BR112014016235B1 - TONER AND METHODS TO PRODUCE IT - Google Patents
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Abstract
PROCESSO PARA PREPARAR 'TONER' INCLUINDO UM AGENTE DE ACOPLAMENTO BÓRAX Um método para a produção de 'toner' de acordo com uma modalidade representativa inclui combinar e aglomerar uma emulsão polimérica com uma dispersão de corante e uma dispersão de agente antiaderente de modo a formar núcleos de 'toner'. Um agente de acoplamento bórax é adicionado aos núcleos de 'toner'. Uma segunda emulsão polimérica é combinada e aglomerada com os núcleos de 'toner' possuindo o agente de acoplamento bórax para formar as capas de revestimento de 'toner' em torno dos núcleos de 'toner'. Os agregados de núcleos de 'toner' e capa de revestimento de 'toner'são fundidos para formar partículas de 'toner.PROCESS FOR PREPARING TONER INCLUDING A BORAX COUPLINGS A method for producing toner according to a representative embodiment includes combining and agglomerating a polymeric emulsion with a dye dispersion and an anti-stick agent dispersion to form cores of 'toner'. A borax coupling agent is added to the 'toner' cores. A second polymeric emulsion is combined and agglomerated with the toner cores having the borax coupling agent to form the toner coating layers around the toner cores. Aggregates of 'toner' cores and 'toner coating' caps are fused to form 'toner' particles.
Description
[001]A presente invenção refere-se de forma genérica a um processo para preparar quimicamente um corante tonalizante (também conhecido pelo termo tóner) para uso em eletrofotografia e mais particularmente a um processo para quimicamente preparar um tóner incluindo um agente de acoplamento bórax.[001] The present invention relates generally to a process for chemically preparing a toner dye (also known by the term toner) for use in electrophotography and more particularly to a process for chemically preparing a toner including a borax coupling agent.
[002]tóneres para uso em impressoras eletrofotográficas incluem dois tipos principais; tóneres moídos mecanicamente e tóneres preparados quimicamente (TPQ). tóneres preparados quimicamente têm vantagens significativas sobre os tóneres moídos mecanicamente; incluindo melhor qualidade de impressão, maior eficiência de transferência de tóner e propriedades mais baixas de torque quanto aos vários componentes da impressora eletrofotográfica, tal como um cilindro de revelação, uma correia de fusão e um cilindro de carga. A distribuição do tamanho de partícula dos TPQ’s é tipicamente mais estreita que a distribuição do tamanho de partículas de tóneres moídos mecanicamente. O tamanho e forma dos TPQ’s são também mais fáceis de controlar que os dos tóneres moídos mecanicamente.[002]Toners for use in electrophotographic printers include two main types; mechanically milled toners and chemically prepared toners (TPQ). chemically prepared toners have significant advantages over mechanically milled toners; including better print quality, higher toner transfer efficiency and lower torque properties for the various electrophotographic printer components such as a developing roller, a fusing belt and a charging roller. The particle size distribution of TPQs is typically narrower than the particle size distribution of mechanically milled toners. The size and shape of TPQs are also easier to control than mechanically milled toners.
[003]Existem vários tipos conhecidos de TPQ incluindo tóner de polimerização de suspensão (TPS), tóner de agregação de emulsão (TAE)/tóner de agregação de látex (TAL), tóner feito a partir de uma dispersão de polímero pré- formado em solvente (DPPT) e tóner “quimicamente moído”. Embora o tóner de agregação de emulsão requeira um processo mais complexo que os outros TPQ’s, o tóner resultante tem uma relativamente estreita distribuição de tamanhos. tóneres de agregação de emulsão também podem ser fabricados com um tamanho de partícula menor, permitindo a melhorada resolução de impressão. O processo de agregação de emulsão também permite um melhor controle da forma e estrutura das partículas de tóner, que permite que elas sejam adaptadas às propriedades de limpeza, operacionais e propriedades de transferência. A forma das partículas do tóner pode ser otimizada para garantir a limpeza adequada e eficiente do tóner relativamente aos variados componentes da impressora eletrofotográfica, tal como do cilindro de revelação, cilindro de carga e estiletes, a fim de evitar a deposição de aderência ou a indesejada deposição de tóner por sobre estes componentes.[003] There are several known types of TPQ including suspension polymerization toner (TPS), emulsion aggregation toner (TAE)/latex aggregation toner (TAL), toner made from a dispersion of preformed polymer in solvent (DPPT) and “chemically milled” toner. Although emulsion aggregation toner requires a more complex process than other TPQ's, the resulting toner has a relatively narrow size distribution. emulsion aggregation toners can also be manufactured with a smaller particle size, allowing for improved print resolution. The emulsion aggregation process also allows for better control of the shape and structure of toner particles, which allows them to be tailored for cleaning, operational and transfer properties. The shape of the toner particles can be optimized to ensure proper and efficient cleaning of the toner from the various components of the electrophotographic printer, such as the developing roller, charging roller and stylus, in order to prevent sticking or unwanted deposition. deposition of toner over these components.
[004]Num processo típico para a preparação de TAE, a agregação de emulsão é realizada num sistema aquoso, resultando em um bom controle tanto do tamanho e da forma das partículas de tóner. Os componentes do tóner tipicamente incluem um aglutinante polimérico, um ou vários corantes e um agente de liberação. Um aglutinante polimérico do tipo estireno-acrílico é frequentemente utilizado como o aglutinante látex no processo de agregação de emulsão. No entanto, a utilização de um aglutinante látex de copolímero de estireno-acrílico exige um compromisso entre as propriedades de fusão do tóner e as suas propriedades de transporte e de armazenamento. Propriedades de fusão de um tóner incluem a janela de fusão. A janela de fusão é a faixa de temperaturas em que a fusão é realizada de modo satisfatório, sem fusão incompleta e sem transferência de tóner para o elemento de aquecimento, que pode ser um cilindro, cinta ou outro membro do contato do tóner durante a fusão. Assim, abaixo do limite inferior da janela de fusão o tóner não é completamente derretido e acima do limite superior da janela de fusão o tóner flui por sobre o elemento de fixação onde ele borra as folhas subsequentes que estão sendo fixadas. É preferido que o limite inferior da janela de fusão seja o mais baixo possível de modo a reduzir a temperatura necessária do elemento fundidor na impressora eletrofotográfica de modo a melhorar a segurança da impressora e conservar energia. Todavia, o tóner também deve ser capaz de resistir aos extremos de temperatura e de umidade associados com o armazenamento e transporte sem formar torrões ou bloqueios, os quais podem resultar em falhas de impressão. Como resultado, o limite inferior da janela de fusão não pode ser tão baixo de modo que o tóner possa derreter durante o armazenamento ou transporte de um cartucho de tóner contendo o tóner.[004] In a typical process for the preparation of TAE, emulsion aggregation is carried out in an aqueous system, resulting in good control of both the size and shape of the toner particles. Toner components typically include a polymeric binder, one or more dyes, and a release agent. A polymeric binder of the styrene-acrylic type is often used as the latex binder in the emulsion aggregation process. However, the use of a styrene-acrylic copolymer latex binder requires a compromise between the melting properties of the toner and its transport and storage properties. A toner's fusing properties include the fusing window. The fusing window is the temperature range at which fusing is performed satisfactorily, with no incomplete fusing and no transfer of toner to the heating element, which may be a cylinder, belt, or other toner contact member during fusing. . Thus, below the lower limit of the melting window the toner is not completely melted and above the upper limit of the melting window the toner flows over the fastener where it smears the subsequent sheets being fastened. It is preferred that the lower limit of the fusing window is as low as possible in order to reduce the required temperature of the fusing element in the electrophotographic printer in order to improve printer safety and conserve energy. However, the toner must also be able to withstand the extremes of temperature and humidity associated with storage and transport without forming clumps or blockages, which can result in print failures. As a result, the lower limit of the fusing window cannot be so low that the toner can melt during storage or transport of a toner cartridge containing the toner.
[005]tóneres formados a partir de resinas aglutinantes de poliéster possuem tipicamente melhores propriedades físicas que os tóneres formados a partir de um aglutinante copolímero de estireno-acrílico de características de viscosidade de derretimento similares. Isso os torna mais duráveis e resistentes à formação de aderência dos componentes de impressão. tóneres de poliéster também têm uma melhor compatibilidade com pigmentos de cor, resultando numa faixa mais ampla e completa de cores. Até recentemente, as resinas aglutinantes do tipo poliéster eram frequentemente usadas na preparação de tóneres moídos mecanicamente, mas raramente em tóneres preparados quimicamente. As resinas aglutinantes do tipo poliéster são fabricadas utilizando polimerização por condensação. Este método é demorado devido ao envolvimento de longos ciclos de polimerização e, portanto, limita o uso de resinas aglutinantes do tipo poliéster para polímeros de poliéster que possuem pesos moleculares de baixos a moderados, o que limita as propriedades de fusão do tóner. Além disso, resinas aglutinantes do tipo poliéster são mais difíceis de dispersar em um sistema aquoso devido às suas naturezas polares, sensibilidade de pH e teor de gel, que limitam assim a aplicabilidade delas no processo de agregação de emulsão.[005]Toners formed from polyester binder resins typically have better physical properties than toners formed from a styrene-acrylic copolymer binder of similar melt viscosity characteristics. This makes them more durable and resistant to adhesion formation of print components. Polyester toners also have better compatibility with color pigments, resulting in a wider and fuller range of colors. Until recently, polyester-type binder resins were often used in the preparation of mechanically milled toners, but rarely in chemically prepared toners. Polyester-type binder resins are manufactured using condensation polymerization. This method is time consuming due to the involvement of long polymerization cycles and therefore limits the use of polyester-type binder resins to polyester polymers that have low to moderate molecular weights, which limits the melting properties of the toner. Furthermore, polyester-type binder resins are more difficult to disperse in an aqueous system due to their polar natures, pH sensitivity, and gel content, which thus limit their applicability in the emulsion aggregation process.
[006]No entanto, com o avanço da tecnologia de fabricação de tóner, tornou- se possível a obtenção de emulsões estáveis formadas usando resinas aglutinantes do tipo poliéster mediante primeiramente a dissolução delas num solvente orgânico, tal como metil etil cetona (MEK), cloreto de metileno, acetato de etila, ou tetraidrofurano (THF), e, em seguida, realizar um processo de inversão de fase em que a água é adicionada lentamente ao solvente orgânico. O solvente orgânico é então evaporado para permitir que as resinas aglutinantes do tipo poliéster formem emulsões estáveis. A Patente U.S. No. 7.939.236, intitulada "Chemically Prepared Toner and Process Therefor”, que é atribuída aos peticionários do presente pedido e aqui incorporada por referência em sua totalidade, descreve um processo semelhante para a obtenção de uma emulsão estável usando um solvente orgânico. Esses avanços permitiram a utilização de resinas aglutinantes do tipo poliéster para formar tóner de agregação de emulsão. Por exemplo, a Patente U.S. No. 7.923.191, intitulada "Polyester Resin Produced by Emulsion Aggregation” e o Pedido de Patente U.S. No. de Série 12/206.402 intitulada "Emulsion Aggregation Toner Formulation”, consignados aos requerentes do presente pedido e aqui incorporadas por referência em suas totalidades, revelam processos para preparar tóner de agregação de emulsão usando resinas aglutinantes do tipo poliéster.[006] However, with the advancement of toner manufacturing technology, it has become possible to obtain stable emulsions formed using polyester-type binder resins by first dissolving them in an organic solvent such as methyl ethyl ketone (MEK), methylene chloride, ethyl acetate, or tetrahydrofuran (THF), and then perform a phase inversion process in which water is slowly added to the organic solvent. The organic solvent is then evaporated to allow the polyester-type binder resins to form stable emulsions. US Patent No. 7,939,236 entitled "Chemically Prepared Toner and Process Therefor", which is assigned to the petitioners of the present application and incorporated herein by reference in its entirety, describes a similar process for obtaining a stable emulsion using a solvent These advances allowed the use of polyester-type binder resins to form emulsion aggregation toner. For example, US Patent No. 7,923,191 entitled "Polyester Resin Produced by Emulsion Aggregation" and US Patent Application No.
[007]Estas técnicas proporcionam a capacidade de produzir tóner de agregação de emulsão que possuem excelentes condições de fusão; todavia, as questões relacionadas com a migração de superfície de resinas de pesos moleculares mais baixos, ceras e corantes, persistem. A migração destes ingredientes para a superfície da partícula de tóner enfraquece as propriedades de fusão e de transporte/armazenamento do tóner e aumenta a ocorrência de formação de aderências sobre os componentes da impressora. Por conseguinte, será notado que uma formulação de tóner de agregação de emulsão e processos que reduzam a migração de resinas de pesos moleculares mais baixos, ceras e corantes para a superfície da partícula do tóner é desejada. É também desejado minimizar a quantidade total de partículas finas do tóner, as quais contribuem para a formação de aderências sobre os componentes da impressora.[007] These techniques provide the ability to produce emulsion aggregation toner that have excellent melting conditions; however, issues related to surface migration of lower molecular weight resins, waxes and dyes persist. Migration of these ingredients to the surface of the toner particle weakens the melting and transport/storage properties of the toner and increases the occurrence of adhesion formation on printer components. Therefore, it will be appreciated that an emulsion aggregation toner formulation and processes that reduce the migration of lower molecular weight resins, waxes and dyes to the surface of the toner particle are desired. It is also desired to minimize the total amount of fine toner particles which contribute to the formation of adhesions on printer components.
[008]Um método para a produção de tóner de acordo com uma primeira modalidade representativa inclui a combinação e aglomeração de uma primeira emulsão polimérica com uma dispersão de corante e uma dispersão de agente de liberação de modo a formar núcleos de tóner. Um agente de acoplamento bórax é adicionado aos núcleos de tóner. Uma segunda emulsão polimérica é combinada e aglomerada com os núcleos de tóner possuindo o agente de acoplamento bórax para formar casca de tóner em torno dos núcleos de tóner. Os agregados de núcleos de tóner e de casca de tóner são fundidos de modo a formar as partículas de tóner.[008] A method for producing toner according to a first representative embodiment includes combining and agglomerating a first polymeric emulsion with a dye dispersion and a release agent dispersion to form toner cores. A borax coupling agent is added to the toner cores. A second polymeric emulsion is combined and agglomerated with the toner cores having the borax coupling agent to form a toner shell around the toner cores. Aggregates of toner cores and toner shells are melted together to form toner particles.
