DE102011004755A1

DE102011004755A1 - Toner composition and methods

Info

Publication number: DE102011004755A1
Application number: DE102011004755A
Authority: DE
Inventors: Ke Zhou; Guerino G. Sacripante; Paul J. Gerroir; Edward G. Zwartz; Michael S. Hawkins
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2013-06-13
Anticipated expiration: 2031-02-26
Also published as: CA2732961A1; GB201102954D0; JP5788195B2; US8178269B2; GB2478062C; DE102011004755B4; JP2011186464A; GB2478062B; GB2478062A; US20110217648A1; BRPI1101041A2; CA2732961C

Abstract

Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel, die ein Harz, Polysaccharidpartikel, ein optionales Wachs und ein optionales Farbmittel umfassen. Die Tonerpartikel enthalten etwa 1 bis 50 Gew.-% Polysaccharidpartikel, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tonerpartikel.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein chemische Tonerzusammensetzungen. Genauer gesagt, betrifft diese Offenbarung Emulsion-Aggregation-Tonerzusammensetzungen, die Polysaccharide umfassen, Emulsion-Aggregation-Verfahren zur Herstellung solcher Tonerzusammensetzungen und Verfahren zur Erzeugung von Bildern mit solchen Tonerzusammensetzungen.
STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Toner werden durch Zerreiben eines Kompositblocks zur Bildung von Tonerpartikeln hergestellt. Das Mahlverfahren hat einen hohen Energieverbrauch und führt zu Partikeln mit einem hohen Gehalt an groben Körnern mit unregelmäßigen Formen und Größenverteilungen. Als solche müssen gebräuchliche Tonerpartikel klassiert werden, um unerwünschte Partikel zu beseitigen.
Typischerweise basieren in chemischen Tonern zur Bilderzeugung genutzte Harze auf Erdöl. Die Verwendung von Materialien auf Erdöl-Basis führt zu einer erhöhten Freisetzung von Treibhausgasen und der Akkumulation von nicht abbaubaren Materialien in der Umwelt. Zudem wurden einige auf Erdöl basierende Harze als toxisch identifiziert. Zum Beispiel werden in Tonerzusammensetzungen üblicherweise vom Bisphenol-A-Monomer abgeleitete Harze eingesetzt. Bisphenol A wurde als karzinogen und als endokrin wirksamer Störfaktor identifiziert, was zu unerwünschten Entwicklungseffekten bei Mäusen führte. Es besteht der Verdacht, dass seine Verwendung in Trinkflaschen und Mikrowellengeschirr schädlich ist. Tatsächlich beabsichtigen mehrere europäische Länder sowie Kanada und mehrere US-Staaten ein Verbot dieser Chemikalie.
Als eine Alternative zur Polymermaterialien auf Erdölbasis haben nun Harze auf biologischer Basis Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Biobasierte Harze leiten sich von erneuerbaren Pflanzenmaterialien ab und enthalten im Allgemeinen keine umweltschädlichen oder toxischen Substanzen. Durch die Verwendung von biobasierten Produkten wird die Abhängigkeit von Erdölquellen verringert. So können biobasierte Harze aufgrund ihrer Eigenschafen und Umweltverträglichkeit als ein brauchbarer Ersatz für einige Harze auf Erdölbasis dienen.
Das US-Patent Nr. 6,413,690 an Tomita beschreibt einen gebräuchlichen Toner, der als Komponenten ein Farbmittel und ein Bindemittel umfasst, wobei das Bindemittel ein Wachs und ein Ethylpolysaccharid umfasst (ethylveretherte D-Glucose). Obwohl in diesem Verfahren ein Polysaccharid eingesetzt wird, geschieht dies doch nicht in einem energieeffizienten Verfahren, das zu einem niedrigen Gehalt an groben Partikeln mit wünschenswerter Partikelform und Größenverteilungen führt.
Daher besteht ein Bedarf nach alternativen, nachhaltigen, umweltfreundlichen und nicht toxischen Materialien für die Verwendung in Tonerpartikeln, die in energieeffizienten Verfahren zur Herstellung von Tonerpartikeln mit wünschenswerten Partikeleigenschaften verwendet werden können.
ZUSAMMENFASSUNG
Beispielhafte Toner bieten bei Erfüllung der Anforderungen von typischen Druckverfahren eine überlegene Druckqualität. Die vorliegende Offenbarung befasst sich in Ausführungsformen mit diesen verschiedenen Anforderungen und Problemen und bietet Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel, die Polysaccharide als Füllstoffe enthalten, um den Gehalt an biologischen Stoffen (Biogehalt) zu erhöhen und den Gehalt an Inhaltsstoffen auf Erdölbasis in Tonerzusammensetzungen zu verringern. Die Tonerpartikel umfassen ein Harz, ein Polysaccharid, ein optionales Wachs und ein optionales Farbmittel.
Ausführungsformen können auch Verfahren zur Herstellung solcher Tonerpartikel und Verfahren zum Erzeugen von Bildern mit solchen Toner umfassen.
Diese und weitere Verbesserungen werden durch die hierin in Ausführungsformen beschriebenen Zusammensetzungen und Verfahren erreicht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
1 ist ein Diagramm der Schmelzfixierbewertung von zwei Kontrolltonern und dem Toner aus Beispiel 2.
Die 2(a) und 2(b) sind Rasterelektronenmikroskop(REM)-Aufnahmen von Polysaccharide enthaltenden Tonerpartikeln.
Die 3(a) und 3(b) sind Transmissionselektronenmikroskop(TEM)-Aufnahmen, die Domänengröße und Verteilung von Polysacchariden in den Polysaccharid enthaltenden Tonerpartikeln zeigen.
AUSFÜHRUNGSFORMEN
Diese Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen besonderen Ausführungsformen beschränkt und einige Komponenten und Verfahren können basierend auf dieser Offenbarung von einem Fachmann variiert werden.
In dieser Patentschrift und den folgenden Ansprüchen umfassen Singularformen wie z. B. „ein”, „eine” und „der, die das” die Pluralformen, sofern der Inhalt nicht eindeutig etwas anderes besagt. Alle hierin offenbarten Bereiche umfassen, sofern nicht spezifisch angegeben, alle Endpunkte und Zwischenwerte. Zudem kann auf eine Anzahl an Begriffen Bezug genommen werden, die wie folgt definiert sein sollen:
Der Begriff „funktionelle Gruppe” bezieht sich zum Beispiel auf eine Gruppe von Atomen, die auf eine Weise angeordnet sind, welche die chemischen Eigenschaften der Gruppe und des Moleküls, an das sie gebunden sind, bestimmt. Beispiele für funktionelle Gruppen umfassen Halogenatome, Hydroxylgruppen, Carbonsäuregruppen und dergleichen.
„Optional” oder „gegebenenfalls” bezieht sich zum Beispiel auf Fälle, in denen ein nachfolgend beschriebener Umstand auftreten kann oder nicht, und umfasst somit Fälle, in denen der Umstand auftritt, und Fälle, in denen der Umstand nicht auftritt.
Die Begriffe „ein oder mehr(ere)” und „mindestens ein” beziehen sich zum Beispiel auf Fälle, in denen einer der nachfolgend beschriebenen Umstände auftritt, und auf Fälle, in denen mehr als einer der nachfolgend beschriebenen Umstände auftritt.
HARZE UND POLYMERE
Es können verschiedene Toner, wie z. B. Styrol-Acrylat-Toner, UV-härtbare Toner und Polyestertoner, die einen Biogehalt an Polysaccharid enthalten, hergestellt werden. So umfassen die Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel mindestens ein Harz oder eine Mischung aus zwei oder mehr Harzen, zum Beispiel können die Tonerpartikel ein Styrolharz, ein UV-härtbares Harz und/oder ein Polyesterharz umfassen.
Styrolharze und -polymere sind im Fachgebiet wohlbekannt. Geeignete Styrolharze umfassen zum Beispiel styrolbasierte Monomere, einschließlich Monomere auf Styrol-Acrylat-Basis. Erläuternde Beispiele für solche Harze können zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 5,853,943 , 5,922,501 und 5,928,829 gefunden werden.
Spezifische Beispiele umfassen 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) und Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure) sowie Kombinationen davon. Das Polymer kann ein Block-, zufälliges oder alternierendes Copolymer sein.
UV-härtbare Harze sind im Fachgebiet wohlbekannt. UV-härtbare Harze können ungesättigte Polymere sein, die in der Gegenwart einer aktivierenden Strahlung wie z. B. Ultraviolettlicht und einem geeigneten Photoinitiator vernetzt werden können. Erläuternde Beispiele für solche Harze können zum Beispiel in der anhängigen US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2008/0199797 gefunden werden.
Polyesterharze sind ebenfalls im Fachgebiet wohlbekannt. Das spezifische Polyesterharz oder die Harze, die für die vorliegende Offenbarung ausgewählt werden, umfassen zum Beispiel ungesättigte Polyester und/oder deren Derivate, Polyimidharze, verzweigte Polyimidharze und beliebige der verschiedenen Polyester wie z. B. kristalline Polyester, amorphe Polyester oder Mischungen davon. So können die Tonerpartikel zum Beispiel aus kristallinen Polyesterharzen, amorphen Polyesterharzen oder Mischungen aus zwei oder mehr Polyesterharzen bestehen, wobei ein oder mehrere Polyester kristallin sind und ein oder mehrere Polyester amorph sind. Erläuternde Beispiele für solche Harze können zum Beispiel in den US-Patenten Nr. 6,593,049 , 6,756,176 und 6,830,860 gefunden werden.
