BRPI0704484B1 - Processos para formar partículas - Google Patents

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Allan K. Chen
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Abstract

toners de poliéster com agregação em emulsão. a presente invenção refere-se a um toner com agregação em emulsão, incluindo uma resina amorfa e uma resina cristalina, em que o toner tem um índice de acidez entre cerca de 16 mg/eq de koh e cerca de 40 mg/eq de koh e uma razão de sensibilidade à umidade relativa entre cerca de 1 e cerca de 2, e em que a resina cristalina tem um ponto de fusão de pelo menos cerca de 60°c. o processo para formar partículas inclui gerar uma emulsão de uma resina poliéster que tem um índice de acidez entre cerca de 16 mg/eq de koh e cerca de 40 mg/eq de koh, e gerar partículas agregadas a partir da emulsão. resultam uma maior capacidade de manutenção da carga elétrica e resistividade do toner, gerando desta forma alta qualidade e alto brilho das cópias, e proporcionando carregamento elétrico xerográfico estável em todas as condições ambientais.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSOS PARA FORMAR PARTÍCULAS.
Antecedentes da Invenção
A presente invenção refere-se geralamente a toners e reveladores que contêm os toners, e seu uso em métodos para formar e revelar imagens de boa qualidade e brilho, particularmente toners com agregação em emulsão, que contêm uma resina poliéster.
Os toners desta invenção são vantajosos por proporcionarem cópias com a desejada qualidade e alto brilho, e carregamento elétrico xerográfico estável em todas condições ambientais.
Referências
Os toners com agregação em emulsão são toners excelentes para formar imagens impressas e/ou xerográficas pelo fato de que os toners podem ser fabricadas para terem tamanhos uniformes e pelo fato de que os toners são menos prejudiciais para o meio ambiente. As patentes que descrevem toners com agregação em emulsão incluem, por exemplo, as patentes nUS 5.370.963, 5.418.108, 5.290.654, 5.278.020, 5.308.734, 5.344.738,
5.403.693, 5.364.729, 5.346.797, 5.348.832, 5.405.728, 5.366.841,
5.496.676, 5.527.658, 5.585.215, 5.650.255, 5.650.256, 5.501.935,
5.723.253, 5.744.520, 5.763.133, 5.766.818, 5.747.215, 5.827.633,
5.853.944, 5.804.349, 5.840.462, e 5.869.215, cujos teores são aqui incorporados como referência.
São conhecidos dois tipos principais de toners com agregação em emulsão (ou EA). Um tipo de processo de agregação em emulsão é o que forma partículas baseadas em acrilato, por exemplo, baseadas em estireno-acrilato. Vide, por exemplo, a patente n- US 6.120.967, aqui incorporada como referência em sua totalidade, como um exemplo desse toner com agregação em emulsão. Outro tipo de processo de agregação em emulsão forma partículas baseadas em poliéster, por exemplo, poliéster sulfonado. Vide, por exemplo, a patente n° US 5.916.725, aqui incorporada como referência em sua totalidade, como um exemplo de um toner com agregação em emulsão.
As técnicas de agregação em emulsão envolvem tipicamente a formação de um látex em emulsão das partículas da resina, partículas estas que têm um tamanho pequeno, por exemplo, entre cerca de 5 e cerca de 500 nanómetros de diâmetro, aquecendo a resina, opcionalmente com um 5 solvente, caso necessário, em água, ou produzindo um látex em água, usando polimerização em emulsão. Uma dispersão de colorante, por exemplo, de um pigmento dispersado em água, opcionalmente também com uma resina adicional, é formada separadamente. A dispersão de colorante é adi-
cionada à mistura do látex em emulsão, e um agente agregador ou agente complexante é então tipicamente adicionado para iniciar a agregação de partículas do toner com tamanho maior. Depois que as partículas de toner com o tamanho desejado são obtidas, a agregação é interrompida. As partículas agregadas do toner podem ser então aquecidas para permitir a coalescência/fusão, obtendo desta forma as partículas de toner fundidas agregadas.
São conhecidos toners de baixa fixação que compreendem resinas semicristalinas, tais como aqueles descritos na patente n2 US 5.166.026. Naquele caso, estão descritos toners que compreendem uma resina de copolímero semicristalina, tal como uma resina de copolímero de poli(alfaolefina), com um ponto de fusão entre cerca de 30°C e cerca de 100°C, e contendo grupos funcionais que compreendem hidróxi, carbóxi, amina, amido, amônio ou halo, e partículas de pigmento. Similarmente, na patente n2
US 4.952.477, estão descritas composições de toner que compreendem partículas de resina selecionadas no grupo que consiste em uma poliolefina semicristalina e seus copolímeros com uma ponto de fusão entre cerca de ‘25 50°C e cerca de 100°C, e partículas de pigmento.
Os toners de baixa fixação baseados em materiais cristalinos estão descritos na patente n2 US 6.413.691. Nesta patente, está ilustrado um toner que compreende uma resina aglutinante e um colorante, sendo que a resina aglutinante contém um poliéster cristalino que contém um ácido carboxílico com duas ou mais valências que têm um grupo de ácido sulfônico como um componente monomérico.
Os toners baseados em materiais cristalinos estão descritos na patente n2 US 4.254.207. Os toners de baixa fixação, que compreendem uma resina cristalina reticulante e uma resina poliéster amorfa, estão ilustrados nas patentes n— US 5.147,747 e US 5.057.392. Em cada uma delas, o pó do toner compreende, por exemplo, partículas poliméricas de poliéster cristalino carboxilado e poliéster amorfo parcialmente carboxilado que foram reticulados entre si em uma temperatura elevada com o auxílio de uma resina epóxi novolac e um catalisador reticulante.
Os toners com agregação em emulsão, baseados em poliéster, podem apresentar um decréscimo na capacidade de manutenção da carga elétrica, e na resistividade do toner, por exemplo, o carregamento elétrico da zona A e a revelação podem ser diminuídos em virtude da sensibilidade à umidade relativa da resina poliéster e o uso de íons, tais como metais, na etapa de agregação. Além disso, mudanças drásticas no pH durante o processo de fabricação do toner podem promover a hidrólise da resina poliéster em água, e assim sendo, podem criar oligômeros e subprodutos iônicos indesejados, especialmente em temperaturas elevadas. Adicionalmente, o uso de tensoativos demais também pode criar esses problemas, a menos que sejam removidos. Existe, assim, uma necessidade de se obter um toner que minimiza ou evita o uso de metais como coagulantes, e tensoativos em excesso, e uma faixa mais neutra de pH do processo, para melhorar o desempenho dos toners, particularmente na zona A.
O que ainda se deseja é um toner de resina poliéster com agregação em emulsão, que consegue atingir excelente qualidade de impressão, alto brilho, e carregamento elétrico xerográfico estável em todas as condições ambientais, para todas as cores, e ao mesmo tempo, minimizando ou eliminando o uso de íons, e o uso de tensoativos no processo de fabricação dos toners seja minimizado.
Sumário
Estes e outros aperfeiçoamentos são realizados pelos toners aqui descritos.
Em certas modalidades, o toner é um toner de poliéster com agregação em emulsão, que compreende uma resina amorfa e uma resina cristalina, onde o toner tem um índice de acidez entre cerca de 16 mg/eq de KOH e cerca de 40 mg/eq de KOH, onde o toner tem um ponto de fusão entre cerca de 50°C e cerca de 130°C.
Em certas modalidades, descreve-se um processo para formar 5 partículas, compreendendo gerar uma emulsão de uma resina poliéster que tem um índice de acidez entre cerca de 16 mg/eq de KOH e cerca de 40 mg/eq de KOH, e submeter a emulsão à agregação, para formar partículas de toner agregadas.
