CN110133972A

CN110133972A - 展现减少的机器超微颗粒（ufp）排放的调色剂和相关方法

Info

Publication number: CN110133972A
Application number: CN201910052290.7A
Authority: CN
Inventors: S·N·帕沃; J·A·莫拉莱斯-提拉杜; G·E·凯美科克-劳瑞诺威茨; D·W·亚撒雷泽; J·A·弗兰克
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2019-01-21
Publication date: 2019-08-16
Also published as: US10409185B2; EP3525043B1; JP2019139218A; KR20190096279A; US20190243271A1; KR102404565B1; CA3032781C; MX2019001377A; CA3032781A1; EP3525043A1

Abstract

本发明提供形成调色剂的方法。在实施例中，所述方法包含由至少一种树脂、至少一种蜡和任选地至少一种着色剂的混合物形成调色剂，其中所述至少一种蜡的类型和存在的量经选择以提供所述调色剂的预定PER₁₀值；以及测量所述调色剂的PER₁₀值，其中所述调色剂的所述测量PER₁₀值等于或小于所述预定PER₁₀值。本发明还提供使用所述方法形成的调色剂。

Description

展现减少的机器超微颗粒(UFP)排放的调色剂和相关方法

背景技术

超微颗粒(UFP)的特征通常为具有100nm或更小尺寸的纳米颗粒。静电印刷装置在正常操作期间可为UFP排放的来源。然而，有多种可能的UFP排放来源，包括调色剂组分、定影器辊润滑剂或油、纸和来自构成装置主体的塑料材料的增塑剂。减少UFP排放的常规方法集中于降低静电印刷装置的定影温度。

发明内容

本公开提供展现减少的超微颗粒(UFP)排放的调色剂和相关方法的说明性实例。

在一个方面中，提供形成调色剂的方法。在实施例中，所述方法包含由至少一种树脂、至少一种蜡和任选地至少一种着色剂的混合物形成调色剂，其中至少一种蜡的类型和存在的量经选择以提供调色剂的预定PER₁₀值；以及测量调色剂的PER₁₀值，其中调色剂的所测量PER₁₀值等于或小于预定PER₁₀值。

在另一个方面中，提供调色剂。在实施例中，提供核-壳调色剂，所述核-壳调色剂包含至少一种树脂、至少一种蜡和任选地至少一种着色剂，其中至少一种蜡的类型和存在的量经选择以提供调色剂的预定PER₁₀值，另外，其中核-壳调色剂的特征为所测量PER₁₀值等于或小于预定PER₁₀值。

附图说明

图1显示多种调色剂的颗粒计数相对温度的曲线，每种调色剂具有不同类型的蜡和/或一定量的蜡。

具体实施方式

本公开提供展现减少的超微颗粒(UFP)排放的调色剂和相关方法。如下文进一步描述，与其相关对比调色剂相比，本公开的调色剂在用于静电印刷装置中时导致显著较低的UFP排放(例如，在实施例中，减少高于5倍)。然而，同时，在至少一些实施例中，本公开的调色剂展现与其相关对比调色剂相同的定影性质。

本公开的调色剂包含至少一种树脂、至少一种蜡和任选地至少一种着色剂。调色剂可为核-壳调色剂。在本公开通篇中，可将调色剂与对比调色剂作比较。“对比调色剂”意味着，调色剂的组成和其对比调色剂的组成相同，但调色剂与对比调色剂中的蜡不同。与其对比调色剂相比，调色剂中蜡的类型、蜡的量或类型和量二者可不相同。术语“组成”是指其它调色剂组分以及那些组分的量。另外，“对比调色剂”意味着，制备调色剂和其对比调色剂的工艺相同。在两种情况下，术语“相同”意欲涵盖相同的组分/量/工艺，以及可略有偏差，但所述偏差过小而不足以影响调色剂性质的组分/量/工艺。

举例来说，实例1和3中的调色剂被认为具有相同的组成(除了蜡的类型不同)并且使用相同的工艺制备。因此，实例3可被认为是本公开的调色剂，而实例1可被认为是其相关对比调色剂。类似地，实例4可被认为是本公开的调色剂，而实例1可被认为是其相关对比调色剂。

树脂

多种树脂可用于本公开的调色剂中。所述树脂可从任何合适的单体制得，这取决于要用的特定聚合物。合适的单体包括但不限于苯乙烯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丁二烯、异戊二烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯腈、其混合物等。

树脂的实例包括聚烯烃、聚乙烯、聚丁烯、聚异丁酸酯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚丙烯等，以及其混合物。可用树脂的其它实例包括聚(苯乙烯-丙烯酸酯)树脂、交联聚(苯乙烯-丙烯酸酯)树脂、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸酯)树脂、交联聚(苯乙烯-甲基丙烯酸酯)树脂、聚(苯乙烯-丁二烯)树脂、交联聚(苯乙烯-丁二烯)树脂、聚酯树脂、碱金属磺酸化-聚酯树脂、支链碱金属磺酸化-聚酯树脂、碱金属磺酸化-聚酰亚胺树脂、支链碱金属磺酸化-聚酰亚胺树脂、碱金属磺酸化聚(苯乙烯-丙烯酸酯)树脂、交联碱金属磺酸化聚(苯乙烯-丙烯酸酯)树脂、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸酯)树脂、交联碱金属磺酸化-聚(苯乙烯-甲基丙烯酸酯)树脂、碱金属磺酸化-聚(苯乙烯-丁二烯)树脂、交联碱金属磺酸化聚(苯乙烯-丁二烯)树脂等，以及其混合物。然而，在一些实施例中，不使用聚酯树脂。

