"Tonerpoeder voor het ontwikkelen van electrostatische beelden" De uitvinding heeft betrekking op een voor het ontwikkelen van latente electrostatische beelden geschikt, d oor warmte fixeerbaar tonerpoeder dat in hoofdzaak bestaat uit fijnverdeelde, gekleurde tonerdeeltjes die thermoplastisch materiaal, kleurende bestanddelen
en desgewenst een ladingsregelaar bevatten. De uitvinding heeft in
het bijzonder betrekking op zulk een tonerpoeder waarvan het thermoplastisch materiaal overwegend bestaat uit epoxyhars waarvan de oorspronkelijke epoxygroepen op een bepaalde manier en voor een bepaald percentage zijn geblokkeerd. De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor de bereiding van zulk een tonerpoeder, op een twee-componen.ten ontwikkelaar die zulk een tonerpoeder bevat
en op een één-componenten ontwikkelaar die uit zulk een tonerpoeder bestaat.
Tonerpoeders vinden in de vorm van zogenaamde twee- of eencomponenten ontwikkelaars op grote schaal toepassing voor het zichtbaar maken van latente electrostatische beelden, zoals die in de electrografie of electrofotografie op een daarvoor geschikt oppervlak worden gevormd.
Twee-componenten ontwikkelaars bevatten een tonerpoede r waarvan de tonerdeeltjes een isolerend thermoplastisch materiaal bevatten, vermengd met relatief grotere dragerdeeltjes. Door kontakt met of wrijving tegen de dragerdeeltjes verkrijgen de tonerdeeltjes een electrostatische lading waardoor zij zich aan de dragerdeeltjes hechten. Toner- en dragerdeeltjes worden in het algemeen zodanig op elkaar afgestemd dat de tonerd eeltjes een lading aannemen waarvan de polariteit tegengesteld is aan die van het te ontwikkelen latente electrostatische beeld. Wanneer de ontwikkelaar met dat beeld in kontakt wordt gebracht, worden de tonerdeeltjes door de electrostatische lading van het beeld van de dragerdeeltjes losgetrokken en op het latente beeld afgezet, waardoor het zichtbaar wordt.
Voorbeelden van geschikte dragerdeeltjes zijn onder andere poedervormig metaal, bijvoorbeeld ijzer of nikkel, metaaloxide, bijvoorbeeld chroomoxide of aluminiumoxide, glas, zand of kwarts. In de praktijk worden metalen dragerdeeltjes, in het bijzonder ijzerdeeltjes, veelvuldig toegepast. Met name worden ijzerdeeltjes veel gebruikt in poederontwikkelaars voor de zogenaamde magneetborstelontwikkeling, waarbij de ontwikkelaar met magnetische transportmiddelen in de vorm van een roterende poederborstel naar het te ontwikkelen electrostatische beeld wordt gevoerd.
Ontwikkelaars van het één-componenten-type bestaan uit een tonerpoeder dat hetzij isolerend of nagenoeg isolerend is, dat wil zeggen
<EMI ID=1.1> of homogeen daarin verdeeld, fijnverdeeld electrisch geleidend materiaal aan te brengen, zodat zijn weerstand in het algemeen belangrijk
<EMI ID=2.1>
behulp van een magneet-borstel-ontwikkelsysteem op het te ontwikkelen latente beeld gebracht. In dat geval bevat het tonerpoeder een magnetiseerbaar ijzerpigment, dat tevens als kleu rstof kan dienen.
Als kleurgevend bestanddeel word en in zwarte tonerpoede rs meestal carbon black en in gekleurde tonerpoeders, bijvoorbeeld voor toepassing in electrografische meerkleuren-reproductie-procédés, organische kleurstoffen aan het thermoplastisch materiaal toegevoegd. Als thermoplastisch materiaal worden de bekende natuurlijke en synthetische polymeren of harsen gebruikt. Voorbeelden van v oor dat doel voorgestelde thermoplastische materialen zijn polystyreen, copolymeren van styreen met een acrylaat en/of methacrylaat, polyamiden, gemodificeerde fenolformaldehyde harsen, polyesterharsen en epoxyharsen.
