DE102010041846A1

DE102010041846A1 - Tonerzusammensetzung

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Publication number: DE102010041846A1
Application number: DE102010041846A
Authority: DE
Inventors: Robert D. Bayley; Yuhua Tong; Timothy L. Lincoln; Grazyna E. Kmiecik-Lawrynowicz; Maura A. Sweeney; Daniel W. Asarese; Susan J. Lafica; Mark E. Mang
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2009-10-08
Filing date: 2010-10-01
Publication date: 2011-04-14
Also published as: CN102033445A; JP2011081377A; US20110086306A1; CA2716666A1; BRPI1004061A2; MX2010010936A

Abstract

Ein Toner mit Ladungskontrollmitteln, die ausgezeichnete triboelektrische Aufladungseigenschaften verleihen. In Ausführungsformen umfassen die Ladungskontrollmittel Copolymere, die durch einen Emulsionspolymerisationsprozess gebildet wurden.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft Toner sowie Verfahren, die bei der Schaffung von Toner von Nutzen sind, die für elektrostatographische Geräte, einschließlich xerographischer Geräte wie z. B. digitale, Bild-auf-Bild-(image-on-image) und ähnliche Geräte geeignet sind.
Für die Herstellung von Toner liegen zahlreiche Verfahren innerhalb des Anwendungsbereichs eines Fachmanns. Eines dieser Verfahren ist die Emulsion-Aggregation (EA). Diese Toner liegen innerhalb des Anwendungsbereichs dieser Fachleute und es können Toner mittels Aggregieren eines Farbmittels mit einem durch Emulsionspolymerisation gebildeten Latexpolymers gebildet werden. Zum Beispiel richtet sich US- Patent Nr. 5,853,943 auf ein halbkontinuierliches Emulsionspolymerisationsverfahren zur Herstellung eines Latex, indem zunächst ein Keimpolymer gebildet wird. Weitere Beispiele für Emulsions-/Aggregations-/Koaleszenzverfahren zur Herstellung von Toner sind in den US-Patenten Nr. 5,403,693 , 5,418,108 , 5,364,729 sowie 5,346,797 dargestellt. Andere Verfahren sind in den US-Patenten Nr. 5,527,658 , 5,585,215 , 5,650,255 , 5,650,256 und 5,501,935 beschrieben.
Tonersysteme lassen sich normalerweise in zwei Klassen unterteilen: Zweikomponentensysteme, in denen das Entwicklermaterial magnetisches Trägergranulat umfasst, wobei Tonerpartikel triboelektrisch darauf haften; und Einkomponentensysteme (SDC, single component system), bei denen nur ein Toner verwendet werden kann. Um die Partikel mit einer Ladung zu versehen, damit Bilder über elektrische Felder bewegt und entwickelt werden können, wird in der Regel Triboelektrizität eingesetzt. Die triboelektrische Aufladung kann entweder in einem Zweikomponentenentwicklungssystem durch Mischen des Toners mit großen Trägerperlen oder in einem Einkomponentensystem durch Reiben des Toners zwischen einem Abstreifer und einer Donorwalze stattfinden.
Zur Verstärkung der triboelektrischen Aufladung können Ladungskontrollmittel eingesetzt werden. Ladungskontrollmittel können organische Salze oder Komplexe großer organischer Moleküle umfassen. Solche Mittel können mittels eines Vermischungsprozesses auf Tonerpartikeloberflächen aufgebracht werden. Solche Ladungskontrollmittel können in kleinen Mengen von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 5 Gewichtsprozent des Toners verwendet werden, um sowohl die Polarität der Ladung auf einem Toner als auch die Verteilung der Ladung auf einem Toner zu steuern. Obwohl die Menge an Ladungskontrollmittel verglichen mit anderen Bestandteilen eines Toners sehr gering sein kann, können Ladungskontrollmittel für die triboelektrischen Aufladungseigenschaften eines Toners wichtig sein. Diese triboelektrischen Aufladungseigenschaften können sich wiederum auf Bildgebungsgeschwindigkeit und Qualität auswirken. Beispiele für Ladungskontrollmittel umfassen solche aus EP-Patentanmeldung Nr. 1426830 , US-Patent Nr. 6,652,634 , EP-Patentanmeldung Nr. 1383011 , US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004/0002014, US-Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2003/0191263, US-Patent Nr. 6,221,550 sowie US-Patent Nr. 6,165,668 .
Verbesserte Verfahren zur Herstellung von Toner, bei denen die Herstellungszeit verringert ist und die eine ausgezeichnete Kontrolle der Ladung der Tonerpartikel ermöglichen, sind weiterhin wünschenswert.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung stellt Zusammensetzungen bereit, die für eine Verwendung zur Herstellung von Toner, für solche Zusammensetzungen aufweisende Toner sowie Verfahren zu deren Herstellung geeignet sind. In Ausführungsformen kann eine Zusammensetzung der vorliegenden Offenbarung eine Latexemulsion in Kombination mit einem Ladungskontrollmittel, das einen Komplex wie ein Polyhydroxyalkanoat-quartäres Phosphoniumtrihalozinkat, Metallkomplexe von Dimethylsulfoxid sowie Metallkomplexe von Alkylderivaten einer Säure wie z. B. Salicylsäure, Dicarbonsäurederivaten, Benzoesäure, Oxynaphthoesäure, Sulfonsäuren und Kombinationen davon umfasst, sowie ein funktionelles Monomer mit einer Carbonsäurefunktionalität umfassen.
Ein Toner der vorliegenden Offenbarung kann in Ausführungsformen ein Harz, gegebenenfalls ein Farbmittel und gegebenenfalls einen Wachs; sowie eine Latexemulsion in Kombination mit einem Ladungskontrollmittel, das eine Komplex wie ein Polyhydroxyalkanoat-quartäres Phosphoniumtrihalozinkat, Metallkomplexe von Dimethylsulfoxid sowie Metallkomplexe von Alkylderivaten einer Säure wie z. B. Salicylsäure, Dicarbonsäurederivaten, Benzoesäure, Oxynaphthoesäure, Sulfonsäuren und Kombinationen davon umfasst, und einem funktionellen Monomer mit einer Carbonsäurefunktionalität umfassen, wobei das Ladungskontrollmittel in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der den Toner umfassenden Partikel vorhanden ist.
Ein Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann in Ausführungsformen umfassen, eine Latexemulsion mit einem Ladungskontrollmittel, das einen Komplex wie ein Polyhydroxyalkanoat-quartäres Phosphoniumtrihalozinkat, Metallkomplexe von Dimethylsulfoxid sowie Metallkomplexe von Alkylderivaten einer Säure wie z. B. Salicylsäure, Dicarbonsäurederivaten, Benzoesäure, Oxynaphthoesäure, Sulfonsäuren und Kombinationen davon, sowie mit einem funktionellen Monomer mit einer Carbonsäurefunktionalität wie z. B. beta-Carboxyethylacrylat, Methacrylsäure und Acrylsäure in Kontakt zu bringen, um eine Mischung zu bilden, und Mischen der Mischung mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 U/min bis etwa 450 U/min über einen Zeitraum von etwa 400 Minuten bis etwa 660 Minuten, um einen ein Ladungskontrollmittelcopolymer enthaltenden Latex zu bilden, wobei die das Ladungskontrollmittelpolymer umfassenden Partikel eine Größe von etwa 15 nm bis etwa 300 nm aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Figur beschrieben, wobei:
Die Figur ein Diagramm ist, das die triboelektrische Aufladung eines ein Ladungskontrollmittel enthaltenden Toners, der gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde, verglichen mit einem Kontrolltoner, der nicht über ein Ladungskontrollmittel verfügt, darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Offenbarung stellt Toner sowie Verfahren zur Herstellung von Tonerpartikeln mit ausgezeichneten Aufladungseigenschaften bereit. Toner der vorliegenden Offenbarung können mit einem Latex hergestellt werden, in den während des Latexpolymerisationsprozesses Ladungskontrollmittel (CCA, charge control agents) eingearbeitet wurden. Der Latex mit CCA kann dann für sich oder kombiniert mit einem kein CCA enthaltenden Latex, Pigment und Wachs zur Bildung von Tonerpartikeln verwendet werden.
In Ausführungsformen können die Toner der vorliegenden Offenbarung hergestellt werden, indem ein Latexpolymer, das ein während des Latexpolymerisationsprozesses darin eingearbeitetes Ladungskontrollmittel aufweist, gegebenenfalls mit einem Farbmittel, gegebenenfalls mit einem Wachs und gegebenenfalls mit anderen Zusatzstoffen kombiniert wird. Während das Latexpolymer mittels jedweden Verfahrens innerhalb des Anwendungsbereichs von Fachleuten auf dem Gebiet herstellbar ist, kann das Latexpolymer in Ausführungsformen mittels Emulsionspolymerisationsverfahren, einschließlich halbkontinuierlicher Emulsionspolymerisation hergestellt werden und der Toner kann Emulsion-Aggregation-Toner umfassen. Emulsion-Aggregation umfasst die Aggregation sowohl von submikrometergroßem Latex mit Farbmittelpartikeln zu Partikeln in Tonergröße, wobei das Wachstum der Partikelgröße, zum Beispiel, in Ausführungsformen von etwa 0,1 Mikrometern bis etwa 15 Mikrometern reicht.
Harz
Zur Herstellung eines Latex zur Verwendung in einem Toner kann jedes beliebige, dafür geeignete Monomer verwendet werden. Wie oben erwähnt kann der Toner in Ausführungsformen mittels Emulsion-Aggregation hergestellt werden. Geeignete Monomere, die für die Bildung einer Latexpolymeremulsion von Nutzen sind, und daher auch die resultierenden Latexpartikel in der Latexemulsion umfassen Styrole, Acrylate, Methacrylate, Butadiene, Isoprene, Acrylsäuren, Methacrylsäuren, Acrylnitrile sowie Kombinationen davon und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt.
In Ausführungsformen kann das Latexpolymer mindestens ein Polymer umfassen. In Ausführungsformen kann eines von etwa eins bis etwa zwanzig sein und in Ausführungsformen von etwa drei bis etwa zehn. Beispielhafte Polymere umfassen Styrolacrylat, Styrolbutadien, Styrolmethacrylat, und genauer gesagt, Poly(styrol-alkylacrylat), Poly(styrol-1,3-dien), Poly(styrol-alkylmethacrylat), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylsäure), Poly(styrol-alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(alkylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-arylacrylat), Poly(arylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylnitril-acrylsäure), Poly(alkylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-butadien), Poly(methylstyrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren), Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren), Poly(methylacrylat-isopren), Poly(ethylacrylat-isopren), Poly(propylacrylat-isopren), Poly(butylacrylat-isopren), Poly(styrol-propylacrylat), Poly(styrol-butylacrylat), Poly(styrol-butadien-acrylsäure), Poly(styrol-butadien-methacrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(styrol-butylmethacrylat), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(butylmethacrylat-butylacrylat), Poly(butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(acrylnitril-butylacrylat-acrylsäure), sowie Kombinationen davon. Die Polymere können Block-, zufällige oder alternierende Copolymere sein.
Außerdem umfassen Polyesterharze, die verwendet werden können, solche, die aus den Reaktionsprodukten von Bisphenol A und Propylenoxid oder Propylencarbonat erhalten wurden, sowie Polyester, die durch Reaktion dieser Reaktionsprodukte mit Fumarsäure erhalten wurden (wie im US-Patent Nr. 5,227,460 beschrieben), und verzweigte Polyesterharze, die aus der Reaktion von Dimethylterephthalat mit 1,3-Butandiol, 1,2-Propandiol und Pentaerythrit resultieren.
In Ausführungsformen kann ein Poly(styrol-butylacrylat) als das Latexpolymer verwendet werden. Die Glasübergangstemperatur dieses ersten Latex, der in Ausführungsformen zur Bildung eines Toners der vorliegenden Offenbarung verwendbar ist, kann von etwa 35°C bis etwa 75°C betragen, in Ausführungsformen von etwa 40°C bis etwa 70°C.
Tenside
In Ausführungsformen kann der Latex in einer wässrigen, ein Tensid oder Cotensid enthaltenden Phase hergestellt werden. Tenside, die mit dem Polymer zur Bildung einer Latexdispersion verwendbar sind, können ionische oder nichtionische Tenside oder Kombinationen davon in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 15 Gewichtsprozent der Feststoffe und in Ausführungsformen von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent der Feststoffe sein. Anionische Tenside, die verwendet werden können, umfassen Sulfate und Sulfonate, Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und Sulfonate, Säuren wie z. B. Abietinsäure, die von Aldrich erhältlich ist, NEOGEN R^TM, NEOGEN SC^TM, erhalten von Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Kombinationen davon, und dergleichen.
Beispiele für kationische Tenside umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Ammoniumsalze, zum Beispiel Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, C12-, C15-, C17-Trimethylammoniumbromide, Kombinationen davon und dergleichen. Andere kationische Tenside umfassen Cetylpyridiniumbromid, Halogenidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL und ALKAQUAT, erhältlich von der Alkaril Chemical Company, SANISOL (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals, Kombinationen davon und dergleichen. In Ausführungsformen umfasst ein geeignetes kationisches Tensid SANISOL B-50, erhältlich von der Kao Corp., das hauptsächlich aus Benzyldimethylalkoniumchlorid besteht.