其它树脂的实例包括聚(甲基苯乙烯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(丙烯酸甲酯-丁二烯)、聚(丙烯酸乙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丙酯-丁二烯)、聚(丙烯酸丁酯-丁二烯)、聚(苯乙烯-异戊二烯)、聚(甲基苯乙烯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸甲酯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸乙酯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丙酯-异戊二烯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸甲酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸乙酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸丙酯-异戊二烯)、聚(丙烯酸丁酯-异戊二烯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丙酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-丁二烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丁二烯-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-丁二烯-丙烯腈-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-β-羧乙基丙烯酸酯)等，以及其混合物。

其它树脂的实例包括聚(苯乙烯-丙烯酸烷基酯)、聚(苯乙烯-1,3-二烯)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯)、聚(苯乙烯-丙烯酸烷基酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-1,3-二烯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯-丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸烷基酯-丙烯酸烷基酯)、聚(甲基丙烯酸烷基酯-丙烯酸芳基酯)、聚(甲基丙烯酸芳基酯-丙烯酸烷基酯)、聚(甲基丙烯酸烷基酯-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸烷基酯-丙烯腈-丙烯酸)、聚(苯乙烯-1,3-二烯-丙烯腈-丙烯酸)、聚(丙烯酸烷基酯-丙烯腈-丙烯酸)、聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯)、聚(苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸丁酯)、聚(甲基丙烯酸丁酯-丙烯酸)、聚(丙烯腈-丙烯酸丁酯-丙烯酸)等，以及其混合物。这一段中所用术语“烷基”可含有约1至约12个碳原子、约1至约10个碳或约1至约6个碳。

树脂的聚合物可为嵌段、无规或交替共聚物，以及其组合。在实施例中，树脂为苯乙烯/丙烯酸正丁酯/β-羧乙基丙烯酸酯共聚物，其中单体摩尔比为约69至约90份苯乙烯、约9至约30份丙烯酸正丁酯和约1至约10份β-羧乙基丙烯酸酯，其中重量平均分子量(M_w)值为约30,000至约40,000，并且其中数量平均分子量(M_n)值为约8,000至约15,000。M_w和M_n二者均可使用凝胶渗透色谱法(GPC)来测定。在实施例中，树脂具有在约35℃至约75℃、约40℃至约70℃或约45℃至约65℃范围内的玻璃转化温度(T_g)。T_g可使用差示扫描量热法(DSC)来测定。

在形成调色剂中，可利用上述任何树脂作为胶乳。所述胶乳可使用上述任何单体以不同量来制备，这取决于要用的树脂。可使用多种乳液聚合工艺来形成所述胶乳，包括半连续式乳液聚合。在形成所述胶乳的工艺中可以不同量使用多种不同类型的表面活性剂、引发剂、链转移剂、交联剂、稳定剂及其组合。

调色剂

上述胶乳可用于形成本公开的调色剂。如下文进一步描述，调色剂可包括其它组分，例如蜡和着色剂。所述蜡和着色剂可用于含有表面活性剂的分散物中。可使用多种不同类型的表面活性剂和表面活性剂的组合，包括阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂。

蜡

本公开的调色剂中包括蜡。蜡的功能是提供释放功能以使调色剂层在定影步骤期间对定影器辊的粘附降至最低。调色剂中蜡和蜡的量的选择部分是基于实现这种释放功能。然而，在本公开中，蜡的类型和蜡的量也经选择以例如在用于静电印刷装置中时抑制超微颗粒(UFP)从调色剂排放。如下文实例中所显示，仅选择以实现释放功能并非必然会实现对UFP排放的抑制。关于对UFP排放的抑制，蜡的类型和蜡的量可经选择以实现预定T_UFP起始值(颗粒计数开始增加而高于零时的温度)和/或预定PER₁₀值(在静电印刷装置的10分钟印刷期中排放的超微颗粒的总计数)。“预定”值是指如在形成调色剂之前所确定要获得的所需值。调色剂中蜡的类型和量还可经选择以确保特定定影性质(如下文进一步描述)。

本公开的调色剂中所用的蜡具有相对高的熔融温度(T_m)，例如与其相关对比调色剂中的蜡相比。在实施例中，调色剂的蜡的特征为T_m比其相关对比调色剂的蜡的T_m高至少13℃、至少15℃或至少17℃。在实施例中，调色剂的蜡的特征为T_m为至少87℃、至少90℃或至少93℃。可用的说明性蜡为聚亚甲基蜡分散物(例如，可从西泰产品(Cytech Products)获得的聚亚甲基蜡分散物)。另一种可用的说明性蜡为褐煤酸酯蜡(例如，可从科莱恩公司(Clariant)获得的Licowax WE4、WE40或WM31)。可用的说明性蜡为聚乙烯蜡分散物(例如，可从欧诺法公司(Omnova)获得的D1509)。在实施例中，调色剂包含单一蜡(即，仅一种类型的蜡)。

本公开的调色剂中所用的蜡的量相对较小，例如与其相关对比调色剂中的蜡的量相比。在实施例中，与其相关对比调色剂相比，调色剂含有少至少16％的总蜡。这包括其中与调色剂的对比调色剂相比，所述调色剂含有少至少18％的总蜡或少至少20％的总蜡的实施例。在实施例中，蜡以如下量存在于调色剂中：按调色剂重量计不大于10％，按调色剂重量计不大于9％，在按调色剂重量计1％至10％、按调色剂重量计2％至10％或按调色剂重量计5％至10％的范围内。

在实施例中，对比调色剂的蜡为石蜡，例如T_m为75℃的的石蜡。在实施例中，对比调色剂的蜡是以按对比调色剂重量计约11％的量存在。

着色剂

着色剂可包括于本公开的调色剂中。着色剂包括例如颜料、染料、其混合物，例如染料混合物、颜料混合物、染料与颜料的混合物等。着色剂可以足以赋予所需颜色、色相、色度等的量来添加。着色剂可以例如按调色剂重量计约0％至约20％、按调色剂重量计约1％至约15％或按调色剂重量计约2％至约10％的量存在。