Het bij de ontwikkeling gevormde poed erbeeld wordt vervolgens gefixeerd. Dit kan direkt op het oppervlak gebeuren waarop het werd gevormd, of na overbrenging naar een ander ontvangstoppervlak. De fixatie geschiedt meestal d oor verhitting met behulp van stralingswarmte of door een combinatie van verhitting en d ruk in een zogenaamde kontaktfixeerin richting, waarbij het poederbeeld met een verwarmd oppervlak, zoals
-een rol en/of band, in contact wordt gebracht.
� Tonerpoeders die overwegend bestaan uit epoxyhars waarvan de oorspronkelijke epoxy-groepen op een bepaalde manier en voor een bepaald percentage zijn geblokkeerd, word en beschreven in Aanvraagsters voorgepubliceerde Nederlandse octrooi-aanvrage No. 7605372. De daarin beschreven tonerpoeders bestaan voor minstens 50 % uit epoxyhars die een epoxy-equivalentmassa heeft van tenminste 10.000 doordat zijn oorspronkelijke epoxy-groepen deels door chemische reactie met een monofunctioneel carbonzuur en/of een monofunctioneel fenol en deels door verknoping midd els intermoleculaire reactie of middels een polyfunctionele epoxy-harder zijn geblokkeerd.
Bovenbedoelde tonerpoeders blijken in hoge mate te voldoen aan de belangrijkste eisen die aan tonerpoeders in de praktijk worden gesteld, zoals eenduidige polariteit, goede ladingseigenschappen, voldoende oplaadbaarheid, uniforme ladingsverd eling, ladingsstabiliteit en geringe licht- en temperatuurgevoeligheid, goede en ook goed reproduceerbare fixeereigenschappen, thermische stabiliteit, en een goede permanentie bij langdurig gebruik.
Door tijdens de bereiding van de in Aanvraagsters bovengenoemde octrooi-aanvrage beschreven tonerpoeders bepaalde verbindingen, die in Aanvraagsters voorgepubliceerde Nederlandse Octrooiaanv rage No. 74 15 325 word en genoemd als middel om het oplossen van bepaalde kleurstoffen
<EMI ID=3.1>
worden aangeduid, aan het reactiemengsel toe te voegen,kan de glasovergangstemperatuur (Tg) en de ligging van het smelttraject van het tonerpoeder in belangrijke mate word en verlaagd. Op die wijze kunnen tonerpoed ers worden verkregen, waarvan de Tg slechts weinig boven de voor een goede praktische toepasbaarheid vereiste minimumgrens, in het
<EMI ID=4.1>
traject vrij kort boven hun Tg begint. Dergelijke tonerpoeders kunnen met een minimum aan warmte snel en goed worden gefixeerd, wat uiteraard belangrijke praktische voordelen heeft.
Het is Aanvraagster echter gebleken dat de toepassing van bedoelde co-solvents voor het genoemde doel een aantal minder wenselijke nevenverschijnselen met zich meebrengt.
Reeds tijdens de bereiding van het tonerpoeder, waarbij het co-solvent word t toegevoegd, verdampt een niet onaanzienlijk deel daarvan. Maar ook tijdens het verblijf van het tonerpoeder in het kopieerapparaat verd ampt een deel van het in het tonerpoeder aanwezige co-solvent, waardoor gevaar bestaat voor migratie van het ladingsregelmiddel en vervuiling van het kopieerapparaat en van de dragerdeeltjes.
Het doel van de onderhavige uitvinding is te voorzien in tonerpoed ers op basis van geblokkeerde epoxyhars die een lage Tg hebben en waarvan het beginpunt van het smelttraject dicht boven de Tg ligt, zonder d at daarvoor van een co-solvent gebruik hoeft te word en gemaakt, zodat bovengenoemde bezwaren worden vermeden.
