DE102013204055A1

DE102013204055A1 - Chemischer Toner, der ein robustes Harz enthält, für eine lösungsmittelfreie Emulgierung

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Publication number: DE102013204055A1
Application number: DE102013204055A
Authority: DE
Inventors: Allan K. Chen; Santiago Faucher; Guerino G. Sacripante; Shigang S. Qiu
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2013-09-19
Also published as: US20130244151A1; BR102013006372A2; CA2809413A1; JP2013196001A

Abstract

Ein Toner, umfassend ein verzweigtes Polyester, das sich zur Verwendung bei der lösungsmittelfreien Emulgierung eignet, wobei das verzweigte Polyester ein erstes gewichtsgemitteltes Ausgangsmolekulargewicht vor einer lösungsmittelfreien Emulgierung und ein zweites gewichtsgemitteltes Molekulargewicht nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung aufweist, wobei das verzweigte Polyester eine Struktur besitzt, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung auf weniger als ungefähr 20 % des ersten gewichtsgemittelten Ausgangsmolekulargewichts beschränkt, wobei das Polyester eine Verbindung der beschriebenen Formel; ein optionales Wachs und einen optionalen Farbstoff umfasst.

Description

Es besteht Bedarf an einem Toner, der mit einer verringerten Anzahl an Harzdispersionen hergestellt werden kann, um die Produktionskomplexität zu verringern, die Produktreproduzierbarkeit zu verbessern und die Kosten zu senken. Es besteht darüber hinaus Bedarf an einem Toner, der mit einem Harz hergestellt werden kann, das mithilfe eines lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahrens dispergiert werden kann. Es besteht darüber hinaus Bedarf an einem Toner, der ein Harz enthält, das mithilfe eines lösungsmittelfreien Verfahrens dispergiert werden kann und gleichzeitig einen im Vergleich zu derzeit verwendeten Harzen mit hohem Molekulargewicht verringerten Abbau aufweist. Es besteht darüber hinaus der Bedarf an einem Toner, der aus einem lösungsmittelfreien Hybridharz hergestellt ist, der mit viel geringeren Kosten als Toner verbunden ist, die mithilfe von lösungsmittelbasierten Phasenumkehr-Emulgierungsverfahren aus zwei Harzen hergestellt sind.
Es wird ein Toner beschrieben, der ein verzweigtes Polyester umfasst, das ein erstes gewichtsgemitteltes Ausgangsmolekulargewicht vor einer lösungsmittelfreien Emulgierung und ein zweites gewichtsgemitteltes Molekulargewicht nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung aufweist, wobei das verzweigte Polyester eine Struktur besitzt, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung auf weniger als ungefähr 20 % des ersten gewichtsgemittelten Ausgangsmolekulargewichts beschränkt, wobei das Polyester eine Verbindung der folgenden Formel umfasst:
oder
wobei R eine Alkylengruppe ist, wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können;
wobei R' eine Alkylengruppe ist, wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können;
wobei alle Carbonylkohlenstoffe benachbart R' durch zumindest zwei Atome getrennt sind, wenn die beiden Atome durch eine Einzelbindung getrennt ist;
oder
wobei alle Carbonylatome benachbart R' durch zumindest drei in Reihe kovalent verknüpfte Atome getrennt sind;
wobei m eine ganze Zahl von ungefähr 1 bis ungefähr 1000 ist; und
wobei n eine ganze Zahl von ungefähr 1 bis ungefähr 1000 ist.
ein optionales Wachs; und
einen optionalen Farbstoff.
Ferner wird ein Tonerverfahren beschrieben, umfassend das Bereitstellen einer wässrigen Emulsion umfasst, die ein verzweigtes Polyester umfasst, das sich zur Verwendung bei der lösungsmittelfreien Emulgierung eignet, wobei das verzweigte Polyester ein erstes gewichtsgemitteltes Ausgangsmolekulargewicht vor einer lösungsmittelfreien Emulgierung und ein zweites gewichtsgemitteltes Molekulargewicht nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung aufweist, wobei das verzweigte Polyester eine Struktur besitzt, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung auf weniger als ungefähr 20 % des ersten gewichtsgemittelten Ausgangsmolekulargewichts beschränkt, wobei das Polyester eine Verbindung der folgenden Formel umfasst:
oder
wobei R eine Alkylengruppe ist, wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können;
wobei R' eine Alkylengruppe ist, wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können;
wobei alle Carbonylkohlenstoffe benachbart R' durch zumindest zwei Atome getrennt sind, wenn die beiden Atome durch eine Einzelbindung getrennt ist; oder
wobei alle Carbonylatome benachbart R' durch zumindest drei in Reihe kovalent verknüpfte Atome getrennt sind;
wobei m eine ganze Zahl von ungefähr 1 bis ungefähr 1000 ist; und
wobei n eine ganze Zahl von ungefähr 1 bis ungefähr 1000; und
Aggregieren von Tonerpartikeln aus der wässrigen Emulsion.
1 ist ein Schaubild, das die Partikelgrößenverteilung für einen Vergleichstoner zeigt.
2 ist ein Schaubild, das die Partikelgrößenverteilung für einen Toner zeigt, der gemäß der vorliegenden Offenbarung hergestellt wurde.
Es wird ein Toner bereitgestellt, der ein einzelnes amorphes Hybridharz enthält, das sowohl das amorphe Harz mit hohem Molekulargewicht als auch das amorphe Harz mit niedrigem Molekulargewicht, wie bei bisherigen Tonerformen verwendet, ersetzt und eine ähnliche Partikelgrößen- und eine ähnliche Korngrößenverteilung wie bisherige Toner bietet, die mehr als ein amorphes Harz erfordern.
Die Tonerpartikel, die das robuste Hybridharz anstatt der beiden amorphen Harze umfassen, verhalten sich in Bezug auf Aggregation, Schalenhinzufügung, Anhalten und Temperaturprofil ähnlich wie bisherige Toner, die mehr als ein amorphes Harz erfordern, und ermöglichen im Vergleich zu bisherigen Tonern niedrigere Koaleszenztemperaturen, was einen Verfahrensvorteil darstellt und die Durchlaufzeit des Emulsionsaggregationsverfahrens verringert. Infolge der niedrigeren Koaleszenztemperatur, die mit dem vorliegenden Toner möglich ist, war kein Quenchen erforderlich, da das Emulsionsaggregationsverfahren die Schmelztemperatur des Wachses und der kristallinen Harze in den Tonerpartikeln niemals überschritt, was einen weiteren, produktionsbezogenen Vorteil darstellt.
Vorliegende Toner sind Toner mit niedrigem oder äußerst niedrigem Schmelzpunkt, die eine Glasübergangstemperatur von 45 °C bis 85 °C und eine niedrige Fixier- oder Schmelztemperatur von 75 °C bis 150 °C aufweisen. Charakteristika eines niedrigen Schmelzpunkts sind wünschenswert, um ein Fixieren oder Verschmelzen des Toners auf ein Bildaufnahmesubstrat bei einer geringeren Temperatur zu ermöglichen, was den Energieverbrauch senken und die Gerätegeschwindigkeit erhöhen kann.
