DE102016211757A1 - Styrol-acrylat-hybridtoner-verfahren unter verwendung eines koaleszenzmittels mit niedrigem voc-gehalt (volatile organic compound) in den tonerschalen - Google Patents

Styrol-acrylat-hybridtoner-verfahren unter verwendung eines koaleszenzmittels mit niedrigem voc-gehalt (volatile organic compound) in den tonerschalen Download PDF

Info

Publication number
DE102016211757A1
DE102016211757A1 DE102016211757.2A DE102016211757A DE102016211757A1 DE 102016211757 A1 DE102016211757 A1 DE 102016211757A1 DE 102016211757 A DE102016211757 A DE 102016211757A DE 102016211757 A1 DE102016211757 A1 DE 102016211757A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
toner
styrene
shell
core
mixture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102016211757.2A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102016211757B4 (de
Inventor
Richard PN Veregin
Valerie M. Farrugia
Nan-Xing Hu
Sandra J. Gardner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xerox Corp filed Critical Xerox Corp
Publication of DE102016211757A1 publication Critical patent/DE102016211757A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102016211757B4 publication Critical patent/DE102016211757B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
    • G03G9/113—Developers with toner particles characterised by carrier particles having coatings applied thereto
    • G03G9/1131—Coating methods; Structure of coatings
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/093—Encapsulated toner particles
    • G03G9/09307—Encapsulated toner particles specified by the shell material
    • G03G9/09314—Macromolecular compounds
    • G03G9/09328—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/093—Encapsulated toner particles
    • G03G9/0935—Encapsulated toner particles specified by the core material
    • G03G9/09357—Macromolecular compounds
    • G03G9/09371—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/093—Encapsulated toner particles
    • G03G9/09392—Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/10—Developers with toner particles characterised by carrier particles
    • G03G9/113—Developers with toner particles characterised by carrier particles having coatings applied thereto
    • G03G9/1132—Macromolecular components of coatings
    • G03G9/1133—Macromolecular components of coatings obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Abstract

Es werden Verfahren zur Herstellung von Hybridtoner-Zusammensetzungen mit Tonerpartikeln offenbart, die eine Struktur des Kern-Schale-Typs besitzen, wobei die Schale ein nicht-flüchtiges Koaleszenzmittel enthält. Insbesondere beziehen sich die Ausführungsformen auf Verfahren zur Herstellung von Styrol-Acrylat-Hybridtoner-Zusammensetzungen.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Hybridtoner-Zusammensetzungen mit Tonerpartikeln, die eine Struktur des Kern-Schale-Typs besitzen, wobei die Schale ein nicht-flüchtiges (d. h. mit niedrigem VOC-Gehalt (Volatile Organic Compound – flüchtige organische Verbindung) Koaleszenzmittel enthält. Insbesondere beziehen sich die hier beschriebenen Ausführungsformen auf Verfahren zur Herstellung von Styrol-Acrylat-Hybridtoner-Zusammensetzungen.
  • Hybridtoner, bei denen ein Teil des Polyesterharzlatex durch einen Styrol/Acrylat-Latex ersetzt ist, sind ein Schlüssel zur Ermöglichung künftiger Kosten-senkung bei bestimmten Tonerprodukten. Beispielsweise können Hybridtoner eine Styrol/Acrylatschale und einen Kern enthalten, der ein Styrol-Acrylat-Copolymer und einen amorphen Polyester umfasst. Durch das Ersetzen des Polyesters durch mehr Styrol/Acrylat-Copolymer werden die Kosten gesenkt, da Polyester traditionell ein teureres Material ist. Nicht nur sind die Polyesterrohstoffe im Allgemeinen teurer, auch die Herstellung von Polyesterlatex, um dessen Verwendung in Emulsions-Aggregationstoner zu ermöglichen, erfordert einen zusätzlichen Verarbeitungsschritt, welcher oftmals die Verwendung von Lösungsmitteln erfordert, wohingegen Styrol/Acrylat-Copolymere direkt als ein Latex hergestellt werden können, wenn das Harz durch Emulsionspolymerisation hergestellt wird. Allerdings ist das Verfahren zur Herstellung dieser Hybridtoner anspruchsvoll, weil die Herstellung der Styrol/Acrylatschale verglichen mit dem Polyester im Kern eine höhere Temperatur für die Koaleszenz erfordert. Zum Beispiel wird ein Polyesteremulsions-/Aggregationstoner, der durch ein Chargenverfahren hergestellt wird, im Allgemeinen bei Temperaturen von etwa 70 °C bis etwa 85 °C koalesziert, wogegen ein Styrol/Acrylat-Toner im Allgemeinen bei Temperaturen oberhalb von 90 °C koalesziert wird, üblicherweise von 95 bis 96 °C.
