BR112012024510A2 - partícula de toner,e, métodos para fabricar partículas de toner e para formar uma imagem de toner - Google Patents

Abstract

PARTÍCULA DE TORNER,E, MÉTODOS PARA FABRICAR PARTÍCULAS DE TONER E PARA FORMAR UMA IMAGEM DE TONER. A presente invenção refere-se a uma partícula porosa de toner contendo flocos metálicos encapsulados. A partícula porosa contendo flocos metálicos pode ser últil para a reprodução de um tom metálico quando da fusão sobre um substrato, preferivelmednte, um tom dourado ou prateado, e para a fabricação de circuitos impressos, por um processo de impressão, especialmente eletrofotografia.

Description

“PARTÍCULA DE TONER, E, MÉTODOS PARA FABRICAR PARTÍCULAS DE TONER E PARA FORMAR UMA IMAGEM DE TONER”

CAMPO DA INVENÇÃO 5 Esta invenção refere-se a toneres eletrostatográficos, mais particularmente a partículas porosas de toner com flocos metálicos encapsulados para uso na reprodução de imagens impressas tendo tons metálicos, bem como para a fabricação de placas de circuito impresso, por um processo de impressão, como eletrofotografia.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO As imagens eletrofotográficas são tipicamente produzidas primeiro carregando uniformemente um elemento de formação de imagem primária, como uma tela ou tambor fotocondutivo usando meios conhecidos tais como carregador de rolete ou corona. Uma imagem latente eletrostática é, então, formada por exposição à feição de imagem do elemento de formação de imagem primária usando meios conhecidos como exposição óptica, escâneres a laser, ou arranjos LED. A imagem latente eletrostática é, então, tornada uma imagem visível, levando a imagem latente eletrostática a uma proximidade estreita com as partículas de marcação, alternativamente referidas como partículas de toner, que foram eletricamente carregadas, de modo que elas serão atraídas para as regiões do elemento de formação de imagem primária carregando a imagem latente eletrostática. O carregamento das partículas de marcação, que pode ou não compreender um colorante, como um corante ou um pigmento, e levando as partículas a uma proximidade estreita com o elemento de imagem primária, é geralmente realizado usando um posto de revelação por escova magnética. As partículas de marcação são primeiramente tornadas apropriadas para uso em um posto de revelação por escova magnética, misturando as partículas de marcação com partículas assim chamadas portadoras. As partículas portadoras compreendem material apropriado que será atraído para os magnetos do posto de revelação por escova magnética e podem compreender materiais conhecidos, tais como ferritas ou óxidos de ferro, etc.

As partículas portadoras com frequência compreendem diferentes agentes de carga que conferem às mesmas uma carga 5 controlada sobre as partículas de marcação.

As partículas de marcação podem também compreender agentes de controle de carga apropriados, de modo que, quando da mistura com as partículas portadoras, as partículas de marcação obtêm uma carga elétrica de magnitude e de sinal apropriados, de modo a torná-las atraentes nas quantidades apropriadas para a imagem latente eletrostática em quantidades apropriadas para permitir que várias densidades de imagens sejam reveladas na imagem latente eletrostática.

Na revelação por escova magnética, as partículas de toner são geralmente misturadas no reservatório do posto de revelação por escova magnética com partículas portadoras a um nível pré-determinado que seja medido com um monitor de concentração de toner.

As partículas de marcação são carregadas contatando as partículas portadoras e levadas a uma proximidade estreita com o elemento de formação de imagem primária carregando a imagem latente eletrostática por rotação do envoltório cilíndrico, do núcleo magnético coaxial, ou ambos do posto de revelação por escova magnética.

A escova é eletricamente polarizada de tal modo que, dependendo do sinal da carga das partículas de toner, as partículas de marcação podem ser depositadas sobre o elemento de formação de imagem primária em qualquer uma dentre as regiões eletricamente carregadas ou as eletricamente descarregadas para tornar visível a imagem latente eletrostática.

A imagem tonalizada é a seguir transferida para um receptor, que pode ser tanto um material receptor final, como papel, transparência, etc, ou para um elemento de transferência intermediária, como um elemento de transferência intermediária compatível e, então, a partir do elemento de transferência intermediária para o elemento de receptor final.

A transferência pode ser conseguida por aplicação de pressão entre o receptor e ou o elemento de formação de imagem primária ou o elemento de transferência intermediária.

Mais comumente, pressão é aplicada em conjunto com ou um campo eletrostático aplicado ou com calor que amolece as partículas de toner. 5 A imagem é, então, tipicamente fixada permanentemente ao elemento receptor final usando pressão, calor, ou vapores de solvente.

Mais comumente, a imagem é fixada ao receptor final pressionando o elemento receptor final carregando imagem contra um rolete de fusão aquecido.

Para impedir que o elemento receptor final agarre no rolo de fusão aquecido, o rolo de fusão aquecido é convencionalmente primeiro revestido com um agente de liberação, como um óleo de silicone.

Alternativamente, os agentes de liberação e, em particular, partículas de cera, podem ser incorporados em partículas de toner para facilitar a liberação de uma imagem de toner fundido a partir do rolete de fusão aquecido.

Em tais sistemas, é importante que as partículas de marcação sejam eletricamente isolantes, quando usadas em conjunto com revelação por escova magnética e transferência eletrostática.

Se as partículas não são eletricamente isolantes, as suas cargas podem mudar quando em contato com o receptor ou no posto de revelação.

Isso pode prejudicar a transferência e revelação como a força eletrostática aplicada usada para impelir as partículas de marcação em direção ao elemento de formação de imagem primária ou a partir de um elemento receptor pode variar com a carga sobre as partículas de marcação.

Além disso, mesmo se a carga não inverteu sinal ou se tornou tão significativamente alterada, de modo a impedir a revelação ou a transferência, o controle de uma ou de ambas entre estas operações pode ser retardado, resultando em quantidades incorretas de partículas de marcação sendo depositadas, ocorrendo variações de densidade correspondentemente indesejáveis e outros artefatos.

Os processos de impressão servem não apenas para reproduzir e transmitir informações objetivas, mas também para conduzir impressões estéticas, por exemplo, quando livros ilustrados para exibição são impressos ou também em publicidade com figuras.

Um imenso problema aqui é colocado em particular pela reprodução de tons metálicos.

Os tons metálicos 5 são apenas imperfeitamente reproduzidos por uma mistura de cores formada a partir de cores primárias, especialmente as cores ciano, magenta, amarelo e preto (CMYK). Um tom dourado é particularmente difícil de reproduzir por meio de uma mistura de cores.

Assim, tem sido proposto incorporar pigmentos metálicos ou partículas em tintas de impressão, a fim de que uma cor metálica possa ser apresentada diretamente.

Esta prática tem sido usada em muitas tintas de impressão comerciais líquidas.

Mas, no caso de toneres eletrofotográficos, onde as propriedades magnéticas e / ou elétricas e especialmente eletrostáticas são decisivas, o que é particularmente problemático, uma vez que os componentes metálicos podem ter um efeito adverso sobre estas propriedades.

No entanto, já ocorreram propostas na arte para impregnar toneres com constituintes metálicos.

Por exemplo, a Patente US 5.180.650 descreve prover uma composição de toner, que contém constituintes metálicos levemente coloridos, tais como cobre, prata, ou ouro, por exemplo, de um revestimento, que por sua vez foi provido com um sobrerrevestimento constituído por um halogeneto de metal.

Mas o aspecto das impressões, em particular, pode ser adversamente afetado por reações químicas dos constituintes metálicos, devido aos halogenetos, o que pode promover a oxidação dos constituintes, por exemplo.

Por exemplo, o embaçamento que todos conhecem com objetos de cobre ou de prata pode ocorrer, tornando a qualidade metálica pouco atraente ou desaparecendo completamente.