Das Harz kann ein Polyesterharz sein, das durch Reaktion eines Diols mit einer Dicarbonsäure in Gegenwart eines Katalysators gebildet wird. Geeignete organische Diole zur Bildung eines kristallinen Polyesters umfassen aliphatische Diole mit von etwa 2 bis etwa 36 Kohlenstoffatomen, wie z. B. 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, Ethylenglykol, Kombinationen davon und dergleichen. Das aliphatische Diol kann in einer Menge von zum Beispiel etwa 40 bis etwa 60 Mol-%, wie zum Beispiel von 42 bis etwa 55 Mol-% oder von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% des Harzes gewählt werden.
Beispiele für organische Dicarbonsäuren oder Diester, die für die Herstellung der kristallinen Harze ausgewählt werden, umfassen Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Dodecandisäure, Sebacensäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalin-2,6-dicarbonsäure, Naphthalin-2,7-dicarbonsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Malonsäure und Mesaconsäure, einen Diester oder ein Anhydrid davon sowie Kombinationen davon. Die organische Dicarbonsäure kann in einer Menge von zum Beispiel etwa 40 bis etwa 60 Mol-%, wie zum Beispiel von 42 bis etwa 55 Mol-% oder von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% gewählt werden.
Beispiele für kristalline Harze umfassen Polyester, Polyamide, Polyimide, Polyolefine, Polyethylen, Polybutylen, Polyisobutyrat, Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polypropylen, Mischungen davon und dergleichen. Spezifische kristalline Harze können auf Polyestern basieren, wie z. B. Poly(ethylenadipat), Poly(propylenadipat), Poly(butylenadipat), Poly(pentylenadipat), Poly(hexylenadipat), Poly(octylenadipat), Poly(ethylensuccinat), Poly(propylensuccinat), Poly(butylensuccinat), Poly(pentylensuccinat), Poly(hexylensuccinat), Poly(octylensuccinat), Poly(ethylensebacat), Poly(propylensebacat), Poly(butylensebacat), Poly(pentylensebacat), Poly(hexylensebacat), Poly(octylensebacat), Alkalicopoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylenadipat), Poly(decylensebacat), Poly(decylendecanoat), Poly(ethylendecanoat), Poly(ethylendodecanoat), Poly(nonylensebacat), Poly(nonylendecanoat), Copoly(ethylenfumarat)-copoly(ethylensebacat), Copoly(ethylenfumarat)-copoly(ethylendecanoat) und Copoly(ethylenfumarat)-copoly(ethylendodecanoat) sowie Kombinationen davon.
Das kristalline Harz kann zum Beispiel in einer Menge von etwa 3 bis etwa 50 Gew.-% der Tonerkomponenten, wie zum Beispiel von etwa 15 bis etwa 35 Gew.-% der Tonerkomponenten vorhanden sein. Das kristalline Harz kann verschiedene Schmelzpunkte aufweisen, zum Beispiel von etwa 30°C bis etwa 120°C, wie z. B. von etwa 50°C bis etwa 90°C. Das kristalline Harz kann ein mittels Gel-Permeationschromatographie (GPC) gemessenes, zahlengemitteltes Molekulargewicht (M_n) von zum Beispiel etwa 1.000 bis etwa 50.000, wie z. B. von etwa 2.000 bis etwa 25.000 und ein mittels GPC unter Verwendung von Polystyrolstandards bestimmtes, gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) von zum Beispiel etwa 2.000 bis etwa 100.000, in Ausführungsformen von etwa 3.000 bis etwa 80.000 aufweisen. Die Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) des kristallinen Harzes kann zum Beispiel von etwa 2 bis etwa 6, wie z. B. von etwa 3 bis etwa 4 betragen.
Beispiele für Dicarbonsäuren oder Diester, die für die Herstellung von amorphen Polyester ausgewählt werden, umfassen Dicarbonsäuren oder Diester wie z. B. Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Itaconsäure, Bernsteinsäure, Bernsteinsäureanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinsäureanhydrid, Glutarsäure, Glutarsäureanhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalsäureanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat sowie Kombinationen davon. Die organische Dicarbonsäure oder der Diester können zum Beispiel in einer Menge von etwa 40 bis etwa 60 Mol-% des Harzes, wie z. B. von etwa 42 bis etwa 55 Mol-% des Harzes, in Ausführungsformen von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% des Harzes vorhanden sein.
Beispiele für Diole, die bei der Erzeugung der amorphen Polyester verwendet werden, umfassen 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, Pentandiol, Hexandiol, 2,2-Dimethylpropandiol, 2,2,3-Trimethylhexandiol, Heptandiol, Dodecandiol, Bis(hydroxyethyl)-bisphenol A, Bis(2-hydroxypropyl)-bisphenol A, 1,4-Cyclohexandimethanol, 1,3-Cyclohexandimethanol, Xyloldimethanol, Cyclohexandiol, Diethylenglykol, Bis(2-hydroxyethyl)oxid, Dipropylenglykol, Dibutylen sowie Kombinationen davon. Die Menge an gewähltem, anorganischem Diol kann variiert werden und es kann zum Beispiel in einer Menge von etwa 40 bis etwa 60 Mol-% des Harzes, wie z. B. von etwa 42 bis etwa 55 Mol-% des Harzes, in Ausführungsformen von etwa 45 bis etwa 53 Mol-% des Harzes vorhanden sein.
Polykondensationskatalysatoren, die bei der Bildung von entweder kristallinen oder amorphen Polyester eingesetzt werden können, umfassen Tetraalkyltitanate wie z. B. Titan(IV)butoxid oder Titan(IV)isopropoxid, Dialkylzinnoxide wie z. B. Dibutylzinnoxid, Tetraalkylzinnverbindungen wie z. B. Dibutylzinndilaurat und Dialkylzinnoxid-hydroxide wie z. B. Butylzinnoxid-hydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxid, Zinn(II)-oxid oder Kombinationen davon. Solche Katalysatoren können in Mengen von zum Beispiel etwa 0,001 Mol-% bis etwa 0,55 Mol-% eingesetzt werden, basierend auf der für die Erzeugung des Polyesterharzes verwendeten Ausgangsdicarbonsäure bzw. dem Ausgangsdiester.
Geeignete amorphe Harze umfassen Polyester, Polyamide, Polyimide, Polyolefine, Polyethylen, Polybutylen, Polyisobutyrat, Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polypropylen, Kombinationen davon und dergleichen. Beispiele für amorphe Harze umfassen Poly(styrol-acrylat)harze, die zu zum Beispiel etwa 10% bis etwa 70% vernetzt sind, Poly(styrol-acrylat)harze, Poly(styrol-methacrylat)harze, vernetzte Poly(styrol-methacrylat)harze, Poly(styrol-butadien)harze, vernetzte Poly(styrol-butadien)harze, alkalisulfonierte Polyesterharze, verzweigte alkalisulfonierte Polyesterharze, alkalisulfonierte Polyimidharze, verzweigte alkalisulfonierte Polyimidharze, alkalisulfonierte Poly(styrol-acrylat)harze, vernetzte alkalisulfonierte Poly(styrol-acrylat)harze, Poly(styrol-methacrylat)harze, vernetzte alkalisulfonierte Poly(styrol-methacrylat)harze, alkalisulfonierte Poly(styrol-butadien)harze und vernetzte alkalisulfonierte Poly(styrol-butadien)harze. Es können alkalisulfonierte Polyesterharze verwendet werden, wie z. B. die Metall- oder Alkalisalze von Copoly(ethylenterephthalat)-copoly(ethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(propylenterephthalat)-copoly(propylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(diethylenterephthalat)-copoly(diethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(propylendiethylenterephthalat)-copoly(propylendiethylen-5-sulfoisophthalat), Copoly(propylenbutylenterephthalat)-copoly(propylenbutylen-5-sulfoisophthalat) und Copoly(propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat)-copoly(propoxyliertes Bisphenol A-5-sulfoisophthalat).
Beispiele für weitere geeignete Latexharze oder Polymere umfassen 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) und Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure) sowie Kombinationen davon. Die Polymere können Block-, zufällige oder alternierende Copolymere sein.
Als Latexharz kann ein ungesättigtes Polyesterharz verwendet werden. Beispiele für solche Harze umfassen solche, die im US-Patent Nr. 6,063,827 beschrieben sind. Beispielhafte ungesättigte Polyesterharze umfassen Poly(propoxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(butyloxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(co-propoxyliertes Bisphenol-co-ethoxyliertes Bisphenol-co-fumarat), Poly(1,2-propylen-fumarat), Poly(propoxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(butyloxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(co-propoxyliertes Bisphenol-co-ethoxyliertes Bisphenol-co-maleat), Poly(1,2-propylen-maleat), Poly(propoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(ethoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(butyloxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(co-propoxyliertes Bisphenol-co-ethoxyliertes Bisphenol-co-itaconat), Poly(1,2-propylen-itaconat) sowie Kombinationen davon.