Beispiele für nichtionische Tenside umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Alkohole, Säuren und Ether, zum Beispiel Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxylethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitan-monolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxy-poly(ethylenoxy)ethanol, Kombinationen davon und dergleichen. In Ausführungsformen können kommerziell erhältliche Tenside von Rhone-Poulenc wie z. B. IGEPAL CA-210^TM, IGEPAL CA-520^TM, IGEPAL CA-720^TM, IGEPAL CO-890^TM, IGEPAL CO-720^TM, IGEPAL CO-290^TM, IGEPAL CA-210^TM, ANTAROX 890^TM und ANTAROX 897^TM verwendet werden.
Die Wahl bestimmter Tenside oder Kombinationen davon, sowie die von jedem zu verwendenden Mengen liegen innerhalb des Anwendungsbereichs eines Fachmanns.
Initiatoren
In Ausführungsformen können zur Bildung des Latexpolymers Initiatoren zugesetzt werden. Beispiele für geeignete Initiatoren umfassen wasserlösliche Initiatoren, wie z. B. Ammoniumpersulfat, Natriumpersulfat und Kaliumpersulfat, sowie organisch lösliche Initiatoren, einschließlich organischer Peroxide und Azoverbindungen, einschließlich Vazoperoxide, wie z. B. VAZO 64^TM, 2-Methyl-2-2'-azobispropannitril, VAZO 88^TM, 2-2'-Azobisisobutyramid-dehydrat, sowie Kombinationen davon.
Andere wasserlösliche Initiatoren, die verwendet werden können, umfassen Azoamidin-Verbindungen, zum Beispiel 2,2'-Azobis(2-methyl-N-penylpropionamidin)-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[N-(4-chlorphenyl)-2-methylpropionamidin]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[N-(4-hydroxyphenyl)-2-methylpropionamidin]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[N-(4-amino-phenyl)-2-methylpropionamidin]-tetrahydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-methyl-N-(phenylmethyl)propionamidin]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-methyl-N-2-propenylpropionamidin]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[N-(2-hydroxy-ethyl)-2-methylpropionamidin]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-(5-methyl-2-imidazolin-2-yl)propan]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propan]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-(4,5,6,7-tetrahydro-1H-1,3-diazepin-2-yl)propan]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-(3,4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl)propan]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis[2-(5-hydroxy-3‚4,5,6-tetrahydropyrimidin-2-yl)propan]-dihydrochlorid, 2,2'-Azobis{2-[1-(2-hydroxyethyl)-2-imidazolin-2-yl]propan}-dihydrochlorid, Kombinationen davon, und dergleichen.
Initiatoren können in geeigneten Mengen zugegeben werden, wie z. B. von etwa 0,1 bis etwa 8 Gewichtsprozent der Monomere, und in Ausführungsformen von etwa 0,2 bis etwa 5 Gewichtsprozent der Monomere.
Kettenübertragungsmittel
In Ausführungsformen können bei der Bildung des Latexpolymers auch Kettenübertragungsmittel verwendet werden. Geeignete Kettenübertragungsmittel umfassen Dodecanthiol, Octanthiol, Kohlenstofftetrabromid, Kombinationen davon und dergleichen, in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 10 Prozent und, in Ausführungsformen, von etwa 0,2 bis etwa 5 Gewichtsprozent der Monomere, zur Steuerung der Molekulargewichtseigenschaften des Latexpolymers, wenn die Emulsionspolymerisation gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird.
Funktionelle Monomere
In Ausführungsformen kann es von Vorteil sein, ein funktionelles Monomer bei der Bildung des Latexpolymers und der das Polymer aufbauenden Partikel einzuschließen. Geeignete funktionelle Monomere umfassen Monomere mit einer Carbonsäurefunktionalität. Solche Monomere können die folgende Formel (I) aufweisen:
wobei R1 Wasserstoff oder eine Methylgruppe ist, R2 und R3 unabhängig voneinander aus von etwa 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkylgruppen oder einer Phenylgruppe ausgewählt werden; n von etwa 0 bis etwa 20 ist und in Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 10. Beispiele für solche funktionellen Monomere umfassen beta-Carboxyethylacrylat (β-CEA), Poly(2-carboxyethyl)acrylat, 2-Carboxyethylmethacrylat, Kombinationen davon und dergleichen. Weitere funktionelle Monomere, die verwendet werden können, umfassen, zum Beispiel, Acrylsäure und deren Derivate und Kombination der vorstehenden.
In Ausführungsformen kann das funktionelle, eine Carbonsäurefunktionalität aufweisende Monomer auch eine kleine Menge Metallionen enthalten, wie z. B. Natrium, Kalium und/oder Calcium, um bessere Ergebnisse der Emulsionspolymerisation zu erreichen. Die Metallionen können in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 10 Gewichtsprozent des funktionellen, eine Carbonsäurefunktionalität aufweisenden Monomers, in Ausführungsformen von etwa 0,5 bis etwa 5 Gewichtsprozent des funktionellen, eine Carbonsäurefunktionalität aufweisenden Monomers vorhanden sein.
Sofern vorhanden, kann das funktionelle Monomer in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 10 Gewichtsprozent der gesamten Monomere, in Ausführungsformen von etwa 0,05 bis etwa 5 Gewichtsprozent der gesamten Monomere und in Ausführungsformen von etwa 3 Gewichtsprozent der gesamten Monomere zugegeben werden.
Ladungskontrollmittel
Wie oben gesagt, kann in Ausführungsformen ein Ladungskontrollmittel (CCA) zu dem das Polymer enthaltenden Latex gegeben werden. Die Verwendung eines CCA kann für die triboelektrischen Aufladungseigenschaften eines Toners von Nutzen sein, da es eine Auswirkung auf die Bildgebungsgeschwindigkeit und die Qualität des resultierenden Toners haben kann. Eine geringfügige Einarbeitung von CCA in Toner-Bindemittelharzen oder Oberflächenmischungen können zu instabilen triboelektrischen Aufladungen und anderen damit zusammenhängenden Problemen bei Toner führen. Diese schlechte Einarbeitung kann auch ein Problem für Toner sein, die während eines EA-Partikelbildungsverfahrens hergestellt wurden, wenn ein CCA zugegeben wird. Zum Beispiel kann in einigen Fällen, in denen während eines EA-Partikelbildungsprozesses etwa 0,5 Gew.-% eines CCA zugegeben wurden, die tatsächliche im Toner verbliebene Menge an CCA weniger als 0,15 Gew.-% betragen.
Im Gegensatz dazu können die Verfahren der vorliegenden Offenbarung eine verbesserte Einarbeitung eines CCA in einen Toner gewährleisten, verglichen mit der Zugabe von CCA während eines EA-Prozesses in Partikelform, wie es z. B. bei herkömmlich verarbeiteten nicht-EA-Toner gemacht wird. Gemäß der vorliegenden Offenbarung können in einen Latex eingearbeitete CCAs gebildet und dann zur Einarbeitung von CCAs in eine Tonerzusammensetzung verwendet werden. Die Verwendung solcher in einen Latex eingearbeiteten CCAs kann Toner mit ausgezeichneten Aufladungseigenschaften ergeben, wobei der Verlust an CCA aus dem Tonerpartikel während der EA-Partikelbildung verringert ist. Geeignete Ladungskontrollmittel, die verwendet werden können, umfassen, in Ausführungsformen, Metallkomplexe von Alkylderivaten einer Säure wie z. B. Salicylsäure, Dicarbonsäurederivaten, Benzoesäure, Oxynaphthoesäure, Sulfonsäuren, andere Komplexe wie z. B. Polyhydroxyalkanoat-quartäres Phosphoniumtrihalozinkat, Metallkomplexe von Dimethylsulfoxid, Kombinationen davon und dergleichen. Metalle, die bei der Bildung solcher Komplexe verwendet werden, umfassen Zink, Mangan, Eisen, Calcium, Zirkonium, Aluminium, Chrom, Kombinationen davon und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. Alkylgruppen, die zur Bildung von Derivaten der Salicylsäure verwendet werden können, umfassen Methyl, Butyl, tert-Butyl, Propyl, Hexyl, Kombinationen davon und dergleichen, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispiele für solche Ladungskontrollmittel umfassen solche, die kommerziell als BONTRON^® E-84 und BONTRON^® E-88 (kommerziell erhältlich von Orient Chemical) erhältlich sind. BONTRON^® E-84 ist ein Zinkkomplex der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure in Pulverform. BONTRON^® E-88 ist eine Mischung aus Hydroxyaluminium-bis[2-hydroxy-3,5-di-tert-butylbenzoat] und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure. Andere für die Copolymerisation mit Monomeren geeignete CCAs sind der Calciumkomplex von 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, ein Zirkoniumkomplex der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und ein Aluminiumkomplex der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, wie in den US-Patenten Nr. 5,223,368 und 5,324,613 offenbart, Kombinationen davon und dergleichen.
In Ausführungsformen kann ein Ladungskontrollmittel, wie oben erwähnt, in einer wässrigen Dispersion oder als in einen Latex eingearbeitetes CCA vorliegen. In Ausführungsformen kann das Ladungskontrollmittel in dem/den eine Latexemulsion bildenden Monomer(en) zur Bildung einer Mischung gelöst werden, die polymerisiert werden kann, um das Ladungskontrollmittel in das Copolymer einzuarbeiten. Polymerisieren der Mischung kann mittels eines Verfahrens wie z. B. Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Dispersionspolymerisation und Kombinationen davon stattfinden.
In Ausführungsformen kann ein funktionelles Monomer eingesetzt werden, um einen solchen, ein Ladungskontrollmittel aufweisenden Latex zu bilden. Geeignete funktionelle Monomere umfassen, in Ausführungsformen, solche wie oben beschrieben mit einer Carbonsäurefunktionalität. Zum Beispiel kann, in Ausführungsformen, ein funktionelles Monomer mit Carbonsäurefunktionalität, wie z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, β-CEA, Poly(2-carboxyethyl)acrylat, 2-Carboxyethylmethacrylat, Kombinationen davon und dergleichen mit dem Ladungskontrollmittel kombiniert werden, um eine CCA-Emulsion zu bilden. Wo vorhanden, kann ein funktionelles Monomer in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der Monomere, in Ausführungsformen von etwa 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 4 Gewichtsprozent der zur Bildung des Latex verwendeten Monomere vorhanden sein. In Ausführungsformen kann das Ladungskontrollmittel so in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der Monomere, in Ausführungsformen von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 5 Gewichtsprozent der zur Bildung des Latex verwendeten Monomere vorhanden sein.
In Ausführungsformen kann ein in einen Latex eingearbeitetes CCA auch ein Tensid umfassen. Zur Bildung des Latex kann jegliches, oben beschriebene Tensid eingesetzt werden. Wo eingesetzt, kann ein Tensid in einer Menge von etwa 0,25 Gewichtsprozent bis etwa 20 Gewichtsprozent des Latex, in Ausführungsformen von etwa 0,5 Gewichtsprozent bis etwa 4 Gewichtsprozent des Latex vorhanden sein.
Bedingungen für die Bildung von in einen Latex eingearbeitetes CCA liegen innerhalb des Anwendungsbereichs eines Fachmanns. In Ausführungsformen kann das in einen Latex eingearbeitete CCA gebildet werden, indem das CCA, funktionelles Monomer, andere Monomere, Kettenübertragungsmittel und gegebenenfalls Tensid in einem geeigneten Behälter, wie z. B. einem Mischkessel, kombiniert werden. Die geeignete Menge an CCA, Stabilisator, gegebenenfalls Tensid(en) und dergleichen kann dann in dem Reaktor kombiniert werden, der eine geeignete Menge an Wasser und Tensid enthält, worauf eine Zugabe einer geeigneten Menge an Initiator folgt, um den Prozess der Latexpolymerisation zur Bildung der das CCA enthaltenden Latexpartikel zu starten.
Reaktionsbedingungen, die zur Bildung des Latex mit eingearbeitetem CCA gewählt werden, umfassen Temperaturen, zum Beispiel, von etwa 30°C bis etwa 90°C, in Ausführungsformen von etwa 40°C bis etwa 75°C. Das Mischen kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 100 Umdrehungen pro Minuten (U/min) bis etwa 450 U/min, in Ausführungsformen von etwa 150 U/min bis etwa 300 U/min stattfinden. Die Reaktion kann fortgesetzt werden, bis der Latex mit eingearbeitetem CCA gebildet wurde, was etwa 400 Minuten bis etwa 660 Minuten dauert, in anderen Ausführungsformen von etwa 500 Minuten bis etwa 600 Minuten, oder bis die Monomerumwandlung vollständig ist, um einen geringen zulässigen Rückstand an flüchtigen Bestandteilen zu erhalten.