[009]Um método para a produção de tóner de acordo com uma segunda modalidade representativa inclui combinar uma primeira emulsão polimérica com uma dispersão de corante e uma dispersão de agente de liberação de modo a formar núcleos de tóner. O pH da combinação da primeira emulsão polimérica, a dispersão de corante e a dispersão de agente de liberação são ajustados para promover a aglomeração dos núcleos de tóner. Uma vez que os núcleos de tóner atingem um tamanho pré-determinado, um agente de acoplamento bórax é adicionado aos núcleos de tóner. Uma segunda emulsão polimérica é combinada com os núcleos de tóner possuindo o agente de acoplamento bórax formando casca de tóner em torno dos núcleos de tóner. Uma vez que um tamanho de partículas de tóner desejado é atingido, o pH da mistura de agregados de núcleos de tóner e casca de tóner é ajustado para impedir o crescimento das partículas adicionais. Os agregados de núcleos de tóner e casca de tóner são fundidos para formar partículas de tóner.[009] A method for producing toner according to a second representative embodiment includes combining a first polymeric emulsion with a dye dispersion and a release agent dispersion to form toner cores. The pH of the combined first polymer emulsion, dye dispersion and release agent dispersion are adjusted to promote agglomeration of the toner cores. Once the toner cores reach a predetermined size, a borax coupling agent is added to the toner cores. A second polymeric emulsion is combined with the toner cores having the borax coupling agent forming a toner shell around the toner cores. Once a desired toner particle size is reached, the pH of the mixture of toner cores and toner shell aggregates is adjusted to prevent further particle growth. Aggregates of toner cores and toner shells are fused to form toner particles.
[010]As características e as vantagens das várias modalidades, e o modo de conseguir, serão mais evidentes e serem mais bem compreendidas por referência aos desenhos anexos.[010] The characteristics and advantages of the various modalities, and the way of achieving, will be more evident and be better understood by referring to the attached drawings.
[011]A Figura 1 é uma imagem de uma partícula convencional de tóner de agregação de emulsão obtida a partir de varredura por microscópio eletrônico.[011] Figure 1 is an image of a conventional emulsion aggregation toner particle obtained from electron microscope scanning.
[012]A Figura 2 é uma imagem de uma partícula de tóner de agregação de emulsão que inclui um agente de acoplamento bórax entre o núcleo e as camadas de cascas do tóner de acordo com uma modalidade representativa.[012] Figure 2 is an image of an emulsion-aggregating toner particle that includes a borax coupling agent between the core and toner shell layers in accordance with a representative embodiment.
[013]A Figura 3 é um gráfico que descreve as janelas de ajuste de pH para um tóner de agregação de emulsão que inclui um agente de acoplamento bórax entre o núcleo do tóner e as cascas do tóner de acordo com uma modalidade representativa em comparação com um tóner convencional de agregação de emulsão, um tóner que inclui um agente de acoplamento sulfato de zinco e um tóner que inclui um agente de acoplamento sulfato de alumínio.[013] Figure 3 is a graph depicting the pH adjustment windows for an emulsion aggregation toner that includes a borax coupling agent between the toner core and toner shells in accordance with a representative embodiment compared to a conventional emulsion aggregating toner, a toner that includes a zinc sulfate coupling agent, and a toner that includes an aluminum sulfate coupling agent.
[014]A descrição e desenhos seguintes ilustram modalidades de forma suficiente de modo a permitir que os especialistas na arte pratiquem a presente invenção. É para ser entendido que esta divulgação não se limita aos detalhes de construção e na disposição dos componentes apresentados na descrição ou ilustrados nos desenhos seguintes. A invenção é capaz de outras modalidades e de ser praticada ou ser realizada de várias maneiras. Por exemplo, outras modalidades podem incorporar modificações estruturais, cronológicas, de processo, e outras modificações. Os exemplos simplesmente tipificam as variações possíveis. Componentes e funções individuais são opcionais a menos que explicitamente exigidos, e a sequência das operações pode variar. As porções e as características de algumas modalidades podem ser incluídas em ou substituídas por aquelas outras. O contexto da aplicação engloba as reivindicações anexas e todos os equivalentes disponíveis. A descrição seguinte, portanto, não é para ser tomada num sentido limitado e o âmbito da presente invenção é definido pelas reivindicações anexas. Também, é para ser entendido que a fraseologia e a terminologia aqui utilizadas são para o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. O uso do termo "incluindo", "compreendendo" ou "tendo" e suas variações aqui pretendem englobar os itens listados em seguida e os seus equivalentes, assim como os artigos adicionais.[014] The following description and drawings illustrate embodiments sufficiently to enable those skilled in the art to practice the present invention. It is to be understood that this disclosure is not limited to the details of construction and arrangement of the components shown in the description or illustrated in the following drawings. The invention is capable of other embodiments and of being practiced or carried out in various ways. For example, other embodiments may incorporate structural, chronological, process, and other modifications. The examples simply typify the possible variations. Individual components and functions are optional unless explicitly required, and the sequence of operations may vary. The portions and features of some embodiments may be included in or substituted for those of others. The application context encompasses the appended claims and all available equivalents. The following description, therefore, is not to be taken in a limited sense and the scope of the present invention is defined by the appended claims. Also, it is to be understood that the phraseology and terminology used herein are for the purpose of description and should not be construed as limiting. The use of the term "including", "comprising" or "having" and variations thereof is intended to encompass the items listed below and their equivalents, as well as additional items.
[015]A presente invenção se refere a um tóner preparado quimicamente que contém um agente de acoplamento bórax entre o núcleo e as camadas de cascas do tóner e um associado método de preparação de agregação de emulsão. O tóner pode ser utilizado em uma impressora eletrofotográfica, tal como uma impressora, copiadora, aparelho multifuncional, ou um dispositivo do tipo tudo em um (“all-in- one”). O tóner pode ser provido num cartucho que fornece tóner para a impressora eletrofotográfica. Métodos representativos de formação de tóner utilizando técnicas convencionais de agregação de emulsão podem ser encontrados nas Patentes U.S. Nos. 6.531.254 e 6.531.256, que aqui se incorporam por referência em suas totalidades.[015] The present invention relates to a chemically prepared toner that contains a borax coupling agent between the core and toner shell layers and an associated emulsion aggregation preparation method. The toner can be used in an electrophotographic printer, such as a printer, copier, multifunction device, or an all-in-one device. The toner may be provided in a cartridge which supplies toner for the electrophotographic printer. Representative methods of toner formation using conventional emulsion aggregation techniques can be found in U.S. Patent Nos. 6,531,254 and 6,531,256, which are incorporated herein by reference in their entirety.
[016]No presente processo de agregação de emulsão, as partículas de tóner são providas por métodos químicos em oposição aos métodos físicos, tais como pulverização. Geralmente, o tóner inclui um ou mais aglutinantes poliméricos, um agente de liberação, um corante, um agente de acoplamento bórax e um ou mais aditivos opcionais, tais como um agente de controle de carga (ACC). Uma emulsão de um aglutinante polimérico é formada em água, opcionalmente, com um solvente orgânico, com uma base inorgânica, tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônio, ou uma amina orgânica. Um agente estabilizante possuindo um grupo funcional aniônico (A-), por exemplo, um tensoativo aniônico ou um dispersante polimérico aniônico pode também ser incluído. Será apreciado que um grupo funcional catiônico (C+), por exemplo, um tensoativo catiônico ou um dispersante polimérico catiônico, pode ser substituído como desejado. O látex polimérico é utilizado em dois momentos durante o processo de formação do tóner. Uma primeira porção do látex polimérico é utilizada para formar o núcleo da partícula de tóner resultante e uma segunda porção do látex polimérico é utilizada para formar uma casca em torno do núcleo do tóner. As primeiras e segundas partes do látex polimérico podem ser formadas separadamente ou em conjunto. Quando as porções do látex polimérico que forma o núcleo do tóner e da casca do tóner são formadas separadamente, tanto aglutinantes iguais ou diferentes podem ser usados. A proporção da quantidade do aglutinante polimérico no núcleo do tóner relativamente à quantidade da casca do tóner está compreendida entre cerca de 20:80 (em peso) e cerca de 80:20 (em peso), incluindo todos os valores e incrementos entre eles, tal como entre cerca de 50:50 (em peso) e cerca de 80:20 (em peso), de acordo com a(s) resina(s) em particular utilizada.[016] In the present emulsion aggregation process, the toner particles are provided by chemical methods as opposed to physical methods such as spraying. Generally, the toner includes one or more polymeric binders, a release agent, a dye, a borax coupling agent, and one or more optional additives, such as a charge control agent (ACC). An emulsion of a polymeric binder is formed in water, optionally, with an organic solvent, with an inorganic base, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, or an organic amine. A stabilizing agent having an anionic functional group (A-), for example an anionic surfactant or an anionic polymeric dispersant may also be included. It will be appreciated that a cationic (C+) functional group, for example a cationic surfactant or a cationic polymeric dispersant, may be substituted as desired. Polymer latex is used at two times during the toner formation process. A first portion of the polymeric latex is used to form the core of the resulting toner particle and a second portion of the polymeric latex is used to form a shell around the toner core. The first and second polymer latex parts may be formed separately or together. When the portions of the polymeric latex that form the toner core and the toner shell are formed separately, either the same or different binders can be used. The ratio of the amount of polymeric binder in the toner core to the amount of the toner shell is from about 20:80 (by weight) to about 80:20 (by weight), including all values and increments therebetween, such as between about 50:50 (by weight) and about 80:20 (by weight), according to the particular resin(s) used.
[017]O corante, agente de liberação, e o opcional ACC são dispersos em separado nos seus próprios meios aquosos ou numa mistura aquosa, como desejado, na presença de um agente estabilizante possuindo uma funcionalidade similar (e carga iônica) como a do agente estabilizante empregue no látex polimérico. O látex polimérico que forma o núcleo do tóner, a dispersão do agente de liberação, a dispersão de corante e a opcional dispersão do ACC são então misturados e agitados para assegurar uma composição homogênea. Tal como aqui utilizado, o termo dispersão refere-se a um sistema no qual as partículas são dispersas numa fase contínua de uma composição diferente (ou estado), e podem incluir uma emulsão. O ácido é então adicionado para reduzir o pH e provocar a floculação. A floculação se refere ao processo pelo qual as partículas desestabilizadas conglomeram (devido, por exemplo, à presença de contraíons) na forma de agregados relativamente grandes. Neste caso, a floculação inclui a formação de um gel, onde a resina, corante, agente de liberação e o ACC formam uma mistura de agregado, tipicamente a partir de partículas com tamanhos de 1-2 micra (μm). Salvo indicação em contrário, a referência ao tamanho de partícula refere-se à maior dimensão da seção transversal da partícula. As partículas agregadas de tóner podem então ser aquecidas a uma temperatura que é inferior a ou em torno de (por exemplo, ±5 °C) da temperatura de transição vítrea (Tg) do látex polimérico para induzir o crescimento de aglomerados das partículas de agregado. Uma vez as partículas de agregado atingem o tamanho desejado do núcleo do tóner, o agente de acoplamento bórax é acrescentado tal que ele se conforma sobre a superfície do núcleo do tóner. Após a adição do agente de acoplamento bórax, é adicionado o látex polimérico que forma a casca do tóner. Este látex polimérico se agrega ao redor do núcleo do tóner para formar a casca do tóner. Uma vez as partículas de agregado atingem o tamanho desejado do tóner, base pode ser adicionada para aumentar o pH e reionizar o agente estabilizante aniônico para impedir o crescimento das partículas ou pode-se adicionar agentes estabilizantes aniônicos adicionais. A temperatura é então aumentada acima da temperatura de transição vítrea dos látex(s) polimérico(s) de modo a fundir as partículas em conjunto dentro de cada aglomerado. Esta temperatura é mantida até que as partículas atinjam a circularidade desejada. As partículas de tóner são em seguida lavadas e secadas.[017]The dye, release agent, and optional ACC are dispersed separately in their own aqueous media or in an aqueous mixture, as desired, in the presence of a stabilizing agent having a similar functionality (and ionic charge) as that of the agent. stabilizer used in polymeric latex. The polymeric latex that forms the toner core, the release agent dispersion, the dye dispersion and the optional ACC dispersion are then mixed and agitated to ensure a homogeneous composition. As used herein, the term dispersion refers to a system in which particles are dispersed in a continuous phase of a different composition (or state), and may include an emulsion. Acid is then added to lower the pH and cause flocculation. Flocculation refers to the process by which destabilized particles conglomerate (due, for example, to the presence of counterions) in the form of relatively large aggregates. In this case, flocculation includes the formation of a gel, where the resin, dye, release agent and the ACC form an aggregate mixture, typically from particles with sizes of 1-2 microns (μm). Unless otherwise stated, reference to particle size refers to the largest cross-sectional dimension of the particle. The aggregated toner particles can then be heated to a temperature that is below or around (e.g., ±5°C) the glass transition temperature (Tg) of the polymer latex to induce agglomerates to grow out of the aggregate particles. . Once the aggregate particles reach the desired size of the toner core, the borax coupling agent is added such that it conforms to the surface of the toner core. After the addition of the borax coupling agent, the polymeric latex forming the toner shell is added. This polymeric latex aggregates around the toner core to form the toner shell. Once the aggregate particles reach the desired toner size, base can be added to raise the pH and reionize the anionic stabilizing agent to prevent particle growth or additional anionic stabilizing agents can be added. The temperature is then raised above the glass transition temperature of the polymeric latex(s) in order to melt the particles together within each agglomerate. This temperature is maintained until the particles reach the desired circularity. The toner particles are then washed and dried.