Der Toner enthält ein verzweigtes Polyester, das zumindest eine von alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen oder säureabgeleiteten Verzweigungsstellen enthält, die den Abbau des Polyesters während des lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahrens insgesamt einschränken oder verhindern, so dass das Polyesterharz weniger als 20 %, weniger als 15 %, weniger als 12 % Molekulargewichtsabbau aufweist oder im Wesentlichen frei von Molekulargewichtsabbau nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung ist.
Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht bezieht sich auf einen Durchschnitt, der nach Masse und nicht nach Zahl gemittelt ist. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht kann mithilfe der folgenden Formel berechnet werden:
wobei M_w das gewichtsgemittelte Molekulargewicht ist, N_i die Anzahl von Molekülen des Molekulargewichts M_i ist. Das gewichtsgemittelte Molekulargewicht kann durch Lichtstreuung, Kleinwinkel-Neutronenstreuung, Röntgenstreuung und Sinkgeschwindigkeit ermittelt werden.
Der Toner beinhaltet ein verzweigtes Polyester, das ein erstes gewichtsgemitteltes Ausgangsmolekulargewicht vor einer lösungsmittelfreien Emulgierung und ein zweites gewichtsgemitteltes Molekulargewicht nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung aufweist, wobei das verzweigte Polyester eine Struktur besitzt, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung auf weniger als 20 % des ersten gewichtsgemittelten Ausgangsmolekulargewichts beschränkt, wobei das Polyester eine Verbindung der folgenden Formel umfasst:
oder
wobei R eine Alkylengruppe (wobei eine Alkylengruppe als divalente aliphatische Gruppe oder Alkylgruppe definiert ist, und wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen und substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome wie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Silicium, Phosphor, Bor in der Alkylengruppe vorhanden sein können) mit 1 bis 100 Kohlenstoffatomen ist;
wobei R' eine Alkylengruppe mit 1 bis 100 Kohlenstoffatomen ist;
wobei alle Carbonylkohlenstoffe benachbart R' durch zumindest zwei Atome getrennt sind, wenn die beiden Atome durch eine Einzelbindung getrennt ist; oder
wobei alle Carbonylatome benachbart R' durch zumindest drei in Reihe kovalent verknüpfte Atome getrennt sind;
wobei m 1 bis 1000 ist; und
wobei n 1 bis 1000 ist.
Das verzweigte Polyester kann durch Inkontaktbringen zumindest eines Verzweigungsmittels mit zumindest einer Disäure, zumindest einem Diester und durch Reagieren dieser produziert werden, um ein verzweigtes Polyester herzustellen; wobei das zumindest eine Verzweigungsmittel ausreichend ist, um zumindest eines von alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen oder säureabgeleiteten Verzweigungsstellen für das Polyester bereitzustellen, die den Abbau des Polyesters während des lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahrens insgesamt einschränken oder verhindern, so dass das verzweigte Polyester nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung weniger als 20 % Molekulargewichtsabbau aufweist.
Der Toner kann unter Verwendung eines Polyesterlatex hergestellt werden, das mithilfe eines lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahrens hergestellt ist, umfassend das Inkontaktbringen eines verzweigten Polyesters mit einem festen Neutralisator in Abwesenheit eines organischen Lösungsmittels zur Bildung eines Vorabgemischs; das Schmelzemischen mit dem Gemisch; das Inkontaktbringen des schmelzegemischten Gemischs mit entionisiertem Wasser, um eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu bilden; optional das Gewinnen von Polyesterlatexpartikeln; wobei das verzweigte Polyester zumindest eines von alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen oder säureabgeleiteten Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des verzweigten Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern, so dass das verzweigte Polyester nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung weniger als 20 % gewichtsgemittelten Molekulargewichtsabbau aufweist.
Der Toner kann unter Verwendung eines Polyesterlatex hergestellt werden, das mithilfe eines lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahrens hergestellt ist, umfassend das Inkontaktbringen eines verzweigten Polyesters mit einem festen Neutralisator in Abwesenheit eines organischen Lösungsmittels zur Bildung eines Vorabgemischs; das Schmelzemischen mit dem Gemisch; das Inkontaktbringen des schmelzegemischten Gemischs mit entionisiertem Wasser, um eine Öl-in-Wasser-Emulsion zu bilden; optional das Gewinnen von Polyesterlatexpartikeln; wobei das verzweigte Polyester zumindest eines von alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen oder säureabgeleiteten Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des verzweigten Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern, so dass das verzweigte Polyester nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung weniger als 20 % gewichtsgemittelten Molekulargewichtsabbau aufweist.
"Die Abwesenheit eines organischen Lösungsmittels" bedeutet, dass organische Lösungsmittel nicht verwendet werden, um das Harz oder den Neutralisator zur Emulgierung aufzulösen. Geringfügige Mengen an solchen Lösungsmitteln können in solchen Harzen vorhanden sein, da sie beim Bildungsverfahren des Harzes verwendet wurden.
Das verzweigte Polyester enthält alkoholabgeleitete Verzweigungsstellen, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung insgesamt einschränken oder verhindern. Das verzweigte Polyester wird unter Verwendung von Polyolen als Verzweigungsmonomeren hergestellt, bei Ausführungsformen unter Verwendung von Polyolen mit drei oder mehr -OH-Gruppen als Verzweigungsmonomere. Bei Ausführungsformen enthält das verzweigte Polyester drei oder mehr alkoholabgeleitete Verzweigungsstellen.
Bisher wurden solche Polyesterharze unter Verwendung gewisser Polysäuren als Verzweigungsmonomere hergestellt, die zu Carbonylkohlenstoffatomen im Polyester-Backbone führten, die durch weniger als zwei über Einzelbindungen kovalent verknüpfte Atome getrennt sind, oder die zu Carbonylkohlenstoffatomen im Polyester-Backbone führten, die von weniger als drei über zumindest eine Doppelbindung kovalent verknüpfte Atome getrennt sind. Problematisch ist hier, dass diese bisherigen Polyester bekanntermaßen abbauen, wenn sie lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahren unterzogen werden. Wenn gewisse Polysäuren als Verzweigungsmonomere verwendet werden, liegen zwei Esterverknüpfungen benachbart einander im Backbone des Polymers vor. Nachdem eine der Esterverknüpfungen hydrolysiert wurde, kann sie an einer gemeinschaftlichen Hydrolysereaktion teilnehmen, wodurch die zweite Hydrolyse viel schneller wird.