Die Partikelgröße des CCA und/oder CCA-Copolymers in der so hergestellten Emulsion kann zwischen etwa 15 nm bis etwa 300 nm, in Ausführungsformen von etwa 20 nm bis etwa 50 nm, in Ausführungsformen von etwa 30 nm bis etwa 45 nm, in einigen Ausführungsformen etwa 37 nm und in einigen Ausführungsformen etwa 215 nm betragen. Die so hergestellten Partikel sind negativ geladen und können alleine als ein Ladungskontrollmittel für einen Toner eingesetzt werden.
Im Gegensatz zu Verfahren, bei denen partikuläre CCA eingesetzt, gegebenenfalls in Dispersionen, und diese mit Tonerpartikeln kombiniert werden können, bildet die vorliegende Offenbarung ein CCA, das in das Polymer eines Latexharzes eingearbeitet ist, das zur Bildung eines Tonerpartikel eingesetzt wird.
So bietet, gemäß der vorliegenden Offenbarung, das Latex mit einem in den Latexpartikel eingearbeiteten CCA eine alternative Möglichkeit zur Einarbeitung eines CCA wie z. B. 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz in einen durch einen Emulsion-Aggregation-Prozess gebildeten Toner.
Zum Beispiel kann, in Ausführungsformen, ein zur Bildung von Tonerpartikeln eingesetztes Harz eine erste Komponente umfassen, die sich von mindestens einem Metallkomplex eines Alkylderivates einer Säure ableitet, mindestens eine zweite Komponente, die sich von einem zur Bildung eines Harzes verwendeten Monomer ableitet, und gegebenenfalls eine Komponente, die sich von mindestens einem eine Carbonsäurefunktionalität aufweisenden Monomer ableitet. Zum Beispiel können, in Ausführungsformen, Tonerpartikel aus einem Harz gebildet werden, das ein Copolymer der vorliegenden Offenbarung, welches beta-Carboxyethylacrylat sowie ein Zinksalz von 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure umfassen kann, sowie Monomere für das oben beschriebene Harz umfasst, wie z. B. Styrol, Butylacrylat, Kombinationen davon und dergleichen.
pH-Einstellungsmittel
In einigen Ausführungsformen kann ein pH-Einstellungsmittel zugesetzt werden, um die Geschwindigkeit des Emulsion-Aggregation-Prozesses zu steuern. Das in den Verfahren der vorliegenden Offenbarung verwendete pH-Einstellungsmittel kann eine beliebige Säure oder Base sein, die sich auf die hergestellten Produkte nicht negativ auswirkt. Geeignete Basen können Metallhydroxide wie z. B. Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid und gegebenenfalls Kombinationen davon umfassen. Geeignete Säuren umfassen Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Citronensäure, Essigsäure und gegebenenfalls Kombinationen davon.
Wachs
Während der Bildung eines Latexpolymers in einer Emulsion-Aggregation-Synthese können auch Wachsdispersionen zugesetzt werden. Geeignete Wachse umfassen, zum Beispiel, submikrometergroße Wachspartikel in einem Größenbereich von etwa 50 bis etwa 1000 Nanometer, in Ausführungsformen von etwa 100 bis etwa 500 Nanometer im mittleren Volumendurchmesser, suspendiert in einer wässrigen Phase aus Wasser und einem ionischen Tensid, nichtionischen Tensid oder Kombinationen davon. Geeignete Tenside umfassen die oben beschriebenen. Das ionische Tensid oder nichtionische Tensid kann in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 20 Gewichtsprozent, in Ausführungsformen von etwa 0,5 bis etwa 15 Gewichtsprozent des Wachses vorhanden sein.
Die Wachsdispersion gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann, zum Beispiel ein natürliches pflanzliches Wachs, ein natürliches tierisches Wachs, ein Mineralwachs und/oder ein synthetisches Wachs umfassen. Beispiele für natürliche pflanzliche Wachse umfassen zum Beispiel Carnaubawachs, Candelillawachs, Japan-Wachs und Myrthenwachs. Beispiele für natürliche tierische Wachse umfassen zum Beispiel Bienenwachs, punisches Wachs, Lanolin, Lackwachs, Schellackwachs und Walrat. Mineralwachse umfassen zum Beispiel Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Montanwachs, Ozokeritwachs, Ceresinwachs, Petrolatumwachs und Erdölwachs. Synthetische Wachse der vorliegenden Offenbarung umfassen, zum Beispiel, Fischer-Tropsch-Wachse, Acrylatwachse, Fettsäureamidwachs, Silikonwachs, Polytetrafluorethylenwachs, Polyethylenwachs, Polypropylenwachs sowie Kombinationen davon. Beispiele für Polypropylen- und Polyethylenwachse umfassen solche, die kommerziell von Allied Chemical und Baker Petrolite erhältlich sind, von Michelman Inc. und the Daniels Products Company erhältliche Wachsdispersionen, kommerziell von Eastman Chemical Products, Inc. erhältliches EPOLENE N-15, VISCOL 550-P, ein Polypropylen mit geringem massegemitteltem Molekulargewicht, das von Sanyo Kasel K. K. erhältlich ist, sowie ähnliche Materialien. In Ausführungsformen besitzen kommerziell erhältliche Polyethylenwachse ein Molekulargewicht (Mw) von etwa 100 bis etwa 5000, und in Ausführungsformen von etwa 250 bis etwa 2500, während kommerziell erhältliche Polypropylenwachse ein Molekulargewicht von etwa 200 bis etwa 10.000 und in Ausführungsformen von etwa 400 bis etwa 5000 aufweisen.
In Ausführungsformen können die Wachse funktionalisiert sein. Beispiele für zur Funktionalisierung von Wachsen addierte Gruppen umfassen Amine, Amide, Imide, Ester, quartäre Amine und/oder Carbonsäuren. In Ausführungsformen können die funktionalisierten Wachse Acrylpolymeremulsionen sein, zum Beispiel JONCRYL 74, 89, 130, 537 und 538, die alle von Johnson Diversey, Inc. erhältlich sind, oder chlorierte Polypropylene und Polyethylen, die kommerziell von Allied Chemical, Baker Petrolite Corporation und Johnson Diversey, Inc. erhältlich sind.
Der Wachs kann in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 30 Gewichtsprozent und in Ausführungsformen von etwa 2 bis etwa 20 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein.
Farbmittel
Die Latexpartikel können zu einer Farbmitteldispersion gegeben werden. Die Farbmittelsuspension kann, zum Beispiel, submikrometergroße Farbmittelpartikel mit einer Größe von, zum Beispiel, etwa 50 bis etwa 500 Nanometer im mittleren Volumendurchmesser und in Ausführungsformen von etwa 100 bis 400 Nanometer im mittleren Volumendurchmesser umfassen. Die Farbmittelpartikel können in einer wässrigen, ein anionisches Tensid, ein nichtionisches Tensid oder Kombinationen davon enthaltenden Wasserphase suspendiert werden. In Ausführungsformen kann das Tensid ionisch sein und etwa 1 bis etwa 25 Gewichtsprozent, in Ausführungsformen von etwa 4 bis etwa 15 Gewichtsprozent des Pigments ausmachen.
Für die Bildung von Toner gemäß der vorliegenden Offenbarung nutzbringende Farbmittel umfassen Pigmente, Farbstoffe, Pigment- und Farbstoffmischungen, Pigmentmischungen, Farbstoffmischungen und dergleichen. Das Farbmittel kann, zum Beispiel, Kohlenstoffschwarz, Cyan, Gelb, Magenta, Rot, Orange, Braun, Grün, Blau, Violett oder Kombinationen davon sein. In Ausführungsformen kann ein Pigment verwendet werden. Wie hier verwendet, umfasst ein Pigment ein Material, das die Farbe des von ihm reflektierten Lichts als Folge einer selektiven Farbabsorption verändert. In Ausführungsformen ist ein Pigment, im Gegensatz zu einem Farbstoff, der im Allgemeinen in einer wässrigen Lösung eingesetzt werden kann, im Allgemeinen unlöslich. Zum Beispiel kann ein Pigment in einem Träger unlöslich sein, während ein Farbstoff im Träger (Bindemittel) löslich sein kann. In Ausführungsformen, in denen das Farbmittel ein Pigment ist, kann das Pigment, zum Beispiel Kohlenstoffschwarz, Phthalocyanine, Chinacridone, Rot, Grün, Orange, Braun, Violett, Gelb, fluoreszierende Farbmittel einschließlich vom Typ RHODAMINE B^TM und dergleichen sein.
Das Farbmittel kann im Toner der Offenbarung in einer Menge von etwa 1 bis etwa 25 Gewichtsprozent des Toners, in Ausführungsformen von etwa 2 bis etwa 15 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein.
Beispielhafte Farbmittel umfassen Kohlenstoffschwarz wie REGAL 330^®-Magnetite; Mobay-Magnetite, einschließlich MO8029^TM, MO8060^TM; Columbian-Magnetite; MAPICO BLACKS^TM und oberflächenbehandelte Magnetite; Pfizer-Magnetite, einschließlich CB4799^TM, CB5300^TM, CB5600^TM, MCX6369^TM; Bayer-Magnetite, einschließlich BAYFERROX 8600^TM, 8610^TM; Northern-Pigmente Magnetite, einschließlich NP-604^TM, NP-608^TM; Magnox-Magnetite, einschließlich TMB-100^TM, ode TMB-104^TM, HELIOGEN BLUE L6900^TM, D6840^TM, D7080^TM, D7020^TM, PYLAM OIL BLUE^TM, PYLAM OIL YELLOW^TM, PIGMENT BLUE 1^TM, erhältlich von der Paul Uhlich and Company, Inc..; PIGMENT VIOLET 1^TM, PIGMENT RED 48^TM, LEMON CHROMS YELLOW DCC 1026^TM, E. D. TOLUIDINE RED^TM und BON RED C^TM, erhältlich von der Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario; NOVAPERM YELLOW FGL^TM, HOSTAPERM PINK E^TM von Hoechst; und CINQUASIA MAGENTA^TM, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours and Company. Weitere Farbmittel umfassen 2,9-dimethyl-substituierte Chinacridon- und Anthrachinon-Farbstoffe, die im Color Index als CI 60710, CI Dispersed Red 15 identifiziert werden, Diazofarbstoff, die im Color Index als CI 26050, Cl Solvent Red 19 identifiziert werden, Kupfer-tetra(octadecylsulfonamido)phthalocyanin, x-Kupferphthalocyanin-Pigment, im Color Index als CI 74160, CI Pigment Blue aufgeführt, Anthrathren-Blau im Color Index als CI 69810, Special Blue X-2137 identifiziert, Diarylid-Yellow 3,3-Dichlorbenzidenacetoacetanilid, ein Monoazopigment, im Color Index als CI 12700, CI Solvent Yellow 16 identifiziert, ein Nitrophenylaminsulfonamid, im Color Index als Foron Yellow SE/GLN, Cl Dispersed Yellow 33 identifiziert, 2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilid-phenylazo-4'-chlor-2,5-dimethoxyacetoacetanilid, Yellow 180 sowie Permanent Yellow FGL. Organische, lösliche Farbstoffe, die verwendet werden können, mit einer hohen Reinheit für den Farbgamut umfassen Neogen Yellow 075, Neogen Yellow 159, Neogen Orange 252, Neogen Red 336, Neogen Red 335, Neogen Red 366, Neogen Blue 808, Neogen Black X53, Neogen Black X55, wobei die Farbstoffe in verschiedenen, geeigneten Mengen ausgewählt werden, z. B. von etwa 0,5 bis etwa 20 Gewichtsprozent, in Ausführungsformen von etwa 5 bis etwa 18 Gewichtsprozent des Toners. In Ausführungsformen umfassen Farbmittelbeispiele Pigment Blue 15:3 mit einer Color Index Constitution Number 74160, Magenta Pigment Red 81:3 mit einer Color Index Constitution Number 45160:3, Yellow 17 mit einer Color Index Constitution Number 21105 sowie bekannte Farbstoffe wie Lebensmittelfarben, gelbe, blaue, grüne, rote, magentafarbene Farbstoffe und dergleichen.
In weiteren Ausführungsformen kann als Farbmittel ein magentafarbenes Pigment, Pigment Red 122 (2,9-Dimethylchinacridon), Pigment Red 185, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 235, Pigment Red 269, Kombinationen davon und dergleichen verwendet werden. Pigment Red 122 (hier gelegentlich als PR-122 bezeichnet) wurde aufgrund seines einzigartigen magentafarbenen Farbtons weit verbreitet für die Pigmentierung von Toner, Kunststoffen, Tinte und Beschichtungen eingesetzt. Die chemische Strukturen von PR-122, Pigment Red 269 und Pigment Red 185 (hier manchmal als PR-185 bezeichnet) sind unten folgend dargelegt.
Pigment PR 122 (2,9-Dimethylchinacridon)
Pigment Red 269
Pigment Red 185
Reaktionsbedingungen
Beim Emulsion-Aggregation-Verfahren können die Reaktanden in einen geeigneten Reaktor, wie z. B. einen Mischkessel, gegeben werden. Eine Mischung aus Latex, gegebenenfalls Farbmitteldispersion, Wachs und Aggregierungsmittel kann dann gerührt und auf eine Temperatur nahe der Tg des Latex erhitzt werden, in Ausführungsformen von etwa 30°C bis etwa 70°C, in Ausführungsformen von etwa 40°C bis etwa 65°C, was zu Toneraggregaten von etwa 3 Mikrometern bis etwa 15 Mikrometern im mittleren Volumendurchmesser, in Ausführungsformen von etwa 5 Mikrometern bis etwa 9 Mikrometern im mittleren Volumendurchmesser führt.
In Ausführungsformen kann auf den aggregierten Partikeln eine Schale gebildet werden. Zur Bildung des Schalenlatex kann jeder beliebige Latex, der oben für die Bildung des Kernlatex aufgeführt wurde, verwendet werden. In Ausführungsformen kann zur Bildung des Schalenlatex ein Styrol-n-butylacrylat-Copolymer verwendet werden. In Ausführungsformen kann der für die Bildung der Schale eingesetzte Latex eine Glasübergangstemperatur von etwa 35°C bis etwa 75°C, in Ausführungsformen von etwa 40°C bis etwa 70°C aufweisen. In Ausführungsformen kann auf den aggregierten Partikeln eine Schale gebildet werden, die eine Mischung aus einem ersten Latex für den Kern und einem Latex mit einem eingearbeiteten CCA umfasst.