  • Ein potenzieller Ansatz zur Lösung dieses Gegensatzes ist die Erhöhung der Koaleszenztemperatur in dem Emulsionsaggregationsverfahren auf die für Styrol/Acrylate üblichen 95 bis 96 °C. Allerdings kann je nach den Tg-Werten des in der Schale verwendeten Styrol-Acrylat-Latex sogar die Erhöhung der Koaleszenztemperatur nicht ausreichend sein, um eine vollständige Koaleszenz zu ermöglichen, was zu rauer Oberflächenmorphologie der Tonerpartikel führt oder was einen Verlust der Kontrolle über die Tonerpartikel im Koaleszenzverfahren bewirken kann, was zu schlechten Partikeleigenschaften führt, wie z. B. Tonerpartikelgröße, Tonerpartikelform, geometrischer Größenverteilung (Geometric Size Distribution – GSD), feinen und groben Tonerpartikeln, sowie zur Abweisung des Styrol/Acrylat-Latex oder zur Abweisung anderer Komponenten wie z. B. Wachs oder Pigment.
  • Es besteht daher ein Bedarf zur Verbesserung der Koaleszenz des Styrol-Acrylats zur Herstellung von Hybridtonerpartikeln. Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben herausgefunden, dass durch Einbeziehung eines Koaleszenzmittels mit niedrigem VOC-Gehalt (Volatile Organic Compound – flüchtige organische Verbindung) in den Tonerschalen die Koaleszenz des Styrol-Acrylats verbessert werden kann.
  • Entsprechend den hier beschriebenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridtoners bereitgestellt, der über einen Kern und eine Schale verfügt, das Verfahren umfassend das Mischen eines ersten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz, mindestens einen amorphen Polyesterlatex, einen optionalen kristallinen Polyesterlatex, ein Wachs und ein optionales Färbemittel umfasst, um eine Kernmischung zu bilden; das optionale Hinzufügen des Koagulans zu der Kernmischung; das Erhitzen der Kernmischung auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die Kernmischung zu aggregieren und somit aggregierte Kernpartikel zu bilden; das Mischen eines zweiten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz und ein Koaleszenzmittel umfasst, um eine Schalenmischung zu bilden; das Aufbringen der Schalenmischung auf die aggregierten Kernpartikel; das Erhitzen der Schalenmischung und der aggregierten Kernpartikel auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die aggregierten Kernpartikel zu koaleszieren und somit Tonerpartikel zu bilden; und das Isolieren der Tonerpartikel.
  • In bestimmten Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridtoners bereitgestellt, der über einen Kern und eine Schale verfügt, das Verfahren umfassend das Mischen eines ersten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz, mindestens einen amorphen Polyesterlatex, einen optionalen kristallinen Polyesterlatex, ein optionales Färbemittel und ein optionales Wachs umfasst, um eine Kernmischung zu bilden; das optionale Hinzufügen des Koagulans zu der Kernmischung; das Erhitzen der Kernmischung auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die Kernmischung zu aggregieren und somit aggregierte Kernpartikel zu bilden; das Mischen eines zweiten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz und 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandiolmonoisobutyrat umfasst, um eine Schalenmischung zu bilden; das Aufbringen der Schalenmischung auf die aggregierten Kernpartikel; das Erhitzen der Schalenmischung und der aggregierten Kernpartikel auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die aggregierten Kernpartikel zu koaleszieren und somit Tonerpartikel zu bilden; und das Isolieren der Tonerpartikel.
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Ausführungsformen kann Bezug auf die beigefügten Figuren genommen werden.
  • 1 zeigt in einer rasterelektronenmikroskopischen (SEM) Aufnahme mit 13.000facher Vergrößerung die Toneroberfläche eines Kontroll-Hybridtoners.
  • 2 zeigt in einer rasterelektronenmikroskopischen (SEM) Aufnahme mit 13.000facher Vergrößerung die Toneroberfläche eines offenbarungsgemäßen Hybridtoners mit 1 % Texanol.
  • 3 zeigt in einer rasterelektronenmikroskopischen (SEM) Aufnahme mit 10.000facher Vergrößerung die Toneroberfläche eines offenbarungsgemäßen Hybridtoners mit 5 % Texanol.
