선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 유기현탁제를 사용한 현탁중합토너의 제조에 대해 연구하였다. 유기현탁제로 수용성 고분자인 PVA# 사용하였으며, 안료만을 배제하여 현탁중합된 예비입자의 크기 및 원형도와 현탁중합 조건(성분, 농도, 교반속도 및 온도 등)과의 상관관계를 조사하였으며 이를 통해 최적의 중합조건을 도출하였고, 이 최적 중합 조건에서 PE 유기 현탁제로 사용하여 현탁중합토너를 제조하여 입경, 형상, 열적 특성 및 인쇄특성을 관찰하였다.
제안 방법
- 먼저 현탁중합조건을 최적화하기 위하여 안료인 카본블랙을 배제하고 예비입자를 제조하는 실험을 진행하였다. 수상 제조에는 증류수와 유기현탁제인 PVA를 사용하였고, 왁스는 응집력이 강하기 때문에 따로 분리하여 두 개의 유상(유상I 및 II)으로 각각 제조하였다.
- 대해 연구하였다. 유기현탁제로 수용성 고분자인 PVA# 사용하였으며, 안료만을 배제하여 현탁중합된 예비입자의 크기 및 원형도와 현탁중합 조건(성분, 농도, 교반속도 및 온도 등)과의 상관관계를 조사하였으며 이를 통해 최적의 중합조건을 도출하였고, 이 최적 중합 조건에서 PE 유기 현탁제로 사용하여 현탁중합토너를 제조하여 입경, 형상, 열적 특성 및 인쇄특성을 관찰하였다.
- 수상에 포함되는 PVA의 양 및 유상에 포함되는 스타이렌 모노머의 양, 그리고 중합온도와 교반속도를 변화시키면서 실험하였으며 그 결과를 Table 1과 2에 정리하였다.
- 예비입자 제조 실험을 통해 최적화된 현탁중합조건에서 토너를 제조하였다. 수상 제조에는 증류수와 유기현탁제인 PE 사용하였고, 왁스는 응집력이 강하기 때문에 따로 분리하여 두 개의 유상(유상I 및 II)으로 각각 제조하였다.
- 후 침전시켰다. 감압장치에 거름종이를 사용하여 침전된 입자를 회수하였다. 회수된 입자를 감압건조로 40 oC로 24시간 건조시킨 후, 중합된 입자를 얻었다.
- 회수된 입자를 감압건조로 40 oC로 24시간 건조시킨 후, 중합된 입자를 얻었다. 토너의 경우, 입자 표면을 소수성 실리카로 처리한 다음 특성을 분석하였다.
- 입경 및 입경분포는 Mal.,ern Instrument사 (Mal.,ern, UK)의 입도 분석기(Sysmex FPIA-3000)를 이용하였고, 열적 특성분석은 TA Instrument사(New Castle, USA)의 시차주사열분석기 (DSC, DSC 2910)를 이용하였으며, 토너입자의 유동성은 Dong-il Shimadzu사 (Seoul, Korea)의 유동성 측정기 (Flow Tester CFT-500D)를 이용하여 측정하였다. Carl Zeiss사 (Welwyn garden, UK) 의 주사전자현미경(FE-SEM, Leo-1530)을 이용하여 토너입자 모양 및 표면형태를 관찰하였다.
- ,ern, UK)의 입도 분석기(Sysmex FPIA-3000)를 이용하였고, 열적 특성분석은 TA Instrument사(New Castle, USA)의 시차주사열분석기 (DSC, DSC 2910)를 이용하였으며, 토너입자의 유동성은 Dong-il Shimadzu사 (Seoul, Korea)의 유동성 측정기 (Flow Tester CFT-500D)를 이용하여 측정하였다. Carl Zeiss사 (Welwyn garden, UK) 의 주사전자현미경(FE-SEM, Leo-1530)을 이용하여 토너입자 모양 및 표면형태를 관찰하였다.
