BRPI0502431B1

BRPI0502431B1 - processo de irradiar toner com radiação de feixe de elétrons

Info

Publication number: BRPI0502431B1
Application number: BRPI0502431A
Authority: BR
Inventors: Cheng Chieh-Min; Hwee Ng Tie
Original assignee: Xerox Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2018-10-16
Also published as: DE602005025714D1; EP1610186A2; US20050287464A1; EP1610186A3; EP1610186B1; CA2510149C; US7208257B2; CA2510149A1; BRPI0502431A; JP2006011437A; CN1713080A; CN100568108C

Abstract

"toners curáveis por feixe de elétrons e respectivos processos". é revelado um processo tendo uma etapa de radiação de toner com radiação por feixe de elétrons, em que a radiação resulta na cura do toner. um processo de cura de toner é revelado em que o toner é radiado, em que o toner compreende pelo menos uma resina e pelo menos um corante, e em que o toner é gerado por um método de coalescência de emulsão. um método para reticulação de partículas de toner é revelado, em que as partículas de toner formadas por um processo de agregação de emulsão são radiadas com radiação por feixe de elétrons, e em que as partículas de toner contêm pelo menos uma resina com grupos funcionais reticuláveis.

Description

(54) Título: PROCESSO DE IRRADIAR TONER COM RADIAÇÃO DE FEIXE DE ELÉTRONS (51) lnt.CI.: B32B 27/16; G03G 9/087 (30) Prioridade Unionista: 25/06/2004 US 10/875,243 (73) Titular(es): XEROX CORPORATION (72) Inventor(es): CHIEH-MIN CHENG; TIE HWEE NG (85) Data do Início da Fase Nacional: 24/06/2005

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO DE IRRADIAR TONER COM RADIAÇÃO DE FEIXE DE ELÉTRONS.

Uma tendência atual na indústria de impressão são aplicações xerográficas em embalagens. Tais aplicações, em geral, utilizam toners fundidos a quente. No entanto, há numerosos problemas associados ao uso de toners fundidos a quente nestas aplicações. Um problema refere-se a toners de fusão sobre substratos ásperos ou espessos, tal como papelão comum. Além do mais, é difícil transferir o calor de um sistema fundidor de rolo aquecido através de papéis texturizados e grossos, muito menos a cobertura de área muito alta de trabalhos de impressão coloridos.

Adicionalmente, impressão para numerosas aplicações de embalagem pode exigir o uso de materiais que sejam duráveis e que sejam resistentes a uma variedade de condições e fatores ambientais. Impressão de embalagem convencional usa tintas curáveis, tais como tintas curáveis térmicas, ou ultravioleta, para “fortalecer” a imagem impressa resultante ou símbolos, de modo que a imagem ou símbolos sobre a embalagem final seja durável e resistente ao uso. Além disso, muitas impressões ofsete usam um sobre-revestimento aquecido para proteger a imagem contra abrasão. No entanto, sobre-revestimentos aplicados a imagens fundidas e não fundidas podem causar degradação da qualidade da imagem. Consequentemente, há uma necessidade de uma composição de toner que em concretizações pode não exigir um sobre-revesti mento protetor.

O governo U.S. tem irradiado correspondência com irradiação por feixe de elétrons para esterilizar a correspondência contra possíveis contaminações com antraz, bactérias ou vírus.

A correspondência é em geral irradiada com uma dose que pode exceder um nível de 10 kGy. Além disso, se a correspondência tivesse de ser irradiada de ambos os lados, esta dose seria dobrada. Estas doses muito altas são necessárias para se obter a exigida “razão de neutralizar” posterior, que é na ordem de 12-14 décadas (em outras palavras, a fração de esporos sobreviventes é pretendida ser apenas da ordem de 10'¹¹ a 10'¹³). FiPetição 870180022989, de 22/03/2018, pág. 9/14 nalmente, a energia depositada é convertida em energia térmica, causando uma elevação na temperatura do material irradiado.

A patente U.S. N⁹ 6.673.501, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela uma composição de toner compreendendo partículas de uma resina de poliéster, um corante opcional, e polipirrol, em que as partículas de toner são preparadas por um progresso de agregação de emulsão. Também revelado é um processo compreendendo (a) geração de uma imagem latente eletrostática sobre uma interface de imagem, e (b) desenvolvimento da imagem latente por contato da interface de imagem com partículas de toner carregadas compreendendo uma resina de poliéster e um corante opcional, e polipirrol, em que as partículas de toner são preparadas por um processo de agregação de emulsão.

A patente U.S. N⁹ 6.652.959, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela partículas de marcação compreendendo uma resina, um agente de quelação e um material de espiropirano, em que as partículas de marcação são preparadas por um processo de agregação de emulsão.

A patente U.S. N⁹ 6.521.297, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela um material de marcação compreendendo (a) partículas de toner que compreendem uma resina e um corante, em que as partículas de toner são preparadas por um processo de agregação de emulsão, e (b) partículas de óxido de metal condutoras hidrofóbicas situadas sobre as partículas de toner.

A patente U.S. N⁹ 6.467.871, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela um processo para deposição de materiais de marcação sobre um substrato, em que os materiais de marcação compreendem partículas de toner compreendendo uma resina de vinila, um corante opcional e poli (3,4-etilenodioxipirrol), e em que as partículas de toner são preparadas por um processo de agregação de emulsão.

A patente U.S. N⁹ 6.439.711, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela um processo para deposição de materiais de marcação sobre um substrato, em que os materiais de marcação compreendem partículas de toner compreendendo uma resina de poliéster, um corante opcional, e poli (3,4-etilenodioxitiopeno), e em que as partículas de toner são preparadas por um processo de agregação de emulsão.

A patente U.S. N² 6.383.706, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela um aparelho para moagem de partículas de toner compreendendo um componente de resina e um pigmento magnético.

A patente U.S. N² 6.358.655, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela partículas de marcação compreendendo uma resina, um agente de quelação e um material de espiropirano, em que as partículas de marcação são preparadas por um processo de agregação de emulsão.

A patente U.S. N² 6.302.513, cuja descrição é totalmente incorporada aqui por referência, revela um processo para deposição de material de marcação sobre um substrato. O material de marcação inclui partículas incluindo uma resina e um corante, em que as partículas são preparadas por um processo de agregação de emulsão.

Composições e processos convencionais de toners são adequados para suas finalidades pretendidas, permanece uma necessidade para processos de fabricação aperfeiçoados. Há uma necessidade de imagens fundidas que possam exibir pelo menos uma de adesão ao substrato, flexibilidade e propriedades protetoras. Permanece uma necessidade de uma imagem fundida que possa ser curada, de modo que a imagem resultante seja livre de abrasão e manchamento. Também permanece uma necessidade de uma composição de toner, em que nenhum produto químico adicional, ou etapas de síntese química, seja necessário para criar uma imagem fundida reticulada.

Sumário

De acordo com os aspectos da invenção, um processo compreende radiação de toner com radiação por feixe de elétrons, em que a radiação resulta na cura do toner;

um processo de cura de toner compreende a radiação do toner, em que o toner compreende pelo menos uma resina e pelo menos um corante, e em que o toner é gerado por um método de coalescência de agregação de emulsão; e um método para reticulação de partículas de toner compreende a radiação de partículas de toner formadas por um processo de agregação de emulsão com radiação por feixe de elétrons, em que as partículas de toner compreendem pelo menos uma resina com grupos funcionais reticuláveis.

Deve ser entendido que tanto a descrição geral exposta acima quanto a seguinte descrição de várias concretizações são exemplares e explicatórias apenas, e não são restritivas.