Além disso, estes toneres são coloridos apenas levemente metalicamente, o que é insuficiente para reproduzir um tom dourado no material impresso.

Além disso, quando são incorporados componentes metálicos em toneres usando processos convencionais de fabricação, estes flocos metálicos são tipicamente aleatoriamente orientados ao longo das partículas de toner. Esta orientação aleatória leva à perda de tom metálico, e provoca uma aparência um pouco escura quando tais toneres são fixados a uma folha 5 receptora usando roletes aquecidos para fusão. Mais recentemente, tem sido apresentadas propostas para modificar a superfície de flocos metálicos de modo que ela se torna hidrofóbica e não condutiva, a fim de ser usada em eletrofotografia. Patente US 7.326.507 descreve a preparação de um toner para produzir um tom metálico. As partículas de pigmentos metálicos são revestidas com um silicato, seguido por uma fase orgânica, e as partículas resultantes são combinadas com os materiais do toner. No entanto, o toner não foi demonstrado como contendo flocos metálicos encapsulados na resina polimérica. Assim, existe uma possibilidade de que o próprio pigmento metálico possa ser destacado do polímero durante o processo de fabricação de partículas, o que resulta na falta de homogeneidade no toner o que pode causar problemas de transferência de limpeza.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO É um objeto da presente invenção prover partículas poliméricas de toner que podem conter concentrações elevadas de flocos metálicos encapsulados. É outro objeto da presente invenção prover partículas porosas de toner que contêm flocos metálicos encapsulados que podem efetivamente produzir tom metálico por um processo de impressão, tais como eletrofotografia ou eletrografia mediante fusão das partículas de toner para um substrato receptor. É ainda outro objeto da presente invenção prover partículas porosas poliméricas com flocos de metal encapsulados condutivos para placas de circuito impresso, usando um processo tal como eletrofotografia ou eletrografia.

É um objeto adicional da presente invenção prover um processo eficiente e escalonável para a fabricação das partículas de toner acima. 5 É um outro objeto da presente invenção prover um método para produzir uma imagem de toner eletrofotográfica com um tom metálico melhorado e efeito de lustro ou brilho.

É ainda outro objeto da presente invenção utilizar diretamente flocos metálicos comerciais em tais partículas e métodos de modo que modificações adicionais de superfície não são necessárias.

Estes e outros objetos podem ser alcançados de acordo com a presente invenção aqui descrita.

Em uma forma de realização, a invenção é dirigida a uma partícula de toner tendo uma superfície de partícula externa e compreendendo um fase de aglutinante de polímero e flocos metálicos encapsulados no mesmo, em que a partícula de toner compreende adicionalmente poros discretos formados dentro da partícula de toner, de modo que a partícula de toner tem uma porosidade interna de pelo menos 10 por cento por volume.

Em outra forma de realização, a invenção é dirigida a um método de fabricação de tais partículas de toner, compreendendo: prover uma primeira fase aquosa compreendendo flocos metálicos dispersos; dispersar a primeira fase aquosa em uma solução orgânica contendo um aglutinante de polímero para formar uma primeira emulsão, dispersar a primeira emulsão em uma segunda fase aquosa para formar uma segunda emulsão; cisalhar a segunda emulsão na presença de um agente estabilizador de particulados para formar gotículas da primeira emulsão na segunda fase aquosa, e evaporar a solução orgânica das gotículas para formar partículas porosas de toner tendo flocos metálicos encapsulados na mesma.

Em outra forma de realização, a invenção é dirigida a um método para formar uma imagem de toner compreendendo: formar uma imagem de toner sobre um substrato, em que a imagem de toner compreende partículas de toner de acordo com a invenção, compreendendo partículas porosas de toner com flocos metálicos encapsulados nas mesmas, e fixar as 5 partículas de toner para o substrato por aplicação de calor para fundir as partículas de toner no substrato, em que os poros no interior das partículas de toner proveem espaço para os flocos metálicos reorientarem dentro da fase de aglutinante das partículas de toner de modo a ficarem relativamente mais paralelas com a superfície do substrato receptor quando da fusão. A estrutura porosa da partícula de toner permite ainda o uso de uma menor quantidade de aglutinante em comparação com as partículas sólidas, permitindo imagens fundidas mais finas, ainda melhorando o alinhamento dos flocos de metal com a superfície do substrato quando da fusão.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma imagem óptica refletiva de uma partícula de toner fundida formada a partir de uma partícula de toner sólida de comparação compreendendo flocos metálicos; e A Figura 2 é uma imagem óptica refletiva de imagem de uma imagem de toner fundido formada a partir de uma partícula de toner porosa compreendendo flocos metálicos de acordo com uma forma de realização da presente invenção. Para uma melhor compreensão da presente invenção, junto com outras vantagens e alcances da mesma, é feita referência à descrição detalhada que segue em conexão com os desenhos acima descritos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO A presente invenção provê um toner para reprodução de um tom metálico, preferivelmente dourado ou prateado, por um processo de impressão, especialmente para eletrofotografia, distinto por pelo menos uma partícula porosa que compreende pelo menos um pigmento de tipo de floco metálico.

A conveniência de se empregar tal toner já foi descrita.

De acordo com a presente invenção, vazios são introduzidos na partícula de toner para formar uma partícula porosa, e os vazios proveem espaço para os pigmentos metálicos de tipo flocos se reorientem dentro do aglutinante quando da fusão 5 em alta temperatura, produzindo impressões que exibem um tom metálico ou efeito de lustro ou brilho maior.

O toner da invenção pode ser aplicado a um substrato (receptor) por um processo de impressão digital, preferivelmente, um processo de impressão eletrostática, mais preferivelmente por um processo de impressão eletrofotográfica, como descrito, por exemplo, em L.

B.

Schein, Eletrophotography and Development Physics, 2ª Edição, Laplacian Press, Morgan Hill, Califórnia, 1996 (ISBN 1-885540-02-7), ou através de um processo de revestimento, preferivelmente, um processo de revestimento eletrostático, mais preferivelmente por um processo de revestimento por escova eletromagnética, como descrito na Patente US 6.342.273. Para a fixação do toner à superfície do substrato, um método de fusão de contato, como a fusão por rolete aquecido pode ser usado preferivelmente, ou um método de fusão sem contato como fusão em forno, ar quente, radiante, instantânea, solvente, ou micro-ondas.

As partículas de toner usadas na invenção têm uma superfície de partícula externa e compreendem uma fase de aglutinante de polímero e flocos metálicos encapsulados no mesmo.

Poros discretos são formados no interior da partícula de toner, de tal modo que a partícula de toner tem uma porosidade interna de pelo menos 10 por cento em volume.

As partículas porosas de toner da presente invenção podem incluir poros “micro”, “meso” e “macro” que de acordo com a International Union of Pure and Applied Chemistry são as classificações recomendadas para poros menores de 2 nm, de 2 a 50 nm, e maiores do que 50 nm, respectivamente.

O termo partículas porosas será usado aqui para incluir poros de todos os tamanhos, incluindo poros abertos ou fechados.

De acordo com uma forma de realização, uma partícula porosa de toner encapsulando flocos metálicos, de acordo com a presente invenção, pode ser produzida através de um processo de emulsão dupla água em óleo 5 em água do tipo descrito, por exemplo, nas publicações de Patente US 2008/0176157, 2008/0176164 e 2010/0021838. Este processo de emulsão dupla envolve, basicamente, um processo em três etapas.

A primeira etapa envolve a formação de uma emulsão água em óleo estável, incluindo uma primeira solução aquosa dispersa finamente em uma fase contínua de um polímero aglutinante dissolvido em um solvente orgânico.

De acordo com esta forma de realização particular, esta primeira fase aquosa dispersa, por último, cria os poros nas partículas.

Um composto estabilizador de poro pode ser incluído na primeira solução aquosa, para controlar o tamanho dos poros e número de poros na partícula, enquanto estabilizando os poros de modo que a partícula final não seja frágil ou facilmente fraturada.

