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Die vorliegende Erfindung betrifft
im Allgemeinen Tonerverfahren und im Besonderen chemische Verfahren,
die die Aggregation und Schmelze von Latex, Farbmittel-ähnlichen
Pigmenten und zusätzlichen
Partikeln in Tonerpartikel involvieren, und wobei die Oberfläche der
Tonerpartikel chemisch mit bestimmten, in situ hergestellten und
die Ladung verstärkenden
Einheiten oder Reagenzien modifiziert ist. Von den ladungsverstärkenden
Einheiten wird angenommen, dass sie chemisch an die Oberfläche der Tonerpartikel
gebunden sind. In Ausführungsformen ist
die vorliegende Erfindung auf chemische Verfahren gerichtet, die
Toner zur Verfügung
stellen, wobei die Toneroberfläche
chemisch so modifiziert ist, dass geeignete Ladungscharakteristika
geschaffen werden, und in Ausführungsformen
weisen Tonerzusammensetzungen einen mittleren Volumendurchmesser von
1 bis 20 μm
(Mikrometer) auf, vorzugsweise von 2 bis 10 μm (Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser
mit einer engen Partikelgrößenverteilung,
die konventionell durch die GSD charakterisiert ist, z. B. weniger
als 1,35 und vorzugsweise weniger als 1,25 und noch spezifischer
von 1,12 bis 1,25, gemessen mit dem Coulterzähler. Die resultierenden Toner
können
für bekannte
elektrofotografische Bildgebungs- und Druckverfahren ausgewählt werden,
einschließlich
digitaler Farbverfahren.
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In xerographischen Systemen, besonders Farbsystemen,
sind bei Anwendung von Farbapplikationsverfahren Toner von kleiner
Größe, vorzugsweise
zwischen 2 und 7 μm
(Mikrometer), wichtig für das
Erzielen einer hohen Bildqualität.
Es ist auch wichtig, eine niedrige Höhe an Toner („image
pile height") auf
dem Bild zu erreichen, um eine Fühlbarkeit
des Bildes („image
feel") und ein Kräuseln des Papiers
nach Schmelze zu vermeiden oder zu minimieren. Das Kräuseln von
Papier kann in xerographischen Farbverfahren ausgesprochen ausgeprägt sein,
hauptsächlich
wegen der relativ hohen Bedeckung mit Toner, die aus der Applikation
von drei bis vier Farbtonern resultiert. Während des Schmelzschritts wird
die Feuchtigkeit vom Papier durch die hohen Schmelztemperaturen
von ungefähr 120°C–200°C ausgetrieben.
Wenn nur eine Tonerlage ausgewählt
ist, wie in einfarbigen schwarzen oder xerographischen Hochglanz-Farbapplikationen, kann
die Menge an Feuchtigkeit, die während
der Schmelze ausgetrieben wird, durch das Papier readsorbiert werden,
und der resultierende Druck bleibt relativ flach, das Papier kräuselt sich
nur minimal. In Farbverfahren, in denen die Abdeckung mit Toner hoch
ist, kann die relativ dicke Tonerschicht auf dem Papier verhindern,
dass es die Feuchtigkeit wieder aufnimmt und verursacht eine Kräuselung
des Papiers in erheblichem Ausmaß. Diese und andere Defizite
und Probleme bei der Bilderstellung werden durch die Toner und Verfahren
der vorliegenden Erfindung vermieden oder minimiert.
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Es ist bevorzugt, kleine Toner-Partikelgrössen zu
verwenden, wie von 2 bis 7 μm
(Mikrometer), und mit hohem Farbmittelanteil, insbesondere Pigmentbeladung,
wie von 4 bis 15 Gewichtsprozent (Gew.-%) in Bezug auf das Tonergewicht,
so dass die Masse des Toners, die notwendig ist, um die erforderliche
optische Dichte und Farbskala zu erreichen, signifikant reduziert
werden kann, um ein Kräuseln
des Papiers zu vermeiden oder zu minimieren. Eine geringere Tonermasse
stellt auch sicher, dass einheitliche Bilder erhalten werden. Höhere Pigmentbeladungen
hingegen wirken sich oft gegensätzlich
auf das Ladungsverhalten der Toner aus. Zum Beispiel können die
Ladungsmengen zu gering für
eine ausreichende Entwicklung des Toners sein oder die Ladungsverteilungen
können
zu ausgedehnt sein, und Toner mit falscher Ladungspolarität können vorhanden
sein. Weiter können
höhere
Pigmentbeladungen eine Sensitivität im Ladungsverhalten gegenüber Umweltbedingungen,
wie Temperatur und Feuchtigkeit, verursachen. Die Toner, die gemäß der Verfahren
in der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, minimieren oder
vermeiden diese Nachteile.
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Zahlreiche Verfahren zur Herstellung
von Tonern sind bekannt, wie z. B. herkömmliche Verfahren, in denen
ein Harz mit einem Pigment durch Schmelzen vermischt oder extrudiert,
mikronisiert und pulverisiert wird, um Tonerpartikel zu liefern.
Der durchschnittliche Partikel-Volumendurchmesser, der kosteneffizient
durch herkömmliche
Verfahren hergestellt werden kann, beträgt im Allgemeinen mehr als 8
oder 9 μm
(Mikrometer) mit einer typischen GSD von mehr als 1,4. In diesen
herkömmlichen
Verfahren ist es daher wichtig, die Toner nach Größe zu klassieren,
um eine niedrigere, akzeptierbare GSD, zum Beispiel von 1,35, zu
erreichen, so dass vernünftige Bildqualitäten erhalten
werden können.
Im Allgemeinen sind zwei bis drei solcher Klassierungszyklen erforderlich,
und die Toner-Ausbeuten nach Klassierung liegen im Bereich von 40%
bis 90%, in Abhängigkeit
von der Tonergröße und den
Anforderungen an die GSD. Im Allgemeinen beträgt die Ausbeute für Toner
mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 11 μm bis 15 μm (Mikrometer) 70 bis 85% nach
der Klassierung. Für
Toner kleinerer Größen, wie
7 oder 8 μm
(Mikrometer) werden niedrigere Ausbeuten, von 50 bis 80%, erhalten.
Mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung können kleine Tonergrößen, zum Beispiel
von 2 bis 7 μm
und einer GSD von weniger als 1,35, vorzugsweise von weniger als
1,25, in den Ausführungsformen
ohne Klassierungsverfahren hergestellt werden. Da keine oder eine
nur minimale Klassierung mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung
nötig ist,
können
in Ausführungsformen
kleine Toner von 2 bis 7 μm
(Mikrometer) in ökonomischer
Weise mit Ausbeuten von 90% und größer hergestellt werden.
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In dem US Patent Nr. 4,996,127 ist
ein Toner beschrieben, der aus assoziierten Partikeln von sekundären Partikeln
besteht, die primäre
Partikel eines Polymeren mit sauren oder basischen, polaren Gruppen
und ein Farbmittel umfassen. Die für die Toner im '127 Patent ausgewählten Polymere
können durch
Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, siehe beispielsweise
Spalten 4 und 5 dieses Patentes. In Spalte 7 des '127 Patents ist angegeben,
dass der Toner durch Mischen der benötigten Menge an Farbmittel
und eines optionalen Ladungsadditivs mit einer Emulsion des Polymeren, das
eine saure oder basische, polare Gruppe trägt, erhalten durch Emulsionspolymerisation,
hergestellt werden kann. Verwiesen sei hier auch auf Spalte 9, Zeilen
50–55,
worin ein polares Monomer, wie Acrylsäure, im Emulsionsharz notwendig
ist, und das Tonerpräparat
nicht erhalten wird, ohne dass z.B. einer polare Gruppe vom Typ
der Acrylsäure,
siehe Vergleichsbeispiel I, verwendet wird.