Descrições das Várias Concretizações

Composições de toner da invenção revelada podem compreender pelo menos uma resina, pelo menos um corante, e podem opcionalmente conter aditivos adicionais. As composições de toner reveladas podem ser preparadas por um processo de agregação de emulsão. Além disso, as composições de toner reveladas podem ser curáveis sob exposição à radiação por feixe de elétrons. As composições de toner reveladas são reticuláveis através da radiação por feixe de elétrons. A cura por feixe de elétrons da composição de toner resultante pode então ser utilizada para criar imagens muito resistentes ao uso e duráveis, para embalagem e outras aplicações.

As composições de toner da invenção reveladas podem compreender pelo menos uma resina. A pelo menos uma resina pode compreender pelo menos um monômero de vinila, tais como estirenos e estirenos substituídos, 1,3-dienos, 1,3-dienos substituídos, acrilatos, metacrilatos, acrilonitrilas, ácido acrílico e ácido metacrílico, e pelo menos um polímero curável por feixe de elétrons.

O pelo menos um polímero curável por feixe de elétrons pode ser preparado por uma polimerização em emulsão de um ácido acrílico, um dímero, um oligômero ou suas misturas. O pelo menos um polímero curável por feixe de elétrons pode estar presente na pelo menos uma resina em uma quantidade que varia de cerca de 10% a cerca de 100%, e por exemplo, de cerca de 20% a cerca de 40% em peso com relação ao peso total da resina.

Por exemplo, uma mistura de ácido acrílico, dímero e oligõmero de acrilato de 2-carboxietila pode estar disponível da Polysciences, Inc; por exemplo, Sipomer beta-CEA® está disponível da Rhone-Poulenc; e como um outro exemplo, BETA-C está disponível da Bimax Chemicals.

O ácido acrílico está presente em uma quantidade de desde cerca de 2% a cerca de 25%, e por exemplo, de cerca de 2% a cerca de 15% em peso com relação ao peso total na mistura. O dímero pode estar, por exemplo, presente em uma quantidade de cerca de 5% a cerca de 60%, e como um outro exemplo de cerca de 10% a cerca de 40% em peso em relação ao peso total na mistura. O oligõmero pode estar presente em uma quantidade de desde cerca de 30% a cerca de 90% em peso em relação ao peso total na mistura.

Os dímeros e oligômeros podem ser considerados ácidos alcenóicos, e mais especificamente, monômeros carbóxi-funcionais olefinicamente insaturados tais como ácidos carboxílicos alfa, beta-etilenicamente insaturados, por exemplo, de fórmula

O O n ii

CH₂ = CH — C — O -f- CH₂CH₂— C-tnOH em que n é um número de desde cerca de 1 a cerca de 20, por exemplo, de cerca de 1 a cerca de 13, e como outro exemplo de cerca de 1 a cerca de 5; e em que o valor médio por número de n é 1 ou mais. A molécula de ácido em que n é igual a 1 é ácido diacrílico ou ácido beta-acriloxipropiônico de fórmula

O O

II II

CH₂ = CH — c — o — ch₂ch₂— c — oh e que o ácido de preferência possui um peso molecular de cerca de 144 g/mol quando n é igual a 1.

Estes ácidos podem ser preparados pela reação de adição de

Michael de ácido acrílico para ele próprio, o grau de adição que determina o valor de n. Por exemplo, acrilato de 2-carboxietila contém cerca de 20 a 30% de tetrâmero e oligômeros superiores (n>3) e estes grupos de ácidos suspensos mais longos sofrem adições de Michaels para formar ácidos hidróxi superiores ou hidroxipropiônico, sob radiação por feixe de elétrons. Subseqüentemente, a esterificação pode ser realizada por reação dos ácidos hidróxi superiores com o grupo carboxietila para produzir uma rede reticulada.

O ácido acrílico oligômero de preferência possui um valor de n de desde cerca de 2 a cerca de 20, e de preferência de cerca de 2 a cerca de 13, e mais de preferência de cerca de 2 a cerca de 5. O peso molecular disso, do ácido acrílico oligômero, pode ser, por exemplo, de cerca de 200 a cerca de 3500, por exemplo, de cerca de 200 a cerca de 2500. O seu número molecular pode ser de cerca de 200 a cerca de 1500, e por exemplo, de cerca de 200 a cerca de 1000.

A pelo menos uma resina das composições de toner reveladas pode ser selecionada de poliésteres gerados a partir de um processo de adição de monômero compreendendo primeiramente alcoxilação de um monômero contendo dihidróxi, tal como um dihidróxi alcano ou dihidróxi arileno, com um carbonato de alquileno cíclico, na presença de um catalisador, tal como um carbonato alcalino, opcionalmente seguido pela adição de uma outra quantidade de carbonato de alquileno cíclico na presença de um segundo catalisador, tal como alcóxido alcalino, e seguido por uma adição subseqüente de um diácido, tal como um diácido alifático saturado ou insaturado, ou diácido aromático, para permitir a formação de uma resina de poliéster saturada ou insaturada.

A pelo menos uma resina das composições de toner reveladas pode ser selecionada dos produtos de esterificação de um ácido dicarboxílico e um diol compreendendo um difenol. Outras resinas tonalizadoras específicas incluem copolímeros de estireno/metacrilato, e copolímeros de estireno/butadieno; Pliolites; suspensão de butadienos de estireno polimerizados; resinas de poliéster obtidas a partir da reação de bisfenol A e óxido de propileno; seguido pela reação do produto resultante com ácido fumárico, e resinas de poliéster ramificadas que resultam da reação de dimetiltereftalato, 1,3-butanodiol, 1,2-propanodiol e pentaeritritol, acrilatos de estireno e suas misturas; e poliésteres extrudados.

A resina pode ser selecionada dos produtos de esterificação de um ácido dicarboxílico e um diol compreendendo um difenol. Um toner em que a resina é sal de cobre, vanádio, zinco, bário, cálcio e magnésio de copoli[(1,2-propileno-dipropileno-5-sulfoisoftalato)-(1,2-propileno-dipropileno tereftalato)-(acrilato de beta-carboxietila)], o sal de cobre, vanádio, zinco, bário, cálcio e magnésio de copoli[(1,2-propileno-dietileno-5-sulfoisoftalato)(1,2-propileno-dietileno tereftalato)-(beta-carboxietil acrilato)]. O peso molecular médio por peso dos poliéster pode ser de cerca de 2000 gramas por mol a cerca de 100000 gramas por mol e o peso molecular médio por número pode ser de cerca de 1000 gramas por mol a cerca de 50000 gramas por mol. A sua polidispersibilidade pode ser de cerca de 2 a cerca de 18 como medida por cromatografia de permeação de gel.

A composição de toner revelada pode compreender pelo menos uma resina compreendendo estireno, acrilato de butila, e acrilato de 2carboxietila. Os grupos funcionais reticuláveis na pelo menos uma resina eliminam a necessidade de adicionar produtos químicos ou etapas de processo de síntese adicionais a fim de reticular a resina.

A pelo menos uma resina pode ser selecionada de poli(acrilato de estireno-butadieno-beta-carboxietila), poli(acrilato de metilestirenobutadieno-beta-carboxietila), poli(acrilato de metil metacrilato-betacarboxietila), poli(acrilato de etil metacrilato-butadieno-beta-carboxietila), poli(acrilato de propil metacrilato-butadieno-beta-carboxietila), poli(acrilato de butil metacrilato-butadieno-beta-carboxietila), poli(acrilato de metil acrilatobutadieno-beta-carboxietila), poli(acrilato de etil acrilato-beta-carboxietila), poli(acrilato de propil acrilato-butadieno-beta-carboxietila), poli(acrilato de estireno-isopreno-beta-carboxietila), poli(acrilato de metilestireno-isoprenobeta-carboxietila), poli(acrilato de metil metacrilato-isopreno-betacarboxietila), poli(acrilato de etil metacrilato-isopreno-beta-carboxietila), poli(acrilato de propil metacrilatoisopreno-beta-carboxietila), poli(acrilato de butil metacrilato-isopreno-beta-carboxietila), poli(acrilato de metil acrilatoisopreno-beta-carboxietila), poli(acrilato de etil acrilatoisopreno-betacarboxietila), poli(acrilato de propil acrilato-isopreno-beta-carboxietila), poli(acrilato de estireno-propil acrilato-beta-carboxietila), poli(acrilato de estireno-butil acrilato-beta-carboxietila), e poli(acrilato de estireno-butil acrilatoacrilonitrila-beta-carboxietila).