Modalidades
Os toners úteis para aplicações xerográficas devem possuir certas propriedades relacionadas à estabilidade na estocagem e integridade do tamanho de partícula. Isto é, deseja-se que as partículas permaneçam intactas e não aglomerem até que elas sejam fundidas sobre o papel. Como as condições ambientais variam, os toners também não devem aglomerar subs15 tancialmente até uma temperatura entre cerca de 50°C a cerca de 55°C.
O toner, que compreende pelo menos resina e colorante, deve apresentar também propriedades triboelétricas aceitáveis, que variam com o tipo de carreador ou de composição reveladora.
O toner deve possuir também propriedades de baixo ponto de fusão. Isto é, o toner pode ser um toner com ponto de fusão baixo ou ultrabaixo. Os toners com ponto de fusão baixo apresentam um ponto de fusão entre cerca de 80°C a cerca de 130°C, tal como entre cerca de 90°C a cerca de 120°C, enquanto que os toners com ponto de fusão ultrabaixo apresentam um ponto de fusão entre cerca de 50°C e cerca de 100°C, tal como en‘/25 tre cerca de 50°C e cerca de 90°C. Assim sendo, os toners de poliéster com agregação em emulsão aqui descritos apresentam um ponto de fusão entre cerca de 50°C e cerca de 130°C ou entre cerca de 50°C e cerca de 120°C.
Adicionalmente, são desejadas as partículas de toner com tamanho pequeno, tal como entre cerca de 3 e cerca de 15 mícrons, e, por 30 exemplo, entre cerca de 5 e cerca de 12 mícrons, especialmente em máquinas xerográficas, onde uma alta resolução é necessária. Os toners com os tamanhos pequenos supramencionados podem ser preparados economica5 mente por processos químicos, também conhecidos como processos de toner direto ou in situ, tal como o processo de agregação em emulsão, ou por processos em suspensão, microssuspensão ou microencapsulação.
Estão descritos neste relatório descritivo os toners com agrega5 ção em emulsão, e processos para fabricar os toners com agregação em emulsão, que apresentam uma ou mais das propriedades desejáveis men-
cionadas acima. Os toners de poliéster com agregação em emulsão são derivados de pelo menos uma resina poliéster com alto índice de acidez. Isto é, a resina poliéster de partida na emulsão usada para formar as partículas a10 gregadas do toner tem um alto índice de acidez. Como resultado, o toner de poliéster com agregação em emulsão também tem o alto índice de acidez. O termo alto índice de acidez, como aqui utilizado, refere-se, por exemplo, a um índice de acidez entre cerca de 16 mg/eq de KOH a cerca de 40 mg/eq de KOH, por exemplo, entre cerca de 20 mg/eq de KOH a cerca de 35 mg/eq 15 KOH, ou tal como entre cerca 20 mg/eq KOH a cerca de 25 mg/eq de KOH.
O índice de acidez é determinado pelo método de titulação, usando hidróxido de potássio como agente neutralizador com um indicador de pH.
Como resultado desse índice de acidez do poliéster na emulsão inicial, o uso de tensoativos na formação das partículas no processo de a20 gregação em emulsão pode ser omitido. Isto pode ser desejável quando os tensoativos contribuem para um toner final que tem estabilidade reduzida à umidade relativa, particularmente no ambiente da zona A.
É desejável que os toners e reveladores sejam funcionais sob uma ampla série de condições ambientais, para permitir uma boa qualidade da imagem a partir de uma impressora. Assim sendo, é desejável que os toners e reveladores funcionem bem em baixa umidade e baixa temperatura, por exemplo, a 10°C e 15% de umidade relativa (aqui denotada como zona C), umidade e temperatura moderadas, por exemplo, 21 °C e 40% de umidade relativa (aqui denotada como zona B), e baixa umidade e alta temperatura, por exemplo, 28°C e 85% de umidade relativa (aqui denotada como zona A).
Para obter um bom desempenho sob uma ampla faixa de condições, as propriedades do toner devem mudar tão pouco quanto possível em todas as zonas ambientais acima, descritas como zona A, zona B e zona C. Um atributo valioso do toner é assim a razão de sensibilidade à umidade relativa, isto é, a capacidade de um toner apresentar comportamentos similares de carregamento elétrico em diferentes condições ambientais, tais com 5 alta umidade e alta umidade. Caso haja uma grande diferença entre essas zonas, os materiais podem ter uma grande razão de sensibilidade à umidade relativa, o que significa que o toner pode apresentar quedas de desempenho nas zonas extremas, seja em temperatura e umidade baixas, ou em temperatura e umidade altas, ou ambas. Em certas modalidades, a razão da sen-
sibilidade à umidade relativa pode ser expressa como uma razão de uma carga triboelétrica do revelador do toner na zona C para uma carga triboelétrica do revelador do toner na zona A. Uma meta é que a razão da sensibilidade à umidade relativa seja tão próxima de 1 quanto possível. Quando essa razão de sensibilidade à umidade relativa é atingida, o toner pode ser igual15 mente eficaz em ambas condições, de alta umidade e baixa umidade. Dito de outra forma, o toner tem baixa sensibilidade a mudanças na umidade relativa. Em certas modalidades, a razão da sensibilidade à umidade relativa pode ficar na faixa entre cerca de 1 a cerca de 2, por exemplo, entre cerca de 1,1 a cerca de 1,7 ou entre cerca de 1,1 a cerca de 1,5.
A resina poliéster com um alto índice de acidez, no mínimo, permite o uso de menos tensoativo na emulsão, em comparação com as emulsões de resinas poliéster das técnicas anteriores com índices de acidez mais baixos, e assim sendo, promove a estabilidade à umidade relativa das partículas de poliéster formadas, particularmente na zona A. Tipicamente, 25 em processos de agregação em emulsão convencionais, o tensoativo pode estar presente no toner em uma quantidade entre cerca de 2 a cerca de 3% em peso do toner. O toner da presente invenção pode conter tensoativo em uma faixa entre cerca de 0 a cerca de 1% em peso do toner. Desejavelmente, o uso de poliéster com alto índice de acidez permite que o uso de tensoa30 tivos seja eliminado.
A resina poliéster com um alto índice de acidez permite, assim, que um toner seja substancialmente isento de tensoativo e/ou coagulante. É desejável que o toner contenha pouco ou nenhum tensoativo de tal modo que a lavagem do toner possa ser minimizada e que a remoção de tensoativos da água durante a reciclagem seja mais fácil. Um toner com nenhum coagulante é desejável para uma boa carga elétrica da zona A.
A resina poliéster pode ser sintetizada de modo a ter altos índices de acidez, por exemplo, altos índices de ácido carboxílico. A resina poliéster é fabricada de modo a ter um alto índice de acidez usando uma quantidade excessiva de monômero diácido sobre o monômero diol, ou usando
anidridos de ácidos para converter as hidroxilas terminais, por exemplo, pela 10 reação do poliéster com anidridos orgânicos conhecidos.