[018]As partículas de tóner produzidas podem ter um tamanho médio de partícula de entre cerca de 3 μm e cerca 20 μm (volume médio de tamanho de partícula), incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados como, por exemplo, entre cerca de 4 μm e cerca 15 μm ou, mais particularmente, entre cerca de 5 μm e cerca de 7 μm. As partículas de tóner produzidas podem ter um grau médio de circularidade entre cerca de 0,90 e cerca de 1,00, incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados, tal como cerca de 0,93 a cerca de 0,98. O grau médio de circularidade e o tamanho médio de partícula podem ser determinados por um instrumento Sysmex Flow Particle Image Analyser (por exemplo, FPIA-3000) disponível da Malvern Instruments.[018]The toner particles produced may have an average particle size of between about 3 μm and about 20 μm (volume average particle size), including all values and increments in between, e.g. between about from 4 μm to about 15 μm or, more particularly, from about 5 μm to about 7 μm. The toner particles produced can have an average degree of circularity between about 0.90 and about 1.00, including all values and increments therein, such as about 0.93 to about 0.98. The average degree of roundness and average particle size can be determined by a Sysmex Flow Particle Image Analyzer instrument (eg FPIA-3000) available from Malvern Instruments.
[019]Os vários componentes para o processo de agregação de emulsão para preparar o tóner acima referenciado será descrito abaixo. Deve notar-se que as várias características dos componentes indicados podem ser ajustadas para facilitar a etapa de agregação e formação das partículas de tóner de tamanho e geometria desejados. Por conseguinte, pode ser apreciado que, ao controlar as características indicadas, pode-se em primeiro lugar formar dispersões relativamente estáveis, em que a agregação pode evoluir com controle relativamente fácil do tamanho final de partícula do tóner para uso numa impressora eletrofotográfica ou cartucho de impressora.[019] The various components for the emulsion aggregation process to prepare the above-referenced toner will be described below. It should be noted that the various characteristics of the indicated components can be adjusted to facilitate the step of aggregation and formation of toner particles of desired size and geometry. Therefore, it can be appreciated that by controlling the indicated characteristics, one can first form relatively stable dispersions, wherein the aggregation can evolve with relatively easy control of the final toner particle size for use in an electrophotographic printer or ink cartridge. printer.
[020]Como mencionado acima, os tóneres na presente invenção incluem um ou mais aglutinantes poliméricos. Os termos resina e polímero são aqui utilizados indistintamente uma vez que não existe nenhuma diferença técnica entre ambos. Numa modalidade, o(s) aglutinante(s) polimérico inclui poliéster. O(s) aglutinante(s) polimérico pode incluir um aglutinante poliéster semicristalino, um aglutinante poliéster cristalino ou um aglutinante poliéster amorfo. Alternativamente, o(s) aglutinante(s) poliéster pode incluir uma resina de copolímero de aglutinante poliéster. Por exemplo, o(s) aglutinante(s) poliéster pode incluir um copolímero de enxerto estireno/acrílico-poliéster. O(s) aglutinante(s) poliéster pode ser formado utilizando os monômeros ácidos, tais como ácido tereftálico, anidrido trimelítico, anidrido dodecenil succínico e ácido fumárico. Além disso, o(s) aglutinante(s) poliéster pode ser formado utilizando monômeros alcoólicos, tais como bisfenol A etoxilados e propoxilados. Exemplos de resinas poliéster incluem, mas não se limitam a, resinas poliéster T100, TF-104, NE-1582, NE-701, NE-2141, NE-1569, Binder C, FPESL-2, W-85N, TL-17, TPESL-10, TPESL-11 da Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tóquio, Japão, ou suas misturas.[020] As mentioned above, the toners in the present invention include one or more polymeric binders. The terms resin and polymer are used interchangeably herein as there is no technical difference between the two. In one embodiment, the polymeric binder(s) includes polyester. The polymeric binder(s) may include a semicrystalline polyester binder, a crystalline polyester binder, or an amorphous polyester binder. Alternatively, the polyester binder(s) may include a polyester binder copolymer resin. For example, the polyester binder(s) may include a styrene/acrylic-polyester graft copolymer. The polyester binder(s) can be formed using acidic monomers such as terephthalic acid, trimellitic anhydride, dodecenyl succinic anhydride and fumaric acid. In addition, the polyester binder(s) can be formed using alcoholic monomers such as ethoxylated and propoxylated bisphenol A. Examples of polyester resins include, but are not limited to, polyester resins T100, TF-104, NE-1582, NE-701, NE-2141, NE-1569, Binder C, FPESL-2, W-85N, TL-17 , TPESL-10, TPESL-11 from Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tokyo, Japan, or mixtures thereof.
[021]Em outras modalidades, o(s) aglutinante(s) polimérico inclui um polímero do tipo termoplástico, tais como um polímero de estireno e/ou de estireno substituído, tal como um homopolímero de (por exemplo, poliestireno) e/ou copolímero (por exemplo, copolímero de estireno-butadieno e/ou copolímero de estireno-acrílico, um copolímero e/ou polímeros feitos a partir de acrilato de estireno- butila e outros monômeros acrílicos tais como hidróxi-acrilatos ou hidroxil- metacrilatos); acetato de polivinila, polialquenos, cloreto de (poli)vinila, poliamidas, silicones, resinas epóxi ou resinas fenólicas.[021] In other embodiments, the polymeric binder(s) includes a thermoplastic-type polymer, such as a styrene and/or substituted styrene polymer, such as a homopolymer of (e.g., polystyrene) and/or copolymer (for example, styrene-butadiene copolymer and/or styrene-acrylic copolymer, a copolymer and/or polymers made from styrene-butyl acrylate and other acrylic monomers such as hydroxyacrylates or hydroxyl-methacrylates); polyvinyl acetate, polyalkenes, (poly)vinyl chloride, polyamides, silicones, epoxy resins or phenolic resins.
[022]Como discutido acima, em algumas modalidades, o núcleo do tóner pode ser formado a partir de um aglutinante polimérico (ou mistura) e a casca do tóner ser formado a partir de outra. Além disso, a proporção entre a quantidade de aglutinante polimérico no núcleo do tóner para a quantidade de tóner na casca do tóner pode estar compreendida entre cerca de 20:80 (em peso) e cerca de 80:20 (em peso) ou mais especificamente entre cerca de 50: 50 (em peso) e cerca de 80:20 (em peso), incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados. O aglutinante polimérico pode ser provido na faixa de cerca de 70% a cerca de 95% em peso da formulação final do tóner, incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados.[022] As discussed above, in some embodiments, the toner core can be formed from one polymeric binder (or blend) and the toner shell can be formed from another. Furthermore, the ratio of the amount of polymeric binder in the toner core to the amount of toner in the toner shell can be from about 20:80 (by weight) to about 80:20 (by weight) or more specifically. between about 50:50 (by weight) and about 80:20 (by weight), including all values and increments therein. The polymeric binder can be provided in the range of about 70% to about 95% by weight of the final toner formulation, including all values and increments therein.
[023]O agente de acoplamento usado aqui é o bórax (também conhecido como o borato de sódio, tetraborato de sódio, ou de tetraborato dissódico). Como aqui utilizado, o termo agente de acoplamento se refere a um composto químico tendo a capacidade de ligação cruzada para ligar dois ou mais componentes em conjunto. Tipicamente, os agentes de acoplamento têm a capacidade de ligação multivalente. O bórax difere dos comumente usados agentes de acoplamento permanentes, tais como os íons metálicos multivalentes (por exemplo, alumínio e zinco), pelo fato de que sua ligação é reversível. No processo eletrofotográfico, o tóner é preferido ter uma baixa temperatura de fusão de modo a economizar energia e uma baixa viscosidade de derretimento (“mole”) de modo a permitir alta velocidade de impressão em baixas temperaturas de fusão. No entanto, a fim de manter a estabilidade do tóner durante o transporte e o armazenamento e de modo a prevenir a formação de aderências dos componentes da impressora, é preferido que o tóner seja “duro” em temperaturas abaixo da temperatura de fusão. O bórax proporciona a reticulação através de ligações hidrogênio entre os grupos hidroxila e os grupos funcionais das moléculas às quais está ligado. A ligação hidrogênio é sensível à temperatura e pressão e não é uma ligação estável e permanente. Por exemplo, quando a temperatura é aumentada até certo grau ou tensão é aplicada ao polímero, a ligação quebrar parcialmente ou completamente induzindo o polímero a “fluir” ou escorrer. A reversibilidade das ligações formadas pelo agente de acoplamento bórax é particularmente útil no tóner, pois permite um tóner "mole” na temperatura de fusão, mas um tóner “duro” na temperatura de armazenagem.[023] The coupling agent used here is borax (also known as sodium borate, sodium tetraborate, or disodium tetraborate). As used herein, the term coupling agent refers to a chemical compound having the ability to cross-link to link two or more components together. Typically, coupling agents are capable of multivalent binding. Borax differs from commonly used permanent coupling agents, such as multivalent metal ions (eg, aluminum and zinc), in that its binding is reversible. In the electrophotographic process, the toner is preferred to have a low fusing temperature in order to save energy and a low melt viscosity ("soft") in order to allow high print speed at low fusing temperatures. However, in order to maintain the stability of the toner during transport and storage, and to prevent adhesion formation of printer components, it is preferred that the toner be “hard” at temperatures below the fusing temperature. Borax provides cross-linking through hydrogen bonds between the hydroxyl groups and the functional groups of the molecules to which it is attached. The hydrogen bond is temperature and pressure sensitive and is not a stable, permanent bond. For example, when the temperature is increased to a certain degree or tension is applied to the polymer, the bond will partially or completely break causing the polymer to "flow" or ooze. The reversibility of the bonds formed by the borax coupling agent is particularly useful in toner, as it allows for a "soft" toner at the melting temperature, but a "hard" toner at the storage temperature.
[024]Também foi observado que o bórax surpreendentemente induz as partículas finas a juntar nas partículas maiores. Como um resultado, o bórax é particularmente adequado como um agente de acoplamento entre o núcleo e as camadas da casca do tóner pelo fato de ele agrupar os componentes do núcleo do tóner à partícula do núcleo antes da casca ser adicionado reduzindo assim as partículas finas residuais no tóner. Isto, por sua vez, reduz a quantidade de ácido necessária no estágio de aglomeração, e estreita a distribuição de tamanho de partícula do tóner.[024] It has also been observed that borax surprisingly induces fine particles to clump together into larger particles. As a result, borax is particularly suitable as a coupling agent between the core and layers of the toner shell in that it binds the components of the toner core to the core particle before the shell is added, thus reducing residual fine particles. in the toner. This, in turn, reduces the amount of acid needed in the agglomeration stage, and narrows the toner particle size distribution.
[025]O bórax também serve como um bom tampão na reação de formação do tóner, como resultado do equilíbrio formado por seu ácido bórico e base conjugada. A presença do bórax torna a reação mais resistente às alterações do pH e amplia a janela de ajuste do pH da reação em comparação com um processo convencional de agregação de emulsão. A janela de ajuste de pH é crucial no escalonamento industrial do processo de modo a controlar o tamanho de partícula. Com uma janela mais ampla, o processo é mais fácil de ser controlado numa escala industrial.[025] Borax also serves as a good buffer in the toner formation reaction, as a result of the balance formed by its boric acid and conjugate base. The presence of borax makes the reaction more resistant to pH changes and widens the pH adjustment window of the reaction compared to a conventional emulsion aggregation process. The pH adjustment window is crucial in industrial process scaling to control particle size. With a wider window, the process is easier to control on an industrial scale.
[026]A quantidade do agente de acoplamento bórax aqui utilizada pode ser variada. O agente de acoplamento bórax pode ser fornecido a entre cerca de 0,1% e cerca de 5,0% em peso do total do aglutinante polimérico no tóner, incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados como, por exemplo, entre cerca de 0,1% e cerca de 1,0% ou entre cerca de 0,1% e cerca 0,5%. Se muito agente de acoplamento é usado, sua ligação pode não ser completamente quebrada na fusão de alta temperatura. Por outro lado, se muito pouco agente de acoplamento é usado, ele pode falhar em proporcionar os desejados efeitos aglutinantes e de tamponamento.[026] The amount of the borax coupling agent used here can be varied. The borax coupling agent can be supplied at from about 0.1% to about 5.0% by weight of the total polymeric binder in the toner, including all amounts and increments therein, such as, for example, between about 0.1% and about 1.0% or between about 0.1% and about 0.5%. If too much coupling agent is used, its bond may not be completely broken in high temperature melting. On the other hand, if too little coupling agent is used, it may fail to provide the desired binding and buffering effects.
[027]Corantes são composições que conferem cor ou outros efeitos visuais ao tóner e podem incluir negro de fumo, corantes (que podem ser solúveis num dado meio e capazes de precipitação), pigmentos (que podem ser insolúveis em um dado meio) ou uma combinação de ambos. A dispersão de corante pode ser preparada misturando o pigmento em água, com um dispersante. Alternativamente, um corante do tipo autodispersante pode ser utilizado, permitindo desse modo a omissão do agente dispersante. O corante pode estar presente na dispersão a um nível de cerca de 5% a cerca de 20% em peso, incluindo todos os valores e incrementos entre eles. Por exemplo, o corante pode estar presente na dispersão a um nível de cerca de 10% a cerca de 15% em peso.[027] Dyes are compositions that impart color or other visual effects to toner and may include carbon black, dyes (which may be soluble in a given medium and capable of precipitation), pigments (which may be insoluble in a given medium) or a combination of both. The dye dispersion can be prepared by mixing the pigment in water with a dispersant. Alternatively, a self-dispersing type dye can be used, thereby allowing the dispersing agent to be omitted. The dye may be present in the dispersion at a level of from about 5% to about 20% by weight, including all amounts and increments therebetween. For example, the dye may be present in the dispersion at a level of from about 10% to about 15% by weight.
[028]A dispersão de corante pode conter partículas de um tamanho de cerca de 50 nanômetros (nm) a cerca de 500 nm e todos os valores e incrementos entre os mencionados. Além disso, a dispersão de corante pode ter uma percentagem em peso de pigmento dividido pela porcentagem em peso de dispersante (proporção P/D) de cerca de 1:1 a cerca de 8:1, incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados, tal como cerca de 2:1 a cerca de 5:1. O corante pode estar presente em quantidades menores que, ou iguais a cerca de 15% em peso da formulação final de tóner, incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados.[028] The dye dispersion may contain particles of a size from about 50 nanometers (nm) to about 500 nm and all values and increments in between. In addition, the dye dispersion may have a weight percentage of pigment divided by weight percentage of dispersant (P/D ratio) of from about 1:1 to about 8:1, including all values and increments in between. , such as about 2:1 to about 5:1. The dye may be present in amounts less than or equal to about 15% by weight of the final toner formulation, including all values and increments therein.
