DE10154987A1

DE10154987A1 - Kunststofftoner und Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners

Info

Publication number: DE10154987A1
Application number: DE10154987A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schultheis
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-06-05
Also published as: EP1454195A1; WO2003040833A1; JP2005508529A; US20040259011A1; US7153624B2; CA2465708A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Toner und ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners, insbesondere für die Elektrofotografie. Der Toner ist dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterial für den Toner Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet wird, das eine Korngrößenverteilung von 1 bis 20 mum, insbesondere 5 bis 15 mum, aufweist und mittels zusätzlichen Ladungssteuerstoffen und Additiven an der Oberfläche versehen ist, während das Verfahren vorsieht, dass als Grundmaterialien fertig konvektionierte Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet werden, die in einem Mischvorgang mit Ladungssteuerstoffen (Charge controll agent = CCA) zur Verbesserung der Oberflächenladung und gegebenenfalls in einem weiteren Mischvorgang mit Additiven zur Verbesserung des Fließverhaltens, des Haftvermögens und der Neigung zur Agglomeration beaufschlagt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kunststofftoner und ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners, insbesondere für die Elektrofotographie.

Bekannt sind Pulver und Verfahren zur Pulverlackbeschichtung. Als Material kommen Pulver zum Einsatz, die je nach Anwendungsgebiet und den damit verbundenen Anforderungen, insbesondere der Oberflächeneigenschaften, Epoxide, Polyester, Polyurethane, Acrylate und Kombinationen dieser Materialien. Derartige Materialen haben üblicherweise eine Korngröße zwischen 3 und 100 µm. Diese Materialien stehen in großen Mengen zur Verfügung und sind auch preisgünstig. Darüber hinaus werden diese Materialien in nahezu allen Farbtönen angeboten.

Das Pulverlackieren ist eine ausgereifte Technik für die industrielle Oberflächenbeschichtung. Das hierbei zur Verarbeitung kommende Lackpulver ist ein Kunststoffpulver mit eingebautem Härter auf der Basis von Duroplasten, das lösungsmittelfrei und unter ökologischer Betrachtung umweltfreundlich ist. Bei der Beschichtung wird das Kunststoffpulver elektrostatisch oder tribo-applikationstechnisch auf einen geerdeten Grundwerkstoff aufgebracht. Die Pulverteilchen haften auf Grund ihrer Aufladung am Grundwerkstoff. Bei einer anschließenden Wärmeeinwirkung härtet der Kunststoff aus und bildet, von der Auftragsseite aus betrachtet, ein dekoratives Oberflächenbild.

Bei der Elektrofotographie werden spezielle Toner eingesetzt, die in ihren Eigenschaften noch ziemlich beschränkte Möglichkeiten bieten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Toner und ein Verfahren zum Herstellen dieses Kunststofftoners, insbesondere für die Elektrofotographie, zu schaffen, der preisgünstig ist und in seinen Eigenschaften an die unterschiedlichsten Oberflächen-Anforderungen angepasst und auf einfache Art hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass als Grundmaterialien für den Toner Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet ist, das eine Korngrößenverteilung von 1 bis 20 µm, insbesondere 5 bis 15 µm aufweist und mittels zusätzlichen Ladungssteuerstoffen und Additiven an der Oberfläche versehen ist, während das Verfahren zum Herstellen des Toners dadurch gekennzeichnet ist, dass als Grundmaterialien fertig konvektionierte Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet werden, die in einem Mischvorgang mit Ladungssteuerstoffen (charge control agent = CCA) zur Verbesserung der Oberflächenladung und gegebenenfalls in einem weiteren Mischvorgang mit Additiven zur Verbesserung des Fließverhaltens, des Haftvermögens und der Neigung zur Agglomeration beaufschlagt werden.

Die Grundmaterialien werden aus der Kunststoffbeschichtung übernommen, die in den unterschiedlichsten Eigenschaft auf dem Markt preisgünstig und in allen erdenklichen Farben angeboten werden. Dies Grundmaterialien entsprechen, was die Materialeigenschaften betrifft, bereits weitgehend den Kunststofftonern, wie sie bei der Elektrofotographie eingesetzt werden. Mit dem Beaufschlagen der als Grundmaterialien verwendeten Pulver mit Ladungssteuerstoffen und Additiven - in einem oder zwei Mischvorgängen - lassen sich gezielt, die dafür erforderliche Oberflächenaufladung und die Eigenschaften erreichen, die das Fließverhalten, das Reinigungsverhalten und die Neigung zur Agglomeration verbessern, die bei den Grundmaterialien der Pulverbeschichtung noch nicht den Anforderungen der Elektrofotographie entsprechen. Beim Mischen werden die Grundmaterialien der Pulverlackbeschichtung so modifiziert, dass sie als Kunststofftoner für die Elektrofotographie verwendet werden können. Danach steht für die Elektrofotographie ein kostengünstiger Kunststofftoner mit weitgehender Anpassungsmöglichkeit an die Anforderungen in Mengen zur Verfügung. Sollte das Grundmaterial nicht in dem gewünschten Korngrößenbereich liegen, dann ist gegebenenfalls ein zusätzlicher Mahl- und Sichtvorgang vorzuschalten.