  • 4 zeigt in einer rasterelektronenmikroskopischen (SEM) Aufnahme mit 12.000facher Vergrößerung die Toneroberfläche eines offenbarungsgemäßen Hybridtoners mit 5 % Texanol.
  • In der nachstehenden Beschreibung sollte es verständlich sein, dass andere Ausführungsformen genutzt werden können und dass strukturelle und operative Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass damit vom Umfang der hier offenbarten vorliegenden Ausführungsformen abgewichen wird.
  • In dieser Beschreibung und in den nachfolgenden Ansprüchen schließen Singularformen wie z. B. „ein“, „eine“, „der“, „die“, „das“ die Pluralformen ein, sofern das durch den Inhalt nicht anderweitig vorgegeben wird. Alle hier offenbarten Bereich schließen, sofern nicht speziell angegeben, alle Endpunkte und Zwischenwerte ein.
  • Die vorliegende Offenbarung stellt Verfahren zur Herstellung eines Hybridtoners bereit, der einen Kern und eine Schale besitzt, wobei die Schale ein nicht-flüchtiges (d. h. mit niedrigem VOC-Gehalt (Volatile Organic Compound – flüchtige organische Verbindung) Koaleszenzmittel enthält.
  • Das Verfahren umfasst das Herstellen einer Kernmischung (bzw. eines Kernlatex) und das Erhitzen der Kernmischung, um aggregierte Kernpartikel zu bilden; das Herstellen einer Schalenmischung (bzw. eines Schalenlatex), das Aufbringen der Schalenmischung auf die aggregierten Kernpartikel; das Erhitzen der Schalenmischung und der aggregierten Kernpartikel, um die aggregierten Kernpartikel zu koaleszieren und somit Tonerpartikel zu bilden; und das Isolieren der Tonerpartikel.
  • Das Herstellen der Kernpartikel umfasst das Mischen (1) eines ersten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz, mindestens einen amorphen Polyesterlatex und einen optionalen kristallinen Polyesterlatex umfasst; (2) eines Wachses und (3) eines optionalen Färbemittels, um eine Kernmischung zu bilden; das optionale Hinzufügen eines Koagulans zu der Kernmischung; das Erhitzen der Kernmischung auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die Kernmischung zu aggregieren und somit aggregierte Kernpartikel zu bilden.
  • Das Herstellen der Tonerschale umfasst das Mischen eines zweiten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz und ein Koaleszenzmittel umfasst, um eine Schalenmischung zu bilden.
  • Schließlich werden die Tonerpartikel gewonnen durch das Aufbringen der Schalenmischung auf die aggregierten Kernpartikel; das Erhitzen der Schalenmischung und der aggregierten Kernpartikel auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die aggregierten Kernpartikel zu koaleszieren und somit Tonerpartikel zu bilden.
  • Der Toner gemäß der vorliegenden Offenbarung kann durch Emulsionsaggregation (EA) hergestellt werden. Das Koaleszenzmittel mit niedrigem VOC-Gehalt kann während des Emulsionspolymerisationsschritts in die Tonerschale integriert werden. Die Emulsionspolymerisation ist eine Technik, die zur Bildung von Polymeren verwendet werden, bei der Monomere in eine Mizelle diffundiert werden, wo die radikalische Polymerisation fortgesetzt wird und es schließlich zur Bildung von Polymerpartikeln kommt. Das Koaleszenzmittel kann mit einem Polymerharz (d. h. einem zweiten Latex) gemischt werden, um eine Schalenmischung zu bilden. Der zweite Latex enthält mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz. Durch die Integration des Koaleszenzmittels in den zweiten Latex wird nicht nur sichergestellt, dass das Koaleszenzmittel innerhalb der Schalenmischung homogen verteilt ist, sondern sie lokalisiert das Koaleszenzmittel auch in der dadurch gebildeten Tonerschale. Das Koaleszenzmittel mit niedrigem VOC-Gehalt diffundiert in die Schalenmischung (oder den Schalenlatex) und wird damit innerhalb des Schalenlatex eingekapselt. Während der Koaleszenz kann ein Teil des Koaleszenzmittels weiter in das Substrat diffundieren, was zu einer harten und robusten Tonerbeschichtung führt.