[029]O agente de liberação pode incluir qualquer composto que facilite a liberação do tóner de um componente numa impressora eletrofotográfica (por exemplo, a liberação de uma superfície de cilindro). Por exemplo, o agente de liberação pode incluir cera de poliolefina, cera de éster, cera de poliéster, cera de polietileno, sais metálicos de ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos, ésteres de ácidos graxos parcialmente saponificados, os ésteres de ácidos graxos superiores, álcoois superiores, ceras de parafina, cera de carnaúba, As ceras de amida e ésteres de álcoois poli-hídricos.[029] The release agent may include any compound that facilitates the release of toner from a component in an electrophotographic printer (eg, release from a cylinder surface). For example, the release agent may include polyolefin wax, ester wax, polyester wax, polyethylene wax, fatty acid metal salts, fatty acid esters, partially saponified fatty acid esters, the higher fatty acid esters, higher alcohols, paraffin waxes, carnauba wax, amide waxes and polyhydric alcohol esters.
[030]O agente de liberação pode, por conseguinte, incluir um hidrocarboneto de baixo peso molecular de base polimérica (por exemplo, Mn <10.000), que tem um ponto de fusão inferior a cerca de 140 °C, incluindo todos os valores e incrementos entre cerca de 50 °C e cerca de 140 °C. Por exemplo, o agente de liberação pode ter um ponto de fusão de cerca de 60 °C a cerca de 135 °C, ou entre cerca de 65 °C a cerca de 100 °C, etc. O agente de liberação pode estar presente na dispersão numa quantidade de cerca 5% para cerca de 35% em peso incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados. Por exemplo, o agente de liberação pode estar presente na dispersão numa quantidade de cerca de 10% a cerca de 18% em peso. A dispersão de agente de liberação pode também conter partículas a uma dimensão de cerca de 50 nm a cerca de 1 μm incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados. Além disso, a dispersão de agente de liberação pode ser ainda caracterizada como tendo uma percentagem em peso do agente de liberação dividido pela porcentagem em peso do dispersante (proporção RA/D) de cerca de 1:1 a cerca de 30:1. Por exemplo, a proporção RA/D pode ser cerca de 3:1 a cerca de 8:1. O agente de liberação pode ser provido na faixa de cerca de 2% a cerca de 20% em peso da formulação final do tóner, incluindo todos os valores e incrementos entre os mencionados.[030]The release agent may therefore include a polymer-based low molecular weight hydrocarbon (e.g. Mn < 10,000), which has a melting point of less than about 140°C, including all values and increments between about 50°C and about 140°C. For example, the release agent may have a melting point of about 60°C to about 135°C, or between about 65°C to about 100°C, etc. The release agent may be present in the dispersion in an amount from about 5% to about 35% by weight including all values and increments therein. For example, the release agent may be present in the dispersion in an amount of from about 10% to about 18% by weight. The release agent dispersion may also contain particles at a size from about 50 nm to about 1 µm including all values and increments therein. In addition, the release agent dispersion can be further characterized as having a weight percent release agent divided by weight percent dispersant (RA/D ratio) of from about 1:1 to about 30:1. For example, the RA/D ratio can be from about 3:1 to about 8:1. The release agent can be provided in the range of about 2% to about 20% by weight of the final toner formulation, including all values and increments therein.
[031]Um agente tensoativo, um dispersante polimérico ou uma combinação dos mesmos, pode ser utilizado. O dispersante polimérico pode incluir em geral três componentes, ou seja, um componente hidrofílico, um componente hidrofóbico e um componente coloide protetor. A referência a hidrofóbico se refere a uma estrutura química do tipo relativamente não polar que tende a autoassociar em presença de água. O componente hidrofóbico do dispersante polimérico pode incluir grupos funcionais ricos em elétrons ou hidrocarbonetos de cadeia longa. Tais grupos funcionais são conhecidos por exibirem forte interação e/ou propriedades de adsorção em proporção às superfícies das partículas, tais como de corante e da resina de aglutinante poliéster da emulsão de resina poliéster. A funcionalidade hidrofílica se refere à funcionalidade relativamente polar (por exemplo, um grupo aniônico), que pode então tender a associar com as moléculas de água. O componente coloide protetor inclui um grupo solúvel em água sem função iônica. O componente coloide protetor do dispersante polimérico proporciona uma estabilidade adicional ao componente hidrofílico num sistema aquoso. O uso do componente coloide protetor reduz substancialmente a quantidade do segmento monômero iônico ou do componente hidrofílico no dispersante polimérico. Além disso, o componente coloide protetor estabiliza o dispersante polimérico em meios de baixa acidez. O componente coloide protetor inclui geralmente grupos polietilenoglicol (PEG). O dispersante aqui usado pode incluir os dispersantes descritos na Patente U.S. No. 6.991.884 e Patente U.S. No. 5.714.538, que aqui se incorporam por referência em suas totalidades.[031] A surface active agent, a polymeric dispersant or a combination thereof may be used. The polymeric dispersant can generally comprise three components, namely, a hydrophilic component, a hydrophobic component and a protective colloid component. The reference to hydrophobic refers to a chemical structure of the relatively non-polar type that tends to self-associate in the presence of water. The hydrophobic component of the polymeric dispersant may include electron-rich or long-chain hydrocarbon functional groups. Such functional groups are known to exhibit strong interaction and/or adsorption properties in proportion to the surfaces of particles, such as dye and polyester binder resin of the polyester resin emulsion. Hydrophilic functionality refers to relatively polar functionality (eg, an anionic group), which may then tend to associate with water molecules. The protective colloid component includes a water-soluble group with no ionic function. The protective colloid component of the polymeric dispersant provides additional stability to the hydrophilic component in an aqueous system. The use of the protective colloid component substantially reduces the amount of the ionic monomer segment or the hydrophilic component in the polymeric dispersant. In addition, the protective colloid component stabilizes the polymeric dispersant in low acid media. The protective colloid component generally includes polyethylene glycol (PEG) groups. The dispersant used herein can include the dispersants described in U.S. Patent No. 6,991,884 and U.S. Patent No. 5,714,538, which are incorporated herein by reference in their entirety.
[032]O tensoativo, tal como utilizado, pode ser um tensoativo convencional conhecido na arte para a dispersão de corantes não autodispersantes e agentes de liberação utilizados para a preparação de formulações de tóner para eletrofotografia. Tensoativos comerciais, tais como as séries AKYPO de ácidos carboxílicos da AKYPO da Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tóquio, Japão podem ser usados. Por exemplo, carboxilatos de alquil-éter e sulfatos de alquil-éter, preferivelmente carboxilatos de lauril-éter e sulfatos de lauril-éter, respectivamente, podem ser usados. Um adequado tensoativo aniônico é o AKYPO RLM-100 disponível da Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tóquio, Japão, que é o ácido carboxílico laureth- 11que assim proporciona a funcionalidade carboxilato aniônica. Outros tensoativos aniônicos aqui contemplados incluem fosfatos de alquila, sulfonatos de alquila e sulfonatos de alquil benzeno. Polímeros ou tensoativos contendo ácido sulfônico também podem ser empregados.[032] The surfactant, as used, may be a conventional surfactant known in the art for the dispersion of non-self-dispersing dyes and release agents used for the preparation of toner formulations for electrophotography. Commercial surfactants such as AKYPO series of carboxylic acids from AKYPO from Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tokyo, Japan can be used. For example, alkyl ether carboxylates and alkyl ether sulfates, preferably lauryl ether carboxylates and lauryl ether sulfates, respectively, can be used. A suitable anionic surfactant is AKYPO RLM-100 available from Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tokyo, Japan, which is laureth-11 carboxylic acid which thus provides anionic carboxylate functionality. Other anionic surfactants contemplated herein include alkyl phosphates, alkyl sulfonates and alkyl benzene sulfonates. Polymers or surfactants containing sulfonic acid can also be used.
[033]A formulação de tóner da presente divulgação pode também incluir um ou mais agentes convencionais de controle de carga, que podem ser opcionalmente utilizados para preparar a formulação de tóner. Um agente de controle de carga pode ser entendido como um composto que auxilia na produção e estabilidade de uma tribocarga no tóner. O(s) agente(s) de controle de carga também ajuda na prevenção da deterioração das propriedades de carga da formulação de tóner. O(s) agente(s) de controle de carga pode ser preparado sob a forma de uma dispersão de uma maneira semelhante àquela dos corantes e dispersões dos agentes de liberação acima discutidos.[033] The toner formulation of the present disclosure may also include one or more conventional charge control agents, which may optionally be used to prepare the toner formulation. A charge control agent can be understood as a compound that assists in the production and stability of a tribocharge in the toner. The charge control agent(s) also helps to prevent deterioration of the charge properties of the toner formulation. The charge controlling agent(s) can be prepared as a dispersion in a manner similar to that of the dyes and dispersions of release agents discussed above.
[034]A formulação de tóner pode incluir um ou mais aditivos adicionais, tais como os ácidos e/ou bases, emulsionantes, absorventes de UV, aditivos fluorescentes, aditivos nacarados, plastificantes e as suas combinações. Estes aditivos podem ser desejados para melhorar as propriedades de uma imagem impressa utilizando a presente formulação de tóner. Por exemplo, absorventes de UV podem ser inclusos para aumentar a resistência ao desbotamento por efeito de luz UV, impedindo o desbotamento gradual da imagem após exposições subsequentes a radiações ultravioletas. Como exemplos adequados os absorvedores de UV incluem, mas não estão limitados a, benzofenona, benzotriazol, acetanilida, triazina e os seus derivados. Plastificantes comerciais, que são conhecidos na técnica também podem ser utilizados para ajustar a temperatura de coalescência da formulação de tóner.[034] The toner formulation may include one or more additional additives, such as acids and/or bases, emulsifiers, UV absorbers, fluorescent additives, pearlescent additives, plasticizers and combinations thereof. These additives may be desired to improve the properties of a printed image using the present toner formulation. For example, UV absorbers can be included to increase resistance to UV fading by preventing gradual fading of the image after subsequent exposures to ultraviolet radiation. As suitable examples UV absorbers include, but are not limited to, benzophenone, benzotriazole, acetanilide, triazine and derivatives thereof. Commercial plasticizers, which are known in the art, can also be used to adjust the coalescence temperature of the toner formulation.
[035]Os exemplos seguintes são oferecidos para ilustrar ainda mais os ensinamentos da presente descrição, e não para limitar o âmbito da presente revelação.[035] The following examples are offered to further illustrate the teachings of the present disclosure, and not to limit the scope of the present disclosure.
[036]Cerca de 10 g de AKYPO RLM-100 de ácido polioxietileno (10) éter carboxílico da Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tóquio, Japão foram combinados com cerca de 350 g de água deionizada e o pH foi ajustado para ~7-9 usando hidróxido de sódio. Cerca de 10 g de Solsperse 27000 da Lubrizol Advanced Materials, Cleveland, Ohio, EUA, foi adicionado e a mistura de água e dispersante foi misturada com um agitador elétrico seguido pela adição relativamente lenta de 100 g de pigmento vermelho 122. Uma vez o pigmento tenha sido completamente umectado e disperso, a mistura foi adicionada a um moinho de meio horizontal para reduzir o tamanho de partícula. A solução foi processada no moinho de meio até que o tamanho de partícula ficasse em torno de 200 nm. A dispersão final do pigmento foi ajustada de modo a conter cerca de 20% até cerca de 25% de sólidos em peso.[036]About 10 g of AKYPO RLM-100 polyoxyethylene (10) carboxylic acid ether from Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tokyo, Japan were combined with about 350 g of deionized water and the pH adjusted to ~7 -9 using sodium hydroxide. About 10 g of Solsperse 27000 from Lubrizol Advanced Materials, Cleveland, Ohio, USA was added and the water and dispersant mixture was mixed with an electric stirrer followed by the relatively slow addition of 100 g of red 122 pigment. was completely wetted and dispersed, the mixture was added to a horizontal media mill to reduce the particle size. The solution was processed in the medium mill until the particle size was around 200 nm. The final pigment dispersion was adjusted to contain about 20% to about 25% solids by weight.
[037]Cerca de 10 g de AKYPO RLM-100 de ácido polioxietileno (10) éter carboxílico da Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tóquio, Japão foram combinados com cerca de 350 g de água deionizada e o pH foi ajustado para ~7-9 usando hidróxido de sódio. Cerca de 10 g de Solsperse 27000 da Lubrizol Advanced Materials, Cleveland, Ohio, EUA, foi adicionado e a mistura de água e dispersante foi misturada com um agitador elétrico seguido pela adição relativamente lenta de 100 g de pigmento blue 15:3. Uma vez o pigmento tenha sido completamente umectado e disperso, a mistura foi adicionada a um moinho de meio horizontal para reduzir o tamanho de partícula. A solução foi processada no moinho de meio até que o tamanho de partícula ficasse em torno de 200 nm. A dispersão final do pigmento foi ajustada de modo a conter cerca de 20% até cerca de 25% de sólidos em peso.[037]About 10 g of AKYPO RLM-100 polyoxyethylene (10) carboxylic acid ether from Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tokyo, Japan were combined with about 350 g of deionized water and the pH adjusted to ~7 -9 using sodium hydroxide. About 10 g of Solsperse 27000 from Lubrizol Advanced Materials, Cleveland, Ohio, USA, was added and the mixture of water and dispersant was mixed with an electric stirrer followed by the relatively slow addition of 100 g of blue pigment 15:3. Once the pigment was completely wetted and dispersed, the mixture was added to a horizontal media mill to reduce particle size. The solution was processed in the medium mill until the particle size was around 200 nm. The final pigment dispersion was adjusted to contain about 20% to about 25% solids by weight.