As composições de toner podem opcionalmente compreender pelo menos um corante, tais como corantes e pigmentos. Exemplos de corantes e pigmentos incluem negro-de-fumo (por exemplo, REGAL 3300®), corante de nigrosina, azul anilina, magnetitas, ftalocianinas, corantes de quinacridona 2,9-dimetil-substituída e antraquinona identificados no índice de Cor como Cl 60710, Cl Vermelho disperso 15, corantes de diazo identificados no índice de Cor como 0126050, Cl solvente Vermelho 19, tetra ftalocianina de cobre (octadecil sulfonamida), pigmento de ftalocianina de x-cobre listado no índice de Cor como Cl 74160, Pigmento Azul, Azul Antradantreno identificado no índice de Cor como Cl 69810, Azul Especial X-2137, 3,3diclorobenzideno acetoacetanilidas amarelas de diarilida, um pigmento de monoazo identificado no índice de Cor como Cl 12700, Cl solvente Amarelo

16, uma nitrofenil amina sulfonamida identificada no índice de Cor como Foron Yellow SE/GLN, Cl disperso Amarelo 33, 2,5-dimetóxi-4-sulfonanilida fenilazo-4’-doro-2,5-dimetóxi acetoacetanilida, Amarelo Permanente FGL, Pigmento Amarelo 74, dispersão de pigmento de ciano B 15:3, comercialmente disponível da Sun Chemicals, dispersão de pigmento Vermelho Magenta 81:3, comercialmente disponível da Sun Chemicals, dispersão de pigmento Amarelo 180, comercialmente disponível da Sun Chemicals, magnetitas coloridas, tais como misturas de MAPICO BLACK® e componentes de ciano, e semelhantes, bem como suas misturas. Outras fontes comerciais de pigmentos disponíveis como dispersão aquosa de pigmento, ou da Sun Chemical, ou da Ciba, incluem, mas não são limitados a, Pigmento Amarelo

17, Pigmento Amarelo 14, Pigmento Amarelo 93, Pigmento Amarelo 74, Pigmento Violeta 23, Pigmento Violeta 1, Pigmento Verde 7, Pigmento Laranja 36, Pigmento Laranja 21, Pigmento Laranja 16, Pigmento Vermelho

185, Pigmento Vermelho 122, Pigmento Vermelho 81:3, Pigmento Azul 15:3, e Pigmento Azul 61, e outros pigmentos que permitem reprodução do espaço Pantone máximo. Outros corantes incluem, mas não são limitados a, Normandy Magenta RD-2400, Amarelo Permanente YE 0305, Violeta Permanente VT2645, Verde “Argyle” XP-111-S, Toner Lithol Rubine, Vermelho Brilhante Royal RD-8192, Toner Verde Brilhante GR 0991 e Orto Laranja OR 2673, todos disponíveis da Paul Uhlich; Sudan Laranja G, Tolidina Vermelha, e E.D. Toluidina Vermelha, disponíveis da Aldrich; Sudan III, Sudan II, e Sudan IV, todos disponíveis da Matheson, Coleman, Bell; Escarlate para Termoplástico NSD PS PA disponível da Ugine Kuhlman do Canadá; Bon Vermelho C disponível da Dominion Color Co.; Lumogen Amarelo D0790, SucoGelb Li 250, Suco-Amarelo 01355, Paliogen Violeta 5100, Paliogen Laranja 3040, Paliogen Amarelo 152, Paliogen Vermelho 3871 K, Paliogen Vermelho 3340, Paliogen Amarelo 1560, Paliogen Violeta 5890, Paliogen Azul 6470, Lithol Escarlate 4440, Lithol Escarlate L4300 permanente, Lithol Escarlate D3700, Lithol Amarelo permanente a, Paliotol Amarelo 1840, Heliogen Verde L8730, Heliogen Azul L6900, L7202, D6840, 07080, Sudan Azul OS, Sudan Laranja 220, e Fanal Pink 04830, todos disponíveis da BASF; Cinquasia Magenta disponível da DuPont; Novoperm Yellow FG1 disponível da Hoechst; Hostaperm Pink E, e PV Fast Azul B2GO1 todos disponíveis da American Hoechst; Irgalite Azul BCA, e Oracet Pink RF, todos disponíveis da CibaGeigy. Misturas de corantes podem também ser empregadas. Guando presente, o pelo menos um corante opcional, pode estar presente na composição de toner em qualquer quantidade desejada ou eficaz, tais como de cerca de 1 a cerca de 25% em peso das partículas tonalizadoras, por exemplo, pelo menos cerca de 2% a cerca de 15%.

As partículas de toner opcionalmente podem também compreender pelo menos um aditivo de controle de carga, tais como haletos de alquil piridínio, incluindo cloreto de cetil piridínio, sulfatos e bissulfatos, incluindo sulfato de metila de diestearil dimetil amônio, e bissulfato de diestearil dimetil amônio, compostos de salicilato de 3,5-di-terc-butila de zinco, tal como Bontron E-84, disponível da Orient Chemical Company do Japão, ou composto de zinco, compostos de salicilato de 3,5-di-terc-butila de alumínio, tal como Bontron E-88, disponível da Orient Chemical Company do Japão, ou compostos de alumínio, e semelhantes, bem como suas misturas. O opcional pelo menos um aditivo de controle de carga pode estar presente na composição de toner em uma quantidade que varia de cerca de 0,1% a cerca de 5% em peso das partículas de toner.

A composição de toner pode também opcionalmente compreender pelo menos um aditivo de superfície externa, tais como, por exemplo, sais de metal, sais de metal de ácidos graxos, sílicas coloidais, e semelhantes, bem como suas misturas. O opcional pelo menos um aditivo de superfície externa pode estar presente em qualquer quantidade desejada ou eficaz, por exemplo, que varia de cerca de 0,1 a cerca de 2% em peso com relação às partículas de toner. Embora a quantidade possa ser fora desta faixa. Exemplos do pelo menos aditivo de superfície externa incluem, mas não são limitados a, estearato de zinco e sílica AEROSIL R812® como auxiliares de fluxo, disponível da Degussa. O aditivo externo pode ser adicionado durante o processo de agregação ou combinado sobre as partículas formadas.

As partículas de toner da invenção revelada podem ser preparadas por um processo de agregação de emulsão. O processo de agregação de emulsão, em geral, implica (a) preparação de uma solução de látex compreendendo partículas de resina, (b) combinação da emulsão de látex com opcionalmente pelo menos um corante, (c) aquecimento da emulsão de látex contendo a resina a uma temperatura abaixo da temperatura de transição vítrea da resina, e (d) depois do aquecimento da emulsão de látex contendo a resina a uma temperatura abaixo da temperatura de transição vítrea da resina, aquecimento da emulsão de látex contendo a resina a uma temperatura acima da temperatura de transição vítrea da resina. Em uma concretização, o processo de agregação de emulsão implica (a) preparação de uma dispersão de pelo menos um corante opcional, (b) mistura da dispersão com uma emulsão de látex compreendendo partículas de resina e um opcional pelo menos um agente de floculação, desse modo causando floculação ou heterocoagulação de partículas formadas de corante e resina para formar agregados eletrostaticamente ligados, (c) aquecimento dos agregados eletrostaticamente ligados a uma temperatura abaixo da temperatura de transição vítrea (T_g) da resina para formar agregados estáveis, e (d) aquecimento dos agregados estáveis a uma temperatura acima da temperatura de transição vítrea (T_g) da resina para coalescer os agregados estáveis em partículas de toner.