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US Patent 4,983,488 beschreibt ein
Verfahren zur Herstellung von Tonern durch die Polymerisation eines
polymerisierbaren Monomeren, dispergiert durch Emulgierung in der
Gegenwart eines Farbmittels und/oder eines magnetischen Pulvers,
um eine wichtige Harzkomponente herzustellen und anschließendes Auslösen einer
Koagulation der resultierenden Polymerisationsflüssigkeit auf solche Weise, dass
die Partikel in der Flüssigkeit,
nach der Koagulation, einen für
einen Toner geeigneten Durchmesser haben. In Spalte 9 dieses Patentes
ist angegeben, dass koagulierte Partikel erhalten werden. Im US
Patent Nr. 4,797,339 sind Verfahren zur Herstellung von Tonern durch
Harz-Emulsionspolymerisation beschrieben, wobei, ähnlich zum '127 Patent, bestimmte
polare Harze ausgewählt
werden, und US Patent Nr. 4,558,108 beschreibt ein Herstellungsverfahren
für ein
Copolymer aus Styrol und Butadien durch spezifische Suspensionspolymerisation.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einfache und ökonomische
Verfahren zur Herstellung von schwarzen und farbigen Tonerzusammensetzungen
anzugeben, wobei die Tonergröße zum Beispiel
von 1–20 μm (Mikrometer)
mittlerer Volumendurchmesser beträgt und die GSD eng ist, kleiner
als 1,35, und wobei die Toner kontrollierte Ladungscharakteristika
aufweisen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einfache Verfahren für
schwarze und farbige Tonerzusammensetzungen anzugeben, wobei die
Verfahren involvieren: erstens Aggregieren und Koagulieren von Latex
und Farbmittel, wie Pigmentpartikel in Tonerpartikel, wahlweise
gefolgt von Waschen und anschließend von einer Modifikation
mit einer in situ erzeugten ladungssteigernden Einheit, wobei eine
effektive Kontrolle über
die Ladungscharakteristika des resultierenden Toners ermöglicht wird.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen mit einem
mittleren Partikel-Volumendurchmesser
von 1 bis 15 μm
(Mikrometer), vorzugsweise von 2 bis 7 μm (Mikrometer), und einer engen
GSD von weniger als 1,35, vorzugsweise von weniger als 1,25, mit
dem Coulterzähler
gemessen, anzugeben, wobei die Toner die geforderten Ladungscharakteristika
für eine
zweckmäßige Bildentwicklung
aufweisen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
Tonerverfahren zu liefern, wobei die Tonerzusammensetzungen mit
gewünschten
Ladungseigenschaften durch die Aggregation und Koaleszenz von Latex
und farbigen, insbesondere Pigmentpartikeln, in der Anwesenheit
von geeigneten ionischen und nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln (Aggregations/Koaleszenzsverfahren)
erhältlich
sind, und wobei die Toneroberfläche
durch die Reaktion eines Metallions mit einer ortho-Hydroxybenzoesäure (Salicylsäure) und/oder
ortho-Dihydroxybenzol
(Katechol) chemisch modifiziert ist.
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Die vorliegende Erfindung stellt
ein Verfahren zur Herstellung von Toner bereit, das das Mischen
einer wässrigen
Farbmittel-Dispersion und einer Harz enthaltenden Latexemulsion;
das Erhitzen der resultierenden Mischung bei einer Temperatur unterhalb
der Glasübergangstemperatur
(Tg) des Latexharzes, um Aggregate in der Toner üblichen Größe zu bilden; das Erhitzen
der Aggregate bei einer Temperatur oberhalb der Tg des Latexharzes,
um Schmelze oder Koaleszenz der Aggregate auszulösen; das Redispergieren des
Toners in Wasser bei einem pH-Wert
oberhalb von 7; das Zusammenbringen der Mischung mit einem Metallhalogenid
oder Salz und anschließend
mit einer Mischung aus einer alkalischen Base und einer Salicylsäure, einem
Katechol, oder Mischungen daraus, bei einer Temperatur von 25°C bis 80°C; und das
Isolieren des Tonerprodukts durch Filtration, gefolgt von Waschen
und Trocknen, umfasst.
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Die vorliegende Erfindung stellt
weiter Toner bereit, die durch das oben beschriebene Verfahren erhalten
werden, und wobei die Toneroberfläche eine ladungssteigernde
Einheit enthält,
die aus der Reaktion von einer Salicylsäure oder von einem Katechol mit
einem Metallsalz stammt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind in den Unteransprüchen
dargelegt.
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In Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden Tonerzusammensetzungen bereitgestellt, die Bindemittel,
wie ein Bindemittelharz, und Farb-, insbesondere Pigmentpartikel
umfassen, und wobei die Tonerpartikel-Oberfläche eine chemisch daran gebundene,
ladungskontrollierende Einheit aufweist, die aus der Reaktion von
einem Metallsalz mit der Tonerpartikeloberfläche, gefolgt von der nachfolgenden
Reaktion mit einem Salicylat-Ion, einem Katechol-Ion oder Mischungen
daraus, stammt. In Ausführungsformen
besteht das Verfahren der vorliegenden Erfindung im Aggregieren
von Latex und Farbmittel-Partikeln in der Anwesenheit geeigneter oberflächenaktiven
Mitteln, um Aggregate in der Toner üblichen Größe bei einer Temperatur unterhalb der
Tg des Latexharzes herzustellen, gefolgt von der Koaleszenz der
Aggregatkomponenten bei einer Temperatur oberhalb der Tg des Harzes,
um mechanisch robuste Tonerpartikel zu bilden, und wobei die Aggregatgröße und damit
die Tonergröße, hauptsächlich durch
die Temperatur kontrolliert ist, bei der die Aggregation durchgeführt wird.
Während
der Koaleszenz wird ein stabilisierendes Reagenz, das die Aggregate
daran hindert, mit steigender Temperatur an Größe zuzunehmen, wahlweise, aber
bevorzugt zugegeben, bevor die Temperatur auf Werte oberhalb der
Tg des Latexharzes erhöht
wird. Nach der Koaleszenz wird der Toner vorzugsweise gewaschen und
dann behandelt oder in Reaktion gebracht mit einem Metallsalz und
einem Salicylat-Ion und/oder einem Katechol-Ion in Wasser, bei einem
geeigneten pH-Wert von zum Beispiel 8–12 und einer Temperatur von
zum Beispiel 20°C
bis 70°C,
vorzugsweise von 40°C
bis 60°C
(Grad Celsius), für
eine effektive Dauer von zum Beispiel 15 Minuten bis zu mehreren Stunden,
wie zum Beispiel ungefähr
10 Stunden, bevor der Toner filtriert wird, mit Wasser gewaschen wird
und anschließend
in einem Ofen, einem Gefriertrockner, einem Sprühtrockner oder einem Fließbett getrocknet
wird.
