AT236228B - Toner für elektrophotographische Zwecke - Google Patents

Description

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  Toner für elektrophotographische Zwecke 
Um latente elektrostatische Bilder sichtbar zu machen, werden diese bekanntermassen mit einem so- genannten Entwickler, bestehend aus Träger und Tonerpulver, in Kontakt gebracht. Die Tonerteilchen bleiben an den der Ladung entsprechenden Stellen haften und werden durch Einbrennen oder Anlösen fixiert. 



   Von den Eigenschaften des Toners ist im entscheidenden Masse die Qualität, d. h. der optische Ein- druck der Kopie, abhängig. Es wird daher von ihm eine Reihe von Eigenschaften gefordert : Zunächst darf der fixierte Toner weder kleben noch eine erhöhte Tendenz zur Haftung besitzen. Wenn er zur Herstellung von Druckplatten verwendet werden soll, darf er ferner in Alkohol und organischen Basen nicht löslich sein, damit er von den Entschichterlösungen, wie sie für die Druckplattenherstellung verwendet werden, nicht angegriffen wird. 



   Vor allem soll er jedoch einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt besitzen, da ansonsten einerseits während des Fixiervorganges der Kopieträger, der meist aus Papier besteht, thermisch geschädigt werden kann, anderseits in Kopiermaschinen die Handhabung grösserer Wärmemengen Schwierigkeiten bereitet. 



   Ausserdem soll der Toner eine leicht fliessende Schmelze bilden, die die einzelnen Ungleichmässigkeiten der Tonerbedeckung ausgleicht. 



   Man hat bereits versucht, Forderungen dieser Art durch die Anwendung von Kunst- und Naturharzen als solche oder in Mischungen untereinander und mit Pigmenten und Farbstoffen zu verwirklichen. Für diesen Zweck wurden Phenolformaldehydkondensate, Vinylpolymerisate, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polystyrol, substituiertes Polystyrol und Mischpolymerisate sowie Polymerisationsmischungen, z. B. Polystyrol/Maleinatharze, vorgeschlagen. Ebenso ist der Zusatz von organischen Farbstoffen und Pigmenten bekannt. Toner, die aus diesen Mischungen hergestellt wurden, konnten jedoch die oben genannten Forderungen nicht in befriedigendem Masse und vor allem nicht in der ganzen Breite erfüllen. 



   Gegenstand der Erfindung ist ein Toner für elektrophotographische Zwecke, bestehend aus einer festen Lösung aus Polystyrol, weiterem Kunstharz und mindestens einem Farbstoff, wobei in dieser gegebenenfalls in kleineren Mengen weitere Komponenten enthalten sein können. 



   Unter Polystyrol werden im vorliegenden Fall im allgemeinen die üblichen und mit bekannten Methoden darstellbaren Polymerisate des Styrols verstanden. Jedoch sind auch spezielle Verbindungstypen z. B. bezüglich des Polymerisationsgrades für den erfindungsgemässen Zweck geeignet. 



   Der Polymerisationsgrad spielt jedoch keine kritische Rolle, wobei lediglich zu beachten ist, dass Verbindungen mit niedrigem Molekulargewicht einen tieferen Erweichungspunkt als solche mit höherem Molekulargewicht aufweisen. 



   Als Kunstharze im erfindungsgemässen Sinn kommen solche in Frage, in denen Polystyrol löslich ist. 



  Dies sind vor allem Polymerisate von Verbindungen, bei denen ein Benzolkern mit einem Fünf-Ring zu einer Verbindung mit aromatischem Charakter kondensiert ist. Solche monomeren Verbindungen sind beispielsweise Inden und Cumaron. Mit gutem Erfolg sind auch Harze aus. halogenierten, bevorzugt chlorierten,   Di- und   Triphenylverbindungen geeignet. Auch Mischungen der genannten Kunstharze erfüllen den erfindungsgemässen Zweck. In einer Schmelze der genannten Verbindungen ist Polystyrol   löslich.   Die Schmelze entmischt sich während des Abkühlens nicht und liegt in festem Zustand in Form einer festen Lösung vor. 



   Als Farbstoffe im erfindungsgemässen Sinn kommen solche in Frage, die sich ebenfalls in der Mischung 

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 Polystyrol und den eben erwähnten Kunstharzen lösen. 