Sofern vorhanden, kann ein Schalenlatex mittels jeglichen Verfahrens innerhalb des Anwendungsbereichs eines Fachmanns, einschließlich Eintauchen, Sprühen und dergleichen aufgebracht werden. Der Schalenlatex kann aufgebracht werden, bis die gewünschte Endgröße des Tonerpartikels erreicht ist, in Ausführungsformen von etwa 3 Mikrometer bis etwa 12 Mikrometer, in anderen Ausführungsformen von etwa 4 Mikrometer bis etwa 8 Mikrometer. In weiteren Ausführungsformen können die Tonerpartikel mittels einer halbkontinuierlichen, in-situ gekeimten Emulsionscopolymerisation des Latex hergestellt werden, wobei das Schalenlatex zugegeben wird, sobald sich die aggregierten Partikel gebildet haben.
Koagulationsmittel
In Ausführungsformen kann während oder vor der Aggregation des Latex und der wässrigen Farbmitteldispersion ein Koagulationsmittel zugegeben werden. Das Koagulationsmittel kann über einen Zeitraum von etwa 1 Minute bis etwa 60 Minuten, in Ausführungsformen von etwa 1,25 Minuten bis etwa 20 Minuten, in Abhängigkeit von den Verarbeitungsbedingungen zugegeben werden.
Beispiele für geeignete Koagulationsmittel umfassen Polyaluminiumhalogenide wie z. B. Polyaluminiumchlorid (PAC), oder das korrespondierende Bromid, Fluorid oder Iodid, Polyaluminiumsilikate wie z. B. Polyaluminiumsulfosilikat (PASS), sowie wasserlösliche Metallsalze, einschließlich Aluminiumchlorid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsulfat, Kaliumaluminiumsulfat, Calciumacetat, Calciumchlorid, Calciumnitrit, Calciumoxalat, Calciumsulfat, Magnesiumacetat, Magnesiumnitrat, Magnesiumsulfat, Zinkacetat, Zinknitrat, Zinksulfat, Kombinationen davon und dergleichen. Ein geeignetes Koagulationsmittel ist PAC, das kommerziell erhältlich ist und durch die kontrollierte Hydrolyse von Aluminiumchlorid mit Natriumhydroxid hergestellt werden kann. Im Allgemeinen kann PAC durch die Zugabe von zwei Mol einer Base zu einem Mol Aluminiumchlorid hergestellt werden. Die Spezies ist bei Lösen und Lager unter sauren Bedingungen löslich und stabil, wenn der pH-Wert weniger als etwa 5 beträgt. Die Spezies in Lösung enthält vermutlich die Formel Al₁₃O₄(OH)₂₄(H₂O)₁₂ mit etwa 7 positiven elektrischen Ladungen pro Einheit.
In Ausführungsformen umfassen geeignete Koagulationsmittel ein Polymetallsalz wie, zum Beispiel, Polyaluminiumchlorid (PAC), Polyaluminiumbromid oder Polyaluminiumsulfosilikat. Das Polymetallsalz kann in einer Salpetersäurelösung oder anderen verdünnten Säurelösungen wie z. B. Schwefelsäure, Salzsäure, Citronensäure oder Essigsäure vorliegen. Das Koagulationsmittel kann in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsprozent des Toners und in Ausführungsformen von etwa 0,1 bis etwa 3 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein.
Aggregierungsmittel
Bei der Bildung der Toner der vorliegenden Offenbarung kann jegliches Aggregierungsmittel eingesetzt werden, das eine Komplexierung verursacht. Es können sowohl Erdalkalimetall- als auch Übergangsmetallsalze als Aggregierungsmittel verwendet werden. In Ausführungsformen können Alkali(II)salze zum Aggregieren von natriumsulfonierten Polyesterkolloiden mit einem Farbmittel gewählt werden, um die Bildung einer Tonerzusammensetzung zu ermöglichen. Solche Salze umfassen, zum Beispiel, Berylliumchlorid, Berylliumbromid, Berylliumiodid, Berylliumacetat, Berylliumsulfat, Magnesiumchlorid, Magnesiumbromid, Magnesiumiodid, Magnesiumacetat, Magnesiumsulfat, Calciumchlorid, Calciumbromid, Calciumiodid, Calciumacetat, Calciumsulfat, Strontiumchlorid, Strontiumbromid, Strontiumiodid, Strontiumacetat, Strontiumsulfat, Bariumchlorid, Bariumbromid, Bariumiodid und gegebenenfalls Kombinationen davon. Beispiele für Übergangsmetallsalze oder Anionen, die als Aggregierungsmittel eingesetzt werden können umfassen Acetate von Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium oder Silber; Acetoacetate von Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium oder Silber; Sulfate von Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Eisen, Ruthenium, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium oder Silber; und Aluminiumsalze wie z. B. Aluminiumacetat, Aluminiumhalogenide wie z. B. Polyaluminiumchlorid, Kombinationen davon und dergleichen.
Die resultierende Mischung aus Latex, gegebenenfalls in einer Dispersion, CCA, gegebenenfalls in einer Dispersion, gegebenenfalls Farbmitteldispersion, gegebenenfalls Wachs, gegebenenfalls Koagulationsmittel und gegebenenfalls Aggregierungsmittel kann dann gerührt und über einen Zeitraum von etwa 0,2 Stunden bis etwa 6 Stunden, in Ausführungsformen von etwa 0,3 Stunden bis etwa 5 Stunden, auf eine Temperatur unterhalb der Tg des Latex n, in Ausführungsformen von etwa 30°C bis etwa 70°C, in Ausführungsformen von etwa 40°C bis etwa 65°C erhitzt werde, was zu Toneraggregaten von etwa 3 Mikrometern bis etwa 15 Mikrometern im mittleren Volumendurchmesser, in Ausführungsformen von etwa 4 Mikrometern bis etwa 8 Mikrometern im mittleren Volumendurchmesser führt.
Sobald die gewünschte Endgröße der Tonerpartikel erreicht ist, kann der pH-Wert der Mischung mit einer Base auf einen Wert von etwa 3,5 bis etwa 7, in Ausführungsformen von etwa 4 bis etwa 6,5 eingestellt werden. Die Base kann jegliche geeignete Base umfassen, wie zum Beispiel Alkalimetallhydroxide wie zum Beispiel Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid und Ammoniumhydroxid. Das Alkalimetallhydroxid kann in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 30 Gewichtsprozent der Mischung, in Ausführungsformen von etwa 0,5 bis etwa 15 Gewichtsprozent der Mischung zugegeben werden.
Die Mischung aus Latex, CCA, gegebenenfalls Farbmittel und gegebenenfalls Wachs kann anschließend koalesziert werden. Koaleszieren kann das Rühren und Heizen bei einer Temperatur von etwa 80°C bis etwa 99°C, in Ausführungsformen von etwa 85°C bis etwa 98°C, über einen Zeitraum von etwa 0,5 Stunden bis etwa 12 Stunden, in Ausführungsformen von etwa 1 Stunde bis etwa 6 Stunden umfassen. Das Koaleszieren kann durch zusätzliches Rühren beschleunigt werden.
Der pH-Wert der Mischung kann dann auf etwa 3,5 bis etwa 6, in Ausführungsformen von etwa 3,7 bis etwa 5,5 mit, zum Beispiel, einer Säure abgesenkt werden, um die Toneraggregate zu koaleszieren. Geeignete Säuren umfassen, zum Beispiel, Salpetersäure, Schwefelsäure, Salzsäure, Citronensäure, Essigsäure. Die zugegebene Menge an Säure kann von etwa 0,1 bis etwa 30 Gewichtsprozent der Mischung und in Ausführungsformen von etwa 1 bis etwa 20 Gewichtsprozent der Mischung betragen.
Die Mischung wird in einem Kühlungs- oder Gefrierschritt gekühlt. Das Kühlen auf eine Temperatur von etwa 20°C bis etwa 40°C, in Ausführungsformen von etwa 22°C bis etwa 30°C, kann über einen Zeitraum von etwa 1 Stunde bis etwa 8 Stunden, in Ausführungsformen von etwa 1,5 Stunden bis etwa 5 Stunden stattfinden.
In Ausführungsformen umfasst das Kühlen einer koaleszierten Toneraufschlämmung das Abschrecken durch Zugabe eines Kühlmediums wie zum Beispiel Eis, Trockeneis und dergleichen, um eine rasche Kühlung auf eine Temperatur von etwa 20°C bis etwa 40°C, in Ausführungsformen von etwa 22°C bis etwa 30°C zu bewirken. Das Abschrecken kann für geringe Tonermengen machbar sein, wie zum Beispiel für weniger als etwa 2 Liter, in Ausführungsformen von etwa 0,1 Liter bis etwa 1,5 Liter. Für Prozesse in größerem Maßstab, wie zum Beispiel größer als etwa 10 Liter in Größe, ist eine rasche Kühlung der Tonermischung vielleicht nicht machbar oder durchführbar, weder durch Einführen eines Kühlmediums in die Tonermischung noch durch die Verwendung eines Reaktors mit Kühlmantel.
Nach diesem Kühlen kann die Aggregatsuspension auf eine Temperatur bei oder über der Tg des Latex erhitzt werden. Wenn die Partikel eine Kern-Schale-Konfiguration aufweisen, kann über die Tg des ersten, zur Bildung des Kerns verwendeten Latex und die Tg des zweiten, zur Bildung der Schale verwendeten Latex erhitzt werden, um den Schalenlatex mit dem Kernlatex zu verschmelzen. In Ausführungsformen kann die Aggregatsuspension auf eine Temperatur von etwa 80°C bis etwa 120°C, in Ausführungsformen von etwa 85°C bis etwa 98°C, über einen Zeitraum von etwa 1 Stunde bis etwa 6 Stunden, in Ausführungsformen von etwa 2 Stunden bis etwa 4 Stunden erhitzt werden.
Die Toneraufschlämmung kann dann gewaschen werden Das Waschen kann bei einem pH-Wert von etwa 7 bis etwa 12 und in Ausführungsformen bei einem pH-Wert von etwa 9 bis etwa 11 durchgeführt werden. Das Waschen kann bei einer Temperatur von etwa 30°C bis etwa 70°C und in Ausführungsformen von etwa 40°C bis etwa 67°C durchgeführt werden. Das Waschen kann Filtrieren und Wiederaufschlämmen eines Tonerpartikel enthaltenden Filterkuchens in deionisiertem Wasser umfassen. Der Filterkuchen kann einmal oder mehrmals mittels deionisiertem Wasser gewaschen werden oder einmal mit deionisiertem Wasser bei einem pH-Wert von etwa 4 gewaschen werden, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung mit einer Säure eingestellt wird, wobei darauf gegebenenfalls noch einmal oder mehrmals mit deionisiertem Wasser gewaschen wird.
Das Trocknen kann bei einer Temperatur von etwa 35°C bis etwa 75°C und in Ausführungsformen von etwa 45°C bis etwa 60°C durchgeführt werden. Das Trocknen kann fortgesetzt werden, bis der Feuchtigkeitsgrad der Partikel unterhalb eines festgelegten Ziels von etwa 1 Gew.-%, in Ausführungsformen von weniger als etwa 0,7 Gew.-% erreicht ist.
Tonerpartikel können ein CCA, in Ausführungsformen ein in einen Latex eingearbeitetes CCA in Mengen von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der Tonerpartikel, in Ausführungsformen von etwa 0,2 Gewichtsprozent bis etwa 8 Gewichtsprozent der Tonerpartikel aufweisen. Wie oben erwähnt, können die Tonerpartikel CCA-Latex im Kern, in der Schale oder in einer Kombination aus beidem aufweisen. Bei einer Kombination aus Kern und Schale kann das Verhältnis von CCA-Latex im Kern zur Schale von etwa 1:99 bis etwa 99:1 und alle Kombinationen dazwischen betragen. In Ausführungsformen können Toner der vorliegenden Offenbarung, die ein während des EA-Prozesses als eine Dispersion zugegebenes CCA aufweisen eine triboelektrische Ladung von etwa –2 μC/g bis etwa –60 μC/g, in Ausführungsformen von etwa –10 μC/g bis etwa –40 μC/g aufweisen. Toner der vorliegenden Offenbarung können auch ein Ursprungstoner-Ladung/Masse-Verhältnis (Q/M) von etwa –3 μC/g bis etwa –35 μC/g und eine Ladung des Endtoners nach Vermischen mit Oberflächenzusatzstoff von –10 μC/g bis etwa –45 μC/g aufweisen.
Zusatzstoffe
Weitere optionale Zusatzstoffe, die mit einem Toner kombiniert werden können, umfassen jeden Zusatzstoff zur Verbesserung der Eigenschaften von Tonerzusammensetzungen. Eingeschlossen sind Oberflächenzusatzstoffe, Farbverstärker usw. Oberflächenzusatzstoffe, die nach Waschen oder Trocknen zu den Tonerzusammensetzungen gegeben werden können, umfassen, zum Beispiel, Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidales Siliciumoxid, Metalloxide, Strontiumtitanate, Kombinationen davon und dergleichen, wobei die Zusatzstoffe gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 10 Gewichtsprozent des Toners, in Ausführungsformen von etwa 0,5 bis etwa 7 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein können. Beispiele für solche Zusatzstoffe umfassen, zum Beispiel, solche, die in den US-Patenten Nr. 3,590,000 , 3,720,617 , 3,655,374 und 3,983,045 beschrieben sind. Weitere Zusatzstoffe umfassen Zinkstearat und AEROSIL R972^®, erhältlich von Degussa. Die beschichteten Siliciumoxide aus US-Patent Nr. 6,190,815 und US-Patent Nr. 6,004,714 , können ebenfalls in Mengen von, zum Beispiel, etwa 0,05 bis etwa 5 Gewichtsprozent des Toners, in Ausführungsformen von etwa 0,1 bis etwa 2 Gewichtsprozent des Toners gewählt werden. Diese Zusatzstoffe können während der Aggregation zugesetzt werden oder in das gebildete Tonerprodukt gemischt werden.
Die Tonerpartikel, die unter Verwendung eines Latex der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden, können eine Größe von etwa 1 Mikrometer bis etwa 20 Mikrometer, in Ausführungsformen von etwa 2 Mikrometer bis etwa 15 Mikrometer, in Ausführungsformen von etwa 3 Mikrometer bis etwa 7 Mikrometer aufweisen. Tonerpartikel der vorliegenden Offenbarung können eine Rundheit von etwa 0,9 bis etwa 0,99, in Ausführungsformen von etwa 0,92 bis etwa 0,98 aufweisen.
