DE69920064T2

DE69920064T2 - Tensidfreie Tonerherstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69920064T2
Application number: DE69920064T
Authority: DE
Inventors: Raj D. Oakville Patel; Walter Mississauga Mychajlowskij; Daniel A. Toronto Foucher; Guerino G. Oakville Sacripante; Beng S. Mississauga Ong
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: EP0928995A3; JPH11258851A; EP0928995B1; EP0928995A2; DE69920064D1; JP4138120B2; US5916725A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Tonerverfahren und insbesondere die Aggregation- und Koaleszenzverfahren bei der Herstellung von Tonerzusammensetzungen. In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf die ökonomische chemische in situ Herstellung von Tonern gerichtet, ohne Notwendigkeit bekannte Tonerpulverisier- und Klassifizierverfahren zu verwenden, und wobei in Ausführungsformen Tonerzusammensetzungen mit einem volumengemittelten Durchmesser von 1 bis 25% und vorzugsweise zwischen 1 bis 10 μm (Mikron) und mit einer engen GSD von zum Beispiel zwischen 1,14 bis 1,26 gemessen in dem Coulter Counter, erhalten werden können. Die resultierenden Toner können für bekannte elektrofotografische Bildgebung, Druckbearbeitungen umfassend Farbbearbeitungen, digitale Bearbeitungen und Lithografie ausgewählt werden.
Bei reprografischen Technologien, wie Xerografie und ionografischen Vorrichtungen werden Teilchengrößen mit volumengemittelten Durchmessern von zwischen 9 μm (Mikron) bis 20 μm (Mikron) effektiv eingesetzt. Des weiteren sind bei einer Anzahl von xerografischen Verfahren, wie dem High Volume Xerox Corporation 5090 Kopierer, hochauflösende Eigenschaften und niedrige Bildstörungen stark erwünscht und können z. B. erzielt werden, indem die Toner mit kleiner Größe der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, zum Beispiel mit einem volumengemitteltem Teilchen von zwischen 2 bis 11 μm (Mikron) und vorzugsweise weniger als 7 μm (Mikron) und mit enger geometrischer Größenverteilung (GSD) von zwischen 1,16 bis 1,3. Zusätzlich sind bei xerografischen Systemen, bei denen Farbbearbeitung eingesetzt wird, wie bildhaften Farbanwendungen, Farbtoner mit kleiner Teilchengröße, vorzugsweise zwischen 3 bis 9 μm (Mikron) hoch erwünscht, um ein Einrollen des Papiers zu vermeiden. Ein Einrollen des Papiers wird insbesondere bei bildhaften Anwendungen oder Farbbearbeitungsanwendungen beobachtet, bei denen drei oder vier Tonerschichten auf das Papier übertragen und auf diesem fixiert werden. Während des Fixierens wird die Feuchtigkeit aus dem Papier getrieben, aufgrund der hohen Fixiertemperaturen von zwischen 130°C bis 160°C, die auf das Papier von dem Fixierer ausgeübt werden: Wenn nur eine Tonerschicht vorhanden ist, wie bei schwarzen oder bei xerografischen Glanzanwendungen, kann die Menge der Feuchtigkeit, welche während des Fixierens ausgetrieben wird, von dem Papier reabsorbiert werden und die resultierenden Drucke bleiben relativ flach mit minimalem Aufrollen bzw. Kräuseln. Bei bildhaften Farbbearbeitungsanwendungen, bei denen drei bis vier Farbtonschichten vorhanden sind, kann ein dickerer Toner-Kunststoff-Anteil, der nach dem Fixierschritt vorhanden ist, verhindern, dass das Papier ausreichend Feuchtigkeit absorbiert, welche während des Fixierschrittes verloren gegangen ist und so dass ein Krümmen oder Aufwickeln des Papierbildes resultiert. Diese und andere Nachteile und Probleme werden vermieden oder minimiert mit dem Tonerverfahren der vorliegenden Erfindung.
Es ist des weiteren bevorzugt, für die Entwicklung von Farbbildern Toner mit kleinen Teilchengrößen, wie zwischen 1 bis 7 μm (Mikron) volumengemittelten Durchmesser, und mit einer höheren Pigmentbeladung, wie zwischen 5 bis 12 Gew-% Toner, auszuwählen, solchermaßen, dass die Masse der Tonerschichten, welche auf einem Substrat wie einem Papier abgeschieden wird, reduziert wird, um es zu ermöglichen, eine ausgezeichnete Bildqualität zu erzielen und wobei sich eine dünnere Kunststoff-Tonerschicht auf dem Papier nach dem Fixieren bildet, wodurch das Papierkräuseln bzw. -aufrollen minimiert oder vermieden wird. Toner, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, ermöglichen in Ausführungsformen die Verwendung von niedrigeren Temperaturen zur Bildfixierung, wie 120°C bis 150°C, wodurch das Kräuseln oder Aufrollen von Papier vermieden oder minimiert wird. Niedrigere Fixiertemperaturen verringern den Verlust der Feuchtigkeit auf dem Papier, wodurch das Kräuseln bzw. Aufrollen des Papiers reduziert oder eliminiert wird. Des weiteren ist es bei Verarbeitungen von Farbanwendungen und insbesondere bei bildhaften Farbanwendungen sehr wünschenswert, dass sich der Glanz des Toners und der des Papiers ähneln. Eine Glanzanpassung bzw. -angleichung betrifft die Angleichung des Glanzes des Tonerbildes an den Glanz des Papieres. Wird z. B. ein Bild mit wenig Glanz mit vorzugsweise einem Glanz zwischen 1 bis 30 gewünscht, wird ein Papier mit wenig Glanz eingesetzt, wie zwischen 1 bis 30 Glanzeinheiten, gemessen mit einer Messeinrichtung des Glanzes nach Gardner, und welches nach der Bildformung mit Tonern mit kleiner Teilchengröße, vorzugsweise zwischen 3 bis 5 μm (Mikron) und anschließendem Fixieren, zu einem Tonerbild mit wenig Glanz führt, zwischen 1 bis 30 Glanzeinheiten, gemessen mittels der Messeinrichtung des Glanzes nach Gardner. Alternativ, wenn ein Bild mit starkem Glanz gewünscht wird, wie zwischen 30 bis 60 Glanzeinheiten, gemessen mittels der Messeinrichtung des Glanzes nach Gardner, wird ein Papier mit starkem Glanz eingesetzt, wie zwischen 30 bis 60 Glanzeinheiten und wobei nach der Bildformung mit Tonern mit kleiner Teilchengröße gemäß der vorliegenden Erfindung mit vorzugsweise zwischen 3 bis 5 μm (Mikron) und anschließendem Fixieren zu einem Tonerbild mit starkem Glanz führt, mit zwi schen 30 und bis 60 Glanzeinheiten, gemessen mit der Messeinrichtung des Glanzes nach Gardner. Die zuvor genannte Anpassung des Toners an das Papier kann mit Tonern mit kleiner Teilchengröße, wie weniger als 7 μm (Mikron) und vorzugsweise weniger als 5 μm (Mikron), wie zwischen 1 bis 4 μm (Mikron) erzielt werden, wobei die Stapelhöhe der Tonerschicht oder -schichten als niedrig und geeignet betrachtet wird.
Eine Vielzahl von Verfahren sind bekannt, um Toner herzustellen, wie z. B. herkömmliche Verfahren, wobei ein Harz mit einem Farbmittel, wie einem Pigment schmelzgeknetet oder extrudiert wird, verkleinert und pulverisiert wird, um Tonerteilchen mit einem volumengemittelten Durchmesser des Teilchens von zwischen 9 μm (Mikron) bis 20 μm (Mikron) mit einer breiten geometrischen Größenverteilung von 1,4 bis 1,7 bereitzustellen. Bei diesen Verfahren ist es normalerweise notwendig, die Toner einem Klassifizierungsverfahren zu unterwerfen, solchermaßen dass die geometrische Größenverteilung zwischen 1,2 bis 1,4 erzielt wird. Des weiteren können bei den zuvor genannten herkömmlichen Verfahren niedrige Tonerausbeuten nach der Klassifizierung erhalten werden. Im allgemeinen liegt während der Herstellung von Tonern mit mittleren Teilchengrößendurchmessern von 11 μm (Mikron) bis 15 μm (Mikron) die Ausbeute der Toner zwischen 70% und 85% nach der Klassifizierung. Zusätzlich werden während der Herstellung von Tonern mit kleinerer Größe mit Teilchengrößen von zwischen 7 μm (Mikron) bis 11 μm (Mikron) in einigen Fällen niedrigere Tonerausbeuten nach der Klassifizierung erhalten, und führt zu Ausbeuten zwischen 50% bis 70%. Mit den Verfahren der vorliegenden Erfindungen gemäß der Ausführungsformen werden kleine mittlere Teilchengrößen von z. B. zwischen 3 μm (Mikron) bis 9 μm (Mikron) und vorzugsweise 5 μm (Mikron) erzielt, ohne Klassifizierungsverfahren durchzuführen, und wobei enge geometrische Größenverteilungen erzielt werden, wie zwischen 1,16 bis 1,30 und vorzugsweise zwischen 1,16 bis 1,25. Höhere Tonerausbeuten, wie zwischen 90% bis 98%, gemäß der Ausführungsformen der Erfindung werden auch erzielt. Des weiteren können mit dem Herstellungsverfahren von Tonerteilchen der vorliegenden Erfindung gemäß der Ausführungsformen Toner mit kleiner Teilchengröße von zwischen 3 μm (Mikron) bis 7 μm (Mikron) ökonomisch mit hohen Ausbeuten hergestellt werden, wie zwischen 90 bis 98 Gew.-%, basierend auf dem Gewicht der gesamten Bestandteile des Tonermaterials, wie dem Tonerharz und dem Pigment.