Ein geeignetes, amorphes Polyesterharz kann ein Poly(propoxyliertes Bisphenol-A-co-fumarat)-Harz mit der folgenden Formel (I) sein:
in der m von etwa 5 bis etwa 1000 sein kann.
Ein Beispiel für ein lineares propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat-Harz, das als ein Latexharz verwendet werden kann, ist unter dem Handelsnamen SPARII von Resana S/A Industrias Quimicas, Sao Paulo, Brasilien erhältlich. Weitere propoxylierte Bisphenol-A-fumarat-Harze, die kommerziell erhältlich sind, umfassen GTUF und FPESL-2 von der Kao Corporation, Japan, und EM181635 von Reichhold, Research Triangle Park, North Carolina, USA, und dergleichen. Weitere geeignete amorphe Harze umfassen solche, die im US-Patent Nr. 7,235,337 beschrieben sind.
Geeignete kristalline Harze umfassen solche, die in den US-Patenten Nr. 7,329,476 und 7,510,811 offenbart werden. Ein geeignetes kristallines Harz kann aus Ethylenglykol und einer Mischung aus Dodecandisäure- und Fumarsäure-Comonomeren mit der folgenden Formel bestehen:
in der b von etwa 5 bis etwa 2000 ist und d von etwa 5 bis etwa 2000 ist.
Es können ein, zwei oder mehr Tonerharze/Polymere verwendet werden. In Ausführungsformen, in denen zwei oder mehr Tonerharze verwendet werden, können die Tonerharze in einem beliebigen, geeigneten Verhältnis (z. B. Gewichtsverhältnis) vorliegen, wie zum Beispiel von etwa 10% erstes Harz/90% zweites Harz bis etwa 90% erstes Harz/10% zweites Harz. Das im Kern verwendete, amorphe Harz kann linear sein.
Das Harz kann mittels Emulsionspolymerisationsverfahren gebildet werden oder es kann ein vorgefertigtes Harz sein.
POLYSACCHARIDE
In Ausführungsformen können die Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel mindestens ein Polysaccharid oder eine Mischung aus zwei oder mehreren Polysacchariden umfassen. Das Polysaccharid dient als ein Füllstoff, um die herkömmlichen Materialien auf Erdölbasis zu ersetzen. Es kann im gesamten Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel gleichmäßig verteilt sein, im Gegensatz zu einer Funktion als Oberflächenmodifizierungsmittel.
Es kann jedes Polysaccharid, das emulgiert und in die Emulsion-Aggregation-Tonerkomponenten integriert werden kann, verwendet werden, wie zum Beispiel nanogroße Polysaccharidpartikel. „Nanogroße” Polysaccharidpartikel umfassen Polysaccharide in Partikelform mit einer mittleren Partikelgröße von etwa 10 nm bis etwa 500 nm, wie z. B. von etwa 20 nm bis etwa 200 nm, von etwa 50 nm bis etwa 200 nm, von etwa 75 nm bis etwa 150 nm, von etwa 125 nm bis etwa 225 nm oder von etwa 150 nm bis etwa 200 nm.
Geeignete Polysaccharide umfassen solche mit langkettigen Strukturen und guten mechanischen Eigenschaften, wie z. B. Homopolysaccharide und Heteropolysaccharide, die 9 oder mehr Monosaccharide umfassen, wie z. B. von etwa 9 bis etwa 3000, von etwa 40 bis etwa 300 oder von etwa 200 bis etwa 2500. Die Monosaccharide sind zum Beispiel über glykosidische Bindungen miteinander verknüpft. Die Monosaccharide können von etwa 3 bis etwa 9 Kohlenstoffatome in der Ringstruktur aufweisen und können funktionelle Gruppen umfassen. Beispielhafte Monosaccharide umfassen Erythrose, Threose, Ribose, Arabinose, Xylose, Lyxose, Allose, Altrose, Glucose, Mannose, Gulose, Idose, Galactose, Talose, Fructose und Tagatose. Beispielhafte Polysaccharide umfassen Starken, Cellulose, Chitin, Glykogen, Cellodextrine, teilweise depolymerisierte Polysaccharide, mikrokristalline Cellulose sowie Kombinationen davon.
Als das Polysaccharid können geeignete Cellodextrine verwendet werden. Cellodextrine werden in den meisten anaeroben Bakterien durch die Spaltung von Cellulose vom Cellulosom erzeugt (eine Vereinigung aus cellulolytischen Enzymen außerhalb einer Zelle). Zuerst schneidet eine Endoglucanase die kristalline Cellulose in einem amorphen Bereich und anschließend spalten Exoglucanasen die großen unlöslichen Cellulosestücke in kleinere, löslich Cellodextrine, die von der Zelle verwendet werden können.
Geeignete nanogroße Polysaccharidpartikel für eine Anwendung in Emulsion-Aggregation-Tonerpartikeln können synthetisiert werden, wie in den folgenden Literaturstellen beschrieben: (1) Huebner et al., Preparation of Cellodextrin: An Engineering Approach, Biotechnology And Bioengineering, Vol. 20, Nr. 10, S. 1669–1677; (2) Zhang et al., Cellodextrin Preparation By Mixed-Acid Hydrolysis And Chromatographic Separation, Analytical Biochemistry, Vol. 322, Nr. 2, S. 225–232 (2003); und (3) Hiraishi et. al., Synthesis Of Highly Ordered Cellulose II In Vitro Using Cellodextrin Phosphorylase, Carbohydrate Research, Vol. 344, Nr. 18, S. 2468–2473 (14. Dezember 2009).
In einigen Ausführungsformen können geeignete Polysaccharide durch die folgende Formel dargestellt werden: C_x(H₂O)_y in der x eine ganze Zahl von etwa 200 bis etwa 2500 ist und y eine ganze Zahl von etwa 400 bis etwa 5000 ist; oder (C₆H₁₀O₅)_n in der n eine ganze Zahl von etwa 40 bis etwa 3000 ist.
Das Polysaccharid kann ein Molekulargewicht von etwa 500 bis etwa 300.000, wie z. B. von etwa 500 bis etwa 100.000 oder von etwa 2000 bis etwa 300.000 aufweisen.
Spezifische, nanogroße, teilweise depolymerisierte Polysaccharide umfassen mikrokristalline Cellulose wie z. B. Avicel PH105, das käuflich von FMC Corp. erhältlich ist, Sancel, das käuflich von NB Entrepreneurs erhältlich ist, und Comprecel, das käuflich von Parchem erhältlich ist.
Mikrokristalline Cellulose ist ein gereinigtes, teilweise depolymerisiertes Polysaccharid oder eine Cellulose, die aus einem Polysaccharid oder von α-Cellulose, die zum Beispiel als ein Zellstoffbrei oder aus faserigem Pflanzenmaterial erhalten wurde, durch Behandlung mit Mineralsäuren hergestellt wird. Der Polymerisationsgrad beträgt typischerweise weniger als 400. Sie besteht aus Glucoseeinheiten, die über β-1-4-glykosidische Bindungen verknüpft sind. Diese linearen Celluloseketten werden in den Wänden von Pflanzenzellen miteinander spiralförmig als Mikrofibrille zusammengebündelt. Jede Mikrofibrille weist ein hohes Maß an dreidimensionaler innerer Bindung auf, was zu einer kristallinen Struktur führt, die in Wasser unlöslich und Reagenzien gegenüber beständig ist. Es gibt jedoch vergleichsweise schwache Segmente der Mikrofaser mit schwächerer innerer Bindung. Diese werden gelegentlich als amorphe Regionen bezeichnet, sind aber genauer als Versetzungen zu bezeichnen, da die Mikrofibrille eine Einphasenstruktur aufweist. Der kristalline Bereich wird isoliert, um mikrokristalline Cellulose herzustellen.
Die Polysaccharidpartikel können im Toner in einer wirksamen Menge vorhanden sein, wie z. B. in Mengen von etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% des Toners, wie z. B. von etwa 2 bis etwa 40 Gew.-%, von etwa 3 bis etwa 30 Gew.-%, von etwa 4 bis etwa 20 Gew.-%, von etwa 5 bis etwa 10 Gew.-%, von etwa 20 bis etwa 30 Gew.-%, von etwa 15 bis etwa 20 Gew.-% oder von etwa 6 bis etwa 9 Gew.-%.
TENSIDE
Es können ein, zwei oder mehr Tenside verwendet werden, um Emulsionen durch In-Kontakt-Bringen von Harz, Polysaccharid und/oder weiteren Bestandteilen mit einem oder mehreren Tensiden zu bilden. Die Tenside können aus ionischen Tensiden und nichtionischen Tensiden ausgewählt werden. Der Begriff „ionische Tenside” umfasst anionische Tenside und kationische Tenside. Das Tensid kann in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% der Tonerzusammensetzung, wie z. B. von etwa 0,75 bis etwa 4 Gew.-% oder von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% vorhanden sein.
Beispiele für nichtionische Tenside umfassen zum Beispiel Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitan-monolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxy-poly(ethylenoxy)ethanol, erhältlich von Rhone-Poulenc als 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 sowie ANTAROX 897^TM. Weitere Beispiele umfassen ein Blockcopolymer aus Polyethylenoxid und Polypropylenoxid, einschließlich der als SYN-PERONIC PE/F, wie z. B. SYNPERONIC PE/F 108, käuflich erhältlichen.