Em uma outra concretização, o processo de agregação de emulsão implica (a) preparação de uma dispersão em um solvente, tal como água, a dispersão compreendendo pelo menos um tensoativo iônico, pelo menos um corante, e um pelo menos um agente de controle de carga opcional; (b) cisalhamento da dispersão com uma emulsão de látex compreendendo (i) pelo menos um tensoativo que é ou (1) contra-iônico, com uma polaridade de carga de sinal oposto àquele do pelo menos um tensoativo iônico, ou (2) não-iônico, e (ii) pelo menos uma resina, desse modo causando floculação ou heterocoagulação de partículas formadas de pelo menos uma resina corante, e pelo menos um agente de controle de carga opcional, para formar agregados eletrostaticamente ligados; (c) aquecimento dos agregados eletrostaticamente ligados a uma temperatura abaixo da temperatura de transição vítrea da resina para formar agregados estáveis (os agregados têm um diâmetro médio de partícula que varia de cerca de 1 mícron a cerca de 25 micrômetros, por exemplo, de cerca de 2 micrômetros a cerca de 10 micrômetros; os agregados estáveis tipicamente têm uma distribuição de tamanho de partícula relativamente estreita de GSD = cerca de 1,16 a cerca de GSD = 1,25, embora a distribuição de tamanho de partícula pode ser fora desta faixa), e (d) adição de uma quantidade adicional do pelo menos um tensoativo iônico aos agregados para estabilizá-los ulteriormente, prevenir crescimento ulterior, e prevenir perda de distribuição de tamanho de partícula estreita desejada, e aquecimento dos agregados até uma temperatura acima da temperatura de transição vítrea de resina para prover partículas de toner coalescidas compreendendo resina, corante e agente de controle de carga opcional.

O aquecimento pode ser a uma temperatura que varia de cerca de 5°C a cerca de 50°C acima da temperatura de transição vítrea da resina, para coalescer os agregados eletrostaticamente ligados.

Partículas coalescidas diferem dos agregados não coalescidos principalmente em morfologia; partículas não coalecidas têm área de superfície maior, tal como tendo uma forma de “cacho de uva”, enquanto que as partículas coalescidas são reduzidas na área de superfície, tal como tendo uma forma de “batata”, ou ainda uma forma esférica. A morfologia da partícula pode ser controlada por ajuste de condições durante o processo de coalescência, tal como temperatura, tempo de coalescência, e semelhantes. Subseqüentemente, as partículas de toner são lavadas para remover tensoativo solúvel em água em excesso ou tensoativo absorvido pela superfície, e então, são secas para produzir partículas de toner.

Uma outra concretização do processo de agregação de emulsão implica o uso de agente de coagulação ou de floculação, tal como poli (cloreto de alumínio) ou poli(sulfossilicato de alumínio), ao invés de um tensoativo contra-iônico de polaridade oposta ao pelo menos um tensoativo iônico na formação de látex. Neste processo, a agregação de látex submícron e corante e os outros aditivos opcionais é controlada pela quantidade de coagulante adicionado, seguida pela temperatura à qual a ligação resultante é aquecida. Por exemplo, quanto mais próxima a temperatura estiver da Tg da resina, maior será o tamanho de partícula. Este processo implica (1) preparação de uma dispersão compreendendo pelo menos um tensoativo iônico; (2) cisaIhamento da dispersão com uma emulsão de látex compreendendo (a) pelo menos um agente de floculação, (b) pelo menos um tensoativo não-iónico, e (c) pelo menos uma resina, desse modo causando floculação ou heterocoagulação de partículas formadas do pelo menos agente de floculação e a pelo menos uma resina, para formar agregados eletrostaticamente ligados; e (3) aquecimento dos agregados eletrostaticamente ligados para formar agregados estáveis. Os agregados obtidos são, em geral, partículas na faixa de desde cerca de 1 a cerca de 25 micrômetros em diâmetro médio de partícula, e por exemplo, de cerca de 2 a cerca de 10 micrômetros, com distribuição de tamanho de partícula relativamente estreita.

À agregação é adicionada uma base de metal alcalino, tal como uma solução de hidróxido de sódio aquosa, para aumentar o pH dos agregados a partir de um valor de pH que está na faixa de desde cerca de 2,0 a cerca de 3,0 para um valor de pH na faixa de desde cerca de 7,0 a cerca de 9,0, e durante a etapa de coalescência, a solução pode, se desejado, ser ajustada para um pH mais ácido para ajustar a morfologia da partícula. O agente de coagulação é adicionado em uma solução ácida (por exemplo, uma solução de ácido nítrico 1 molar) à mistura de látex iônico e dispersão, e durante esta etapa de adição a viscosidade da mistura aumenta. Depois disso, aquecimento e agitação são aplicados para induzir agregação e formação de partículas de tamanho mícron. Quando o tamanho de partícula desejado é alcançado, este tamanho pode ser congelado por aumento do pH da mistura, por exemplo, de cerca de 7 a cerca de 9. Depois disso, a temperatura da mistura pode ser aumentada para a temperatura de coalescência desejada, por exemplo, de cerca de 80°C a cerca de 95°C. Subseqüentemente, a morfologia da partícula pode ser ajustada por diminuição do pH da mistura, por exemplo, para valores de desde cerca de 3,5 a cerca de 5,5.

Exemplos de pelo menos um tensoativo iônico incluem, mas não são limitados a, tensoativos aniônicos, tais como dodecilsulfato de sódio, sulfonato de dodecilbenzeno de sódio, dodecilnaftalenossulfato de sódio, sulfatos de dialquil benzenoalquila e sulfonatos, ácido abítico, NEOGEN R®, e NEOGEN SC® disponíveis da Kao, DOWFAX® disponível da Dow Chemical Co., e semelhantes, bem como suas misturas. Tensoativos aniônicos podem ser empregados em qualquer quantidade desejada ou eficaz, tais como de cerca de 0,01% a cerca de 10% em peso de monômeros usados para preparar a resina de copolímero, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 5%.

Outros exemplos do pelo menos um tensoativo iônico incluem, mas não são limitados a, tensoativos catiônicos, tais como cloreto de dialquil benzenoalquil amônio, cloreto de lauril trimetil amônio, cloreto de alquilbenzil mentil amônio, brometo de alquil benzil dimetil amônio, cloreto de benzalcônio, brometo de cetil piridínio, C12 brometo de trimetil amônio, C₁₅ brometo de trimetil amônio, Ci? brometo de trimetil amônio, sais de haleto de polioxietilalquilaminas quaternizadas, cloreto de dodecilbenzil trietil amônio, MIRAPOL® E ALKAQUAT® (disponíveis da Aklaril Chemical Company), SANIZOL® (cloreto de benzalcônio, disponível da Kao Chemicals), e semelhantes, bem como suas misturas. Tensoativos catiônicos podem ser empregados em quaisquer quantidades desejadas ou eficazes, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 5% em peso de água. A razão molar do tensoativo catiônico usado para a floculação do tensoativo aniônico usado na preparação do látex pode ser de cerca de 0,5:1 a cerca de 4:1.