Het tonerpoeder volgens de onderhavige uitvinding bestaat in hoofdzaak uit fijnverdeelde tonerdeeltjes die kleurende bestanddelen, desgewenst een ladingsregelmiddel. en thermoplastisch materiaal bevatten d at overwegend bestaat uit epoxyhars waarvan de oorspronkelijke epoxygroepen deels d oor chemische reactie met een monofunctionele organische verbinding en deels door verknoping zijn geblokkeerd en
d at daardoor is gekenmerkt dat de epoxyhars een epoxy-equivalentmassa heeft tussen ongeveer 2000 en 7500 en bestaat uit een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door d e epoxygroepen van een epoxyhars met een molecuul-massa van ten hoogste ongeveer 1000 en met een epoxyequivalentmassa van ten hoogste ongeveer 700 voor ongeveer 25-95 % te blokkeren d oor chemische reactie met een monofunctioneel carbonzuur, fenol of diarylsulfonamid e en voor ongeveer 5-75 % door verknoping midd els intermoleculaire reactie met de hydroxylgroepen van de hars zelf en/of midd els een epoxyharder, of uit een mengsel van ten minste
20 gew. delen van zulk een gemodificeerde epoxyhars met ten hoogste
80 gew. delen van een fenoxyhars en/of van een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met een molecuul-massa van tenminste ongeveer 1500 en een epoxy-equivalentmassa van tenminste ongeveer 900 voor ten minste 5 % te blokkeren
door verknoping middels intermoleculairè reactie of een epoxyharder.
Onder epoxyharsen worden in het kader van deze uitvinding verstaan condensatieprod ukten van een polyfenol, in het bijzonder een bisfenol, met een halohydrine, in het bijzonder epichloorhydrine.
Met fenoxy-harsen worden hier bedoeld produkten van het epoxyhars-type bij de bereiding waarvan als bifunctionele epoxyharder 4,4'-isopropylideen-difenol werd gebruikt. Zij hebben een in hoofdzaak lineaire structuur en een molecuul-massa tussen 10.000 en 80.000. Een in de handel verkrijgbare fenoxyhars is bijvoorbeeld Rutapox 0717 (molecuulmassa 30.000) van de firma Bakelite.
Voorbeelden van epoxyharsen met een molecuul-massa van ten hoogste
1000 en een epoxy-equivalentmassa van ten hoogste 700 die voor de vervaardiging van het tonerpoeder volgens de uitvinding geschikt zijn, zijn Epikote 1002 (gemiddelde molecuul-massa, hier verder te noemen M.M., 1050, epoxy-equivalentmassa, hier verder te noemen E.E.M.,
575-700), Epikote 1001 (M.M. 900, E.E.M. 450-500), Epikote 828 (M.M.
370, E.E.M. 184-194) en Epikote 827 (M.M. 360, E.E.M. 180-190).
Voorbeelden van epoxyharsen met een M.M. van minstens ongeveer
1500 en een E.E.M. van minstens ongeveer 900 die voor d e vervaardiging van het tonerpoeder volgens de uitvinding geschikt zijn, zijn
Epikote 1004 (M.M.1400, E.E.M. 850-940), Epikote 1006 (M.M. 2800, E.E.M. 1550-1900) en Epikote 1009 (M.M. 3750, E.E.M. 2300-3400). Epikote is een merknaam van de producent Shell, de opgegeven M.M.-
en E.E.M.-waarden zijn door d e producent verstrekt.
Bij voorkeur gebruikt men bij de bereiding van het tonerpoed er volgens de uitvinding een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een vloeibare epoxyhars met een M.M. van
ten hoogste ongeveer 500 en een E.E.M, van ten hoogste ongeveer 300 voor ongeveer 50-95 % te blokkeren d oor chemische reactie met een monof unctioneel carbonzuur, fenol of diarylsulfonamid e en voor ongeveer 5-50 % door verknoping middels intermoleculaire reactie en/of een epoxyharder.
Op die wijze kunnen, bij voorkeur na menging met fenoxyhars en/of met een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met een M.M. van minstens ongeveer 2500 en een E.E.M. van minstens ongeveer 2000 voor minstens 5 % te blokkeren door verknoping midd els intermoleculaire reactie en/of een epoxyharder. tonerpoeders worden verkregen waarvan de Tg ligt tussen ongeveer 45 en
55[deg.] C en een kort daarboven beginnend, vrij breed smelttraject.