Der Abbau der Polyesterharze während der lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahren kann problematisch sein. Ein lösungsmittelfreies Emulgierungsverfahren kann das Zuführen eines Polyesterharzes und einer Base als Pulver in einen Extruder unter Verwendung von gravimetrischen Dosiereinheiten beinhalten. Im Extruder werden diese Materialien schmelzegemischt, bis eine Tensidlösung hinzugefügt wird. Die Lösung vermischt sich mit dem geschmolzenen Polymer, um eine Wasser-in-Öl-Dispersion zu bilden. Die Base neutralisiert Säureendgruppen am Polyester, um anionische Spezies zu bilden, die die Stabilisierung dieser Emulsion unterstützen. Das Tensid bietet ebenfalls eine Stabilisierung der Emulsion. Bei Zugabe von mehr Wasser, wandelt sich die Wasser-in-Öl-Emulsion in eine Öl-in-Wasser-Emulsion (Polyesterharz in Wasser-Latex/Dispersion) um. Dieses Latexmaterial verlässt die Extruderdüse und wird zur späteren Verwendung gesammelt, die eine beliebige oder gewünschte Anwendung umfassen kann, beispielsweise die Verwendung bei der Herstellung von Emulsionsaggregationstonern, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Während die Base für ein Fortschreiten der Emulsion erforderlich ist, kann die Base als Nebeneffekt den Abbau des Harzes bewirken. Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass verzweigte Harze, die gewisse Trisäuren verwenden, äußerst anfällig für einen Abbau sind. Die vorliegenden Erfinder haben entdeckt, dass die Verwendung von Polysäuren, die zu Carbonylkohlenstoffen im Polyester-Backbone führen, die von weniger als zwei über Einzelbindungen kovalent verknüpften Atomen getrennt sind, oder die zu Carbonylkohlenstoffen im Polyester-Backbone führen, die von weniger als drei über zumindest eine Doppelbindung kovalent verknüpften Atome getrennt sind, das Potenzial für gemeinschaftliche Hydrolysefunktionen schafft, die den Abbauprozess stark beschleunigen.
Das Polyester kann säureabgeleitete Verzweigungsstellen enthalten, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung insgesamt einschränken oder verhindern. Solche Säureverzweigungsmittel werden ausgewählt, wobei die Säuregruppen viel weiter beabstandet sind, um ungewünschte Nachbargruppenreaktionen insgesamt zu verhindern oder auszuschließen, und sind aus der Gruppe, bestehend aus Trisäuren, Tetrasäuren, ausgewählt, wobei die Säuregruppen ausreichend weit beabstandet sind, um ungewünschte Nachbargruppenreaktionen zu verhindern oder auszuschließen.
Die Verzweigung wird durch das verzweigte Polyester mit einem Säuremonomer mit drei oder mehr Carboxylsäuregruppen gebildet.
Die Verzweigung wird durch Herstellen des verzweigten Polyesters mit einem Säuremonomer erzielt, das aus der Gruppe, bestehend aus Trimesinsäure, Biphenyl-3,4′,5-tricarboxylsäure, 1,3,5-Trimethylcyclohexan-1,3,5-tricarboxylsäure, Cyclohexan-1,3,5-tricarboxylsäure, Biphenyl-3,3′,5,5′-tetracarboxylsäure, Zitronensäure, Tricarboxylsäure, Butantricarboxylsäure und Nitrilotriessigsäure, ausgewählt ist.
Polyesterharz kann sowohl säure- als auch alkoholabgeleitete Verzweigungsstellen beinhalten.
Das verzweigte Polyester enthält säureabgeleitete Verzweigungsstellen, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern; wobei das verzweigte Polyester alkoholabgeleitete Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren einschränken oder verhindern; oder wobei das verzweigte Polyester eine Kombination aus säureabgeleiteten Verzweigungsstellen und alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern.
Es wird ein verzweigtes Polyester zur Verwendung bei der Latexherstellung mittels lösungsmittelfreier Emulgierung bereitgestellt, wobei das verzweigte Polyester alkoholabgeleitete Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren einschränken oder verhindern; säureabgeleitete Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern; oder eine Kombination aus säureabgeleiteten Verzweigungsstellen und alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern.
Das verzweigte Polyesterharz ist eine Verbindung der Formel
oder
Das verzweigte Polyester enthält Verzweigungsstellen, die von einem Alkohol-Verzweigungsmonomer mit drei oder mehr Hydroxylgruppen abgeleitet sind.
Das vorliegende verzweigte Polyester wird unter Verwendung eines Polyol-Verzweigungsmittels hergestellt, bei dem es sich um ein Verzweigungsmonomer mit drei oder mehr Alkohol-Verzweigungsstellen, d. h. drei oder mehr -OH-Gruppen, handelt. Es wird ein verzweigtes Polyester bereitgestellt, wobei das Verzweigungsmonomer glykoxyliertes Bisphenol A ist. Die alkoholischen Verzweigungsstellen im Polyesterharz sind glykoxyliertes Bisphenol A, glycerinmodifizierten Bisphenol-A-Derivaten, Glycerin, Pentaerythritol, Trimethylolpropan, Mannitol, Sorbitol, Xylitol, Glukose, Fruktose, Sukrose abgeleitet; und das Polyesterharz enthält einen Teil, der von einer Disäure oder einem Diester abgeleitet ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Trimellitsäure, Dimethylfumurat, Dimethylitaconat, cis-1,4-Diacetoxy-2-buten, Diethylfumarat, Diethylmaleat, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Itakonsäure, Bernsteinanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinanhydrid, Glutarsäure, Glutaranhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat.
Das Verzweigungsmittel kann aus der Reaktion von Glycerincarbonat und Bisphenol A in der Gegenwart eines Kaliumcarbonats hergestellt werden.
Die alkoholischen Verzweigungsmonomere können glykoxyliertes Bisphenol A, glycerinmodifizierte Bisphenol-A-Derivate, Glycerin, Pentaerythritol, Trimethylolpropan, Mannitol, Sorbitol, Xylitol, Glukose, Fruktose, Sukrose sein.
Propoxyliertes Bisphenol A und ethoxyliertes Bisphenol A kann unter Verwendung eines Carbonatwegs aus Propylencarbonat bzw. Ethylencarbonat hergestellt werden.
Das robuste verzweigte Polyesterharz kann mithilfe eines geeigneten Verfahrens hergestellt werden, beispielsweise durch Kombinieren von einem oder mehreren Verzweigungsmonomeren mit einem oder mehreren Diestern oder Disäuren in Gegenwart eines optionalen Katalysators, um ein verzweigtes Polyester herzustellen, das einen von einer Disäure oder einem Diester abgeleiteten Teil enthält. Das verzweigte Polyester enthält einen Teil, der von einer Disäure oder einem Diester abgeleitet ist, ausgewählt aus Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Trimellitsäure, Dimethylfumurat, Dimethylitaconat, cis-1,4-Diacetoxy-2-buten, Diethylfumarat, Diethylmaleat, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Itakonsäure, Bernsteinanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinanhydrid, Glutarsäure, Glutaranhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Polyesterharzes, das sich zur Verwendung bei lösungsmittelfreien Emulgierungsverfahren eignet, umfasst das Inkontaktbringen zumindest eines Verzweigungsmittels mit zumindest einer Disäure, zumindest einem Diester und das Reagieren dieser, um ein Polyesterharz herzustellen; wobei das zumindest eine Verzweigungsmittel ausreichend ist, um zumindest eines von alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen oder säureabgeleiteten Verzweigungsstellen für das Polyester bereitzustellen.
Das Verzweigungsmittel kann drei oder mehr Alkohol-Verzweigungsstellen enthalten.
Der Toner enthält das hier beschriebene, robuste Hybridharz. Es können beliebige geeignete zusätzliche Harzmonomere verwendet werden. Das Tonerharz kann ein amorphes Harz, ein kristallines Harz oder ein Gemisch oder eine Kombination davon sein, darunter ein Polyesterharz, ein Gemisch aus einem amorphen Polyesterharz und ein kristallines Polyesterharz.