Bei Befolgung der Verfahren der vorliegenden Offenbarung können Tonerpartikel erhalten werden, die verglichen mit herkömmlichem Toner über einige Vorteile verfügen: (1) Eine erhöhte Robustheit der triboelektrischen Aufladung der Partikel, was Tonerdefekte verringert und das maschinelle Betriebsverhalten verbessert; (2) eine einfache Implementierung, keine wesentlichen Veränderungen an bestehenden Aggregations-/Koaleszenzprozessen; sowie (3) eine Erhöhung der Produktivität und Verringerung der Stückherstellkosten UMC (unit manufacturing cost) durch Verringerung der Produktionsdauer und notwendigen Nacharbeiten (Ertragsqualitätsverbesserung).
Anwendungen
Toner gemäß der vorliegenden Offenbarung können in einer Vielzahl von bildgebenden Vorrichtungen, einschließlich Druckern, Kopiermaschinen und dergleichen, verwendet werden. Die gemäß der vorliegenden Offenbarung erzeugten Toner sind für Bildgebungsprozesse hervorragend geeignet, insbesondere für Xerographie-Prozesse, und können hochwertige Farbbilder mit ausgezeichneter Bildauflösung, gutem Signal-Rausch-Verhältnis und Bildhomogenität liefern. Darüber hinaus können die Toner der vorliegenden Offenbarung für elektrophotographische Bildgebungs- und Druckverfahren wie z. B. digitale Bildgebungssysteme und Verfahren ausgewählt werden.
Entwicklerzusammensetzungen können hergestellt werden, indem mittels der hier offenbarten Verfahren erhaltene Toner mit bekannten Trägerpartikeln, einschließlich beschichteten Trägern wie z. B. Stahl, Ferriten und dergleichen, vermischt werden. Solche Träger umfassen solche, die in den US-Patenten Nr. 4,937,166 und 4,935,326 beschrieben sind. Die Träger können von etwa 2 Gewichtsprozent des Toners bis etwa 8 Gewichtsprozent des Toners, von etwa 4 Gewichtsprozent bis etwa 6 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein. Die Trägerpartikel können auch einen Kern mit einer darüber liegenden Polymerbeschichtung, wie z. B. Polymethylmethacrylat (PMMA) mit einer darin dispergierten leitfähigen Komponente wie leitfähigem Kohlenstoffschwarz, umfassen. Trägerbeschichtungen umfassen Silikonharze wie z. B. Methylsilsesquioxane, Fluorpolymere wie z. B. Polyvinylidienfluorid, Mischungen von Harzen, die in der triboelektrischen Reihe nicht besonders nah stehen, wie z. B. Polyvinylidienfluorid und Acryle, duroplastische Harze, wie z. B. Acryle, Kombinationen davon sowie weitere bekannte Komponenten.
Die Entwicklung kann über Entladungsflächenentwicklung auftreten. Beim Entladungsflächenentwickeln wird der Photorezeptor geladen und dann werden die zu entwickelnden Flächen entladen. Die Entwicklungsfelder und Tonerladungen sind so beschaffen, dass der Toner durch die geladenen Flächen auf dem Photorezeptor abgestoßen wird und von den entladenen Flächen angezogen wird. Dieser Entwicklungsprozess wird in Laserscannern verwendet.
Die Entwicklung kann durch den im US-Patent Nr. 2,874,063 beschriebenen Entwicklungsprozess mit Magnetbürste erreicht werden. Dieses Verfahren umfasst, dass ein Magnet den ein Entwicklermaterial enthaltenden Toner der vorliegenden Offenbarung sowie magnetische Trägerpartikel trägt. Das Magnetfeld des Magneten verursacht ein Ausrichten der magnetischen Träger in einer bürstenähnlichen Konfiguration und diese „magnetische Bürste” wird mit der das elektrostatische Bild tragenden Oberfläche des Photorezeptors in Kontakt gebracht. Die Tonerpartikel werden von der Bürste mittels elektrostatischer Anziehung zum elektrostatischen Bild auf die entladenen Flächen des Photorezeptors gezogen und daraus resultiert die Entwicklung des Bildes. In Ausführungsformen wird ein leitfähiger Magnetbürstenprozess eingesetzt, bei dem der Entwickler leitfähige Trägerpartikel umfasst und einen elektrischen Strom zwischen dem vormagnetisierten Magneten durch die Ladungsträger zum Photorezeptor leiten kann.
Bildgebung
Mit den hier offenbarten Toner sind auch bildgebende Verfahren vorgesehen. Solche Verfahren umfassen, zum Beispiel, einige der oben genannten Patente sowie die US-Patente Nr. 4,265,990 , 4,584,253 und 4,563,408 . Das Bildgebungsverfahren umfasst die Erzeugung eines Bildes in einem elektronischen Druck- und magnetischen Bildcharaktererkennungsgerät und anschließende Entwicklung des Bildes mit einer Tonerzusammensetzung der vorliegenden Offenbarung. Die Bildung und Entwicklung von Bildern auf der Oberfläche von photoleitfähigen Materialien durch elektrostatische Mittel ist wohlbekannt. Der grundlegende Xerographieprozess umfasst das Aufbringen einer gleichmäßigen Ladung auf einer photoleitfähigen, isolierenden Schicht, Exposition der Schicht gegenüber einem Licht- und Schattenbild, um die Ladung auf der Fläche der dem Licht ausgesetzten Schicht zu verteilen, und Entwickeln des resultierenden latenten elektrostatischen Bildes durch Abscheiden eines fein verteilten elektroskopischen Materials, zum Beispiel Toner, auf dem Bild. Der Toner wird normalerweise auf solchen Flächen der Schicht angezogen, die eine Ladung behalten haben, wodurch ein Tonerbild gebildet wird, das dem latenten, elektrostatischen Bild entspricht. Dieses Pulverbild kann dann auf eine Trägeroberfläche wie z. B. Papier übertragen werden. Das übertragene Bild kann anschließend mittels Hitze dauerhaft auf der Trägeroberfläche fixiert werden. Anstelle der Bildung des Latentbilds durch die gleichmäßige Aufladung der photoleitfahigen Schicht und anschließenden Exposition der Schicht gegenüber einem Licht- und Schattenbild, kann das latente Bild auch durch direkte Aufladung der Schicht in einer Bildkonfiguration gebildet werden. Anschließend kann das Pulverbild auf der photoleitfahigen Schicht fixiert werden, wodurch der Pulverbildtransfer beseitigt wird. Weitere geeignete Fixierungsmittel wie z. B. Lösungsmittel- oder Beschichtungsbehandlungen können den vorgenannten Heizfixierungsschritt ersetzen.
Die folgenden Beispiele werden zur Erläuterung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorgelegt. Diese Beispiele sollen nur darstellend sein; es ist keinesfalls beabsichtigt, den Bereich der vorliegenden Offenbarung einzuschränken. Des Weiteren beziehen sich alle Teile und Prozentangaben, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht.
BEISPIELE
BEISPIEL 1
Eine Monomermischung aus etwa 61 Gewichtsteilen Styrol, erhalten von der Shell Corporation, und etwa 33 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, erhalten von Scientific Polymer Products, in einem Gewichtsverhältnis von etwa 75:25 wurde mit etwa 0,8 Gewichtsteilen 1,10-Decamethylenglykoldiacrylat, erhalten von Bimax, in einer Menge von etwa 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht von Styrol/n-Butylacrylat, und etwa 2,8 Gewichtsteilen 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz, CCA, erhalten von Orient Corporation of America, in einer Menge von etwa 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht von Styrol/n-Butylacrylat kombiniert. Zu dieser Mischung, in der zu diesem Zeitpunkt das CCA nicht vollständig löslich war, wurden etwa 2,82 Gewichtsteile β-Carboxyethylacrylat (β-CEA), erhalten von Bimax, in einer Menge von etwa 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht von Styrol/n-Butylacrylat gegeben. Beim Rühren der Monomermischung über etwa 20 Minuten wurde das Zinksalz der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure vollständig gelöst und in die Monomermischung eingearbeitet.
Durch Emulsionspolymerisation der oben beschriebenen Monomermischung wurde ein Latexharz wie folgt hergestellt.
Ein ummantelter 2-Liter-Glasreaktor wurde mit einem Mischrotor mit halbaxialer Strömung und 45° Anstellwinkel, einer Thermoelement-Temperatursonde, einem wassergekühlten Kühler mit Stickstoffauslass, einem Stickstoffeinlass, inneren Kühlungsmöglichkeiten und einem Heißwasser umwälzenden Bad ausgestattet. Nach dem Erreichen einer Manteltemperatur von etwa 81°C und einer kontinuierlichen Stickstoffspülung wurde der Reaktor mit etwa 71 Gewichtsteilen destilliertem Wasser und etwa 3,5 Gewichtsteilen DOWFAX^TM 2A1, einem Alkyldiphenyloxiddisulfonat von The Dow Chemical Company beladen. Der Rührer wurde auf etwa 200 Umdrehungen pro Minute (U/min) eingestellt und etwa 1 Stunde lang bei dieser Geschwindigkeit gehalten, wobei die Reaktorinhalte mithilfe des inneren Kühlsystems auf etwa 75°C gehalten wurden.
Es wurden etwa 1,5 Gewichtsteile der oben hergestellten Monomermischung in den Reaktor überführt und etwa 10 Minuten lang gerührt, um eine stabile Emulsion aufrechtzuerhalten und eine Einstellung der Reaktorinhalte auf etwa 75°C zu ermöglichen. Eine Initiatorlösung, hergestellt aus etwa 0,40 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat, erhalten von FMC, und etwa 1 Gewichtsteil destilliertem Wasser, wurde auf einmal mittels Spritze zugegeben. Das Rühren wurde weitere etwa 12 Minuten lang fortgesetzt, um die Keimpartikelbildung zu vervollständigen. Anschließend wurde das verbliebene Monomer, etwa 333,4 Gramm, kontinuierlich über einen Zeitraum von etwa 100 Minuten in den Reaktor eingeführt. Nach abgeschlossener Zugabe des Monomers wurden die Reaktorinhalte weitere 180 Minuten lang bei etwa 75°C gerührt. Anschließend wurde der Reaktor und seine Inhalte auf Raumtemperatur gekühlt und der resultierende Latex wurde entnommen.
Das resultierende Latexharz besaß einen mittleren Volumendurchmesser von etwa 37 Nanometern, gemessen mit einem Lichtstreugerät MICROTRAC^® UPA 150 von Honeywell.
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Es wurde eine Latex-Emulsionspolymerisation in Abwesenheit von 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz wie folgt durchgeführt. Eine Monomermischung aus etwa 74 Gewichtsteilen Styrol, erhalten von der Shell Corporation, und etwa 25 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, erhalten von Scientific Polymer Products, in einem Gewichtsverhältnis von etwa 75:25 wurde mit etwa 1,5 Gewichtsteilen Acrylsäure, erhalten von Scientific Polymer Products, in einer Menge von etwa 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht von Styrol/n-Butylacrylat kombiniert.
Ein ummantelter 8-Liter-Glasreaktor wurde mit einem Mischrotor mit halbaxialer Strömung und 45° Anstellwinkel, einer Thermoelement-Temperatursonde, einem wassergekühlten Kühler mit Stickstoffauslass, einem Stickstoffeinlass, inneren Kühlungsmöglichkeiten und einem Heißwasser umwälzenden Bad ausgestattet. Nach dem Erreichen einer Manteltemperatur von etwa 83°C und einer kontinuierlichen Stickstoffspülung wurde der Reaktor mit etwa 72 Gewichtsteilen destilliertes Wasser und etwa 1,8 Gewichtsteilen DOWFAX^TM 2A1, einem Alkyldiphenyloxiddisulfonat von The Dow Chemical Company beladen. Der Rührer wurde auf etwa 220 Umdrehungen pro Minute (U/min) eingestellt und etwa 105 Stunde lang bei dieser Geschwindigkeit gehalten, wobei die Reaktorinhalte mithilfe des inneren Kühlsystems auf etwa 75°C gehalten wurden.
Es wurden etwa 1,2 Gewichtsteile der oben hergestellten Monomermischung in den Reaktor überführt und etwa 10 Minuten lang gerührt, um eine stabile Emulsion aufrechtzuerhalten und eine Einstellung der Reaktorinhalte auf etwa 75°C zu ermöglichen. Eine Initiatorlösung, hergestellt aus etwa 0,40 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat, erhalten von FMC, und etwa 1,7 Gewichtsteilen destilliertem Wasser, wurde auf einmal mittels Spritze zugegeben. Das Rühren wurde weitere etwa 12 Minuten lang fortgesetzt, um die Keimpartikelbildung zu vervollständigen. Anschließend wurde das verbliebene Monomer, etwa 23 Gewichtsteile, kontinuierlich über einen Zeitraum von etwa 100 Minuten in den Reaktor geführt. Nach abgeschlossener Zugabe des Monomers wurden die Reaktorinhalte weitere 263 Minuten lang bei etwa 75°C gerührt. Anschließend wurde der Reaktor und seine Inhalte auf Raumtemperatur gekühlt und der Latex wurde entnommen.
Das resultierende Latexharz besaß ein mittleres Volumendurchmesser von etwa 46 Nanometern, gemessen mit einem Lichtstreugerät MICROTRAC^® UPA 150 von Honeywell.
Nach dem Abschluss der Emulsionspolymerisation waren die physikalischen Eigenschaften des mit dem CCA erhaltenen Latex die gleichen wie die für den Kontrolllatex ohne CCA, insofern eine stabile Emulsion erreicht wurde. Ungefähr 100 Gramm von jedem Latex (d. h. dem Latex mit dem CCA und dem Kontroll-EA-Latex ohne das CCA) wurden mit einem gleichgroßen Volumen destillierten Wassers von etwa 100 ml verdünnt und anschließend gefriergetrocknet, um ein feines, trockenes Pulver zu erhalten. Der gefriergetrocknete Latex von jeder Probe wurde mit einem 65 Mikrometer großen, unbedecktem Trägerkern bei einer nominellen Tonerkonzentration von 2%, basierend auf dem Kerngewicht, etwa 60 Minuten lang mit einer Walze gemischt, wobei die Messungen der triboelektrischen Aufladung nach etwa 10 Minuten, etwa 30 Minuten und etwa 60 Minuten durchgeführt wurden.