Em certas modalidades, o poliéster pode ser, por exemplo, poli (tereftalato de 1,2-propileno-dietileno), poli(tereftalato de etileno), poli (tereftalato de propileno), poli(tereftalato de butileno), poli(terefetalato de pentileno), poli(tereftalato de hexaleno), poli(tereftalato de heptadeno), poli (tereftalato 15 de octaleno), poli(sebacato de etileno), poli(sebacato de propileno), poli (sebacato de butileno), poli(adipato de etileno), poli(adipato de propileno), poli(adípato de butileno), poli(adipato de pentileno), poli(adipato de hexileno), poli(adipato de heptadeno), poli(adipato de octaleno), poli(glutarato de etileno), poli(glutarato de propileno), poli(glutarato de butileno), poli(glutarato de pentileno), poli(glutarato de hexaleno), poli(glutarato de heptadeno), poli(glutarato de octaleno), poli(pimelato de etileno), poli(pimelato de propileno), poli(pimelato de butileno), poli(pimelato de pentileno), poli(pimelato de hexileno), poli(pimelato de heptadeno), poli(bisfenol propoxilado-co-fumarato), poli(bisfenol etoxilado-co-fumarato), poli(bisfenol butiloxilado-co-fumarato), poli(co-bisfenol propoxilado-co-bisfenol etoxilado-co-fumarato), poli(fumarato de 1,2-propileno), poli(bisfenol propoxilado-co-maleato), polifbisfenol etoxilado-co-maleato), poli(bisfenol butiloxilado-co-maleato), poli(co-bisfenol propoxilado-co-bisfenol etoxilado-co-maleato), poli(maleato de 1,2-propileno), poli (bisfenol propoxilado-co-itaconato), poli(bisfenol etoxilado-co-itaconato), poli etoxilado-co-itaconato), ou poli(itaconato de 1,2-propileno).
Em certas modalidades, a resina de poliéster e o toner de poliés30 (bisfenol butiloxilado-co-itaconato), poli(co-bisfenol propoxilado-co-bisfenol ter com agregação em emulsão, resultante, têm um alto índice de acidez, em uma modalidade, por exemplo, entre cerca de 16 mg/eq de KOH e cerca de 40 mg/eq de KOH, em outra modalidade, entre cerca de 20 mg/eq de KOH a cerca de 35 mg/eq de KOH, e em ainda outra modalidade, entre cerca de 20 5 mg/eq de KOH a cerca de 25 mg/eq de KOH.
Em certas modalidades, a resina é um poliéster amorfo, cristalino, semicristalino, ou uma mistura dos mesmos.
Os exemplos de resinas amorfas apropriadas para o uso em questão incluem resinas poliéster, e resinas poliéster ramificadas e lineares.
A resina amorfa é uma resina poliéster amorfa ramificada ou uma resina poliéster amorfa linear. As resinas poliéster amorfas ramificadas são usadas, por exemplo, quando o fusor não contém um óleo fusor ou quando são desejadas cópias pretas ou foscas.
As resinas poliéster amorfas ramificadas são preparadas gera15 lamente pela policondensação de um diol orgânico, um díácido ou um diéster, e um poliácido ou poliol polivalente, como agente de ramificação, e um catalisador de policondensação.
As resinas poliéster amorfas lineares são usadas, por exemplo, quando o fusor inclui um óleo.
Os exemplos de diácidos ou diésteres selecionados para a preparação de poliésteres amorfos incluem ácidos dicarboxílicos ou diésteres selecionados no grupo que consiste em ácido tereftálico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido fumárico, ácido maléico, ácido succínico, ácido itacônico, anidrido succínico, ácido dodecil-succínico, anidrido dodecil-succínico, ácido 25 glutárico, anidrido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico, dodecanodiácido, tereftalato de dimetila, tereftalato de dietila, isoftalato de dimetila, isoftalato de dietila, ftalato de dimetila, anidrido ftálico, ftalato de dietila, succinato de dimetila, fumarato de dimetila, maleato de dimetila, glutarato de dimetila, adipato de dimetila, dodecil-succinato de dimeti30 Ia, e misturas dos mesmos. A quantidade de diácido ou diéster é selecionada, por exemplo, entre cerca de 45 a cerca de 52 % em mol da resina.
Os exemplos de dióis utilizados para gerar o poliéster amorfo
incluem 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, 1,2-butanodiol, 1,3-butanodiol, 1,4butanodiol, pentanodiol, hexanodíol, 2,2-dimetil-propanodiol, 2,2,3-trimetilhexanodiol, heptanodiol, dodecanodiol, bis-(hidróxi-etil)-bisfenol A, bis-(2-hidróxi-propil)-bisfenol A, 1,4-ciclo-hexano-dimetanol, 1,3-ciclohexahodimeta5 nol, xileno-dimetanol, ciclohexanodiol, dietilenoglicol, óxido de bÍs-(2-hidróxietila), dipropilenoglicol, dibutileno, e misturas dos mesmos. A quantidade de diol orgânico selecionada pode variar, e é mais especificamente, por exemplo, entre cerca de 45 a cerca de 52 % em mol da resina.
Os agentes de ramificação para gerar uma resina poliéster Β-
ΙΟ morta ramificada incluem, por exemplo, um poliácido polivalente, tal como ácido 1,2,4-benzeno-tricarboxilico, ácido 1,2,4-ciclohexano-tricarboxílico, ácido 2,5,7-naftaleno-tricarboxíüco, ácido 1,2,4-naftaleno-tricarboxílico, ácido 1,2,5hexano-tricarboxílico, 1:3-dicarboxil-2-metil-2-metileno-carboxil-propano, tetra(metileno-carboxil)-metano, e ácido 1,2,7,8-octano-tetracarboxílico, seus 15 anidridos de ácidos, e seus ésteres de alquilas inferiores, com 1 a cerca de 6 átomos de carbono; um poliol polivalente, tal como sorbitol, 1,2,3,6-hexanotetrol, 1,4-sorbitano, pentaeritritol, dipentaeritritol, tripentaeritritiol, sacarose, 1,2,4-butanotriol, 1,2,5-pentatriol, glicerina, 2-metil-propanotrÍol, 2-metil-
1,2,4-butanotriol, trimetiololetano, trimetilolpropano, 1,3,5-triidróxi-metil-ben20 zeno, misturas dos mesmos, e similares. A quantidade de agente de ramifi- cação é selecionada, por exemplo, entre cerca de 0,1 a cerca de 5% em mol da resina.
A resina amorfa pode estar presente, por exemplo, em uma quantidade entre cerca de 50 a cerca de 90% em peso, e por exemplo, entre 25 cerca de 65 a cerca de 85% em peso do toner. A resina amorfa pode ser uma resina poliéster amorfa ramificada ou linear. A resina amorfa pode possuir, por exemplo, um peso molecular numérico médio (Mn), medido por cromatografia de permeação em gel (GPC) entre cerca de 10.000 a cerca de 500.000, e por exemplo, entre cerca de 5.000 a cerca de 250.000; um peso 30 molecular ponderai médio (Mw), por exemplo, entre cerca de 20.000 a cerca de 600.000, e por exemplo, entre cerca de 7.000 a cerca de 300.000, determinado por GPC, usando padrões de poliestireno; e onde a distribuição do peso molecular (Μ«/Μη) é, por exemplo, entre cerca de 1,5 a cerca de 6, e mais especificamente, entre cerca de 2 a cerca de 4.
A resina cristalina pode ser, por exemplo, um poliéster. Em certas modalidades, as resinas cristalinas são resinas poliéster.