可以例如炉黑、热裂碳黑等形式获得的碳黑为合适的着色剂。碳黑可与一种或多种其它着色剂一起使用，例如青色着色剂，以产生所需色相。

青色颜料的实例包括四(十八烷基磺酰胺基)酞菁铜、以CI 74160列于颜色指数(CI)中的酞菁铜着色剂、可从保罗乌利希有限公司(Paul Uhlich&Co.,Inc.)获得的HELIOGEN BLUE L6900^TM、D6840^TM、D7080^TM、D7020^TM、PYLAM OIL BLUE^TM、PYLAM OIL YELLOW^TM和PIGMENT BLUE I^TM、CI颜料蓝(PB)、PB 15:3、PB 15:4、标识为CI 69810的蒽吖嗪蓝着色剂、特殊蓝X-2137、其混合物等。

品红颜料的实例包括标识为C.I.26050的重氮染料、2,9-二甲基-取代的喹吖啶酮、标识为C.I.60710的蒽醌染料、C.I.分散红15、可从杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours&Co.)获得的CINQUASIA MAGENTA^TM、C.I.溶剂红19、颜料红(PR)122、PR 269、PR 185、其混合物等。

黄色着色剂的实例包括二芳基黄3,3-二氯联苯胺乙酰乙酰苯胺、以C.I.12700标识于颜色指数中的单偶氮颜料、C.I.溶剂黄16、以福隆(Foron)黄SE/GLN标识于颜色指数中的硝基苯胺磺酰胺、柠檬铬黄(LEMON CHROME YELLOW)DCC 1026^TMCI、来自赛诺菲公司(sanofi)的NOVAPERM YELLOW FGL^TM、Paliogen Yellow 152、1560(BASF)、立索牢固黄(Lithol Fast Yellow)0991K(BASF)、Paliotol Yellow 1840(BASF)、Neopen Yellow(BASF)、Novoperm Yellow FG 1(赛诺菲)、永固黄YE 0305(保罗乌利希)、颜料黄74、Lumogen Yellow D0790(BASF)、Sunsperse Yellow YHD 6001(太阳化学(SunChemicals))、SUCD-Yellow D1355(BASF)、永固黄FGL、分散黄、3,2,5-二甲氧基-4-磺酰苯胺苯偶氮基-4'-氯-2,5-二甲氧基乙酰乙酰苯胺、其混合物等。

调色剂制备

本公开的调色剂可通过本领域技术人员所掌握的任何方法来制备。尽管下文关于乳液聚集(EA)工艺来描述关于调色剂制备的实施例，但可使用制备调色剂的任何合适的方法，包括化学工艺，例如悬浮和囊封工艺。在实施例中，调色剂是通过EA工艺制备的，例如包括以下步骤的工艺：使蜡、含有树脂的胶乳和任选地着色剂的混合物聚集，以形成聚集颗粒，以及然后使聚集颗粒聚并。所述工艺可包括例如通过以约600至约6,000转/分钟的速度混合来进行均质化。蜡可通过均质化环路来添加。

可将聚集剂添加至蜡、胶乳和任选的着色剂的混合物中。可利用任何合适的聚集剂。聚集剂可为无机阳离子型混凝剂，例如聚合卤化铝，例如聚合氯化铝(PAC)或相应溴化物、氟化物或碘化物；聚硅酸铝，例如聚磺基硅酸铝(PASS)；或水溶性金属盐，包括氯化铝、亚硝酸铝、硫酸铝、硫酸铝钾、乙酸钙、氯化钙、亚硝酸钙、草酸钙、硫酸钙、乙酸镁、硝酸镁、硫酸镁、乙酸锌、硝酸锌、硫酸锌、氯化锌、溴化锌、溴化镁、氯化铜、硫酸铜或其混合物。聚集剂可在低于树脂的T_g的温度下添加至混合物中。

聚集剂可以不同量添加至混合物。在实施例中，聚集剂的量按混合物重量计为约0.1％至约8％、按混合物重量计为约0.2％至约5％或按混合物重量计为约0.5％至约2％。聚集剂可添加至硝酸或相似酸的溶液中。为控制颗粒聚集，可随时间将聚集剂计量加入混合物中。聚集剂的添加可由连续均质化来完成。可在添加后将混合物进一步均质化。

可允许混合物中的颗粒聚集直至获得预定粒径为止。预定粒径是指如在形成之前确定的要获得的所需粒径，并且可在生长过程期间监控粒径。可在生长过程期间取样，并例如用库尔特计数器(Coulter Counter)加以分析。一旦达到预定的所需粒径，停止生长过程。聚集颗粒的体积平均颗粒直径可为例如约3μm至约10μm，在实施例中为约5μm至约9μm，或约6μm至约8μm。

外壳树脂

在聚集后且在聚并前，可将树脂涂层施加至聚集颗粒以在聚集颗粒上形成外壳。上述任何树脂皆可用于外壳。在实施例中，用于外壳的树脂含有苯乙烯-丙烯酸烷基酯-β-CEA共聚物。在实施例中，树脂为苯乙烯/丙烯酸正丁酯/β-羧乙基丙烯酸酯共聚物，包括具有上述特征的苯乙烯/丙烯酸正丁酯/β-羧乙基丙烯酸酯共聚物。然而，芯体中的树脂和外壳中的树脂无需相同。外壳树脂可以如上所述的胶乳的形式来使用。

一旦实现调色剂颗粒的所需最终尺寸，可用pH控制剂将混合物的pH调节至例如约3至约10、在实施例中约4至约9、或约4至约6的值。合适的pH控制剂包括各种碱，包括碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、其组合等。可添加诸如乙二胺四乙酸(EDTA)或EDTA盐等螯合剂以帮助将pH调节至所需值。在聚并前，可将混合物的温度升高至例如所需聚并温度，并且可通过添加酸水溶液(例如HNO₃)将混合物pH调节至所需聚并pH。