[038]Cerca de 12 g de AKYPO RLM-100 de ácido polioxietileno (10) éter carboxílico da Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tóquio, Japão foram combinados com cerca de 325 g de água deionizada e o pH foi ajustado para ~7-9 usando hidróxido de sódio. A mistura foi em seguida processada através de um microfluidizador e aquecida até cerca de 90 °C. Cerca de 60 g de cera de polietileno da Petrolite, Corp., Westlake, Ohio, USA foi lentamente adicionada enquanto a temperatura era mantida em cerca de 90 °C por cerca de 15 minutos. A emulsão foi então removida do microfluidizador quando o tamanho de partícula estava abaixo de cerca de 300 nm. A solução foi então agitada na temperatura ambiente. A emulsão cerosa foi ajustada para conter cerca de 10% a cerca de 18% de sólidos em peso.[038]About 12 g of AKYPO RLM-100 polyoxyethylene (10) carboxylic acid ether from Kao Corporation, Bunka Sumida-ku, Tokyo, Japan were combined with about 325 g of deionized water and the pH adjusted to ~7 -9 using sodium hydroxide. The mixture was then processed through a microfluidizer and heated to about 90°C. About 60 g of polyethylene wax from Petrolite, Corp., Westlake, Ohio, USA was slowly added while maintaining the temperature at about 90°C for about 15 minutes. The emulsion was then removed from the microfluidizer when the particle size was below about 300 nm. The solution was then stirred at room temperature. The waxy emulsion was adjusted to contain about 10% to about 18% solids by weight.
[039]Uma resina poliéster mista possuindo um pico de peso molecular de cerca de 9.000, uma temperatura de transição vítrea (Tg) de cerca de 53 °C a cerca de 58 °C, uma temperatura de fusão (Tm) de cerca de 110 °C, e um índice de acidez de cerca de 15 a cerca de 20 foi utilizada. A temperatura de transição vítrea é medida por calorimetria de varredura diferencial (DSC), onde nesse caso, o início da mudança da linha de base (capacidade térmica) indica assim que a Tg pode ocorrer a cerca de 53 °C a cerca de 58 °C a uma taxa de aquecimento de cerca de 5 por minuto. O índice de acidez pode ser devido à presença de uma ou mais funcionalidades ácido carboxílico (-COOH) livres no poliéster. O índice de acidez se refere à massa de hidróxido de potássio (KOH) em miligramas de que é necessária para neutralizar um grama de poliéster. O índice de acidez é, portanto, uma medida da quantidade de grupos ácido carboxílico no poliéster.[039] A mixed polyester resin having a peak molecular weight of about 9,000, a glass transition temperature (Tg) of about 53°C to about 58°C, a melting temperature (Tm) of about 110 °C, and an acid number of about 15 to about 20 was used. The glass transition temperature is measured by differential scanning calorimetry (DSC), where in this case the beginning of the baseline shift (thermal capacity) thus indicates that Tg can occur at about 53°C to about 58° C at a heating rate of about 5 per minute. The acid number may be due to the presence of one or more free carboxylic acid (-COOH) functionalities in the polyester. The acid number refers to the mass of potassium hydroxide (KOH) in milligrams that is needed to neutralize one gram of polyester. The acid number is therefore a measure of the amount of carboxylic acid groups in the polyester.
[040]150 g de resina poliéster misto foi dissolvido em 450 g de metil-etil- cetona (MEK), num balão de fundo redondo com agitação. A resina foi dissolvida em seguida vertida num béquer. O béquer foi colocado num banho de gelo diretamente sob um homogeneizador. O homogeneizador foi ligado com alto cisalhamento e uma solução de hidróxido de potássio 10 g de 10% (KOH) e 500 g de água deionizada foi imediatamente adicionada ao béquer. O homogeneizador foi operado com alto cisalhamento, durante cerca de 2-4 minutos, em seguida, a solução de resina homogeneizada foi colocada num reator de destilação de vácuo. A temperatura do reator foi mantida a cerca de 43 °C e a pressão foi mantida entre cerca de 22inHg e cerca 23inHg. Cerca de 500 mL de água deionizada adicional foi adicionada ao reator e a temperatura foi gradualmente aumentada até cerca de 70 °C para assegurar que substancialmente toda a MEK foi removida por destilação. O calor ao reator foi então desligado e a mistura foi agitada até que se atingiu a temperatura ambiente. Assim que o reator atingiu a temperatura ambiente, o vácuo foi desligado e a solução de resina foi removida e colocada em frascos de armazenagem.[040]150 g of mixed polyester resin was dissolved in 450 g of methyl ethyl ketone (MEK) in a stirred round bottom flask. The resin was then dissolved and poured into a beaker. The beaker was placed in an ice bath directly under a homogenizer. The homogenizer was turned on at high shear and a solution of 10 g of 10% potassium hydroxide (KOH) and 500 g of deionized water was immediately added to the beaker. The homogenizer was operated at high shear for about 2-4 minutes, then the homogenized resin solution was placed in a vacuum distillation reactor. The reactor temperature was maintained at about 43 °C and the pressure was maintained between about 22inHg and about 23inHg. About 500 mL of additional deionized water was added to the reactor and the temperature was gradually increased to about 70°C to ensure that substantially all of the MEK was removed by distillation. Heat to the reactor was then turned off and the mixture was stirred until room temperature was reached. Once the reactor reached room temperature, the vacuum was turned off and the resin solution was removed and placed in storage flasks.
[041]O tamanho de partícula da emulsão de resina foi entre cerca de 185 nm e cerca de 235 nm (média volume), como medido por um Analisador de Tamanho de Partículas NANOTRAC. O pH da solução de resina foi entre cerca de 6,5 e cerca de 7,0.[041] The particle size of the resin emulsion was between about 185 nm and about 235 nm (volume average) as measured by a NANOTRAC Particle Size Analyzer. The pH of the resin solution was between about 6.5 and about 7.0.
[042]Uma resina poliéster com um pico de peso molecular de cerca de 11.000, uma temperatura de transição vítrea de cerca de 55 °C até cerca de 60 °C, uma temperatura de fusão de cerca de 110 °C, e um índice de acidez de cerca de 15 a cerca de 20 foi utilizada para formar uma emulsão utilizando o procedimento descrito no Exemplo de resina poliéster A, exceto que usou 8 g de solução de hidróxido de potássio a 10% (KOH).[042] A polyester resin with a peak molecular weight of about 11,000, a glass transition temperature of about 55°C to about 60°C, a melting temperature of about 110°C, and an index of acidity of about 15 to about 20 was used to form an emulsion using the procedure described in Polyester Resin Example A, except that it used 8 g of 10% potassium hydroxide (KOH) solution.
[043]O tamanho de partícula da emulsão de resina foi entre cerca de 195nm e cerca de 235 nm (média volume), como medido por um Analisador de Tamanho de Partículas NANOTRAC. O pH da solução de resina foi entre cerca de 6,7 e cerca de 7,2.[043] The particle size of the resin emulsion was between about 195nm and about 235nm (volume average) as measured by a NANOTRAC Particle Size Analyzer. The pH of the resin solution was between about 6.7 and about 7.2.
[044]Uma resina poliéster com um pico de peso molecular de cerca de 11.000, uma temperatura de transição vítrea de cerca de 55 °C a cerca de 58 °C, uma temperatura de fusão de cerca de 115 °C, e um índice de acidez de cerca de 8 a cerca de 13 foi utilizada para formar uma emulsão utilizando o procedimento descrito no Exemplo de resina poliéster A, exceto que usou 7 g de solução de hidróxido de potássio a 10% (KOH).[044] A polyester resin with a peak molecular weight of about 11,000, a glass transition temperature of about 55°C to about 58°C, a melting temperature of about 115°C, and an index of acidity of about 8 to about 13 was used to form an emulsion using the procedure described in Polyester Resin Example A, except that it used 7 g of 10% potassium hydroxide (KOH) solution.
[045] O tamanho de partícula da emulsão de resina foi entre cerca de 190 nm e cerca de 240 nm (média volume), como medido por um Analisador de Tamanho de Partículas NANOTRAC. O pH da solução de resina foi entre cerca de 7,5 e cerca de 8,2.[045] The particle size of the resin emulsion was between about 190 nm and about 240 nm (volume average) as measured by a NANOTRAC Particle Size Analyzer. The pH of the resin solution was between about 7.5 and about 8.2.
[046]O Exemplo Comparativo tóner I foi preparado através de um processo convencional de agregação de emulsão e não incluiu um agente de acoplamento bórax. A agregação de emulsão TPQ usada nesse exemplo foi uma aglomeração ácida com uma inversão de pH usada para interromper o crescimento das partículas de tóner. Os componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes proporções relativas: 88,2 partes de poliéster (por peso) do Exemplo emulsão de resina poliéster A, 6,8 partes (pigmento em peso) do Exemplo Dispersão de Pigmento MAgenta, e 5 partes (agente de liberação por peso) do Exemplo Emulsão Cerosa. Água deionizada foi então adicionada, de modo que a mistura contivesse cerca de 12,5% de sólidos em peso.[046] Comparative Example Toner I was prepared by a conventional emulsion aggregation process and did not include a borax coupling agent. The TPQ emulsion aggregation used in this example was an acid agglomeration with a pH inversion used to stop the growth of the toner particles. The components were added to a 2.5 liter reactor in the following relative proportions: 88.2 parts polyester (by weight) of the Example polyester resin A emulsion, 6.8 parts (pigment by weight) of the Example MAgenta Pigment Dispersion , and 5 parts (release agent by weight) of the Waxy Emulsion Example. Deionized water was then added so that the mixture contained about 12.5% solids by weight.
[047]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviada através do circuito e o misturador de alto cisalhamento foi ajustado a 10.000 rpm. Ácido foi lentamente adicionada ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos, utilizando 306 g de uma solução de ácido sulfúrico 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner ao reator. A temperatura do reator foi aumentada para cerca de 50 °C para crescer as partículas. A temperatura foi mantida a cerca de 50 °C até que as partículas atingissem o tamanho desejado (valor médio dimensional de cerca de 5 μm até cerca de 6 μm e tamanho médio volumétrico de cerca de 6 μm até cerca de 7 μm). Uma vez as partículas alcancem seus tamanhos desejados, NaOH 4% foi adicionado para subir o pH para 6,00 para interromper o crescimento das partículas. A reação foi mantida a cerca de 50 °C durante cerca de uma hora e, em seguida, a temperatura foi aumentada para 91 °C para induzir a coalescência das partículas. As partículas foram mantidas a 91 °C, até as partículas atingissem a desejada circularidade (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[047] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10,000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes, using 306 g of a 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor. The reactor temperature was increased to about 50 °C to grow the particles. The temperature was maintained at about 50 °C until the particles reached the desired size (average dimensional value from about 5 μm to about 6 μm and average volumetric size from about 6 μm to about 7 μm). Once the particles reached their desired sizes, 4% NaOH was added to raise the pH to 6.00 to stop the growth of the particles. The reaction was held at about 50 °C for about an hour and then the temperature was increased to 91 °C to induce coalescence of the particles. The particles were kept at 91°C, until the particles reached the desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[048]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 6,0 μm, medido por um analisador Coulter Counter Multisizer 3. Finos (<2 μm) estavam presentes em 4,16% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,970, ambos medidos pelo analisador de caracterização de partículas SYSMEX FPIA- 3000, fabricado pela Malvern Instruments, Ltd., Malvern, Worcestershire Reino Unido. A quantidade de finos no Exemplo Comparativo de tóner I foi consistente com outros tóneres de plast de agregação de emulsão que não incluíam agente de acoplamento bórax, que tinha teor de finos entre 1% e 7% (numérico).[048]The dry toner had a volumetric average particle size of 6.0 μm as measured by a Coulter Counter Multisizer 3 analyzer. Fines (<2 μm) were present at 4.16% (numeric) and the toner had a circularity of 0.970, both measured by the SYSMEX FPIA-3000 Particle Characterization Analyzer, manufactured by Malvern Instruments, Ltd., Malvern, Worcestershire UK. The amount of fines in toner Comparative Example I was consistent with other emulsion aggregating plast toners that did not include borax coupling agent, which had fines content between 1% and 7% (numeric).
[049] Toneres adicionais foram feitos usando a formulação o procedimento do Exemplo Comparativo tóner I, exceto que o pH de neutralização foi alterado para testar a janela de ajuste de pH. Os resultados destes tóneres são mostrados na Tabela 2 abaixo.[049] Additional toners were made using the formulation procedure of Comparative Toner Example I, except that the neutralization pH was changed to test the pH adjustment window. The results of these toners are shown in Table 2 below.
[050]O Exemplo emulsão de resina poliéster A, foi dividido em dois lotes, dividido 70:30, em peso, para formar o núcleo e a casca do tóner, respectivamente. O teor total de poliéster representado cerca de 87,7% do total de sólidos de tóner. Por conseguinte, o primeiro lote continha 61,4% de sólidos totais do tóner e o segundo lote continha 26,3% do total de sólidos do tóner. Componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes percentagens: o primeiro lote do Exemplo emulsão de resina poliéster A com 61,4 partes de poliéster (em peso), 6,8 partes de pigmento (por peso) do Exemplo dispersão de pigmento magenta, e 5 partes (agente de liberação por peso) do Exemplo Emulsão Cerosa. Água deionizada foi em seguida adicionada tal que a mistura continha cerca de 12% a cerca de 15% de sólidos em peso.[050] The Example A polyester resin emulsion was divided into two batches, divided 70:30 by weight to form the toner core and shell, respectively. The total polyester content represented about 87.7% of the total toner solids. Therefore, the first batch contained 61.4% total toner solids and the second batch contained 26.3% total toner solids. Components were added to a 2.5 liter reactor in the following percentages: the first batch of the Example A polyester resin emulsion with 61.4 parts of polyester (by weight), 6.8 parts of pigment (by weight) of the dispersion Example of magenta pigment, and 5 parts (release agent by weight) of the Waxy Emulsion Example. Deionized water was then added such that the mixture contained about 12% to about 15% solids by weight.