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In Ausführungsformen ist die vorliegende
Erfindung auf die Aggregations/Koaleszenz-Tonerverfahren gerichtet,
die umfassen (i) das Mischen eines wässrigen Farbmittels, wie einer
Pigmentdispersion, die ein kationisches oberflächenaktives Mittel, wie Benzalkoniumchlorid,
enthält,
mit einer Latexemulsion, die ein anionisches oberflächenaktives
Mittel, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, enthält, unter Anwendung eines Homogenisators,
wodurch die Flockulation von Latex und Farbmittel, wie Pigmentpartikel, ausgelöst wird,
hauptsächlich
durch Destabilisierung, die durch die Neutralisierung entgegengesetzt
geladener oberflächenaktiver
Mittel bedingt ist; (ii) das Erhitzen der flockenförmigen Mischung
bei einer Temperatur von 30°C
bis 60°C,
wodurch die Bildung von Aggregaten in der Toner üblichen Größe ausgelöst wird, und wobei die Aggregate
umfassen: Latexpartikel, Farbmittelpartikel, wie Pigmentpartikel,
und oberflächenaktives
Mittel, und wobei die Aggregatgröße zum Beispiel
von 2 μm
(Mikrometer) bis 10 μm
(Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser reicht, mit einer GSD
von weniger als 1,35 und spezifischer von 1,14 bis 1,25; (iii) das
Bilden von mechanisch stabilen, integralen Tonerpartikeln durch
Hitze-Koaleszenz der Aggregatkomponenten, wobei das Erhitzen in
der Anwesenheit zusätzlicher anionischer
oberflächenaktiver
Mittel durchgeführt
wird, bei einer Temperatur von 65°C
bis 100°C
für eine
Dauer von zum Beispiel 30 Minuten bis 10 Stunden; (iv) das Waschen
des resultierenden Toners mit Wasser oder einer wässrigen,
basischen Lösung,
gefolgt durch die Reaktion zwischen dem Toner in einem wässrigen Medium
mit einem Metallsalz, wie Zinksulfat, und einer Salicylsäure, einem
Katechol oder Mischungen daraus, bei einem pH-Wert von 8 bis 12
und bei einer Temperatur von 25°C
bis 80°C,
Isolieren des Toners durch bekannte Verfahren, wie Filtration, Waschen, um
hauptsächlich
die oberflächenaktive
Mittel zu entfernen, und Trocknen.
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Von der chemischen Behandlung der
Tonerpartikel nach der Koaleszenz (iv) wird angenommen, dass sie
zu einer chemischen Bindung der Metallionen aus dem Metallsalz an
die Toneroberfläche
führt. Die
an die Oberfläche
gebundene Metallionen reagieren wiederum mit den zugesetzten Salicylat-
oder den Katecholat-Ionen, so dass an die Oberfläche gebundene, ladungskontrollierende
Funktionalitäten auf
den Tonerpartikeln gebildet werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung betreffen ein Verfahren zur Herstellung von Toner, umfassend:
das Mischen einer wässrigen
Farbmittel-Dispersion
und einer Harz enthaltenden Latexemulsion; das Erhitzen der resultierenden
Mischung bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) des
Latexharzes, um Aggregate in der Toner üblichen Größe zu bilden; das Erhitzen
der resultierenden Aggregate bei einer Temperatur oberhalb der Tg
des Latexharzes, um die Schmelze oder Koaleszenz der Komponenten
der Aggregate zu bewirken; das Redispergieren des Toners in Wasser
bei einem pH-Wert oberhalb von 7; das Zusammenbringen der resultierenden
Mischung mit einem Metallhalogenid oder Salz und anschließend mit
einer Mischung aus einer alkalischen Base und einer Salicylsäure, einem
Katechol oder Mischungen daraus bei einer Temperatur von 25°C bis 80°C; und das
Isolieren des Tonerproduktes durch Filtration, Waschen und Trocknen.
Der nach dem Schmelzschritt resultierende Toner kann filtriert werden.
In bevorzugten Ausführungsformen
findet das Mischen der wässrigen
Farbmittel-Dispersion mit der Harz enthaltenden Latexemulsion von
20°C bis
30°C statt;
der pH Wert liegt zwischen 8 und 11. Es ist bevorzugt, dass der Toner
durch Mischen der Farbmittel- Dispersion
mit der Latexemulsion durch eine Vorrichtung, die große Scherkräfte liefert,
vorgenommen wird, und wobei die Farbmittel-Dispersion eine Pigmentdispersion
ist und ein ionisches oberflächenaktives
Mittel enthält,
und das Latex ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel und ein
ionisches oberflächenaktives
Mittel mit einer der Ladung des ionischen oberflächenaktiven Mittels in der
Pigment-Dispersion entgegengesetzten Ladung; das Erhitzen der resultierenden
Mischung bei einer Temperatur von 30°C bis 60°C um die Bildung der Aggregate
mit einer Partikelgröße von 2
bis 10 μm
(Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser, auszulösen, das
Erhitzen der Aggregatsuspension in der Anwesenheit eines Aggregat-Stabilisators,
um zu verhindern oder zu minimieren, dass die Aggregate in der Größe zunehmen,
wobei das Erhitzen auf eine Temperatur von 65°C bis 100°C erfolgt; das Filtrieren des
Toners und Redispergieren in Wasser bei einem pH-Wert oberhalb oder
gleich 7 und das Zufügen
von einem Metallhalogenid oder Salz und dann von einer wässrigen
Mischung aus einer alkalischen Base und einer Salicylsäure, einem
Katechol oder Mischungen daraus, und wobei das Zufügen bei
einer Temperatur im Bereich von 25°C bis 80°C erfolgt; und das Isolieren
des Tonerprodukts durch Filtration, Waschen und Trocknen. Es ist
bevorzugt, dass die Tonergröße von 2
bis 10 μm
(Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser beträgt und dass der Toner eine
Partikelgrößenverteilung
von 1,12 bis 1,35 (GSD) aufweist. Es ist weiter bevorzugt, dass
das ionische oberflächenaktives
Mittel in der Farbmittel-Dispersion ein kationisches oberflächenaktives
Mittel ist und das ionische oberflächenaktives Mittel in der Latexemsulsion
ein anionisches oberflächenaktives
Mittel ist. Vorzugsweise wird das Latexharz aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend
aus: Poly(styrol-butadien), Poly(methylstyrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien),
Poly(propylmethylacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien),
Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien),
Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren),
Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren),
Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren),
Poly(methylacrylat-isopren), Poly(ethylacrylat-isopren), Poly(propylacrylat-isopren),
Poly(butylacrylat-isopren), Poly(styrol-propyl-acrylat), Poly(styrol-butylacrylat),
Poly(styrol-butadien-acrylsäure),
Poly(styrol-butadien-methacrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylnitril-acrylsäure, Poly(styrol- butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril)
und Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), und das Harz ist wahlweise
in einer Menge anwesend, die von 80 Gew.-% bis 98 Gew.-% in Bezug
auf das Tonergewicht reicht. Es ist bevorzugt, dass das Farbmittel
ein Pigment ist, wie Kohlenstoffschwarz, Magnetit, Cyan, Gelb, Magenta-Pigmente
oder Mischungen daraus. Es ist auch bevorzugt, dass die Salicylsäure, Katechol,
Metallhalogenid oder Salz jeweils in einer Menge von 0,01 bis 5
Gew.-% in Bezug auf das Tonergewicht verwendet werden. Zu der Oberfläche der
gebildeten Toner wird vorzugsweise zugefügt: Metallsalze, Metallsalze
von Fettsäuren,
Silikate, Metalloxide oder Mischungen daraus, jeweils in einer Menge
von 0,1 bis 10 Gew.%.