Geeignete anionische Tenside 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, Kombinationen davon, und dergleichen. Weitere geeignete anionische Tenside umfassen DOWFAX^TM 2A1, ein Alkyldiphenyloxid-disulfonat von The Dow Chemical Company, und/oder TAYCA POWER BN2060 von Tayca Corporation (Japan), bei dem es sich um verzweigte Natriumdodecylbenzolsulfonate handelt. Es können Kombinationen dieser Tenside und jedem der vorhergehenden anionischen Tenside verwendet werden.
Beispiele für geeignete kationische Tenside, die üblicherweise positiv geladen sind, umfassen zum Beispiel Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C₁₂-, C₁₅-, C₁₇-Trimethylammoniumbromide, Halogenidsalze von quarternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL^TM und ALKAQUAT^TM, erhältlich von Alkaril Chemical Company, SANIZOL^TM (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals und dergleichen sowie Mischungen davon.
WACHSE
Die Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel können ein oder mehrere Wachse umfassen. In diesen Ausführungsformen umfasst die Emulsion Harz- und Wachspartikel in den gewünschten Beladungshöhen, was die Herstellung einer einzigen Harz- und Wachsemulsion anstelle von getrennten Harz- und Wachsemulsionen ermöglicht. Die kombinierte Emulsion ermöglicht die Verringerung der Tensidmenge, die zur Herstellung von getrennten Emulsionen für eine Eingliederung in die Tonerzusammensetzungen erforderlich sind. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn eine Eingliederung des Wachses in eine Emulsion auf eine andere Weise schwierig wäre. Dennoch kann das Wachs auch separat emulgiert werden, wie z. B. mit einem Harz und separat in die Endprodukte eingebaut werden.
Zusätzlich zu dem Polymerbindemittelharz können die Toner auch ein Wachs enthalten, das entweder eine einzelne Art von Wachs oder eine Mischung aus zwei oder mehreren, vorzugsweise verschiedenen Wachsen sein kann. Ein einzelnes Wachs kann zu Tonerformulierungen gegeben werden, um zum Beispiel bestimmte Tonereigenschaften zu verbessern, wie z. B. die Tonerpartikelform, Vorhandensein und Menge von Wachs auf der Tonerpartikeloberfläche, Aufladungs- und/oder Schmelzfixiereigenschaften, Glanz, Ablösen, Offset-Eigenschaften und dergleichen. Alternativ kann eine Kombination von Wachsen zugegeben werden, um die Tonerzusammensetzung mit mehreren Eigenschaften auszustatten.
Geeignete Beispiele für Wachse umfassen Wachse, die aus natürlichen, pflanzlichen Wachsen, natürlichen tierischen Wachsen, Mineralwachsen, synthetischen Wachsen und funktionalisierten Wachsen ausgewählt werden. Beispiele für natürliche pflanzliche Wachse umfassen zum Beispiel Carnaubawachs, Candelillawachs, Reiswachs, Sumachwachs, Jojobaöl, Japanwachs und Myrthenwachs. Beispiele für natürliche tierische Wachse umfassen zum Beispiel Bienenwachs, punisches Wachs, Lanolin, Lackwachs, Schellackwachs und Walrat. Mineralbasierte Wachse umfassen zum Beispiel Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs, Montanwachs, Ozokeritwachs, Ceresinwachs, Petrolatumwachs und Erdölwachs. Synthetische Wachse umfassen zum Beispiel Fischer-Tropsch-Wachs, Acrylatwachs, Fettsäureamidwachs, Silikonwachs, Polytetrafluorethylenwachs, Polyethylenwachs, Esterwachse, die aus höheren Fettsäuren und höheren Alkoholen erhalten werden, wie z. B. Stearylstearat und Behenylbehenat, Esterwachse die aus höheren Fettsäuren und einwertigen oder mehrwertigen niederen Alkoholen erhalten werden wie z. B. Butylstearat, Propyloleat, Glyceridmonostearat, Glyceriddistearat, und Pentaerythrittetrabehenat, Esterwachse, die aus höheren Fettsäuren und mehrwertigen Alkoholmultimeren erhalten wurden, wie z. B. Diethylenglykolmonostearat, Diglyceryldistearat, Dipropylenglykoldistearat und Triglyceryltetrastearat, höhere Fettsäureesterwachse mit Sorbitan wie z. B. Sorbitanmonostearat und höhere Fettsäureesterwachse mit Cholesterin wie z. B. Cholesterylstearat, Polypropylenwachs und Mischungen davon.
In einigen Ausführungsformen kann das Wachs aus kommerziell von Allied Chemical und Baker Petrolite erhältlichen Polypropylenen und Polyethylenen (z. B. POLYWAX^TM Polyethylenwachse von Baker Petrolite), von Michelman Inc. und the Daniels Products Company erhältlichen Wachsemulsionen, kommerziell von Eastman Chemical Products, Inc. erhältlichem EPOLENE N-15, VISCOL 550-P, einem Polypropylen mit geringem gewichtsgemitteltem Molekulargewicht, das von Sanyo Kasel K. K. erhältlich ist, sowie ähnlichen Materialien ausgewählt werden. Die kommerziell erhältlichen Polyethylene weisen gewöhnlich ein Molekulargewicht M_w von etwa 500 bis etwa 2.000 auf, wie z. B. von etwa 1.000 bis etwa 1.500, während die verwendeten, kommerziell erhältlichen Polypropylene ein Molekulargewicht von etwa 1.000 bis etwa 10.000 aufweisen. Beispiele für funktionalisierte Wachse umfassen Amine, Amide, Imide, Ester, quartäre Amine, Carbonsäuren oder Acrylpolymeremulsionen, zum Beispiel JONCRYL 74, 89, 130, 537 und 538, die alle von Johnson Diversey, Inc. erhältlich sind, oder chlorierte Polypropylene und Polyethylene, die kommerziell von Allied Chemical, Baker Petrolite Corporation und Johnson Diversey, Inc. erhältlich sind. Die Polyethylen- und Polypropylenzusammensetzungen können aus denen ausgewählt werden, die im Britischen Patent Nr. 1,442,835 dargestellt sind.
Die Toner können das Wachs in einer beliebigen Menge enthalten, zum Beispiel von etwa 1 bis etwa 25 Gew.-% des Toners, auf einer Trockenbasis, wie z. B. von etwa 3 bis etwa 15 Gew.-% des Toners oder von etwa 5 bis etwa 20 Gew.-% des Toners, oder von etwa 5 bis etwa 11 Gew.-% des Toners.
FARBMITTEL
Die Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel können auch mindestens ein Farbmittel umfassen. Zum Beispiel umfasst der hierin verwendete Begriff „Farbmittel” oder „Pigmente” Pigmente, Farbstoffe, Pigmentmischungen, Farbstoffmischungen, Pigment- und Farbstoffmischungen und dergleichen. Der Einfachheit halber soll der Begriff „Farbmittel” wie er hierin verwendet wird, solche Farbmittel, Farbstoffe, Pigmente und Mischungen umfassen, sofern er nicht als ein bestimmtes Pigment oder eine andere Farbmittelkomponente spezifiziert ist. Das Farbmittel kann ein Pigment, einen Farbstoff, Mischungen davon, Kohlenstoffschwarz, Magnetit, Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau, Braun und Mischungen davon umfassen, und zwar in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 35 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Zusammensetzung, wie z. B. von etwa 1 bis etwa 25 Gew.-%. Es versteht sich, dass sich basierend auf der vorliegenden Offenbarung weitere nützliche Farbmittel ohne Weiteres ergeben.
Im Allgemeinen umfassen nützliche Farbmittel Paliogen-Violett 5100 und 5890 (BASF), Normandy Magenta RD-2400 (Paul Uhlrich), Permanent Violett VT2645 (Paul Uhlrich), Heliogen-Grün L8730 (BASF), Argyle Green XP-111-S (Paul Uhlrich), Brilliant-Green-Toner GR 0991 (Paul Uhlrich), Lithol Scharlach D3700 (BASF), Toluidin-Rot (Aldrich), Scharlach für Thermoplaste NSD Red (Aldrich), Lithol-Rubin-Toner (Paul Uhlrich), Lithol Scharlach 4440, NBD 3700 (BASF), Bon-Rot C (Dominion Color), Royal Brilliant Red RD-8192 (Paul Uhlrich), Oracet-Pink RF (Ciba Geigy), Paliogen-Rot 3340 und 3871K (BASF), Lithol Echtscharlach L4300 (BASF), Heliogen-Blau D6840, D7080, K7090, K6910 und L7020 (BASF), Sudan-Blau OS (BASF), Neopen-Blau FF4012 (BASF), PV-Echtblau B2G01 (American Hoechst), Irgalit-Blau BCA (Ciba Geigy), Paliogen-Blau 6470 (BASF), Sudan II, III und IV (Matheson, Coleman, Bell), Sudan-Orange (Aldrich), Sudan-Orange 220 (BASF), Paliogen-Orange 3040 (BASF), Ortho Orange OR 2673 (Paul Uhlrich), Paliogen-Gelb 152 und 1560 (BASF), Lithol Echtgelb 0991K (BASF), Paliotol-Gelb 1840 (BASF), Novaperm-Gelb FGL (Hoechst), Permanent Yellow YE 0305 (Paul Uhlrich), Lumogen-Gelb D0790 (BASF), Suco-Gelb 1250 (BASF), Suco-Gelb D1355 (BASF), Suco Echtgelb D1165, D1355 und D1351 (BASF), Hostaperm Pink E^TM (Hoechst), Fanal Pink D4830 (BASF), Cinquasia Magenta (DuPont), Paliogen-Schwarz L9984 (BASF), Pigment Black K801 (BASF) und Kohlenstoffschwarz wie z. B. REGAL 330 (Cabot), Kohlenstoffschwarz 5250 und 5750 (Columbian Chemicals) und dergleichen sowie Mischungen davon.