Os exemplos de resinas poliéster cristalinas, que são apropriadas para o uso em questão, são poli(adipato de etileno), poli(adipato de propíleno), poli(adipato de butileno), poli(adipato de pentileno), poli(adipato de hexileno), poli(adipato de octileno), poli(succinato de etileno), poli(succinato
de propileno), poli(succinato de butileno), poli(succinato de pentileno), po10 li(succinato de hexileno), poli(succinato de octileno), poli(sebacato de etileno), poli(sebacato de propileno), poli(sebacato de butileno), poli(sebacato de pentileno), poli(sebacato de hexileno), poli(sebacato de octileno), co-poli(5sulfo-isoftaloil)-co-poli(adipato de etileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli (adipato de propileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(adipato de butileno), 15 co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(adipato de pentileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(adipato de hexileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(adipato de octileno), co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de etileno), co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de propileno), co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de butileno); co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de pentileno); 20 co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de hexileno); co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de octileno); co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(succinato de etileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(succinato de propileno), co-poli (5-sulfo-isoftaloil)-co-polí(succinato de butileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-copoli(succinato de pentileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-polí(succinato de 25 hexileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(succinato de octileno), co-poli(5sulfo-isoftaloil)-co-poli(sebacato de etileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli (sebacato de propileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(sebacato de butileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(sebacato de pentileno), co-poli(5-sulfoisoftaloil)-co-poli(sebacato de hexileno), co-poli(5-sulfo-isoftaloil)-co-poli(sepoli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de propileno); co-poli (5-sulfoisoftaloíl)co-poli (adipato de butileno); co-poli (5-sulfoisoftaloÍI)-co-poli (adipato de pen30 bacato de octileno) co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de etileno); co11 tileno); co-poli (5-sulfoisoftaloil)-co-poli (adipato de hexileno); ou poli (adipato de octileno).
A resina cristalina pode ser derivada a partir de monômeros selecionados entre ácido sebácico, ácido dodecanodióico, etilenoglicol, e buti5 lenoglicol. Os versados essas técnicas devem avaliar facilmente o monômero que pode ser qualquer monômero apropriado para gerar a resina cristalina, Por exemplo, o acido sebácico pode ser substituído por ácido fumárico ou ácido adípico.
A resina cristalina pode estar presente, por exemplo, em uma
quantidade entre cerca de 5 e cerca de 50% em peso do toner, e tal como entre cerca de 5 e cerca de 30% em peso do aglutinante.
A resina cristalina pode possuir um ponto de fusão, por exemplo, a partir de pelo menos cerca de 60°C, e tal com entre cerca de 70°C e cerca de 80°C, e um peso molecular numérico médio (Mn), medido por cromatogra15 fia de permeação em gel (GPC), por exemplo, entre cerca de 1.000 a cerca de 50.000, e tal como entre cerca de 2.000 a cerca de 25,000; com um peso molecular ponderai médio (Mw) da resina, por exemplo, entre cerca de 2,000 a cerca de 100,000, e tal como entre cerca de 3.000 a cerca de 80,000, determinado por GPC, usando padrões de poliestireno, A distribuição do peso molecular (M„/Mn) da resina cristalina é, por exemplo, entre cerca de 2 a cerca de 6, e mais especificamente, entre cerca de 2 a cerca de 4.
A resina cristalina pode ser preparada por um processo de policondensação reagindo um diol orgânico e um diácido orgânico, na presença de um catalisador de policondensação. Geralamente, utiliza-se uma razão 25 estequiométrica eqüimolar do diol orgânico para o diácido orgânico. Entretanto, em alguns casos, quando o ponto de ebulição do diol orgânico é entre cerca de 180°C e cerca de 230°C, uma quantidade em excesso de diol pode ser utilizada e removida durante o processo de policondensação. Quantida des adicionais de ácido podem ser usadas para obter o alto índice de acidez ou anidrido.
A quantidade utilizada do catalisador varia, e pode ser selecio30 da resina, por exemplo, pode ser usado um excesso de diácido monomérico nada em uma quantidade, por exemplo, entre cerca de 0,01 e cerca de 1% em mol da resina. Adicionalmente, no lugar de um diácido orgânico, um diéster orgânico também pode ser selecionado, e quando um subproduto álcool é gerado.
Os exemplos de dióis orgânicos incluem dióis alifáticos com entre cerca de 2 a cerca de 36 átomos de carbono, tais como 1,2-etanodiol, 1,3-propanodiol, 1,4-butanodiol, 1,5-pentanodiol, 1,6-hexanodiol, 1,7-heptanodiol, 1,8-octanodiol, 1,9-nonanodiol, 1,10-decanodíol, 1,12-dodecanodiol e similares; dióis alcalinos sulfo-alifáticos, tal como 2-sulfo-1,2-etanodiol-sódio, 2-sulfo-
1,2-etanodiol-lítio, 2-sulfo-1,2-etanodiol-potássio, 2-sulfo-1,3-propanodiol-sódio, misturas dos mesmos, e similares. O diol alifático é selecionado, por exemplo, em uma quantidade entre cerca de 45 e 50% em mol da resina, e o diol alcalino sulfo-alifático pode ser selecionado em uma quantidade entre cerca de 1 e cerca de 10% em mol da resina.
Os exemplos de diácidos ou diésteres orgânicos, selecionados para a preparação das resinas cristalinas, incluem ácido oxálico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido subérico, ácido azeláico, ácido sebácico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido nataleno-2,6dicarboxílico, ácido naftaleno-2,7-dicarboxílico, ácido ciclohexano-dicarbo20 xílico, ácido malônico e ácido mesacônico, um seu diéster ou anidrido.
Os exemplos de catalisadores de policondensação para os poliésteres cristalinos ou amorfos incluem titanatos de tetraalquilas, óxido de dialquil-estanho, tal como óxido de dibutil-estanho, tetraquil-estanho, tal como dilaurato de dibutil-estanho, hidróxido de óxido de dialquil-estanho, tal
1*25 como hidróxido de óxido de butil-estanho, alcóxidos de alumínio, alquil-zinco, dialquil-zinco, óxido de zinco, óxido estanoso, ou misturas dos mesmos; catalisadores estes que são selecionados em quantidades, por exemplo, entre cerca de 0,01% em mol a cerca de 5% em mol, baseado no diácido ou diés ter de partida usado para gerar a resina poliéster.
partir do poliéster com alto índice de acidez envolve primeiramente gerar uma emulsão do poliéster com alto índice de acidez. A emulsão da resina
Em certas modalidades, o processo para fabricar as partículas a poliéster pode ser gerada dispersando a resina em um meio aquoso por qualquer meio apropriado. Na qualidade de um exemplo, a emulsão pode ser formada dissolvendo a resina poliéster de alto índice de acidez em um solvente orgânico, neutralizando os grupos ácidos com uma base alcalina, 5 dispersando com um misturador em água, e em seguida, aquecendo para remover o solvente orgânico, resultando desta forma em uma emulsão da resina.
Desejavelmente, a emulsão inclui particulados semeadores do poliéster, tendo um tamanho médio, por exemplo, entre cerca de 10 a cerca
de 500 nm, tal como entre cerca de 10 nm a cerca de 400 nm ou entre cerca de 250 nm a cerca de 250 nm.
Em certas modalidades, a resina poliéster pode ser, assim, dissolvida no solvente orgânico e neutralizada com uma base alcalina, aquecida até 60°C, e homogeneizada a 2.000 rpm a 4.000 rpm por 30 min, e em 15 seguida, destilada, para remover o solvente orgânico.
Qualquer solvente orgânico apropriado pode ser usado para dissolver a resina poliéster, incluindo, por exemplo, álcoois, ésteres, éteres, cetonas e aminas, tais como acetato de etila, em uma quantidade, por exemplo, entre cerca de 1% a cerca de 25%, tal como uma razão ponderai de resina para solvente de 10%.
Os grupos ácidos da resina poliéster podem ser neutralizados com uma base alcalina. As bases alcalinas incluem, por exemplo, hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de lítio, hidróxido de amônio, bi carbonato de sódio, carbonato de sódio, carbonato de lítio, bicarbonato de lítio, bicarbonato de potássio e carbonato de potássio. A base alcalina é usada em uma quantidade para neutralizar completamente o ácido. A neutralização completa é realizada medindo o pH da emulsão, por exemplo, um pH de cerca de 7.
