CS251643B1 - Způsob výroby elektrografického tonerového koncentrátu - Google Patents

Abstract

Způsob výroby elektrografického tonerového koncentrátu, vyznačený tím, že homogenizace a dispergace pigmentů a nebo dalších složek tonerového koncentrátu je dvoustupňová, přičemž v prvním stupni je homogenizace a dispergace prováděna vysokoobrátkovým míchadlem a ve druhém stupni kulovým nebo koloidním mlýnem. Způsob je možné aplikovat na různé typy elektrografických tonerů.

Description

Vynález se týká způsobu výroby elektrografického tonerového koncentrátu s možností víceúčelového využití. Způsob výroby, který je popsán vynálezem zaručuje přípravu vysoce kvalitních, homogenních a stabilních tonerových koncentrátů s velmi dobrou obrazovou kvalitou.

Kapalinové vývojky užívané v elektrografii, případně tonerové koncentráty jsou běžně aplikovány v elektroforetických systémech vyvolávání latentních elektrostatických obrazů vznikajících různými postupy na fotovodivých nebo dielektrických vrstvách. Obvykle používaným systémem je například materiál sestávající se z papírové podložky ovrstvené kysličníkem zinečnatým s vhodným pojivém a dalšími přísadami.

Způsob zpracování spočívá v povrchovém nabití tohoto materiálu na záporný potenciál -500 V, následuje expozice a vyvolání latentního obrazu elektrografickou vývojkou, která sestává z tonerového koncentrátu a nosné uhlovodíkové kapaliny. V případě kopírování negativních předloh, například při zpětných reprodukcích z negativních mikrofilmů nebo mikrofiši je pro vyvolání obrazu využita vývojka negativní, výsledkem jsou pak pozitivní kopie. Při záznamu grafických nebo numerických výstupů na dielektrický papír v příslušných tiskárnách je záporný náboj mechanicky nanášen při průchodu papíru pod nábojovou hlavou na tisková místa a v následujícím kroku vyvolán kapalinovou vývojkou.

Méně běžné použití elektrografických kapalinových vývojek je pak v nepřímém elektrografickém přenosovém kopírováni. Latentní obraz na selenovém válci je vyvolán kapalinovou vývojkou a přenesen na obyčejný papír. Na tyto vývojky, zvláště pak na vývojky pozitivní jsou kladeny značné požadavky týkající se jejich kvality z hlediska reprodukce obrazu a stability. Především je požadována vysoká stabilita disperze bez ohledu na koncentraci, dále pak vhodné elektroforetické vlastnosti, dobrá přilnavost částic k povrchu papíru, dále pak možnost dosažení vysokých obrazových hustot, minimální sklon ke vzniku různých tiskových závad, dokonalá ostrost kontur, možnost využití různých typů kapalin a podobně.

Tyto vývojky jsou v podstatě velmi jemné disperze organického nebo anorganického pigmentu v nepolárním prostředí.

Jako pigmenty bývají používány různé typy sazí, především saze gumárenské, dále nigrosinová barviva, ftalocyaninová barviva, indanthrénová a další barviva. Jako pojiv a povrchově aktivních látek je využito především rostlinných olejů, vyšších mastných kyselin, solí organických kyselin s těžkými kovy, alkydových pryskyřic, polyesterových pryskyřic, kopolymerů styrenu a akrylátů, polymerů celulózy, derivátů kalafuny, pryskyřic na bázi fenolu, kopolymerů vinyltoluenu a akrylátů, minerálních olejů a podobně.

Ke stabilizaci jsou pak využity antioxidačni složky různého chrakteru (například fenolické apod.).

Příprava elektrografických tonerových koncentrátů spočívá v intenzivní dispergaci pigmentu v nepolárním prostředí za přítomnosti pojivových, případně povrchově aktivních a stabilizačních složek. Jejich účelem je především zrychlení dispergace a,zvýšení stability disperze vytvořením ochranného koloidního obalu kolem pigmentových částic ve formě elektrické difúzni dvouvrstvy. Důležitým požadavkem je dosažení co nej jemnějších disperzí řádu — 4 —5 až 10 mm a dále homogenní průběh dispergace respektive míšení složek. Dosud prováděné postupy spočívají v hrubém smísení pigmentových a pojivých složek například ručním smísením s následnou dispergaci v perlovém dispergátoru jsou spojeny s některými problémy.

Především směs napouštěná do dispergátoru (kulový mlýn) není dostatečně homogenní, dochází k rozdělování a vypadávání pigmentu na různých místech zařízení. Vlastni průběh dispergace má sníženou účinnost, nebot vychází z relativně nehomogenních směsí. U výsledného toneru, případně vývojky se to projevuje sníženou ostrostí kontur (nábojová nehomo3 genita pigmentových částic) vznikem různých závad jako protažení čar ve směru vyvolávání, zvýšení závoje a podobně. Další obvyklou a známou závadou je snížený kontrast a okrajová neostrost u čerstvě připravených elektrografických vývojek, tyto závady mizí po asi 1 až 3 hodinách od přípravy, což je na závadu operativnosti použití těchto vývojek. Další známou závadou těchto vývojek je postupné snižování kontrastu tisku po delší době kopírování, například po pořízení asi 100 až 500 kopií z daného objemu vývojky a to zvláště po častějším přidávání tonerového koncentrátu. Je to způsobeno tím, že ve starší vývojce se postupně více a více hromadí částice nevhodné (opačné) polarity než ty, které tvoří obraz.