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Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von
Toner aus Harz und Farbmittel umfasst:
- (i)
das Herstellen oder Bereitstellen von einer wässrigen Farbmittel-Dispersion,
wobei die Dispersion ein Farbmittel und ein ionisches oberflächenaktives
Mittel enthält;
- (ii) das Mischen der Farbmittel-Dispersion mit einer Latexemulsion,
umfassend Harzpartikel und ein nicht-ionisches oberflächenaktives
Mittel und ein ionisches oberflächenaktives
Mittel mit einer Ladung, die entgegengesetzt zu der des ionischen
oberflächenaktiven
Mittels in der Farbmittel-Dispersion ist;
- (iii) das Erhitzen der resultierenden Mischung unterhalb der
Glasübergangstemperatur
(Tg) der Latexharzpartikel, um Aggregate in der Toner üblichen
Größe zu bilden;
- (iv) das Erhitzen der resultierenden Aggregatsuspension von
(iii) oberhalb der Tg der Latexharzpartikel in der Anwesenheit von
Aggregatstabilisatoren;
- (v) das Filtrieren und wahlweise Waschen des Tonerprodukts und
danach Redispergieren des Toners in Wasser bei einem pH-Wert oberhalb
oder gleich 7;
- (vi) das Zufügen
von Metallhalogenid oder Salz zu der resultierenden Mischung und
anschließend das
Zufügen
von einer Mischung aus einer alkalischen Base und einer Salicylsäure, zusammen mit
einem Katechol bei einer Temperatur von 25°C bis 80°C; und
- (vii) das Umhüllen,
falls angebracht, gefolgt durch die Isolation des Tonerproduktes,
Waschen und Trocknen.
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Vorzugsweise ist das oberflächenaktive
Mittel in der Farbmittel-Dispersion ein kationisches oberflächenaktives
Mittel und das ionische oberflächenaktive
Mittel in der Latexemulsion ein anionisches oberflächenaktives
Mittel, oder das oberflächenaktives
Mittel in der Farbmittel-Dispersion ist ein anionisches oberflächenaktives
Mittel, und das ionische oberflächenaktives
Mittel in der Latexemulsion ist ein kationisches oberflächenaktives
Mittel. Weiter ist bevorzugt, dass das Erhitzen von Latex, Farbmittel
und oberflächenaktiven
Mitteln in der Aggregation (iii) bei Temperaturen von 15°C bis 1°C unterhalb
der Tg des Latexharzes für
eine Dauer von 0,5 bis zu 5 Stunden durchgeführt wird; das Erhitzen der
Aggregatsuspension in der Koaleszenz (iv) bei 20°C bis 50°C oberhalb der Tg des Latexharzes
für eine
Dauer von 1 bis 5 Stunden stattfindet; und das Zufügen von
Metallsalzen und Salicylsäure
und/oder Katechol bei einer Temperatur von 40°C bis 60°C für eine Dauer von 0,5 bis 3
Stunden durchgeführt
wird. Vorzugsweise ist das Harz aus einer Gruppe ausgewählt, bestehend aus:
Poly(styrol-butadien-acrylsäure),
Poly(styrol-butadien-methacrylsäure),
Poly(styrol-butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril),
Poly(styrol-butylacrylatacryl-nitril-acrylsäure) und Poly(styrol-butadien-acrylnitril-acrylsäure). Die
Latexharzgröße beträgt normalerweise
0,05 bis 1 μm
(Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser und die Farbmittel-Partikelgröße beträgt normalerweise
0,01 bis 1 μm
(Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser. Das nicht-ionische oberflächenaktive
Mittel in der Latexemulsion ist vorzugsweise ausgewählt aus
einer Gruppe, bestehend aus: Polyvinylalkohol, Methalose, Methylcellulose,
Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose,
Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether,
Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether
und Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol und das anionische oberflächenaktive
Mittel ist ausgewählt
aus einer Gruppe, bestehend aus: Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfat
und Natriumdodecylnaphthalinsulfat; und das kationische oberflächenaktive
Mittel ist wahlweise ein quaternäres
Ammoniumsalz. Bevorzugter ist das anionische oberflächenaktive
Mittel aus einer Gruppe ausgewählt,
bestehend aus: Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfat
und Natriumdodecylnaphthalinsulfat; und das kationische oberflächenaktive
Mittel ist ein quaternäres
Ammoniumsalz. Typischerweise liegen die nicht-ionischen, anionischen
und kationischen oberflächenaktive
Mittel in einer wirksamen Menge von 0,01 bis 5 Gew.-% in Bezug auf
das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung vor.
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Es ist bevorzugt, dass das Metallhalogenid oder
Salz aus einer Gruppe ausgewählt
wird, bestehend aus: Zinkacetat, Zinkhalogenid, Zinkhydroxyd, Zinknitrat,
Zinksulfat, Zinktoluolsulfonat, Zinktrifluoracetat, Cadmiumacetat,
Cadmiumhalogenid, Cadmiumcarbonat und Cadmiumsulfat. Vorzugsweise
wird das Latexharz durch Emulsionspolymerisation von Vinylpolymeren
hergestellt, ausgewählt
aus einer Gruppe, bestehend aus: Styrol und substituierten Styrolen,
1,3-Dienen, substituierten 1,3-Dienen, Acrylaten, Methacrylaten,
Acrylnitril, Acrylsäure
und Methacrylsäure.
Die Salicylsäure
und/oder Katechol und Metallhalogenid oder Salz sind jeweils typischerweise
ausgewählt
in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-% in Bezug auf das Tonergewicht.
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Beispiele von Salicylsäuren, die
für die
Reaktion ausgewählt
werden können,
schließen
ein: geeignete Benzoesäuren,
wie 2-Hydroxybenzoesäure, Alkyl-ähnliche
Methyl-Salicylsäuren,
Halogen-, wie Brom-salicylsäuren,
Chlor-salicylsäuren,
Iodsalicylsäuren,
2-Hydroxy-iso-phthalsäure
und Ähnliche; 3,5-Dimethyl-salicylsäure, 3,5-Diethyl-salicylsäure, 3,5-Dipropyl-salicylsäure, 3,5-Dibrom-salicylsäure, 3,5-Chlor-salicylsäure, 3,5-Iod-salicylsäure, 3,5-di-tert-butyl-salicylsäure und Ähnliche.
Beispiele von Katecholen schließen
ein: Dihydroxybenzol, Methylkatechole, Ethylkatechole, Propylkatechole, 4-tert-Butylkatechol
und Ähnliche
und allgemein substituierte Benzene, Alkylkatechole und Ähnliche.
Beispiele von Metallsalzen schließen ein: Zinkchlorid, Zinkbromid,
Zinkjodid, Zinknitrat, Zinksulfat, Cadmiumbromid, Cadmiumchlorid,
Cadmiumjodid, Cadmiumsulfat, andere Metallsalze und Ähnliche.
Im Allgemeinen werden äquimolare
Mengen der Metallsalze und der Salicylsäure oder des Katechols in der
Reaktion verwendet, wobei die wirksamen Mengen der kombinierten
Metallionen und Salicylsäure
oder Katechol in einem Bereich von zum Beispiel 0,01 bis 5 Gew.-%,
vorzugsweise zwischen 0,05 und 1 Gew.-%, in Bezug auf das Tonergewicht,
liegen.
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Illustrierende Beispiele von Latexharzen oder
Polymeren, die für
das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt sind, schliessen bekannte Polymere
ein, wie: Poly(styrol-butadien), Poly(methylstyrol-butadien), Poly(methylmethacrylatbutadien),
Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethylacrylat-butadien),
Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylatbutadien),
Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrolisopren),
Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren),
Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren), Poly(methylacrylat-isopren),
Poly(ethylacrylatisopren), Poly(propylacrylat-isopren), Poly(butylacrylat-isopren),
Polystyrol-propylacrylat), Polystyrol-butylacrylat), Poly(styrol-butadien-acrylsäure), Poly(styrolbutadien-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrolbutylacrylat-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril)
und Poly(styrolbutyl-acrylat-acrylnitril-acrylsäure) und Ähnliche; Das in Ausführungsformen
ausgewählte Harz
wird in verschiedenen wirksamen Mengen angewendet, wie zum Beispiel
von 85 Gew.-% bis 98 Gew.-% in Bezug auf das Tonergewicht, und die
Latexpartikelgröße kann
zum Beispiel von 0,05 μm
(Mikrometer) bis 1 μm
(Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser reichen, wie mit dem Brookhaven
Nanogrößen-Partikel-Analysiergerät bestimmt.