[051]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviada através do circuito e o misturador de alto cisalhamento foi ajustado a 10.000 rpm. Ácido foi lentamente adicionada ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos, utilizando 200 g de uma solução de ácido sulfúrico 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner ao reator. A temperatura do reator foi aumentada para cerca de 40-45 °C. Uma vez que as partículas alcançaram tamanho de 4,0 μm (média numérica), solução de bórax 5% (30 g de solução possuindo 1,5 g de bórax) foi adicionada. O teor de bórax representou cerca de 0,5% por peso dos sólidos totais do tóner. Após a adição de bórax, o segundo lote do Exemplo emulsão de resina poliéster A, foi adicionado, o qual continha 26,3 partes de poliéster (em peso). A mistura foi agitada durante cerca de 5 minutos e o pH foi monitorado. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,5 μm (média numérica), NaOH 4% foi adicionado para aumentar o pH para cerca de 5,95 para interromper o crescimento das partículas. A temperatura de reação foi mantida durante uma hora. O tamanho das partículas foi monitorado durante este período de tempo. Uma vez que o crescimento de partícula tenha parado, a temperatura foi aumentada para 88 °C para induzir as partículas a coalescer. Essa temperatura foi mantida até que as partículas atingissem sua circularidade desejada (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[051] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10,000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes, using 200 g of a 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor. The reactor temperature was increased to about 40-45 °C. Once the particles reached a size of 4.0 μm (number average), 5% borax solution (30 g of solution having 1.5 g of borax) was added. The borax content represented about 0.5% by weight of the toner's total solids. After the addition of borax, the second batch of Example A polyester resin emulsion was added, which contained 26.3 parts of polyester (by weight). The mixture was stirred for about 5 minutes and the pH was monitored. Once the particle size reached 5.5 μm (number average), 4% NaOH was added to raise the pH to about 5.95 to stop particle growth. The reaction temperature was maintained for one hour. Particle size was monitored during this time period. Once particle growth had stopped, the temperature was increased to 88 °C to induce the particles to coalesce. This temperature was maintained until the particles reached their desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[052]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 6,65 μm e um tamanho médio dimensional de partícula de 5.49 μm. Finos (<2 μm) estavam presentes em 0,11% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,978.[052]The dry toner had a volumetric average particle size of 6.65 µm and a dimensional average particle size of 5.49 µm. Fines (<2 μm) were present at 0.11% (numeric) and the toner had a circularity of 0.978.
[053]tóneres adicionais foram produzidos usando a formulação e o procedimento do Exemplo tóner A, exceto que o pH de neutralização foi alterado para testar a janela de ajuste de pH. Os resultados destes tóneres são mostrados na Tabela 2 abaixo.[053]Additional toners were produced using the formulation and procedure of Toner Example A, except that the neutralization pH was changed to test the pH adjustment window. The results of these toners are shown in Table 2 below.
[054]O Exemplo emulsão de resina poliéster A, foi dividido em dois lotes, dividido 60:40, em peso, para formar o núcleo e a casca tóner, respectivamente. O teor total de poliéster representou cerca de 87,9% do total de sólidos do tóner. Por conseguinte, o primeiro lote continha 52,7% do total de sólidos do tóner e o segundo lote continha 35,2% do total de sólidos do tóner. Componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes percentagens: o primeiro lote do Exemplo emulsão de resina poliéster A com 52,7 partes de poliéster (em peso), 6,8 partes de pigmento (por peso) do Exemplo Dispersão de pigmento magenta e 5 partes (agente de liberação por peso) do Exemplo emulsão cerosa. Água deionizada foi então adicionada, de modo que a mistura contivesse cerca de 12% a cerca de 15% de sólidos em peso.[054] The Example A polyester resin emulsion was divided into two batches, divided 60:40 by weight to form the core and toner shell, respectively. The total polyester content represented about 87.9% of the toner's total solids. Therefore, the first batch contained 52.7% of the toner total solids and the second batch contained 35.2% of the toner total solids. Components were added to a 2.5 liter reactor in the following percentages: the first batch of the Example A polyester resin emulsion with 52.7 parts of polyester (by weight), 6.8 parts of pigment (by weight) of the Dispersion Example of magenta pigment and 5 parts (release agent by weight) of the wax emulsion Example. Deionized water was then added so that the mixture contained about 12% to about 15% solids by weight.
[055]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviada através do circuito e o misturador de alto cisalhamento foi ajustado a 10.000 rpm. Ácido foi lentamente adicionada ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos, utilizando 150 g de uma solução de ácido sulfúrico 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner ao reator. A temperatura do reator foi aumentada para cerca de 40-45 °C. Uma vez que as partículas alcançaram tamanho de 4,0 μm (média numérica), solução de bórax 5% (15 g de solução possuindo 0,75 g de bórax) foi adicionada. O teor de bórax representou cerca de 0,3% por peso dos sólidos totais do tóner. Após a adição de bórax, o segundo lote do Exemplo emulsão de resina poliéster A, foi adicionado, o qual continha 35,2 partes de poliéster (em peso). A mistura foi agitada durante cerca de 5 minutos e o pH foi monitorado. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,5 μm (média numérica), NaOH 4% foi adicionado para aumentar o pH para cerca de 5,95 para interromper o crescimento das partículas. A temperatura de reação foi mantida durante uma hora. O tamanho das partículas foi monitorado durante este período de tempo. Uma vez que o crescimento de partícula tenha parado, a temperatura foi aumentada para 88 °C para induzir as partículas a coalescer. Essa temperatura foi mantida até que as partículas atingissem sua circularidade desejada (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[055] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10,000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes, using 150 g of a 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor. The reactor temperature was increased to about 40-45 °C. Once the particles had reached a size of 4.0 μm (number average), 5% borax solution (15 g of solution having 0.75 g of borax) was added. The borax content represented about 0.3% by weight of the toner's total solids. After the addition of borax, the second batch of Example A polyester resin emulsion was added, which contained 35.2 parts of polyester (by weight). The mixture was stirred for about 5 minutes and the pH was monitored. Once the particle size reached 5.5 μm (number average), 4% NaOH was added to raise the pH to about 5.95 to stop particle growth. The reaction temperature was maintained for one hour. Particle size was monitored during this time period. Once particle growth had stopped, the temperature was increased to 88 °C to induce the particles to coalesce. This temperature was maintained until the particles reached their desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[056]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 6,24 μm e um tamanho médio dimensional de partícula de 5.48 μm. Finos (<2 μm) estavam presentes em 0,09% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,983.[056]The dry toner had a volumetric average particle size of 6.24 μm and a dimensional average particle size of 5.48 μm. Fines (<2 μm) were present at 0.09% (numeric) and the toner had a circularity of 0.983.
[057]Uma combinação do Exemplo de emulsão de resina poliéster A e um Exemplo emulsão de resina poliéster C foi usado numa proporção em peso de 70:30 para formar o núcleo e a casca do tóner, respectivamente. O teor total de poliéster representou cerca de 87,9% do total de sólidos do tóner. Consequentemente, o Exemplo emulsão de resina poliéster A continha 61,5% do total de sólidos do tóner e o Exemplo emulsão de resina poliéster C continha 26,4% do total de sólidos do tóner. OS componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes percentagens: Exemplo emulsão de resina poliéster A com 61,5 partes de poliéster (em peso), 6,8 partes de pigmento (por peso) do Exemplo Dispersão de pigmento magenta e 5 partes (em peso de agente de liberação) de Exemplo emulsão cerosa. Água deionizada foi então adicionada, de modo que a mistura contivesse cerca de 12% a cerca de 15% de sólidos em peso.[057] A combination of Example Polyester Resin Emulsion A and Example Polyester Resin Emulsion C was used in a weight ratio of 70:30 to form the toner core and shell, respectively. The total polyester content represented about 87.9% of the toner's total solids. Consequently, the Example polyester resin emulsion A contained 61.5% of the total toner solids and the Example polyester resin emulsion C contained 26.4% of the total toner solids. The components were added to a 2.5 liter reactor in the following percentages: Example emulsion of polyester resin A with 61.5 parts polyester (by weight), 6.8 parts pigment (by weight) of the Example Magenta pigment dispersion and 5 parts (by weight of release agent) of Example waxy emulsion. Deionized water was then added so that the mixture contained about 12% to about 15% solids by weight.
[058]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviada através do circuito e o misturador de alto cisalhamento foi ajustado a 10.000 rpm. Ácido foi lentamente adicionada ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos, utilizando 200 g de uma solução de ácido sulfúrico 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner ao reator. A temperatura do reator foi aumentada para cerca de 37-42 °C. Uma vez que as partículas alcançaram tamanho de 4,0 μm (média numérica), solução de bórax 5% (15 g de solução possuindo 0,75 g de bórax) foi adicionada. O teor de bórax representou cerca de 0,25% por peso dos sólidos totais do tóner. Após a adição de bórax, o Exemplo emulsão de resina poliéster C foi adicionado, a qual continha 26,4 partes (poliéster em peso). A mistura foi agitada durante cerca de 5 minutos e o pH foi monitorado. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,5 μm (média numérica), NaOH 4% foi adicionado para aumentar o pH para cerca de 6,60 para interromper o crescimento das partículas. A temperatura de reação foi mantida durante uma hora. O tamanho das partículas foi monitorado durante este período de tempo. Uma vez que o crescimento de partícula tenha parado, a temperatura foi aumentada para 88 °C para induzir as partículas a coalescer. Essa temperatura foi mantida até que as partículas atingissem sua circularidade desejada (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[058] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10,000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes, using 200 g of a 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor. The reactor temperature was increased to about 37-42 °C. Once the particles had reached a size of 4.0 μm (number average), 5% borax solution (15 g of solution having 0.75 g of borax) was added. The borax content represented about 0.25% by weight of the toner's total solids. After the addition of borax, the Example C polyester resin emulsion was added, which contained 26.4 parts (polyester by weight). The mixture was stirred for about 5 minutes and the pH was monitored. Once the particle size reached 5.5 μm (number average), 4% NaOH was added to raise the pH to about 6.60 to stop particle growth. The reaction temperature was maintained for one hour. Particle size was monitored during this time period. Once particle growth had stopped, the temperature was increased to 88 °C to induce the particles to coalesce. This temperature was maintained until the particles reached their desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[059]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 6,40 μm e um tamanho médio dimensional de partícula de 5,18 μm. Finos (<2 μm) estavam presentes em 0,92% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,970.[059]The dry toner had a volumetric average particle size of 6.40 µm and a dimensional average particle size of 5.18 µm. Fines (<2 μm) were present in 0.92% (numeric) and the toner had a circularity of 0.970.
[060]Uma combinação do Exemplo emulsão de resina poliéster A e uma emulsão de resina poliéster ACT-004 disponível da Toyobo Co., Ltd., Kita-ku, Osaka, Japão foi usada numa proporção de 70:30, em peso, de modo a formar o núcleo e a casca do tóner, respectivamente. A resina poliéster ACT-004 tinha um pico de peso molecular de cerca de 11.000, uma temperatura de transição vítrea de cerca de 57 °C a cerca de 61 °C, uma temperatura de fusão de cerca de 104 °C, e um índice de acidez de cerca de 16. O tamanho das partículas de emulsão foi de cerca de 200 nm (volume médio). O teor total de poliéster representou cerca de 87,9% do total de sólidos do tóner. Consequentemente, o Exemplo emulsão de resina poliéster A continha 61,5% do total de sólidos do tóner e a emulsão de poliéster ACT-004 continha 26,4% do total de sólidos do tóner. Componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes percentagens: Exemplo emulsão de resina poliéster A com 61,5 partes de poliéster (em peso), 6,8 partes de pigmento (por peso) do Exemplo Dispersão de pigmento magenta e 5 partes (em peso de agente de liberação) de Exemplo emulsão cerosa. Água deionizada foi então adicionada, de modo que a mistura contivesse cerca de 12% a cerca de 15% de sólidos em peso.[060] A combination of Example A polyester resin emulsion and an ACT-004 polyester resin emulsion available from Toyobo Co., Ltd., Kita-ku, Osaka, Japan was used in a ratio of 70:30 by weight of to form the toner core and shell, respectively. ACT-004 polyester resin had a peak molecular weight of about 11,000, a glass transition temperature of about 57°C to about 61°C, a melting temperature of about 104°C, and an index of acidity of about 16. The emulsion particle size was about 200 nm (volume average). The total polyester content represented about 87.9% of the toner's total solids. Consequently, the Example A polyester resin emulsion contained 61.5% of the total toner solids and the ACT-004 polyester emulsion contained 26.4% of the total toner solids. Components were added to a 2.5 liter reactor in the following percentages: Example emulsion of polyester resin A with 61.5 parts polyester (by weight), 6.8 parts of pigment (by weight) of the Example Dispersion of magenta and 5 parts (by weight of release agent) of Example waxy emulsion. Deionized water was then added so that the mixture contained about 12% to about 15% solids by weight.
[061]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e de uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviado através do circuito e o misturador de elevada tensão de corte foi ajustado a 10000 rpm. Ácido foi lentamente adicionado ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos com 200 g de solução de ácido sulfúrico a 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner para o reator e a temperatura do reator foi aumentada para cerca de 35-40 °C. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 4.0 μm (valor médio), foi adicionado 5% (em peso) de solução de bórax (15 g de solução com 0,75 g de bórax). O teor de bórax representou cerca de 0,25% em peso do total de sólidos de tóner. Após a adição de bórax, a emulsão de resina poliéster ACT-004 foi adicionada, a qual continha 26,4 partes de poliéster (em peso). A mistura foi agitada durante cerca de 5 minutos e o pH foi monitorado. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,5 μm (valor médio), NaOH 4% foi adicionado para aumentar o pH para cerca de 6,20 para interromper o crescimento das partículas. A temperatura de reação foi mantida durante uma hora. O tamanho das partículas foi monitorado durante este período de tempo. Uma vez interrompido o crescimento de partícula, a temperatura foi aumentada para 88 °C para induzir as partículas a coalescer. Esta temperatura foi mantida até que as partículas atingissem suas circularidades desejadas (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[061] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes with 200 g of 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor and the reactor temperature was increased to about 35-40°C. Once the particle size reached 4.0 μm (average value), 5% (by weight) of borax solution (15 g of solution with 0.75 g of borax) was added. The borax content represented about 0.25% by weight of the total toner solids. After the addition of borax, the ACT-004 polyester resin emulsion was added, which contained 26.4 parts of polyester (by weight). The mixture was stirred for about 5 minutes and the pH was monitored. Once the particle size reached 5.5 μm (average value), 4% NaOH was added to raise the pH to about 6.20 to stop particle growth. The reaction temperature was maintained for one hour. Particle size was monitored during this time period. Once particle growth had stopped, the temperature was increased to 88 °C to induce the particles to coalesce. This temperature was maintained until the particles reached their desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[062]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 6,18 μm e um tamanho médio dimensional de partícula de 5,28 μm. Finos (<2 μm) estavam presentes em 0,42% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,973.[062]The dry toner had a volumetric average particle size of 6.18 µm and a dimensional average particle size of 5.28 µm. Fines (<2 μm) were present in 0.42% (numeric) and the toner had a circularity of 0.973.