In dem U.S. Patent 4,996,127 ist ein Toner aus verbundenen Teilchen sekundärer Teilchen beschrieben, umfassend primäre Teilchen eines Polymers mit sauren oder basischen Polargruppen und einem Färbemittel. Die Polymere, die für die Toner des 127 Patentes ausgewählt sind, können durch Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, wie z. B. in Spalte 4 und 5 dieses Patents beschrieben. In Spalte 7 dieses 127 Patents, ist angegeben, dass der Toner hergestellt werden kann, indem die erforderliche Menge des Färbemittels und gegebenenfalls Ladungszusatzstoffe mit einer Emulsion des Polymers mit einer sauren oder basischen Polargruppe, erhalten durch die Emulsionspolymerisation, vermischt wird. In dem U.S. Patent 4,983,488 ist ein Verfahren zur Herstellung von Tonern offenbart, durch die Polymerisation eines polymerisierbaren Monomers, welches durch die Emulgierung in Anwesenheit eines Färbungsmittels und/oder eines magnetischen Pulvers dispergiert ist, um einen Hauptharzbestandteil herzustellen und anschließend das Bewirken der Koagulation der resultierenden Polymerisationsflüssigkeit in solch einer Weise, dass die Teilchen in der Flüssigkeit nach der Koagulation für einen Toner geeignete Durchmesser aufweisen. Es wird in Spalte 9 dieses Patentes angegeben, dass koagulierte Teilchen mit 1 bis 100 und vorzugsweise 3 bis 70 erhalten werden. Der Nachteil, z. B. eine schlechtes GSD, erfordert die Klassifizierung, die zu niedrigen Tonerausbeuten führt, Bezug wird hier z. B. auf das U.S. Patent 4,797,339 genommen, in welchem ein Verfahren offenbart ist, zur Herstellung des Toners durch Polymerisation einer Harzemulsion, wobei ähnlich zu dem 127 Patent bestimmte polare Harze ausgewählt werden; und das U.S. Patent 4,558,108, wobei ein Verfahren offenbart ist zur Herstellung eines Copolymers aus Styrol und Butadien durch spezifische Suspensionspolymerisation.
In dem U.S. Patent 5,290,654, dessen Offenbarung hier durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird, wird ein Verfahren zur Herstellung von Tonern beschrieben, umfassend das Dispergieren einer Polymerlösung, umfassend ein organisches Lösungsmittel und ein Polyester und das Homogenisieren und das Erwärmen der Mischung, um das Lösungsmittel zu entfernen und so Tonerzusammensetzungen zu bilden.
Emulsions/Aggregations/Koaleszenzverfahren zur Herstellung von Tonern sind in einer Anzahl von Xerox-Patenten beschrieben, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird, wie U.S. Patent 5,290,654, U.S. Patent 5,278,020, U.S. Patent 5,308,734, U.S. Patent 5,370,963, U.S. Patent 5,344,738, U.S. Patent 5,403,693, U.S. Patent 5,418,108, U.S. Patent 5,364,729 und U.S. Patent 5,346,797 und interessant können ferner die Patente U.S. Patent 5,348,832; 5,405,728; 5,366,841; 5,496,676; 5,527,658; 5,585,215; 5,650,255; 5,650,256 und 5,501,935 (sphärische Toner) sein.
Eine Anzahl von geeigneten Bestandteilen der ebenfalls anhängigen Anmeldungen und der obigen Patente der Xerox Corporation, wie Farbmittel, Pigmente, Harze, Ladungszusatzmittel und dergleichen können für die Verfahren der vorliegenden Erfindung in den Ausführungsformen dieser ausgewählt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Herstellung von Tonern bereitzustellen, mit vielen der hier beschriebenen Vorteilen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Toners umfassend das Mischen eines Amins, eines Emulsionslatex enthaltend ein sulfoniertes Polyesterharz und einer Färbemitteldispersion und Erwärmen der resultierenden Mischung.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.
In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren gerichtet, mit reduzierten Mengen an oberflächenaktiven Stoffen, oder wobei die oberflächenaktiven Stoffe eliminiert werden können und wobei das Verfahren das Bilden eines Latex eines Polyesters umfasst, wie einem Natrium-sulfonierten Polyesterharz in Wasser, Mischen des Latex mit einem Färbemittel, insbesondere einer Pigmentdispersion und wobei die Färbemittelteilchen durch die Zugabe von submikrometergroßen sulfonierten Polyesterteilchen stabilisiert wird, welche in der Größe von z. B. zwischen 50 bis 200 nm oder genauer 100 bis 150 nm vorliegen, und wobei die Dispersion ein organisches Aminmolekül enthält, um Aggregate zu bilden und anschließend Erwärmen der gebildeten Aggregate, um die Erzeugung von koaleszierten Tonerteilchen zu ermöglichen. Das Ermöglichen der Anhäufung/Koaleszierung in einer einzelnen Abfolge wird daher zugelassen. Das ausgewählte Polyesterharz enthält vorzugsweise sulfonierte Gruppen, welche abbaubar sind, so dass sie in Wasser ohne Verwendung von organischen Lösungsmitteln spontane Emulsionen bilden, oberhalb oder entsprechend ungefähr der Glasumwandlungstemperatur, Tg, des Harzes, wie des sulfonierten Polyesters. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann als ein chemisches Verfahren zur Herstellung von Tonern ohne oberflächenaktiven Stoff betrachtet werden, wobei Sulfopolyesterharzteilchen zusammen mit Farbmittelteilchen angehäuft werden, wobei die Farbmittelteilchen durch Submikrometergroße sulfonierte Polyesterteilchen stabilisiert sind, und wobei ausgewählte organische Moleküle wie aliphatische Amine vorhanden sind, und wobei das Verfahren hohe Scher-Bedingungen (shearing condition) umfasst, gefolgt von dem Erwärmen zur Koa leszenz und wobei während der Erwärmung keine oberflächenaktiven Stoffe eingesetzt werden. Das Erwärmen der Mischung oberhalb oder in Ausführungsformen auf die Tg-Temperatur des Harzes erzeugt Tonerteilchen mit zum Beispiel einem volumengemittelten Durchmesser von 1 bis 25 und vorzugsweise 2 bis 10 μm (Mikron) gemessen durch bekannte Verfahren, wie einem Coulter Counter-Verfahren. Man nimmt an, dass sich während der Erwärmungsstufe die Harz- und Farbmittelteilchen aneinander anhäufen und sich in einem einzelnen Schritt verbinden, um die Verbundtonerteilchen zu bilden. Des weiteren ist die Aggregation und Koaleszenz solchermaßen, dass ein kontinuierliches Wachstum der Teilchengröße beobachtet wird, wenn z. B. auf die optimale Aggregationstemperatur erwärmt wird, wobei die optimale Temperatur in dem Bereich von z. B. zwischen 40°C und 60°C liegt und vorzugsweise in dem Bereich von 50°C bis 55°C, und wenn das Erwärmen in der Anwesenheit eines Koagulierungsmittels eines organischen Amins durchgeführt wird. Des weiteren wird mit der vorliegenden Erfindung ein kontinuierliches Verfahren und das kontinuierliche Wachstum von submikrometergroßen Polyesterteilchen mit zwischen 20 bis 30 Nanometerbereich bis zu Tonern mit Teilchen in der Größe zwischen 3 bis 20 μm (Mikron) im mittleren Durchmesser ermöglicht, bestimmt durch bekannte Verfahren, wie einem Coulter Counter Verfahren, und wobei die Verfahren gesteuerte Zunahmen der ionischen Festigkeit der ausgewählten Mischung auswählen können.
Die vorliegende Erfindung betrifft einfache und ökonomische Verfahren zur direkten Herstellung von schwarzen und farbigen Tonerzusammensetzungen mit z. B. ausgezeichneten Färbemitteln, wie Pigmentdispersion, und wobei die Farbmitteldispersion aus submikrometergroßen, z. B. weniger als 1 μm (Mikrometer) im Teilchendurchmesser, stabilisiert durch submikrometergroße sulfonierte Polyesterteilchen umfasst, und wobei Toner mit engem GSD resultieren und wobei das Koagulierungsmittel ein kleine organisches Molekül ist, wie Dytek oder ein ähnliches geeignetes Amin; in situ oberflächenaktive Stoffe-freie Verfahren für schwarze und gefärbte Tonerzusammensetzungen durch ein Emulsionsaggregationsverfahren und wobei ein sulfoniertes Polyester als Harz ausgewählt und in Wasser abgeführt wird, was zu submikrometergroßen Polyesterteilchen führt; und die Herstellung eines Toners mit sulfoniertem Polyester, welches leicht in Wasser zersetzbar ist und in submikrometergroßen Teilchen resultiert, zu welchem Pigmente, wie Rot, Grün, Blau und Gelb und dergleichen und insbesondere HELIOGEN BLUE^TM oder HOSTPERM PINK^TM nasse Kuchen (wet cake) hinzugefügt werden und wobei die resultierende Mischung des weiteren entweder durch Abrieb oder andere mechanische Dispersionsverfahren gemahlen wird, wie einem Ultimizer oder einem Mi krofluidizer, was zu einer feinen Dispersion des Pigments stabilisiert durch submikrometergroße sulfonierte Polyesterteilchen führt. Zusätzlich können die submikrometergroßen sulfonierten Harzteilchen, die verwendet werden um die Pigmentteilchen zu stabilisieren, das gleiche Molekulargewicht, ähnliche Glastransaktionen und dergleichen aufweisen, oder eine gleiche Anzahl an Eigenschaften der sulfonierten Gruppen wie des submikrometergroßen Latexharzes und wobei der resultierende Toner einen mittleren Teilchendurchmesser von 1 bis 20 μm (Mikron) aufweist, vorzugsweise zwischen 1 bis 10 μm (Mikron) und besonders bevorzugt 2 bis 9 μm (Mikron) im mittleren Durchmesser und mit einer engen GSD von zwischen z. B. 1,12 bis 1,35 und vorzugsweise zwischen 1,14 bis 1,26 gemessen mittels einem Coulter Counter.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung betrifft Tonerzusammensetzungen mit bestimmten wirksamen Teilchengrößen durch Steuerung der Temperatur der Aggregation, und wobei die Verfahren das Rühren und Erwärmen unterhalb der Glasübergangstemperatur (Tg) des Harzes umfassen, wobei ein kontinuierliches Wachstum der Teilchengröße bei einer bestimmten Temperatur beobachtet wird, und wobei diese Temperatur z. B. zwischen von 45°C bis 60°C oder zwischen 2°C bis 8°C unter dem der Tg-Temperatur des Latexharzes liegt; wobei nach der Fixierung an Papiersubstraten Bilder resultieren mit einem hohen Glanz von mehr als 70 und insbesondere zwischen 80 bis 95 GGU (Gardner Gloss Units) gemessen durch eine Einrichtung zur Messung des Glanzes nach Gardner, welcher dem Toner und dem Papier angepasst ist, wobei Verbundtoner ermöglicht werden, umfassend ein Polymerharz mit Pigment und ggf. Ladungssteuerungsmittel in hohen Ausbeuten zwischen 90 Prozent bis 100 Gew-% des Toners, ohne die Klassifizierung neu zu sortieren und wobei oberflächenaktive Mittel vermieden werden; und wobei die Zerteilung bzw. der Abbau eines polaren geladenen Natrium-sulfonierten Polyesterharzes in Wasser mit einem Homogenisator bei 40°C bis 90°C ermöglicht wird, und submikrometergroße Polyesterteilchen in dem Größenbereich von 50 bis 150 Nanometer resultieren, um einen Emulsionslatex zu bilden gefolgt von der Aggregation/Koaleszenz der submikrometergroßen Emulsionsteilchen und der submikrometergroßen Pigmentteilchen, welche durch die submikrometergroßen sulfonierten Polyesterteilchen stabilisiert sind und wobei die Aggregation mit einem kleinen organischen Molekül durchgeführt wird, wie Dytek, als ein Koagulierungsmittel, und wobei die Aggregation/Koaleszenz bei einer Temperatur von 2 bis 8 Grad unter der Tg-Temperatur des Harzes durchgeführt wird; und wobei das Wachstum der Tonerteilchen durch Abschrecken oder Abkühlen der Reaktorbestandteile beendet wird; wodurch ein lineares sich zersetzendes sulfoniertes Polyesterharz durch ein Polykondensationsverfahren her gestellt wird, wobei das synthetisierte Harz einfach in warmem Wasser bei Temperaturen von ungefähr 5 Grad oberhalb der Tg-Temperatur des Harzes dispergiert wird, und zu submikrometergroßen Teilchen in dem Durchmesser-Größenbereich von zwischen 30 bis 250 nm resultiert und vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 200 nm und mit einer Feststoffkonzentration von 5 bis 50 und vorzugsweise 15 bis 30 Gew-% der wässrigen Phase und wobei die Feststoffe sulfonierte Harzteilchen umfassen, und anschließend Zugeben eines Farbmittels in der Form eines nassen Kuchens und anschließend weiteres Mahlen durch mechanische Mittel, wie Zerkleinerung, Mikrofluidierung und Ultimisation, was zu Farbmittelteilchen führt, die mit submikrometergroßen sulfonierten Polyesterteilchen stabilisiert sind.