Andere Größen und
wirksame Mengen der Latexpartikel können in Ausführungsformen
ausgewählt
werden. Die Gesamtheit aller Tonerkomponenten, wie Harz, Farbmittel
und wahlweise Toneradditiva ist gleich 100% oder 100 Teile.
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Das für das Verfahren der vorliegenden
Erfindung ausgewählte
Harz wird vorzugsweise durch Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt
und die Monomere, die in solchen Verfahren verwendet werden, schließen ein:
Styrol, Acrylate, Methacrylate, Butadien, Isopren, Acrylnitril,
Acrylsäure,
Methacrylsäure,
Styrolacrylate, Styrolmethacrylate und Ähnliche. Bekannte Kettenübertragungsreagenzien,
zum Beispiel Dodecanthiol, in wirksamen Mengen von zum Beispiel
0,1 bis 10 Prozent und/oder Kohlenstofftetrabromid in wirksamen
Mengen von 0,1 bis 10% können
auch verwendet werden, um das Molekulargewicht des Harzes während der
Polymerisation zu kontrollieren. Andere Verfahren, um Harzpartikel von
zum Beispiel 0,05 μm
(Mikrometer ) bis 1 μm
(Mikrometer) zu erhalten, können
aus Polymer-Mikrosuspensionsverfahren, wie Verfahren, die in dem
US Patent 3,674,736 offenbart sind, Polymerlösungs-Mikrosuspensionsverfahren, die im US
Patent 5,290,654 offenbart sind, mechanischen Mahlverfahren oder
anderen bekannten Verfahren ausgewählt werden.
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Verschiedene bekannte Farbmittel,
wie Farbstoffe, Pigmente, Mischungen von Farbstoffen, Mischungen
von Pigmenten, Mischungen von Pigmenten und Farbstoffen, andere
bekannte, geeignete Farbmittel, und besonders Pigmente, die in dem
Toner in einer wirksamen Menge von zum Beispiel 1 bis 15 Gew.-%
in Bezug auf das Tonergewicht vorliegen, und vorzugsweise in einer
Menge von 3 bis 10 Gew.-% in Bezug auf das Tonergewicht, die ausgewählt werden
können,
schließen
ein: Kohlenstoffschwarz wie REGAL 330TM,
Magnetite, wie Mobay-Magnetite
MO8029TM, MO8060TM,
kolumbianische Magnetite, verschiedene MAPICO BLACKSTM und
oberflächenbehandelte
Magnetite und Pfizer Magnetite CB4799TM,
CB5300TM, CB5600TM, MCX6369TM. Im Allgemeinen sind die auszuwählenden
farbigen Pigmente: Cyan, Magenta und Gelbpigmente oder Mischungen
daraus.
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Farbmittel schließen Pigmente, Farbstoffe, Mischungen
daraus oder Mischungen von Pigmenten, Mischungen von Farbstoffen
und Ähnliche
ein.
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Oberflächenaktive Mittel in Mengen
von zum Beispiel 0,01 bis 20%, oder spezifischer von 0,1 bis 15
Gew.-%, in Bezug auf das Gewicht der Reaktionsmischung, schließen in Ausführungsformen
zum Beispiel ein: nicht-ionische
oberflächenaktive
Mittel, wie Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, erhältlich von
Rhone-Poulenc als IGEPAL CA-210TM, IGEPAL CA-520TM, IGEPAL CA-720TM,
IGEPAL CO-890TM, IGEPAL CO-720TM,
IGEPAL CO-290TM, IGEPAL CA-210TM,
ANTAROX 890TM und ANTAROX 897TM. Eine
wirksame Menge des nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittels in Ausführungsformen
reicht zum Beispiel von 0,01 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise von
0,1 bis 5 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht der Reaktionsmischung.
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Beispiele ionischer, oberflächenaktiver
Mittel schließen
anionische und kationische ein, Beispiele anionischer oberflächenaktiver
Mittel sind: Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat,
Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Abietinsäure, erhältlich von Aldrich,
NEOGEN RTM, NEOGEN SCTM,
erhältlich von
Kao und Ähnliche.
Eine wirksame Konzentration des anionischen, oberflächenaktiven
Mittels, wie allgemein gebraucht, reicht zum Beispiel von 0,01 bis 10
Gew.-% und vorzugsweise von 0,1 bis 5 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht
der Reaktionsmischung.
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Beispiele kationischer oberflächenaktiver Mittel,
die für
die Toner und Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden,
schließen
zum Beispiel ein: Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid,
Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid,
Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C12-,
C15-, C17-Trimethylammoniumbromide,
Halogenidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid,
MIRAPOLTM und ALKAQUATTM,
erhältlich
von Alkaril Chemical Company, SANIZOLTM (Benzalkoniumchlorid),
erhältlich
von Kao Chemicals und Ähnliche
und Mischungen daraus. Dieses oberflächenaktive Mittel wird in verschiedenen
wirksamen Mengen verwendet, wie zum Beispiel von 0,01 Gew.-% bis
5 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht der Reaktionsmischung. Vorzugsweise
reicht das molare Verhältnis
zwischen dem kationischen oberflächenaktiven
Mittel, das bei der Flockulation verwendet wird, und dem anionischen
oberflächenaktiven
Mittel, das bei der Latexherstellung verwendet wird, von 0,5 bis
4, vorzugsweise von 0,5 bis 2.
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Beispiele für das zusätzliche oberflächenaktive
Mittel, das während
oder vor der Koaleszenz der Aggregatsuspension zugefügt werden
kann, um zum Beispiel zu verhindern, dass die Aggregate an Größe zunehmen
oder um die Aggregatgröße mit ansteigender
Temperatur zu stabilisieren, können
aus den anionischen oberflächenaktiven
Mitteln ausgewählt werden,
wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat,
Dialkylbenzolalkylsulfaten und -sulfonaten, Abietinsäure, erhältlich von
Aldrich, NEOGEN RTM, NEOGEN SCTM,
erhältlich
von Kao und Ähnliche.
Diese oberflächenaktiven
Mittel können
auch aus nicht-ionischen
oberflächenaktiven
Mittel ausgewählt
werden, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose,
Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose,
Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether,
Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat,
Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol,
erhältlich
von Rhone-Poulenc als IGEPAL CA-210TM, IGEPAL CA-520TM, IGEPAL CA-720TM,
IGEPAL CO-890TM, IGEPAL CO-720TM,
IGEPAL CO-290TM, IGEPAL CA-210TM,
ANTAROX 890TM und ANTAROX 897TM. Eine
wirksame Menge der anionischen und nicht-ionischen oberflächenaktives
Mittel, die im Allgemeinen verwendet wird für die Stabilisierung der Aggregatgröße, reicht
zum Beispiel von 0,01 bis 10 Gew.% und vorzugsweise von 0,01 bis
5 Gew.-% in Bezug auf das Gewicht der Reaktionsmischung.
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Oberflächenadditiva, die den Tonerzusammensetzungen
zugefügt
werden können,
um hauptsächlich
ihre Pulver-Fliesseigenschaften zu verbessern, schließen zum
Beispiel ein: Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidale Silikate,
Metalloxide, wie Titanoxide, Zinnoxide, andere bekannte Fliessadditiva,
Mischungen daraus und Ähnliche,
wobei die Additiva normalerweise in einer Menge von zum Beispiel
0,1 bis 2 Gew.-% vorhanden sind, verwiesen wird auf die US Patente
3,590,000; 3,720,617; 3,655,374 und 3,983,045. Bevorzugte Additiva schließen Zinkstearat
und AEROSIL R972TM ein, erhältlich von
Degussa, jedes in Mengen von 0,1 bis 2%, und wobei die Additiva
zum Beispiel während des
Aggregationsverfahrens zugefügt
werden können
oder unter das gebildete Tonerprodukt gemischt werden können.