<EMI ID=5.1>
een high-volume kopieerapparaat met een contactfixeerin richting. Zij bleken daarin bij een uitzonderlijk lage temperatuur vergeleken bij gangbare toners zoals bi jvoorbeeld toners op basis van styreenacrylaat-polymeren in een paar honderdstenvan een seconde uitstekend te kunnen word en gefixeerd.
Voor de blokkering van de als uitgangsprodukt gekozen epoxy-hars, respektievelijk epoxyharsen te gebruiken monofunctionele carbonzuren, fenolen of arylsulfonamiden mogen behalve de carboxyl-, de hydroxyresp. de amid e-groep geen verdere substituenten bevatten welke
onder d e ti jdens de mod i fi cati e heersende omstandi ghed en met de reactieve groepen van de epoxyhars zouden kunnen reageren.
Bijzonder goed bruikbare carbonzuren zijn aromatische carbonzuren die gesubstitueerd zijn met een of meer alkyl-, aralkyl-, cycloalkyl-, aryl-, alkylaryl-, alkoxy of aryloxygroepen en die onder de tijdens de modificatie heersende omstandighed en niet of nauwelijks vluchtig zijn. Voorbeelden van dergelijke carbonzuren zijn
<EMI ID=6.1>
zoëzuur, 4-fenylbenzoëzuur en 4-ethoxy-benzoëzuur. Maar ook verzadigde alifatische carbonzuren kunnen worden gebruikt zoals bijvoorbeeld heptaanzuur, nonaanzuur, dodecaan- en isododecaanzuur, hexadecaanzuur en octadecaanzuur.
Voorbeelden van geschikte fenolische verbindingen zijn 4-n-butylfenol, 4-n-pentylfenol, 2,3,4,6-tetramethylfenol, 2,3,5,6-tetramethylfenol,
<EMI ID=7.1>
4-methoxyfenol en 4-ethoxyfenol. Van bovengenoemde verbindingen worden het meest bij voorkeur gebruikt al dan niet gesubstitueerd benzoëzuur
<EMI ID=8.1>
Voorbeelden van geschikte di-aryl-sulfonamiden zijn benzeen-sulfonanilid e, en zijn derivaten, zoals bijvoorbeeld die waarvan een of beide benzeenkernen een of meer lagere alkyl- of alkoxy-groepen dragen.
Hoewel het uiteraard mogelijk zou zijn om de blokkering van d e als uitgangsproducten gekozen epoxy-harsen separaat uit te voeren en
daarna het tonerpoeder met behulp van d e elders verkregen gemodificeerde epoxyhars, of mengsel van gemodificeerde epoxyharsen, te bereid en, kan de blokkering echter ook tijd ens de bereiding van het tonerpoeder zelf worden uitgevoerd, wat een belangrijke tijd- en werkbesparing oplevert. Het is gebleken d at het blokkeringsproces daarbij goed
in de hand kan worden gehouden en naar wens kan worden gestuurd.
Op deze wijze kan een tailor-made tonerpoeder van bijzonder goede kwaliteit worden verkregen. Een verder voordeel van zulk een gecombineerd e bereidingswijze is dat wanneer men een tonerpoeder met een positief ladingsregelmiddel van het amine-type wenst te bereiden, in veel gevallen het positieve ladingsregelmiddel tevens voor een juist verloop van de blokkering kan dienen, waardoor geen aparte katalysator of andere toevoeging meer is vereist.
Het tonerpoeder volgens de uitvinding kan worden bereid met behulp van een der voor de bereiding van tonerpoed ers in het algemeen bekende methoden zoals bijvoorbeeld de kneed-, extrusie-
of hete smeltmethode.