Exemplos de tensoativos não-iônicos adequados incluem álcool polivinílico, ácido poliacrílico, metalose, metil celulose, etil celulose, propil celulose, hidróxi etil celulose, carbóxi metil celulose, éter de cetila de polioxietileno, éter de laurila de polioxietileno, éter de octila de polioxietileno, éter de octilfenila de polioxietileno, éter de oleíla de polioxietileno, monolaurato de sorbitano de polioxietileno, éter de estearila de polioxietileno, éter de nonilfenila de polioxietileno, dialquilfenoxipoli(etilenoóxi)etanol (disponível Rhone-Poulenc como IGEPAL CA-210®, IGEPAL CA-520® IGEPAL CA-720®, IGEPAL CO-890®, IGEPAL CO-720, IGEPAL CO-290®, ANTAROX 890® e ANTAROX 897®), e semelhantes, bem como suas misturas. O tensoativo não-iônico pode estar presente em qualquer quantidade desejada ou eficaz, por exemplo, de cerca de 0,01% a cerca de 10% em peso de monômeros usados para preparar a resina de copolímero, e como um outro exemplo, de cerca de 0,1% a cerca de 5%.

Processos de agregação de emulsão adequados para a produção das partículas de toner são ilustrados em numerosas patentes. Os componentes e os processos das patentes podem ser selecionados para o presente desenvolvimento e suas concretizações.

As composições de toner podem ser usadas para criar imagens sobre um substrato, tais como papel, papelão, plástico, folha, metal e suas combinações. Uma vez que a imagem é formada, ela pode ser fundida, por exemplo, um dos processos descritos acima. As imagens fundidas podem então ser expostas a um sistema de cura, tal como um sistema de cura por raios X, raio gama, luz ultravioleta, microonda ou feixe de elétrons. Por exemplo, em um sistema de cura por feixe de elétrons, tal como um sistema de cura por Feixe de Elétrons CB-175 Electrocure, está disponível da Energy Sciences. O sistema de cura por feixe de elétrons pode produzir radiação a uma temperatura que varia de cerca de 5°C a cerca de 30°C, a uma dose que varia de cerca de 0,2 a cerca de 10 Mrads, e a uma taxa de dose que varia de cerca de 40 a cerca de 150 Mrads/s. Além do mais, a radiação por feixe de elétrons pode ter uma taxa de cura que varia de cerca de 10 a cerca de 300 fpm, pode ter um potencial de aceleração que varia de cerca de 150 a cerca de 300 kV, e pode ter um tempo de residência que varia de cerca de 2 a cerca de 100 segundos. A radiação por feixe de elétrons pode curar o toner.

Exemplo

O seguinte exemplo é ilustrativo e não é limitante dos presentes ensinamentos.

Síntese de látex de polímero: Exemplo de látex (I). Látex de polímero de poli(estireno-butil acrilato-beta-carboxietil acrilato)

Um látex de polímero (EP501) constituído de um copolímero de estireno/n-butil acrilato/beta-carboxietil acrilato de 74:23:3 preparado com 1,7 pph de dodecanotiol (agente de transferência de cadeia), 0,35 pph de agente de ramificação (A-DOD, decanodiol diacrilato, disponível da ShinNajamura Co., Japão) e 1,5 por cento de iniciador de persulfato de amônio foram sintetizados por um processo de polimerização em emulsão semicontínua, usando-se o tensoativo aniônico SOWFAX 2A1® (dissulfonato de difenóxido de tetrapropila de sódio, 47 por cento de agente ativo, disponível da Dow Chemical).

Em um reator revestido de aço inoxidável de 11,35 I (3 galões) com rotores de trajetória dupla (um rotor de quatro lâminas “inclinadas” cada) ajustado a 35 rpm, 3,87 kg de água deionizada com 5,21 gramas de DOWFAX 24A1® (7 por cento do tensoativo total) foram carregados enquanto a temperatura foi aumentada a partir da temperatura ambiente, cerca de 23 a cerca de 25°C, até 75°C. Uma emulsão de monômero foi preparada por mistura de uma mistura de monômero (3108 gramas de estireno, 966 gramas de acrilato de n-butila, 122 gramas de acritato de 2-carboxietila (betaCEA)), 14,3 gramas de A-DOD e 45 gramas de 1-dodecanotiol, com 1930 gramas de água deionizada e 80,7 gramas de DOWFAX 24A1® (93 por cento do tensoativo total), a temperatura ambiente, por 30 minutos, em um tanque de Pope de 5,67 I (1,5 galão). 63 gramas da emulsão de origem foram bombeados da emulsão do monômero para dentro de um béquer de 0,75 I (0,2 galão) e subseqüentemente a emulsão de origem foi introduzida para dentro do reator a 75°C. Uma solução iniciadora preparada a partir de 61 gramas de persulfato de amônio em 302 gramas de água deionizada foi adicionada, durante 20 minutos, depois da adição da emulsão de origem. O reator foi agitado a 48 rpm por um adicional de 20 minutos para permitir formação de partícula de origem, a 75°C. A emulsão de monômero foi então introduzida no reator. A alimentação de emulsão de monômero foi parada depois de 110 minutos e 24,9 gramas de 1-dodecanotiol (DDT) foram adicionados à emulsão restante no tanque de Pope de 5,67 I (1,5 galão) que foi misturada por uns outros 5 minutos antes que a alimentação prosseguisse. A emulsão de monômero remanescente foi introduzida no reator durante 90 minutos. No fim da alimentação com monômero, a emulsão foi pós-aquecida a 75°C, por 180 minutos, em seguida foi resfriada para 25°C. O sistema de reação foi desoxigenado por passagem de uma corrente de nitrogênio através dele durante a reação. Uma resina de látex contendo 42 por cento em peso de resina de acrilato de estireno-butil-acrilato-beta-carboxietila, 57 por cento em peso de água, 0,4 por cento em peso de tensoativo aniônico DOWFAX 2A1®, 0,6 por cento de espécie de sal de sulfato de amônio foi obtido. O polímero amorfo resultante poli(acrilato de estireno-butil acrilatoácido acrílico-beta-carboxietila) possuía um peso molecular médio por peso M_w de 33.200, e um peso molecular médio por número M_n de 10.400, como determinado em um Waters GPC, e um Tg de ponto médio de 50,7°C, como medido em um Seiko DSC. O polímero ou a resina de látex possuía um diâmetro médio por volume de 222 nanômetros como medido por técnica de dispersão de luz em um Medidor de Tamanho de Partícula Coulter N4 Plus.

Exemplo de látex (II). Látex de polímero de poli (acrilato de estireno-butil metacrilato-beta-carboxietila)

Um látex de polímero (EP502) constituído de copolímero de estireno/metacrilato de n-butila/acrilato de beta-carboxietila 74:23:3, preparado com 1,7 pph de dodecanotiol (agente de transferência de cadeia), 0,35 pph de agente de ramificação (A-DOD, decanodiol diacrilato, disponível da Shin-Najamura Co., Japão) e 1,5 por cento de iniciador de persulfato de amônio, foi sintetizado por um processo de polimerização em emulsão semicontínuo, usando-se o tensoativo aniônico DOWFAX 2A1® (dissulfonato de difenóxido de tetrapropila de sódio, 47 por cento de agente ativo, disponível da Dow Chemical).