Os hidrocoloides estabilizantes de poros incluem tanto polímeros de ocorrência natural como sintéticos, solúveis em água ou intumescíveis em água, como derivados de celulose, por exemplo, carboximetil-celulose (CMC), também referido como carboxi-metil-celulose de sódio, por exemplo, gelatina, por exemplo gelatina tratada com álcali, como gelatina de osso bovino ou pele, ou gelatina tratada com ácido, como gelatina de pele de porco, derivados de gelatina, por exemplo, gelatina acetilada, gelatina ftalatada, e semelhantes, substâncias como proteínas e derivados de proteínas, aglutinantes poliméricos sintéticos como poli (álcool vinílico), poli (vinil lactamas), polímeros de acrilamida, polivinil acetais, polímeros de acrilatos e metacrilatos de alquila e de sulfoalquila, acetatos de polivinila hidrolisados, poliamidas, polivinil piridina, copolímeros de metacrilamida, microgeis solúveis em água, polieletrólitos, ionômeros, e misturas dos mesmos.

A fim de estabilizar a primeira etapa inicial de emulsão água em óleo, de modo que possa ser mantida sem maturação ou coalescência, se desejado, é preferível que o hidrocoloide na fase aquosa tenha uma maior pressão osmótica do que o aglutinante na fase oleosa, dependendo da solubilidade da água no óleo.

Isto reduz dramaticamente a difusão de água 5 para a fase oleosa e, portanto, a maturação causada por migração de água entre as gotículas de água.

Pode-se atingir uma elevada pressão osmótica na fase aquosa, quer através do aumento da concentração do hidrocoloide ou através do aumento da carga sobre o hidrocoloide (os contra-ions das cargas dissociadas sobre o hidrocoloide aumentam a pressão osmótica do hidrocoloide). Pode ser vantajoso dispor de porções de base fraca ou de ácido fraco no hidrocoloide estabilizando os poros que permitem que a pressão osmótica do hidrocoloide seja controlada por mudança do pH.

Os requerentes irão chamar estes hidrocoloides de “hidrocoloides dissociando fracamente”. Para esses hidrocoloides fracamente dissociando, a pressão osmótica pode ser aumentada através de tampão de pH para favorecer a dissociação, ou por simples adição de uma base (ou ácido) para mudar o pH da fase aquosa para favorecer a dissociação.

Um exemplo preferido de tal hidrocoloide fracamente dissociando é CMC tendo uma dissociação sensível a pH (o carboxilato é uma porção de ácido fraco). Por CMC a pressão osmótica pode ser aumentada por tamponamento do pH, por exemplo, usando um tampão de fosfato pH 6-8, ou por simples adição de uma base para elevar o pH da fase aquosa para favorecer a dissociação (para CMC a pressão osmótica aumenta rapidamente à medida que o pH é aumentado de 4-8). Outros hidrocoloides sintéticos polieletrólitos como sulfonato de poliestireno (PSS) ou poli(2-acrilamido-2-metilpropanossulfonato) (PAMS) ou polifosfatos são também hidrocoloides possíveis.

Estes hidrocoloides tem porções fortemente dissociantes.

Embora o controle de pH da pressão osmótica, que pode ser vantajoso, como descrito acima, não é possível devido à forte dissociação de cargas destes hidrocoloides polieletrólitos fortemente dissociantes, estes sistemas serão insensíveis a nível variante de impurezas de ácidos.

Esta é uma vantagem potencial para esses hidrocoloides polieletrólitos fortemente dissociantes particularmente quando usados com polímeros aglutinantes que têm diferentes níveis de impurezas de 5 ácidos, como os poliésteres.

Propriedades desejadas dos hidrocoloides estabilizantes de poros incluem solubilidade em água, sem impacto negativo sobre o processo de emulsificação múltipla, e sem impacto negativo sobre a reologia de fusão das partículas resultantes, quando elas são usados como toneres eletrofotográficos.

Os compostos estabilizantes de poros podem ser opcionalmente reticulados no poro para minimizar a migração do composto para a superfície afetando a triboeletrificação dos toneres.

A quantidade do hidrocoloide usado na primeira etapa irá depender da quantidade de porosidade e tamanho de poros desejados e do peso molecular do hidrocoloide.

Um hidrocoloide particularmente preferido é a CMC e em uma quantidade de 0,5-20 por cento em peso do polímero aglutinante, preferivelmente em uma quantidade de 1-10 por cento em peso e mais preferencialmente em uma quantidade de 2-10 por cento em peso do polímero aglutinante.

A primeira fase aquosa pode adicionalmente conter, se desejado, sais para tamponar a solução e, opcionalmente, para controlar a pressão osmótica da primeira fase aquosa, como descrito anteriormente.

Para CMC a pressão osmótica pode ser aumentada por tamponamento com um tampão de fosfato pH 7. Pode também conter porogênio adicional ou agentes de formação de poros, tais como carbonato de amônio.

A forma de realização de processo de emulsão dupla é aplicável para a preparação de partículas porosas de toner poliméricas de qualquer tipo de polímero aglutinante ou resina aglutinante que é capaz de ser dissolvido em um solvente que é imiscível com água em que o próprio aglutinante é substancialmente insolúvel em água. Os polímeros aglutinantes úteis incluem os que são derivados a partir de monômeros de vinila, tais como monômeros de estireno e acrílico, e monômeros de condensação como ésteres e suas misturas. Como o polímero aglutinante, resinas aglutinantes conhecidas 5 são utilizáveis. Concretamente, estas resinas aglutinantes incluem homopolímeros e copolímeros, tais como poliésteres e polímeros derivados do estireno, por exemplo, estireno e cloroestireno; monoolefinas, por exemplo, etileno, propileno, butileno e isopreno; ésteres de vinila, por exemplo, acetato de vinila, propionato de vinila, benzoato de vinila, e butirato de vinila; ésteres de ácidos monocarboxílicos de α-metileno alifáticos, por exemplo, acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de butila, acrilato de dodecila, acrilato de octila, acrilato de fenila, metacrilato de metila, metacrilato de etila, metacrilato de butila e metacrilato de dodecila, éteres de vinila, por exemplo, éter metil vinílico, éter vinil etílico e éter vinil butílico; e cetonas de vinila, por exemplo, vinil-metil-cetona, vinil hexil cetona e vinil isopropenil cetona, e suas misturas. Os polímeros aglutinantes particularmente desejáveis / resinas incluem resina de poliestireno, resina de poliéster, copolímeros derivados de estireno e os monômeros acrílicos tais como copolímeros de estireno / acrilato de alquila e metacrilato de estireno / alquila, copolímero de estireno / acrilonitrila, copolímero de estireno / butadieno, copolímero de estireno / anidrido maleico, resina de polietileno, e resina de polipropileno. Eles incluem adicionalmente resina de poliuretano, resina epóxi, resina de silicone, resina de poliamida, breu de rosina modificada, parafinas e ceras. Além disso, são especialmente úteis os poliésteres de ácidos dicarboxílicos aromáticos ou alifáticos com um ou mais diois alifáticos, tais como os poliésteres de ácido isoftálico ou tereftálico ou ácido fumárico com diois, tais como etileno glicol, cicloexano dimetanol, e adutos de bisfenol de óxidos de etileno ou propileno. Exemplos específicos são descritos nas Patentes US

5.120.631; 4.430.408, e 5.714.295, e incluem fumarato de bisfenol-A propoxilado, como FINETONE ES 382 de Reichold Chemicals, anteriormente ATLAC ES 382 de ICI Americas Inc.

Preferivelmente, os índices de ácido (expressos como miligramas de hidróxido de potássio por grama de resina) das resinas de 5 poliéster estão na faixa de 2 a 100. Os poliésteres podem ser saturados ou insaturados.

Dentre estas resinas, poli (estireno-co-acrilato) e resinas de poliéster são particularmente preferidas.