Zusätzliche nützliche Farbmittel umfassen Pigmente in wasserbasierten Dispersionen, wie z. B. solche, die käuflich von Sun Chemical erhältlich sind, zum Beispiel SUNSPERSE BHD 6011X (Blue 15 Type), SUNSPERSE BHD 9312X (Pigment Blue 15 74160), SUNSPERSE BHD 6000X (Pigment Blue 15:3 74160), SUNSPERSE GHD 9600X und GHD 6004X (Pigment Green 7 74260), SUNSPERSE QHD 6040X (Pigment Red 122 73915), SUNSPERSE RHD 9668X (Pigment Red 185 12516), SUNSPERSE RHD 9365X und 9504X (Pigment Red 57 15850:1), SUNSPERSE YHD 6005X (Pigment Yellow 83 21108), FLEXIVERSE YFD 4249 (Pigment Yellow 17 21105), SUNSPERSE YHD 6020X und 6045X (Pigment Yellow 74 11741), SUNSPERSE YHD 600X und 9604X (Pigment Yellow 14 21095), FLEXIVERSE LFD 4343 und LFD 9736 (Pigment Black 7 77226) und dergleichen sowie Mischungen davon. Weitere nützliche wasserbasierte Farbmitteldispersionen umfassen solche, die von Clariant kommerziell erhältlich sind, zum Beispiel Hostafine Gelb GR, Hostafine Schwarz T und Schwarz TS, Hostafine Blau B2G, Hostafine Rubin F6B und Magenta-Trockenpigment wie z. B. Toner Magenta 6BVP2213 und Toner Magenta EO2, die vor der Verwendung in Wasser und/oder Tensid dispergiert werden können.
Weitere nützliche Farbmittel umfassen zum Beispiel Magnetite, wie z. B. Mobay-Magnetite MO8029, MO8060; Kolumbianische Magnetite; MAPICO SCHWARZ und oberflächenbehandelte Magnetite; Pfizer-Magnetite CB4799, CB5300, CB5600, MCX6369; Bayer-Magnetite, BAYFERROX 8600, 8610; Northern-Pigments-Magnetite, NP-604, NP-608; Magnox-Magnetite TMB-100 oder TMB-104 und dergleichen oder Mischungen davon. Spezifische zusätzliche Beispiele für Pigmente umfassen Phthalocyanin HELIOGEN BLAU L6900, D6840, D7080, D7020, PYLAM OIL BLUE, PYLAM OIL YELLOW, PIGMENT BLUE 1, erhältlich von der Paul Uhlich & Company, Inc., PIGMENT VIOLET 1, PIGMENT RED 48, LEMON CHROMS YELLOW DCC 1026, E. D. TOLUIDIN ROT und BON ROT C, erhältlich von der Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario, Kanada, NOVAPERM GELB FGL, HOSTAPERM PINK E von Hoechst, und CINQUASIA MAGENTA, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours & Company, und dergleichen. Beispiele für Magentafarben umfassen zum Beispiel 2,9-dimethylsubstituierte Chinacridone und im Color Index als CI 60710, CI Dispersed Red 15 identifizierten Anthrachinon-Farbstoff, im Color Index als CI 26050, CI Solvent Red 19 identifizierten Diazofarbstoff und dergleichen oder Mischungen davon. Erläuternde Beispiele für Cyanfarben umfassen Kupfer-tetra(octadecylsulfonamido)phthalocyanin, im Color Index als CI 74160, CI Pigment Blue aufgeführtes x-Kupferphthalocyanin-Pigment, im Color Index als CI 69810, Special Blue X-2137 identifiziertes Anthrathren-Blau, und dergleichen oder Mischungen davon. Erläuternde Beispiele für Gelb, die ausgewählt werden können, umfassen Diarylid Gelb, 3,3-Dichlorbenzidenacetoacetanilide, ein im Color Index als CI 12700, CI Solvent Yellow 16 identifiziertes Monoazopigment, ein im Color Index als Foron Gelb SE/GLN, Cl Dispersed Yellow 33 identifiziertes Nitrophenylaminsulfonamid, 2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilid-phenylazo-4'-chlor-2,5-dimethoxyacetoacetanilid, Yellow 180 sowie Permanent Yellow FGL. Gefärbte Magnetite, wie z. B. Mischungen von MAPICO BLACK^TM, und cyanfarbenen Komponenten können ebenfalls als Pigmente ausgewählt werden.
Das Farbmittel, wie z. B. Kohlenstoffschwarz, das cyanfarbene, magentafarbene und/oder gelbe Farbmittel, wird in einer Menge eingefügt, die ausreicht, um dem Toner die gewünschte Farbe zu verleihen. Im Allgemeinen wird das Pigment oder der Farbstoff in einer Menge im Bereich von etwa 1 bis etwa 35 Gew.-% der Tonerpartikel auf einer Feststoffbasis, wie z. B. von etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% oder von etwa 5 bis etwa 15 Gew.-% eingesetzt. Es können jedoch auch Mengen außerhalb dieser Bereiche eingesetzt werden.
KOAGULATIONSMITTEL
Im Emulsion-Aggregation-Verfahren zur Herstellung von Tonern der vorliegenden Offenbarung wird mindestens ein Koagulationsmittel eingesetzt, wie z. B. ein Koagulationsmittel mit einem einwertigen Metall, ein Koagulationsmittel mit einem zweiwertigen Metall, einem polyionischen Koagulationsmittel oder dergleichen. Wie hierin verwendet, bezieht sich „polyionisches Koagulationsmittel” auf ein Koagulationsmittel, das ein Salz oder ein Oxid ist, wie z. B. ein Metallsalz oder ein Metalloxid, das aus einer Metallspezies mit einer Valenz von mindestens 3, mindestens 4 oder mindestens 5 gebildet wird. Geeignete Koagulationsmittel umfassen zum Beispiel auf Aluminium basierende Koagulationsmittel wie z. B. Polyaluminiumhalogenide, wie z. B. Polyaluminiumfluorid und Polyaluminiumchlorid (PAC), Polyaluminiumsilikate wie z. B. Polyaluminiumsulfosilikat (PASS), Polyaluminiumhydroxid, Polyaluminiumphosphat, Aluminiumsulfat und dergleichen. Weitere geeignete Koagulationsmittel umfassen Tetraalkyltitanate, Dialkylzinnoxid, Tetraalkylzinnoxidhydroxid, Dialkylzinnoxidhydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxide, Zinn(II)-oxid Dibutylzinnoxid, Dibutylzinnoxidhydroxid, Tetraalkylzinn und dergleichen. Ist das Koagulationsmittel ein polyionisches Koagulationsmittel, können in dem Koagulationsmittel eine beliebige gewünschte Anzahl an polyionischen Atomen vorhanden sein. Zum Beispiel umfassen geeignete Polyaluminiumverbindungen solche mit von etwa 2 bis etwa 13, wie z. B. von etwa 3 bis etwa 8 Aluminiumionen in der Verbindung.
Solche Koagulationsmittel können während der Partikelaggregation in die Tonerpartikel eingebaut werden. Als solches kann das Koagulationsmittel in den Tonerpartikeln, außer den externen Zusatzstoffen und auf einer Trockengewichtbasis, in einer Menge von 0 bis etwa 5 Gew.-% der Tonerpartikel, wie z. B. von mehr als 0 bis etwa 3 Gew.-% der Tonerpartikel vorhanden sein.