Em um reator revestido de aço inoxidável de 11,35 I (3 galões) com rotores de trajetória dupla (um rotor de quatro lâminas “inclinadas cada”) ajustado a 35 rpm, 3,87 quilogramas de água deionizada com 5,21 gramas de DOWFAX 2A1® (7 por cento do tensoativo total) foram carregados enquanto a temperatura foi aumentada a partir da temperatura ambiente, cerca de 23 a cerca de 25°C até 75°C. Uma emulsão de monômero foi preparada por misturação de uma mistura de monômero (3108 gramas de estireno, 966 gramas de metacrilato de n-butila, 122 gramas de acrilato de 2-carboxietila), 14,3 gramas de A-DOD e 45 gramas de 1-dodecanotiol, com 1930 gramas de água deionizada e 80,7 gramas de DOWFAX 2A1® (93 por cento do tensoativo total), a temperatura ambiente, por 30 minutos, em um tanque de Pope de 5,67 I (1,5 galão). 63 gramas da emulsão de origem foram bombeados da emulsão de monômero para dentro de um béquer de 0,75 I (0,2 galão) e subseqüentemente a emulsão de origem foi carregada para dentro do reator a 75°C. Uma solução iniciadora preparada a partir de 61 gramas de persulfato de amônio em 302 gramas de água deionizada foi adicionada, durante 20 minutos, depois da adição de emulsão de origem. O reator foi agitado a 48 rpm por um adicional de 20 minutos, para permitir formação de partícula de origem a 75°C. A emulsão de monômero foi então introduzida no reator. A alimentação de emulsão de monômero foi parada depois de 110 minutos e 24,9 gramas de 1-dodecanotiol (DDT) foram adicio18 nados à emulsão restante no tanque de Polpe de 5,67 I (1,5 galão) que foi misturada por uns outros 5 minutos antes que a alimentação prosseguisse. A emulsão de monômero remanescente foi introduzida no reator durante 90 minutos. No fim da alimentação de monômero, a emulsão foi pós-aquecida a 75°C por 180 minutos, em seguida foi resfriada para 25°C. O sistema de reação foi desoxigenado por passagem de uma corrente de nitrogênio através dele durante a reação. Uma resina de látex contendo 42 por cento em peso de resina de estireno-butil metacrilato-beta-carboxietil acrilato, 57 por cento em peso de água, 0,4 por cento em peso de tensoativo aniônico DOWFAX 2A1®, 0,6 por cento de uma espécie de sal de sulfato de amônio, foi obtida. O polímero amorfo resultante poli(acrilato de estireno-butil metacrilato-betacarboxietila) possuía um peso molecular médio por peso M_w de 53.800, e um peso molecular central por número M_n de 16.700, como determinado em um Waters GPC, e um Tg de ponto central de 59,2°C, como medido em um Seiko DSC. O polímero ou resina de látex possuía um diâmetro médio por volume de 241 nanômetros, como medido por técnica de dispersão de luz em um Medidor de Tamanho de Partícula Coulter N4 Plus.

Exemplo de látex Comparativo (I).

Látex de polímero de Poli (acrilato de estireno-butil metacrilatobeta-carboxietila)

Um polímero de látex (EP515) constituído de um copolímero de estireno/acrilato de n-butila/ácido acrílico de 74:23:3, preparado com 1,7 pph de dodecanotiol (agente de transferência de cadeia), 0,35 pph de agente de ramificação (A-DOD, decanodiol diacrilato, disponível da Shin-Najamura Co., Japão) e 1,5 por cento de iniciador de persulfato de amônio, foi sintetizado por um processo de polimerização em emulsão semicontínuo, usando-se o tensoativo aniônico DOWFAX 2A1® (dissulfonato de difenóxido de tetrapropila de sódio, 47 por cento de agente ativo, disponível da Dow Chemical).

Um reator revestido de aço inoxidável de 11,35 I (3 galões) com rotores de trajetória dupla (um rotor de quatro lâminas “inclinadas cada”) ajustado a 35 rpm, 3,87 quilogramas de água deionizada com 5,21 gramas de DOWFAX 2A1® (7 por cento do tensoativo total) foram carregados, enquanto a temperatura foi aumentada a partir da temperatura ambiente, cerca de 23 a cerca de 25°C até 75°C. Uma emulsão de monômero foi preparada por misturação de uma mistura de monômero (3108 gramas de estireno, 966 gramas de acrilato de n-butila, 122 gramas de ácido acrílico), 14,3 gramas de A-DOD e 45 gramas de 1-dodecanotiol, com 1930 gramas de água deionizada e 80,7 gramas de DOWFAX 2A1 (93 por cento do tensoativo total), a temperatura ambiente, por 30 minutos, em um tanque de Pope de 5,67 I (1,5 galão). 63 gramas da emulsão de origem foram bombeados da emulsão de monômero para dentro de um béquer de 0,75 I (0,2 galão) e subseqüentemente a emulsão de origem foi carregada para dentro do reator a 75°C. Uma solução iniciadora preparada a partir de 61 gramas de persulfato de amônio em 302 gramas de água deionizada foi adicionada, durante 20 minutos, depois da adição de emulsão de origem. O reator foi agitado a 48 rpm por um adicional de 20 minutos, para permitir formação de partícula a 75°C. A emulsão de monômero foi então introduzida no reator. A alimentação de emulsão de monômero foi parada depois de 110 minutos e 24,9 gramas de 1-dodecanotiol (DDT) foram adicionados à emulsão remanescente no tanque de Pope de 5,67 I (1,5 galão), que foi misturada por uns outros 5 minutos antes que a alimentação prosseguisse. A emulsão de monômero restante foi introduzida no reator durante 90 minutos. No fim da alimentação de monômero, a emulsão foi pós-aquecida a 75°C por 180 minutos, em seguida foi resfriada para 25°C. O sistema de reação foi desoxigenado por passagem de uma corrente de nitrogênio através dele durante a reação. Uma resina de látex contendo 42 por cento em peso de resina de estireno-butil acrilato-ácido acrílico, 57 por cento em peso de água, 0,4 por cento em peso de tensoativo aniônico DOWFAX 2A1®, 0,6 por cento de uma espécie de sal de sulfato de amônio, foi obtida. O polímero amorfo resultante poli(estireno-butil acrilato-ácido acrílico) possuía um peso molecular médio por peso M_w de 36.800, e um peso molecular médio por número M_n de 11.200, como determinado em um Waters GPC, e um Tg de ponto médio de 53,1 °C como medido em um Seiko DSC. O polímero ou resina de látex possuía um diâmetro médio por volume de 219 nanômetros, como medido por técnica de dispersão de luz em um

Medidor de Tamanho de Partícula N4 Plus.

Preparação de partícula de toner

Exemplo 1 - Partículas amarelas de toner de 5,6 micrômetros produzidas pelo processo de aqregação/coalescência PAC:

O látex de polímero de poli(acrilato de estireno-butil acrilatobeta-carboxietila) de Exemplo de látex (I) (EP501) acima foi utilizado em um processo de agregação/coalescência (A/C), para produzir partículas de 5,6 micrômetros (diâmetro médio por volume) com distribuição de tamanho estreita.