Um ein kristallines Polyester zu bilden, können ein oder mehrere Polyol-Verzweigungsmonomere, wie oben beschrieben, mit einer Disäure in Gegenwart eines optionalen Katalysators und eines weiteren organischen Diols, das sich zum Bilden des kristallinen Harzes eignet, darunter aliphatische Diole mit 2 bis 36 Kohlenstoffatomen, wie 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 2,2-Dimethylpropan-1,3-diol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 1,12-Dodecandiol, reagiert werden. Das aliphatische Diol kann in einer geeigneten Menge vorhanden sein, beispielsweise 25 bis 60 Mol-% des Harzes. Ein drittes Diol kann in einer Menge von 0 bis 25 Mol% des Harzes ausgewählt sein.
Organische Disäuren oder Diester, darunter Vinyldisäuren oder Vinyldiester, die für die Herstellung des vorliegenden robusten kristallinen Harzes ausgewählt werden können, umfassen Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Fumarsäure, Dimethylfumarat, Dimethylitaconat, cis-1,4-Diacetoxy-2-buten, Diethylfumarat, Diethylmaleat, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphthalen-2,6-dicarboxylsäure, Naphthalen-2,7-dicarboxylsäure, Cyclohexandicarboxylsäure, Malonsäure, Mesakonsäure, ein Diester oder ein Anhydrid davon in einer geeigneten Menge wie 25 bis 60 Mol-%. Ein zweites Diol kann in einer Menge von 0 bis 25 Mol% des Harzes vorhanden sein.
Die Komponenten können in einem geeigneten Verhältnis ausgewählt werden, beispielsweise kann das Verzweigungsmonomer in einer Menge von 0,1 bis 15 Mol-% bereitgestellt werden, und ein zweites Verzweigungsmonomer kann aus 0 bis 10 Mol-% des robusten Harzes ausgewählt sein.
Um kristallines Polyester zu bilden, können ein oder mehrere Polysäure-Verzweigungsmonomere mit einem Diol in Gegenwart eines optionalen Katalysators und einer weiteren organischen Disäure oder einem weiteren organischen Diester reagiert werden. Die Komponenten können in einem geeigneten oder gewünschten Verhältnis ausgewählt sein, beispielsweise 0,1 bis 15 Mol-%, und bei Ausführungsformen kann ein zweites Verzweigungsmonomer aus 0 bis 10 Mol-% des robusten Harzes ausgewählt sein.
Bei vorliegenden Ausführungsformen enthält der Toner ein robustes amorphes Harz.
Disäuren oder Diester, die sich für die Verwendung bei der Herstellung des Harzes eignen, umfassen Vinyldisäuren oder Vinyldiester, die für die Herstellung von amorphen Polyesterharzen verwendet werden, darunter Dicarboxylsäuren oder Diester wie Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Trimellitsäure, Dimethylfumurat, Dimethylitaconat, cis-1,4-Diacetoxy-2-buten, Diethylfumarat, Diethylmaleat, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Itakonsäure, Bernsteinsäure, Bernsteinanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinanhydrid, Glutarsäure, Glutaranhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat.
Die organische Disäure oder der organische Diester kann in einer geeigneten Menge vorhanden sein, beispielsweise 35 bis 60 Mol-% des Harzes.
Diole für das amorphe Polyester 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, Cycloheaxandiol, Diethylenglykol, Bis(2-hydroxyethyl)oxid, Dipropylenglykol, Dibutylen.
Das organische Diol kann in einer geeigneten Menge vorhanden sein, beispielsweise 35 bis 60 Mol-% des Harzes.
Polykondensationskatalysatoren, die für kristalline oder amorphe Polyester verwendet werden können, umfassen Tetraalkyltitanate, Dialkylzinnoxide, Tetraalkylzinne und Dialkylzinnoxidhydroxide in einer geeigneten Menge, beispielsweise 0,01 bis 5 Mol-% auf Basis der Ausgangsdisäure oder des Ausgangsdiesters, die bzw. der zur Bildung des Polyesterharzes verwendet wurde.
Das robuste Harz kann mithilfe eines geeigneten Verfahrens hergestellt werden, beispielsweise können ein oder mehrere Verzweigungsmonomere mit einer oder mehreren Säure- oder Diesterkomponenten in optionaler Gegenwart eines Katalysators kombiniert und, optional unter inerter Atmosphäre, erhitzt werden, um die Monomere zu Vorpolymeren zu kondensieren. Zu diesem Gemisch können ein/e oder mehrere Disäuren oder Diester, optional ein zusätzlicher Katalysator, optional ein Radikale-Hemmer, unter Erhitzung optional unter inerter Atmosphäre hinzugefügt werden, um das gewünschte robuste verzweigte Endharz (Polyester) zu bilden.
Das Erhitzen kann auf eine geeignete Temperatur erfolgen, beispielsweise 140 °C bis 250 °C.
Geeignete Bedingungen inerter Atmosphäre können ausgewählt werden, beispielsweise aus Stickstoffspülung.
Ein Radikale-Hemmer, beispielsweise Hydrochinon, Toluhydrochinon, 2,5-DI-tert-butylhydrochinon, kann in einer geeigneten Menge von beispielsweise. 0,01 bis 1,0 Gew.-% der Gesamtreaktorladung verwendet werden.
Bei Ausführungsformen können 12,6 g glykoxyliertes Bisphenol-A-Verzweigungsmonomer mit 273,1 g propoxyliertem Bisphenol A und 140,7 g ethoxyliertem Bisphenol A, 130,4 g Terephthalsäure und 3 g (Butyl(hydroxy)stannanon)zinnkatalysator in einen Reaktor kombiniert und unter Stickstoffspülung auf 260 °C erhitzt werden, um die Monomere zu Vorpolymeren zu kondensieren. Zu diesem Gemisch können 92,1 g Dodecylbernsteinanhydridmonomer und 22,1 g Fumarsäuremonomer, 1 g zusätzlicher (Butyl(hydroxy)stannanon)zinnkatalysator und 1 g Hydrochinon (ein Radikale-Hemmer) hinzugefügt werden. Die Monomere können unter Stickstoffspülung auf 205 °C erhitzt werden, um das gewünschte robuste verzweigte Endharz (Polyester) zu kondensieren und zu bilden.
Das robuste Harz kann vorab mit einer schwachen Base oder einem Neutralisator, der ein Feststoff sein kann, vermischt werden, wodurch keine Lösung mehr verwendet werden muss, wodurch die Risiken und Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Pumpen einer Lösung vermieden werden.
Das vorliegende robuste Harz und der Neutralisator können im Rahmen eines Co- Zufuhrverfahrens gleichzeitig zugeführt werden, bei dem die Zufuhrrate des Neutralisators und des robusten Harzes in einen Extruder genau gesteuert werden kann, wobei danach ein Schmelzemischen, gefolgt von einer Emulgierung, durchgeführt wird.
Der Neutralisator kann verwendet werden, um die Säuregruppen in den Harzen zu neutralisieren. Der Neutralisator kann aus der Gruppe, bestehend aus Ammoniumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat, Natriumbicarbonat, Lithiumhydroxid und Kaliumcarbonat, ausgewählt werden und kann als Feststoff, z. B. Natriumhydroxidflocken, in einer Menge von 0,001 Gew.-% bis 50 Gew.-% auf Basis des Gewichts des Harzes verwendet werden.