Byl nyní nalezen a je předmětem tohoto vynálezu způsob výroby elektrografického tonerového koncentrátu homogenizací a dispergaci pigmentů a nebo dalších složek tonerového koncentrátu v kulovém nebo koloidním mlýnu, vyznačený tím, že před uvedenou homogenizací a dispergací v kulovém nebo koloidním mlýnu se provede dispergace a homogenizace ve vysokoobrátkovém míchadle s děleným statorem a rotorem na min. dva segmenty k dosažení střední velikosti dispergovaných částic menší než 40 mikrometrů.

Další složky tonerového koncentrátu, u kterých je prováděna dvoustupňová homogenizace a dispergace, mohou být kapalné například pojivové složky a nebo pevné složky, které mohou být nerozpustné, případně polorozpustné, nebo rozpustné v disperzním prostředí a nebo další složky využité k modifikací fyzikálně-chemických vlastností tonerového koncentrátu Při výrobě tonerového koncentrátu probíhají oba popisované procesy tj. homogenizace a dispergace současně jak v prvém, tak i ve druhém stupni.

V prvé fázi při použití vysokoobrátkových míchadel převažuje homogenizace nad dispergací a ve druhé fázi naopak převažuje dispergace nad homogenizací. V obou výrobních fázích probíhají další procesy, z kterých je nutno jmenovat především absorbci rozpustných a polorozpustných pojivých a dalších složek na zvětšujícím se fázovém rozhraní. Vzhledem k tomu, že při výrobě tonerových koncentrátů se obvykle používá větší počet pojivových složek, respektive i několik složek pigmentových je dosažení maximální homogenity procesu nejdůležitějším požadavkem z hlediska technologických nároků výroby tonerových koncentrátů.

Výhodou popsaného způsobu elektrografického tonerového koncentrátu je především dokonalé splnění nároků na homogenní průběh jednotlivých procesů výroby. Použití vysokoobrátkových míchadel před vlastní dispergaci zajištuje jednak dokonalou homogenizaci směsi, dále u pigmentů je snížena původní velikost částic do 500 mikrometrů pod cca 40 mikrometrů, což umožňuje další vysoce efektivní dispergaci s homogenizací na perlových dispergátorech nebo koloidních mlýnech na velikost Částic cca 3 až 0,01 mikrometrů. Popsaný způsob výroby prakticky omezuje vypadávání pigmentových částic v prostoru perlového nebo koloidního mlýna, což zvyšuje výtěžnost výroby a omezuje nutnost častého čištění systému nebo proplachování.

Připravené tonerové koncentráty, respektive vývojky z nich připravené, mají zlepšené vlastnosti z hlediska možnosti například okamžitého použití (po přípravě, naředění a podobně), je značně omezen pokles kontrastu při dlouhodobém kopírování nebo při postupném doplňování toneru do vyčerpané vývojky.

Příklad 1

Směs o složení 1 600 g pigmentu na bázi nigrosinů a 1 600 g sazí, dále 16 litrů roztoku pojivových a povrchově aktivních složek na bázi rostlinných olejů, kyseliny olejové respektive naftenátu kobaltu se homogenizuje a disperguje vysokoobrátkovým míchadlem typu pilka o průměru rotoru 10 cm (počet otáček 3 500 min ^χ) po dobu 20 minut. Takto homogenizovaný roztok obsahující disperzi pigmentů o velikosti částic cca 20 mikrometrů se disperguje v kuličkovém dispergátoru po dobu dalších 45 minut. Získá se homogenní disperze o velikosti částic 2 až 0,01 mikrometru.

Tonerový koncentrát se dále ředí pro použití isoparafinickou frakcí ropy v poměru 5 ml koncentrátu + 1 litr frakce.

Příklad 2

Směs o složení 10 kg barviva na bázi nigrosinu, 6 kg sazí, dále 90 litrů roztoku s převažujícím podílem isoparafinických uhlovodíků Cg až a pryskyřic na bázi vinyltoluenu a homogenizuje se po dobu 15 minut pomocí vysokoobrátkového míchadla typu Ultra-Turrax o průměru 11,5 cm, které má minimálně jeden rotor a jeden stator dělený na segmenty. Zhomogenizovaná a dispergovaná směs se v perlovém dispergátorů dále disperguje až na velikost částic 2 až 0,01 mikrometru.

Do této směsi se přidá roztok na bázi terpolymerů vinyltoluenu a isoparafinických a aromatických rozpustidel a dále se míchá 15 minut vysokoobrátkovým míchadlem typu Ultra-Turrax a znovu se disperguje v perlovém dispergátorů po dobu 20 minut. Stejným způsobem se přidá poslední dávka pojivá v množství 45 kg, kdy po přidáni následuje 10 minut míchání míchadlem typu Ultra-Turrax a 20 minut dispergace v perlovém dispergátorů. Výsledná velikost částic a ředění odpovídá příkladu 1. Takto připravený tonerový koncentrát, případně z něj připravená vývojka, se použije k vyvolávání materiálů na bázi ZnO (přímých i ofsetových).

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   Způsob výroby elektrografického tonerového koncentrátu homogenizací a dispergací pigmentů anebo dalších složek tonerového koncentrátu v kulovém nebo koloidním mlýnu, vyznačený tím, že před uvedenou homogenizací a dispergací v kulovém nebo koloidním mlýnu se provede dispergace a homogenizace ve vysokoobrátkovém míchadle s děleným statorem a rotorem na minimálně dva segmenty k dosažení střední velikosti dispergovaných částic menší než 40 mikrometrů.