500 Gramas de água deionizada foram colocados em um béquer de aço inoxidável e foram homogeneizados a 5.000 rpm, enquanto foram adicionados 300 gramas de látex poli(acrilato de estireno-butil acrilato-betacarboxietila) (EP50I), 37,16 gramas da dispersão de cera de polietileno POLIWAX 725® (Mw de 725, 31 por cento de agente ativo, disponível da BakerPetrolite Company), seguido pela adição de 38,3 gramas de dispersão de pigmento amarelo PY74 (17 por cento de agente ativo, disponível da Sun Chemicals), diluídos com 110 gramas de água deionizada. À combinação de látex/pigmento homogeneizada resultante, 2,4 gramas de solução de 10 por cento de PAC (cloreto de polialumínio, obtido a partir de Asada Company de Japão), diluídos com 24 gramas de HNO₃ 0,02 N foram adicionados, gota a gota, para causar uma floculação do pigmento amarelo FY74, 6 por cento em peso, o POLIWAX 725®, 9 por cento em peso, a resina, 84,88 por cento em peso, e 0,12 por cento em peso do PAC. Depois que a adição estava completa, a homogeneização foi continuada por um adicional de 2 minutos, para formar uma mistura cremosa com um tamanho médio de partícula por volume de 2,63 e com um GSDv de 1,20. A mistura cremosa foi então transferida para dentro de um reator de vidro de 2 litros e foi agitada a 350 rpm, enquanto sendo aquecida de cerca de 52°C a cerca de 53°C. O crescimento de partícula foi monitorado durante o aquecimento. Quando o diâmetro de tamanho de partícula dos sólidos por volume era igual a 5,54 (GSDv = 1,21), o pH da pasta foi ajustado. A pasta era constituída de cerca de 16 por cento em peso de toner e de cerca de 84 por cento em peso de água. O toner era constituído de cerca de 6 por cento de pigmento amarelo PY74, cerca de 9 por cento de POLIWAX 725®, cerca de 0,2 por cento em peso de PAC e cerca de 84,8 por cento em peso da resina poli(acrilato de estireno-butil acrilatobeta-carboxietila). A quantidade dos componentes de toner era cerca de 100 por cento. O pH foi ajustado para 7,5 pela adição de uma solução de 2 por cento de NaOH e a velocidade no reator foi reduzida a 200 rpm. Depois de 1/2 hora de agitação a 53°C, a temperatura no reator foi aumentada para 95°C. Depois de uma hora de aquecimento a 95°C, o pH da pasta foi ajustado para 4,3 e o aquecimento foi continuado por um adicional de 5 horas. Depois disso, o conteúdo do reator foi resfriado a cerca da temperatura ambiente, em todos os Exemplos, cerca de 23°C a cerca de 25°C, e foi descarregado. Uma pasta de 16 por cento de sólidos de partículas de toner pretas de 5,64 micrômetros, com GSDv = 1,21, foi obtida. O produto toner resultante era constituído de cerca de 6 por cento de pigmento amarelo PY74, cerca de 9 por cento de POLIWAX 725®, cerca de 0,2 por cento em peso de FAC e cerca de 84,8 por cento em peso da resina poli(acrilato de estireno-butil acrilato-beta-carboxietila), e em que a quantidade dos componentes de toner era cerca de 100 por cento. As partículas de toner foram então lavadas com água deionizada cinco vezes e foram secas.

Exemplo II - Partículas de toner amarelas de 5,6 micrômetros geradas por processo de aqregação/coalescência (PAC)

O látex de polímero poli (metacrilato de estireno-butil acrilatobeta-carboxietila) do exemplo de látex (II) (EP502) acima foi utilizado em um processo de agregação/coalescência (A/C) para produzir partículas de 5,6 micrômetros (diâmetro médio por volume) com uma distribuição de tamanho estreita.

500 gramas de Água deionizada foram colocados em um Bécher de aço inoxidável e foram homogeneizados a 5.000 rpm, enquanto foram adicionados 300 gramas de látex poli(acrilato de estireno-butil metacrilatobeta-carboxietila) (EP502), 37,16 gramas da dispersão de cera de polietileno POLYWAX 725® (Mw de 725, 31 por cento de agente ativo, disponível da Baker-Petrolite Company) seguido pela adição de 38,3 gramas de dispersão de pigmento amarelo PYT4 (17 por cento de agente ativo, disponível da Sun Chemicals) diluídos com 110 gramas de água deionizada. À combinação de látex/pigmento homogeneizado resultante, 2,4 gramas de 10 por cento de solução de PAC (cloreto de polialumínio, obtido a partir de Asada Company do Japão), diluídos com 2,4 gramas de NHO₃ 0,02 N foram adicionados, gota a gota, para causar uma floculação do pigmento amarelo PY74, 6 por cento em peso do POLYWAX 725®, 9 por cento em peso, a resina, 84,88 por cento em peso, e 0,12 por cento em peso do PAC. Depois que a adição foi completada, a homogeneização foi continuada por um adicional de 2 minutos para formar uma mistura cremosa, com um tamanho médio de partícula por volume de 2,68, e com GSDv de 1,21. A mistura cremosa foi então transferida para dentro de um reator de vidro de 2 litros e foi agitada a 350 rpm, enquanto sendo aquecida de cerca de 52°C a cerca de 53°C. O crescimento de partícula foi monitorado durante o aquecimento. Quando o diâmetro de tamanho de partícula dos sólidos por volume era igual a 5,44 (GSDv = 1,20), o pH da pasta foi ajustado. A pasta era constituída de cerca de 16 por cento em peso de toner e de cerca de 84 por cento em peso de água. O toner era constituído de cerca de 6 por cento de pigmento amarelo PY74, cerca de 9 por cento de POLIWAX 725®, cerca de 0,2 por cento em peso de PAC e cerca de 84,8 por cento em peso da resina poli (acrilato de estireno-butil metacrilato-beta-carboxietila). A quantidade dos componentes de toner era cerca de 100 por cento. O pH foi ajustado para 7,5 pela adição de uma solução de 2 por cento de NaOH e a velocidade no reator foi reduzida a 200 rpm. Depois de 1/2 hora de agitação a 53°C, a temperatura no reator foi aumentada para 95°C. Depois de uma hora de aquecimento a 95°C, o pH da pasta foi ajustado para 4,3 e o aquecimento foi continuado por um adicional de 5 horas. Depois disso, o conteúdo do reator foi resfriado a cerca da temperatura ambiente, em todos os Exemplos, cerca de 23°C a cerca de 25°C, e foi descarregado. Uma pasta de 16 por cento de sólidos de partículas de toner pretas de 5,62 micrômetros, com GSDv = 1,19, foi obtida. O produto toner resultante era constituído de cerca de 6 por cento de pigmento amarelo PY74, cerca de 9 por cento de POLYWAX 725®, cerca de 0,2 por cento em peso de

PAC e cerca de 84,8 por cento em peso da resina poli (acrilato de estirenobutil metacrilato-beta-carboxietila), e em que a quantidade dos componentes de toner era cerca de 100 por cento. As partículas de toner foram então lavadas com água deionizada cinco vezes e foram secas.

Exemplo III - Partículas de toner amarelas de 5,7 micrômetros geradas por um processo convencional:

Um toner de poliéster contendo acrilato de beta-carboxietila foi preparado por misturação sob fusão no dispositivo de extrusão Haake Rheomix TIPO 557-1302, obtido a partir de Polylab System, 260 gramas de uma resina de poliéster que era constituída de 63,7 partes em peso de 4,4-hidróxi etóxi bisfenol A tereftalato, 17 partes em peso de 1,4-cicloexano dimetanol tereftalato, 4,3 partes em peso de acrilato de beta-carboxietila, 6 partes em peso de pigmento amarelo PY74 (disponível da Sun Chemicals), e 9 partes em peso de POLIWAX 725® (Mw de 725, disponível da Baker-Fetrolite Company). O produto foi aquecido a 120°C, por 20 minutos, no misturador acima, com a velocidade de 100 rpm. Subseqüentemente, a resina extrudada de toner de poliéster resultante foi submetida à moagem, em um mícronizador (Sturtevant Mill Company, Boston, Mass.), que permite partículas de poliéster com um diâmetro médio por volume de 5,72 micrômetros, com GSDv = 1,35, foi obtida. O produto de toner resultante era constituído de cerca de 6 por cento de pigmento amarelo PY74, cerca de 9 por cento de POLYWAX 725®, e cerca de 85 por cento em peso de acrilato de beta-carboxietila, contendo resina de poliéster.