Das Tensid kann eine wässrige Lösung aus Alkyldiphenyloxiddisulfonat sein, um zu gewährleisten, dass bei Verwendung von Natriumhydroxidflocken eine korrekte Harzneutralisierung erfolgt und zu einem qualitativ hochwertigen Latex mit einem geringen Grobstoffgehalt führt, oder ein festes Natriumdodecylbenzolsulfonat kann verwendet und mit dem Harz in den Extruder-Einfülltrichter co-zugeführt werden, wodurch keine Tensidlösung mehr verwendet werden muss und somit ein vereinfachtes und effizientes Verfahren bereitgestellt wird.
Eine gemäß dem vorliegenden Verfahren gebildete Emulsion kann eine kleine Menge an Wasser in einer geeigneten Menge enthalten, z. B. 20 Gew.-% bis 300 Gew.-% des Harzes, bei Temperaturen, die das Harz schmelzen oder erweichen, z. B. 40 °C bis 140 °C.
Das Verfahren kann das Hinzufügen eines Tensids zum Harz vor oder während des Schmelzemischens bei einer erhöhten Temperatur umfassen. Das Tensid kann vor Schmelzemischen des Harzes bei einer erhöhten Temperatur hinzugefügt werden. Ein festes Tensid kann gemeinsam mit dem Harz und dem Neutralisator in den Extruder zugeführt werden. Ein festes Tensid kann zum Harz und zum Neutralisator hinzugefügt werden, um vor dem Schmelzemischen ein Vorabgemisch zu bilden. Wenn Tenside verwendet werden, kann die Harzemulsion ein, zwei oder mehr Tenside enthalten, ausgewählt aus ionischen Tensiden und nicht-ionischen Tensiden. Ionische Tenside können anionische Tenside und kationische Tenside umfassen. Das Tensid kann als Feststoff oder als Lösung in einer geeigneten Menge hinzugefügt werden, z. B. als Lösung mit einer Konzentration von 5 Gew.-% bis 80 Gew.-%. Das Tensid kann in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-% des Harzes vorhanden sein.
Das Tensid kann Natriumdodecylsulfate, Natriumdodecylbenzolsulfonate, Natriumdodecylnaphthalensulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate, Dialkylbenzolalkylsulfonate, Abitinsäure, Alkyldiphenyloxiddisulfonate, verzweigte Natriumdodecylbenzolsulfonate, Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxylethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, Alkylbenzyldimethylammoniumchlorid, Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, C₁₂-Trimethylammoniumbromid, C₁₅-Trimethylammoniumbromid, C₁₇-Trimethylammoniumbromid, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid sein.
Das Verfahren kann das Schmelzemischen eines Gemischs, das das robuste Harz, ein Tensid und einen festen Neutralisator enthält, bei einer erhöhten Temperatur umfassen, wobei bei dem Verfahren kein organisches Lösungsmittel verwendet wird, um eine Latexemulsion zu bilden, wobei das robuste Harz abbauresistent ist. Das robuste Harz und der Neutralisator können vor dem Schmelzemischen vorabgemischt werden. Das robuste Harz kann gemeinsam mit den Neutralisator in eine Dosierschnecke zugeführt werden.
Das robuste Harz kann ein amorphes Harz, ein kristallines Harz oder eine Kombination davon sein. Der vorliegende Toner kann das robuste amorphe Harz enthalten, und die erhöhte Temperatur kann eine Temperatur über der Glasübergangstemperatur des amorphen Harzes sein. Der vorliegende Toner kann das vorliegende robuste Harz und darüber hinaus ein kristallines Harz enthalten, und die erhöhte Temperatur kann eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des kristallines Harzes sein. Das robuste Harz kann ein Gemisch aus amorphen und kristallinen Harzen sein, und die Temperatur kann über der Glasübergangstemperatur des Gemischs liegen.
Tensid kann vor, während oder nach dem Schmelzemischen zu der einen oder den mehreren Komponenten der Harzzusammensetzung hinzugefügt werden, und das Tensid kann vor, während oder nach Zugabe des Neutralisators hinzugefügt werden, bzw. das Tensid kann vor Zugabe des Neutralisators hinzugefügt werden. Festes Tensid kann vor dem Schmelzemischen zum Vorabgemisch hinzugefügt werden.
Die erhöhte Temperatur kann 30 °C bis 300 °C sein.
Das Schmelzemischen kann in einem Extruder-Chargenreaktor oder einer anderen Vorrichtung durchgeführt werden, die in der Lage ist, viskose Materialien gründlich zu vermischen, um beinahe homogene Mischungen zu bilden.
Es kann eine geeignete Rührvorrichtung verwendet werden. Das Rühren kann bei 10 Umdrehungen pro Minute (U/min) bis 5000 U/min durchgeführt werden, und zwar nicht notwendigerweise bei einer konstanten Geschwindigkeit, sondern kann variiert werden.
Nachdem das robuste Harz, der Neutralisator und das Tensid schmelzevermischt wurden, kann das Gemisch mit Wasser in Kontakt gebracht werden, um eine Latexemulsion zu bilden. Wasser kann hinzugefügt werden, um ein Latex mit einem geeigneten oder gewünschten Feststoffgehalt, z. B. 5 % bis 50 %, zu bilden. Während höhere Wassertemperaturen den Auflösungsprozess beschleunigen können, können Latices bei Temperaturen von so gering wie Raumtemperatur gebildet werden. Die Wassertemperaturen können sich auf 40 °C bis 110 °C belaufen.
Der Kontakt zwischen dem Wasser und dem Gemisch aus robustem Harz kann auf geeignete Weise erfolgen, z. B. in einem Gefäß oder einer durchgehenden Leitung oder einem Festbett.
Das vorliegende Latex kann in einem Extruder hergestellt werden, und das Produkt, das den Extruder verlässt, kann einen Latexstrom beinhalten, der gesammelt und zur späteren Verwendung im vorliegenden Aggregations-/Koaleszenztonerverfahren aufbewahrt wird.
Die Partikelgröße der gebildeten Latexemulsion kann durch das Konzentrationsverhältnis von Tensid und Neutralisator zu robustem Polyesterharz gesteuert werden. Die Feststoffkonzentration des Latex kann durch das Verhältnis des Gemischs aus robustem Harz zum Wasser gesteuert werden.
Die emulgierten Harzpartikel in dem wässrigen Medium können eine Größe von 1500 nm oder weniger, 10 bis 1200 nm oder 30 bis 1000 nm aufweisen.
Die Partikelgrößenverteilung eines Latex kann hierin 60 bis 300 nm oder 125 bis 200 nm betragen.
Der Grobstoffgehalt des Latex kann hierein 0 bis 5 % des Feststoffgehalts des Latex betragen. Unter Grobstoffgehalt versteht sich jedes Feststoffmaterial, das von einem 20-µm-Sieb aufgefangen wird.
Der Feststoffgehalt des Latex kann hierein 5 Gew.-% bis 80 Gew.-% oder 30 Gew.-% bis 40 Gew.-% auf Basis des Gesamtgewichts des Latex betragen.