- 최적의 현탁중합 공정조건을 찾기 위해 흑색안료인 카본블랙만 배제한 상태에서 예비입자를 현탁중합에 의해 제조하는 실험을 실시하였다. 토너의 인쇄특성 중 저온정착특성에 커다란 영향을 미치는 열적 특성인 유리전이온도 (Tg)[1기를 50~70 oC 정도로 조절하기 위하여 모노머는 스타이렌과 부틸아크릴레이트를 3:1의 비율로 사용하였다.
- 이 모노머 혼합 비율은 폴리스타이렌의 유리전이온도(100 oC) 및 폴리부틸아크릴레이트의 유리 전이 온도 (-49 oC)를 고려하여 설정하였다 [18]. 토너를 중합하기 위한 현탁중합조건을 최적화하기 위하여 중합계의 조성 및 중합온도와 교반속도 등의 중합공정조건이 생성되는 예비입자의 입경 및 입경분포, 그리고 원형도에 미치는 영향을 살펴보았다.
- 예비입자 제조 실험결과를 바탕으로 흑색안료인 카본블랙을 첨가하여 흑색토너를 중합하는 실험을 실시하였다.
- 4는 제조된 토너입자의 온도에 따른 유동성을 측정한 그래프이다. 앞선 DSC 데이터를 참고하여 온도를 50 oC부터 150 oC까지 10 oC/min으로 승온시키면서 제조된 흑색토너의 유동성을 측정하였다. 이 실험을 통해 100 oC까지는 유동성에 변화를 보이지 않다가 이후에 급격한 유동성을 보인다는 사실을 확인하였다.
- 유기현탁제로 PE 사용하여 레이저 프린터용 현탁중합 흑색 토너를 제조하고 그 특성을 살펴보았다. 안료인 카본블랙이 배제된 예비입자를 현탁중합에 의해 제조했을 경우, 수상에 포함된 PVA 양이 일정량까지 증가함에 따라 입자의 크기와 원형도는 증가하는 현상을 나타내었다.
대상 데이터
- 유기현탁제로 Sigma-Aldrich Chemicals 사 (New York, USA)의 PVA(M=124, 000~186,000 g/mol) 를 사용하였다. 모노머로 Junsei Chemicals사 (Kyoto, Japan) 에서 구입한 스타이렌과 부틸아크릴레이트를 사용하였고, 전하제어제로 Orient Chemical사 (Osaka, Japan)의 살리실산 알루미늄화합물, 가교제로 Sigma-Aldrich Chemicals사 (New York, USA)의 DVB (Divinylbenzene), 왁스는 Kyoyang Moolsan사(Seoul, Korea)의 에스터계 왁스(융점 =72 oC), 개시제로 Wako Chemical사(Osaka, Japan)의 ADVN(2, 2’-azobis-(2-methybutyronitrile)), 흑색 안료와 외첨제로는 Degussa사 (Seoul, Korea)의 카본 블랙과 소수성 실리카를 각각 사용하였다.
- 000~186,000 g/mol) 를 사용하였다. 모노머로 Junsei Chemicals사 (Kyoto, Japan) 에서 구입한 스타이렌과 부틸아크릴레이트를 사용하였고, 전하제어제로 Orient Chemical사 (Osaka, Japan)의 살리실산 알루미늄화합물, 가교제로 Sigma-Aldrich Chemicals사 (New York, USA)의 DVB (Divinylbenzene), 왁스는 Kyoyang Moolsan사(Seoul, Korea)의 에스터계 왁스(융점 =72 oC), 개시제로 Wako Chemical사(Osaka, Japan)의 ADVN(2, 2’-azobis-(2-methybutyronitrile)), 흑색 안료와 외첨제로는 Degussa사 (Seoul, Korea)의 카본 블랙과 소수성 실리카를 각각 사용하였다.