Exemplo Comparativo I - Partículas de toner amarelas de 5,6 micrômetros geradas por processo de aqregação/coalescência PAC

O látex de polímero de poli (estireno-butil acrilato-ácido acrílico) do exemplo de látex Comparativo (I) (EP515) acima foi utilizado em um processo de agregação/coalescência (A/C) para produzir partículas de 5,6 micrômetros (diâmetro médio por volume), com distribuição de tamanho estreita. 500 gramas de água deionizada foram colocados em um béquer de aço inoxidável e foram homogeneizados a 5.000 rpm, enquanto foram adicionados 300 gramas de látex poli (estireno-butil acrilato-ácido acrílico) (EP515),

37,16 gramas da dispersão de cera de polietileno FOLYWAX 725® (Mw de 725, 31 por cento de agente ativo, disponível da BakerFetrolite Company), seguido pela adição de 38,3 gramas de dispersão de pigmento amarelo PY74 (17 por cento de agente ativo, disponível da Sun Chemicals), diluídos com 110 gramas de água deionizada. À combinação de látex/pigmento homogeneizada resultante, 2,4 gramas de solução de 10 por cento PAC (cloreto de polialumínio, obtido a partir de Asada Company de Japão), diluídos com 24 gramas de HN0₃0,02 N foram adicionados, gota a gota, para causar uma floculação do pigmento amarelo PY74, 6 por cento em peso, o POLYWAX 725®, 9 por cento em peso, a resina, 84,88 por cento em peso, e 0,12 por cento em peso do PAC. Depois que a adição estava completa, homogeneização foi continuada por um adicional de 2 minutos para formar uma mistura cremosa com um tamanho médio de partícula por volume de 2,68 e com um GSDv de 1,21. A mistura cremosa foi então transferida para dentro de um reator de vidro de 2 litros e foi agitada a 350 rpm, enquanto sendo aquecida de cerca de 52°C a cerca de 53°C. O crescimento de partícula foi monitorado durante o aquecimento. Ouando o diâmetro de tamanho de partícula dos sólidos por volume era igual a 4,84 (GSDv = 1,21), o pH da pasta foi ajustado. A pasta era constituída de cerca de 16 por cento em peso de toner e de cerca de 84 por cento em peso de água. O toner era constituído de cerca de 6 por cento de pigmento amarelo PY74, cerca de 9 por cento de POLIWAX 725®, cerca de 0,2 por cento em peso de FAC e cerca de 84,8 por cento em peso da resina poli (estireno-butil acrilato-ácido acrílico). A quantidade dos componentes de toner era cerca de 100 por cento. O pH foi ajustado para 7,5 pela adição de uma solução a 2 por cento de NaOH e a velocidade no reator foi reduzida a 200 rpm. Depois de 1/2 hora de agitação a 53°C, a temperatura no reator foi aumentada para 95°C. Depois de uma hora de aquecimento a 95°C, o pH da pasta foi ajustado para 4,3 e o aquecimento foi continuado por um adicional de 5 horas. Depois disso, o conteúdo do reator foi resfriado a cerca da temperatura ambiente, em todos os Exemplos, cerca de 23°C a cerca de 25°C, e foi descarregado. Uma pasta de 16 por cento de sólidos de partículas de toner pretas de 5,65 micrômetros, com GSDv =

1,22, foi obtida.

O produto toner resultante era constituído de cerca de 6 por cento de pigmento amarelo PY74, cerca de 9 por cento de POLIWAX 725®, cerca de 0,2 por cento em peso de PAC e cerca de 84,8 por cento em peso da resina poli (estireno-butil acrilato-ácido acrílico), e em que a quantidade dos componentes de toner era cerca de 100 por cento. As partículas de toner foram então lavadas com água deionizada cinco vezes e foram secas.

Avaliação:

Toners amarelos dos Exemplos I a III e Exemplo Comparativo I acima foram avaliados por formação de imagens em uma copiadora Majectik 5765, tanto em papel Xerox 4024, quanto transparência Xerox 3R3108, e fusão das imagens usando-se fundidor de alinhamento de correia livre Imari-MF. Depois da etapa de fusão, as imagens de toner amarelas dos exemplos I a III e Exemplo Comparativo I demonstraram resistência a esfregamento fraca. Todas as imagens foram manchadas depois de 10 esfregamentos duplos com pano umedecido com tolueno.

Toners amarelos dos exemplos I a III e Exemplo Comparativo I acima foram avaliados por formação de imagens em uma copiadora Majectik 5765, tanto em papel Xerox 4024, quanto transparência Xerox 3R3108, e fusão das imagens usando-se fundidor de alinhamento de correia livre Imari-MF. Depois da etapa de fusão, as imagens foram expostas a um sistema de cura por Feixe de Elétrons CB-175 Electrocure (disponível da Energy Sciences), com um potencial de aceleração de 175 kV. O tempo de exposição (tempo de residência) é ajustado a cerca de 1 minuto. A dose de feixe de elétrons foi ajustada para cerca de 5 Mrads, com uma taxa de dose de 100 Mrads/seg. A temperatura de radiação foi mantida entre 25 a 30°C. As imagens de toner amarelas pós-curadas dos exemplos I a III demonstraram excelente resistência a esfregamento. As imagens resistiram a 20 esfregamentos duplos com pano umedecido com tolueno. Em contraste com isso, as imagens tonalizadoras amarelas do Exemplo Comparativo I demonstraram resistência a esfregamento fraca. As imagens de toner amarelas do Exemplo Comparativo I foram manchadas depois de 5 esfregamentos duplos com pano umedecido com tolueno.

Imagens sobre substratos de polímero e embalagem de papelão foram realizadas em bancada fixa de desenvolvimento de instalação e fusão. O revelador acima mencionado, produzido para copiadora MajectiK 5765, foi incorporado em um dispositivo de imagem eletrostatográfico com uma zona de desenvolvimento em cascata. Os substratos usados para o desenvolvimento eram de papelão de papel marrom e um pouco de substratos de polímero diferentes, tais como polietileno tereftalato (PET), polietileno de alta densidade (HDPE), polipropileno (PP), e NYLON®. Depois de cerca de 1,4 gm/cm² de densidade sólida serem desenvolvidos, o substrato e o toner foram fundidos, usando-se um rolo fundidor de borracha de silicone de uma máquina Xerox 5028. A temperatura de superfície do rolo fundidor foi ajustada a cerca de 204,4°C (400°F) e a velocidade foi ajustada a cerca de 120 rpm. Depois da etapa de fusão, estas imagens de toner amarelas foram expostas a um sistema de cura por Feixe de Elétrons CB-175 Electrocure e os testes de esfregamento foram realizados, como mencionado acima. Todas as imagens produzidas a partir do toner dos exemplos I a III sobre os substratos de polímero e papelões de embalagem resistiram a 20 esfregamentos duplos com pano umedecido com tolueno, que mostraram aperfeiçoamento em resistência a solvente depois da cura por feixe de elétrons, em comparação com imagens de toner curáveis por feixe de não elétrons produzidas a partir do Exemplo Comparativo I. Películas de polietileno e de polipropileno mostraram desenvolvimento equivalente, tanto em películas de PET, quanto nos substratos. Películas de PE e PP são excelentes substratos para toners fundidos abaixo de 120°C.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo, caracterizado pelo fato de que compreende:

formar uma imagem com toner sobre um substrato, fundir a imagem formada pelo toner ao substrato, e

5 radiar a imagem formada pelo toner com radiação por feixe de elétrons, em que a radiação resulta em curar o toner, e em que a radiação por feixe de elétrons é produzida por um sistema de cura por feixe de elétrons.

10 em que o toner compreende pelo menos uma resina e pelo menos um corante, e em que o toner é gerado por um método de coalescência de agregação de emulsão, em que a resina compreende pelo menos um monômero de vinila e pelo menos um polímero curável por feixe de elétrons,

15 em que pelo menos um polímero curável por feixe de elétrons é obtenível por polimerização em emulsão de uma mistura de ácido acrílico dimérico e ácido acrílico oligomérico, em que pelo menos um dentre o ácido acrílico dimérico e o ácido acrílico oligomérico é um ácido alcenóico.

20
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a radiação por feixe de elétrons é aplicada a uma temperatura variando de 5°C a 30°C, a uma dose variando de 0,2 a 10 Mrads, e a uma taxa de dose variando de 40 a 150 Mrads/s.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo

25 fato de que o ácido alcenóico é um monômero carbóxi-funcional olefinicamente insaturado tem a formula:

O O

II II

CH₂ = CH — C — O CH₂CH₂— C-f-„OH onde n é um número inteiro de 1 a 20.

Petição 870180022989, de 22/03/2018, pág. 10/14