Na prática desta invenção, é particularmente vantajoso utilizar resinas tendo uma viscosidade na faixa de 1-200 centipoises, quando medida como uma solução a 20 por cento em peso em acetato de etila a 25°C.

Qualquer solvente apropriado que irá dissolver o polímero aglutinante e que é também imiscível com água pode ser usado na forma de realização de processo de emulsão dupla desta invenção, tais como, por exemplo, clorometano, diclorometano, acetato de etila, cloreto de vinila, triclorometano, tetracloreto de carbono, cloreto de etileno, tricloroetano, tolueno, xileno, cicloexanona, 2-nitropropano, e semelhantes.

Solventes particularmente úteis são acetato de etila e acetato de propila porque ambos são solventes eficazes para muitos polímeros e, ao mesmo tempo, são pouco solúveis em água.

Além disso, a sua volatilidade é tal que eles são facilmente removidos das gotículas da fase descontínua, como descrito abaixo, por evaporação.

Opcionalmente, o solvente que irá dissolver o polímero aglutinante e que é imiscível com água pode ser uma mistura de dois ou mais solventes imiscíveis em água escolhidos a partir da lista acima.

Opcionalmente, o solvente pode compreender uma mistura de um ou mais dos solventes acima referidos e de um não solvente imiscível com água para o polímero aglutinante, como heptano, cicloexano, éter dietílico, e semelhantes, que é adicionado em uma proporção que não é suficiente para precipitar o polímero aglutinante antes da secagem e isolamento.

A segunda etapa na formação de partículas porosas de acordo com o processo de emulsão dupla envolve a formação de uma emulsão de água em óleo em água dispersando a emulsão água em óleo o acima mencionada em uma segunda fase aquosa contendo quer polímeros 5 estabilizadores como polivinilpirrolidona ou álcool polivinílico, ou, mais preferencialmente, sílica coloidal, como Ludox ou NALCO ou partículas de látex em um processo ELC modificado, como descrito nas Patentes US

4.833.060; 4.965.131; 2.934.530; 3.615.972; 2.932.629, e 4.314.932. Especificamente, na segunda etapa, a emulsão de água em óleo é preferivelmente misturada com uma segunda fase aquosa contendo estabilizador de sílica coloidal para formar uma suspensão aquosa de gotículas que é submetida a cisalhamento ou mistura de extensão ou processos de fluxo ou semelhantes, preferivelmente através de um dispositivo de orifício para reduzir o tamanho das gotículas, ainda acima do tamanho de partícula da primeira emulsão água em óleo, e obter gotículas de distribuição estreita de tamanho através do processo de coalescência limitada. O pH da segunda fase aquosa está geralmente compreendido entre 4 e 7, quando usando sílica como o estabilizador coloidal. A suspensão resultante de gotículas da primeira emulsão água em óleo na segunda fase aquosa forma uma emulsão dupla, contendo a primeira fase aquosa como gotículas mais finas dentro das gotículas maiores de solução de polímero aglutinante / resina, que, quando da secagem, produz domínios porosos na partículas resultantes de polímero aglutinante / resina. A quantidade real de sílica usada para estabilizar as gotículas depende do tamanho da partícula porosa final desejada como com um processo típico de coalescência limitada, que, por sua vez. depende das razões de volume e peso das várias fases usadas para obter a emulsão múltipla. Qualquer tipo de equipamento de mistura e de cisalhamento pode ser usado para realizar a primeira etapa descrita acima, tal como um misturador de batelada, misturador planetário, extrusora de parafuso simples ou múltiplo, misturador estático ou dinâmico, moinho coloidal, homogeneizador de alta pressão, sonicador, ou de uma combinação dos mesmos.

Embora qualquer dispositivo de tipo de agitação de elevado 5 cisalhamento seja aplicável a esta etapa, um dispositivo de homogeneização preferido é o MICROFLUIDIZER como Modelo No. 110T produzido por Microfluidics.

Fabricação.

Neste dispositivo, as gotículas da primeira fase aquosa (fase descontínua) são dispersas e reduzidas em tamanho na fase oleosa (fase contínua), em uma zona de agitação com cisalhamento elevado e, ao sair desta zona, o tamanho de partícula da fase dispersa é reduzido a gotículas dispersas de tamanho uniforme na fase contínua.

A temperatura do processo pode ser modificada para se alcançar a viscosidade ótima para a emulsificação das gotículas para controlar a evaporação do solvente.

Para a segunda etapa, em que a emulsão água em óleo em água é formada, o cisalhamento ou mistura de extensão ou processo de fluxo é controlado a fim de evitar a ruptura da primeira emulsão e redução do tamanho das gotículas é preferivelmente obtido por homogeneização da emulsão através um dispositivo de orifício capilar, ou outra geometria de fluxo apropriada.

A faixa de retropressão apropriada para produzir o tamanho de partícula e distribuição de tamanho aceitáveis está entre 7 e 351 kg/cm2 (100 e 5000 psi), preferivelmente entre 35 e 210 kg/cm2 (500 e 3000 psi). A taxa de fluxo está preferível entre 1000 e 6000 mL por minuto.

O tamanho final da partícula, o tamanho final dos poros, e a morfologia de superfície da partícula podem ser impactados pela incompatibilidade osmótica entre a pressão osmótica da fase aquosa interna, a fase oleosa do polímero aglutinante / resina e a fase aquosa exterior.

Em cada interface, quanto maior o gradiente de pressão osmótica presente, mais rápida será a velocidade de difusão em que a água irá difundir a partir da fase de pressão osmótica baixa para a fase de pressão osmótica maior, dependendo da solubilidade e do coeficiente de difusão da água na fase oleosa.

Se quer a fase aquosa exterior, ou a fase aquosa interior tem uma pressão osmótica menor do que a fase oleosa, então a água irá difundir para dentro e saturar a fase oleosa. 5 Para o solvente de acetato de etila da fase oleosa preferida, isso pode resultar em aproximadamente 8% em peso de água dissolvida na fase oleosa.

Se a pressão osmótica da fase aquosa exterior é maior do que a fase de aglutinante, então, a água irá migrar para fora dos poros da partícula e reduzir a porosidade e tamanho da partícula.

A fim de aumentar a porosidade, preferivelmente controla-se as pressões osmóticas, de modo que a pressão osmótica da fase externa é mais baixa, enquanto que a pressão osmótica da fase aquosa interior é maior.

Assim, a água irá difundir seguindo o gradiente osmótico a partir da fase aquosa externa para a fase oleosa e, então, na fase aquosa interna intumescendo o tamanho dos poros e aumentando a porosidade e tamanho da partícula.

Se for desejável ter pequenos poros e manter o tamanho de gota pequena inicial formada na etapa de emulsão, então a pressão osmótica da fase aquosa tanto interior como exterior deve ser preferivelmente combinada, ou ter um gradiente de pressão osmótica pequeno.

É também preferível que a pressão osmótica das fases aquosas exterior e interior seja maior do que a fase oleosa.

Quando hidrocoloides usando fracamente dissociantes, como CMC, pode-se mudar o pH da fase aquosa exterior usando ácido ou um tampão, preferivelmente um tampão de citrato pH 4. Os íons hidrogênio e hidróxido difundem rapidamente para a fase aquosa interior e equilibrar o pH com a fase exterior.

A queda no pH da fase aquosa interior contendo CMC, portanto, reduz a pressão osmótica do CMC.

Ao projetar corretamente um pH equilibrado, pode-se controlar a pressão osmótica hidrocoloide e, assim, a porosidade, o tamanho dos poros, e tamanho de partícula finais.

Partículas porosas de toner, preparadas de acordo com o processo de emulsão dupla compreendem uma fase de aglutinante de polímero composicionalmente contínua sólida tendo uma superfície externa de partícula e poros discretos dispersos dentro da fase sólida 5 composicionalmente contínua.