   Zur Beurteilung, ob diese   Bedingung - die Löslichkeit   der Farbstoffe in den   Harzen - erfüllt   wird, ist es nur notwendig, die Löslichkeit nach bekannten Methoden in üblicher Weise zu prüfen. Dies kann etwa durch Eintragung einer kleinen Probe in die Polystyrol- bzw. Harzschmelze geschehen, wobei sich nach dem Erkalten der Mischung augenscheinlich zeigt, ob der Farbstoff   befähigt ist,   eine feste Lösung einzugehen. Die Löslichkeit eines Farbstoffes lässt sich beispielsweise auch aus dem Buch "Colour Index" Second Edition   [1956],   Volume 1 and 2, entnehmen. 
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 schwarz TN, Zaponschwarz X. 



   Durch die Anwendung der genannten Farbstoffe ist es auch möglich, in gewissem Sinne die Aufladung zu beeinflussen. Bei Zugabe der oben spezifisch genannten Farbstoffe bekommt der Toner einen positiven Ladungssinn. Jedoch besteht auch die Möglichkeit, ihm einen negativen Ladungssinn zu erteilen, falls Farbstoffe, wie Ceresschwarz   (R) G,   Chromogenschwarz ETOO (Colour Index Nr. 14645) und   Azo-Oil-     Black (R)   allein zugegeben werden. 



   Die vorteilhaften Ergebnisse gemäss der Erfindung werden erzielt, falls ein Mischungsverhältnis der genannten drei Gruppen von Bestandteilen etwa wie folgt   vorliegt : Das Verhältnis   Polystyrol zu dem er- 
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 5 und   10%, der   harzlöslichen Farbstoffe. 



   Zuweilen könnte es für bestimmte Zwecke vorteilhaft sein, weitere Komponenten, wie Pigmente, z. B. Russ oder anorganische Salze, sowie Füllstoffe zuzusetzen. Der Anteil dieser Komponenten soll jedoch nur einige   Gel.-%   der genannten Harzmischung betragen, wobei stets zu beachten ist, dass die vorteilhaften erfindungsgemässen Eigenschaften des Toners nicht dadurch mehr oder minder herabgesetzt werden. 



   Die Herstellung der Toner kann nach jeder der üblichen Methoden, zweckmässigerweise jedoch in einem heizbaren Kneter, vorgenommen werden. Dabei wird bei einer Heiztemperatur von etwa 180 bis 2000C das erfindungsgemäss ausgewählte Harz geschmolzen, dann Polystyrol zugesetzt und so lange gemischt, bis die Schmelze homogen ist. Anschliessend setzt man die erwähnten Farbstoffe zu. Nach ihrer Lösung giesst man die Schmelze auf ein Blech oder eine Kunststoff-Folie. Das erkaltete Produkt wird z. B. in einer Kugelmühle bis auf eine Teilchengrösse von 1 bis   20 p   zerkleinert. Der Toner ist dann gebrauchsfertig und kann mit geeigneten Trägerteilchen, z. B. Eisenspänen oder   Glaskugelchen,   zu einem Entwicklergemisch gemengt werden.

   Natürlich ist auch seine Anwendung in dispergierter Form in einem geeigneten Dispergiermittel oder als Aerosol mit gutem Erfolg möglich. 



   Die erfindungsgemässen Toner besitzen vor allen Dingen in vorteilhafter Weise die Eigenschaft, dass sämtliche Forderungen, die an einen Toner zu stellen sind und wie sie eingangs erwähnt wurden, in hohem Masse erfüllt werden. Dies gilt vor allem bezüglich des Schmelzbereiches. Die untere Erweichungsgrenze liegt sehr niedrig, etwa zwischen   70-100 C,   wobei zugleich die fixierten Bildstellen bei Zimmertemperatur keinerlei Klebrigkeit oder erhöhte Haftung an andern Materialien zeigen. Die niedrige untere Erweichungsgrenze erlaubt ferner, die Temperatur beim Fixieren von empfindlichen Kopieträgern, beispielsweise dünnem Papier oder thermisch empfindlichen Kunststoff-Folien, sehr niedrig zu halten. Dies hat eine wesentliche Schonung der Oberfläche dieser Materialien zur Folge. Die erhaltenen Kopien sind völlig wischfest und dokumentenecht. 



   Auch die zum Fixieren benötigten apparativen Einrichtungen können damit in Konstruktion und Handhabung einfach gehalten werden. 