Die Ergebnisse sind unten folgend in den Tabellen 1 und 2 sowie in der beigefügten Figur zusammengefasst, wobei Tabelle 1 die Ergebnisse wiedergibt, die für den das CCA enthaltenden, gefriergetrockneten Latex aus Beispiel 1 erhalten wurde, und Tabelle 2 die Ergebnisse für den gefriergetrockneten Kontrolllatex (der kein CCA enthielt) aus Beispiel 2 wiedergibt. Wie hier in den Tabellen und der Figur verwendet, ist die RM-Zeit, die Zeit im Walzenmischer, TC ist die Tonerkonzentration basierend auf dem Toner-Blow-Off, Q/M ist das Ladung-pro-Masse-Verhältnis des Toners, TCP ist das Tonerkonzentrationsprodukt (TC × Q/M) und Norm Q/M ist das normalisierte Q/M. Tabelle 1

Latex mit eingearbeitetem 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure-Zinksalz RM bei 2% TC, 100 Gramm unbedeckter Kern in 4-Unzen-Glas (BEISPIEL 1)
RM-Zeit (Minuten)	TC	Q/M	TCP	Norm QM
10	1,13	52,7	59,6	402,0
30	1,02	45,6	46,3	342,7
60	1,04	40,5	42,0	305,4