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Entwicklerzusammensetzungen können hergestellt
werden durch Mischen der Toner, erhalten mit den Verfahren der vorliegenden
Erfindung, mit bekannten Trägerpartikeln,
einschließlich
beschichteten Trägern,
wie Stahl, Ferrite und Ähnliche,
verwiesen wird auf die US Patente 4,937,166 und 4,935,326, zum Beispiel
in einer Menge von 2% Tonerkonzentration bis 8% Tonerkonzentration.
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Bildgebungsverfahren werden auch
mit den Tonern der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen, verwiesen
wird zum Beispiel auf eine Anzahl von Patenten, die hier genannt
sind, sowie US Patent 4,265,660.
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Die folgenden Beispiele werden gebracht, um
die verschiedenen Gebiete der vorliegenden Erfindung weiter zu definieren.
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Beispiel I
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Eine Lösung aus oberflächenaktivem
Mittel aus 135,4 Gramm des anionischen oberflächenaktiven Mittels NEOGEN
RTM und 64,7 Gramm des nicht-ionischen oberflächenaktiven
Mittels ANTAROX CA-897TM in 8030 Gramm deionisiertem
Wasser wurden mit Hilfe eines Trichters in einen 5 Gallonen-Reaktor
gegeben. Zu der Lösung,
die oberflächenaktive
Mittel enthielt, wurde eine Lösung
aus 60,2 Gramm Ammoniumpersulfat als Initiator in 1 Kilogramm deionisiertem
Wasser gegeben. Der Reaktormantel wurde so eingestellt, dass er
eine Temperatur von 25°C
hält. Separat
wurde eine Mischung aus 60,2 Gramm Kohlenstofftetrabromid, 120,4 Gramm
Acrylsäure
und 120,4 Gramm Dodecanthiol der Monomerenmischung aus 4936 Gramm
Styrol und 1048 Gramm N-Butyl-Acrylat zugefügt. Die Mischung wurde dann
in den 5 Gallonen-Reaktor gegeben, der durch einen kontinuierlichen
Strom an Stickstoff, der durch den Reaktor strömte, unter einer Stickstoffatmosphäre gehalten
wurde. Die Rühreinheit
des Reaktors wurde gestartet und der Stickstoff strömte solange
ein, bis der Reaktor eine Temperatur von 70°C erreichte (Grad Celsius im
weiteren), zu dieser Zeit war der Reaktor vollständig geschlossen. Die Reaktortemperatur
wurde mit folgendem Heizprofil programmiert: 25°C für 30 Minuten, Anstieg der Temperatur
von 25°C
bis 45°C
mit einer Geschwindigkeit von 1°C
pro Minute, von 45°C
bis 53°C
mit einer Geschwindigkeit von 0,5°C
pro Minute, von 53°C bis
55°C mit
einer Geschwindigkeit von 0,3°C
pro Minute und von 55°C
bis 70°C
mit einer Geschwindigkeit von 0,1°C
pro Minute. Nachfolgend wurde die Mischung für 4 Stunden bei 70°C gehalten,
bevor sie auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, abgekühlt wurde, dann wurde sie in
Plastikbecher abgefüllt.
Das erhaltene Latexprodukt wurde bei 3000 U/min für 2 Minuten
zentrifugiert, um zum Beispiel die niedermolekularen Bestandteile
zu entfernen. Der resultierende Latex besaß die folgenden Eigenschaften:
Mw = 30,5 K (30 500), Mn =
4,9 K, Partikelgröße = 260
Nanometer und Tg = 54,9°C.
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260,0 Gramm von dem oben hergestellten Latex
und 220,0 Gramm einer wässrigen
Cyan-Pigment-Dispersion, die 4,0 Gramm Cyan-Pigment 15.3 und 2,6
Gramm des kationischen oberflächenaktiven Mittels
SANIZOL BTM enthält, wurden zu 400 Milliliter Wasser
zugefügt
und bei hohen Scherkräften
mit einem Polytron gerührt.
Die resultierende Mischung wurde in einen 2 Liter Kolben überführt und
bei einer Temperatur von 50°C
für 1,0
Stunde erwärmt,
bevor 35 Milliliter einer 16%-igen,
wässrigen
NEOGEN RTM-Lösung
zugefügt
wurden. Nachfolgend wurde die Mischung auf 95°C erwärmt und für eine Dauer von 3,5 Stunden
bei dieser Temperatur belassen, bevor die Mischung auf Raumtemperatur
abgekühlt wurde.
Der Filterkuchen wurde in 4 Liter Wasser mit Hilfe eines mechanischen
Rührers
redispergiert und die resultierende Toneraufschlämmung wurde auf einen pH-Wert
von 8,5 mit verdünnter,
wässriger KOH-Lösung eingestellt,
für 30
Minuten gerührt
und filtriert. Der Filterkuchen wurde wieder in 4 Liter Wasser redispergiert,
für 30
Minuten gerührt
und filtriert. Das Waschen wurde zweimal in der gleichen Weise wiederholt.
-
85 Gramm des Filterkuchens, der ungefähr 50 Gramm
der trockenen Tonerpartikel enthielt, wurden in 500 Milliliter Wasser
dispergiert. Nachdem der pH-Wert der Mischung auf 8,5 mit verdünnter KOH-Lösung eingestellt
war, wurden 0,38 Gramm Zinksulfat-Heptahydrat zugefügt. Die
resultierende Mischung wurde unter Rühren auf 50°C erwärmt, bevor eine Lösung aus
0,67 Gramm 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und 0,2 Gramm einer 85%-igen
Kaliumhydroxyd-Lösung
in 20 Milliliter Wasser zugefügt
wurde. Die Reaktionsmischung wurde dann bei 50°C für zwei Stunden gerührt und
dann filtriert. Der resultierende Toner, der das obige Harz, Pigment
und auf der Toneroberfläche
eine ladungsverstärkende
Einheit umfasste, die von der Reaktion aus Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure herrührte, wies
nachweislich eine Partikelgröße von 6,8 μm (Mikrometer) mittlerer
Volumendurchmesser auf und eine Partikelgrößenverteilung von 1,21, wie
mit dem Coulterzähler
bestimmt.
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Die Bestimmung der Tonerladung wurde
gemäß der folgenden
Prozedur durchgeführt.
In einer 120 Milliliter Glasflasche wurde 1 Gramm des hergestellten
Toners zu 24 Gramm Trägerpartikel
zugefügt, die
65 μm (Mikrometer)
Partikel mit einem Stahlkern enthielten, die mit einer Mischung
aus 20 Gew.-% VULCAN Kohlenstoff-Schwarz bedeckt waren, dispergiert
in 80% Poly(methylmethacrylat), und wobei das Beschichtungsgewicht
1% war. Proben, ungefähr
5 bis 10 Gramm des Toners und Trägers,
wurden in einer Kammer, die die Umgebung simuliert, bei 20 oder
80% relativer Feuchtigkeit für
ungefähr
18 Stunden belassen. Die Flasche wurde dann verschlossen und die
Inhalte wurden durch 30 minütiges
Rollen der Flasche vermischt, um eine stabile triboelektrische Ladung
zu erhalten. Die Tonerladung wurde mit einem Standard-Faradaykäfig-Tribo-„Blow-of"-Gerät ermittelt.