De acordo com a presente invenção, as partículas porosas de toner compreende adicionalmente partículas semelhantes a flocos metálicos, e opcionalmente, outros aditivos, encapsulados nas mesmas.

Tais flocos metálicos, e outros aditivos podem estar presentes, primariamente nos poros internos, e / ou na fase de polímero aglutinante.

Em uma forma de realização particular, os flocos metálicos tais podem convenientemente ser introduzidos por incorporação na primeira solução aquosa dispersa, porque os flocos metálicos podem ter superfícies hidrofílicas, tornando os mesmos difíceis de incorporar na fase de aglutinante hidrofóbico.

Tal modo de realização da invenção consequentemente permite a incorporação eficaz de flocos metálicos, a uma concentração relativamente mais elevada do que geralmente obtida por dispersão direta na fase orgânica.

Para fins da presente invenção, estando primariamente presentes nos poros internos requer que o aditivo de flocos metálicos (ou outro aditivo específico) esteja presente nos poros internos da partícula em uma quantidade maior do que está presente na fase de aglutinante de polímero composicionalmente contínua.

Isto pode ser obtido pela incorporação de uma maior parte do aditivo específico para a primeira fase aquosa, e tendo apenas uma minoria (e, no extremo, nenhuma parte) do aditivo sendo incorporada na fase oleosa no processo de emulsão dupla acima descrito.

De acordo com uma forma de realização particular da invenção, pode ser preferido que o aditivo primariamente presente nos poros internos da partícula esteja também substancialmente ausente da superfície das partículas externas.

Isto pode ser permitido através da restrição do aditivo estar presente na primeira fase aquosa apenas no processo acima descrito.

Um modo para controlar ainda mais a morfologia da superfície das partículas, para permitir a formação de uma superfície externa de partícula substancialmente livre de aditivo no processo acima descrito é através do controle da pressão osmótica das duas fases aquosas.

Se a pressão osmótica na fase aquosa interior for muito baixa 5 em relação à fase aquosa externa, por exemplo, poros formados próximo da superfície podem se romper para a superfície e criar uma morfologia de superfície de “poro aberto” (crateras na superfície), durante a secagem na terceira etapa do processo, assim resultando na presença do aditivo incluído na primeira fase aquosa ser potencialmente depositado sobre a superfície externa das partículas.

O processo é assim, preferivelmente, controlado para minimizar a formação de tais poros abertos, formando assim as partículas com poros primariamente fechados e um envoltório de superfície substancialmente livre de poros e uma superfície de partícula externa livre de aditivo.

Uma terceira etapa na preparação de partículas porosas, de acordo com o processo de emulsão dupla, envolve a remoção do solvente que é usado para dissolver o polímero aglutinante de modo a produzir uma suspensão de partículas de polímero porosas uniformes em solução aquosa.

A taxa, temperatura, e pressão durante a secagem também impactam o tamanho final de partícula e morfologia da superfície.

Os detalhes da importância deste processo dependem da solubilidade em água e do ponto de ebulição da fase orgânica em relação à temperatura do processo de secagem.

Um aparelho de remoção de solvente, tal como um evaporador rotativo ou um evaporador instantâneo podem ser usados na prática deste método desta invenção.

As partículas de polímero podem ser isoladas após remoção do solvente por filtração ou centrifugação, seguido por secagem em um forno a 40°C que também remove qualquer água permanecendo nos poros a partir da primeira fase aquosa.

Opcionalmente, as partículas são tratadas com álcali para remover o estabilizador de sílica.

Opcionalmente, a terceira etapa na preparação de partículas porosas acima descritas pode ser precedida pela adição de água adicional antes da remoção do solvente, isolamento e secagem, a fim de aumentar o tamanho dos poros e o nível global de porosidade.

Em um processo alternativo para a formação de partículas 5 porosas, a primeira solução aquosa, compreendendo, pelo menos, um aditivo (além de qualquer hidrocoloide estabilizador de poros) pode ser emulsionado em uma mistura de monômeros polimerizáveis imiscíveis em água e um iniciador de polimerização para formar a primeira emulsão água em óleo.

A emulsão resultante pode então ser dispersa em uma fase aquosa contendo estabilizador, como descrito na segunda etapa do processo para formar uma emulsão água em óleo em água, preferivelmente durante o processo de coalescência limitada.

Os monômeros na mistura emulsionada são polimerizados na terceira etapa, preferivelmente por meio da aplicação de calor ou radiação.

As partículas polimerizadas em suspensão resultantes podem ser isoladas e secadas tal como descrito anteriormente para dar partículas porosas.

Além disso, a mistura de monômeros polimerizáveis imiscíveis em água pode conter os polímeros aglutinantes listados previamente.

O diâmetro médio de partícula das partículas porosas da presente invenção pode ser, por exemplo, de 2 a 100 micrômetros, preferivelmente de 3 a 50 micrômetros, e mais preferivelmente de 5 a 20 micrômetros.

A porosidade das partículas é pelo menos 10%, mais preferivelmente entre 20 e 90%, e o mais preferivelmente entre 30 e 70%, em que tal valor de porosidade representa a percentagem em volume do espaço vazio interno dentro da superfície externa da partícula.

Como descrito acima, as partículas porosas de acordo com a invenção podem compreender uma fase sólida de aglutinante de polímero composicionalmente contínua tendo uma superfície externa de partícula, e poros discretos dispersas dentro da fase sólida composicionalmente contínua,

formando as superfícies de poros internos.

Aditivos, distintos de e em adição a qualquer composto estabilizante de poro, que podem ser empregados no processo deformação de partículas porosas acima descrito, podem estar presentes primariamente nos poros internos discretos de tais partículas, e, 5 além disso, podem estar substancialmente ausentes da superfície das partículas externas.

Tais aditivos podem compreender, por exemplo, um aditivo funcional empregado no toner ou outras partículas de marcação, como, pelo menos, um dentre um colorante, um agente de liberação, tais como uma cera, uma partícula magnética, ou um agente opacificante.

Quando aditivos são empregados convencionalmente em toneres, sua presença sobre as superfícies das partículas de toner pode ter inconsistente e provocar possíveis efeitos adversos, em controle da carga triboelétrica e das propriedades de manipulação de material, juntamente com outras propriedades de desempenho eletrofotográfico.

Ao limitar a localização do aditivo para estar primariamente nos poros internos contidos dentro da fase de aglutinante do polímero composicionalmente contínua, o impacto desses aditivos sobre a carga triboelétrica e desempenho eletrofotográfico de tais partículas pode ser minimizado, de forma que um conjunto de toner compreendendo toneres diferentes com diferentes aditivos, enquanto vantajosamente exibindo propriedades consistentes de carga e transferência, pode ser ativado.

Partículas porosas de acordo com a invenção podem ser formadas por incorporação de um aditivo que deve estar desejavelmente localizado nas partículas porosas formadas, mas isto é desejado estar substancialmente ausente da superfície da partícula externa, na primeira solução aquosa no processo acima descrito.

Além disso, muitos aditivos desejados são mais prontamente disponíveis como dispersões aquosas, e um rumo viável para incorporá-los em toneres preparados quimicamente ou outras partículas de polímero consiste em incorporar os mesmos na primeira fase aquosa do processo de emulsão múltipla de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

Muitas dispersões de cera e de pigmento, especialmente dispersões de cera, por exemplo, são mais fáceis de fazer em água e sua maioria se encontra disponível comercialmente.

O processo de emulsão dupla 5 consequentemente abre uma janela mais ampla de colorantes e outros aditivos para incorporação em toneres e outras partículas poliméricas.

Os colorantes apropriados para uso em partículas de toner da presente invenção podem compreender, por exemplo, um pigmento ou corante, como descrito, por exemplo, nas Patentes US reeditada 31072 e nas Patentes US 4.160.644; 4.416.965; 4.414.152 e 4.229.513. Como os colorantes, colorantes conhecidos podem ser usados.