Die Latexemulsion kann mit einem Farbstoff, optional in Form einer Farbstoffdispersion, und anderen Zusatzstoffen in Kontakt gebracht werden, um einen Toner mithilfe eines Emulsionsaggregations- und Koaleszenzverfahren zu bilden, so dass Partikelgrößen erhalten werden, die sich für Emulsionsaggregationsverfahren mit äußerst niedrigem Schmelzpunkt eignen.
Ein vorliegendes Tonerverfahren umfasst das Bereitstellen einer wässrigen Emulsion umfasst, die ein verzweigtes Polyester umfasst, das sich zur Verwendung bei der lösungsmittelfreien Emulgierung eignet, wobei das verzweigte Polyester ein erstes gewichtsgemitteltes Ausgangsmolekulargewicht vor einer lösungsmittelfreien Emulgierung und ein zweites gewichtsgemitteltes Molekulargewicht nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung aufweist, wobei das verzweigte Polyester eine Struktur besitzt, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung auf weniger als 20 % des ersten gewichtsgemittelten Ausgangsmolekulargewichts beschränkt, wobei das Polyester eine Verbindung der hierin oben beschriebenen Formel umfasst; und
Aggregieren von Tonerpartikeln aus der wässrigen Emulsion.
Optional umfasst das Tonerverfahren darüber hinaus das Koaleszieren der aggregierten Tonerpartikel.
Bei Ausführungsformen umfasst der Toner darüber hinaus das Enthalten eines Wachses; und optional eines Farbstoffs.
Bei Ausführungsformen umfasst das Tonerverfahren darüber hinaus wobei die aggregierten Tonerpartikel einen Kern bilden, und umfasst darüber hinaus das Hinzufügen einer zusätzlichen Emulsion während der Aggregation, um eine Schale über dem Kern zu bilden. Bei Ausführungsformen ist die zusätzliche Emulsion, die die Schale bildet, das gleiche Material wie die Emulsion, die den Kern bildet. Bei Ausführungsformen kann sich die zusätzliche Emulsion, die die Schale bildet, von dem Material, das den Tonerkern bildet, unterscheiden.
Der vorliegende Toner kann mithilfe eines Verfahrens gebildet werden, umfassend das Homogenisieren der Emulsion aus robustem Harz mit einem Tensid, einem optionalen Farbstoff und einem optionalen Wachs und einem optionalen Koagulans, um eine homogenisierte Toneraufschlämmung, die voraggregierte Partikel enthält, bei Raumtemperatur zu bilden; das Erhitzen der Aufschlämmung, um aggregierte Tonerpartikel zu bilden; optional das Anhalten der Toneraufschlämmung, nachdem die gewünschte aggregierte Partikelgröße erhalten wurde; und das weitere Erhitzen der aggregierten Partikel in der Aufschlämmung, um die aggregierten Partikel zu Tonerpartikel zu koaleszieren.
Das Erhitzen kann auf eine geeignete Temperatur für einen geeigneten Zeitraum erfolgen, z. B. auf eine Temperatur unter der Tg des Latex, beispielsweise 30 °C bis 70 °C, für 0,2 bis 6 h, woraus sich Toneraggregate mit einem volumengemittelten Durchmesser von 3 bis 15 µm oder einem volumengemittelten Durchmesser von 4 bis 8 µm ergeben.
Das Anhalten der Toneraufschlämmung zum Stoppen des Partikelwachstums kann mithilfe eines geeigneten Verfahrens durchgeführt werden. Der pH-Wert des Gemischs kann eingestellt werden, beispielsweise durch Anhalten der Aggregation der Partikel mit einer Pufferlösung mit einem pH-Wert von 7 bis 12 über einen Zeitraum von 1 min bis 1 h. Das Kühlen einer koaleszierten Toneraufschlämmung kann das Quenchen durch Zugeben eines Kühlmediums zu einer Temperatur von 20 ° C bis 40 ° C umfassen.
Das Koaleszieren der aggregierten Partikel zu Tonerpartikeln kann mithilfe eines geeigneten Verfahrens durchgeführt werden. Bei Ausführungsformen umfasst das Koaleszieren darüber hinaus das Erhitzen der aggregierten Partikel in der Aufschlämmung, um die aggregierten Partikel zu Tonerpartikeln zu koaleszieren. Bei Ausführungsformen kann die Aggregatsuspension auf eine Temperatur größer gleich die Tg des Latex erhitzt werden. Wenn die Partikel eine Kern-Schale-Konfiguration aufweisen, kann das Erhitzen auf über die Tg des ersten Latex, das zur Bildung des Kerns verwendet wurde, und die Tg des zweiten Latex, das zur Bildung der Schale verwendet wurde, erfolgen, um das Schalenlatex mit dem Kernlatex zu verschmelzen. Die Aggregatsuspension kann für 1 h bis 6 h auf 80 °C bis 120 °C erhitzt werden.
Die Toneraufschlämmung kann dann gewaschen und getrocknet werden.
Als hinzuzufügender Farbstoff können verschiedene bekannte geeignete Farbstoffe im vorliegenden Toner oder in den vorliegenden Farbstoffdispersionen enthalten sein, beispielsweise Färbemittel, Pigmente, Mischungen von Färbemitteln, Mischungen von Pigmenten, Mischungen von Färbemitteln und Pigmenten. Der Farbstoff kann in einer geeigneten Menge enthalten sein, beispielsweise 0,1 bis 35 Gew.-% des Toners.
Optional kann auch ein Wachs mit dem robusten Hybridharz und dem optionalen Farbstoff kombiniert werden, um Tonerpartikel zu bilden. Das Wachs kann in einer Dispersion bereitgestellt werden, die einen einzelnen Wachstyp oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren unterschiedlichen Wachsen enthalten kann. Ein einzelnes Wachs oder eine Kombination aus Wachsen kann hinzugefügt werden, um der Tonerzusammensetzung mehrere Eigenschaften zu verleihen.
Das Wachs kann in einer geeigneten Menge enthalten sein, beispielsweise 1 25 Gew.-% der Tonerpartikel.
Bei der Bildung von Tonerpartikeln kann ein Koagulans mit dem robusten Harz, dem optionalen Farbstoff und einem Wachs kombiniert werden, z. B. in einer Menge von 0 bis 5 Gew.-% der Tonerpartikel.
Die Tonerpartikel können darüber hinaus nach Wunsch oder Bedarf andere optionale Zusatzstoffe enthalten. in einer geeigneten Menge, z. B. 0,1 bis 5 Gew.-% des Toners.
Die Tonerpartikeln können mit Trägerpartikeln vermischt werden, um eine 2-Komponenten-Entwicklerzusammensetzung zu erzielen. Die Tonerkonzentration im Entwickler kann eine geeignete Konzentration sein, beispielsweise 1 Gew.-% bis 25 Gew.-% des Gesamtgewichts des Entwicklers.
Trägerpartikel können granulares Zirkon, granulares Silicium, Glas, Stahl, Nickel, Ferrite, Eisenferrite bzw. Siliciumdioxid umfassen.
Trägerpartikel können mit oder ohne Beschichtung verwendet werden und können einen Kern mit einer Beschichtung darüber enthalten, der aus einem Gemisch aus Polymeren gebildet ist, die in der triboelektrischen Reihe nicht in enger Nähe dazu vorliegen. Die Beschichtung kann Fluorpolymere, Terpolymere von Styrol, Methylmethacrylat und/oder Silane enthalten.