Für den
Toner dieses Beispiels lagen die Tribowerte bei 20 und 80%-iger
Luftfeuchte, bei –63,6
bzw. –18,4
Micro-Coulombs pro Gramm (μC/g).
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Beispiel II
-
Ein Cyantoner wurde gemäß dem Verfahren in
Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Toner mit 0,13
Gramm Zinksulfat-Heptahydrat und 0,22 Gramm 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und
0,15 Gramm 85%-iger Kaliumhydroxydlösung behandelt wurde. Der Toner,
der Harz, Pigment und auf der Toneroberfläche eine ladungsverstärkende Einheit
umfasst, die von Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure abstammt,
wies nachweislich eine Partikelgröße von 7,2 μm (Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser
auf und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,18, wie mit dem Coulterzähler
bestimmt. Die Tribowerte, bestimmt mit dem Verfahren aus Beispiel
I, waren –60,8 μC/g und –19.8 μC/g bei 20
bzw. 80% relativer Feuchte.
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Beispiel III
-
Ein Cyantoner wurde gemäß dem Verfahren in
Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Toner mit 0,065
Gramm Zinksulfat-Heptahydrat und 0,11 Gramm 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und
0,1 Gramm 85%-iger Kaliumhydroxydlösung behandelt wurde. Der Toner,
der Harz, Pigment und auf der Toneroberfläche eine ladungsverstärkende Einheit
umfasst, die von Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure abstammt,
wies nachweislich eine Partikelgröße von 6,9 μm (Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser
auf und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,18, wie mit dem Coulterzähler
bestimmt. Die Tribowerte, bestimmt mit dem Verfahren aus Beispiel
I, waren –56,3 μC/g und –15,6 μC/g bei 20
bzw. 80% relativer Feuchte.
-
Vergleichsbeispiel
A
-
Ein Vergleichstoner wurde gemäß dem Verfahren
in Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Toner nicht
in Reaktion mit Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure gebracht wurde. Der Toner
wies nachweislich eine Partikelgröße von 7,0 μm (Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser
auf und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,21, wie mit dem Coulterzähler
bestimmt. Die Bewertung des Toners gemäß dem Verfahren von Beispiel
I ergibt Tribowerte von –25,6 μC/g und –7,9 μC/g bei 20
bzw. 80% relativer Feuchte oder signifikant geringere Ladungsniveaus
als die der Toner in den Beispielen I, II und III.
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Beispiel IV
-
260,0 Gramm der Latexemulsion, hergestellt wie
in Beispiel I, und 220,0 Gramm einer wässrigen Kohlenstoffschwarz-Dispersion,
die 6,7 Gramm REGAL 330TM Kohlenstoffschwarz
und 2,6 Gramm des kationischen oberflächenaktiven Mittels SANIZOL BTM enthielt, wurden gleichzeitig zu 400 Milliliter
Wasser gegeben und bei hohen Scherkräften mittels Polytron gerührt. Die
Mischung wurde in ein 2 Liter Reaktionsgefäß gegeben und bei einer Temperatur
von 50°C
für 1,5
Stunden erwärmt,
bevor 35 Milliliter einer 16%-igen wässrigen NEOGEN RTM-Lösung zugefügt wurden.
Nachfolgend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und bei dieser Temperatur
für eine
Dauer von 4 Stunden gehalten, bevor die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt und
anschließend
filtriert wurde. Der Filterkuchen wurde mit Hilfe eines mechanischen
Rührers
in 4 Liter Wasser resdispergiert und die resultierende Toneraufschlämmung wurde
mit verdünnter,
wässriger
KOH-Lösung auf
einen pH-Wert von 8,5 eingestellt, für 30 Minuten gerührt und
dann filtriert. Das Waschen wurde zweimal auf die gleiche Weise
wiederholt.
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85 Gramm des Filterkuchens, der ungefähr 50 Gramm
der trockenen Tonerpartikel enthielt, wurden in 500 Milliliter Wasser
dispergiert. Nachdem der pH-Wert der Mischung auf 8,5 mit verdünnter, wässriger
KOH-Lösung
eingestellt war, wurden 0,13 Gramm Zinksulfat-Heptahydrat zugefügt. Die
resultierende Mischung wurde unter Rühren auf 50°C erwärmt, bevor eine Lösung aus
0,23 Gramm 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und
0,15 Gramm einer 85%-igen Kaliumhydroxyd-Lösung in 20 Milliliter Wasser
zugefügt
wurde. Die Reaktionsmischung wurde dann bei 50°C für zwei Stunden gerührt und dann
filtriert. Der resultierende Toner, der das obige Harz, Pigment
und auf der Toneroberfläche
eine ladungsverstärkende
Einheit umfasste, die aus der Reaktion von Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure herrührte, wies
eine Partikelgröße von 7,1 μm (Mikrometer)
mittlerer Volumendurchmesser und eine Partikelgrößenverteilung von 1,19 auf,
wie mit dem Coulterzähler
bestimmt. Die Tribowerte des Toners, bestimmt gemäß dem in
Beispiel I beschriebenen Verfahren, betrugen –45,3 μC/g und –16,1 μC/g bei 20 bzw. 80% relativer
Feuchte.
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Vergleichsbeispiel
B
-
Ein schwarzer Vergleichstoner wurde
gemäß dem in
Beispiel II beschriebenen Verfahren hergestellt, mit der Ausnahme,
dass der Toner nicht in Reaktion mit Zink-Ionen und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure gebracht
wurde. Der Toner wies nachweislich eine Partikelgröße von 7,0 μm (Mikrometer)
mittlerer Volumendurchmesser auf und eine GSD von 1,20. Die Tribowerte
des Toners, bestimmt gemäß dem in
Beispiel I beschriebenen Verfahren, betrugen –10,3 μC/g und –4,2 μC/g bei 20 bzw. 80% relativer
Feuchte oder signifikant geringere Ladungsniveaus in Vergleich zu
dem Toner in Beispiel IV.
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Beispiel V
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260,0 Gramm der Latexemulsion, hergestellt wie
in Beispiel I, und 220,0 Gramm einer wässrigen gelben Pigment-Dispersion,
die 9,3 Gramm Pigment-Yellow 17 und 2,6 Gramm des kationischen oberflächenaktiven
Mittela SANIZOL BTM enthielt, wurden gleichzeitig
zu 400 Milliliter Wasser gegeben und bei hohen Scherkräften mittels
Polytron gerührt. Die
Mischung wurde in ein 2 Liter Reaktionsgefäß gegeben und bei einer Temperatur
von 50°C
für 1,5 Stunden
erwärmt,
bevor 45 Milliliter einer 16%-igen wässrigen NEOGEN RTM-Lösung zugefügt wurden. Nachfolgend
wurde die Mischung auf 95°C
erwärmt und
bei dieser Temperatur für
eine Dauer von 4 Stunden gehalten, bevor die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt und
anschließend
filtriert wurde. Der Filterkuchen wurde mit Hilfe eines mechanischen
Rührers in
4 Liter Wasser resdispergiert und die resultierende Toneraufschlämmung wurde
mit verdünnter,
wässriger
KOH-Lösung
auf einen pH-Wert
von 8,5 eingestellt, für
30 Minuten gerührt
und dann filtriert. Der Filterkuchen wurde wieder in 4 Liter Wasser
redispergiert, für
30 Minuten gerührt
und filtriert. Das Waschen wurde zweimal auf die gleiche Weise wiederholt.