Os colorantes incluem, por exemplo, negro de fumo, azul de anilina, azul Calcoil, amarelo cromo, azul ultramarinho, vermelho óleo Du Pont, quinolina amarela, cloreto de azul de metileno, azul de ftalocianina, oxalato de verde malaquita, pigmento Lamp Black, rosa Bengal, pigmento vermelho 48:1, pigmento C.I. vermelho 122, pigmento C.I. vermelho 57:1, pigmento C.I. amarelo 97, pigmento C.I. amarelo 12, pigmento C.I. amarelo 17, pigmento C.I. azul 15:1, e pigmento C.I. azul 15:3. Corantes podem ser geralmente usados na faixa de 1 a 40 por cento em peso em relação ao peso total de um pó de toner, e preferivelmente na faixa de 2 a 30 por cento em peso, e mais preferivelmente de 4 a 20 por cento em peso na prática desta invenção.

Quando o teor de corante é de 4% ou mais, em peso, um poder de coloração suficiente pode ser obtido, e quando ele é de 20% ou menos, em peso, transparência eficaz pode ser obtida.

As misturas de colorantes podem também ser usadas.

Os colorantes solúveis não aquosos usados como um aditivo, de acordo com a invenção, podem ser pré- dispersos da primeira fase aquosa antes da formação da primeira emulsão.

Flocos metálicos, ou plaquetas, apropriados para uso nas partículas porosas de toner e processo de impressão eletrofotográfica usados na presente invenção podem ser de qualquer uma das fontes disponíveis comerciais de flocos metálicos em pó ou em forma de suspensão.

Os flocos ou plaquetas são substancialmente partículas bidimensionais, tendo superfícies principais opostas ou faces separadas por uma dimensão de espessura relativamente menor.

Os flocos usados estão preferivelmente 5 primariamente na faixa de 2 a 50 mícrons de diâmetro circular equivalente de superfície principal (ECD), em que o diâmetro equivalente circular é o diâmetro de um círculo tendo a mesma área que a face principal.

Mais preferivelmente, os flocos metálicos têm um diâmetro circular equivalente de superfície principal primariamente na faixa de 2 a 20 mícrons e, ainda mais preferivelmente, na faixa de 3 a 15 mícrons.

As partículas em forma de flocos ou plaquetas são ainda caracterizadas por terem uma razão de aspecto (razão entre o diâmetro circular equivalente da face principal para espessura) de pelo menos 2, e mais preferivelmente de pelo menos 5. Os flocos metálicos comercialmente disponíveis tipicamente podem ter razões de aspecto de 5 a 40, ou mesmo maiores.

A concentração dos flocos metálicos preferivelmente varia entre 3% a 30%, em peso, com base no peso total de sólidos.

Mais preferivelmente, os flocos metálicos são usados na quantidade de 4% a 25%, em peso, com base no peso total de sólidos.

Exemplos de flocos metálicos utilizáveis incluem os da Ciba Specialty Chemicals, uma divisão da BASF, tais como flocos de alumínio METASHEEN 91-0410, em acetato de etila, e os de NanoDynamics, tais como flocos de cobre tipo C1-4000F, 4 μm, em pó sólido.

Outros flocos de metal incluem, mas não estão limitados a, estanho, ouro, prata, platina, rubídio, latão, bronze, aço inoxidável, zinco, e misturas dos mesmos.

Além de flocos de metal puro, materiais revestidos com metal ou óxido metálico, como mica revestida com óxido metálico, vidro revestido com óxido metálico, e misturas dos mesmos podem ser usados como flocos metálicos.

Um tom dourado pode ser conseguido com ouro verdadeiro, no entanto, cobre e zinco, preferivelmente sob a forma de uma liga, que dependendo da composição pode, assim, ser referida como latão ou bronze, podem, alternativamente, ser usados.

Preferivelmente, a razão frações de cobre e de zinco na liga varia de 90:10 a 70:30. À medida que a fração de zinco na liga aumenta, o tom metalicamente dourado muda de um tom dourado mais avermelhado para um 5 tom mais amarelado ou mesmo esverdeado.

A cor do tom dourado pode ser intensificada por meio de uma oxidação controlada do metal.

Um tom prateado pode resultar de flocos metálicos contendo, entre outras possibilidades, alumínio.

Os flocos metálicos podem ser pré-tratadas com materiais compatibilizantes antes da incorporação na primeira fase aquosa ou na fase oleosa.

Tais materiais podem ser ácidos graxos, amidas, anidridos, epóxidos, fosfatos ou aminas.

O compatibilizador pode ainda ser um dispersante tendo um índice HLB de pelo menos 8. O índice HLB de um dispersante é uma medida do equilíbrio hidrofílico / lipofílico do dispersante e pode ser determinado como descrito em “Polymeric Surfactants”, Surfactant Science Series, volume 42, página 221, por I.

Piirma.

As classes gerais de dispersantes preferidos são polímeros tensoativos solúveis em água ou dispersíveis em água.

Os dispersantes preferidos são por natureza anfipáticos.

Este dispersante compreende na sua molécula tanto um grupo oleofílico como um grupo hidrofílico de comprimentos suficientes para prover uma barreira estéreo- química grande o suficiente para atração interpartículas.

O dispersante pode ser não iônico ou iônico por natureza.

Estes dispersantes anfipáticos são geralmente copolímeros em bloco, tanto lineares como ramificados e tendo porções hidrofílicas e oleofílicas segmentadas.

O segmento hidrofílico pode ou não incluir grupos iônicos e o segmento oleofílico pode ou não compreender grupos polarizáveis.

Acredita-se que tais dispersantes funcionam essencialmente como estabilizadores estéreo-químicos na proteção da dispersão contra a formação de flocos elásticos e outros levando a uma viscosidade aumentada da dispersão aquosa.

Grupos iônicos, se presentes, no segmento hidrofílico do dispersante proveem maior estabilização coloidal através de repulsão iônica entre as partículas dispersas. Os grupos polarizáveis, se presentes, no segmento oleofílico do dispersante melhoram ainda mais a associação do dispersante através destes sítios de ancoragem 5 com quaisquer partículas metálicas propensas à floculação, que podem ser de natureza polar. Dispersantes preferidos compreendem vários poli(óxido de etileno) contendo copolímeros em bloco não iônicos e aniônicos. São particularmente preferidos os dispersantes tendo grupos aniônicos. Os mais preferidos são de alcoxilatos de alquil ou aril fenol fosfatados como SYNFAC 8337 obtidos a partir de Milliken Chemical, Spartanburg, SC. Vários aditivos geralmente presentes em toner eletrofotográfico podem também ser adicionados à fase de polímero contínua das partículas porosas de toner usadas na presente invenção, tais como agentes de controle de carga, ceras e lubrificantes. Agentes de controle de carga apropriados são divulgados, por exemplo, nas Patentes US 3.893.935;

4.079.014; 4.323.634; 4.394.430 e Patentes GB 1.501.065 e 1.420. 839. Agentes de controle de carga adicionais, que são úteis, são descritos nas Patentes US 4.624.907; 4.814.250; 4.840.864; 4.834.920; 4.683.188 e

4.780.553. As misturas de agentes de controle de carga também podem ser usadas. Agentes de controle de carga são geralmente empregados em quantidades pequenas, como de 0,1% a 10% em peso com base no peso dos sólidos totais e preferivelmente de 0,2% a 3,0%. Ceras utilizáveis na presente invenção incluem poliolefinas de baixo peso molecular, tais como polietileno, polipropileno e polibuteno, resinas de silicone, que pode ser amolecidas por aquecimento; amidas de ácidos graxos, tais como oleamida, erucamida, ricinoleamida, e estearamida; ceras vegetais tais como cera de carnaúba, cera de arroz, cera de candelila, cera do Japão, e óleo de jojoba; ceras de origem animal, tais como cera de abelhas; ceras minerais e de petróleo, tais como cera montana, ozocerita,

ceresina, cera de parafina, cera microcristalina, e cera de Fischer-Tropsch, e produtos modificados das mesmas.