Bi j de eerste twee methoden worden de hars, de kleurende bestanddelen en desgewenst andere bestanddelen, zoals bijvoorbeeld een ladingsregelmiddel, in het algemeen bij ongeveer 90-130[deg.] C met elkaar vermengd, bi j laatstgenoemde methode geschiedt dit in het algemeen bij temperaturen tussen rond 150 en 250[deg.] C. Na afkoeling wordt de verkregen massa tot deeltjes van de gewenste fijnheids-
<EMI ID=9.1>
Van de drie bovengenoemde bereidingsmethoden is d e hete smeltmethod e voor d e bereiding van het tonerpoeder volgens de uitvinding het meest geschikt gebleken, vooral wanneer men de blokkeringsreacties tijdens de bereiding van het tonerpoeder laat plaatsvind en, wat om de hier voren genoemde red enen de voorkeur verdient. Het via die methode bereide tonerpoeder blijkt nog in hogere mate dan bij toepassing van de beide andere in het bijzonder ten aanzien van zijn meest belangrijke eigenschappen zoals lad.ingsgedrag, stabiliteit en fixeergedrag te voldoen en reproduceerbaar te zijn. Dit is med e het gevolg van het feit dat bij die methode de temperaturen en verblijftijden het gemakkelijkst naar wens te regelen en in d e hand te houden zijn.
Wanneer men een tonerpoeder wenst te bereiden waarvan de <EMI ID=10.1>
uit te gaan van een vloeibare epoxyhars en voor een deel d oor uit
te gaan van een vaste epoxyhars,kan men d e vloeibare en de vaste
hars reeds vóór het uitvoeren van d e blokkeringsreactie met elkaar mengen. Men kan echter ook in een eerste fase eerst de epoxygroepen
van de als uitgangsproduct gekozen vloeibare epoxyhars voor een bepaald deel van het uiteindelijk gewenste percentage,maar bij voorkeur voor minstens 70-80 % daarvan, blokkeren door reactie met
een d er hierboven genoemde monofunctionele blokkeringsmiddelen, bij voorkeur in combinatie met de intermoleculaire reactie. Daarna voegt men de als uitgangsproduct gekozen vaste epoxyhars, of het mengsel
van epoxyharsen, toe en laat de blokkering tot het uiteindelijk gewenste percentage in een tweede fase plaatsvinden. De gewenste andere ingrediënten voegt men bij voorkeur in de eerste fase toe om een zo homogeen mogelijke menging te bewerkstelligen.
De tonerpoeders volgens de uitvinding laden in het algemeen
tegen d e gebruikelijke dragers, zoals bijvoorbeeld ijzerpoed er of met ijzer gecoat poeder, voldoende negatief op, zodat voor dat doel geen ladingsregelmiddel hoeft te word en toegevoegd. Desgewenst kan men echter een negatief ladingsregelmidd el toevoegen. Een voor dit doel bruikbare verbinding is bijvoorbeeld Atlac 382E. (poly 4,4'-isopropylideen-difenyl-propyleen-oxyd-fumaraat) een handelsproduct van de
<EMI ID=11.1>
Voor het verkrijgen van een twee-componenten ontwikkelaar waarin het tonerpoeder volgens de uitvinding een positieve lading verkrijgt, kan men het tonerpoed er mengen met een der speciaal voor dat doel bekende dragers. Zulke dragers worden bijvoorbeeld beschreven in de Britse octrooischriften No. 1 251 752, 1 342 748, 1 373 000,
1 389 744 en 1 438 973.
Indien men het tone rpoeder volgens de uitvinding met één der gebruikelijke dragers, zoals ijzer, nikkel, metaaloxide, glas, zand of kwarts wenst te mengen, moet het tonerpoed er voor het verkrijgen van een voldoende positieve oplaadbaarheid een positief ladingsregelmiddel bevatten. Hiervoor kan men een der conventionele positieve ladingsregelmiddelen gebruiken, waarvan Nigrosinebase en Nigrosine-hydrochloride de meest bekende zijn.
Bij voorkeur gebruikt men echter voor d at doel in het tonerpoeder volgens de onderhavige uitvinding als positief ladingsregelmiddel een epoxy-amine dat het chemisch reactieproduct is van een epoxyhars met een basisch amine.
Voor de bereiding van de hier bedoeld e epoxy-aminen kan men uitgaan van een der geredelijk in de handel verkrijgbare soorten epoxyharsen.