-
85 Gramm des Filterkuchens, der 50
Gramm der trockenen Tonerpartikel enthielt, wurden in 500 Milliliter
Wasser dispergiert. Nachdem der pH-Wert der Mischung auf 8,5 mit
verdünnter,
wässriger KOH-Lösung eingestellt
war, wurden 0,13 Gramm Zinksulfat-Heptahydrat zugefügt. Die
resultierende Mischung wurde unter Rühren auf 50°C erwärmt, bevor eine Lösung aus
0,23 Gramm 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und 0,15 Gramm einer 85%-igen
Kaliumhydroxyd-Lösung
in 20 Milliliter Wasser zugefügt wurde.
Die Reaktionsmischung wurde dann bei 50°C für zwei Stunden gerührt und
filtriert. Der resultierende Toner, der das obige Harz, Pigment
und auf der Toneroberfläche
eine ladungsverstärkende
Einheit umfasst, die, von der Reaktion aus Zinksulfat und 3,5-di-tert-Butylsalicylsäure abstammt,
wies eine Partikelgröße von 6,8 μm (Mikrometer)
mittlerer Volumendurchmesser auf und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,18, wie mit dem Coulterzähler
bestimmt. Die Tribowerte des Toners, bestimmt gemäß dem in Beispiel
I beschriebenen Verfahren, betrugen –52,8 μC/g und –17,6 μC/g bei 20 bzw. 80% relativer Feuchte.
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Vergleichsbeispiel
C
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Ein gelber Vergleichstoner wurde
gemäß dem Verfahren
in Beispiel IV hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Toner nicht
in Reaktion mit Zinksulfat und 3,5-di-tert-Butylsalicylsäure gebracht wurden. Der Toner
wies eine Partikelgröße von 6,7 μm (Mikrometer)
mittlerer Volumendurchmesser auf und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,19. Die Tribowerte, bestimmt mit dem Verfhahren aus Beispiel
I, waren –13,6 μC/g und –4,4 μC/g bei 20
bzw. 80% relativer Feuchte oder signifikant geringere Ladungsniveaus als
die des Toners in Beispiel V.
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Beispiel VI
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260,0 Gramm der Latexemulsion, hergestellt wie
in Beispiel I, und 220,0 Gramm einer wässrigen Magenta-Pigment-Dispersion,
die 5,5 Gramm Pigment-Red 81.3 und 2,6 Gramm des kationischen oberflächenaktiven
Mittels SANIZOL BTM enthielt, wurden gleichzeitig
zu 400 Milliliter Wasser gegeben und bei hohen Scherkräften mittels
Polytron gerührt. Die
Mischung wurde in ein 2 Liter Reaktionsgefäß gegeben und bei einer Temperatur
von 50°C
für 1,5 Stunden
erwärmt,
bevor 35 Milliliter einer 16%-igen wässrigen NEOGEN RTM-Lösung zugefügt wurden. Nachfolgend
wurde die resultierende Mischung auf 95°C erwärmt und bei dieser Temperatur
für eine Dauer
von 4 Stunden gehalten, bevor die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt und
anschließend
filtriert wurde. Der Filterkuchen wurde mit Hilfe eines mechanischen
Rührers
in 4 Liter Wasser resdispergiert und die resultierende Toneraufschlämmung wurde mit
verdünnter,
wässriger
KOH-Lösung auf
einen pH-Wert von 8,5 eingestellt, für 30 Minuten gerührt und
filtriert. Der Filterkuchen wurde wieder in 4 Liter Wasser redispergiert,
für 30
Minuten gerührt
und filtriert. Das Waschen wurde zweimal auf die gleiche Weise wiederholt.
-
85 Gramm des Filterkuchens, der 50
Gramm der trockenen Tonerpartikel enthielt, wurden in 500 Milliliter
Wasser dispergiert. Nachdem der pH-Wert der Mischung auf 8,5 mit
verdünnter,
wässriger KOH-Lösung eingestellt
war, wurden 0,13 Gramm Zinksulfat-Heptahydrat zugefügt. Die
resultierende Mischung wurde unter Rühren auf 50°C erwärmt, bevor eine Lösung aus
0,23 Gramm 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und 0,15 Gramm einer 85%-igen
Kaliumhydroxyd-Lösung
in 20 Milliliter Wasser zugefügt wurde.
Die Reaktionsmischung wurde dann bei 50°C für zwei Stunden gerührt und
dann filtriert. Der resultierende Toner, der das Harz, Pigment und
auf der Toneroberfläche
eine ladungsverstärkende
Einheit umfasst, die von der Reaktion aus Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure stammt,
wies eine Partikelgröße von 6,9 μm (Mikrometer)
mittlerer Volumendurchmesser auf und eine Partikelgrößenverteilung von
1,21, wie mit dem Coulterzähler
bestimmt. Die Tribowerte des Toners, bestimmt gemäß dem in
Beispiel I beschriebenen Verfahren, betrugen –42,4 μC/g und –13,7 μC/g bei 20 bzw. 80% relativer Feuchte.
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Vergleichsbeispiel
D
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Ein Magenta-Vergleichstoner wurde
gemäß dem Verfahren
in Beispiel VI hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Toner nicht
in Reaktion mit Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure gebracht
wurde. Der Toner wies eine Partikelgröße von 7,0 μm (Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser
und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,21 auf. Die Bewertung des Toners gemäß dem Verfahren aus Beispiel
I ergab Tribowerte von –8,2 μC/g und –4,5 μC/g bei 20 bzw.
80% relativer Feuchte oder geringere Ladungsniveaus als die des
Toners in Beispiel VI.
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Beispiel VII
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Ein Cyan-Toner wurde gemäß dem Verfahren
in Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Filterkuchen
aus der Reaktionsmischung nach Koaleszenz in 1 Liter anstelle von
4 Liter Wasser resuspendiert wurde. Die resultierende Tonersuspension
wurde auf einen pH-Wert von 8,5 mit einer wässrigen KOH-Lösung
eingestellt und mit 0,26 Gramm Zinksulfat-Heptahydrat, 0,44 Gram
3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und
0,30 Gramm einer 85%-igen KOH-Lösung
ohne zusätzliches
Waschen behandelt. Der behandelte Toner, der das Harz, Pigment und
auf der Toneroberfläche
eine ladungsverstärkende
Einheit umfasst, die von Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure abstammte,
wies nachweislich eine Partikelgröße von 7,0 μm (Mikrometer) mittlerer Volumendurchmesser
auf und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,19, wie mit dem Coulterzähler
bestimmt. Die Tribowerte des Toners, bestimmt gemäß dem in Beispiel
I beschriebenen Verfahren, betrugen –41 μC/g und –14,4 μC/g bei 20 bzw. 80% relativer Feuchte.
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Vergleichsbeispiel
E
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Ein Vergleichstoner wurde gemäß dem Verfahren
in Beispiel VII hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Toner nicht
der Behandlung mit Zinksulfat und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure unterzogen wurde. Der Toner
wies eine Partikelgröße von 6,9 μm (Mikrometer)
mittlerer Volumendurchmesser auf und eine Partikelgrößenverteilung
von 1,22. Die Bewertung des Toners gemäßt dem Verfahren aus Beispiel
I ergab Tribowerte von –10,3 μC/g und –6,2 μC/g bei 20 bzw.
80% relativer Feuchte oder signifikant geringere Ladungsniveaus
als die des Toners in Beispiel VII.