   Falls eine solche Kopie zu einer Druckform weiterverarbeitet werden soll, macht sich vorteilhafterweise bemerkbar, dass der vorliegende Toner darüber hinaus alkoholunlöslich ist und von organischen Basen nicht angegriffen wird. Da die üblichen und gebräuchlichen Entschichtungsmittel im allgemeinen aus solchen Verbindungen bestehen, wird damit der Rand der Bildstellen und die Bildstelle selbst in keiner Weise angegriffen, wodurch sich Druckbilder mit grosser Schärfe und hohen Druckauflagen erzielen lassen. 



   Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die einzelnen Tonerteilchen homogen aufgebaut sind, da sich Polystyrol, die andern Harze und der Farbstoff ineinander lösen. Dies hat in wünschenswerter 

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 scharfe Bilder, die sich sehr leicht thermisch fixieren lassen. 



   Beispiel 7 :
50 Gew.-Teile eines Clophenharzes (R) W,
50 Gew.-Teile Polystyrol (Typ LG),
5   Gew.-Teile Peerless   Black (C. I. 77266),
5 Gew.-Teile Nigrosin spritlöslich (C. I. 50415),   2, 5 Gew.-Teile Pigmenttiefschwarz (R) (C. I. 50440).   

Claims (1)

1. Bei einer Heizbadtemperatur von 180 bis 200 C wird das Chlordiphenylharz geschmolzen, dann unter Rühren das Polystyrol zugemischt. Nach weiterem, 30 min langem Rühren setzt man den Russ zu und rührt so lange weiter, bis sich das Polystyrol völlig im Chlordiphenylharz gelöst hat. Dies nimmt etwa noch zirka 30 min in Anspruch. Anschliessend rührt man die beiden Farbstoffe in die Schmelze ein und giesst die noch heisse Schmelze nach weiteren 10 min auf eine Messingplatte aus.

   Nach Erkalten der Schmelze zerkleinert man diese auf Erbsengrösse und vermahlt in einer Kugelmühle mehrere Tage. Aus dem feingemahlenen Produkt trennt man durch Sieben und bzw. oder Windsichten die Teilchen mit einem Durchmesser von 2 bis 20/l ab. Die untere Erweichungsgrenze des Toners, gemessen auf einer Kotier-Heizbank, beträgt 90 C. Der Toner liefert in Mischung mit Eisenspänen grundarme, elektrophotographische Puderbilder, die sich sehr leicht thermisch fixieren lassen.

   Beispiel 8 : Es wird eine Schmelze aus 25 Gew.-Teilen eines Cumaronharzes mit dem Er- weichungspunkt über 65 C (Cumaron- harz B 3/65), 25 Gew.-Teilen eines Indenharzes mit dem Erwei- chungspunkt von 800C (Gebaganharz (R) P 80).

   50 Gew.-Teilen Polystyrol LG, 8 Gew.-Teilen Peerless Black (C. L Nr. 77266), . 2 Gew.-Teilen Zaponschwarz X analog Beispiel 7 hergestellt und in der dort genannten Weise zu einem Toner verarbeitet, dessen untere Erweichungsgrenze bei 980 liegt.

   Beispiel 9 : Ein analog Beispiel 7 hergestellter Toner aus 60 Gew.-Teilen Cumaronharz (Erweichungspunkt ab 55 C), 40 Gew.-Teilen Polystyrpl LG, 5 Gew.-Teilen Peerless Black (C. I. Nr. 77266), 3 Gew.-Teilen Fettschwarz HBN (C. I. Nr. 26150) schmilzt zwischen 74 und 1040C.

   PATENTANSPRÜCHE : 1. Toner für elektrophotographische Zwecke, bestehend aus einer festen Lösung aus Polystyrol, weiterem Kunstharz und mindestens einem Farbstoff, wobei in dieser gegebenenfalls in kleineren Mengen weitere Komponenten enthalten sein können.

   2. Toner für elektrophotographische Zwecke nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis Polystyrol zu dem weiteren Kunstharz 4 : 1-1 : 4 beträgt.

   3. Toner für elektrophotographische Zwecke nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoffanteil in der festen Lösung zwischen 5-15 Grew.-%, bezogen auf die gesamte feste Lösung, beträgt.

   4. Toner für elektrophotographische Zwecke nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kunstharz aus Chlordiphenylharz besteht.

   5. Toner für elektrophotographische Zwecke nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kunstharz aus Indenharz besteht. <Desc/Clms Page number 5>

   6. Toner für elektrophotographische Zwecke nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Kunstharz aus Cumaronharz besteht.