EMULSION-AGGREGATION-VERFAHREN
Bei der Bildung der Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel kann ohne Einschränkung ein beliebiges geeignetes Emulsion-Aggregation-Verfahren eingesetzt und modifiziert werden. Solche Emulsion-Aggregation-Verfahren umfassen im Allgemeinen die Schritte des Emulgierens, Aggregierens, Koaleszierens, Waschens und Trocknens. Patentdokumente der Vereinigten Staaten, die Emulsion-Aggregation-Toner beschreiben, umfassen zum Beispiel die US-Patente Nr. 5,278,020 , 5,290,654 , 5,308,734 , 5,344,738 , 5,346,797 , 5,348,832 , 5,364,729 , 5,366,841 , 5,370,963 , 5,403,693 , 5,405,728 , 5,418,108 , 5,496,676 , 5,501,935 , 5,527,658 , 5,585,215 , 5,650,255 , 5,650,256 , 5,723,253 , 5,744,520 , 5,747,215 , 5,763,133 , 5,766,818 , 5,804,349 , 5,827,633 , 5,840,462 , 5,853,944 , 5,863,698 , 5,869,215 , 5,902,710 , 5,910,387 , 5,916,725 , 5,919,595 , 5,925,488 , 5,977,210 , 6,576,389 , 6,617,092 , 6,627,373 , 6,638,677 , 6,656,657 , 6,656,658 , 6,664,017 , 6,673,505 , 6,730,450 , 6,743,559 , 6,756,176 , 6,780,500 , 6,830,860 und 7,029,817 , sowie die anhängige US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2008/0107989. Diese Verfahren können modifiziert werden, um den Einschluss eines Polysaccharids zu erleichtern, um den Biogehalt der Tonerpartikel zu erhöhen. So kann das Emulsion-Aggregation-Verfahren die grundlegenden Verfahrensschritte des Aggregierens einer ein Polymerbindemittel, ein Polysaccharid, ein optionales Wachs, ein optionales Farbmittel, ein Tensid und ein optionales Koagulationsmittel umfassenden Emulsion zur Bildung von aggregierten Partikeln, des Einfrierens des Wachstums der aggregierten Partikel; des Koaleszierens der aggregierten Partikel zur Bildung von koaleszierten Partikeln und dann des Isolierens, gegebenenfalls Waschens und gegebenenfalls Trocknens der Tonerpartikel umfassen.
Emulsionsbildung. Wenn das Harz und das Polysaccharid ähnliche Löslichkeitsparameter aufweisen, kann zum Lösen von Harz und Polysaccharid das gleiche Lösungsmittel verwendet werden, um eine homogene Lösung zu erzeugen. Das Harz und das Polysaccharid können zusammen emulgiert werden. Werden die Harz- und die Polysaccharidemulsionen jedoch nicht zusammen hergestellt, kann das Harz zu einer hergestellten Polysaccharidemulsion gegeben werden, das Polysaccharid kann zu einer hergestellten Harzemulsion gegeben werden oder eine hergestellte Polysaccharidemulsion kann zu einer hergestellten Harzemulsion gegeben werden. Die Emulsionen können mechanisch oder chemisch emulgiert werden.
Zum Beispiel kann eine Phaseninversionsemulgierung (PIE) eingesetzt werden, wenn sowohl Polysaccharid als auch das Harz in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst werden. Wasser kann zu dem Lösungsmittel gegeben werden, bis unter Mischen die Trennung von Lösungsmittel und Wasser auftritt. Das Lösungsmittel kann mittels Vakuumdestillation entfernt werden und es resultiert eine Emulsion von Polymer- und Polysaccharid-Mikrosphären in Wasser. Für eine Beschreibung des PIE-Verfahrens siehe US-Patent Nr.7,029,817 , anhängige US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2006/0223934 und anhängige US-Patentanmeldung der Anmeldenummer 2008/0236446.
Die Emulsion kann durch Lösen eines Harzes und/oder des Polysaccharids in einem Lösungsmittel hergestellt werden. Geeignete Lösungsmittel umfassen Alkohole, Ketone, Ester, Ether, chlorierte Lösungsmittel, stickstoffhaltige Lösungsmittel und Mischungen davon. Spezifische Beispiele für geeignete Lösungsmittel umfassen Dichlormethan, Isopropylalkohol, Aceton, Methylacetat, Methylethylketon, Tetrahydrofuran, Cyclohexanon, Ethylacetat, N,N-Dimethylformamid, Dioctylphthalat, Toluol, Xylol, Benzol, Dimethylsulfoxid sowie Mischungen davon. Das Harz/Polysaccharid kann in einem Lösungsmittel bei einer erhöhten Temperatur von etwa 20°C bis etwa 80°C, wie z. B. von etwa 20°C bis etwa 70°C gelöst werden. Das Harz/Polysaccharid wird bei einer Temperatur gelöst, die unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels liegt, wie z. B. etwa 2°C bis etwa 15°C, oder von etwa 5°C bis etwa 10°C unterhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels, und bei einer Temperatur, die geringer ist als die Glasübergangstemperatur von Harz/Polysaccharid.
Nach dem Lösen in einem Lösungsmittel können das gelöste Harz/Polysaccharid zum Beispiel durch Homogenisieren in ein Emulsionsmedium gemischt werden, zum Beispiel Wasser, wie z. B. deionisiertes Wasser, das gegebenenfalls ein Stabilisierungsmittel und gegebenenfalls ein Tensid enthält.
Als nächstes wird die Mischung erhitzt, um das Lösungsmittel abzuziehen, und anschließend wird auf Raumtemperatur gekühlt. Das Abziehen des Lösungsmittels kann bei einer beliebigen geeigneten Temperatur oberhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels in Wasser durchgeführt werden, bei der das Lösungsmittel abgezogen wird, wie z. B. von etwa 60°C bis etwa 100°C, von etwa 70°C bis etwa 90°C oder etwa 80°C, obwohl die Temperatur angepasst werden kann. Das Abziehen des Lösungsmittels wird typischerweise unter Vakuum durchgeführt, um die Lösungsmittelaustriebsgeschwindigkeit zu erhöhen. Um die Schaumerzeugung während des Abziehens des Lösungsmittels zu vermindern, kann ein optionales Entschäumungsmittel zugegeben werden.
Nach dem Lösungsmittelabziehschritt kann die Harz-/Polysaccharidemulsion einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 500 nm aufweisen, wie z. B. von etwa 130 nm bis etwa 300 nm, gemessen mit einem Partikelgrößenanalysator MICROTRAC^® UPA150 von Honeywell.
In einer Ausführungsformen wird eine Emulsion hergestellt, indem eine Mischung aus einem oder mehreren optionalen nichtionischen Tensiden, wie z. B. Polyethylenglykol oder Polyoxyethylenglykolnonylphenylether, einem optionalen anionischen Tensid, wie z. B. Natriumdodecylsulfonat oder Natriumdodecylbenzolsulfonat, einem Harz und/oder einem Polysaccharid in Wasser eingerührt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Polysaccharidemulsion hergestellt, indem ein Polysaccharid in Wasser eingerührt wird. Das Gewichtsverhältnis von Harz zu Wasser liegt bei 1:1 bis 1:20 oder von 1:3 bis 1:10.
Die resultierenden emulsionsgroßen Harz-/Polysaccharidpartikel können einen volumengemittelten Durchmesser von etwa 20 nm bis etwa 1200 nm aufweisen, wobei insbesondere alle Unterbereiche und individuellen Werte innerhalb des Bereichs von etwa 20 nm bis etwa 1200 nm eingeschlossen sind. Die resultierende Emulsion, die typischerweise etwa 20% bis etwa 60% Feststoffe enthält, kann mit Wasser auf einen Gehalt von 15% Feststoffen verdünnt werden. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Polysaccharid oder ein Harz zu der Emulsion gegeben werden, sofern solch eine Komponente noch nicht vorher zugegeben wurde oder wenn zusätzliche Harze oder Polysaccharide wünschenswert sind, die nicht in den oben gebildeten Emulsionsverfahren eingeschlossen waren.
Zu der Emulsion können zusätzliche optionale Zusatzstoffe, wie z. B. zusätzliche Tenside, Farbmittel, Wachse und Koagulationsmittel gegeben werden.
Aggregation. Die Mischung aus Harz, Polysaccharid, optionalem Zusatzstoff wird anschließend homogenisiert, zum Beispiel bei etwa 2000 bis etwa 6000 UpM, um statisch gebundene, voraggregierte Partikel zu bilden. Die statisch gebundenen, voraggregierten Partikel werden dann auf eine Aggregationstemperatur erhitzt, die unterhalb der Glasübergangstemperatur des Harzes liegt, um aggregierte Partikel zu bilden. Zum Beispiel können die voraggregierten Partikel auf eine Aggregationstemperatur von etwa 40°C bis etwa 60°C, wie z. B. von etwa 30°C bis etwa 50°C oder von etwa 35°C bis etwa 45°C erhitzt werden. Die Partikel können über einen Zeitraum von zum Beispiel etwa 30 Minuten bis etwa 600 Minuten, wie z. B. von etwa 60 Minuten bis etwa 400 Minuten, oder von etwa 200 Minuten bis etwa 300 Minuten bei der Aggregationstemperatur gehalten werden.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Partikelgröße und Verteilung durch eine pH-Wert-Einstellung „eingefroren” und gegebenenfalls koalesziert, um polymere Tonerpartikel einer kontrollierten Größe mit enger Größenverteilung zu bilden.
Gegebenenfalls kann vor dem Koaleszieren mittels gebräuchlicher Verfahren eine Schale zum Kern hinzugefügt werden.
Koaleszenz. Nach dem Einfrieren des Wachstums der aggregierten Partikel auf die gewünschte Größe können die aggregierten Partikel gegebenenfalls wieder auf eine Koaleszenztemperatur bei oder über der Glasübergangstemperatur des Harzes erhitzt werden, um die aggregierten Partikel zu koaleszierten Partikel zu koaleszieren. Zum Beispiel können die aggregierten Partikel auf eine Koaleszenztemperatur von etwa 60°C bis etwa 100°C, wie z. B. von etwa 70°C bis etwa 90°C oder von etwa 75°C bis etwa 85°C erhitzt werden. Die Partikel können über einen Zeitraum von zum Beispiel etwa 30 Minuten bis etwa 600 Minuten, wie z. B. von etwa 60 Minuten bis etwa 400 Minuten, oder von etwa 200 Minuten bis etwa 300 Minuten bei der Koaleszenztemperatur gehalten werden.