[063]O Exemplo Emulsão de resina poliéster B foi dividido em dois lotes, divididos 70:30 em peso para formar o núcleo e a casca do tóner, respectivamente. O teor total de poliéster representou cerca de 87,9% do total de sólidos do tóner. Por conseguinte, o primeiro lote continha 61,5% do total de sólidos do tóner e o segundo lote continha 26,4% do total de sólidos do tóner. Componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes percentagens: o primeiro lote do Exemplo Emulsão de resina poliéster B com 61,5 partes de poliéster (em peso), 6,8 partes de pigmento (por peso) do Exemplo dispersão de pigmento magenta, e 5 partes (agente de liberação por peso) do Exemplo emulsão cerosa. Água deionizada foi então adicionada, de modo que a mistura contivesse cerca de 12% a cerca de 15% de sólidos em peso.[063] Example Polyester resin emulsion B was divided into two batches, divided 70:30 by weight to form the toner core and shell, respectively. The total polyester content represented about 87.9% of the toner's total solids. Therefore, the first batch contained 61.5% of the toner total solids and the second batch contained 26.4% of the toner total solids. Components were added to a 2.5 liter reactor in the following percentages: the first batch of Example Polyester resin emulsion B with 61.5 parts polyester (by weight), 6.8 parts pigment (by weight) of the dispersion Example of magenta pigment, and 5 parts (release agent by weight) of the waxy emulsion Example. Deionized water was then added so that the mixture contained about 12% to about 15% solids by weight.
[064]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e de uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviado através do circuito e o misturador de elevada tensão de corte foi ajustado a 10000 rpm. Ácido foi lentamente adicionado ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos com 200 g de solução de ácido sulfúrico a 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner para o reator e a temperatura do reator foi aumentada para cerca de 40-45 °C. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,0 μm (valor médio), foi adicionado 5% (em peso) de solução de bórax (15 g de solução com 0,75 g de bórax). O teor de bórax representou cerca de 0,25% em peso do total de sólidos de tóner. Após a adição de bórax, a emulsão de resina poliéster ACT-004 foi adicionada, a qual continha 26,4 partes de poliéster (em peso). A mistura foi agitada durante cerca de 5 minutos e o pH foi monitorado. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,5 μm (valor médio), NaOH 4% foi adicionado para aumentar o pH para cerca de 7,10 para interromper o crescimento das partículas. A temperatura de reação foi mantida durante uma hora. O tamanho das partículas foi monitorado durante este período de tempo. Uma vez interrompido o crescimento de partícula, a temperatura foi aumentada para 88 °C para induzir as partículas a coalescer. Esta temperatura foi mantida até que as partículas atingissem suas circularidades desejadas (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[064] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes with 200 g of 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor and the reactor temperature was increased to about 40-45°C. Once the particle size reached 5.0 μm (average value), 5% (by weight) of borax solution (15 g of solution with 0.75 g of borax) was added. The borax content represented about 0.25% by weight of the total toner solids. After the addition of borax, the ACT-004 polyester resin emulsion was added, which contained 26.4 parts of polyester (by weight). The mixture was stirred for about 5 minutes and the pH was monitored. Once the particle size reached 5.5 μm (average value), 4% NaOH was added to raise the pH to about 7.10 to stop particle growth. The reaction temperature was maintained for one hour. Particle size was monitored during this time period. Once particle growth had stopped, the temperature was increased to 88 °C to induce the particles to coalesce. This temperature was maintained until the particles reached their desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[065]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 7,24 μm e um tamanho médio dimensional de partícula de 5,86 μm. Finos (<2 μm) estavam presentes em 1,76% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,974.[065]The dry toner had a volumetric average particle size of 7.24 µm and a dimensional average particle size of 5.86 µm. Fines (<2 μm) were present in 1.76% (numeric) and the toner had a circularity of 0.974.
[066]Por conseguinte, pode ser visto que o processo de agregação de emulsão usado para preparar os Exemplos tóner A até tóner E, que incluíam um agente de acoplamento bórax entre o núcleo e as camadas da casca das partículas de tóner, reduziu de forma significativa a percentagem de partículas finas em comparação com o processo convencional de agregação de emulsão usado para preparar Exemplo comparativo tóner I. Além disso, os Exemplos tóner A até tóner E apresentaram cada um, um tamanho médio de partícula comparável relativamente ao Exemplo Comparativo tóner I, como desejado.[066] Therefore, it can be seen that the emulsion aggregation process used to prepare Examples toner A through toner E, which included a borax coupling agent between the core and shell layers of the toner particles, greatly reduced The percentage of fine particles was significant compared to the conventional emulsion aggregation process used to prepare Comparative Example Toner I. In addition, Examples Toner A through Toner E each had an average particle size comparable to Comparative Example Toner I. , as wished.
[067]A Figura 1 mostra uma imagem de uma partícula convencionalde tóner de agregação de emulsão 10 preparada de acordo com o Exemplo Comparativo I, tirada usando um microscópio de varredura eletrônica (MEV). A Figura 2 mostra uma imagem de uma partícula de tóner de agregação de emulsão 20 preparada de acordo com o Exemplo A, que inclui um agente de acoplamento bórax entre o núcleo e as cascas do tóner. Tal como ilustrado, a partícula de tóner 20 tem uma superfície mais lisa e mais uniforme do que partículas convencionais de tóner 10 de agregação de emulsão. A superfície lisa e uniforme das partículas de tóner 20 reduz a ocorrência de aderências sobre o cilindro de revelação e melhora o desempenho de fusão do tóner em temperaturas mais altas. Em contraste, partículas do tóner 10 têm significativamente mais partículas de corantes, agentes de liberação e partículas de resinas de baixo peso molecular 12 que tenham migrado para a sua superfície. Como discutido acima, o bórax surpreendentemente induz essas partículas a se agruparem sobre o núcleo do tóner antes da casca de casca ser acrescentada, o que as impede de migrarem para a superfície do tóner.[067] Figure 1 shows an image of a conventional emulsion
[068]A aderência do cilindro e do estilete dos Exemplos de tóner A e tóner B e do Exemplo Comparativo tóner I também foram testadas. Os tóneres foram colocados cada um em um cartucho de tóner. Cada cartucho foi então inserido num robô de teste e processado a 50 rpm. Periodicamente, cada cilindro de revelação do cartucho e o estilete eram visualmente examinados para avaliar a quantidade de aderência de tóner sobre os componentes. O nível de aderência de tóner era graduado numa escala de 1 a 4, onde o maior grau (por exemplo, 4) indicaria mais aderência e desempenho inferior. Os resultados dos testes são apresentados na Tabela 1 abaixo.TABELA 1
[069]Como se mostra na Tabela 1, os Exemplos tóneres A e B, que incluíram um agente de acoplamento bórax, apresentaram melhorada resistência à aderência no cilindro de revelação e resistência comparável de resistência à aderência no estilete, em comparação com o Exemplo Comparativo tóner I.[069] As shown in Table 1, Toner Examples A and B, which included a borax coupling agent, exhibited improved development roll tack strength and comparable stylet tack strength compared to Comparative Example I toner
[070]De modo a avaliar ainda mais o desempenho do agente de acoplamento bórax, adicionais exemplos comparativos de tóneres foram preparados utilizando um agente de acoplamento sulfato de zinco e um agente de acoplamento sulfato de alumínio, respectivamente, entre o núcleo e as cascas do tóner.[070]In order to further evaluate the performance of the borax coupling agent, additional comparative examples of toners were prepared using a zinc sulfate coupling agent and an aluminum sulfate coupling agent, respectively, between the core and shells of the borax. toner.
[071]Exemplo Comparativo tóner II foi preparado utilizando um agente de acoplamento sulfato de zinco em lugar de um agente de acoplamento bórax. O Exemplo emulsão de resina poliéster A, foi dividido em dois lotes, divididos 70:30 em peso para formar o núcleo e a casca do tóner, respectivamente. O teor total de poliéster representou cerca de 90,3% do total de sólidos do tóner. Por conseguinte, o primeiro lote continha 63,2% do total de sólidos do tóner e o segundo lote continha 27,1% do total de sólidos do tóner. Os componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes percentagens: o primeiro lote do Exemplo emulsão de resina poliéster A com 63,2 partes de poliéster (em peso), 4,4 partes de pigmento (por peso) do Exemplo Dispersão de Pigmento Ciano, e 5 partes (agente de liberação por peso) do Exemplo emulsão cerosa. Água deionizada foi então adicionada de modo que a mistura contivesse cerca de 12% a cerca de 15% de sólidos em peso.[071]Comparative Example II toner was prepared using a zinc sulfate coupling agent in place of a borax coupling agent. Example A polyester resin emulsion was divided into two batches, divided 70:30 by weight to form the toner core and shell, respectively. The total polyester content represented about 90.3% of the toner's total solids. Therefore, the first batch contained 63.2% of the toner total solids and the second batch contained 27.1% of the toner total solids. The components were added to a 2.5 liter reactor in the following percentages: the first batch of the Example A polyester resin emulsion with 63.2 parts of polyester (by weight), 4.4 parts of pigment (by weight) of the Example Cyan Pigment Dispersion, and 5 parts (release agent by weight) of the Example waxy emulsion. Deionized water was then added so that the mixture contained about 12% to about 15% solids by weight.
[072]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e de uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviado através do circuito e o misturador de elevada tensão de corte foi ajustado a 10000 rpm. Ácido foi lentamente adicionado ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos com 175 g de solução de ácido sulfúrico a 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner para o reator e a temperatura do reator foi aumentada para cerca de 40-45 °C. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 4,0 μm (valor médio), foi adicionado 5% (em peso) de solução de sulfato de zinco (18 g de solução com 0,9 g de sulfato de zinco). O teor de sulfato de zinco representou cerca de 0,3% em peso do total de sólidos de tóner. Após a adição do sulfato de zinco, o segundo lote do Exemplu Emulsão de Resina Poliéster A foi adicionado, o qual continha 27,1 partes (poliéster em peso). A mistura foi agitada durante cerca de 5 minutos e o pH foi monitorado. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,5 μm (valor médio), NaOH 4% foi adicionado para aumentar o pH para cerca de 6,28 para interromper o crescimento das partículas. A temperatura de reação foi mantida durante uma hora. O tamanho das partículas foi monitorado durante este período de tempo. Uma vez interrompido o crescimento de partícula, a temperatura foi aumentada para 88 °C para induzir as partículas a coalescer. Esta temperatura foi mantida até que as partículas atingissem suas circularidades desejadas (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[072] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes with 175 g of 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor and the reactor temperature was increased to about 40-45°C. Once the particle size reached 4.0 μm (average value), 5% (by weight) of zinc sulfate solution (18 g of solution with 0.9 g of zinc sulfate) was added. The zinc sulfate content represented about 0.3% by weight of the total toner solids. After the addition of zinc sulfate, the second batch of Exemplu Polyester A Resin Emulsion was added, which contained 27.1 parts (polyester by weight). The mixture was stirred for about 5 minutes and the pH was monitored. Once the particle size reached 5.5 μm (average value), 4% NaOH was added to raise the pH to about 6.28 to stop particle growth. The reaction temperature was maintained for one hour. Particle size was monitored during this time period. Once particle growth had stopped, the temperature was increased to 88 °C to induce the particles to coalesce. This temperature was maintained until the particles reached their desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[073]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 5,87 μm e um tamanho médio dimensional de partícula de 4,98 μm. Finos (<2 μm) estavam presentes em 1,12% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,972.[073]The dry toner had a volumetric average particle size of 5.87 µm and a dimensional average particle size of 4.98 µm. Fines (<2 μm) were present in 1.12% (numeric) and the toner had a circularity of 0.972.
[074]tóneres adicionais foram produzidos usando a formulação e o procedimento do Exemplo Comparativo tóner II, exceto que o pH de neutralização foi alterado para testar a janela de ajuste de pH. Os resultados destes tóneres são mostrados na Tabela 2 abaixo.[074]Additional toners were produced using the formulation and procedure of Toner Comparative Example II, except that the neutralization pH was changed to test the pH adjustment window. The results of these toners are shown in Table 2 below.
[075]Exemplo Comparativo tóner III foi preparado utilizando um agente de acoplamento sulfato de alumínio, em lugar de um agente de acoplamento bórax. O Exemplo emulsão de resina poliéster A, foi dividido em dois lotes, dividido 70:30, em peso, para formar o núcleo e a casca do tóner, respectivamente. O teor total de poliéster representou cerca de 90,3% do total de sólidos do tóner. Por conseguinte, o primeiro lote continha 63,2% do total de sólidos do tóner e o segundo lote continha 27,1% do total de sólidos do tóner. Os componentes foram adicionados a um reator de 2,5 litros nas seguintes percentagens: o primeiro lote do Exemplo emulsão de resina poliéster A com 63,2 partes de poliéster (em peso), 4,4 partes de pigmento (por peso) do Exemplo Dispersão de Pigmento Ciano, e 5 partes (agente de liberação por peso) do Exemplo emulsão cerosa. Água deionizada foi então adicionada, de modo que a mistura contivesse cerca de 12% a cerca de 15% de sólidos em peso.[075]Comparative Example III toner was prepared using an aluminum sulfate coupling agent in place of a borax coupling agent. Example A polyester resin emulsion was split into two batches, split 70:30 by weight to form the toner core and shell, respectively. The total polyester content represented about 90.3% of the toner's total solids. Therefore, the first batch contained 63.2% of the toner total solids and the second batch contained 27.1% of the toner total solids. The components were added to a 2.5 liter reactor in the following percentages: the first batch of the Example A polyester resin emulsion with 63.2 parts of polyester (by weight), 4.4 parts of pigment (by weight) of the Example Cyan Pigment Dispersion, and 5 parts (release agent by weight) of Example waxy emulsion. Deionized water was then added so that the mixture contained about 12% to about 15% solids by weight.