Beispiel 1
Ein Cyan-Polyesteremulsionsaggregations-Vergleichstoner wurde im 2-l-Labormaßstab (150 g trockener theoretischer Toner) hergestellt. Zwei amorphe Emulsionen, die jeweils 2 Teile Dowfax^® 2A1 Tensid, Alkyldiphenyloxiddisulfonattensid, erhältlich von The Dow Chemical Company, pro Teil Harz enthielten, wurden vermischt, die erste amorphe Emulsion in einer Menge von 109 g mit einem Feststoffgehalt von 35 %, ebenfalls enthaltend 109 g amorphes Poly(copropoxyliertes Bisphenolcotherephthalat-cofumarat-Harz, und die zweite amorphe Emulsion in einer Menge von 114 g amorphes Poly(copropoxyliertes Bisphenol-coexthoxyliertes Bisphenol-cotherephthalat)-Harz. Zu diesem Gemisch wurden 30 g einer kristallinen Poly(nonylendecanoat)-Emulsion bei einem Feststoffgehalt von 35 % hinzugefügt, enthaltend 2 Teile pro 100) Dowfax^® 2A1 Tensid pro 100 Teile Harz, 46 g Polyethylenwachs (Accumelt^® R3910, IGI Waxes) und 53 g Cyan-Pigmentdispersion (Cyan-15:3-Dispersion), das Gemisch wurde vermischt und danach mit 0,3 M Salpetersäure auf einen pH-Wert von 4,2 eingestellt. Dann wurde die Aufschlämmung für insgesamt 5 min bei 3000 bis 4000 U/min homogenisiert, während 2,69 g Aluminiumsulphatkoagulans, vermischt mit 36 g entionisiertem Wasser, hinzugefügt wurden. Danach wurde die Aufschlämmung in den 2-l-Büchi übertragen und bei 460 U/min vermischt. Dann wurde die Aufschlämmung bei einer Chargentemperatur von 45 °C aggregiert. Während der Aggregation wurde eine Schale, die aus den gleichen amorphen Emulsionen wie im Kern bestand, hinzugefügt und die Charge wurde weiter auf 45 °C erhitzt, um die gewünschte Partikelgröße zu erhalten. Nachdem die gewünschte Partikelgröße erzielt wurde, wurde der pH-Wert mittels Natriumhydroxid, (NaOH), Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) eingestellt und danach wurde die Aggregation mit NaOH gestoppt. Das Verfahren wird fortgesetzt, wobei die Reaktortemperatur (Tr) erhöht wird, um 85 °C zu erreichen, wobei der pH-Wert bei der gewünschten Temperatur mittels 0,3 M Salpetersäure auf 7,15 eingestellt wird, bei dem die Partikel zu koaleszieren beginnen. Nach zweieinhalb Stunden erreichen die Partikel > 0,962 und werden in einem Eisbad quenchgekühlt. Die Endpartikelgröße, GSDv und GSDn beliefen sich auf 5,89, 1,22 bzw. 1,23. Feinstoffe (1 bis 4 µm), Grobstoffe (> 16 µm) und Kreisförmigkeit beliefen sich auf 10,74 %, 0,73 % und 0,972. 1 zeigt eine normalisierte Zählung (Y-Achse) versus Durchmesser (µm, X-Achse), Volumendifferential und Zahlendifferential für die Partikel aus Vergleichsbeispiel 1.
Beispiel 2

Ein Cyan-Polyestertoner gemäß der vorliegenden Offenbarung wurde im 2-l-Labormaßstab (150 g trockener theoretischer Toner) hergestellt. Es wurde eine amorphe Emulsion hergestellt, umfassend 2 Teile Dowfax^® 2A1 Tensid pro Teil Harz und 388 g einer Dispersion aus robustem Harz der vorliegenden Offenbarung, bei der es sich um Poly(copropoxyliertes Bisphenol-coglykoxyliertes Bisphenol-coethyliertes Cotherephthalat-cofumarat) handelt, bei einem Feststoffgehalt von 20 Gew.-%, und mit 30 g eines kristallinen Poly(nonylen-decanoats) bei einem Feststoffgehalt von 35 % vermischt, wobei die Emulsion 2 Teile pro 100) Dowfax^® 2A1 Tensid pro 100 Teile Harz, 46 g Polyethylenwachs (Accumelt^® R3910, IGI Waxes) und 53 g Pigmentdispersion (Cyan-15:3-Dispersion) enthielt, das Gemisch wurde vermischt und danach mit 0,3 M Salpetersäure auf einen pH-Wert von 4,2 eingestellt. Dann wurde die Aufschlämmung für insgesamt 5 min bei 3000 bis 4000 U/min homogenisiert, während 2,69 g Aluminiumsulphatkoagulans, vermischt mit 36 g entionisiertem Wasser, hinzugefügt wurden. Danach wurde die Aufschlämmung in den 2-l-Büchi übertragen und bei 460 U/min vermischt. Dann wurde die Aufschlämmung bei einer Chargentemperatur von 41 °C aggregiert. Während der Aggregation wurde eine Schale, die aus der gleichen amorphen Emulsion wie im Kern bestand, hinzugefügt und die Charge wurde weiter auf 41 °C erhitzt, um die gewünschte Partikelgröße zu erhalten. Nachdem die gewünschte Partikelgröße erzielt wurde, wurde der pH-Wert mittels NaOH und EDTA eingestellt und danach wurde die Aggregation mit NaOH gestoppt. Das Verfahren wurde fortgesetzt, wobei die Reaktortemperatur (Tr) erhöht wurde, um 70 °C zu erreichen, wobei der pH-Wert bei der gewünschten Temperatur mittels Natriumacetatpuffer auf 7,10 eingestellt wird, bei dem die Partikel zu koaleszieren beginnen. Nach dreieinhalb Stunden erreichen die Partikel > 0,962 und werden durch Senken der Reaktortemperatur gekühlt und nicht wie in einer Standardcharge gequencht. Die Endpartikelgröße, GSDv und GSDn beliefen sich auf 5,77, 1,34 bzw. 1,34. Feinstoffe (1 bis 4 µm), Grobstoffe (> 16 µm) und Kreisförmigkeit beliefen sich auf 24,66 %, 0,10 % und 0,963. 2 zeigt eine normalisierte Zählung (Y-Achse) versus Durchmesser (µm, X-Achse), Volumendifferential und Zahlendifferential für die Partikel aus Beispiel 2. Tabelle

	Typ des amorphen Latex	Partikel D50/GSDv/GSDn	Partikelkreisförmigkeit	Anmerkungen
Beispiel 1	Zwei amorphe Latices	5,9/1,22/1,23	0,92	Kontrolle von Tonergröße, GSD und Kreisförmigkeit
Beispiel 2	Robustes Hybrid harzlatex	5,8/1,34/1,34	0,963	Niedrigere Koaleszenztemperatur bei 70 °C statt 85 °C aufgrund der Eigenschaften des Hybridharzes

Claims

Toner, umfassend: ein verzweigtes Polyester, das ein erstes gewichtsgemitteltes Ausgangsmolekulargewicht vor einer lösungsmittelfreien Emulgierung und ein zweites gewichtsgemitteltes Molekulargewicht nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung aufweist, wobei das verzweigte Polyester eine Struktur besitzt, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung auf weniger als 20 % des ersten gewichtsgemittelten Ausgangsmolekulargewichts beschränkt, wobei das Polyester eine Verbindung der folgenden Formel umfasst: oder wobei R eine Alkylengruppe ist, und wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können; wobei R' eine Alkylengruppe ist, und wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können; wobei alle Carbonylkohlenstoffe benachbart R' durch zumindest zwei Atome getrennt sind, wenn die beiden Atome durch eine Einzelbindung getrennt ist; oder wobei alle Carbonylatome benachbart R' durch zumindest drei in Reihe kovalent verknüpfte Atome getrennt sind; wobei m eine ganze Zahl von 1 bis 1000 ist; und wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 1000 ist; ein optionales Wachs; und einen optionalen Farbstoff; optional wobei die Verzweigung des verzweigten Polyesters durch Herstellen des verzweigten Polyesters mit einem Säuremonomer mit drei oder mehr Carboxylsäuregruppen erzielt wird; oder optional wobei die Verzweigung durch Herstellen des verzweigten Polyesters mit einem Säuremonomer erzielt wird, das aus der Gruppe, bestehend aus Trimesinsäure, Biphenyl-3,4′,5-tricarboxylsäure, 1,3,5-Trimethylcyclohexan-1,3,5-tricarboxylsäure, Cyclohexan-1,3,5-tricarboxylsäure, Biphenyl-3,3′,5,5′-tetracarboxylsäure, Zitronensäure, Tricarboxylsäure, Butantricarboxylsäure und Nitrilotriessigsäure, ausgewählt ist.