Independentemente da origem, ceras possuindo um ponto de fusão na faixa de 30 a 150°C são as preferidas e as que têm um ponto de fusão na faixa de 40 a 140°C são mais preferidas.

A cera 5 pode ser usada na quantidade de, por exemplo, 1 a 20% em peso, e preferivelmente 2 a 15% em peso, com base no peso total das partículas.

A cera pode ser incorporada ao toner através de várias maneiras.

A cera pode ser primeiro dispersa em um aglutinante de polímero apropriado por composição em fusão e, então, misturada com o solvente para formar a fase orgânica.

Ela pode também ser processada separadamente em uma forma de dispersão em um solvente orgânico, com auxiliares de dispersão apropriados para incorporação em fase orgânica, ou em água para incorporação na primeira fase aquosa.

Em todos os casos, a cera existe na partícula final como partículas sólidas finas.

Em um processo alternativo, partículas porosas contendo flocos metálicos encapsulados podem ser formadas por um processo de pulverização e secagem por congelamento, como descrito em US N° de Série 12/766.944. Neste processo, um material de polímero é dissolvido em um solvente orgânico para formar uma fase orgânica à qual são adicionados os flocos de metal ou metálicos para formar uma suspensão, e gotículas da suspensão resultante são formadas por, por exemplo, pulverização da suspensão através de um bico capilar.

As gotículas são congeladas por pulverização para um ambiente frio em que o solvente nas gotículas é rapidamente congelado para formar domínios de solvente congelado no interior do polímero, e as gotículas sólidas frias resultantes são secas, preferivelmente sob pressão reduzida, de modo que o solvente é removido e partículas de polímero porosas são coletadas.

O floco metálico inventivo contendo partículas porosas de toner podem ser aplicado a um substrato por um processo de impressão digital, preferivelmente um processo de impressão eletrostática, mais preferivelmente por um processo de impressão eletrofotográfica, como descrito em L. B. Schein, Electrophotography and Development Physics, 2ª Edição, Laplacian Press, Morgan Hill, Califórnia, 1996 (ISBN 1-885540-02- 5 7), ou, por um processo de revestimento, preferivelmente, um processo de revestimento eletrostático, mais preferivelmente por um processo de revestimento de escova eletromagnética, como descrito na Patente US

6.342.273, publicada em 29 de janeiro de 2002. O método para a produção de uma imagem eletrofotográfica de acordo com uma forma de realização do invenção, em particular, pode compreender as etapas de: produzir uma imagem latente eletrostática em um elemento de formação de imagem primária; revelar a imagem latente eletrostática levando a imagem latente em estreita proximidade com as partículas porosas de toner contendo flocos metálicos encapsulados para formar uma imagem revelada compreendendo as partículas porosas de toner; eletrostaticamente transferir a imagem revelada a um substrato apropriado, e permanentemente fixar a imagem revelada ao substrato por fusão das partículas porosas de toner ao substrato. As partículas porosas de toner contendo flocos metálicos usados na invenção são apropriadas tanto para agentes de revelação de bicomponentes como de monocomponentes. A imagem tonalizada visível ou revelada pode ser transferida a partir do elemento de formação de imagem primária diretamente para um receptor final, como papel, material de transparência, metal, vários polímeros e materiais termofixados, etc. Apesar de transferência poder ser efetuada usando um processo térmico ou térmico assistido, conforme é conhecido na técnica, é preferível usar transferência eletrostática. Enquanto isto pode ser realizado usando meios conhecidos, como carregador corona, é preferível usar um rolete de transferência eletricamente polarizado para pressionar o receptor em contato com o elemento de formação de imagem primária contendo imagem enquanto aplicando um campo eletrostático.

Em um modo alternativo de praticar esta invenção, a imagem de toner revelada pode ser primeiro transferida para um elemento intermediário de transferência, que pode servir como um receptor, mas não como um receptor final, e, então, a partir do elemento intermediário 5 de transferência para o receptor final.

Para a fixação da imagem de toner para a superfície do substrato do receptor final, um método de fusão por contato, como a fusão por rolete aquecido pode ser usado, ou um método de fusão sem contato como fusão em forno, ar quente, radiante, instantâneo, solvente, ou micro-ondas.

A imagem é tipicamente fixada para o receptor final por aquecimento das partículas de marcação a uma temperatura acima da temperatura de transição vítrea das partículas de toner.

A temperatura de transição vítrea das partículas de toner pode estar preferivelmente compreendida entre 45°C e 70°C, mais preferivelmente entre 50°C e 65°C, e mais preferivelmente entre 50°C e 58°C.

De acordo com uma forma de realização da invenção, a utilização de partículas porosas de toner compreendendo flocos metálicos encapsulados e vazios proporciona espaço para os pigmentos de tipo em flocos serem reorientados dentro do aglutinante de modo a estarem mais paralelos com a superfície do substrato do receptor quando da fusão em alta temperatura, dando impressões que exibem um maior tom metálico e efeito de lustro ou brilho.

De acordo com uma forma de realização adicional, uso de tais partículas porosas de toner contendo flocos metálicos pode ser empregado para formar uma imagem padronizada com motivos relativamente eletricamente condutiva, tal como um circuito impresso, por um processo de impressão eletrofotográfica semelhante.

Em tal outra forma de realização, a reorientação dos flocos metálicos mediante a fusão similarmente resulta nos flocos serem alinhados mais paralelos com o substrato, resultando em melhor contato elétrico entre flocos metálicos, e aumentada condutividade dos circuitos impressos.

Para uma refletividade ainda maior ou quando uma resistência elétrica diminuída é desejada, a imagem pode ser moldada contra uma tela ou rolete macio aquecido, usando técnicas conhecidas descritas na literatura.

O processo da presente invenção será agora mais 5 particularmente descrito com referência a alguns exemplos que podem revelar outros aspectos adicionais da invenção, mas aos quais a presente invenção não é limitada em seu escopo.

A resina de poliéster Kao Binder N usada nos exemplos abaixo foi obtido de Kao Specialties Americas LLC, uma divisão da Kao Corporation, Japão.

Carboximetil celulose de pelo molecular de aproximadamente 250K como o sal de sódio, foi obtido de Aqualon (Hercules). NALCO 1060, uma sílica coloidal, foi obtida de Nalco como uma dispersão da 50 por cento em peso.

Os flocos de alumínio OBRON SF-121 (tamanho médio de partícula 9 mícrons) foram obtidos de Cameo Chemicals.

SYNFAC 8337 foi obtido de Milliken Chemical, Spartanburg, SC.

A cera usada nos exemplos foi a cera de éster WE-3 ® da NOF Corporation.

O agente de controle de carga foi FCA 2508N obtido de Fujikura Kasei, Japão.

Outros produtos químicos foram adquiridos da Aldrich e usados conforme recebidos.

Preparação da dispersão de cera: A um frasco de vidro contendo uma mistura de cera WE-3 (Nippon Oil and Fats, 25,0 g), dispersante TUFTEC P2000 (AK Elastomer, 5,0 g) e acetato de etila (70,0 g) foram adicionadas contas de zircônia (1,2 mm de diâmetro, 100 mL). O recipiente foi então colocado sobre um triturador de pó (Sweco) e a cera foi moída durante três a cinco dias.

Então, as contas foram removidas por filtração através de uma peneira e a dispersão de partículas sólidas resultante recuperada e partículas têm um diâmetro médio de 0,55 mícrons.

EXEMPLO 1: (Invenção) Toner poroso contendo flocos de alumínio

Um processo de emulsão múltipla em conjunto com um processo de coalescência limitada evaporativa (ELC), como descrito acima, foi usado para preparar o toner poroso deste exemplo.