- 예비입자를 제조하는 실험을 진행하였다. 수상 제조에는 증류수와 유기현탁제인 PVA를 사용하였고, 왁스는 응집력이 강하기 때문에 따로 분리하여 두 개의 유상(유상I 및 II)으로 각각 제조하였다. 유상Ie 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 전하제어제, DVB를 혼합하여 제조하였고, 유상Ⅱ는 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 왁스를 혼합하여 제조하였다.
- 수상 제조에는 증류수와 유기현탁제인 PVA를 사용하였고, 왁스는 응집력이 강하기 때문에 따로 분리하여 두 개의 유상(유상I 및 II)으로 각각 제조하였다. 유상Ie 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 전하제어제, DVB를 혼합하여 제조하였고, 유상Ⅱ는 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 왁스를 혼합하여 제조하였다.
- 수상 제조에는 증류수와 유기현탁제인 PE 사용하였고, 왁스는 응집력이 강하기 때문에 따로 분리하여 두 개의 유상(유상I 및 II)으로 각각 제조하였다. 유상Ie 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 전하 제어제, 카본블랙, DVB를 혼합하여 제조하였고, 유상Ⅱ는 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 왁스를 혼합하여 제조하였다.
- 수상 제조에는 증류수와 유기현탁제인 PE 사용하였고, 왁스는 응집력이 강하기 때문에 따로 분리하여 두 개의 유상(유상I 및 II)으로 각각 제조하였다. 유상Ie 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 전하 제어제, 카본블랙, DVB를 혼합하여 제조하였고, 유상Ⅱ는 스타이렌, 부틸아크릴레이트, 왁스를 혼합하여 제조하였다.
성능/효과
- 상관 관계를 나타내고 있다. 중합온도 및 호모믹서의 교반 속도와 같은 중합공정조건을 일정하게 고정한 후, 수상에 포함되는 PVA의 양을 2, 4, 6 g으로 증가시켰을 때, PVA의 양이 증가할수록 예비입자의 크기와 원형도는 증가했다. 그렇지만 이보다 더 많은 양인 12 g의 PVA 첨가 시, 예비입자의 크기와 원형도는 감소했다.
- 그렇지만 이보다 더 많은 양인 12 g의 PVA 첨가 시, 예비입자의 크기와 원형도는 감소했다. 또한, 유상에 포함되는 스타이렌 모노머의 양을 각각 10 g과 20 g 넣어 실험한 결과, 20 g의 스타이렌 모노머 첨가 시에 더 큰 입자 크기와 원형도를 얻었다.
- 또한, PVA의 양이 과량으로 첨가된 경우, 열역학적으로 안정화되기 위해 아주 작은 입자들이 자발적으로 회합하는 과정을 통한 중합입자의 크기 성장이 과량의 PVA에 의해 방해를 받았기 때문에 평균 입경이 상대적으로 감소하였으며, 수상의 유동성 감소로 인해 중합 초기 액상의 유상 입자의 유동성도 저해를 받아 열역학적으로 안정한 형상인 완전 구형으로 되는 것이 자유롭지 않기 때문에 입자의 원형도도 감소했을 것으로 판단된다. 결과적으로 수상에 녹아 있는 PVA의 양이 6 g, 그리고 유상 내의 스타이 렌 모노머의 양이 20 g, 그리고 이때 중합온도가 60 oC, 현탁액 제조 시 교반속도가 6500 rpm, 중합 시 교반속도가 100 rpm 인 조건 (Exp#3) 하에서 토너 입자로 사용되기에 적절한 입자 크기와 원형도를 갖는 예비입자를 만들 수 있었다.
- 크기와 원형도를 비교 분석한 데이터이다. 우선 Exp#3과 Exp#10 샘플을 비교해보면 입자크기 및 원형도는 실험을 실시한 온도 범위 내에서 중합온도의 영향이 별로 크지 않다는 사실을 알 수 있 匸}. 또한 Exp#9부터 Exp#11 까지의 예비입자를 비교함으로써 예비입자 형성 시 호모믹서의 교반속도를 높여줌에 따라 입자의 크기가 감소하는 경향을 보이며, 원형도의 경우에는 교반속도가 크게 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인하였다.