Toner nach Anspruch 1, wobei das verzweigte Polyester säureabgeleitete Verzweigungsstellen enthält, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern; wobei das verzweigte Polyester alkoholabgeleitete Verzweigungsstellen enthält, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern; oder wobei das verzweigte Polyester eine Kombination aus säureabgeleiteten Verzweigungsstellen und alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern.
Toner nach Anspruch 1, wobei das verzweigte Polyester Verzweigungsstellen enthält, die von einem Alkohol-Verzweigungsmonomer mit drei oder mehr Hydroxylgruppen abgeleitet sind; oder wobei das verzweigte Polyester Verzweigungsstellen enthält, die von einem Alkohol-Verzweigungsmonomer abgeleitet sind, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus glykoxyliertem Bisphenol A, glycerinmodifizierten Bisphenol-A-Derivate, Glycerin, Pentaerythritol, Trimethylolpropan, Mannitol, Sorbitol, Xylitol, Glukose, Fruktose, Sukrose.
Toner nach Anspruch 1, wobei das verzweigte Polyester einen Teil enthält, der von einer Disäure oder einem Diester abgeleitet ist; oder wobei das verzweigte Polyester einen Teil enthält, der von einer Disäure oder einem Diester abgeleitet ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Trimellitsäure, Dimethylfumurat, Dimethylitaconat, cis-1,4-Diacetoxy-2-buten, Diethylfumarat, Diethylmaleat, Maleinsäure, Bernsteinsäure, Itakonsäure, Bernsteinanhydrid, Dodecylbernsteinsäure, Dodecylbernsteinanhydrid, Glutarsäure, Glutaranhydrid, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure, Dodecandisäure, Dimethylterephthalat, Diethylterephthalat, Dimethylisophthalat, Diethylisophthalat, Dimethylphthalat, Phthalanhydrid, Diethylphthalat, Dimethylsuccinat, Dimethylfumarat, Dimethylmaleat, Dimethylglutarat, Dimethyladipat, Dimethyldodecylsuccinat.
Toner nach Anspruch 1, wobei der Toner ein einzelnes Harz enthält, das den verzweigten Polyester umfasst.
Toner nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen kristallinen Polyester.
Toner nach Anspruch 1, wobei das verzweigte Polyester ein amorpher Polyester ist; und optional wobei der Toner ferner einen kristallinen Polyester umfasst.
Entwickler, der den Toner nach Anspruch 1, und einen Träger umfasst.
Tonerverfahren, umfassend das Bereitstellen einer wässrigen Emulsion umfasst, die ein verzweigtes Polyester umfasst, das sich zur Verwendung bei der lösungsmittelfreien Emulgierung eignet, wobei das verzweigte Polyester ein erstes gewichtsgemitteltes Ausgangsmolekulargewicht vor einer lösungsmittelfreien Emulgierung und ein zweites gewichtsgemitteltes Molekulargewicht nach einer lösungsmittelfreien Emulgierung aufweist, wobei das verzweigte Polyester eine Struktur besitzt, die den Abbau des Polyesters während der lösungsmittelfreien Emulgierung auf weniger als 20 % des ersten gewichtsgemittelten Ausgangsmolekulargewichts beschränkt, wobei das Polyester eine Verbindung der folgenden Formel umfasst: oder wobei R eine Alkylengruppe ist, und wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können; wobei R' eine Alkylengruppe ist, und wobei die Alkylengruppe aus linearen und verzweigten, gesättigten und ungesättigten, cyclischen und acyclischen sowie substituierten und unsubstituierten Alkylengruppen ausgewählt sein kann, und wobei Heteroatome in der Alkylengruppe vorhanden oder nicht vorhanden sein können; wobei alle Carbonylkohlenstoffe benachbart R' durch zumindest zwei Atome getrennt sind, wenn die beiden Atome durch eine Einzelbindung getrennt ist; oder wobei alle Carbonylatome benachbart R' durch zumindest drei in Reihe kovalent verknüpfte Atome getrennt sind; wobei m eine ganze Zahl von 1 bis 1000 ist; und wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 1000 ist; und Aggregieren der Tonerpartikel aus der wässrigen Emulsion optional ferner umfassend: Koaleszieren der aggregierten Tonerpartikel; optional ferner umfassend: Enthalten eines Wachses; und optional eines Farbstoffs; und optional wobei die aggregierten Tonerpartikel einen Kern bilden, ferner umfassend: Hinzufügen einer zusätzlichen Emulsion während der Aggregation, um eine Schale über dem Kern zu bilden; oder wobei die aggregierten Tonerpartikel einen Kern bilden, ferner umfassend: Hinzufügen einer zusätzlichen Emulsion während der Aggregation, um eine Schale über dem Kern zu bilden, wobei die zusätzliche Emulsion, die die Schale bildet, das gleiche Material wie die Emulsion ist, die den Kern bildet.
Tonerverfahren nach Anspruch 9, wobei das verzweigte Polyester säureabgeleitete Verzweigungsstellen enthält, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern; wobei das verzweigte Polyester alkoholabgeleitete Verzweigungsstellen enthält, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern; oder wobei das verzweigte Polyester eine Kombination aus säureabgeleiteten Verzweigungsstellen und alkoholabgeleiteten Verzweigungsstellen beinhaltet, die den Abbau des Polyesters während lösungsmittelfreier Emulgierungsverfahren insgesamt einschränken oder verhindern; oder wobei das verzweigte Polyester ein amorphes Polyester ist; und wobei der Toner ferner ein kristallines Polyester umfasst.