CN103543621A - 磁性碳粉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型的磁性碳粉，其包括母体颗粒和外添加，母体颗粒包括粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，外添加剂被添加到母体调色剂颗粒的表面，外添加剂包括平均初级颗粒直径为约30至约100nm的负电荷型大微粒二氧化硅、钛酸锶和硬脂酸钙。该磁性碳粉具有改进的熔合性能和图像光泽，同时由于色彩化而保证了重叠图像的耐久性。

Description

磁性碳粉

技术领域

本发明涉及静电显影技术领域，具体涉及一种新型的磁性碳粉。

背景技术

目前，广泛使用例如激光打印机、传真机、复印机等电子照相图像处理装置。所述装置如下所述形成所需的图像：使用激光在感光体上形成潜像，利用电势差将调色剂传送至感光体上的潜像，然后将图像转印至印刷介质，例如纸。

近来，例如用于电子照相的激光束打印机(LBP)、多功能机、彩色复印机等成像装置得到广泛使用，并需要提高所述装置的图像质量。不同于单色激光打印机，彩色激光打印机使用四种基本色彩的调色剂(青色、品红色、黄色和黑色)实现了各种颜色。例如，品红色和黄色一起使用来实现红色。因而，彩色激光打印机形成的图像调色剂层厚于单色激光打印机形成的图像调色剂层。彩色打印机需要高于单色激光打印机的熔合性能，以在调色剂图像上保持较厚的显影剂层的熔合性能(fusing properties)。

出于环境问题的考虑而降低用纸量以及满足用户的需求，对双面打印存在很大的需求。与单面打印相比，双面打印由于热偏移而污染背面的风险以及使熔合单元(fusing unit)发生各种夹纸堵塞的风险较高。为解决这些问题，将脱模剂捏合并分散到调色剂中。然而，在选择合适的捏合条件以及脱模剂类型方面存在许多的困难。

在单色印刷的情况下，无光泽印刷是优选的，以防止由于刺眼而造成的眼睛疲劳以及便于复制。然而，由于对图形和实像印刷的期望随着色彩化而提高，因而对例如相片等高光泽印刷的需求日益增加。

在许多具有高光泽的调色剂中，耐久性和图像质量随着使用时间的增加而劣化。已进行了许多尝试来克服这些问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种新型的磁性碳粉，其具有改进的熔合性能和图像光泽，同时由于色彩化而保证了重叠图像的耐久性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的磁性碳粉，其包括母体颗粒和外添加，母体颗粒包括粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，外添加剂被添加到母体调色剂颗粒的表面，外添加剂包括平均初级颗粒直径为约30至约100nm的负电荷型大微粒二氧化硅、钛酸锶和硬脂酸钙。

其中，粘合剂树脂的实例包括苯乙烯类共聚物，例如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸α-氯甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、以及苯乙烯-马来酸酯。

其中，电荷控制剂包括负电性电荷控制剂和正电性电荷控制剂。

其中，所述脱模剂选用乙烯蜡、聚丙烯蜡、米蜡、微晶蜡、石蜡、费托蜡、氧化聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、褐煤酸酯蜡、脱酸巴西棕榈蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、月桂酸钙、硬脂酸镁或科莱恩。

其中，着色剂为黑色的磁性材料，磁性材料具体可以包括四氧化三铁、γ-三氧化二铁、磁铁矿粉末、氧化锌铁、氧化钇铁、氧化钙铁、氧化钆铁、氧化铜铁、氧化铅铁、氧化镍铁、氧化钕铁、氧化钡铁、氧化镁铁、氧化锰铁、氧化镧铁、铁粉、钴粉和镍粉等。本发明优选四氧化三铁或γ-三氧化二铁。

其中，所述母体颗粒中，粘合剂树脂100重量份，脱模剂0.1-10重量份，着色剂10-20重量份，电荷控制剂0.1-10重量份。

其中，基于100重量份的母体颗粒，所述大微粒二氧化硅的量为0.1至3.5重量份。

其中，基于100重量份的母体颗粒，所述钛酸锶的重量份为1-3重量份。

基于100重量份的母体颗粒，所述硬脂酸钙的重量份为0.4-1.0重量份。

本发明还提供了上述磁性碳粉的制备方法，具体为：

第一步，把上述的粘结树脂、着色剂、电荷控制剂及脱模剂按上述比例在高速混合机内混合均匀，利用挤出机来进行熔融混合，经挤出机挤出压片后，输入球磨机粗粉碎，进一步经过气流粉碎机粉碎分级得到半成品。按照平均粒径的要求来进行分级，颗粒的体积平均粒径Dv优选4-12μm，进一步优选为7-10μm，并且体积平均粒径与颗粒平均粒径的比值Dv/Dp在1.0-1.3，优选为1-1.25；