- 우선 Exp#3과 Exp#10 샘플을 비교해보면 입자크기 및 원형도는 실험을 실시한 온도 범위 내에서 중합온도의 영향이 별로 크지 않다는 사실을 알 수 있 匸}. 또한 Exp#9부터 Exp#11 까지의 예비입자를 비교함으로써 예비입자 형성 시 호모믹서의 교반속도를 높여줌에 따라 입자의 크기가 감소하는 경향을 보이며, 원형도의 경우에는 교반속도가 크게 영향을 미치지 않는다는 사실을 확인하였다. 이러한 결과는 현탁중합을 시작하기 전, 교반에 의한 유상의 액체 입자의 형성에 있어서 호모 믹서의 교반속도가 빠를수록 전단력이 강해지기 때문에 입자들이 작게 부숴지게 되어 중합된 예비입자의 크기가 작아지는 결과를 낳았다고 할 수 있다.
- 앞선 DSC 데이터를 참고하여 온도를 50 oC부터 150 oC까지 10 oC/min으로 승온시키면서 제조된 흑색토너의 유동성을 측정하였다. 이 실험을 통해 100 oC까지는 유동성에 변화를 보이지 않다가 이후에 급격한 유동성을 보인다는 사실을 확인하였다. 이러한 결과는 Fig.
- 6은 제조된 토너입자를 SEM으로 촬영한 이미지이다. 입도 분석기를 통한 예비입자의 결과와 비교했을 때, 약간 더 고른 입도 분포와 더 큰 입경을 보이며 그 크기는 평균적으로 약 7 pm 정도라는 것을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 현탁중합에 의해 제조된 토너이기 때문에 토너의 표면이 매끈함을 알 수 있다.
- 안료인 카본블랙이 배제된 예비입자를 현탁중합에 의해 제조했을 경우, 수상에 포함된 PVA 양이 일정량까지 증가함에 따라 입자의 크기와 원형도는 증가하는 현상을 나타내었다. 예비입자 형성 시 호모믹서의 교반속도를 높여줌에 따라 입자의 크기는 감소하는 경향을 보였으며, 원형도는 교반 속도에 별로 영향을 받지 않는다는 사실을 확인하였다. 수상 내 PVA 양이 6 g, 유상 내 스타이 렌 모노머의 양이 20 g이고 중합온도가 60 oC, 현탁액 제조 시 교반속도가 6, 500 rpm, 중합 시 교반속도가 100 rpm인 중합 조건에서 가장 적당한 예비입자가 형성되었다.
- 수상 내 PVA 양이 6 g, 유상 내 스타이 렌 모노머의 양이 20 g이고 중합온도가 60 oC, 현탁액 제조 시 교반속도가 6, 500 rpm, 중합 시 교반속도가 100 rpm인 중합 조건에서 가장 적당한 예비입자가 형성되었다. 이러한 최적의 중합 조건을 토대로 카본블랙을 첨가하여 만든 토너입자는 유리 전이온도가 53.6 oC 인 것으로 나타났으며, 이는 레이저 프린터에서 최적의 저온정착특성을 보이는 유리 전이온도이다. 결론적으로 유기 현탁제로 PE 사용하여, 적절한 중합조건을 선택하여 현탁중합에 의해 레이저 프린터용 흑색토너를 제조할 수 있었으며 토너의 입경, 형상, 열적 특성 및 인쇄특성도 우수한 것으로 나타났다.
- 6 oC 인 것으로 나타났으며, 이는 레이저 프린터에서 최적의 저온정착특성을 보이는 유리 전이온도이다. 결론적으로 유기 현탁제로 PE 사용하여, 적절한 중합조건을 선택하여 현탁중합에 의해 레이저 프린터용 흑색토너를 제조할 수 있었으며 토너의 입경, 형상, 열적 특성 및 인쇄특성도 우수한 것으로 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.