Em certas modalidades, a pelo menos uma resina poliéster com alto índice de acidez pode ser, assim, emulsifícada em água sem tensoativo, por exemplo, utilizando uma base alcalina, tal como hidróxido de sódio. Os grupos de ácido carboxílico do poliéster são ionizados ao sal sódico (ou ou14
tro íon metálico) e auto-estabilizam quando preparados por um processo de evaporação instantânea do solvente (Solvent Flash Process).
O uso de uma resina poliéster sintetizada com altos índices de acidez, por exemplo, sintetizada com um alto índice de ácido carboxílico, cria assim suficiente estabilização iônica da resina, que as emulsões da resina de tamanho nanométrico podem ser preparadas por neutralização com uma base, por exemplo, até um pH de cerca de 6,5 a 7,5, tal como 6,5 a 7, com homogeneização de alto cisalhamento, sem a necessidade de tensoativos para estabilização.
Em certas modalidades, o processo inclui adicionar à emulsão uma dispersão de colorante, por exemplo, cerca de 4% a cerca de 10% em peso do toner, e opcionalmente uma dispersão de cera, por exemplo, entre cerca de 6% e cerca de 9% em peso do toner, e cisalhando com um homogeneizador.
Depois que a emulsão está formada, a agregação pode começar. É ideal evitar ou minimizar o uso de coagulantes para agregação. Os coagulantes podem introduzir ions metálicos no toner, que causam um decréscimo na capacidade de manutenção da carga elétrica e na resistividade do toner. Assim sendo, a agregação pode ser conduzida ajustando o pH da mistura, embora o uso de coagulantes não esteja aqui excluído.
Em certas modalidades, o ajuste do pH é realizado adicionando uma solução aquosa de um ácido. A solução aquosa apropriada de um ácido inclui qualquer ácido com um pH menor do que cerca de 5,5, tal como ácido sulfúrico, ácido fosfórico, ácido cítrico, ácido nítrico ou um ácido orgânico solúvel, em uma quantidade, por exemplo, entre cerca de 0,01 e 1 molar com homogeneização a 4.000 a 6.000 rpm, até que o pH da mistura seja, por exemplo, entre cerca de 3 e cerca de 4. Assim sendo, um agregado inicial com um tamanho, por exemplo, entre cerca de 1 e cerca de 3 mícrons é gerado pelo ajuste do pH.
Em certas modalidades, o processo envolve ainda elevar a temperatura até cerca de 40°C a 50°C, para permitir o crescimento das partículas até cerca de 5 a cerca de 7 mícrons, e em seguida, elevar o pH, por eO
xemplo, até uma faixa entre cerca de 6,3 e cerca de 9, com uma base tal como hidróxido de sódio, para impedir o crescimento adicional, e aquecer a mistura, por exemplo, até cerca de 60°C a cerca de 95°C, para coalescer o agregado, e depois opcionalmente diminuir o pH, por exemplo, até uma faixa 5 entre cerca de 6 e cerca de 6,8, para permitir ainda mais a coalescência das partículas.
Por exemplo, as partículas do toner com agregação em emulsão de baixo ponto de fusão podem ser preparadas a partir de emulsões com ou sem o uso de coagulantes metálicos alcalinos, e com ou sem o uso de ten10 soativos, dentro de uma faixa de pH entre cerca de 3 e cerca de 8, e tal como entre cerca de 4 e cerca de 7. Mudanças drásticas do pH durante o processo, especialmente, por exemplo, a partir de pH's menores do que cerca de 3 e/ou mais altos do que cerca de 8, podem promover a hidrólise da resina poliéster em água, criando oligómeros e subprodutos iônicos indesejados. 15 Em certas modalidades, o processo para fabricar o toner sem tensoativos e/ou coagulantes envolve assim formar um látex gerando uma emulsão de uma resina poliéster que tem um índice de acidez entre cerca de 16 mg/eq de KOH e cerca de 40 mg/eq de KOH, dissolvendo a resina poliéster em um solvente orgânico, neutralizando os grupos ácidos com uma base 20 alcalina, dispersando em água, e em seguida, aquecendo para remover o solvente orgânico, e opcionalmente, adicionando à emulsão uma dispersão de colorante e/ou uma dispersão de cera, cisalhando e adicionando uma solução aquosa de um ácido, até que o pH da mistura seja entre cerca de 3 e cerca de 5,5, aquecendo até uma temperatura entre cerca de 30°C e 60°C, 25 onde o agregado cresce até um tamanho entre cerca de 3 e cerca de 20 mícrons, elevando o pH da mistura até uma faixa entre cerca de 7 e cerca de 9, aquecendo a mistura até cerca de 60°C a cerca de 95°C, e opcionalmente, diminuindo o pH até uma faixa entre 6,0 e 6,8. Elevar o pH até cerca de 7 a cerca de 9 detém o crescimento adicional das partículas.
E ideal evitar ou minimizar o uso de tensoativos e coagulantes que diminuem a resistividade e a capacidade de manutenção da carga elétrica do toner. A adição de um tensoativo e/ou coagulante é, assim, opcional.
Em certas modalidades, o processo envolve adicionar opcionalmente um tensoativo à emulsão em uma quantidade, por exemplo, entre cerca de 0,5% e cerca de 5%, tal como entre cerca de 1% em peso do toner, aquecer até uma temperatura entre cerca de 30°C e cerca de 60°C, e onde 5 o agregado cresce até um tamanho entre cerca de 3 e cerca de 20 mícrons, tal como entre cerca de 3 e cerca de 11 mícrons.
Os tensoativos apropriados podem incluir tensoativos aniônicos, catiônicos e não-iônicos.
Os tensoativos aniônicos podem incluir, por exemplo, dodecil-
sulfato de sódio (SDS), dodecil-benzeno-sulfonato de sódio, dodecil-naftaleno-sulfato de sódio, dialquil-benzeno-alquila, sulfatos e sulfonatos, ácido adípico, disponíveis na Aldrich, e NEOGEN RK®, NEOGEN SC® da Kao, e similares.
Os exemplos de tensoativos catiônicos podem incluir cloreto de dialquil-benzeno-alquil-amônio, cloreto de lauril-trimetil-amônio, cloreto de alquil-benzil-metil-amônio, brometo de alquil benzil dimetil amônio, cloreto de benzalcônio, brometo de cetil-piridínio, brometos de C12, C15, Ci7-trimetilamônio, sais halogenetos de polioxietil-alquil-aminas quaternizadas, cloreto de dodecil-benzil-trietil-amônio, MIRAPOL e ALKAQUAT disponíveis na Al20 karil Chemical Company, SANISOL (cloreto de benzalcônio), disponível na
Kao Chemicals, e similares. Um exemplo de um tensoativo catiônico preferido é SANISOL B-50, disponível na Kao Corp., que compreende principalmente cloreto de benzil-dimetil-alcônio.
Os exemplos de tensoativos não-iônicos podem incluir, por e25 xemplo, poli(álcool vinílico), poli(ácido acrílico), metalose, metil-celulose, etilcelulose, propil-celulose, hidróxi-etil-celulose, carbóxi-metil-celulose, polioxietileno-cetil-éter, polioxietileno-lauril-éter, polioxietileno-octil-éter, polioxietileno-octil-fenil-éter, polioxietileno-oleil-éter, monolaurato de polioxietileno sorbitano, polioxietileno-estearil-éter, polioxietileno-nonil-fenil-éter, dialquil30 fenóxi-poli(etilenóxi)-etanol, disponíveis na Rhodia como IGEPAL CA-210®, IGEPAL CA-520®, IGEPAL CA-720®, IGEPAL CO-890®, IGEPAL CO-720®, IGEPAL CO-290®, IGEPAL CA-210®, ANTAROX 890® e ANTAROX 897®.