Wie bei der Kunststofflackbeschichtung kann die Auswahl der Ausgangsstoffe so getroffen werden, dass als Grundmaterialen Epoxide, Polyester, Polyurethane, Melamine, Acrylate und andere Pulverladematerialien sowie Kombinationen dieser Materialien verwendet werden.

Die Anpassung für die Verwendung als Kunststofftoner kann dabei so erfolgen, dass die Ladungssteuerstoffe und die Additive in Abhängigkeit vom Grundmaterial gewählt werden sowie dass die Auswahl der Ladungssteuerstoffe und Additive nach der Oberflächenchemie der Grundmaterialien, ob hydrophile oder hydrophobe Kunststoffe, vorgenommen sind.

Zum Einsatz können Additive, wie Aerosile und/oder Silane kommen. Auch die Korngröße kann weitgehend beibehalten werden, wobei nach einer Ausgestaltung vorgesehen ist, dass als Additive Aerosile und/oder Silane verwendet werden.

Die Grafik in Fig. 1 zeigt beispielsweise, abhängig von der Mischzeit, den Verlauf der spezifischen Ladung (q/m) für unterschiedlich aufbereitete Pulverlack-Grundmaterialien.
Kurve 1 beschreibt den zeitlichen Verlauf für unbehandeltes Grundmaterial.
Kurve 2 zeigt den Einfluss, wenn beispielswiese 0,5% Ladungssteuerstoffe (CCAs) zugemischt werden.
Kurve 3 beschreibt den Verlauf, wenn 0,5% Aerosile beigemischt werden.
Kurve 4 zeigt den Einfluss von 0,5% Ladungssteuerstoffe und 0,5% Aerosile.
Der Mischvorgang kann in einem Taumelmischer oder Flügelmischer vorgenommen werden. Ein gegebenenfalls vorgeschalteter Mahl- und Sichtvorgang zur Anpassung der Kerngrößenverteilung erfolgt beispielsweise in einer Gegenstrahlmühle.
Der Extrudiervorgang, wie er normal üblich ist, kann dabei entfallen. Dies ist besondern vorteilhaft, wenn unterschiedliche Farben in kurzer Zeitfolge hintereinander verarbeitet werden sollen, da hierbei die zeitaufwändige Reinigung der Extrudiervorrichtung entfallen kann.

Claims

1. Kunststofftoner für die Elektrofotografie, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterial für den Toner Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet ist, das eine Korngrößenverteilung von 1 bis 20 µm, insbesondere 5 bis 15 µm aufweist und mittels zusätzlichen Ladungssteuerstoffen und Additiven an der Oberfläche versehen ist.

2. Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners nach Anspruch 1, insbesondere für die Elektrofotographie, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterialien fertig konvektionierte Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet werden, die in einem Mischvorgang mit Ladungssteuerstoffen (charge control agent = CCA) zur Verbesserung der Oberflächenladung und gegebenenfalls in einem weiteren Mischvorgang mit Additiven zur Verbesserung des Fließverhaltens, des Haftvermögens und der Neigung zur Agglomeration beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach Anspruch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diesem Mischvorgang gegebenenfalls ein Mahl- und Sichtvorgang vorgeschaltet wird, der die Korngrößenverteilung des Grundmaterials an die für die elektrofotografische Übertragung erforderliche Korngrößenverteilung anpasst.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterialen Epoxide, Polyester, Polyurethane, Acrylate, Melamine und andere Pulverladematerialien sowie Kombinationen dieser Materialien verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungssteuerstoffe und die Additive in Abhängigkeit vom Grundmaterial gewählt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Ladungssteuerstoffe zwischen 0 und 5 Gew.-%, vorzugsweise < 2 Gew.-% gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ladungssteuerstoffe und Additive nach der Oberflächenchemie der Grundmaterialien, ob hydrophile oder hydrophobe Kunststoffe, vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Additive Aerosile und/oder Silane verwendet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Additive zwischen 0 und 5 Gew.-%, vorzugsweise < 2 Gew.-% gewählt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Grundmaterialien mit einer Korngröße zwischen 3 und 100 µm, vorzugsweise zwischen 5 und 15 µm, verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischvorgang in einem Taumelmischer oder Flügelmischer und der gegebenenfalls erforderliche Mahl- und Sichtvorgang beispielsweise in einer Gegenstrahlmühle durchgeführt werden.