Bij voorkeur kiest men als uitgangshars een epoxyhars met een M.M. van ten hoogste 1500 en een E.E.M. tussen 150 en 1000. Voorbeelden van handelsproducten die hieraan voldoen zijn Epikote 828, 1001 en
<EMI ID=12.1>
basisch amine tot reactie gebracht. Het basisch uitgangsamine moet een primair of een secundair, mono- of polyfunctioneel amine met een
<EMI ID=13.1>
De functionaliteit van een amine wordt bepaald door het aantal waterstofatomen aan basische stikstofatomen in het molecuul.
Voor de betekenis van de pK a -waarde wordt verwezen naar het boek "Dissociation Constants of organic bases in aqueous solution" van de International Union of pure and applied chemistry, uitgave 1965, blz.1 en 2.
Het is een additioneel voordeel van de toepassing van een epoxyamine als positief ladingsregelmiddel dat men d oor een uitgangsamine met een bepaalde pKa-waarde te kiezen, de oplaadbaarheid van
de daarmee bereide tonerhars binnen bepaalde grenzen naar wens kan sturen. Daardoor heeft men een grotere vrijheid bij de keuze van de in de ontwikkelaar te gebruiken drager, waaraan in toenemende mate behoefte blijkt te bestaan.
Bij voorkeur gebruikt men voor de bereiding van het epoxyamine
al d an niet gesubstitueerde lager-moleculaire alifatische amines alsmede cyclo-alifatische en hetero-cyclische amines. Voorbeelden van goed bruikbaar bevonden ongesubstitueerde, monofunctionele alifatische amines zijn dipropyl-, di-isopropyl-, di-butyl-, di-pentyl en dihexyl-amine. Bijzonder goede resultaten werden verkregen met alifatische hydroxy-alkylamines in het bijzonder 2-methylaminoethanol en 2,2'-imino-diethanol. Voorbeelden van met goed gevolg geteste polyfunctionele amines zijn 2-amino-ethanol, ethyleen-diamine, diethyleentriamine en 2,2'-(ethyleen di-imino)diethanol.
De bedoelde epoxyamines zijn door hun met de gemodificeerde
epoxyhars nauw verwante structuur gemakkelijk met de tonerhars meng-
baar en vertonen praktisch geen neiging tot migratie. Daardoor is
het daarmee bereide tonerpoeder goed uniform oplaadbaar en heeft
een grote ladingsstabiliteit. Aangezien zij bovendien praktisch
kleurloos zijn, kunnen daarmee positief oplaadbare tonerpoeders in
elke gewenste kleur worden bereid.
De te gebruiken hoeveelheden epoxyamine liggen in het algemeen
tussen 0,01 en 1 equivalent base per kg toner, ond er andere afhankelijk
van de in de ontwikkelaar tesamen met het tonerpoeder te gebruiken
<EMI ID=14.1>
epoxyamine aanwezig is.
Het tonerpoed er volgens de ond erhavige uitvinding kan ook
als ééncomponenten ontwikkelaar, dus zonder drager, voor de zogenaamde unaire ontwikkeling worden gebruikt. In dat geval past men bij
voorkeur de magneetborstel-ontwikkelmethode toe. Daarbij wordt het tonerpoeder in de vorm van een poederborstel, gevormd op de roterende buitenmantel van een van een magneetkern voorziene ontwikk.elwals naar hette ontwikkelen oppervlak gebracht. Voor dat deel wordt in de tonerdeeltjes fijn verdeeld magnetiseerbaar materiaal, zoals bijvoorbeeld
<EMI ID=15.1>
tijdens de bereiding van het tonerpoeder, wanneer dit zich nog in de vloeibare fase bevindt, innig met d e tonerhars vermengd. De benodigde hoeveelhed en ijzerpoeder liggen in het algemeen tussen 30 en 80 gew. % berekend op de hars.
Het is voordelig gebleken om ook voor de toepassing van het tonerpoeder volgens de uitvinding als unaire ontwikkelaar, een ladingsregelmiddel in het tonerpoeder aan te brengen. In het bijzonder geldt dit voor de ontwikkeling van negatieve electrostatische beelden, in welk geval uiteraard een positief ladingsregelmiddel moet worden gebrui kt.