Os exemplos de tensoativos adicionais, que podem ser adicionados opcionalmente à suspensão dos agregados antes ou durante a coalescência, por exemplo, para impedir que os agregados cresçam de tamanho, ou para estabilizar o tamanho dos agregados, aumentando a tempera5 tura, podem ser selecionados entre tensoativos aniônicos, tais como dodecilbenzeno-sulfonato de sódio, dodecil-naftaleno-sulfato de sódio, sulfatos e sulfonatos de dialquil-benzeno-alquilas, ácido adípico, disponíveis na Aldrich, e NEOGEN R®, NEOGEN SC®, disponíveis na Daiichi Kogyo Seiyaku, e similares, entre outros.
Em certas modalidades, o processo pode usar um coagulante em uma quantidade entre cerca de 0,1 e cerca de 2% em peso do toner, tal como 0,1 a 1% em peso do toner.
Quando se usa um coagulante, o processo para fabricar o toner envolve gerar uma emulsão de resina poliéster, dissolvendo a resina em um solvente orgânico, neutralizar os grupos ácidos com uma base alcalina, dispersar com um misturador em água, e em seguida, aquecer para remover o solvente orgânico, resultando desta forma em um látex, adicionar um pigmento a ele, por exemplo, entre cerca de 4% e cerca de 25% em peso do toner, e opcionalmente, uma dispersão de cera, por exemplo, entre cerca de
5% e cerca de 25% em peso do toner, e opcionalmente, um tensoativo, por
exemplo, entre cerca de 0,1% e cerca de 3% em peso do toner, e cisalhar com um homogeneizador, e adicionar uma solução aquosa de um ácido, tal como ácido nítrico, entre cerca de 0,01 e cerca de 1 molar, até que o pH da mistura seja, por exemplo, entre cerca de 2,5 e cerca de 4, e em seguida, 25 adicionar uma solução aquosa de coagulante durante a homogeneização, e desta forma gerar um compósito agregado inicial com um tamanho, por exemplo, entre cerca de 1 e cerca de 3 mícrons, aquecer até uma temperatura entre cerca de 30°C e cerca de 60°C, e onde o compósito agregado cresce até um tamanho, por exemplo, entre cerca de 3 e cerca de 20 mícrons, tal com entre cerca de 3 e cerca de 11 mícrons, elevar o pH da mistura até uma faixa, por exemplo, entre cerca de 6,5 e cerca de 9, e aquecer a mistura, por exemplo, até entre cerca de 60°C e cerca de 95°C, e opcionalmente, diminu18 ir o pH até uma faixa, por exemplo, entre cerca de 6,0 e cerca de 6,8.
Em certas modalidades, o coagulante pode ser um coagulante inorgânico. Os coagulantes inorgânicos catiônicos incluem, por exemplo, poli(cloreto de alumínio) (PAC), poli(sulfossilicato de alumínio) (PASS), sulfa5 to de alumínio, sulfato de zinco, sulfato de magnésio, cloretos de magnésio, cálcio, zinco, berílio, alumínio, sódio, e outros halogenetos de metais, incluindo halogenetos monovalentes e bivalentes. O coagulante pode estar pre-
sente em uma emulsão em uma quantidade entre, por exemplo, cerca de 0 e cerca de 10% em peso, ou entre cerca de 0,05 e cerca de 5% em peso de sólidos totais no toner. O coagulante pode conter também quantidades mínimas de outros componentes, por exemplo, ácido nítrico.
Em certas modalidades, o poli(cloreto de alumínio) é usado como um coagulante. Um agente seqüestrante pode ser opcionalmente introduzido para sequestrar ou extrair um íon complexante de metais, tal como 15 alumínio, do coagulante durante o processo de agregação em emulsão.
O teor final de íons metálicos no toner pode ficar na faixa entre cerca de 250 e cerca de 500 ppm, mais especificamente entre cerca de 300 e cerca de 400 ppm o entre cerca de 350 e cerca de 450 ppm.
Em certas modalidades, um agente seqüestrante pode ser intro20 duzido depois de completada a agregação, para sequestrar ou extrair um íon complexante de metal, tal como alumínio, do coagulante durante o processo de agregação em emulsão.
Em certas modalidades, o componente seqüestrante ou complexante usado depois de completar a agregação pode compreender um com”25 ponente complexante orgânico selecionado no grupo que consiste em ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), gliconal, gliconato de sódio, citrato de potássio, citrato de sódio, sal nitro-triacetato, ácido úmico, ácido fúlvico; sais do ácido etilenodiaminotetracético, gliconal, gliconato de sódio, citrato de potássio, citrato de sódio, sal nitro-triacetato, ácido úmico e ácido fúlvico; sais de metais alcalinos do ácido etilenodiaminotetracético, gliconal, gliconato de sódio, citrato de potássio, citrato de sódio, sal nitro-triacetato, ácido úmico e ácido fúlvico; sais de sódio, do ácido etilenodiaminotetracético, gliconal, gli19 conato de sódio, ácido tartárico, ácido glicônico, ácido oxálico, poliacrilatos, acrilatos de açúcares, ácido cítrico, citrato de potássio, citrato de sódio, sal nitro-triacetato, ácido úmico e ácido fúlvico; sais de potássio do ácido etilenodiaminotetracético, gliconal, gliconato de sódio, citrato de potássio, citrato 5 de sódio, sal nitro-triacetato, ácido úmico e ácido fúlvico; e sais de cálcio do ácido etilenodiaminotetracético, gliconal, gliconato de sódio, citrato de potássio, citrato de sódio, sal nitro-triacetato, ácido úmico, ácido fúlvico; etilenodi-
aminotetracetato dissódico cálcico desidratado, ácido diamônio-metileno-
diaminopentacético, sal sódico do ácido dietilenotriaminopentacético pentas10 sódico, N-(hidróxi-etil)-etilenodiaminotriacetato trissódico, poli(ácido aspártico), pentacetato de dietilenotriamina, 3-hidróxí-4-pÍridinona, dopamina, eucalipto, ácido iminodissuccínico, dissuccinato de etilenodiamina, polissacarídeo, etileno-dinitrilo-tetracetato de sódio, sal sódico do ácido nitrilo-triacético, pirofosfato de tiamina, pirofosfato de farnesila, pirofosfato de 2-amino-etila, ácido hidroxil-etilideno-1,1 -difosfònico, ácido amino-trimetileno-fosfôníco, ácido dietileno-triamino-pentametileno-fosfônico, ácido etilenodiamino-tetrametileno-fosfônico, e misturas dos mesmos.
As partículas do toner podem conter um colorante. Qualquer colorante desejado ou eficaz pode ser empregado, incluindo pigmentos, coran20 tes, misturas de pigmentos e corantes, misturas de pigmentos, misturas de corantes, e similares, podem ser incluídos no toner.