Tabelle 2

Kontrolllatex (Vergleichsbeispiel 1) RM bei 2% TC, 100 Gramm unbedeckter Kern in 4-Unzen-Glas
RM-Zeit (Minuten)	TC	Q/M	TCP	Norm QM
10	0,71	34,7	24,7	250,2
30	0,81	30,8	24,8	224,9
60	0,51	12,6	6,5	88,4

Wie aus den oben aufgeführten Tabellen und der Figur ersichtlich, weisen mit dem gelösten 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure-Zinksalz hergestellte Latexpartikel eine beträchtlich höhere Aufladung auf als die Kontrolle. Darüber hinaus waren die mit dem gelösten 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure-Zinksalz hergestellten Latexpartikel nach etwa 60 Minuten immer noch stabil, verglichen mit der Kontrolle, deren Aufladung immer noch abnahm (siehe Figur).
Demzufolge zeigen die oben aufgeführten Daten, dass die Verfahren der vorliegenden Offenbarung zur Bildung von Emulsionen, die ein CCA wie z. B. 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure-Zinksalz umfassen, mit einer Größe der Emulsionspartikel von etwa 37 nm verwendet werden können.
BEISPIEL 2
Herstellung eines Latex mit einer größeren Partikelgröße, in die ein Ladungskontrollzusatzstoff eingearbeitet ist. Eine Monomermischung aus etwa 66 Gewichtsteilen Styrol, erhalten von der Shell Corporation, und etwa 22 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, erhalten von Scientific Polymer Products, in einem Gewichtsverhältnis von etwa 75:25 wurde mit etwa 0,4 Gewichtsteilen 1-Dodecanthiol, erhalten von Sigma Aldrich, in einer Menge von etwa 0,46 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht von Styrol/n-Butylacrylat, und etwa 3,3 Gewichtsteilen 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz, CCA, erhalten von Orient Corporation of America, in einer Menge von etwa 4 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht von Styrol/n-Butylacrylat kombiniert. Zu dieser Mischung, in der zu diesem Zeitpunkt CCA nicht vollständig löslich war, wurden etwa 2,6 Gewichtsteile β-Carboxyethylacrylat (β-CEA), erhalten von Bimax, in einer Menge von etwa 3 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht von Styrol/n-Butylacrylat gegeben. Beim Rühren der Monomermischung über etwa 20 Minuten wurde das Zinksalz der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure vollständig gelöst und in die Monomermischung eingearbeitet.
Es wurde eine Keimmonomermischung aus etwa 4 Gewichtsteilen Styrol, etwa 1,4 Gewichtsteilen n-Butylacrylat, etwa 0,02 Gewichtsteilen 1-Dodecanthiol und etwa 0,17 Gewichtsteilen β-CEA hergestellt.
Durch Emulsionspolymerisation der oben beschriebenen Monomermischungen wurde ein Latexharz wie folgt hergestellt.
Ein ummantelter 2-Liter-Glasreaktor wurde mit einem Mischrotor mit halbaxialer Strömung und 45° Anstellwinkel, einer Thermoelement-Temperatursonde, einem wassergekühlten Kühler mit Stickstoffauslass, einem Stickstoffeinlass, inneren Kühlungsmöglichkeiten und einem Heißwasser umwälzenden Bad ausgestattet. Nach dem Erreichen einer Manteltemperatur von etwa 83°C und einer kontinuierlichen Stickstoffspülung wurde der Reaktor mit etwa 91 Gewichtsteilen destilliertem Wasser und etwa 0,17 Gewichtsteilen DOWFAX^TM 2A1, einem Alkyldiphenyloxiddisulfonat von The Dow Chemical Company beladen. Der Rührer wurde auf etwa 170 Umdrehungen pro Minute (U/min) eingestellt und etwa 1 Stunde lang bei dieser Geschwindigkeit gehalten, wobei die Reaktorinhalte mithilfe des inneren Kühlsystems auf etwa 75°C gehalten wurden.
Es wurden etwa 1,4 Gewichtsteile der oben hergestellten Keimmonomermischung in den Reaktor überführt und etwa 10 Minuten lang gerührt, um eine stabile Emulsion aufrechtzuerhalten und eine Einstellung der Reaktorinhalte auf etwa 75°C zu ermöglichen. Eine Initiatorlösung, hergestellt aus etwa 1,31 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat, erhalten von FMC, und etwa 4,5 Gewichtsteilen destilliertem Wasser, wurde anschließend über einen Zeitraum von etwa 20 Minuten zugegeben. Das Rühren wurde weitere etwa 20 Minuten lang fortgesetzt, um die Keimpartikelbildung zu vervollständigen. Zu diesem Zeitpunkt wurden etwa 1,23 Gewichtsteile DOWFAX^TM 2A1 in etwa 4 Minuten zugegeben; dann wurde mit der Hauptzugabe des Monomers der oben genannten Monomermischung, die das gelöste 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz enthielt, mit einer Zuführgeschwindigkeit von etwa 0,4 Gewichtsteile pro Minute begonnen. Nach etwa 125 minütiger Monomerzuführung oder etwa 50 Gewichtsteilen Monomer erfolgte eine Zugabe von etwa 0,4 Gewichtsteilen DOWFAX^TM 2A1. Die Monomerzuführung wurde fortgesetzt, bis insgesamt etwa 58 Gewichtsteile zugegeben waren, was die Monomerzugabe abschloss; dann folgte eine Zugabe von etwa 0,18 Gewichtsteilen DOWFAX^TM 2A1. Die Reaktorinhalten wurden anschließend etwa weitere 240 Minuten lang bei etwa 75°C gerührt; in dieser Zeit wurden zusätzliche 0,18 Gewichtsteile DOWFAX^TM 2A1 zugegeben, um die Monomerkonversion zu vervollständigen.
Anschließend wurde der Reaktor und seine Inhalte auf Raumtemperatur gekühlt und der Latex wurde entnommen und filtriert.
Das resultierende Latexharz besaß ein mittleres Volumendurchmesser von etwa 215 Nanometern und eine Verteilungsbreite von etwa 0,108, gemessen mit einem Lichtstreugerät MICROTRAC^® UPA 150 von Honeywell, und einen Gesamtgehalt an Feststoffen von etwa 38,3%.
BEISPIEL 3
Herstellung der Kernlatexemulsion. Es wurde eine Monomeremulsion hergestellt, indem eine Monomermischung (etwa 29 Gewichtsteile Styrol, etwa 9,8 Gewichtsteile n-Butylacrylat, etwa 1,17 Gewichtsteile beta-Carboxyethylacrylat (CEA) und etwa 0,20 Gewichtsteile 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (aus etwa 0,77 Gewichtsteilen DOWFAX^TM 12A1 (ein Alkyldiphenyloxiddisulfonat-Tensid von Dow Chemical), und etwa 18,5 Gewichtsteile deionisiertem Wasser) mit etwa 500 Umdrehungen pro Minute (U/min) bei einer Temperatur von etwa 20°C bis etwa 25°C gerührt wurde.
Etwa 0,06 Gewichtsteile DOWFAX^TM 2A1 und etwa 36 Gewichtsteile deionisiertes Wasser wurden in einen ummantelten 8-Liter-Glasreaktor, der mit einem Mischrotor mit halbaxialer Strömung und 45° Anstellwinkel bei etwa 200 U/min, einer Thermoelement-Temperatursonde, einem wassergekühlten Kühler mit Stickstoffauslass, einem Stickstoffeinlass, inneren Kühlungsmöglichkeiten und einem auf 83°C eingestelltes, Heißwasser umwälzenden Bad ausgestattet wurde, geladen und etwa 30 Minuten lang entlüftet, während die Temperatur auf etwa 75°C angehoben wurde.
Anschließend wurden 1,2 Gewichtsteile der oben beschriebenen Monomeremulsion in den Reaktor gegeben und etwa 10 Minuten lang bei etwa 75°C gerührt. Eine Initiatorlösung, die aus etwa 0,78 Gewichtsteilen Ammoniumpersulfat in etwa 2,7 Gewichtsteilen destilliertem Wasser hergestellt wurde, wurde anschließend über einen Zeitraum von etwa 20 Minuten zum Reaktor gegeben. Das Rühren wurde weitere etwa 20 Minuten lang fortgesetzt, um eine Keimpartikelbildung zu ermöglichen. Anschließend wurde die verbliebene Monomeremulsion über einen Zeitraum von etwa 190 Minuten in den Reaktor gegeben. Nach der Zugabe wurde der Latex etwa 3 weitere Stunden bei der gleichen Temperatur gerührt. Die fertigen, durch dieses Verfahren hergestellten Latexpartikel wiesen eine Größe von 240 nm, gemessen mit einem Lichtstreugerät MICROTRAC^® UPA 150 von Honeywell.
BEISPIEL 4
Es wurde eine weitere, vernetzte Polymerpartikel enthaltende Latexemulsion unter Verwendung von ähnlichen Emulsionspolymerisationstechniken wie in den oben beschriebenen Beispielen hergestellt. Etwa 61 Gewichtsteile Styrol, etwa 33 Gewichtsteile n-Butylacrylat, etwa 3 Gewichtsteile Divinylbenzol und etwa 3 Gewichtsteile beta-Carboxyethylacrylat wurden kombiniert, mit dem Unterschied, dass das Kettenübertragungsmittel Dodecanthiol weggelassen wurde. Die endgültige Partikelgröße betrug etwa 50 nm, gemessen mit einem Lichtstreugerät MICROTRAC^® UPA 150 von Honeywell.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
In einem ummantelten 2-Liter-Glasreaktor wurden etwa 19 Gewichtsteile des im oben aufgeführten Beispiel 3 hergestellten Latex mit etwa 4,3 Gewichtsteilen Regal 330 Pigmentdispersion, etwa 1,1 Gewichtsteilen einer Sun PB 15:3 Pigmentdispersion (von Sun Chemicals Co.), etwa 6,4 Gewichtsteilen einer Paraffinwachsdispersion, etwa 5,5 Gewichtsteilen des im oben aufgeführten Beispiel 4 hergestellten Latex und etwa 47 Gewichtsteilen destilliertes Wasser kombiniert. Die Komponenten wurden mittels eines Homogenisators etwa 5 Minuten lang vermischt. Eine getrennte Mischung aus etwa 0,3 Gewichtsteilen Poly(aluminiumchlorid) (von Asada Co.) in etwa 2,6 Gewichtsteilen 0,02 M HNO₃-Lösung wurde tropfenweise in den Reaktor gegeben. Nach der Zugabe der Poly(aluminiumchlorid)-Mischung wurde die resultierende, viskose Aufschlämmung etwa 20 Minuten lang bei etwa 20°C homogenisiert. Der Homogenisator wurde entfernt und durch einen rostfreien Mischrotor mit halbaxialer Strömung und 45° Anstellwinkel ersetzt und es wurde während des gesamten Prozesses kontinuierlich gerührt. Die Temperatur der Reaktorinhalte wurde dann auf etwa 58°C erhöht und bei dieser Temperatur gehalten, bis die Partikelgröße etwa 6,6 Mikrometer betrug.
Hinzufügung der Schale. Anschließend wurden etwa 14 Gewichtsteile des im oben beschriebenen Beispiel 3 hergestellten Latex tropfenweise zugegeben. Nach der Zugabe des Latex wurde die resultierende Aufschlämmung etwa 30 Minuten lang gerührt, dann wurde ausreichend 1-molares NaOH zur Aufschlämmung gegeben, um den pH-Wert auf etwa 4,5 einzustellen. Nach Mischen für weitere 2 Minuten nach der Einstellung des pH-Werts wurde die Badtemperatur auf etwa 100°C eingestellt, um die Aufschlämmung auf etwa 96°C zu erhitzen. Während die Temperatur auf 96°C stieg, wurde der pH-Wert der Aufschlämmung durch Zugabe von 0,3 M HNO₃-Lösung auf etwa 3,5 bis 3,6 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde etwa 2,5 Stunden lang bei einer Temperatur von etwa 96°C koalesziert. Die so erhaltenen Tonerpartikel wurden mittels Filtration aufgefangen. Nach Waschen und Trocknen betrug der Durchmesser der resultierenden Tonerpartikel etwa 7,2 Mikrometer.
VERGLEICHSBEISPIEL 3
Ebenso wie im Vergleichsbeispiel 2 wurde ein zweiter Kontrolltonerpartikel hergestellt, insofern dass die Mengen und die gleichen Rohstoffe verwendet wurden. Die Aufschlämmung wurde anstelle von 2,5 Stunden bei einer Temperatur von etwa 96°C etwa 3 Stunden lang bei einer Temperatur von etwa 96°C koalesziert. Die so erhaltenen Tonerpartikel wurden mittels Filtration aufgefangen. Nach Waschen und Trocknen betrug der Durchmesser der resultierenden Tonerpartikel etwa 7,2 Mikrometer.
BEISPIEL 5
Tonerpartikelherstellung. In einem ummantelten 2-Liter-Glasreaktor wurden etwa 19 Gewichtsteile des im oben aufgeführten Beispiel 3 hergestellten Latex mit etwa 4,3 Gewichtsteilen Regal 330 Pigmentdispersion, etwa 1,1 Gewichtsteilen einer Sun PB 15:3 Pigmentdispersion (von Sun Chemicals Co.), etwa 6,4 Gewichtsteilen einer Paraffinwachsdispersion, etwa 5,5 Gewichtsteilen des im oben aufgeführten Beispiel 4 hergestellten Latex und etwa 47 Gewichtsteilen destilliertes Wasser kombiniert. Die Komponenten wurden mittels eines Homogenisators etwa 5 Minuten lang vermischt. Eine getrennte Mischung aus etwa 0,3 Gewichtsteilen Poly(aluminiumchlorid) (von Asada Co.) in etwa 2,6 Gewichtsteilen 0,02 M HNO₃-Lösung wurde tropfenweise in den Reaktor gegeben. Nach der Zugabe der Poly(aluminiumchlorid)-Mischung wurde die resultierende, viskose Aufschlämmung etwa 20 Minuten lang bei etwa 20°C homogenisiert. Der Homogenisator wurde entfernt und durch einen rostfreien Mischrotor mit halbaxialer Strömung und 45° Anstellwinkel ersetzt und es wurde während des gesamten Prozesses kontinuierlich gerührt. Die Temperatur der Reaktorinhalte wurde dann auf etwa 58°C erhöht und bei dieser Temperatur gehalten, bis die Partikelgröße etwa 6,5 Mikrometer betrug.
Hinzufügung der Schale. Ein Schalenlatex wie in den Vergleichsbeispielen 2 und 3 wurde modifiziert, indem etwa 20% des Kernlatex aus Beispiel 3 durch den Latex aus Beispiel 2 ersetzt wurde. So wurde eine Mischung von etwa 11 Gewichtsteilen des oben in Beispiel 3 hergestellten Latex und etwa 3 Gewichtsteile des oben in Beispiel 2 hergestellten Latex, in den 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz CCA, erhalten von Orient Corporation of America, eingearbeitet wurde, tropfenweise zur Bildung einer Schale zugegeben. Nach der Zugabe des Latex wurde die resultierende Aufschlämmung etwa 30 Minuten lang gerührt, dann wurde ausreichend 1-molares NaOH zur Aufschlämmung gegeben, um den pH-Wert auf etwa 4,5 einzustellen.
Nach weiterem 2minütigem Mischen nach der Einstellung des pH-Werts wurde die Badtemperatur auf etwa 100°C eingestellt, um die Aufschlämmung auf etwa 96°C zu erhitzen. Während die Temperatur auf 96°C stieg, wurde der pH-Wert der Aufschlämmung durch Zugabe von 0,3 M HNO₃-Lösung auf etwa 3,5 bis 3,6 eingestellt. Die Aufschlämmung wurde etwa 4,5 Stunden lang bei einer Temperatur von etwa 96°C koalesziert. Die so erhaltenen Tonerpartikel wurden mittels Filtration aufgefangen. Nach Waschen und Trocknen betrug der Durchmesser der resultierenden Tonerpartikel etwa 7,3 Mikrometer.
Die Tonerpartikel aus den oben aufgeführten Beispielen wurden mit einer Mischung aus etwa 50 nm Siliciumdioxid und etwa 140 nm Sol-Gel-Siliciumdioxid in einem Fuji Powder Blender oberflächengemischt. Die Toner wurden dann in einer Maschinenspannvorrichtung untersucht, die so modifiziert wurde, um die triboelektrische Ladung (μC/g) des Toners direkt von der Donorwalze zu erhalten. Wie ersichtlich, wiesen die Toner aus den Vergleichsbeispielen 2 und 3 mit 100% Kernlatex aus Beispiel 3 als Schale, eine reproduzierbare triboelektrische Aufladung von etwa 11 μC/g auf. Der Toner aus Beispiel 5 wies jedoch eine triboelektrische Aufladung auf, die annähernd doppelt so hoch wie in den Tonern der Vergleichsbeispiele 2 und 3 war, und zwar aufgrund des Latex von Beispiel 2, in welchem 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz eingearbeitet war.