聚并

在聚集和施加外壳后，随后可使颗粒聚并成所需最终形状，所述聚并是通过例如将混合物的温度加热/维持在约80℃至约110℃、在实施例中为约85℃至约100℃的温度来实现，所述温度可等于或高于用于形成调色剂颗粒的树脂的T_g。温度的特定选择取决于所用树脂。聚并可经例如约1分钟至约10小时或约5分钟至约5小时的时间段来完成。可使颗粒发生聚并直至实现所需圆形度。在聚并期间，可使用pH控制剂将pH调节至例如约3至约10、在实施例中为约5至约10或约5至约7的值。

在聚并后，可将混合物冷却至室温。可视需要进行快速或缓慢冷却。在冷却期间，可使用pH控制剂将pH调节至例如约3至约10、在实施例中为约4至约9或约6至约9的值。在冷却后，可对调色剂颗粒进行筛滤、洗涤，随后干燥。

调色剂颗粒可含有不同总量的树脂，例如其量按调色剂重量计为约60％至约95％、按调色剂重量计为约65％至约90％、或按调色剂重量计为约75％至约85％。

添加剂

本公开的调色剂可进一步含有多种添加剂以增强调色剂的性质。电荷添加剂可以例如按调色剂重量计为约0.1％至约10％或按调色剂重量计为约0.5％至约7％的量存在。合适的电荷添加剂包括烷基吡啶卤化物、硫酸氢盐、美国专利第3,944,493号、第4,007,293号、第4,079,014号、第4,394,430号和第4,560,635号中的电荷控制添加剂(每一所述专利案的全部公开内容通过引用整体并入本文中)、负电荷增强添加剂(如铝络合物)、任何其它电荷添加剂、其混合物等。

本公开的调色剂可含有表面添加剂。可在洗涤或干燥后添加至调色剂颗粒的表面添加剂包括例如金属盐、脂肪酸的金属盐、胶体二氧化硅、金属氧化物、钛酸锶、其混合物等，上述表面添加剂各自可以按调色剂重量计为约0.1％至约10％或按调色剂重量计为约0.5％至约7％的量存在。所述添加剂的实例包括例如美国专利第3,590,000号、第3,720,617号、第3,655,374号和第3,983,045号中所公开的那些添加剂，每一所述专利案的公开内容通过引用整体并入本文中。其它添加剂包括硬脂酸锌和可从德固赛(Degussa)获得的AEROSIL美国专利第6,190,815号和美国专利第6,004,714号(每一所述专利案的公开内容通过引用整体并入本文中)中的涂覆二氧化硅也可以例如按调色剂重量计为约0.05％至约5％或按调色剂重量计为约0.1％至约2％的量来选择，所述添加剂可在聚集过程期间添加或掺和至已形成的调色剂颗粒中。

调色剂性质

在实施例中，干调色剂颗粒除了外部表面添加剂以外还具有以下特征：

(1)体积平均颗粒直径为约4μm至约10μm、约5μm至约9μm或约6μm至约8μm。

(2)圆形度为约0.9至约1.0、约0.92至约0.99或约0.95至约0.98。

(3)玻璃转化温度(T_g)为约40℃至60℃、约42℃至58℃或约45℃至约55℃。

这些性质可如下来测定。体积平均颗粒直径可通过根据制造商说明书操作的贝克曼库尔特颗粒粒度分析仪3(Beckman Coulter Multisizer 3)来测量。代表性取样可如下进行：可获得约1克的少量调色剂样品并经25μm筛网过滤，随后置于等渗溶液中以获得约10％的浓度，然后在贝克曼库尔特颗粒粒度分析仪3中运行所述样品。圆形度可使用FPIA-Sysmex 3000来测定。T_g可使用DSC来测定。

如上所述，本公开的调色剂为例如与相关对比调色剂相比，展现减少的UFP排放的调色剂。UFP排放可通过以下中的一个或多个来定量：T_UFP起始值(颗粒计数开始增加而高于零时的温度)和PER₁₀值(在静电印刷装置的10分钟印刷期中排放的超微颗粒的总计数)。这两个值的测量详细描述于下文的实例中。此外，在提到“所测量T_UFP起始值”和“所测量PER₁₀值”时意指如下文实例中所述的测量值。

本公开的调色剂可设计为(例如，通过选择蜡类型/量)实现预定T_UFP起始值和/或预定PER₁₀值。在实施例中，预定T_UFP起始值为至少165℃、至少170℃或至少175℃。调色剂的所测量T_UFP起始值通常等于，但可大于预定T_UFP起始值。本公开的调色剂的特征为所测量T_UFP起始值大于其相关对比调色剂的该值。在实施例中，调色剂的特征为所测量T_UFP起始值比其相关对比调色剂高至少10℃、至少13℃或至少16℃。

在实施例中，预定PER₁₀值为不大于3x 10¹⁰个颗粒/cm³、不大于7x 10¹⁰个颗粒/cm³或不大于1x 10¹¹个颗粒/cm³。调色剂的所测量PER₁₀值通常等于，但可小于预定PER₁₀值。本公开的调色剂的特征还在于所测量PER₁₀值小于其相关对比调色剂的该值。在实施例中，调色剂的特征为所测量PER₁₀值比其相关对比调色剂小至少2倍，小至少3倍，或小至少5倍。

尽管本公开的调色剂与其相关对比调色剂相比展现较高(较低)所测量T_UFP起始值(PER₁₀值)，但至少在实施例中，调色剂和其相关对比调色剂展现相同的定影性能，如通过最低固定温度(MFT)和热偏移温度(HOT)中的一个或多个来反映。这些性质可根据下文实例中所述的技术来测量。“相同”意味着，调色剂与其相关对比调色剂的测量值在彼此的至少±8％、至少±6％、至少±4％范围内。在实施例中，包括外部表面添加剂在内的调色剂展现在145℃至156℃、150℃至156℃或152℃至155℃范围内的MFT。在实施例中，包括外部添加剂在内的调色剂展现高于195℃的HOT。