Os exemplos de colorantes apropriados para fabricar toners incluem negro-de-fumo, tal como REGAL 330®; magnetitas, tais como as magnetitas da Mobay MO8029®, M08060®; magnetitas colombianas; MAPICO 25 BLACKS® e magnetitas com tratamento superficial; magnetitas da Pfizer CB4799®, CB5300®, CB5600®, MCX6369™; magnetitas da Bayer, BAYFERROX 8600®, 8610®; magnetitas da Northern Pigments, NP-604®, NP608®; magnetitas da Magnox TMB-100® ou TMB-104®; e similares. Como pigmentos coloridos, podem ser selecionados, por exemplo, vários colorantes ciano, magenta, amarelos, vermelhos, verdes, marrons, azuis ou misturas dos mesmos. Os exemplos específicos de pigmentos incluem ftalocianina HELIOGEN BLUE L6900®, D6840®, D7080®, D7020®, PYLAM OIL BLUE®,
PYLAM OIL YELLOW®, PIGMENT BLUE 1®, disponíveis na Paul Uhlich & Company, Inc., PIGMENT VIOLET 1®, PIGMENT RED 48®, LEMON
CHROME YELLOW DCC 1026®, E.D. TOLUIDINE RED® e BON RED C®, disponíveis na Dominion Color Corporation Ltd., Toronto, Ontário, NOVA5 PERM YELLOW FGL®, HOSTAPERM PINK E® da Hoechst, e CINQUASIA
MAGENTA®, disponíveis na E.l. DuPont de Nemours & Company, e similares. Geralmente, os colorantes que podem ser selecionados são preto, ciano, magenta ou amarelo, e misturas dos mesmos. Os exemplos de magentas são os corantes quinacridona e antraquinona substituída com 2,9-dimetila, identi-
ficados no Color Index como Cl 60710, Cl Dispersed Red 15, diazocorante identificado no Color Index como Cl 26050, Cl Solvent Red 19 e similares. Os exemplos ilustrativos de ciano incluem tetra(octadecil-sulfonamido)ftalocianina de cobre, o pigmento ftalocianina x-cobre, listado no Color Index como Cl 74160, Cl Pigment Blue, e Anthrathrene Blue, identificados no Color
Index com Cl 69810, Special Blue X-2137 e similares. Os exemplos ilustrativos de amarelos são diarilida amarela 3,3-dicloro-benzideno-acetoacetanilidas, um monoazopigmento identificado no Color Index como Cl 12700, Cl Solvent Yellow 16, uma nitro-fenil-amino-sulfonamida, identificada no Color
Index como Foron Yellow SE/GLN, Cl Dispersed Yellow 33 2,5-dimetóxi-420 sulfonanilÍda-fenil-azo-4'-cloro-2,5-dimetóxi-acetoacetanilida, e Permanent Yellow FGL. Magnetitas coloridas, tais como misturas de MAPICO BLACK® e componentes cíanos, magentas, amarelos também podem ser seleciona das como pigmentos. Os colorantes, tais como pigmentos, selecionados, podem ser pigmentos corados como aqui indicados. Os exemplos de colo25 rantes incluem ainda Pigment Blue 15:3 que tem o Número de Constituição do Color Index 74160, Magenta Pigment Red 81:3 que tem o Número de
Constituição do Color Index 45160:3, e Yellow 17 que tem o Número de
Constituição do Color Index 21105, e os corantes conhecidos como corantes alimentícios, amarelo, azul, verde, vermelho, magenta, e similares.
Os colorantes úteis adicionais incluem pigmentos em dispersões aquosas, tais como aqueles disponíveis na Sun Chemical, como por exemplo, SUNSPERSE BHD 6011X (Tipo Blue 15), SUNSPERSE BHD 9312X (Pigment Blue 15 74160), SUNSPERSE BHD 6000X (Pigment Blue 15:3 74160), SUNSPERSE GHD 9600 X e GHD 6004X (pigment Green 7 74260),
SUNSPERSE QHD 6040Χ (Pigment Red 122 73915), SUNSPERSE RHD 9668Χ (Pigment Red 185 12516), SUNSPERSE RHD 9365X e 9504X (Pig5 ment Red 57 15850:1), SUNSPERSE YHD 6005X (Pigment Yellow 83 21108), FLEXIVERSE YFD 4249 (Pigment Yellow 17 21105), SUNSPERSE YHD 6020X e 6045X (Pigment Yellow 74 11741), SUNSPERSE YHD 600X e 9604X (Pigment Yellow 14 21095), FLEXIVERSE LFD 4343 e LFD 9736 (Pigment Black 7 77226), e similares ou misturas dos mesmos. Outras dis10 persões de colorantes baseadas em água, úteis, disponíveis comercialmente na Clartant, incluem HOSTAFINE Yellow GR, HOSTAFINE Black T e Black
TS, HOSTAFINE Blue B2G, HOSTAFINE Rubine F6B e pigmento magenta seco, tal como o Tomer Magenta 6BVP2213 e o toner Magenta E02, que podem ser dispersados em água e/ou tensoativo antes do uso.
Em certas modalidades, o colorante, por exemplo, negro-defumo, ciano, magenta e/ou amarelo, pode ser incorporado em uma quantidade suficiente para conferir a cor desejada ao toner. Geralamente, o pigmento ou corante pode ser empregado em uma quantidade a faixa entre cerca de 2% e cerca de 35% em peso das partículas do toner em base sólida, mais espe20 cificamente entre cerca de 5% e cerca de 25% em peso ou entre cerca de
5% e cerca de 15% em peso. Em certas modalidades, mais do que um colorante pode estar presente nas partículas do toner. Por exemplo, dois colorantes podem estar presentes nas partículas do toner, tal como um primeiro colorante de pigmento azul, que pode estar presente em uma quantidade na faixa entre cerca de 2% e cerca de 10% em peso das partículas do toner em base sólida, mais especificamente entre cerca de 3% e cerca de 8% em peso ou entre cerca de 5% e cerca de 10% em peso, com um segundo colorante de pigmento amarelo que pode estar presente em uma quantidade na faixa entre cerca de 5% e cerca de 20% em peso das partículas do toner em base sólida, mais especificamente entre cerca de 6% e cerca de 15% em peso ou entre cerca de 10% e cerca de 20% em peso.
O toner pode conter também uma cera. A cera pode estar pre22 sente em uma quantidade entre cerca de 5% e cerca de 25% em peso das partículas. Os exemplos de ceras apropriadas incluem polípropilenos e polietilenos disponíveis comercialmente na Allied Chemical e na Petrolite Corporation, emulsões de ceras disponíveis na Michaelman, Inc. e na Daniels 5 Chemical Products, Inc., EPOLENE N-15®, disponível comercialmente na
Eastman Chemical Products, Inc., VISCOL 550-P®, um polipropileno de baixo peso molecular ponderai médio, disponível na Sanyo Kasei K.K., e materiais similares. Os polietilenos disponíveis comercialmente, selecionados,
possuem usualmente um peso molecular entre cerca de 1.000 e cerca de
1.500, enquanto que os polípropilenos disponíveis comercialmente, utilizados para as composições de toners da presente invenção, têm supostamente um peso molecular entre cerca de 4.000 e cerca de 5.000. Os exemplos de ceras funcionalizadas apropriadas incluem, por exemplo, aminas, amidas, imidas, ésteres, aminas quaternárias, ácidos carboxílicos ou emulsão de po15 límeros acrílicos, por exemplo, JONCRYL® 74, 89, 130, 537 e 538, todas disponíveis na SC Johnson Wax, polípropilenos e polietilenos clorados, disponíveis comercialmente na Allied Chemical e na Petrolite Corporatio e nas Ceras SC Johnson.
Em certas modalidades, aditivos externos podem ser usados no toner. Por exemplo, as partículas do toner podem ser misturadas com um pacote de aditivos externos, usando um misturador, tal como o misturador Henschel. Os aditivos externos são aditivos que se associam com a superfície das partículas do toner. Em certas modalidades, o pacote de aditivos externos pode incluir um ou mais entre dióxido de silício ou sílica (SiO2), titânia λ25 ou dióxido de titânio (TiO2), e óxido de cério. A sílica pode ser uma primeira sílica e uma segunda sílica. A primeira sílica pode ter um tamanho primário médio de partícula, medido no diâmetro, na faixa entre, por exemplo, cerca de 5 nm e cerca de 50 nm, tal como entre 5 nm e cerca de 25 nm ou entre cerca de 20 nm e cerca de 40 nm. A segunda sílica pode ter um tamanho primário médio de partícula, medido no diâmetro, na faixa entre, por exemplo, cerca de 100 nm e cerca de 200 nm, tal como entre 100 nm e cerca de
150 nm ou entre cerca de 125 nm e cerca de 145 nm. As partículas com adi23 tivo externo da segunda silica têm um tamanho (diâmetro) médio maior do que com a primeira silica. A titânia pode ter um tamanho primário médio de partícula na faixa entre, por exemplo, cerca de 5 nm e cerca de 50 nm, tal como entre cerca de 5 nm e cerca de 20 nm ou entre cerca de 10 nm e cerca de 50 nm. O óxido de cério pode ter um tamanho primário médio de partícula na faixa entre, por exemplo, cerca de 5 nm e cerca de 50 nm, tal como entre cerca de 5 nm e cerca de 20 m ou entre cerca de 10 nm e cerca de 50 nm.