De uitvinding wordt aan de hand van de volgende, niet-limitatieve voorbeelden nader toegelicht.
Voorbeeld 1
In een mengketel voorzien van roerder en oliebadverwarming werden achtereenvolgens gebracht:
- 22,0 g Epikote 828 (E.E.M = 185)
- 19,0 g 4-a,a-dimethylbenzylfenol
- 6,0 g van een reaktieprodukt van Epikote 1001 met 2-methylaminoethanol als positief werkend ladingsregelmiddel
- 6,0 g koolstof.
Dit mengsel werd vervolgens tot 180 C verwarmd en bij deze temperatuur 90 minuten geroerd. Het fenolische blokkeringsmiddel had kwantitatief gereageerd met de epoxyhars. Het restant was kleiner dan 0,1%. De E.E.M, van het mengsel was 3800, hetgeen betekent dat circa 88% van de epoxygroepen had gereageerd. Vervolgens werd toegevoegd 47,0 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150) en bij een temperatuur van 200[deg.]C werd nog
90 minuten geroerd. De E.E.M. van dit mengsel was toen 4250, hetgeen betekent dat van het totaal der epoxygroepen van de beide epoxyharsen circa 82% had gereageerd. De afgekoelde smelt werd gemalen en gezift
<EMI ID=16.1>
D.S.C.-thermogram opgenomen met een Du Pont 990 thermal analyser.
4 dl toner werden gemengd met 96 dl geoxideerd ijzerpoeder. De lading
<EMI ID=17.1>
van de toner in een kopieerapparaat onder praktijk-kondities werden
geen naar de aanwezigheid van vrije epoxygroepen terug te voeren nadelige eigenschappen gekonstateerd.
De toner had een zeer gunstig fixeergedrag.
Bij toepassing in een kopieerapparaat met een kontaktfixeerinrichting, die was voorzien van een siliconen-rubber beklede wals, waarvan de toplaag tevoren was verouderd (meetopstelling A), werd bij een effektieve kontakttijd van 1,6 seconde een fixeertrajekt gevonden van 75 - 103[deg.]C (28[deg.]C). De ondergrens van het fixeertrajekt is de temperatuur waarbij het beeld nog juist voldoende is gefixeerd; de bovengrens is de temperatuur waarbij voor het eerst zogenaamde offset-beelden optreden, doordat het beeld op de fixeerrol en vandaar terug naar het papier wordt overgedragen. Van een in de handel verkrijgbaar tonerpoeder op basis van een styreen-butylacrylaat-copolymeer bedroeg het fixeertrajekt 102 - 133[deg.]C.
In een kontaktfixeerinrichting waarvan de siliconen-rubberwals van een dunne laag siliconen-olie was voorzien (meetopstelling B), kon het op de bovenbeschreven wijze bereide tonerpoeder bij een effektieve kontakttijd van 0,03 seconde bij een kontaktwals-temperatuur van 165[deg.]C uitstekend worden gefixeerd. Om het genoemde tonerpoeder op basis van een styreen-butylacrylaat-copolymeer in dezelfde tijd te kunnen fixeren, moest de temperatuur van de kontaktwals 210[deg.]C bedragen.
Voorbeeld 2
De werkwijze van voorbeeld 1 werd nagewerkt, maar nu met 47 g Epikote 1006 (E.E.M. = 1690) in plaats van Epikote 1009. De mengtijd bedroeg 160 minuten. De Tg was 53[deg.]C.
De E.E.M, van het tonermengsel was 5070 (87% der epoxygroepen had gereageerd).
Eigenschappen toner kwamen overeen met die van voorbeeld 1.
Voorbeeld 3
Voorbeeld 1 werd nagewerkt, maar nu met benzoëzuur als blokkeringsmiddel in plaats van 4-a,a-dimethylbenzylfenol. De mengtijd na
het toevoegen van de Epikote 1009 bedroeg 40 minuten.