显影剂和载体

可将本公开的调色剂配置为显影剂组合物。显影剂组合物可通过混合本公开的调色剂与已知的载体颗粒来制备，所述载体颗粒包括经涂布载体，例如钢、铁氧体等。所述载体包括美国专利第4,937,166号和第4,935,326号中所公开的那些载体，每一所述专利案的全部公开内容通过引用并入本文中。载体可以按调色剂重量计为约2％至约8％或按调色剂重量计为约4％至约6％的量存在。载体颗粒还可包括其上具有聚合物涂层的芯体，所述聚合物涂层例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，其中分散有导电组分，如导电碳黑。载体涂层包括硅酮树脂，例如甲基倍半硅氧烷；氟聚合物，例如聚二氟乙烯；在摩擦电序中并非紧密邻近的树脂的混合物，例如聚二氟乙烯和丙烯酸类；热固性树脂，例如丙烯酸类；其混合物和其它已知组分。

成像

本公开的调色剂可用于使用多种静电印刷装置的多种静电印刷工艺中。举例来说，静电印刷工艺可包括用静电印刷装置形成图像，所述静电印刷装置包括充电组件、成像组件、光导组件、显影组件、转印组件和定影组件。在实施例中，显影组件可包括通过将载体与本文所述任一调色剂混合来制备的显影剂。静电印刷装置可包括高速印刷机、黑白高速印刷机、彩色印刷机等。

一旦使用合适的图像显影方法(例如，磁刷显影、跃迁单组分显影、混合型非清除式显影(HSD)等)形成图像，随后可将图像转印至图像接收介质(例如纸等)上。在实施例中，在通过利用定影器辊部件使图像显影中可使用任何调色剂。定影器辊部件是本领域技术人员熟知的接触式定影装置，其中可使用来自辊的热量和压力将调色剂定影至图像接收介质。在实施例中，在熔融至图像接收衬底上之后或在此期间，可将定影器部件加热至高于调色剂的定影温度的温度，例如加热至约70℃至约160℃、约80℃至约150℃或约90℃至约140℃的温度。

提交以下实例以进一步界定本公开的各个种类。这些实例只是为了说明，且不旨在限制本公开的范围。同样，除非另有指示，否则份数和百分比都是按重量计。如本文所用“室温”是指约20℃至约25℃的温度。

如下文实例1至5中所述制备5种调色剂。在每种情况下，使用贝克曼库尔特颗粒粒度分析仪III测定粒径并使用FPIA-Sysmex 3000测定圆形度。

实例1

通过乳液聚集工艺来制备调色剂。首先用29.6kg去离子水、胶乳乳液中的13.4kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂、0.71kg青色颜料分散物和1.36kg碳黑颜料分散物装填反应器。混合反应器的内容物，并随后将4.17kg石蜡(T_m＝75℃)分散物和1.39kg含有聚合氯化铝凝结剂的酸溶液添加至反应器。通过均质化环路添加蜡分散物以确保较大凝结物破碎成较小尺寸的颗粒。在将蜡分散物和凝结剂溶液添加至反应器之后，将反应器中的所有组分均质化10分钟或直至分散物中颗粒的尺寸小于3μm为止。使混合物聚集约110分钟直至平均聚集物尺寸达到6.9μm为止。在前体外壳聚集物达到平均颗粒直径大小为6.9μm之后，将外壳树脂(胶乳乳液中的另外7.69kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂)添加至混合物中。一旦实现最终目标尺寸，通过添加氢氧化钠直至浆液达到pH约5.5为止来停止颗粒生长。随后，使批料目标温度升高至96℃。在浆液达到80℃时，添加硝酸直至实现pH 5.0为止。一旦批料达到96℃，维持浆液温度，并随时间监控颗粒的圆形度。在圆形度达到0.958的目标值时，通过添加氢氧化钠将浆液的pH调节至6.3。在96℃下保持3小时后，使浆液的温度以0.6℃/分钟的速率下降至53℃。在浆液的温度达到53℃时，通过添加氢氧化钠直至浆液pH达到8.8的值为止来调节浆液的pH。在制得含有具有期望尺寸和圆形度的颗粒的浆液后，浆液经历一系列称为下游操作的步骤。这些操作包括筛滤浆液以移除可能因反应器中的高温而形成的超尺寸颗粒，洗涤颗粒以移除表面活性剂或可赋予不需要的充电性质的其它离子物质，以及通过干燥颗粒来移除过量水分。随后将干燥颗粒与各种表面添加剂掺和以赋予调色剂的所需充电特征。

实例2

通过乳液聚集工艺来制备调色剂。首先用29.6kg去离子水、胶乳乳液中的14.0kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂、0.71kg青色颜料分散物和1.36kg碳黑颜料分散物装填反应器。混合反应器的内容物，并随后将3.33kg石蜡(T_m＝75℃)分散物和1.39kg含有聚合氯化铝凝结剂的酸溶液添加至反应器。通过均质化环路添加蜡分散物以确保较大凝结物破碎成较小尺寸的颗粒。在将蜡分散物和凝结剂溶液添加至反应器之后，将反应器中的所有组分均质化10分钟或直至分散物中颗粒的尺寸小于3μm为止。使混合物聚集约110分钟直至平均聚集物尺寸达到6.9μm为止。在前体外壳聚集物达到平均颗粒直径大小为6.9μm之后，将外壳树脂(胶乳乳液中的另外7.69kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂)添加至混合物中。一旦实现最终目标尺寸，通过添加氢氧化钠直至浆液达到pH约5.5为止来停止颗粒生长。随后，使批料目标温度升高至96℃。在浆液达到80℃时，添加硝酸直至实现pH 5.0为止。一旦批料达到96℃，维持浆液温度，并随时间监控颗粒的圆形度。在圆形度达到0.958的目标值时，通过添加氢氧化钠将浆液的pH调节至6.3。在96℃下保持3小时后，使浆液的温度以0.6℃/分钟的速率下降至53℃。在浆液的温度达到53℃时，通过添加氢氧化钠直至浆液pH达到8.8的值为止来调节浆液的pH。在制得含有具有期望尺寸和圆形度的颗粒的浆液后，浆液经历一系列称为下游操作的步骤。这些操作包括筛滤浆液以移除可能因反应器中的高温而形成的超尺寸颗粒，洗涤颗粒以移除表面活性剂或可赋予不需要的充电性质的其它离子物质，以及通过干燥颗粒来移除过量水分。随后将干燥颗粒与各种表面添加剂掺和以赋予调色剂的所需充电特征。所用表面添加剂与实例1中所用的表面添加剂相同。