Sobald die Tonerpartikel gebildet sind, können sie mittels beliebiger geeigneter Mittel aus der Reaktionsmischung isoliert werden. Geeignete Isolierungsverfahren umfassen Filtration, Partikelklassierung und dergleichen.
Die gebildeten Tonerpartikel können gegebenenfalls mittels beliebiger, bekannter, gebräuchlicher Mittel gewaschen, getrocknet und/oder klassiert werden. Zum Beispiel können die gebildeten Tonerpartikel unter Verwendung von zum Beispiel Wasser, deionisiertem Wasser oder weiteren geeigneten Materialien gewaschen werden. Die gebildeten Tonerpartikel können auch getrocknet werden, zum Beispiel unter Verwendung eines erhitzten Trockenofens, eines Sprühtrockners, eines Schnelltrockners, einer Trockenpfanne, eines Gefriertrockners oder dergleichen.
Nach einer optionalen Partikelklassierung, Waschen und/oder Trocknen können die polymeren Partikel einer optionalen chemischen Oberflächenbehandlung unterzogen werden. Zum Beispiel können die polymeren Partikel einer beliebigen wünschenswerten Oberflächenbehandlung unterzogen werden, um die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Partikel, wie z. B. Hydrophobie, Hydrophilie, Oberflächenladung und dergleichen zu verändern oder auf der Partikeloberfläche vorhandene funktionelle Gruppen zu binden oder zu verändern.
Die Toner-Emulsion-Aggregation-Partikel können so hergestellt werden, dass sie eine geringe Größe (VoID50) aufweisen, zum Beispiel von etwa 3 μm bis etwa 10 μm, von etwa 4 μm bis etwa 9 μm oder von etwa 4 μm bis etwa 8,5 μm.
Aufgrund des Emulsion-Aggregation-Verfahrens weisen die Tonerpartikel eine ausgezeichnete Partikelgrößenverteilung auf, insbesondere im Vergleich zu der gestreuten Verteilung, die durch Mahltechniken hergestellte polymere Partikel im Allgemeinen aufweisen. Die Tonerpartikel können eine obere volumengemittelte geometrische Standardabweichung (GSD_V) im Bereich von etwa 1,15 bis etwa 1,30, wie z. B. von etwa 1,18 bis etwa 1,23 und eine untere zahlengemittelte geometrische Standardabweichung (GSD_N) im Bereich von etwa 1,20 bis etwa 1,40, wie z. B. von etwa 1,20 bis etwa 1,30 aufweisen. Diese GSD-Werte deuten daraufhin, dass die Partikel eine sehr enge Partikelgrößenverteilung aufweisen. Die obere GSD wird aus der Messung des kumulierten Volumenprozent feiner als berechnet und ist das Verhältnis der 84%, die nach Volumen feiner als sind (D84v), zu den 50%, die nach Volumen feiner als sind (D50v); sie wird oftmals als D84/50v wiedergegeben. Die untere GSD wird aus der Messung der kumulierten Zahlenprozent feiner als berechnet und ist das Verhältnis der 50%, die nach Zahl feiner als sind (D50n), zu den 16%, die nach Zahl feiner als sind (D16n); sie wird oftmals als D50/16n wiedergegeben.
Zudem können die Emulsion-Aggregation-Partikel je nach den Verfahrensbedingungen spezifische Formen aufweisen, was in verschiedenen Endproduktanwendungen ein wichtiger Parameter sein kann. So kann auch die Partikelform gesteuert werden. Die Partikel können einen Formfaktor von etwa 105 bis etwa 170, wie z. B. von etwa 110 bis etwa 160, SF1*a aufweisen. Zur Bestimmung der Formfaktoranalyse der Partikel mittels REM und Bildanalyse (image analysis, IA) kann ein Rasterelektronenmikroskop (REM) verwendet werden. Die mittleren Partikelformen werden durch Verwenden der folgenden Gleichung für den Formfaktor (SF1*a) quantifiziert: SF1*a = 100πd²/(4A), wobei A die Fläche der Partikel ist und d die Hauptachse ist. Ein perfekt rundes oder sphärisches Partikel hat einen Formfaktor von genau 100. Mit zunehmender Unregelmäßigkeit der Form oder mit zunehmender Streckung der Form mit einer höheren Oberfläche nimmt auch der Formfaktor SF1*a zu.
Zusätzlich zur Messung des Formfaktors verwendet eine andere Metrik zur Messung der Partikelrundheit ein FPIA-2100 oder FPIA 3000, das von Sysmex hergestellt wird. Dieses Verfahren quantifiziert die Partikelform schneller. Eine vollständig kreisrunde Kugel weist eine Rundheit von 1,000 auf. In einigen Ausführungsformen weisen die Partikel eine Rundheit von etwa 0,920 bis etwa 0,990, wie z. B. von etwa 0,950 bis etwa 0,985 auf.
Beim Drucken weisen die Polysaccharid enthaltenden Tonerpartikel ausgezeichnete Knittertest-Mindestfixiertemperaturen von etwa 140°C bis etwa 200°C, wie z. B. von etwa 145°C bis etwa 155°C oder etwa 150°C auf.
Beim Drucken weisen die Polysaccharid enthaltenden Tonerpartikel auch einen hohen Glanz auf, im Gegensatz zu einem matten Bild. Zum Beispiel weisen solche Toner beim Drucken einen Glanz von etwa 10 bis etwa 90 Gardner-Glanzeinheit (ggu), wie z. B. von etwa 30 bis etwa 90 ggu oder von etwa 40 bis etwa 80 ggu auf.
Die Toner können eine Empfindlichkeit gegenüber relativer Luftfeuchtigkeit von zum Beispiel etwa 0,5 bis etwa 10, wie z. B. von etwa 0,5 bis etwa 5 aufweisen. Die Empfindlichkeit gegenüber relativer Luftfeuchtigkeit (RH-Empfindlichkeit) ist das Verhältnis der Aufladung des Toners bei Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit zur Aufladung bei Bedingungen mit geringer Luftfeuchtigkeit. Das heißt, die RH-Empfindlichkeit ist definiert als Verhältnis von Toneraufladung bei 15% relativer Luftfeuchtigkeit und einer Temperatur von etwa 12°C (hierin als C-Zone bezeichnet) zur Toneraufladung bei 85% relativer Luftfeuchtigkeit und einer Temperatur von etwa 28°C (hierin als A-Zone bezeichnet); so ist die RH-Empfindlichkeit als (C-Zonen-Aufladung)/(A-Zonen-Aufladung) bestimmt. Idealerweise liegt die RH-Empfindlichkeit eines Toners so nahe an 1 wie möglich, was zeigt, dass das Verhalten der Toneraufladung unter den Bedingungen von geringer und hoher Luftfeuchtigkeit das gleiche ist; das heißt, dass das Verhalten der Toneraufladung von der relativen Luftfeuchtigkeit nicht beeinflusst wird.
Toner, die gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurden, weisen ein verbessertes Aufladungsverhalten auf, wobei Q/m (Tonerladung-zu-Masse-Verhältnis) in A- und C-Zone von etwa –3 bis etwa –60 Mikrocoulomb pro Gramm beträgt, wie z. B. von etwa –4 bis etwa –50 Mikrocoulomb pro Gramm.
BEISPIELE
Beispiel 1: Herstellung einer Polysaccharidemulsion.
In einem 200 ml fassenden Becherglas werden 11 Gramm mikrokristalline Cellulose (Avicel PH105) und 150 Gramm deionisiertes Wasser gemischt. Die Mischung wird unter Verwendung eines magnetischen Rührstabs mit 250 UpM bei Raumtemperatur auf einer Heizplatte etwa 20 Stunden lang gerührt. Die resultierende Emulsion enthält etwa 7,85 Gew.-% Feststoffe in Wasser und wies eine mittlere Partikelgröße von 50,1 nm auf.
Beispiel 2: Herstellung von 10 Gew.-% Polysaccharid enthaltendem Toner.
152,87 g der Polysaccharidemulsion von Beispiel 1 und 199,25 g eines amorphen Harzes (37,34 Gew.-%), das Terpoly-(propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat)-terpoly(propoxyliertes Bisphenol-A-terephthalat)-terpoly(propoxyliertes Bisphenol-A-2-dodecylsuccinat) enthielt, werden in ein mit einem Laborrührwerk und Heizmantel ausgestatteten, 2 l fassenden Glasreaktor gegeben. Die Mischung wird homogenisiert und während des Homogenisierens werden 59,84 g Al₂(SO₄)₃-Lösung (1 Gew.-%) als Flockungsmittel zugegeben. Anschließend wird die Mischung zum Aggregieren bei 300 UpM auf 33,8°C erhitzt. Die Partikelgröße wird mit einem Coulter Counter überwacht, bis die Kernpartikel eine volumengemittelte Partikelgröße von 4,59 μm mit einer GSD_V von 1,22 erreichten.