[076]A mistura foi aquecida no reator até 30 °C e um circuito de circulação foi iniciado consistindo de um misturador de alto cisalhamento e de uma bomba de adição de ácido. A mistura foi enviado através do circuito e o misturador de elevada tensão de corte foi ajustado a 10000 rpm. Ácido foi lentamente adicionado ao misturador de alto cisalhamento para dispersar uniformemente o ácido na mistura de tóner de modo a que não houvesse bolsas de pH baixo. A adição de ácido levou cerca de 4 minutos com 175 g de solução de ácido sulfúrico a 1%. O fluxo do circuito foi em seguida invertido para retornar a mistura de tóner para o reator e a temperatura do reator foi aumentada para cerca de 40-45 °C. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 4,0 μm (valor médio), foi adicionado 5% (em peso) de solução de sulfato de alumínio (18 g de solução com 0,9 g de sulfato de alumínio). O teor de sulfato de alumínio representou cerca de 0,3% em peso do total de sólidos de tóner. Após a adição do sulfato de alumínio, o segundo lote do Exemplo Emulsão de Resina Poliéster A foi adicionado, o qual continha 27,1 partes (poliéster em peso). A mistura foi agitada durante cerca de 5 minutos e o pH foi monitorado. Uma vez que o tamanho das partículas alcançaram 5,5 μm (valor médio), NaOH 4% foi adicionado para aumentar o pH para cerca de 6,47 para interromper o crescimento das partículas. A temperatura de reação foi mantida durante uma hora. O tamanho das partículas foi monitorado durante este período de tempo. Uma vez interrompido o crescimento de partícula, a temperatura foi aumentada para 88 °C para induzir as partículas a coalescer. Esta temperatura foi mantida até que as partículas atingissem suas circularidades desejadas (cerca de 0,97). O tóner foi em seguida lavado e secado.[076] The mixture was heated in the reactor to 30 °C and a circulation circuit was started consisting of a high shear mixer and an acid addition pump. The mixture was sent through the circuit and the high shear mixer was set at 10000 rpm. Acid was slowly added to the high shear mixer to evenly disperse the acid in the toner mixture so that there were no pockets of low pH. The addition of acid took about 4 minutes with 175 g of 1% sulfuric acid solution. The circuit flow was then reversed to return the toner mixture to the reactor and the reactor temperature was increased to about 40-45°C. Once the particle size reached 4.0 μm (average value), 5% (by weight) of aluminum sulfate solution (18 g of solution with 0.9 g of aluminum sulfate) was added. The aluminum sulfate content represented about 0.3% by weight of the total toner solids. After the addition of aluminum sulfate, the second batch of Example Polyester Resin Emulsion A was added, which contained 27.1 parts (polyester by weight). The mixture was stirred for about 5 minutes and the pH was monitored. Once the particle size reached 5.5 μm (average value), 4% NaOH was added to raise the pH to about 6.47 to stop particle growth. The reaction temperature was maintained for one hour. Particle size was monitored during this time period. Once particle growth had stopped, the temperature was increased to 88 °C to induce the particles to coalesce. This temperature was maintained until the particles reached their desired circularity (about 0.97). The toner was then washed and dried.
[077]O tóner seco tinha um tamanho médio volumétrico de partícula de 6,10 μm e um tamanho médio dimensional de partícula de 5,20 μm. Finos (<2 μm) estavam presentes em 0,24% (numérico) e o tóner possuía uma circularidade de 0,970.[077] The dry toner had a volumetric average particle size of 6.10 µm and a dimensional average particle size of 5.20 µm. Fines (<2 μm) were present in 0.24% (numeric) and the toner had a circularity of 0.970.
[078]tóneres adicionais foram produzidos usando a formulação e o procedimento do exemplo comparativo tóner III, exceto que o pH de neutralização foi alterado para testar a janela de ajuste de pH. Os resultados destes tóneres são mostrados na Tabela 2 abaixo.[078]Additional toners were produced using the formulation and procedure of Toner III Comparative Example, except that the neutralization pH was changed to test the pH adjustment window. The results of these toners are shown in Table 2 below.
[079]Os resultados do teste de ajuste da janela de pH acima referida para o Exemplo Comparativo dos tóneres I-III e o Exemplo tóner A, são mostrados na Figura 3 e Tabela 2 abaixo. Especificamente, a Figura 3 mostra um gráfico que resume os dados apresentados na Tabela 2.TABELA 2
[080]Conforme ilustrado na Tabela 2 e Figura 3, os ajustes das janelas de pH para os tóneres possuindo um agente de acoplamento (bórax, sulfato de zinco ou sulfato de alumínio) são significativamente mais amplos que o ajuste de janela de pH para o tóner convencional de agregação de emulsão do Exemplo Comparativo tóner I. Tal como discutido acima, quando a janela de ajuste do pH é mais ampla, o processo é mais fácil de controlar numa escala industrial.[080] As illustrated in Table 2 and Figure 3, the pH window settings for toners having a coupling agent (borax, zinc sulfate or aluminum sulfate) are significantly wider than the pH window setting for the conventional emulsion aggregation toner of Comparative Example toner I. As discussed above, when the pH adjustment window is wider, the process is easier to control on an industrial scale.
[081]Cada composição foi tóner utilizada para imprimir 24 # de papel laser Hammermill (HMLP), utilizando um robô de fusão a 50 páginas por minuto (ppm), com uma cobertura de tóner de 1,1 mg/cm2 empregando várias temperaturas de fusão, como mostrado nas Tabelas 3 e 4 abaixo. As temperaturas indicadas nos quadros 3 e 4 são as temperaturas do elemento de aquecimento/aquecedor do robô de fusão. Para cada composição de tóner, várias medições do grau de fusão foram realizadas. Essas medições do grau de fusão incluem um teste de resistência à raspagem mostrado na Tabela 3 e um teste convencional de brilho a 60 graus mostrado na Tabela 4. Para o teste de resistência à raspagem, as amostras impressas foram avaliadas usando um dispositivo TABER ABRADER da TABER Industries, North Tonawanda, New York , EUA. As amostras impressas foram avaliadas na escala de abrasão TABER entre 0 e 10 (em que uma classificação de 10 indica a mais resistente à raspagem). O dispositivo TABER ABRADER raspa as amostras impressas múltiplas vezes com diferentes forças até que o tóner seja removido por raspagem da amostra. O momento no qual o tóner é removido por raspagem corresponde a uma classificação numérica entre 0 e 10 na escala TABER ABRADER. Como é conhecido na arte, o teste convencional de brilho a 60 graus inclui avaliar o brilho pela incidência de uma quantidade conhecida de luz na superfície da folha impressa, num ângulo de incidência de 60 graus e medir sua refletância. Um valor mais alto do teste de brilho indica que mais energia foi transferida ao substrato quando ele se movimenta através do elemento de fusão. O brilho da impressão também está relacionado com a resina e com o agente de liberação utilizado no tóner. TABELA 3
[082]Conforme apresentado na Tabela 3, os Exemplos tóneres A e B, queincluíam um agente de acoplamento bórax e foram formados usando a mesma resina que o Exemplo Comparativo tóneres I-III, apresentaram desempenho de fusão superior em comparação com o tóner convencional de agregação de emulsão (Exemplo Comparativo tóner I) e os tóneres possuindo sulfato de zinco ou sulfato de alumínio como um agente de acoplamento (Exemplo Comparativo tóneres II e III). Os limites inferiores das janelas de fusão para os Exemplos tóneres A e B foram mais baixos do que os limites inferiores das janelas de fusão para os Exemplos Comparativos I-III. Especificamente, os Exemplos tóneres A e B, proporcionaram resistência à raspagem aceitável em temperaturas tão baixas como 200 °C e 195 °C, respectivamente. Os Exemplos comparativos tóneres I-III foram incapazes de fornecer resistência à raspagem aceitáveis nessas temperaturas e em lugar disso apresentaram remoção à frio (“CO”), o que significa que o tóner falhou em fundir no papel. Por conseguinte, menos energia foi necessária para conseguir uma aceitável operação de fusão para os Exemplos tóneres A e B que para os Exemplos Comparativos tóneres I-III. Os Exemplos tóneres A e B também proporcionaram melhorada resistência à raspagem em elevadas temperaturas de 210-230 °C em comparação com os Exemplos Comparativos tóneres I-III.[082] As shown in Table 3, Examples toners A and B, which included a borax coupling agent and were formed using the same resin as Comparative Example toners I-III, exhibited superior melting performance compared to conventional toner from emulsion aggregation (Comparative Example toner I) and toners having zinc sulfate or aluminum sulfate as a coupling agent (Comparative Example toners II and III). The lower limits of the melting windows for Toner Examples A and B were lower than the lower limits of the melting windows for Comparative Examples I-III. Specifically, toner Examples A and B, provided acceptable scratch resistance at temperatures as low as 200°C and 195°C, respectively. Comparative Examples toners I-III were unable to provide acceptable scratch resistance at these temperatures and instead exhibited cold pick up ("CO"), meaning that the toner failed to melt on the paper. Therefore, less energy was required to achieve an acceptable melting operation for Toner Examples A and B than for Comparative Toner Examples I-III. Toner Examples A and B also provided improved scratch resistance at elevated temperatures of 210-230°C compared to Comparative Examples toners I-III.
[083]Os núcleos de tóneres Exemplo C e D foram formados utilizando a mesma resina que no Exemplo tóneres A e B e Exemplo Comparativo tóneres I-III, mas diferentes resinas foram utilizadas para formar as cascas dos tóneres Exemplo C e D. No entanto, como mostrado na Tabela 3, os limites inferiores das janelas de fusão para o Exemplo tóneres C e D, que inclui um agente de acoplamento bórax, foram mais baixos do que os limites inferiores das janelas de fusão para os Exemplos Comparativos I-III. Exemplo tóneres C e D também exibiram uma melhor resistência à raspagem em temperaturas elevadas; de a partir de cerca de 210 °C- 230 °C, em comparação com o Exemplo Comparativo tóneres I-III.[083]Example C and D toner cores were formed using the same resin as Example A and B toners and Comparative Example I-III toners, but different resins were used to form the shells of Example C and D toners. As shown in Table 3, the lower limits of the melting windows for Example toners C and D, which includes a borax coupling agent, were lower than the lower limits of the melting windows for Comparative Examples I-III. Example C and D toners also exhibited better scratch resistance at elevated temperatures; from about 210°C-230°C, compared to Comparative Example toners I-III.
[084]O Exemplo tóner E foi formado usando uma resina de peso molecular mais elevado, tendo uma temperatura de transição vítrea mais elevada do que a da resina utilizada para formar o Exemplo tóneres A e B e Exemplo Comparativo tóneres I-III. Será apreciado por um perito na arte que se quanto mais alto o peso molecular e mais alta a temperatura de transição vítrea dessa resina é esperado um compromisso quanto ao limite inferior da janela de fusão. A Tabela 3 mostra que o Exemplo tóneres A e B superaram o Exemplo tóner E, devido ao peso molecular mais baixo e menor temperatura de transição vítrea da resina utilizada nos Exemplos tóneres A e B. No entanto, o desempenho de fusão do Exemplo tóner E, que incluiu uma resina com agente de acoplamento bórax e possuindo um peso molecular mais alto e temperatura vítrea mais alta, foi comparável com o desempenho de fusão dos Exemplos Comparativos tóneres I-III apesar de os Exemplos Comparativos tóneres I-III incluírem uma resina com peso molecular mais baixo e temperatura de transição vítrea mais baixa.[084]Example toner E was formed using a higher molecular weight resin having a higher glass transition temperature than the resin used to form Example toners A and B and Comparative Example toners I-III. It will be appreciated by one skilled in the art that the higher the molecular weight and the higher the glass transition temperature of such a resin a compromise on the lower limit of the melt window is expected. Table 3 shows that Example toners A and B outperformed Example toner E, due to the lower molecular weight and lower glass transition temperature of the resin used in Examples toners A and B. However, the melt performance of Example toner E , which included a resin with borax coupling agent and having a higher molecular weight and higher glass temperature, was comparable to the melting performance of Comparative Examples toners I-III although Comparative Examples toners I-III included a resin with lower molecular weight and lower glass transition temperature.
[085]Conforme mostrado na Tabela 4, os Exemplos tóneres A até E exibiu desempenho comparável no teste de performance de brilho em comparação com o Exemplo Comparativo tóner I. Os Exemplos Comparativos tóneres II e III apresentaram valores mais pobres de brilho em comparação com os Exemplos tóneres A até E, e o Exemplo Comparativo tóner I.[085] As shown in Table 4, Examples Toners A through E exhibited comparable performance in the gloss performance test compared to Comparative Example Toners I. Comparative Examples Toners II and III showed poorer gloss values compared to Examples toners A through E, and Comparative Example toner I.
[086]A descrição apresentada das várias modalidades foi para propósitos de ilustração. Ela não se destina a ser exaustiva ou a limitar a aplicação apenas às modalidades reveladas, e evidentemente, muitas modificações e variações são possíveis, à luz dos ensinamentos acima mencionados. Entende-se que a invenção pode ser praticada em outras que não as especificamente aqui apresentadas, sem nos afastarmos do escopo da invenção. Pretende-se que o âmbito da aplicação seja definido pelas reivindicações anexas.[086]The description presented of the various modalities is for illustrative purposes. It is not intended to be exhaustive or to limit application to the disclosed embodiments only, and of course, many modifications and variations are possible in light of the above-mentioned teachings. It is understood that the invention may be practiced in ways other than those specifically presented herein, without departing from the scope of the invention. The scope of application is intended to be defined by the appended claims.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/339,705 | 2011-12-29 | ||
| US13/339,565 US8669035B2 (en) | 2011-12-29 | 2011-12-29 | Process for preparing toner including a borax coupling agent |
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| US13/339,565 | 2011-12-29 | ||
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Publications (3)
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