第二步，上述半成品中再加入外添加剂制成本发明产品。

本发明的有益效果：

本发明提供的新型的磁性碳粉，其具有改进的熔合性能和图像光泽，同时由于色彩化而保证了重叠图像的耐久性。

具体实施方式

以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

本发明提供了一种新型的磁性碳粉，其包括母体颗粒和外添加，母体颗粒包括粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，外添加剂被添加到母体调色剂颗粒的表面，外添加剂包括平均初级颗粒直径为约30至约100nm的负电荷型大微粒二氧化硅、钛酸锶和硬脂酸钙。

粘合剂树脂的实例包括苯乙烯类共聚物，例如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸α-氯甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、以及苯乙烯-马来酸酯。其它粘合剂树脂包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、以及它们的共聚物、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂、松香、改性松香、萜树脂、酚醛树脂、脂族烃或脂环族烃树脂、芳族石油树脂、氯化石蜡和石蜡，等等，或它们的混合物。在这些树脂中，聚酯树脂具有优异的熔合性能和透明度，适合用于彩色显影剂。在本发明的一个实施方案中，粘合剂树脂主要由高粘度聚酯树脂和低粘度聚酯树脂的共混物组成。与低粘度聚酯树脂的值相比，高粘度聚酯树脂优选具有较高的重均分子量、高凝胶含量、较高的酸值和较高玻璃态转变温度。

电荷控制剂包括负电性电荷控制剂和正电性电荷控制剂；所述的负电性电荷控制剂为有机金属络合物或螯合物；所述正电性电荷控制剂为苯胺黑及其改性产物、脂肪酸金属盐或含有季胺盐的鎓盐，如三丁基苯甲基铵-1-羟基-4-萘酚磺酸盐以及四丁基铵四氟硼酸盐。

所述脱模剂选用乙烯蜡、聚丙烯蜡、米蜡、微晶蜡、石蜡、费托蜡、氧化聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、褐煤酸酯蜡、脱酸巴西棕榈蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、月桂酸钙、硬脂酸镁或科莱恩。

着色剂为黑色的磁性材料，磁性材料具体可以包括四氧化三铁、γ-三氧化二铁、磁铁矿粉末、氧化锌铁、氧化钇铁、氧化钙铁、氧化钆铁、氧化铜铁、氧化铅铁、氧化镍铁、氧化钕铁、氧化钡铁、氧化镁铁、氧化锰铁、氧化镧铁、铁粉、钴粉和镍粉等。本发明优选四氧化三铁或γ-三氧化二铁。

所述母体颗粒中，粘合剂树脂100重量份，脱模剂0.1-10重量份，着色剂10-20重量份，电荷控制剂0.1-10重量份。

基于100重量份的母体颗粒，所述大微粒二氧化硅的量为0.1至3.5重量份。

基于100重量份的母体颗粒，所述钛酸锶的重量份为1-3重量份。

基于100重量份的母体颗粒，所述硬脂酸钙的重量份为0.4-1.0重量份。

本发明还提供了上述磁性碳粉的制备方法，具体为：

第一步，把上述的粘结树脂、着色剂、电荷控制剂及脱模剂按上述比例在高速混合机内混合均匀，利用挤出机来进行熔融混合，经挤出机挤出压片后，输入球磨机粗粉碎，进一步经过气流粉碎机粉碎分级得到半成品。按照平均粒径的要求来进行分级，颗粒的体积平均粒径Dv优选4-12μm，进一步优选为7-10μm，并且体积平均粒径与颗粒平均粒径的比值Dv/Dp在1.0-1.3，优选为1-1.25；

第二步，上述半成品中再加入外添加剂制成本发明产品。

实施例1磁性碳粉的制备

把100g粘结树脂聚苯乙烯、15g着色剂四氧化三铁、3g电荷控制剂三丁基苯甲基铵-1-羟基-4-萘酚磺酸盐及3g脱模剂乙烯蜡按上述比例在高速混合机内混合均匀，利用挤出机来进行熔融混合，经挤出机挤出压片后，输入球磨机粗粉碎，进一步经过气流粉碎机粉碎分级得到半成品。按照平均粒径的要求来进行分级，颗粒的体积平均粒径Dv8μm，并且体积平均粒径与颗粒平均粒径的比值Dv/Dp在1.1，取100g上述半成品中再加入3g平均初级颗粒直径为50nm的二氧化硅、2g钛酸锶、0.8g硬脂酸钙作为外添加剂制成本发明产品。

图像评价方法

基于L/L和H/H条件下的运行评价，通过测量熔合性能、光泽度以及耐久性进行图像评价。

用于评价的打印机

输出模式：单程模式

处理速度：125mm/sec

熔合装置温度：180℃

熔合性能的评价

在低温低湿条件下(10±1℃/10±2RH％)，通过测量带模式(taping mode)中打印机每种颜色的密实图像(solid image)，来评价熔合性能，并表示为百分比。