Tonerzusammensetzungen mit niedrigen Fixiertemperaturen von zwischen 110°C bis 150°C und mit ausgezeichneten Blockierungseigenschaften von 50°C bis 60°C können mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung gemäß der Ausführungsformen erhalten werden, und wobei die Toner Bilder mit starkem Glanz ermöglichen.
Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung das anfängliche Erzielen oder Erzeugen einer Farbmitteldispersion, z. B. indem eine wässrige Mischung eines Farbmittels, wie eines Pigments oder Pigmente wie Kohlenschwarz wie REGAL 330^® erhalten von Cabot Corporation, Phtalocyanin, Quinacriton oder RHODAMIN B^TM, und im allgemeinen Zyan, Magenta, Gelb oder Mischungen dieser oder dergleichen dispergiert wird, um die Aggregation/Koaleszenz von submikrongroßem Harz und mit Harz stabilisierten Pigmentteilchen zu ermöglichen, um Tonerteilchen mit Größen in dem Größenbereich von zwischen ungefähr 1 bis 20, spezifischer von zwischen 3 bis ungefähr 10 Mikron und vorzugsweise in dem Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 9 Mikrometer zu erzeugen, und mit einer engen Teilchengrößenverteilung, welche in dem Bereich von zum Beispiel zwischen ungefähr 1,15 bis ungefähr 1,25 liegt und wobei die Aggregation ungefähr 2 bis ungefähr 5 Grad unterhalb der Tg-Temperatur des sulfonierten Harzes durchgeführt wird; oder ein Verfahren zur Herstellung eines Farbmittels, insbesondere einer Pigmentdispersion, wie HELIOGEN BLUE^TM, bei welcher das Pigment vorzugsweise mit submikrometergröße, z. B. zwischen ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,2 Mikron, durch submikrometergroße sulfonierten Polyesterteilchen stabilisiert wird, wobei die Teilchen in dem Größenbereich von zwischen ungefähr 50 bis ungefähr 150 nm im mittleren Volumendurchmesser vorliegen, vorzugsweise gemessen an dem Nicomp Teilchengrößenanalysator und wobei das sulfonierte Polyesterharz langsam zugegeben wird, z. B. über einen Zeitraum von ungefähr 30 Minuten in heißes Wasser, welches eine Temperatur von z. B. ungefähr 70°C bis 75°C aufweist, gefolgt von Rühren, bis das Harz vollständig dispergiert ist, und zu submikrometergroßen Teilchen führt, die als ein Farbmittel ähnliches Pigment oder Farbstoffstabilisator geeignet sind. Das Scheren dieser Dispersion mit einem Latex aus suspendierten sulfonierten Polyesterharzteilchen vorzugsweise in dem Größenbereich von ungefähr 50 bis ungefähr 300 nm ermöglicht die Bildung von Aggregaten.
Anschließend wird die Mischung mit einem Amin aggregiert bzw. angehäuft, wie einem aliphatischen Amin, das zu einem Aggregat führt, umfassend das Harz und die Farbmittelteilchen. Die Geschwindigkeit mit welcher sich die Toneraggregate bilden, wird in erster Linie durch die Temperatur und die Menge der kleinen organischen Moleküle, wie Dytek, gesteuert, und führt zu Tonerteilchen mit einer Größe in dem Bereich von 1 bis 20 μm (Mikron) und vorzugsweise in dem Bereich von 2 bis 10 μm (Mikron) mit einem GSD von ungefähr 1,1 bis 1,4 und vorzugsweise 1,14 bis 1,26. Die zuvor genannten Toner sind besonders geeignet für die Entwicklung von Farbbildern mit ausgezeichneter Linie und fester Auflösung, und wobei im wesentlichen keine Rückstände im Hintergrund vorhanden sind. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verfahren zur Herstellung eines chemischen Toners ohne oberflächenaktive Substanz, wobei das Waschen der Tonerteilchen eliminiert werden kann, da keine oberflächenaktive Substanz bei der Synthese der Toner eingesetzt wird. Das Isolieren, Filtrieren und Spülen der Tonerteilchen mit zum Beispiel Wasser dient in erster Linie der Entfernung von Salzen, die sich gebildet haben können. Wichtig für die vorliegende Erfindung in ihren Ausführungsformen ist die Abwesenheit der oberflächenaktiven Substanz und dass das Farbmittel, wie das Pigment, durch submikrometergroße sulfonierte Polyesterteilchen stabilisiert wird.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung in ihren Ausführungsformen umfasst die Herstellung eines Emulsionslatex umfassend Natrium-sulfonierte Polyesterharzteilchen mit vorzugsweise weniger als oder entsprechend 0,1 μm (Mikrometer) Durchmessergröße und zum Beispiel zwischen 5 und 500 Nanometer, und in einer Menge von 1 bis 5 Gew-%, durch Erwärmen des Harzes in Wasser bei einer Temperatur von zum Beispiel 45°C bis ungefähr 90°C; Zugeben einer farbmittelartigen Pigmentdispersion umfassend das Farbmittel stabilisiert durch die submikrometergroßen sulfonierten Polyesterteilchen zu der Latexmischung umfassend Wasser und sulfonierte Polyesterharzteilchen, gefolgt von der Koagulans Zugabe eines Amins und wobei das Koagulans in einer Menge von zum Beispiel zwischen 0,5 und 5 und vorzugsweise zwischen 1 bis 3 Gew-% in Wasser ausgewählt wird bis eine leichte Erhöhung der Viskosität von zum Beispiel zwischen 2 mPs (centipoise) bis 100 mPs (centipoise) beobachtet wird; Erwärmen der resultierenden Mischung auf unterhalb der Tg-Temperatur des Harzes, und insbesondere bei einer Temperatur von zum Beispiel zwischen 45°C bis 60°C, wodurch die Aggregation und Koaleszenz bewirkt wird und welche zu Tonerteilchen zwischen 4 bis 15 μm (Mikron) in Größe mit einer geometrischen Verteilung von weniger als 1,25 führt und wahlweise Abschrecken der Produktmischung auf zum Beispiel 25°C, gefolgt von einem Filtrieren um Salze zu entfernen, die sich gebildet haben können, und Trocknen.
In Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen umfassend die Herstellung eines Emulsionslatex, umfassend Natrium-sulfonierte Polyesterharzteilchen mit zwischen 5 bis 500 Nanometer in der Durchmessergröße durch Erwärmen des Harzes in Wasser bei einer Temperatur von zwischen 65°C bis 90°C; Zugeben einer Pigmentdispersion, wobei die Pigmentdispersion submikrometergroße Pigmentteilchen umfasst, in dem Größenbereich von 0,05 bis 0,6 μm (Mikron) (mittlerer ganzer Durchmesser) und vorzugsweise in dem Größenbereich von 0,06 bis 0,4 μm (Mikron), stabilsiert durch submikrometergroße sulfonierte Polyesterteilchen in dem Größenbereich von 30 bis 350 Nanometer und vorzugsweise in dem Größenbereich von 50 bis 300 Nanometer zu einer Latexmischung umfassend sulfonierte Polyesterharzteilchen in Wasser mit Scheren, gefolgt durch die Zugabe des Amins, wie Dytec, in Wasser bis eine leichte Erhöhung der Viskosität von 2 mPs (centipoise) bis 10 mPs (centipoise) beobachtet wird, gemessen mit einem Brookfield Viskosimeter; Erwärmen der resultierenden Mischung bei einer Temperatur von zwischen 45°C bis 60°C, wodurch die gleichzeitige Aggregation und Koaleszenz ermöglicht wird, und zu Tonerteilchen mit zwischen 4 bis 15 μm (Mikron) im mittleren Volumendurchmesser führt und mit einer geometrischen Verteilung von weniger als 1,25; und gegebenenfalls Abschrecken oder Abkühlen der Produktmischung auf ungefähr 25°C, gefolgt von Filtrieren und Trocknen; einem oberflächenaktiven Mittel freien Prozess zur Herstellung der Tonerzusammensetzung umfassend die Herstellung eines Emulsionslatex umfassend Natrium-sulfonierte Polyesterharzteilchen mit weniger als 1 μm (Mikron) in der Größe durch Erwärmen des Harzes in Wasser bei einer Temperatur von zwischen 15°C bis 30°C oberhalb der Glasübergangstemperatur; Zugeben einer Pigmentdispersion, wobei die Pigmentdispersion submikrometergroße Pigmentteilchen umfasst, stabilisiert durch submikrometergroße, zum Beispiel zwischen 30 bis 120 Nanometer im Durchmesser, sulfonierte Polyesterteilchen zu einer Latexmischung bestehend aus sulfonierten Polyesterharzteilchen in Wasser, und nachfolgend Zugeben eines Amins in einer Menge von zwischen 1 bis 10 oder genauer zwischen 1 bis 3 Gew-% in Wasser bis ein Fest werden resultiert, angedeutet durch zum Beispiel einer Zunahme der Viskosität 2 mPa/s (centipoise) bis 100 mPa/s (centipoise); Erwärmen der Mischung unterhalb der Tg-Temperatur des Harzes auf eine Temperatur zwischen 45°C bis 60°C, wodurch die Aggregation und Koaleszenz ermöglicht wird, und Abschrecken der Produktmischung mit Wasser auf ungefähr 25°C gefolgt durch ein Filtrieren und Trocknen, und ein Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen umfassend das Herstellen eines Emulsionslatex umfassend Natrium-sulfonierte Polyesterharzteilchen durch Erwärmen der Teilchen in Wasser, Zugeben einer Pigmentdispersion umfassend Pigment vermischt mit und stabilisiert durch submikrometergroße sulfonierte Polyesterharzteilchen zu der Latexmischung, gefolgt von der Zugabe eines Amins; und Erwärmen der resultierenden Mischung, wodurch die gleichzeitige Aggregation und Koaleszenz ermöglicht wird, und wobei keine oberflächenaktiven Mittel zu einem Zeitpunkt der Synthese des Toners eingesetzt werden, so dass das Verfahren vollständig Oberflächenmittel frei ist.