实例3

通过乳液聚集工艺来制备调色剂颗粒。首先用29.3kg去离子水、胶乳乳液中的13.4kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂、0.71kg青色颜料分散物和1.36kg碳黑颜料分散物来装填反应器。混合反应器的内容物，并随后将4.31kg聚亚甲基蜡(T_m＝92℃)分散物和1.39kg含有聚合氯化铝凝结剂的酸溶液添加至反应器。通过均质化环路添加蜡分散物以确保较大凝结物破碎成较小尺寸的颗粒。在将蜡分散物和凝结剂溶液添加至反应器之后，将反应器中的所有组分均质化10分钟或直至分散物中颗粒的尺寸小于3μm为止。使混合物聚集约110分钟直至平均聚集物尺寸达到6.9μm为止。在前体外壳聚集物达到平均颗粒直径大小为6.9μm之后，将外壳树脂(胶乳乳液中的另外7.69kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂)添加至混合物中。一旦实现最终目标尺寸，通过添加氢氧化钠直至浆液达到pH约5.5为止来停止颗粒生长。随后，使批料目标温度升高至96℃。在浆液达到80℃时，添加硝酸直至实现pH 5.0为止。一旦批料达到96℃，维持浆液温度，并随时间监控颗粒的圆形度。在圆形度达到0.958的目标值时，通过添加氢氧化钠将浆液的pH调节至6.3。在96℃下保持3小时后，使浆液的温度以0.6℃/分钟的速率下降至53℃。在浆液的温度达到53℃时，通过添加氢氧化钠直至浆液pH达到8.8的值为止来调节浆液的pH。在制得含有具有期望尺寸和圆形度的颗粒的浆液后，浆液经历一系列称为下游操作的步骤。这些操作包括筛滤浆液以移除可能因反应器中的高温而形成的超尺寸颗粒，洗涤颗粒以移除表面活性剂或可赋予不需要的充电性质的其它离子物质，以及通过干燥颗粒来移除过量水分。随后将干燥颗粒与各种表面添加剂掺和以赋予调色剂的所需充电特征。所用表面添加剂与实例1中所用的表面添加剂相同。

实例4

通过乳液聚集工艺来制备调色剂。首先用29.5kg去离子水、胶乳乳液中的13.4kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂、0.71kg青色颜料分散物和1.36kg碳黑颜料分散物来装填反应器。混合反应器的内容物，并随后将3.44kg聚亚甲基蜡(T_m＝92℃)分散物和1.39kg含有聚合氯化铝凝结剂的酸溶液添加至反应器。通过均质化环路添加蜡分散物以确保较大凝结物破碎成较小尺寸的颗粒。在将蜡分散物和凝结剂溶液添加至反应器之后，将反应器中的所有组分均质化10分钟或直至分散物中颗粒的尺寸小于3μm为止。使混合物聚集约110分钟直至平均聚集物尺寸达到6.9μm为止。在前体外壳聚集物达到平均颗粒直径大小为6.9μm之后，将外壳树脂(胶乳乳液中的另外7.69kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂)添加至混合物中。一旦实现最终目标尺寸，通过添加氢氧化钠直至浆液达到pH约5.5为止来停止颗粒生长。随后，使批料目标温度升高至96℃。在浆液达到80℃时，添加硝酸直至实现pH 5.0为止。一旦批料达到96℃，维持浆液温度，并随时间监控颗粒的圆形度。在圆形度达到0.958的目标值时，通过添加氢氧化钠将浆液的pH调节至6.3。在96℃下保持3小时后，使浆液的温度以0.6℃/分钟的速率下降至53℃。在浆液的温度达到53℃时，通过添加氢氧化钠直至浆液pH达到8.8的值为止来调节浆液的pH。在制得含有具有期望尺寸和圆形度的颗粒的浆液后，浆液经历一系列称为下游操作的步骤。这些操作包括筛滤浆液以移除可能因反应器中的高温而形成的超尺寸颗粒，洗涤颗粒以移除表面活性剂或可赋予不需要的充电性质的其它离子物质，以及通过干燥颗粒来移除过量水分。随后将干燥颗粒与各种表面添加剂掺和以赋予调色剂的所需充电特征。所用表面添加剂与实例1中所用的表面添加剂相同。