带模式：将胶粘带(Scotch810，由3M公司制造)附着于印刷图像，然后使500g的摆锤在被粘附的胶粘带上往复三次，并使胶粘带以180°的角度与图像分离。得到分离后的图像浓度相对于初始图像浓度的百分比。

光泽度的评价

在低温低湿的条件下(10±1℃/10±2RH％)，使用光泽计，以60°的角度，评价CMYK混合黑色图像(印刷图像)的光泽度。

测定一次熔合循环之后的图像(熔合装置旋转一圈之后的熔合图像)其右部、中部和左部的光泽度，并得到平均值。

光泽计：Micro-TRI-gloss，BYK制造。

耐久性的评价

在H/H条件下，通过测定密实图像损失发生的时间，来评价耐久性。

H/H条件：温度30～35℃，相对湿度80～85％

图像：对于每种颜色，5％覆盖度的图像

图像损失是一种感官测试，是指随着寿命试验的进行，密实图像底部因调色剂物理性质的改变(充电量和表面性质的改变，流动性的下降)而变薄的现象。

评价标准

2,000张或以下具有图像损失--不合格

2,000～4,000张具有图像损失--可接受

4,000张或以上不具有图像损失--良好

评价结果

表1

	熔合性能	光泽度	耐久性
				实施例1	91％	7.9	良好

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型的磁性碳粉，其特征在于：包括母体颗粒和外添加，母体颗粒包括粘合剂树脂、脱模剂、着色剂和电荷控制剂，外添加剂被添加到母体调色剂颗粒的表面，外添加剂包括平均初级颗粒直径为约30至约100nm的负电荷型大微粒二氧化硅、钛酸锶和硬脂酸钙。

2.如权利要求1所述的磁性碳粉，其特征在于：粘合剂树脂的实例包括苯乙烯类共聚物，例如聚苯乙烯、聚对氯苯乙烯、聚α-甲基苯乙烯、苯乙烯-氯苯乙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-乙烯基甲苯共聚物、苯乙烯-乙烯基萘共聚物、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丙酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸辛酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸乙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丙酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸α-氯甲酯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-乙烯基甲醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基醚共聚物、苯乙烯-乙烯基乙基酮共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈-茚共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、以及苯乙烯-马来酸酯。

3.如权利要求1或2所述的磁性碳粉，其特征在于：电荷控制剂包括负电性电荷控制剂和正电性电荷控制剂。

4.如权利要求1至3所述的磁性碳粉，其特征在于：所述脱模剂选用乙烯蜡、聚丙烯蜡、米蜡、微晶蜡、石蜡、费托蜡、氧化聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、褐煤酸酯蜡、脱酸巴西棕榈蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、月桂酸钙、硬脂酸镁或科莱恩。

5.如权利要求1至4所述的磁性碳粉，其特征在于：着色剂为黑色的磁性材料，磁性材料具体可以包括四氧化三铁、γ-三氧化二铁、磁铁矿粉末、氧化锌铁、氧化钇铁、氧化钙铁、氧化钆铁、氧化铜铁、氧化铅铁、氧化镍铁、氧化钕铁、氧化钡铁、氧化镁铁、氧化锰铁、氧化镧铁、铁粉、钴粉和镍粉等。本发明优选四氧化三铁或γ-三氧化二铁。

6.如权利要求1至5所述的磁性碳粉，其特征在于：所述母体颗粒中，粘合剂树脂100重量份，脱模剂0.1-10重量份，着色剂10-20重量份，电荷控制剂0.1-10重量份。

7.如权利要求1至6所述的磁性碳粉，其特征在于：基于100重量份的母体颗粒，所述大微粒二氧化硅的量为0.1至3.5重量份。

8.如权利要求1至7所述的磁性碳粉，其特征在于：基于100重量份的母体颗粒，所述钛酸锶的重量份为1-3重量份。

9.如权利要求1至8所述的磁性碳粉，其特征在于：基于100重量份的母体颗粒，所述硬脂酸钙的重量份为0.4-1.0重量份。

10.权利要求1至9所述磁性碳粉的制备方法，其特征在于：

第一步，把上述的粘结树脂、着色剂、电荷控制剂及脱模剂按上述比例在高速混合机内混合均匀，利用挤出机来进行熔融混合，经挤出机挤出压片后，输入球磨机粗粉碎，进一步经过气流粉碎机粉碎分级得到半成品。按照平均粒径的要求来进行分级，颗粒的体积平均粒径Dv优选4-12μm，进一步优选为7-10μm，并且体积平均粒径与颗粒平均粒径的比值Dv/Dp在1.0-1.3，优选为1-1.25；

第二步，上述半成品中再加入外添加剂制成本发明产品。