Des weiteren führt in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verwendung von submikrometergroßen Polyesterharzteilchen, wie einem Farbmittelstabilisator, zu Farbmittelteilchen, die eng mit den Harzteilchen verbunden sind und wobei solche Dispersionen ausgewählt sind für die Tonersynthese im wesentlichen kein Farbausbluten in der wässrigen Phase zeigen, wie häufig bei mit oberflächenaktiven Mitteln stabilisierten Farbmitteln beobachtet, wie RED 81.3 RHODAMINE^TM Pigment.
Verfahren der vorliegenden Erfindung umfassen die Herstellung eines Toners, umfassend das Mischen eines Amins, eines Emulsionslatex enthaltend ein sulfoniertes Polyesterharz und eine Farbmitteldispersion, Erwärmen der resultierenden Mischung und wahlweise Abkühlen.
Für dieses Verfahren sind die folgenden Ausführungen bevorzugt:
Das Farbmittel wird durch sulfonierte Polyesterharzteilchen stabilisiert.
Das Latex enthält Wasser und darin suspendiert ein Natrium-sulfoniertes Polyesterharz mit 5 bis 500 Nanometer Durchmessergröße, wobei das Farbmittel durch submikrometergroßes Natrium-sulfoniertes Polyesterharz stabilisiert wird und anschließend zu der Mischung ein Amin zugegeben wird und ein Abkühlen durchgeführt wird.
Das (i) Natrium-sulfonierte Polyesterharz wird hergestellt durch Erwärmen des Harzes in Wasser bei einer Temperatur von zwischen 65°C bis 90°C; (ii) anschließend Zugeben der Farbmitteldispersion, wobei die Farbmitteldispersion mit dem submikrometergroßen Natrium-sulfonierten Polyesterharzteilchen stabilisiert ist, zu der Latexmischung mit Scheren, gefolgt von der Zugabe eines Amins und Wasser bis eine Erhöhung der Latexviskosität von zum Beispiel 2 mPa/s (centipoise) zu 100 mPa/s (centipoise) resultiert, Abkühlen und Erwärmen der resultierenden Mischung bei einer Temperatur von zwischen 45°C bis 80°C, wodurch eine kontinuierliche Aggregation und Koaleszenz der Teilchen aus Harz und Farbmittel ermöglicht wird, und zu Tonerteilchen mit zwischen 2 bis 20 μm (Mikron) im mittleren Durchmesser führen und (iii) Abschrecken oder Abkühlen der Produktmischung auf zum Beispiel ungefähr 25°C gefolgt von einer Isolierung mit Filtrieren und Trocknen.
Die Farbmitteldispersion enthält ein Pigment und das Pigment wird durch das submikrometergroße Natrium-sulfonierte Polyesterharz stabilisiert und das Harz liegt in dem Größenbereich von 50 bis 250 Nanometer und das Abscheren in (ii) wird durch Homogenisieren bei 1.000 Umdrehungen je Minute bis 10.000 Umdrehungen je Minute bei einer Temperatur zwischen 25°C und 35°C über eine Dauer zwischen 1 Minute und 120 Minuten vervollständigt.
Die Dispersion von (ii) wird durch Mikrofluidierung in einem Mikrofluidizer oder in einem Nanojet für eine Dauer von 1 Minute bis 120 Minuten durchgeführt.
Das Scheren oder Homogenisieren wird durchgeführt durch das Homogenisieren mit 1.000 Umdrehungen je Minute bis 10.000 Umdrehungen je Minute für eine Dauer von zwischen 1 Minute und 120 Minuten.
In (ii) wird die Farbmitteldispersion mit einem Microfluidizer bei zwischen 75°C bis 85°C für eine Dauer von zwischen 1 Stunde bis 3 Stunden erzeugt und nachfolgend zu (iv) werden die Tonerzusammensetzungen oder resultierenden Teilchen (v) auf ungefähr 25°C abgekühlt, gefolgt von Waschen und Trocknen.
Das Amin ist in einer Menge von 1 bis 10 Gew-% bezogen auf die gesamten Feststoffe vorhanden.
Das Amin ist Triethylenamin, Tripropylamin, 2-Methyl-1,5-Pentandiamin, 1,4-Diaminobutan, 1,8-Diaminooctan, 1,5-Diaminopentan, 1,6-Diaminohexan, 1,7-Diaminoheptan, 1,3-Diaminopropan, 1,2-Diaminopropan oder 1,3-Diamono-2-Hydroxypropan.
Das Amin ist ein aliphatisches Amin.
Das Amin ist 2-Methyl-1,5-Pentandiamin.
Das Latexharz ist (i) ein Polyester von Poly(1,2-Propylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat), Poly(Neopentylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat), Poly(Diethylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat), Copoly(1,2-Propylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat)-Copoly-(1,2-Propylen-Theraphtalatphtalat), Copoly(1,2-PropylenDiethylennatrium 5-Sulfoisophthalat)-Copoly (1,2-Propylen-Diethylen-Theraphthalatphatalat), Copoly(Ethyln-Neopentylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat), Copoly-(Ethylen-Neopentylen-Terephtalat-Phthalat) oder Copoly(propoxyliertes Bisphenol A)-Copoly-(propoxiliertes Bisphenol A-Natrium 5-Sulfoisophthalat).
Das Farbmittel ist Kohlenschwarz bzw. Ruß, Zyan, Gelb, Magenta und deren Mischungen.
Das Latexharz weist einen mittleren Vol-% von 0,01 bis 0,2 μm (Mikron) auf und die Farbmittelteilchen liegen zwischen 0,01 bis 500 Nanometer im volumengemittelten Durchmesser.
Die isolierten Tonerteilchen weisen zwischen 2 bis 15 μm (Mikron) im volumengemittelten Durchmesser auf und die geometrische Größenverteilung dieser liegt bei 1,15 bis 1,35.
Es werden zu der Oberfläche der gebildeten Toner Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, Silikaten, Metalloxide oder deren Mischungen jeweils in einer Menge von zwischen 0,1 bis 10 Gew-% der erhaltenen Tonerteilchen zugegeben.
Der nach dem Kühlen erhaltene Toner weist 3 bis 15 μm (Mikron) im volumengemittelten Durchmesser auf und die geometrische Größenverteilung beträgt 1,15 bis 1,30.
Die Tg-Temperatur des Latex-Harzes liegt zwischen 50°C bis 65°C.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren ein Verfahren zur Herstellung des Toners ohne oberflächenaktive Substanzen umfassend das Bereitstellen oder Erzeugen eines Emulsionslatex umfassend Natrium-sulfonierte Polyesterharzteilchen mit weniger als 0,2 μm (Mikron) volumengemittelter Durchmesser durch Erwärmen des Harzes in Wasser bei einer Temperatur von zwischen 15°C bis 30°C oberhalb der Harzglas-Übergangstemperatur; Mischen mit einer Farbmitteldispersion, wobei die Dispersion aus einem Farbmittel und submikrometergroßen Natriumsulfonierten Harzteilchen mit einer Größe von weniger als 0,2 μm (Mikron) umfasst und wobei die Harzteilchen auf dem Farbmittel aufgebracht sind, gefolgt durch die Zugabe eines Amins mit zwischen 1 bis 2 Gew-% in Wasser bis eine leichte Erhöhung der Viskosität von zum Beispiel zwischen 2 mPa/s (centipoise) auf 100 mPa/s (centipoise) resultiert; Erwärmen der resultierenden Mischung bei einer Temperatur von zwischen 45°C bis 80°C, wodurch die Aggregation und Koaleszenz der Harzteilchen und des Farbmittels auf kontinuierliche Weise ermöglicht wird, und zu Tonerteilchen mit zwischen 2 bis 20 μm (Mikron) im volumengemittelten Durchmesser resultiert, und anschließend Abkühlen der Produktmischung, Isolieren des Toners, gefolgt von Waschen und Trocknen.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren das Vermischen eines Emulsionslatex umfassend die Natrium-sulfonierten Polyesterharzteilchen und eine Farbmitteldispersion und wobei das Farbmittel in Submikrometergröße vorliegt und durch submikrometergroße Harzteilchen stabilisiert wird, gefolgt von der Zugabe eines Amins und Erwärmen der resultierenden Mischung, wodurch Aggregation und Koaleszenz bewirkt wird.
Bei dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass nachfolgend auf die Koaleszenz die Tonerproduktmischung abgekühlt wird, gefolgt von einer Isolation, Waschen und Trocknen. Es ist auch bevorzugt, dass die Tonerproduktmischung auf ungefähr 25°C abgekühlt wird.
Das bevorzugte Latexharz ist ein sulfoniertes Polyester, wie Natrium-sulfonierte Polyester, und insbesondere ein Polyester wie Poly(1,2-Propylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat), Poly(Neopentylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat), Poly(Diethylen-Natrium 5-Sulfo-isophthalat), Copoly(1,2-Propylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat)-Copoly-(1,2-Propylen-Terephthalat), Copoly(1,2-Propylen-Diethylen-Natrium 5-Sulfoisophthalat)-Copoly-(1,2-Propylen-Diethylen-Terephthalat-Phthalat), Copoly(-Ethylen-Neopentylen-Natrium 5-Sul-foisophthalat), Copoly-(Ethylen-Neopentylen-Terephthalat-Phtalat), Co poly (propoxiliertes Bisphenol A)-Copoly-(propoxiliertes Bisphenol A-Natrium 5-Sulfoisophthalat) Bisphenolen, Bis(Alkoxy) Bisphenolen und dergleichen. Die Sulfopolyester besitzen zum Beispiel ein mittleres Molekulargewicht (M_n) zwischen 1.500 bis 50.000 G je Mol, ein massegemitteltes Molekulargewicht (M_w) von zum Beispiel 6.000 G je Mol bis 150.000 G je Mol gemessen durch die Gel-Permeations-Chromatografie und unter Verwendung von Polysterol als Standard.