A primeira fase aquosa (W1) foi preparada usando 37,5 g de uma solução de carboximetilcelulose 5 celulose a 4% em peso em água, junto com 34,6 gramas de água, e uma pasta pré-misturada de 2,5 gramas OBRON SF 121, flocos de alumínio e 5 gramas SYNFAC 8337. A fase oleosa foi feita usando 141,7 g de solução a 29,6% de resina de Kao N em acetato de etila, 16,4 g de uma dispersão de 24,4% de cera WE-3 em acetato de etila, contendo 20% em peso dispersante P2000 com base em cera, 0,75 g de um agente de controle de carga FCA 2508N e 88,5 g acetato de etila.

Para esta fase oleosa foi adicionada a fase W1 seguida por mistura com um misturador Silverson L4R equipado com cabeçote de desintegração de furo grande.

Uma parte (326 g), da emulsão água em óleo resultante (W1 / O) foi suavemente agitada em 544 gramas de uma fase aquosa (W2), compreendendo 10,4 gramas de NALCO 1060 em um tampão pH 4 citrato / fosfato usando agitação magnética.

O acetato de etila foi evaporado usando um Buchi ROTA VAPOR RE 120, a 30°C sob pressão reduzida para se obter partículas porosas com poros discretos e domínios múltiplos de flocos metálicos na partícula.

A estrutura de poro interna das partículas feitas por tal processo de emulsão múltipla é ilustrada nas Figuras das Publicações de Pedido de Patentes US 2008/0176157, 2008/0176164, e 2010/0021838. A sílica sobre a superfície do toner foi removida a pH 12 usando hidróxido de potássio IN durante 15 minutos.

As partículas foram então lavadas e secadas.

O tamanho mediano de partícula medido usando Horiba LA-920 foi de 56 micrômetros.

EXEMPLO 2 (Comparativo): Toner sólido contendo flocos de alumínio Resina Kao N foi dissolvida em acetato de etila e foi adicionada como uma solução a 29,6% de uma pasta pré-misturada de 2,5 gramas OBRON SF 121 de flocos de alumínio e 5 gramas SYNFAC 8337. A isto foi adicionado e misturado em 16,4 gramas de uma dispersão de 24,4% cera WE-3 em acetato de etila contendo 20% em peso de dispersante P2000 com base em cera seguido por 0,75 gramas de um agente de controle de carga 5 FCA 2508N.

Esta fase oleosa resultante foi dispersa em 534 gramas de um tampão pH 4 citrato / fosfato compreendendo 10,5 gramas de NALCO 1060 seguido por agitação magnética.

O acetato de etila foi evaporado usando um Buchi ROTA VAPOR RE 120, a 30°C sob pressão reduzida para dar partículas sólidas de flocos metálicos contendo Kao N.

A sílica sobre a superfície do toner foi removida por agitação durante 15 min a pH 12,5 usando hidróxido de potássio.

As partículas foram então lavadas e secadas.

O tamanho mediano de partícula medido usando Horiba LA-920 foi de 67 micrômetros.

FUSÃO: Toneres sólidos versus porosos contendo flocos metálicos A fim de demonstrar a capacidade dos flocos metálicos para refletir luz quando da fusão, amostras porosas (Exemplo 1) e sólidas (Exemplo 2) foram primeiro preparadas espalhando um excesso de partículas sobre a superfície de substrato Lustrogloss de 118 gsm usando um bloco de revestimento convencional de aço inoxidável e uma lâmina de separação 10 possuindo uma espaço de 0,254 mm.

O uso da espátula assegurou que uma camada uniforme de partículas foi criada em cada substrato.

Depois das amostras terem sido produzidas, elas foram passadas através do passe de uma montagem experimental com fundidor fora de linha, internamente aquecido a 185 C.

Esta montagem experimental do fundidor consistiu de um rolete do fundidor superior, internamente aquecido possuindo um revestimento de fluoropolímero revestido por pulverização e um rolete inferior de pressão de aço inoxidável.

Para manter a consistência de fusão, o rolete fundidor superior foi acionado por um motor de engrenagem comercialmente disponível e o rolete de pressão de aço girou livremente.

Após esta etapa de fusão, as duas amostras foram examinadas com microscopia óptica de luz refletida.

Foi dada especial atenção à orientação dos flocos de metal no interior das regiões fundidas.

As Figuras 1 e 2 são imagens ópticas refletivas de uma partícula de 5 toner fundido formada a partir da comparação das partículas de toner sólidas (Exemplo 2) e a partir das partículas de toner porosas compreendendo flocos metálicos, de acordo com a invenção (Exemplo 1), respectivamente.

Como é evidente a partir dessas imagens ópticas refletivas, a partícula de toner de acordo com a presente invenção exibiu uma maior refletividade devido ao alinhamento aumentado dos flocos metálicos com a superfície do substrato, o que resulta em uma aparência metálica melhorada para imagens formadas com tais partículas de toner.

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Partícula de toner, caracterizada pelo fato de ter uma superfície de partícula externa e compreender uma fase de aglutinante de polímero e flocos metálicos encapsulados na mesma, em que flocos metálicos 5 ou plaquetas são partículas substancialmente bidimensionais, tendo superfícies principais opostas separadas por uma dimensão de espessura relativamente menor, e tendo um diâmetro circular equivalente de superfície principal, primariamente em uma faixa de 2 mícrons a 50 mícrons, e uma razão de aspecto de pelo menos 2, em que a partícula de toner compreende adicionalmente poros discretos formados dentro da partícula de toner, de tal modo que a partícula de toner tenha uma porosidade interna de pelo menos 10 por cento em volume.

2. Partícula de toner de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fase de aglutinante de polímero compreende uma fase sólida composicionalmente contínua, e os poros discretos são dispersos dentro da fase sólida composicionalmente contínua.

3. Partícula de toner de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de os flocos metálicos estão presentes primariamente nos poros discretos.

4. Partícula de toner de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente um coloide hidrofílico estabilizador de poros.

5. Partícula de toner de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de compreender adicionalmente um agente de controle de carga.

6. Partícula de toner de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que flocos metálicos são partículas substancialmente bidimensionais, tendo superfícies principais opostas separadas por uma dimensão de espessura relativamente menor, e tendo um diâmetro circular equivalente de superfície principal, primariamente em uma faixa de 2 mícrons a 20 mícrons, e uma razão de aspecto de pelo menos 5.

7. Partícula de toner de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os flocos metálicos estão presentes em uma 5 concentração de 3% a 30% em peso, com relação à do aglutinante de polímero.

8. Partícula de toner de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a partícula tem uma porosidade interna de 20 a 90 por cento.

9. Método para fabricar partículas de toner como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender: prover uma primeira fase aquosa compreendendo flocos metálicos dispersos; dispersar a primeira fase aquosa em uma solução orgânica contendo um aglutinante de polímero para formar uma primeira emulsão; dispersar a primeira emulsão em uma segunda fase aquosa para formar uma segunda emulsão; cisalhar a segunda emulsão na presença de um agente estabilizador de particulados para formar gotículas da primeira emulsão na segunda fase aquosa; e evaporar a solução orgânica a partir das gotículas para formar partículas porosas de toner com flocos metálicos encapsulados nas mesmas.

10. Método para formar uma imagem de toner, caracterizado pelo fato de compreender: formar uma imagem de toner sobre um substrato, em que a imagem de toner compreende partículas de toner como definido na reivindicação 1 compreendendo partículas porosas de toner com flocos metálicos encapsulados nas mesmas; e fixar as partículas do toner no substrato por aplicação de calor para fundir as partículas do toner no substrato, em que poros dentro das partículas de toner proveem espaço para os flocos metálicos se reorientarem dentro da fase de aglutinante das partículas de toner para ficarem relativamente mais paralelas com a superfície do substrato receptor quando da fusão.