Dann wird durch Zugabe von 44,992 g der gleichen amorphen Harzes wie oben verwendet eine Schale gebildet, was zu Partikeln mit Kern-Schale-Struktur mit einer mittleren Partikelgröße von 5,54 mm und einer GSD_V von 1,19 führt.
Anschließend wird der pH-Wert der Reaktionsaufschlämmung unter Verwendung von 4,62 g EDTA (39 Gew.-%) und NaOH (4 Gew.-%) auf 7,88 erhöht, um das Tonerwachstum einzufrieren. Nach dem Einfrieren wird die Reaktionsmischung auf 85,2°C erhitzt und der pH-Wert wird zum Koaleszieren auf 6,5 verringert. Nach dem Koaleszieren wird der Toner abgeschreckt. Schließlich wird die Toneraufschlämmung auf Raumtemperatur gekühlt, mittels Siebklassieren getrennt (25 μm), gewaschen und gefriergetrocknet.
In diesem Beispiel wird anstelle von 10% amorphem Polyesterharz, wie zum Beispiel im US-Patent Nr. 7,235,337 verwendet, 10% Polysaccharid verwendet. Zudem wird zu der Tonerformulierung kein Pigment gegeben, sodass die Polysacchariddomäne mittels TEM ohne Verwechselungen bestimmt werden konnte.
Ergebnisse.
Die fertigen Tonerpartikel hatten eine endgültige Partikelgröße von 5,71 μm, eine GSD von 1,23 und eine Rundheit von etwa 0,974. Im REM und TEM zeigte sich, dass die endgültigen Tonerpartikel gut im Innern der Partikel verteilte Polysacchariddomänen enthielten und eine Größe im Bereich von etwa 0,2–0,5 μm aufwiesen. Siehe 2 und 3.
Die Aufladung/Blockierung und das Schmelzfixieren der Tonerpartikel aus Beispiel 2 wird bestimmt. Aufladung und Blockierung erweisen sich als gut und ausgezeichnet. Zum Beispiel zeigt Tabelle 1 (unten folgend), dass die die triboelektrische Q/m für Beispiel 2 jener eines Emulsion-Aggregation-Kontrolltoners, der kein Polysaccharid enthält, sehr ähnlich ist. Zudem ist die Blockierung des Toners mit 10% bei 54°C ausgezeichnet. Tabelle 1

Toner aus Beispiel 2 Kontrolltoner

A-Zone 60' Q/m 34 40

C-Zone 60' Q/m 63 66

Blockierung bei 54°C 10% 66%
Eine anfängliche Schmelzfixierbewertung wird unter Verwendung eines iGen3-Schmelzfixierers durchgeführt. Es wird nach üblichen Betriebsverfahren vorgegangen, wobei unfixierte Bilder (1) des Toners aus Beispiel 2, (2) eines ersten Kontrolltoners (iGen3 Cyan Series 9, käuflich von der Xerox Corp. erhältlich) und (3) eines zweiten Kontrolltoners (PP-C33, käuflich von der Xerox Corp. erhältlich) auf 90 gsm DCX+- und 120 gsm DCEG-Papier (beide käuflich von der Xerox Corp. erhältlich) entwickelt werden. Die Tonermasse pro Einheitsfläche für die unfixierten Bilder betrug 0,5 mg/cm². Beide Kontrolltoner sowie der Testtoner wurden über einen weiten Temperaturbereich fixiert. Kalt-Offset, Glanz, Knittertest und Dokument-Offset-Verhalten werden gemessen.
Der Toner von Beispiel 2 erzeugt einen glänzenden Toner mit einem höheren maximalen Glanz als die Kontrolltoner, wie in zu sehen. So führt die Zugabe von Polysaccharid nicht zu einem matten Bild. Stattdessen führt die Zugabe von Polysaccharid überraschenderweise zu einer glänzenden Oberflächenbeschaffenheit, die über dem Glanz der gebräuchlichen Kontrolltonern liegt.
Der Kalt-Offset des Toners aus Beispiel 2 betrug 140°C (DCX+) und 150°C (DCEG). Da der Toner aus Beispiel 2 kein Pigment enthält, kann keine Bildanalyse der gefalteten Proben durchgeführt werden. Eine visuelle Bestimmung der Knittertest-Mindestfixiertemperatur (MFT) ergab, das die MFT für die beiden Papiere 145°C bzw. 155°C betrug, was dem ähnelt, was mit PP-C33 gefunden wird.
REM, TEM, Aufladung und Blockierung und Schmelzfixierergebnisse deuten darauf hin, dass ein biobasiertes Material, also Polysaccharid, erfolgreich in den Emulsion-Aggregation-Toner eingebaut wird, und zwar ohne negative Auswirkungen auf die Tonereigenschaften. Basierend auf den obigen Ergebnissen kann auch ein höherer Gehalt an Polysacchariden zu dem Emulsion-Aggregation-Toner gegeben werden, wie z. B. Mengen von etwa 15 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-% oder etwa 20 Gew.-%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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Zhang et al., Cellodextrin Preparation By Mixed-Acid Hydrolysis And Chromatographic Separation, Analytical Biochemistry, Vol. 322, Nr. 2, S. 225–232 (2003) [0042]
Hiraishi et. al., Synthesis Of Highly Ordered Cellulose II In Vitro Using Cellodextrin Phosphorylase, Carbohydrate Research, Vol. 344, Nr. 18, S. 2468–2473 (14. Dezember 2009) [0042]

Claims

Emulsion-Aggregation-Tonerpartikel, umfassend: ein Harz, Polysaccharidpartikel, ein optionales Farbmittel; und ein optionales Wachs; wobei die Polysaccharidpartikel 1 bis 50 Gew.-% der Tonerpartikel ausmachen.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei das Harz ein amorphes Polyesterharz umfasst; gegebenenfalls wobei das Harz des Weiteren ein kristallines Polyesterharz umfasst.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei das Harz ein erstes amorphes Harz, ein zweites amorphes Harz, das sich von genanntem erstem amorphem Harz unterscheidet, und ein kristallines Harz umfasst.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 1, wobei die Polysaccharidpartikel eine mittlere Partikelgröße von etwa 10 nm bis etwa 200 nm aufweisen, gegebenenfalls wobei das Polysaccharid aus der Gruppe bestehend aus Stärke, Cellulose, Chitin, Glykogen, Cellodextrinen, teilweise depolymerisierten Polysacchariden, mikrokristalliner Cellulose sowie Kombinationen davon ausgewählt ist.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 4, wobei die Tonerpartikel eine GSD von weniger als oder gleich etwa 1,30 aufweisen; oder wobei die mittlere Tonerpartikelgröße etwa 3,5 μm bis etwa 9 μm beträgt, oder wobei die Rundheit der Tonerpartikel etwa 0,950 bis etwa 0,980 beträgt.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 4, wobei die Tonerpartikel beim Drucken eine Knittertest-MFT von 140°C bis 200°C aufweisen.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 4, wobei die Tonerpartikel beim Drucken einen Glanz von 20 bis 80 ggu aufweisen.
Tonerpartikel gemäß Anspruch 4, wobei die Tonerpartikel ein ursprüngliches Tonerladung/Masse-Verhältnis von etwa –3 μC/g bis etwa –60 μC/g aufweisen.
Verfahren zur Herstellung von Tonerpartikeln, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Vereinigen einer Harzemulsion, einer Polysaccharidemulsion, eines optionalen Farbmittels und eines optionalen Waches zur Bildung von voraggregierten Partikeln; Aggregieren der voraggregierten Partikel zur Bildung von aggregierten Partikeln; Koaleszieren der aggregierten Partikel zur Bildung von koaleszierten Partikeln; und Isolieren der koaleszierten Partikel zur Bildung von Tonerpartikeln.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Polysaccharidpartikel eine mittlere Partikelgröße von etwa 10 nm bis etwa 200 nm aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Polysaccharidpartikel 1 bis 50 Gew.-% der Tonerpartikel ausmachen.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Polysaccharid aus der Gruppe bestehend aus Starke, Cellulose, Chitin, Glykogen, Cellodextrinen, teilweise depolymerisierten Polysacchariden, mikrokristalliner Cellulose sowie Kombinationen davon ausgewählt ist, oder wobei die mittlere Tonerpartikelgröße etwa 3,5 μm bis etwa 9 μm beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Polysaccharidemulsion durch Einrühren eines Polysaccharids in Wasser gebildet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Polysaccharidemulsion folgendermaßen gebildet wird: Lösen des amorphen Harzes und von Polysaccharidpartikeln in einem organischen Lösungsmittel zur Bildung einer organischen Lösung, Herstellen einer wässrigen Lösung, welche ein optionales Neutralisierungsmittel und ein optionales Tensid umfasst; Vereinigen der organischen Lösung und der wässrigen Lösung zur Bildung einer Mischung und Homogenisieren der Mischung; und Entfernen des organischen Lösungsmittels durch Erhitzen der Mischung auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts des Lösungsmittels, aber unterhalb des Siedepunkts von Wasser.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei das Lösungsmittel aus der Gruppe bestehend aus Alkoholen, Ketonen, Ester, Ethern, chlorierten Lösungsmitteln, stickstoffhaltigen Lösungsmitteln und Mischungen davon ausgewählt wird.