Verschiedene bekannte Farbmittel, wie Pigmente, sind in dem Toner in einer wirksamen Menge vorhanden, von zum Beispiel 1 bis 25 Gew-% Toner und vorzugsweise in einer Menge von 2 bis 12 Gew-%, umfassend Kohlenschwarz wie REGAL 330^®, Magnetite wie Mobay MO8029^TM, MO8060^TM, MO8029^TM, MO8060^TM, kolumbianische Magnetite; MAPICO BLACKS^TM und Oberflächen-behandelte Magnetite. Pfizer Magnetite CB4799^TM, CB5300^TM, CB5600^TM, MCX6369^TM, Bayer Magnetite, BAYFERROX 8600^TM, 8610^TM, Northern Pigments Magnetite NP-604^TM, NP-608^TM; Magnox Magnetite TMB-100^TM oder TMB-104^TM; und dergleichen. Bezüglich gefärbter Pigmente können Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Braun, Blau oder deren Mischungen ausgewählt werden. Spezifische Beispiele von Pigmenten umfassen Phthalocyanin HELIOGEN BLUE L6900^TM, D6840^TM, D7020^TM, PYLAM OIL BLUE^TM, PYLAM OIL YELLOW^TM, PIGMENT BLUE 1^TM, erhältlich von Paul Uhlich & Company, Inc., PIGMENT VIOLET 1^TM, PIGMENT RED 48^TM, LEMON CHROME YELLOW DCC 1026^TM, E. D. TOLUIDEN RED^TM und BON RED C^TM erhältlich von Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario; NOVAPERM YELLOW FGL^TM, HOSTAPERM PINK E^TM von Hoechst und CINQUASIA MAGENTATM erhältlich von E. I. DuPont de Nemours & Company und dergleichen. Im allgemeinen sind Farbmittel, die gewählt werden können, Schwarz, Magenta, Cyan oder Gelb und deren Mischungen. Beispiele von Magenta sind 2,9-Dimethyl-substituiertes Chinacridon und Anthrachinon-Farbstoff identifiziert in dem Farbindex als CI 60710, CI dispergiertes Rot 15, Diazo-Farbstoff identifiziert in dem Farbindex als CI 26050, CI Solvent Red 19 und dergleichen. Illustrative Beispiele von Cyan umfassen Kupfer Tetra(octadecyl sulfonamido), Phtalocynin, x-Kupfer-Phthalocyaninpigment angeführt in dem Farbindex als CI74160, CI-Pigment blau und Anthrathrene Blau, identifiziert in dem Farbindex als CI 69810, Special Blue X-2137 und dergleichen; wohingegen illustrative Beispiele von Gelb Diarylid-Gelb 3,3-Dichlorobenziden-Acetoacetaninilid, ein Monoazo-Pigment identifiziert in dem Farbindex als CI 12700, CI Solvent Yellow 16, ein Nitrophenylamin-Sulfonamid identifiziert in dem Farbindex als Foron Yellow SE/GLN, CI dispergiertes Gelb 33 2,5-Dimethoxy-4-Sulfonanilid Phenylazo-4'-Chloro-2,5-Dimethoxy acetoacetanilid, und Permanent Yellow FGL sind. Gefärbte Magnetite, wie Mischungen aus MAPICO BLACK^TM und Cyan-Farbstoffen können auch als Pigmente für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden. Andere bekannte Farbstoffe können gewählt werden unter Bezug auf die geeigneten Pigmente und Farbstoffe des Farbindexes.
Farbmittel umfassen Farbstoffe, Pigmente und deren Mischungen, Mischungen von Pigmenten und Mischungen von Farbstoffen und dergleichen.
Beispiele von spezifischen Aminen, die für die Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, sind Ethanolamin, Triethylamin, Tripropylamin, 2-Methyl-1,5-Pentandiamin, 1,4-Diaminobutan, 1,8 Diaminooktan, 1,5-Diaminopentan, 1,6-Diamonohexan, 1,7-Diaminoheptan, 1,3-Diaminopropan, 1,2-Diaminopropan, 1,3-Diamino-2-Hydroxypropan und dergleichen. Die Diamine werden in verschiedenen geeigneten Mengen ausgewählt, zum Beispiel in Mengen von 1 bis 10 Gew-% und vorzugsweise 2 bis 8 Gew-% bezogen auf den gesamten Feststoffgehalt, wobei die Feststoffe zum Beispiel Harz und Farbmittel sind.
In den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen die Amine, so nimmt man an, als Koagulierungs- oder Flockungsmittel für die sulfonierten Polyesterharzteilchen und für die Submikrometer großen Farbmittelteilchen, die durch die Submikrometer großen sulfonierten Polyesterteilchen stabilisiert sind, und wobei es Farbmittel, insbesondere pigmentierte Polyesterteilchen mit keiner oder im wesentlichen keiner Vernetzung gibt und führt zu Bildern mit Glanzeinheiten von mehr als 70 GGU und insbesondere 75 bis 90 GGU. Die Verwendung von kleinen organischen Molekülen, wie einem aliphatischen Amin, ist von Bedeutung um Größen der Tonerteilchen zu erhalten, welche das nicht vernetzte Verhalten zeigen, das häufig beobachtet wird, wenn zweiwertige Salze als Koagulans verwendet werden und welche zu Bildern mit wenig Glanz führen, zum Beispiel weniger als 70 GGU.
Der Toner kann auch Ladungszusätze in geeigneten Mengen enthalten von zum Beispiel 0,1 bis 5 Gew-%, wie Alkylpyridinium-Aminen, Bisulfaten, den Ladungssteuerungszusatzstoffen aus den U.S. Patenten 3,944,493; 4,007,293; 4,079,014; 4,394,430 und 4,560,635, welche einen Toner beschreiben mit Distearyl-Dimethyl-Ammoniummethylsulfat-Ladungszusatzstoffen, wobei die negative Ladung die Zusatzstoffe steigert wie Aluminiumkomplexe und dergleichen.
Oberflächenaktive Zusatzstoffe, die vorzugsweise zu den Tonerzusammensetzungen nach dem Waschen oder Trocknen zugegeben werden können, umfassen zum Beispiel Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidale Silikate, Titanoxide, deren Mischungen und dergleichen, wobei die Zusatzstoffe im allgemeinen in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew-% vorhanden sind, es wird auf die U.S. Patente 3,590,000; 3,720,617; 3,655,374 und 3,983,045 Bezug genommen. Bevorzugte Zusatzmittel umfassen Zinkstearat und Silikate, erhätlich von Cabot Corporation und Degussa Chemicals wie AEROSIL R972^® erhältlich von Degussa, jeweils in Mengen von zwischen 0,1 bis 2, wobei die Zusatzstoffe während des Aggregationsverfahrens zugegeben werden können, oder in das letztere Tonererzeugnis eingemischt werden können.
Entwicklerzusammensetzungen können hergestellt werde durch Mischen der Toner, welche durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, mit bekannten Trägerteilchen umfassend beschichtete Träger, wie Stahl, Ferrite und dergleichen, Bezug wird auf die U.S. Patente 4,937,166 und 4,935,326 genommen, zum Beispiel zwischen 2% Tonerkonzentration bis 8% Tonerkonzentration. Des weiteren können für die Entwickler Trägerteilchen mit einem Kern und einem Polymer darüber ausgewählt werden aus zum Beispiel Polymethylmethacrylat mit einem leitfähigen Bestandteil, wie darin dispergierten Ruß.
Bildformungsverfahren sind auch mit Tonern vorgesehen, Bezug genommen wird zum Beispiel auf eine Anzahl von den hier genannten Patenten und auf die U.S. Patente 4,265,660; 4,585,884; 4,584,253; und 4,563,408.
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt. Teile und Prozentanteile sind auf das Gewicht bezogen, wobei die Gesamtheit der Feststoffe ungefähr 100% beträgt, sofern nicht anders angegeben. Vergleichsbeispiele sind auch bereitgestellt. All die angegebenen Resultate wurden mit einem 65 Mikrometer Stahlkern durchgeführt, beschichtet mit 1 Gew-% Polymethylmethacrylat, sofern nicht anders spezifisch angegeben.
HERSTELLUNG VON SULFONIERTEN POLYESTERN
Herstellung von linearen niedrig-sulfonierten Polyestern GS722
Ein lineares sulfoniertes zufälliges Copolyesterharz bestehend aus, bezogen auf ein Mol-%, 0,465 Terephthalat, 0,035 Natrium-Sulfoisophthalat, 0,475 1,2-Propandiol und 0,025 Diethylenglykol wurde wie folgt hergestellt. In einem 5 Gallonen Parr-Behälter, ausgestattet mit einem Bodenabflussventil, einem Doppelturbinenagitator und einer Destillationsaufnahme mit einem Kaltwasserkondensator wurde mit 3,98 kg Dimethyltherephtalat, 451 g Natriumdimethyl-Sulfoisophthalat, 3,104 kg 1,2-Propandiol (1 Mol-Überschuss an Glykol), 351 g Diethylenglykol (1 Mol Überschuss an Glykol) und 8 g Butyltinhydroxidoxid als Katalysator angefüllt. Der Reaktor wurde anschließend auf 165°C unter Rühren für 3 Stunden erwärmt, wobei 1,33 kg Destillat in der Destillationsaufnahme gesammelt wurden, und wobei das Destillat aus 98 Vol-% Methanol und 2 Vol-% 1,2-Propandiol bestand gemessen mit dem ABBE-Refraktometer erhältlich von American Optical Corporation. Die Mischung wurde anschließend über einen Zeitraum von einer Stunde auf 190°C erwärmt, worauf der Druck langsam vom Umgebungsdruck auf ungefähr 260 Torr über einen Zeitraum von einer Stunde reduziert wurde, und anschließend wurde über einen Zeitraum von zwei Stunden auf 5 Torr reduziert, wobei ungefähr 470 g Destillat in der Destillationsaufnahme gesammelt wurden, und wobei das Destillat ungefähr 97 Vol-% 1,2-Propandiol und 3 Vol-% Methanol umfasste, gemessen durch das ABBE Refraktometer. Der Druck wurde weiter auf ungefähr 1 Torr über einen Zeitraum von 30 Minuten reduziert, wodurch zusätzliche 530 g 1,2-Propandiol gesammelt wurden. Der Behälter wurde anschließend mit Stickstoff bis Umgebungsdruck gespült und das Polymererzeugnis wurde durch den Bodenabfluss abgelassen auf einen Behälter, der mit Trockeneis gekühlt war, um eine Ausbeute von 5,6 kg 3,5 Mol-% sulfoniertes Polyesterharz, Copoly(1,2-Propylen-Diethylen)Terephthalat-Copoly(Natriumsulfoisophthalat-Dicarboxylat) zu erhalten. Die Glasübergangstemperatur des sulfonierten Polyesterharzes wurde gemessen und betrug 56,6°C (zu Beginn) unter Verwendung des 910 Differential Scanning Calorimeter erhältlich von E. I. DuPont, welches mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 10°C per Minute betrieben wird. Das zahlengemittelte Molekulargewicht wurde gemessen und betrug 5,290 g je Mol; und das massegemittelte Molekulargewicht wurde auf 5,290 g je Mol gemessen unter Verwendung von Tetrahydrofuran als Lösungsmittel.