Toner Triboelektrische Aufladung (μC/g)

Vergleichsbeispiel 2 –10,65

Vergleichsbeispiel 3 –10,69

Beispiel 5 –19,25
Die in den Beispielen 1 und 2 hergestellten Partikel waren negativ aufgeladen und konnten ihrerseits als CCA verwendet werden. Darüber hinaus zeigte der in Beispiel 3 hergestellte Latex mit eingearbeitetem 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Zinksalz bei Verwendung in Tonerpartikelschalen als Teil des Schalenlatex die Fähigkeit, die Tonerpartikel mit einer negativeren Ladung zu versehen. Gemäß der vorliegenden Offenbarung bietet das Verfahren der vorliegenden Offenbarung eine alternative Möglichkeit, negativ aufgeladenen Latex mittels des EA-Prozesses in die Tonermatrix zu integrieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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US 4563408 [0073]

Claims

Zusammensetzung, umfassend: eine Latexemulsion in Kombination mit einem Ladungskontrollmittel, umfassend einen Komplex ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyhydroxyalkanoat-quartäres Phosphoniumtrihalozinkat, Metallkomplexen von Dimethylsulfoxid sowie Metallkomplexen von Alkylderivaten einer Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salicylsäure, Dicarbonsäurederivaten, Benzoesäure, Oxynaphthoesäure, Sulfonsäuren und Kombinationen davon; und ein funktionelles Monomer mit einer Carbonsäurefunktionalität.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Metall des Metallkomplexes aus der Gruppe bestehend aus Zink, Aluminium, Mangan, Eisen, Calcium, Zirkonium, Chrom und Kombinationen davon ausgewählt wird, und das Alkylderivat aus der Gruppe bestehend aus Butyl, Methyl, tert-Butyl, Propyl, Hexyl und Kombinationen davon ausgewählt wird; oder wobei der Metallkomplex eines Alkylderivats der Salicylsäure aus der Gruppe bestehend aus Zinkkomplexen von 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, Mischungen von Hydroxyaluminium-bis[2-hydroxy-3,5-di-tert-butylbenzoat] und 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, einem Calciumkomplex der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, einem Zirkoniumkomplex der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure, einem Aluminiumkomplex der 3,5-Di-tert-butylsalicylsäure und Kombinationen davon ausgewählt wird; oder wobei das mindestens eine funktionelle Monomer aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, beta-Carboxyethylacrylat, Poly(2-carboxyethyl)acrylat, 2-Carboxyethylmethacrylat und Kombinationen davon ausgewählt wird.
Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung ein Toner ist, umfassend: ein Harz, ein optionales Farbmittel und ein optionales Wachs; und die Latexemulsion in Kombination mit einem Ladungskontrollmittel, umfassend einen Komplex ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyhydroxyalkanoat-quartäres Phosphoniumtrihalozinkat, Metallkomplexen von Dimethylsulfoxid sowie Metallkomplexen von Alkylderivaten einer Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salicylsäure, Dicarbonsäurederivaten, Benzoesäure, Oxynaphthoesäure, Sulfonsäuren und Kombinationen davon; sowie ein funktionelles Monomer mit einer Carbonsäurefunktionalität, wobei das Ladungskontrollmittel in einer Menge von 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der den Toner umfassenden Partikel vorhanden ist.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei das Harz aus der Gruppe bestehend aus Styrolen, Acrylaten, Methacrylaten, Butadienen, Isoprenen, Acrylsäuren, Methacrylsäuren, Acrylnitrilen sowie Kombinationen davon ausgewählt wird; oder wobei das Harz aus der Gruppe bestehend aus Poly(styrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren), Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren), Poly(methylacrylat-isopren), Poly(ethylacrylat-isopren), Poly(propylacrylat-isopren), Poly(butylacrylat-isopren), Poly(styrol-butylacrylat), Poly(styrol-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(styrol-butylmethacrylat), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylsäure), Poly(styrol-isopren-acrylsäure), Poly(styrol-butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(butylmethacrylat-butylacrylat), Poly(butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), Poly(acrylnitril-butylacrylat-acrylsäure) sowie Kombinationen davon ausgewählt wird.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 3, wobei das optionale Farbmittel Farbstoffe, Pigmente, Farbstoffkombinationen, Pigmentkombinationen und Kombinationen aus Farbstoffen und Pigmenten umfasst, und das Wachs aus der Gruppe bestehend aus Polyolefinen, Carnaubawachs, Reiswachs, Candelillawachs, Japanwachs, Jojobaöl, Bienenwachs, Montanwachs, Ozokerit, Ceresin, Paraffinwachs, makrokristallinem Wachs, Fischer-Tropsch-Wachs, Stearylstearat, Behenylbehenat, Butylstearat, Propyloleat, Glyceridmonostearat, Glyceriddistearat, Pentaerythrittetrabehenat, Diethylenglykolmonostearat, Dipropylenglykoldistearat, Diglyceryldistearat, Triglyceryltetrastearat, Sorbitanmonostearat ausgewählt wird.
Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei das Ladungskontrollmittel in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der zur Bildung des Latex eingesetzten Monomere, und das funktionelle Monomer in einer Menge von etwa 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der zur Bildung des Latex eingesetzten Monomere vorhanden ist.
Verfahren, umfassend: das In-Kontakt-Bringen einer Latexemulsion mit einem Ladungskontrollmittel, umfassend einen Komplex ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyhydroxyalkanoat-quartäres Phosphoniumtrihalozinkat, Metallkomplexen von Dimethylsulfoxid sowie Metallkomplexen von Alkylderivaten einer Säure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salicylsäure, Dicarbonsäurederivaten, Benzoesäure, Oxynaphthoesäure, Sulfonsäuren und Kombinationen davon, in Kombination mit einem eine Carbonsäurefunktionalität aufweisenden funktionellen Monomer, das aus der Gruppe bestehend aus beta-Carboxyethylacrylat, Methacrylsäure und Acrylsäure ausgewählt wird, zur Bildung einer Mischung; und Mischen der Mischung bei einer Geschwindigkeit von etwa 100 U/min bis etwa 450 U/min über einen Zeitraum von etwa 400 Minuten bis etwa 660 Minuten, zur Bildung eines ein Ladungskontrollmittelcopolymer umfassenden Latex, wobei die das Ladungskontrollmittelcopolymer umfassenden Partikel eine Größe von etwa 15 nm bis etwa 300 nm aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 7, des Weiteren umfassend das Auflösen des Ladungskontrollmittels in einem die Latexemulsion enthaltenden Monomer, um eine Mischung zu bilden, und Polymerisieren der Mischung zur Einarbeitung des Ladungskontrollmittels in das Copolymer, wobei das Polymerisieren der Mischung bei einem Prozess stattfindet, der aus der Gruppe bestehend aus Emulsionspolymerisation, Suspensionspolymerisation, Dispersionspolymerisation und Kombinationen davon ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend: das In-Kontakt-Bringen des Latex mit mindestens einem Harz, einem Tensid, gegebenenfalls einem Farbmittel und gegebenenfalls einem Wachs, um kleine Partikel zu bilden; Aggregieren der kleinen Partikel; Zugabe des Ladungskontrollmittelcopolymers als eine Schale für die kleinen Partikel; Koaleszieren der kleinen Partikel, um Tonerpartikel zu bilden; und Waschen und Trocknen der Tonerpartikel, wobei die Tonerpartikel eine triboelektrische Aufladung von etwa –10 μC/g bis etwa –40 μC/g, eine Größe von etwa 1 Mikrometern bis etwa 20 Mikrometern und eine Rundheit von etwa 0,9 bis etwa 0,99 aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Ladungskontrollmittel in einer Menge von 0,01 Gewichtsprozent bis etwa 10 Gewichtsprozent der Tonerpartikel vorhanden ist.