实例5

通过乳液聚集工艺来制备无蜡调色剂。首先用29.6kg去离子水、胶乳乳液中的16.8kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂、0.71kg青色颜料分散物和1.36kg碳黑颜料分散物来装填反应器。混合反应器的内容物，并随后将1.39kg含有聚合氯化铝凝结剂的酸溶液添加至反应器。在将凝结剂溶液添加至反应器之后，将反应器中的所有组分均质化10分钟或直至分散物中颗粒的尺寸小于3μm为止。使混合物聚集约110分钟直至平均聚集物尺寸达到6.9μm为止。在前体外壳聚集物达到平均颗粒直径大小为6.9μm之后，将外壳树脂(胶乳乳液中的另外7.69kg苯乙烯-丙烯酸丁酯树脂)添加至混合物中。一旦实现最终目标尺寸，通过添加氢氧化钠直至浆液达到pH约5.5为止来停止颗粒生长。随后，使批料目标温度升高至96℃。在浆液达到80℃时，添加硝酸直至实现pH 5.0为止。一旦批料达到96℃，维持浆液温度，并随时间监控颗粒的圆形度。在圆形度达到0.958的目标值时，通过添加氢氧化钠将浆液的pH调节至6.3。在96℃下保持3小时后，使浆液的温度以0.6℃/分钟的速率下降至53℃。在浆液的温度达到53℃时，通过添加氢氧化钠直至浆液pH达到8.8的值为止来调节浆液的pH。在制得含有具有期望尺寸和圆形度的颗粒的浆液后，浆液经历一系列称为下游操作的步骤。这些操作包括筛滤浆液以移除可能因反应器中的高温而形成的超尺寸颗粒，洗涤颗粒以移除表面活性剂或可赋予不需要的充电性质的其它离子物质，以及通过干燥颗粒来移除过量水分。随后将干燥颗粒与各种表面添加剂掺和以赋予调色剂的所需充电特征。所用表面添加剂与实例1中所用的表面添加剂相同。

实例1至5的调色剂配方概述于下表1中。

表1.调色剂配方.

调色剂配方	蜡的类型	蜡的量(％，按调色剂重量计)
			实例1	石蜡(T<sub>m</sub> 75℃)	11.28
实例2	石蜡(T<sub>m</sub> 75℃)	9.00
			实例3	聚亚甲基(T<sub>m</sub> 92℃)	11.28
实例4	聚亚甲基(T<sub>m</sub> 92℃)	9.00
			实例5	—	—

实验室规模超微颗粒(UFP)测试

使用根据制造商说明书操作的由TSI制造的P-TRak超微颗粒分析仪来测量根据实例1至5制造的调色剂的UFP排放率。相同程序用于所有调色剂制剂。将100克调色剂置于顶部连接有喷射管的玻璃小瓶中。将加热块置于加热板上，加热板上具有测量加热块温度的温度计。开启加热板并将温度刻度盘设为额定值以控制加热块的升温速率。在加热块的温度达到80℃时，将小瓶插入块中以使调色剂样品熔融。一旦温度达到90℃，将颗粒计数器连接至含有调色剂样品的玻璃小瓶顶部的喷射管的出口。在温度达到100℃时，开启计时器并以4℃间隔从装置捕捉颗粒计数读数，直至温度达到200℃为止。使用颗粒计数和温度数据来生成图1的曲线。测试与表面添加剂掺和的调色剂和未与表面添加剂掺和的调色剂。表面添加剂的存在对结果无显著影响。

如图1中所示，在较低温度下，颗粒计数较低。随着温度上升，颗粒计数开始增加并达到最大值。将颗粒计数开始增加而高于零时的温度命名为UFP起始温度(T_UFP起始)。根据调色剂，T_UFP起始可变。因此，不同调色剂的曲线相对于彼此而移位。移位至较高温度(即，较高T_UFP起始值)的曲线是合意的，因为这表明，在相同条件集合下，UFP在相对较高的温度下释放。换言之，在相同定影器温度下，具有较高T_UFP起始和右向移位曲线的调色剂排放较少UFP。

如图1中所示，无蜡调色剂(实例5)具有最高T_UFP起始。换言之，这种调色剂在任何给定温度下排放的UFP最少。实例3和4二者(含有聚亚甲基蜡)的T_UFP起始高于实例1和2(含有石蜡)。因此，使用较高T_m聚亚甲基蜡作为石蜡的替代物可降低UFP的总排放。对于两种蜡而言，使用较低浓度(9.00％相对11.28％)略微改善(即，提高)T_UFP起始。根据数据显而易见，与具有11.28％石蜡的调色剂相比，具有9.00％聚亚甲基蜡的调色剂展现UFP性能的最大改善。

机器超微颗粒(UFP)测试

在当前使用实例1调色剂的静电印刷装置中运行实例1和实例4调色剂之后，评估实例1和实例4调色剂的超微颗粒排放率。静电印刷装置是以50次印刷/分钟操作的单色印刷装置。PER₁₀(在10分钟印刷期中释放的总UFP颗粒)的测试程序和测定遵循蓝天使(TheBlue Angel，符合某些环境标准的产品的一种德国认证)的描述。参见M.Barthel等人，“测量在印刷期间来自办公室装置的微细颗粒和超微颗粒以开发办公室用印刷装置的蓝天使生态标签的测试方法(Measurement of Fine and Ultrafine Particles from OfficeDevices during Printing in order to Develop a Test Method for the Blue AngelEcolabel for Office-Based Printing Devices)”《文本(Texte)》75/2013，联邦环境署，2013年8月，所属文献通过引用整体并入本文中。然而，测试程序概述于下表2中，并且之后紧跟着概述PER₁₀的测定。

表2.机器UFP测试的测试程序.

以下是对PER₁₀测定的概述。在排放测试室中的气溶胶(即，所排放超微颗粒)测量的模型化可假定具有良好近似的简化条件。主要测量在指定粒径范围内的累积颗粒数浓度C_p(t)。C_p(t)的绝对水平和动力学基本上是依据以下因素来测定：印刷装置的源强度、室尺寸和室中的颗粒损失，主要通过空气交换速率来测定。

印刷装置的源强度受其特定产品特征和印刷活动(长度、页数和印刷模式)影响。对于不同的装置特异性印刷活动，产品比较需要将印刷活动的长度、所印刷页数或其它基准标准化。室尺寸决定应在检测限C_p(t)内测量的浓度范围。

室中的颗粒损失可通过在排放结束后将以下类型：

R(t)∝e^-βt 方程1

的室反应函数调整为C_p(t)依据颗粒损失速率β来描述。源强度可计算为速率PER(t)，(每单位时间排放的颗粒)。C_p(t)与PER(t)通过卷积积分相关联，卷积积分含有反应函数R(t)：