Herstellung der Latex-Vorratslösungen
1.000 g entionisiertes Wasser wurden auf 65°C erwärmt, worauf 250 g des zuvor hergestellten sulfonierten Polyesters (GS722) langsam eingeführt und für 1 Stunde bei 65°C erwärmt wurden, bis sich das Polymer vollständig dispergiert hatte. Das Latex hatte eine charakteristische blaue Färbung und wies eine Teilchengröße von 35 Nanometer (Volu mengewicht) auf, gemessen unter Verwendung eines Nicomp Teilchengrößenanalysators. Diese Lagerlösungen erwiesen sich als stabil.
Herstellung von gemäßigtem sulfonierten Polyesterharz für pigmentierte Dispersionen (CN25)
Ein lineares sulfoniertes zufälliges Copolyesterharz bestehend aus, bezogen auf ein Mol-%, 0,425 Terephthalat, 0,075 Natriumsulfoisophthalat, 0,45 von 1,2-Propandiol und 0,025 Diethylenglycol wurde wie folgt hergestellt. In einem 5 Gallionen Parr-Reaktor bzw. Behälter, ausgestattet mit einem Bodenablaufventil, doppelten Turbo-Agigatoren und einer Destillationsaufnahme mit einem Kaltwasserkondensator wurden 3,50 kg Dimethylterephthalat, 940 g Natriumdimethylsulfoisophthalat, 2,90 kg 1,2-Propandiol (1 Mol Überschuss an Glykolen), 449 g Diethylenglykol (1 Mol Überschuss an Glykolen) und 7,2 g Butyltinhydroxidoxid als Katalysator eingefüllt. Der Reaktor wurde anschließend auf 165°C unter Rühren für 3 Stunden erwärmt, wodurch 1,15 kg Destillat in der Destillationsaufnahme gesammelt wurden, und wobei das Destillat ungefähr 98 Vol-% Methanol und 2 Vol-% 1,2-Propandiol umfasste, gemessen durch das ABBE Refraktometer erhältlich von American Optical Corporation. Die Mischung wurde über einen Zeitraum von 1 Stunde auf 190°C erwärmt, worauf der Druck langsam von dem Umgebungsdruck auf ungefähr 260 Torr über einen Zeitraum von einer Stunde reduziert wurde, und anschließend auf 5 Torr über einen Zeitraum von 2 Stunden reduziert wurde, wobei ungefähr 320 g Destillat in der Destillationsaufnahme gesammelt wurden, und wobei das Destillat ungefähr 97 Vol-% 1,2-Propandiol und 3 Vol-% Methanol umfasste, gemessen durch das ABBE Refraktometer. Der Druck wurde anschließend weiter auf ungefähr 1 Torr für einen Zeitraum von 30 Minuten reduziert, wodurch zusätzliche 60 g an 1,2-Propandiol gesammelt wurden. Der Reaktor wurde anschließend mit Stickstoff auf Umgebungsdruck gespült; und das Polymererzeugnis wurde durch den Bodenabfluss auf einen Behälter abgelassen, welcher mit Trockeneis gekühlt war, um 6,1 kg 7,5 Mol-% sulfoniertes Polyesterharz, Copoly(1,2-Propylendiethylen)Terephthalat-Copoly(Natriumsulfoisophthalat-Dicarboxylat) zu erhalten. Die Glasübergangstemperatur des sulfonierten Polyesterharzes wurde auf 57,0°C (Beginn) gemessen, unter Verwendung des 910 Differential Scanning Calorimeters erhältlich von E. I. DuPont, welches mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von 10°C je Minute betrieben wird. Das zahlengemittelte Molekulargewicht wurde auf 2,780 g je Mol gemessen und das massegemittelte Molekulargewicht wurde auf 4,270 g je Mol gemessen, gemessen an einem Waters GPC unter Verwendung von Tetrahydrofuran als Lösungsmittel.
Herstellung der Submikrometer großen Polyesterdispersion
Ein Liter (1.000 Milliliter) destilliertes Wasser wurde zunächst auf 70°C (10°C bis 15°C oberhalb der Tg-Temperatur des Harzes) erwärmt, zu welchem 200 g des obigen sulfonierten Polyesters (CN25) langsam unter Rühren eingeführt wurden bis sich dieses vollständig dispergierte. Die mittlere Teilchengröße gemessen mit einem Nicomp-Teilchengrößenanalysator betrug 20 Nanometer, mit einem Größenbereich von 5 bis 30 Nanometer. Die Feststoffbeladung betrug 20 Gew-% in Wasser.
Allgemeine Synthese der Farbmitteldispersion
Zu der obigen Dispersion enthaltend 20 Gew-% der Submikrometer großen sulfonierten Harzdispersion wurde ein Farbmittel zugegeben, wie ein Cyan nasser Kuchen aus Pigment enthaltend 50 Gew-% Feststoffe und die resultierende Mischung wurde einem Mahlen zu einer stabilen Farbmitteldispersion mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 50 bis 120 Nanometer unterworfen. Es resultierte eine Dispersion mit 30 Gew-% Farbmittel, 10 Gew-% Submikrometer großen Harzteilchen und 60 Gew-% Wasser. Ähnlich wurde ein Gelb 180, Rot 122, Rot 238, Rot 81.3 und Ruß REGAL 330^® Air-Dispersionen stabilisiert mit Polyesterharzteilchen von Sun Chemicals hergestellt, und diese Dispersionen wurden bei der Synthese der Toner eingesetzt.
BEISPIEL I
Tonersynthese Cyan 15.3
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurde in 200 G heißem (55 bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 5,85 einer cyan Pigmentdispersion zugegeben, wobei das Pigment mit den submikrometergroßen sulfonierten Polyesterharzteilchen stabilisiert wurde (wie oben beschrieben) und wobei die Pigmentdispersion 30% Pigmente, Pigment Rot 81.3, 10% sulfoniertes Polyester und 60% Wasser umfasste. Diese Mischung wurde gerührt (polytroned) und 2,5 G Dytec (2-Methyl-1,5-Pentandiamin durchgehend) in 5 Milliliter Wasser wurden zugegeben. Diese Emulsion wurde anschließend in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgerüstet war. Die resultierende Mischung wurde unter Rühren auf 52°C erwärmt. Nach 4,5 Stunden umfassten die resultierenden Tonerteilchen 95 Gew-% des sulfonierten Polyesterharzes und ein GSD von 1,20. Die Mischung wurde mit 2 Liter kaltem Wasser verdünnt und filtriert, um Salz zu entfernen, das in dem Verfahren gebildet wurde. Das Filtrat war klar, ohne Hinweis auf freies Pigment in der Wasserphase. Die Tonerladung betrug –15,8 μc/g bei 20% RH bestimmt durch das bekannte Verfahren des Faradayischen Käfigs.
BEISPIEL II
Tonersynthese enthaltend Rot 81.3 (Magenta)
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurden in 200 g heißem (55°C bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 8,3 g einer magenta Pigmentdispersion zugegeben, wobei das Pigment durch Submikrometer große sulfonierte Polyesterharzteilchen (wie oben beschrieben) stabilisiert wurde und wobei die Dispersion 30% Pigment, Pigment Red 81.3, 10% sulfoniertes Polyester und 60% Wasser enthielt. Diese Mischung wurde gerührt (polytroned) und 2,5 g Dytek in (2-Methyl-1,5-Pentandiamin durchgehend) in 5 ml Wasser wurden zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 52°C erwärmt. Nach 4,5 Stunden resultierten Teilchen umfassend 95 Gew-% sulfoniertes Polyesterharz mit einem GSD von 1,20. Die Mischung wurde anschließend in 2 Liter kaltem Wasser verdünnt und filtriert, um jede Salze zu entfernen, die sich während des Verfahrens gebildet könnten. Das Filtrat war klar ohne Hinweis auf freies Pigment in der Wasserphase. Die Tonerladung betrug –15,8 μc/Gramm bei 20% RH bestimmt durch das bekannte Verfahren des Faradayischen Käfigs.
BEISPIEL III
Tonersynthese enthaltend Rot 122 (Magenta)
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurden in 200 g heißem (55°C bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 8,3 g einer magenta Pigmentdispersion zugegeben, wobei das Pigment durch Submikrometer große sulfonierte Polyesterharzteilchen (wie oben beschrieben) stabilisiert wurde und wobei die Dispersion 30% Pigment, Pigment 122, 10% sulfoniertes Polyester und 60% Wasser enthielt. Diese Mischung wurde gerührt (polytroned) und 2,5 g Dytek in 5 ml Wasser wurden zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 52°C erwärmt. Nach 4,5 Stunden wiesen die Teilchen, umfassend 95 Gew-% sulfoniertes Polyesterharz und 5,0 Gew-% des Pigments wies eine Größe von 6,2 μm auf mit einem GSD von 1,18. Die Mischung wurde anschließend in 1 Liter kaltem Wasser verdünnt und filtriert, um jede Salze zu entfernen, die sich während des Verfahrens gebildet könnten. Das Filtrat war klar ohne Hinweis auf freies Pigment in der Wasserphase. Die Tonerladung betrug – 19,3 μc/Gramm bei 20% RH.