Ingrediënten:
- 26,0 g Epikote 828 (E.E.M. = 185)
- 12,0 g benzoëzuur
- 6,0 g reaktieprodukt Epikote 1001 / 2-methylaminoethanol
- 6,0 g koolstof
- 50,0 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150).
De Tg was 49[deg.]C.
De E.E.M, was 5600 (dat wil zeggen 88% van de epoxygroepen had gereageerd).
Smelttrajekt in meetopstelling A bedroeg 88 - 122[deg.]C (34[deg.]C).
De ondergrens in meetopstelling B bedroeg 171[deg.]C.
De polariteit van de toner in een ontwikkelaar als beschreven in voorbeeld 1 was positief.
Voorbeeld 4
Een mengsel van <EMI ID=18.1>
- 24,3 g 4-a,a-dimethylbenzylfenol
- 6,0 g reaktieprodukt Epikote 1001 / 2-methylaminoethanol werd 90 minuten verhit onder roeren bij 180[deg.]C. Daarna werd toegevoegd
- 41,0 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150) en 360 minuten gemengd bij 200[deg.]C. De smelt werd overgebracht in een laboratoriumkneder en bij de kneedevenwichtstemperatuur gedurende 60 minuten gemengd met
- 100 g magnetiet (pigment).
De afgekoelde smelt werd vervolgens gemalen, aan een op zich bekende thermische afrondingsbehandeling onderworpen en gezift op een deeltjes-
<EMI ID=19.1>
kon met goed resultaat worden gebruikt voor het ontwikkelen van negatief opgeladen fotogeleiders (onder andere op basis van ZnO) en kon op plain paper worden gefixeerd met de in voorbeeld 1 genoemde fixeeropstelling (1,6 seconden kontakttijd) tussen 93[deg.]C en 125[deg.]C.
De Tg van de toner was 47[deg.]C.
De E.E.M. berekend op de organische stof (exclusief magnetiet) was
5100, dat wil zeggen 88% van de epoxygroepen had gereageerd.
Voorbeeld 5
Voorbeeld 1 werd nagewerkt, nu met de ingrediënten
- 25,3 g Epikote 828 (E.E.M. = 185)
- 21,7 g 4-a,a-dimethylbenzylfenol
- 0,5 g tetramethylammoniumchloride
- 6,0 g koolstof
- 46,5 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150).
De thermische eigenschappen van de toner waren ongeveer gelijk aan die van de toner volgens voorbeeld 1. Gemengd met thermisch. geblauwd ijzerpoeder in de verhouding 96 g i jzer / 4 g toner verkreeg de toner een negatieve polariteit.
De Tg was 52[deg.]C en de E.E.M. 4100.
Voorbeeld 6
Een toner werd bereid door gedurende 90 minuten te mengen bij
160[deg.]C:
- 45,4 g Epikote 1001 (E.E.M. = 495)
- 12,6 g 4-a,a -dimethylbenzylfenol - 6,0 g reactieprodukt van Epikote 1001 met 2-methylaminoethanol
- 8,0 g koolstof.
Daarna werd toegevoegd:
- 28,0 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3500) en vervolgens werd nog 90 minuten geroerd bij 200[deg.]C.
Na afkoelen van de smelt,malen en ziften werd een tonerpoeder verkregen
<EMI ID=20.1>
De Tg en E.E.M. waren respectievelijk 630C en 5400, hetgeen er op wees dat ongeveer 79% van de oorspronkelijk in het uitgangsmateriaal aanwezige epoxygroepen was geblokkeerd.
Een ontwikkelaar bestaande uit 4 gew.% van deze toner en 96 gew.% uit ijzerpoeder gaf een zeer goed kopieerresultaat en had een hoge permanentie.
De toner kon bij relatief lage fixeertemperaturen worden gefixeerd en bezat daarbij een relatief hoge poederstabiliteit.
Voorbeeld 7
Voorbeeld 1 werd nagewerkt, maar nu met weglating van het blokkeringsmiddel 4-a,a-dimethylbenzylfenol. Na twee uur mengen werd een rubberachtig mengsel verkregen dat vrijwel niet maalbaar en in het geheel niet meer fixeerbaar was.