如果反应函数具有上述简单形式，那么速率PER(t)可以[颗粒/单位时间]通过将卷积积分解卷积来以分析方式测定。时间导数可以数字方式来测定。

方程(3)和(3a)在数学上等效，并且仅含有已知量，例如室体积V_ch和Cp(t)。在方程3a中，Δt是两个连续数据点之间的时间差。通过PER(t)的积分和体积校正，获得在印刷活动期间排放的颗粒总数TP。

时间t_开始标志着印刷期的开始，并且时间t_停止标志着排放速率下降至零或低于可选择限值。TP值可取自TP相对时间的积分曲线中的点t_停止处，或根据方程4以数字方式来计算。

颗粒排放的结束t_停止并不始终等同于印刷活动的结束，但必须在计算TP之前从颗粒排放速率PER(t)的曲线来测定。排放时间是依据以下差值来测定：

t_停止-t_开始方程5

TP提供定量分析微粒排放的基准。TP可与印刷页数相关，印刷页数界定基准TP/pp[-](pp代表印刷页)。基准的备选定义是可能的。例如，印刷活动的10分钟标准长度可用作参照来指定平均排放速率PER₁₀[颗粒/10分钟]：

在方程6中，t_印刷[分钟]代表印刷活动的实际持续时间。

实例1和实例4调色剂的机器UFP测试的结果显示于下表3中。

表3.机器UFP测试结果.

表3的结果显示，通过使用较低浓度的聚亚甲基蜡(T_m＝92℃)作为石蜡(T_m＝75℃)的替代物，可显著抑制静电印刷装置的UFP排放(在这种情况下平均抑制5.3倍)。

还评估调色剂的定影性能，具体而言，测定调色剂的最低固定温度(MFT)和热偏移温度(HOT)。MFT测量使用胶带剥离法来实施。在使用这种方法时，在不同温度下将图像定影至衬底上并测量图像密度。将一片胶带置于各个图像的特定位置上并随后将其剥离。测量剥离胶带的区域的图像密度。MFT是作为剥离胶带后与剥离胶带前的图像密度比为0.90时的最低温度。实例1的MFT为145℃；实例2的MFT为149℃；实例3的MFT为154℃；以及实例4的MFT为155℃。热偏移温度(HOT)是观察到已污染定影器辊的调色剂转印回到纸上时的温度。为了观察热偏移温度，在用经定影图像印刷后立即输送一张空白纸(追踪页)经过定影器。如果在某一定影器温度下在空白追踪页上注意到图像偏移，那么这个温度就是热偏移温度。实例1至4的调色剂展现出高于195℃的HOT并且在印刷装置的定影器的温度范围(140℃至195℃)内都不展现热偏移。

Claims

1.一种形成调色剂的方法，所述方法包含：

由至少一种树脂、至少一种蜡和任选地至少一种着色剂的混合物形成调色剂，其中所述至少一种蜡的类型和存在的量经选择以提供所述调色剂的预定PER₁₀值；和

测量所述调色剂的PER₁₀值，其中所述调色剂的所述测量PER₁₀值等于或小于所述预定PER₁₀值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成步骤为乳液聚集工艺。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述预定PER₁₀值不大于1x 10¹¹个颗粒/cm³。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述调色剂的特征进一步为在145℃至156℃范围内的最低固定温度、高于195℃的热偏移温度或二者。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述调色剂的特征进一步为与对比调色剂相同的最低固定温度、热偏移温度或二者，所述对比调色剂是通过相同方法形成的并且具有除了所述至少一种蜡以外与所述调色剂相同的组成。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述对比调色剂包含单一蜡，并且所述单一蜡是石蜡，其量按所述对比调色剂的重量计为约11％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述调色剂的所述测量PER₁₀值比对比调色剂小至少5倍，所述对比调色剂是通过相同方法形成的并且具有除了所述至少一种蜡以外与所述调色剂相同的组成。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述调色剂的特征进一步为与所述对比调色剂相同的最低固定温度、热偏移温度或二者。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种蜡的特征为至少90℃的T_m，并且所述至少一种蜡的量按所述调色剂的重量计为不大于10％。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种蜡选自聚亚甲基、褐煤酸酯、聚乙烯以及其组合，并且所述至少一种蜡的量按所述调色剂的重量计为不大于10％。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述调色剂包含单一蜡。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述单一蜡选自聚亚甲基、褐煤酸酯和聚乙烯，并且所述单一蜡的量按所述调色剂的重量计为不大于10％。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种树脂为苯乙烯/丙烯酸正丁酯/β-CEA共聚物。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述调色剂为核-壳调色剂。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一种树脂为苯乙烯/丙烯酸正丁酯/β-CEA共聚物；所述至少一种蜡选自聚亚甲基、褐煤酸酯、聚乙烯以及其组合，并且所述至少一种蜡的量按所述调色剂的重量计为不大于10％；并且所述调色剂为核-壳调色剂。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述调色剂包含单一蜡并且所述单一蜡为聚亚甲基或聚乙烯。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述调色剂的所述测量PER₁₀值比对比调色剂小至少5倍，所述对比调色剂是通过相同方法形成的并且具有与所述调色剂相同的组成，但所述对比调色剂包含按所述对比调色剂的重量计约11％的量的石蜡。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述调色剂的特征进一步为与所述对比调色剂相同的最低固定温度、热偏移温度或二者。

19.一种核-壳调色剂，其包含至少一种树脂、至少一种蜡和任选地至少一种着色剂，其中所述至少一种蜡的类型和存在的量经选择以提供所述调色剂的预定PER₁₀值，另外，其中所述核-壳调色剂的特征为所测量PER₁₀值等于或小于所述预定PER10值。

20.所述核-壳调色剂，其中所述预定PER₁₀值不大于1x 10¹¹个颗粒/cm³。