BEISPIEL IV
Tonersynthese enthaltend Rot 238 (Magenta)
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurden in 200 g heißem (55 bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 8,3 g einer magenta Pigmentdisperison zugegeben, wobei das Pigment mit den submikrometergroßen sulfonierten Polyesterharzteilchen (wie oben beschrieben) stabilisiert wurde, und wobei die Dispersion 30% Pigment, Pigment 238, 10% sulfoniertes Polyester und 60% Wasser umfasste. Die Mischung wurde gerührt (polytroned) und 2,5 g Dytek in 5 ml Wasser wurden zugegeben. Die resultierende Emulsion wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 54°C erwärmt. Nach 4,5 Stunden umfassten die Teilchen 95 Gew-% sulfoniertes Polyesterharz und 5,0 Gew-% Pigment und wobei der Toner eine Größe von 6,7 μm (Mikron) besaß und ein GSD von 1,17. Die Mischung wurde anschließend mit 1 Liter kalten Wasser verdünnt und filtriert, um Salze zu entfernen, die sich in dem Verfahren gebildet haben könnten. Das Filtrat war klar ohne Hinweis auf freiem Pigment in der Wasserphase. Die Tonerladung betrug 22,3 μc/g bei 20% RH.
BEISPIEL V
Tonersynthese enthaltend Rot 122/238 (Magenta)
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurde in 200 g heißem (55°C bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 8,3 g einer magenta Pigmentdispersion zugegeben, enthaltend eine Mischung von 4,98 g Red 122- und 3,32 g Red 238-Dispersion, wobei das Pigment für beide Dispersionen durch die submikrometergroßen sulfonierten Polyesterharzteilchen stabilisiert wurden (wie oben beschrieben) und wobei die Dispersion 30% Pigment, Pigment 122, 10% sulfoniertes Polyester und 60% Wasser enthielt. Diese Mischung wurde gerührt (polytroned) und 2,5 g Dytek in 5 ml Wasser wurden zugegeben. Die resultierende Mischung wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 52°C erwärmt. Nach 4,5 Stunden wiesen die Teilchen, umfassend 95 Gew-% sulfoniertes Polyesterharz und 5,0 Gew-% Pigment und wobei der Toner eine Größe von 7,0 μm aufwies mit einem GSD von 1,17. Die Mischung wurde anschließend in 1 Liter kaltem Wasser verdünnt und filtriert, um jede Salze zu entfernen, die sich während des Verfahrens gebildet könnten. Das Filtrat war klar ohne Hinweis auf freies Pigment in der Wasserphase. Die Tonerladung betrug – 20,1 μc/Gramm bei 20% RH.
BEISPIEL VI
Tonersynthese enthaltend REGAL 330^® (Schwarz)
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurden in 200 g heißem (55 bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 10,0 einer einer schwarzen Pigmentdisperison zugegeben, wobei das Pigment mit den submikrometergroßen sulfonierten Polyesterharzteilchen (wie oben beschrieben) stabilisiert wurde, und wobei die Dispersion 30% Pigment, schwarz REGAL 330^®, 10% sulfoniertes Polyester und 60% Wasser umfasste. Die Mischung wurde gerührt (polytroned) und 2,5 g Dytek in 5 ml Wasser wurden zugegeben. Die resultierende Emulsion wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 54°C erwärmt. Nach 4,5 Stunden umfassten die Teilchen 94 Gew-% copoly(1,2-Propylendiethylen-Natrium 5-sulfoisophtalat)-copoly-(1,2-propylen-diethylen-terephtalatphtalat) sulfoniertes Polyesterharz und 6,0 Gew-% des Pigments wies einer Größe von 6,8 μm (Mikron) auf und ein GSD von 1,18. Die Mischung wurde anschließend mit 1 Liter kalten Wasser verdünnt und filtriert, um Salze zu entfernen, die sich in dem Verfahren gebildet haben könnten.
Das Filtrat war klar ohne Hinweis auf freiem Pigment in der Wasserphase. Die Tonerladung betrug –13,7 μc/g bei 20% RH.
BEISPIEL VII
Tonersynthese enthaltend Gelb 180
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurden in 200 g heißem (55 bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 13,5 einer schwarzen Pigmentdisperison zugegeben, wobei das Pigment mit den submikrometergroßen sulfonierten Polyester (copoly (1,2-Propylendiethylen-Natrium 5-sulfoisophtalat)-copoly-(1,2-propylen-diethylen-terephtalatphtalat- durchgehend) Harzteilchen (wie oben beschrieben) stabilisiert wurde, und wobei die Dispersion 30% Pigment, Pigment Gelb 180, 10% sulfoniertes Polyester und 60% Wasser umfasste. Die Mischung wurde gerührt (polytroned) und 2,5 g Dytek in 5 ml Wasser wurden zugegeben. Die resultierende Emulsion wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 52°C erwärmt. Nach 4,5 Stunden umfassten die Teilchen 92 Gew-% sulfoniertes Polyesterharz und 8,0 Gew-% des obigen Pigments wies eine Größe von 6,75 μm (Mikron) und ein GSD von 1,18. Die Mischung wurde anschließend mit 1 Liter kalten Wasser verdünnt und filtriert, um Salze zu entfernen, die sich in dem Verfahren gebildet haben könnten. Das Filtrat war klar ohne Hinweis auf freiem Pigment in der Wasserphase. Die Tonerladung betrug – 33,1 μc/g bei 20% RH.
Wenn die obigen Toner z. B in der Xerox Corporation 5090 verwendet wurden, ermöglichten sie stark glänzende Bilder mit einem Glanz von 80 bis 85 GGU (Gardner Gloss Units), gemessen mittels der Einrichtung zur Bestimmung des Glanzes nach Gardner, wobei der toner und das Papier angepasst wurden. Dies steht im Kontrast zu einem Glanz von weniger als 70 bei Tonern, die mit Salzen hergestellt wurden, wie in dem Stand der Technik des US Patents 5,593,807 beschrieben.
Die folgenden zwei Vergleichsbeispiele 1 und 2 zeigen das die Verwendung von Pigment, welches mit einer oberflächenaktiven Substanz stabilisiert ist, in der Zusammensetzung zu einer sehr geringen Änderung der Ladungseigenschaften führt, jedoch ein kontinuierliches Ausbluten des Farbstoffes/Pigments zeigt, wenn die Tonerteilchen gewaschen wurden.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Tonersynthese enthaltend Rot 81,3 (Magenta)
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurden in 200 g heißem (55 bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 12 g einer Rot 81,3 Pigmentdispersion zugegeben, wobei das Pigment aus einem gebeizten RHODAMINE Farbstoff hergestellt wurde und wobei das Pigment mit einem Sulfonyl GA nichtionischen oberflächenaktiven Stoff stabilisiert wurde, und eine Pigmentladung von 21 Gew.-% und 60% Wasser umfasste. Die Mischung wurde gerührt (polytroned) und 75 ml einer 1%-igen Magnesiumchloridlösung in Wasser wurden langsam über einen Zeitraum von 20 Minuten zugegeben. Die resultierende Emulsion wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 52°C erwärmt. Nach 6,5 Stunden umfassten die Teilchen 95 Gew-% sulfoniertes Polyesterharz und 5,0 Gew-% Pigment, und wobei der Toner eine Größe von 7,1 μm (Mikron) mit einem GSD von 1,20. Die Mischung wurde mit 2 Liter kalten Wasser verdünnt und filtriert, um Salze zu entfernen, die sich in dem Verfahren gebildet haben könnten und um auch das oberflächenaktive Mittel zu entfernen, das zur Stabilisierung des Pigments eingesetzt wurde. Das Filtrat wies einen fluoreszierenden RHODAMINE Farbstoff in der Wasserphase auf und blutete bei weiterem Waschen kontinuierlich in der Wasserphase aus. Die Tonerteilchen wurden insgesamt 4 mal mit entionisiertem Wasser gewaschen. Die Tonerladung betrug –11,7 μc/g bei 20% RH.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Tonersynthese enthaltend Cyan 15.3
50 g sulfoniertes Polyesterharz GS722 wurden in 200 g heißem (55 bis 65°C) Wasser hydrodispergiert. Die Teilchengröße des Latex zu diesem Zeitpunkt betrug 35 Nanometer (Nicomp volumengemittelter Durchschnitt). Zu dieser Emulsion wurden 3,5 g einer cyan Pigmentdispersion zugegeben, wobei das Pigment mit einem Sulfonyl GA nichtionischen oberflächenaktiven Stoff stabilisiert wurde, und eine Pigmentladung von 53,4 Gew.-% und 60% Wasser umfasste. Die Mischung wurde gerührt (polytroned) und 75 ml einer 1%-igen Magnesiumchloridlösung in Wasser wurden langsam über einen Zeitraum von 20 Minuten zugegeben. Die resultierende Emulsion wurde in einen 1 Liter Reaktionsbehälter übertragen, welcher mit einem oberen Rührer ausgestattet war. Die Mischung wurde anschließend unter Rühren auf 54°C erwärmt. Nach 5,5 Stunden umfassten die Teilchen 96,25 Gew-% sulfoniertes Polyesterharz und 3,75 Gew-% Pigment Blue, und wobei der Toner eine Größe von 7,1 μm (Mikron) mit einem GSD von 1,20. Die Mischung wurde mit 2 Liter kalten Wasser verdünnt und filtriert, um Salze zu entfernen, die sich in dem Verfahren gebildet haben könnten und um auch das oberflächenaktive Mittel zu entfernen, das zur Stabilisierung des Pigments eingesetzt wurde. Das Filtrat wies eine blaue Farbe auf, was auf einen unvollständigen Einbau des Pigments in den Toner hinweist, und bei weiterem Waschen verringerte sich die Farbintensität des Filtrats. Die Tonerteilchen wurden insgesamt 5-mal mit entionisiertem Wasser gewaschen. Die Tonerladung betrug –16,7 μc/g bei 20% RH.
Herstellung von Latex B-Sty/BA/AA (82/18/2 pph)
Ein anionisches polymeres Latex wurde durch Emulsionspolymerization von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure (82/18/2) in einer nichtionischen/anionischen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels (1%/0,9%) wie folgt hergestellt. 451 g Styrol, 99 g Butylacrylat, 11 g Acrylsäure, 10,06 Dodecanthiol und 5,5 g Kohlenstofftetrabromid wurden mit 825 ml entionisiertem Wasser gemischt, in welchem 12,38 g Natriumdodecylbezolsulfonat anionisches oberflächenaktives Mittel (NEOGEN R^TM, welches 60% aktiven Bestandteil enthält), 11,82 g Polyoxyethylentetramethylbutylphenylether nichtionisches oberflächenaktives Mittel (ANTAROX CA897^TM – 70% aktiver Bestandteil), und 5,5 g Ammoniumpersulfat-Initiator aufgelöst wurden. Die resultierende Emulsion wurde anschließend in einer Stickstoffatmosphäre bei 70°C für 6 Stunden mit einer Rührergeschwindigkeit von 650 Umdrehungen je Minute polymerisiert. Das resultierende Latex enthielt 60% wasser und 40% Feststoffe, haupsächlich Polystyrol/Polybutylacylat/Polyacrylsäure 82/18/2; die tg-Temperatur einer trockenen Probe des Latex betrug 65,0°C; M_w = 27.000 und M_n = 8.000; und die teilchengröße betrug 195 nm.