O estearato de zinco também pode ser usado como um aditivo externo. Estearato de cálcio e estearato de magnésio podem proporcionar
funções similares. O estearato de zinco pode ter um tamanho primário médio de partícula na faixa entre, por exemplo, cerca de 500 nm e cerca de 700 nm, tal como entre cerca de 500 nm e cerca de 600 nm ou entre cerca de
550 nm e cerca de 650 nm.
Em certas modalidades, o revelador pode ser formado misturan15 do as partículas do toner com uma ou mais partículas carreadoras. As partículas carreadoras, que podem ser selecionadas para misturar com o toner, incluem, por exemplo, os veículos que são capazes de obter de forma triboelétrica uma carga com polaridade oposta àquela das partículas do toner. Os exemplos ilustrativos de partículas veículos apropriadas incluem zircônio
granular, silício granular, vidro, aço, níquel, ferritas, ferritas de ferro, dióxido de silício, e similares. Adicionalmente, podem ser selecionados, como partículas carreadoras, grãos de níquel veículos, como descrito na patente ne US
3.847.604, cujo teor inteiro é aqui incorporado como referência, que compreendem pérolas de níquel nodulares carreadoras, caracterizadas por superfíO tema em questão aqui descrito será agora ilustrado ainda cies de rebaixos e protrusões repetitivas, produzindo desta forma partículas com uma área externa relativamente grande. Outros veículos estão descritos nas patentes nos 4.937.166 e 4.935.326, cujos teores são aqui incorporados como referência. Em certas modalidades, as partículas carreadoras podem ter um tamanho médio de partícula, por exemplo, entre cerca de 20 pm e cerca de 85 pm, tal como entre cerca de 30 e cerca de 60 pm, ou entre cerca de 35 e cerca de 50 pm.
mais por intermédio de exemplos. Todas as partes e porcentagens são em peso, a menos que diferente mente indicado.
Exemplo 1
Toner preparado com tensoativo aniônico antes da homogenei5 zação e coagulante (sulfato de alumínio) para agregação.
Uma emulsão de resina poliéster linear com uma temperatura de transição vítrea (Tg) de 64,9, um índice de acidez de 21, um tamanho de partícula de 75 nm e pH estabilizado em 7, sem quaisquer tensoativos, e com uma carga de sólidos de 24%, foi obtida na Kao. 118 g desta emulsão,
junto com 8,6 g de dispersão de ciano (4,5% do toner em peso), 1,2 g de solução do tensoativo DOWFAX (solução aquosa a 47%), e 250 g de água foram homogeneizados em um bécher a 5.600 rpm, e adicionou-se a esta emulsão, sob a forma de gotas, 17,3 g de uma solução de ácido nítrico 0,3 N até um pH de 2,5, e em seguida, 0,15 g de sulfato de alumínio em 12 g de solução de ácido nítrico 0,02 N durante um período de 5 min. A velocidade do homogeneizador foi aumentada para 9.500 rpm e mantida por mais 5 min, após o que a mistura foi transferida para um bécher com agitador mecânico (500 rpm). O pH da mistura foi medido como sendo 4,3. Os agregados foram então aumentados de tamanho até cerca de 7,1 microns e depois congelados adicionando uma solução a 4% de hidróxido de sódio em gotas, até que fosse atingido um pH de 8,0. A mistura apresentou um tamanho de partícula de 7,48 microns (distribuição geométrica do tamanho = 1,27/1,29). A mistura foi então aquecida lentamente até 80°C sob agitação e mantida por cerca de 6h, e em seguida baixando o pH até cerca de 7,2 até que as ή25 partículas coalescessem. As partículas do toner foram então lavadas, filtradas e secadas. As partículas finais tinham um tamanho médio de partícula de 7,11 pm com uma circularidade de 0,953.
Exemplo 2
Toner preparado sem tensoativo aniônico antes da homogenei30 zação e adição ácido nítrico para agregação (sem coagulantes de metais).
Uma chaleira de 2 litros, equipada com uma manta de aquecimento e agitador mecânico, foi carregada com 358 g da emulsão de poliés25 ter acima EMES 3-25 (Kao Corp,), 750 g de água, 25,5 g de dispersão de pigmento ciano (4,5% em peso do toner), e homogeneizada a 5.600 rpm. Depois, adicionou-se solução de ácido nítrico 0,3 N (15 g) até conseguir a agregação, e a velocidade do misturador foi aumentada para 9.000 rpm por 5 5 min, após o que forma adicionados 12 g do tensoativo TAYCA (solução a
17%), e o cisalhamento foi continuado. O pH da mistura era de 5,1. A mistura foi agitada a 330 rpm e depois aquecida até 58°C durante um período de
hora, e durante este tempo as partículas cresceram até 8,4 mícrons, e em seguida, o pH foi ajustado para 8,5 e a velocidade de agitação foi reduzida 10 para 67 rpm. O tamanho médio de partícula era de 7,89 mícrons (distribuição geométrica do tamanho - 1,25/1,26). A mistura foi aquecida até 78°C durante 60 min e a temperatura foi mantida por 2 h, após o que o pH foi diminuído para 6,8 e a temperatura foi aumentada até 80°C por 3 h, para coalescer as partículas. O tamanho médio final das partículas era de 7,5 mícrons com 15 uma distribuição geométrica do tamanho de 1,26/1,25 e uma circularidade de 0,96.
Deve-se avaliar que várias das características e funções descritas acima e outras, ou alternativas a elas, podem ser desejavetmente combinadas em muitos outros sistemas e aplicações diferentes. Além disso, várias 20 alternativas, modificações, variações ou aperfeiçoamentos atualmente imprevistos ou inesperados podem ser subseqüentemente realizados pelos versados na técnica, e pretende-se que estejam englobados pelas reivindi cações que se seguem.

Claims (2)

REIVINDICAÇÕES
1. Processo para formar um toner de partículas, caracterizado pelo fato de que compreende:
- formar um látex gerando uma emulsão de uma resina poliéster, que tem inicialmente um índice de acidez de 16 mg/eq de KOH a 40 mg/eq de KOH;
- opcionalmente, adicionar a ele uma dispersão de colorante e/ou uma dispersão de cera;
- cisalhar e adicionar uma solução aquosa de um ácido até que o pH da mistura seja de 3 a 5,5;
- aquecer até uma temperatura de 30°C a 60°C, em que o agregado cresce até um tamanho entre 3 e 20 mícrons;
- elevar o pH da mistura até uma faixa de 7 a 9;
- aquecer a mistura até 60°C a 95°C; e
- opcionalmente, diminuir o pH até uma faixa de 6,0 a 6,8, em que a geração da emulsão é isenta de qualquer tensoativo na emulsão, e a geração das partículas agregadas é isenta da adição de coagulantes.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ácido é ácido nítrico adicionado em uma quantidade de 0,01 a 1 molar até que o pH da mistura seja de 3 a 5,5.
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