を乾燥機にて４５℃で１０時間乾燥し、コア・シェル型構造の着色重合体粒子を得た。乾燥後の着色重合体粒子中の残留スチレン量を測定した。
着色重合体粒子１００部に、疎水化処理した平均粒子径１４ｎｍのシリカ（日本アエロジル社製、商品名「ＲＸ２００」）０．８部を添加し、ヘンシェルミキサーを用いて混合して、電子写真用トナー（非磁性一成分現像剤）とした。得られたトナーについて、臭気の評価を行った。結果を表１に示す。
［実施例２］
実施例１において、ガス混合物中の揮発性物質の除去装置として、シリカゲル（富士シリシア化学社製、商品名「フジシリカゲルＢ型」５−１０Ｍｅｓｈ）を充填した吸着塔を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてストリッピング処理を行った。その後、実施例１と同様にして、電子写真用トナーを調製した。結果を表１に示す。
［実施例３］
実施例１において、不活性なガス中の揮発性物質の除去装置として、合成ゼオライト（モレキュラーシーブ３Ａ）を充填した吸着塔を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてストリッピング処理を行った。その後、実施例１と同様にして、電子写真用トナーを調製した。結果を表１に示す。
［実施例４］
実施例１において、吸着塔に代えて、水温５℃の冷水のバブリング装置を用いてガス混合物中の揮発性物質を除去したこと以外は、実施例１と同様にしてストリッピング処理を行った。その後、実施例１と同様にして、電子写真用トナーを調製した。結果を表１に示す。
［実施例５］
実施例１において、吸着塔に代えて、水温５℃のチラー水を用いたコンデンサーを用いてガス混合物中の揮発性物質を除去したこと以外は、実施例１と同様にしてストリッピング処理を行った。その後、実施例１と同様にして、電子写真用トナーを調製した。結果を表１に示す。
［比較例１］
実施例１において、窒素ガスを着色重合体粒子分散液中に吹き込まずに、蒸発器内の圧力を４０ｋＰａに減圧し、着色重合体粒子分散液の温度を７５℃にしたこと以外は、実施例１と同様にしてストリッピング処理を行った。その後、実施例１と同様にして、電子写真用トナーを調製した。結果を表１に示す。
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表１の結果から以下のことがわかる。本発明のストリッピング方法によれば、実施例１〜５に示したとおり、重合体粒子分散液から残留する重合性単量体等の揮発性物質を効率よくかつ安定してストリッピングすることができる。本発明のトナーの製造方法によれば、着色重合体粒子分散液から残留する重合性単量体等の揮発性物質を効率よくかつ安定してストリッピングすることができ、得られたトナーの臭気評価においても臭気の少ないトナーが得られる。
一方、比較例１においては、窒素を吹き込まずかつ減圧下でストリッピングを行っているため、処理の途中で重合体粒子分散液の発泡が生じてしまい、安定した処理を行うことができない。
産業上の利用可能性
本発明のストリッピング方法によれば、重合体粒子分散液から揮発性物質を効率よくストリッピングすることができる。本発明のトナーの製造方法によれば、着色重合体粒子分散液から残留重合性単量体等の揮発性物質を効率よく、かつ、安定してストリッピングすることができ、得られたトナーの臭気評価において臭気の少ないトナーを得ることができる。本発明の方法は、省エネルギー化、生産効率の向上、環境保護などにも優れている。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の方法を実施するために用いられる装置の一実施例を示す説明図である。
図２は、重合体粒子分散液の最大液深Ｄ１及び不活性なガスの吹き込み位置までの液深Ｄ２の一測定例を示す説明図である。
図３は、撹拌翼の軸心から撹拌翼の先端までの水平方向の長さＬの一測定例を示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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