Die folgenden zwei Vergleichsbeispiele 3 und 4 zeigen, dass das sich Ausbluten der Farbstoffe/Pigmente fortsetzt, auch wenn das Harz und das Koalulans unterschiedlich sind. Pigmentteilchen, wenn sie mit submikrometergroßen Polyesterteilchen oder anderen submikrometergroßen Harzteilchen, wie Styrolacrylsäuren, stabilisiert sind, eliminieren das Ausbluten des Pigments, wenn die Tonerteilchen gewaschen werden, und daher kann das Abwasser direkt in den Abwasserkanal abgelassen werden, ohne dass zusätzliche Behandlungen notwendig werden.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Tonersynthese enthaltend Magentatoner (Rot 81,3)
260 g anionisches Latex B, wie oben hergestellt, (40% Feststoffe) wurden gleichzeitig mit 170 g Pigmentlösung, welche 18 g der Rot 81,3 Pigmentlösung umfasste, wobei das Pigment aus einem gebeizten RHODAMINE^TM Farbstoff hergestellt wurde und wobei das Pigment mit den submikrometergroßen sulfonierten Polyesterharzteilchen stabilisiert wurde und nicht mit einer mit einem oberflächenaktiven Mittel stabilisierten Lösung, und 152 g Wasser wurden zu 400 g Wasser unter rühren (polytroned) mit Geschwindigkeiten von 5.000 Umdrehungen je Minute über einen Zeitraum von 3 Minuten zugegeben. 2,4 g kationisches oberflächenaktives Mittel (SANIZOL B^TM) wurde in 30 g Wasser dispergiert und zu der obigen Mischung zugegeben, während diese gerührt wurde. Die viskose Flüssigkeit umfassend rote Pigment- und Latexteilchen wurde anschließend in einen Reaktionsbehälter übertragen und die Temperatur auf 48°C (ungefähr 5 bis 7 Grad unterhalb der Tg-Temperatur) angehoben um die Aggregation auszulösen. Die Teilchengröße wurde während des Aggregationsverfahrens aufgezeichnet. Nach ungefähr 20 Minuten betrug die Größe 5,7 μm (Micron) und die GSD betrug 1,18. 45 ml 20% (bezogen auf das gewicht) der Lösung des anionischen oberflächenaktiven Mittels wurde zu den Aggregaten zugegeben, gefolgt von einer weiteren Erhöhung der Temperatur auf 95°C für einen Zeitraum von 4 Stunden. Die resultierenden Teilchen umfassten 95 Gew.-% Harz und 5 Gew.-% Pigment Rot 81,3, und die Tonergröße betrug 6,3 μm (Micron) mit einer GSD von 1,20. Die Morphologie der Teilchen war kartoffelartig. Die Reaktorbestandteile wurden auf Raumtemperatur abgekühlt und durch einen 3 μm Filter gegossen. Der Ausfluss zeigte Anzeichnen von fluoreszierenden RHODAMINE^TM Farbstoff in der wässrigen Phase des ersten Filtrats. Nachfolgende Wasch- und Fixierschritte zeigten die Abwesenheit von fluoreszierenden RHODAMINE^TM Farbstoff in der wässrigen Phase, im Gegensatz zu dem Fall, bei welchem die Stabilisierungslösungen mit oberflächenaktiven Mittel verwendet wurden und das Ausbluten von fluoreszierenden RHODAMINE^TM Farbstoff anhielt. Der Nachteil des Ausblutens ist, dass das Filtrat weiter behandelt werden muss, um den Farbstoff vor der Entsorgung zu entfernen. Diese Behandlung trägt zu den Kosten der Tonerherstellung bei. Die Tonerteilchen wurden 6-mal mit entionisiertem Wasser gewaschen. Die Tonerladung betrug –16,8 μc/g bei 20% RH.
VERGLEICHSBEISPIEL 4
Tonersynthese enthaltend Magentatoner (Rot 81,3)
260 g anionisches Latex B (40% Feststoffe) wurden gleichzeitig mit 170 g Pigmentlösung, welche 25 g der Rot 81,3 Pigmentlösung umfasste, wobei die Pigmentladung 21 betrug und wobei das Pigment aus einem gebeizten RHODAMINE^TM Farbstoff hergestellt wurde und wobei das Pigment mit einem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel stabilisiert wurde, und 145 g Wasser wurden zu 400 g Wasser unter rühren (polytroned) mit Geschwindigkeiten von 5.000 Umdrehungen je Minute über einen Zeitraum von 3 Minuten zugegeben. 2,4 g kationisches oberflächenaktives Mittel (SANIZOL B^TM) wurde in 30 g Wasser dispergiert und zu der obigen Mischung zugegeben, während diese gerührt wurde. Die viskose Flüssigkeit umfassend Pigment- und Latexteilchen wurde anschließend in einen Reaktionsbehälter übertragen und die Temperatur auf 48°C (ungefähr 5 bis 7 Grad unterhalb der Tg-Temperatur) angehoben um die Aggregation auszulösen. Die Teilchengröße wurde während des Aggregationsverfahrens aufgezeichnet. Nach ungefähr 20 Minuten betrug die Größe 5,7 μm (Micron) und die GSD betrug 1,18. 45 ml 20% (bezogen auf das gewicht) der Lösung des anionischen oberflächenaktiven Mittels wurde zu den Aggregaten zugegeben, gefolgt von einer weiteren Erhöhung der Temperatur auf 95°C für einen Zeitraum von 4 Stunden. Die resultierenden Teilchen umfassten 95 Gew.-% sulfoniertes polyesterharz und 5 Gew.-% Pigment Rot 81,3, und die Tonerteilchen wiesen eine Größe von 6,3 μm (Micron) mit einer GSD von 1,20 auf. Die Morphologie der Teilchen war kartoffelartig. Die Reaktorbestandteile wurden auf Raumtemperatur abgekühlt und durch einen 3 μm Filter gegossen. Der Ausfluss zeigte Anzeichnen von fluoreszierenden RHODAMINE^TM Farbstoff in der wässrigen Phase. Nachfolgende Wasch- und Fixierschritte zeigten die Anwesenheit von fluoreszierenden RHODAMINE^TM Farbstoff in der wässrigen Phase, im Gegensatz zu dem Fall, bei welchem die Stabilisierungslösungen mit oberflächenaktiven Mittel verwendet wurden. Die Tonerladung betrug –13,8 μc/g bei 20% RH.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Toners umfassend das Mischen eines Amins, eines Emulsionslatex enthaltend ein sulfoniertes Polyesterharz und einer Farbmitteldispersion und das Erwärmen der resultierenden Mischung
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Latex Wasser und darin suspendiert ein Natrium-sulfoniertes Polyesterharz mit einer Größe des Durchmessers von 5 bis 500 nm enthält, wobei das Farbmittel mit submikrometergroßen (Submikron) Natrium-sulfoniertem Polyesterharz stabilisiert ist, und anschließend Zugeben eines Amins zu der Mischung, und wobei ein Abkühlen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das (i) Natrium-sulfonierte Polyesterharz hergestellt wird, durch Erwärmen des Harzes in Wasser bei einer Temperatur von zwischen 65°C bis 90°C; (ii) anschließend Zugeben der Farbmitteldispersion, wobei die Farbmitteldispersion durch die submikrometergroßen (Submikron) Natriumsulfonierten Polyesterharzteilchen stabilisiert wird, zu der Latexmischung ohne Scheren, gefolgt von der Zugabe des Amins und Wassers bis eine Zunahme der Viskosität des Latex von 2 bis 100 mPa/s (centipoise) resultiert, Abkühlen und Erwärmen der resultierenden Mischung bei einer Temperatur von zwischen 45°C bis 80°C, wodurch eine kontinuierliche Aggregation und Koaleszenz der Harzteilchen und des Farbmittels ermöglicht wird, und in Tonerteilchen mit zwischen 2 bis 20 μm (Mikron) in volumengemittelten (volume average diameter) resultiert und (iii) Abschrecken oder Kühlen der Produktmischung gefolgt von einem Filtrieren und Trocknen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Harz (i) ein Polyester von Poly(1,2-Propylen-Natrium 5-sulfoiosphthalat), Poly(Neopentylen-Natrium 5-sulfoisophthalat), Poly(Diethylen-Natrium 5-sulfoisophthalat), Copoly(1,2-Propylen-Natrium 5-sulfoiosphthalt)-copoly-(1,2-propylen-therephtalatphtalat), Copoly(1,2-Propylen-Diethylennatrium 5-sulfoisophthalat)-copoly (1,2-propylen-diethylenterephthalatphtalat), Copoly(Ethylen-neopentylen-Natrium 5-sulfoisophthalat)- copoly-(ethylen-neopentylen-terephtalat-phthalat) oder Copoly(propoxyliertem Bisphenol A)-copoly-(propoxilierten Bisphenol A-Natrium 5-sulfoisphthalat) ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei zu den Oberflächen der gebildeten Toner Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, Silikaten, Metalloxiden oder deren Mischungen jeweils in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der erhaltenen Tonerpartikel zugegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Tg des Harzes zwischen 50°C und 65°C liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Mischen eines Emulsionslatex, umfassend sulfonierte Natriumpolyesterharzteilchen und eine Farbmitteldispersion, und wobei das Farbmittel in Submikrometergröße (Submikron) vorliegt und durch Submikrometergroße (Submikron)-Harzteilchen stabilisiert wird, gefolgt von der Zugabe eines Amins; und Erwärmen der resultierenden Mischung, wodurch Aggregation und Koaleszenz bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei nachfolgend zu der Koaleszenz die Tonerproduktmischung abgekühlt wird, gefolgt von einer Isolation, Waschen und Trocknen.
Verfahren nach Anspruch 3 bis 6, wobei in (ii) die Farbmitteldispersion mit einem Mikroverflüssiger mit zwischen 75°C bis 85°C für eine Dauer von zwischen 1 Stunde und 3 Stunden erzeugt wird, und wobei nachfolgend zu (iv) die Tonerzusammensetzung oder die resultierenden Teilchen (v) auf 25°C abgekühlt wird bzw. werden, gefolgt von Waschen und Trocknen.