  • Die Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung unterscheiden sich von den Verfahren, die im US-Patent Nr. 7,736,831 (nachfolgend „das ‘831-Patent“) offenbart sind, welche das Hinzufügen eines Koaleszenzmittels in den Toner nach der Aggregation und vor der Koaleszenz umfassen. Die Verfahren des ‘831-Patents stellen Tonerzusammensetzungen bereit, die ein Koaleszenzmittel enthalten, das in den gesamten Toner gemischt wird, also nicht nur in die Tonerschale, wie das in der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist. Das Vorhandensein des Koaleszenzmittels nur in der Tonerschale ist wichtig für das Herstellungsverfahren eines Hybridtoners, insbesondere für das Herstellungsverfahren eines Styrol-Acrylat-Hybridtoners, um eine glatte Schalenoberfläche für den Hybridtoner zu erhalten, während der Kern des Toners nicht signifikant betroffen wird, der etwas Polyesterharz enthält. Während des Emulsions-/Aggregations-Koaleszenzschritts weist das Polyesterharz in dem Kern eine relativ geringe Viskosität auf, während die Styrol-Acrylat-Schale eine relativ hohe Viskosität aufweist. Damit wird es, wenn das Koaleszenzmittel in den Tonerkern einbezogen wird, für die Schale schwierig, das Polyesterharz in den Kern einzukapseln. Außerdem kann beim Vorhandensein des Koaleszenzmittels im Kern die Schale aufgrund ihrer relativ hohen Viskosität bei der Koaleszenztemperatur möglicherweise nicht gut fließen, was dazu führen kann, dass die Tonerpartikel aneinander haften. Das Einbeziehen eines Koaleszenzmittels ausschließlich in die Schale (d. h. nicht im Kern enthalten) hat kaum Auswirkungen auf die Viskosität des Polyesters im Kern und hat damit kaum Auswirkungen auf das gesamte Tonerverfahren. Das liegt daran, dass das Koaleszenzmittel, das ausschließlich in der Schale vorhanden ist, wirksam die Viskosität des Styrols/Acrylats in der Schale verringert, wodurch die Schale bei der gewünschten Koaleszenztemperatur sehr zügig koalesziert.
  • Das Koaleszenzmittel, das in die Tonerschale des Hybridtoners gemäß der vorliegenden Offenbarung integriert werden soll, hat einen hohen Siedepunkt bei Atmosphärendruck von ungefähr 250 °C bis ungefähr 450 °C, von ungefähr 250 °C bis ungefähr 350 °C oder von ungefähr 250 °C bis ungefähr 400 °C.
  • In Ausführungsformen hat das Koaleszenzmittel bei 20 °C eine Flüchtigkeit von ungefähr 10–8 bis ungefähr 10–2 mmHg, von ungefähr 10–8 bis ungefähr 10–3 mmHg, von ungefähr 10–6 bis ungefähr 10–2 mmHg.
  • In Ausführungsformen ist das Koaleszenzmittel wasserunlöslich. In Ausführungsformen hat das Koaleszenzmittel bei 20 °C eine Wasserlöslichkeit von unter ungefähr 0,5 Masseprozent oder von 0 bis ungefähr 0,2 Masseprozent oder von 0 bis ungefähr 0,15 Masseprozent.
  • In Ausführungsformen enthält das Koaleszenzmittel mindestens eine Esterbindung. In Ausführungsformen ist das Koaleszenzmittel eine organische Verbindung, die von 8 bis 20 Kohlenstoffatome, von 10 bis 15 Kohlenstoffatome oder von 8 bis 25 Kohlenstoffatome enthält. Das Koaleszenzmittel kann TEXANOL® umfassen, das von der Eastman Chemical Company erhältlich ist (2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandiolmonoisobutyrat, oder IUPAC: 3-Hydroxy-2,2,4-Trimethylpentyl-2-Methylpropanoat), 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandioldiisobutyrat, 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandiolmonoisobutyrate, Triethylenglycol-di-2-Ethylhexanoat, Benzylbenzoat, Diethylenglycoldibenzoat oder IUPAC: 2-[2-(Benzoyloxy)ethoxy]ethylbenzoat, 3-Phenylpropylbenzoat, Dipropylenglycoldibenzoat, Propylenglycoldibenzoat oder Mischungen davon.
  • Zwei oder mehr Koaleszenzmittel können mit dem zweiten Latex gemischt werden. Wenn zwei Koaleszenzmittel verwendet werden, kann das Verhältnis der beiden Koaleszenzmittel von ungefähr 1:5 bis ungefähr 5:1, von ungefähr 1:3 bis ungefähr 3:1 oder von ungefähr 1:2 und bis ungefähr 2:1 betragen. Wenn drei Koaleszenzmittel verwendet werden, kann der Anteil des dritten Koaleszenzmittels gleich oder kleiner sein als der Anteil von einem der beiden ersten Koaleszenzmittel.
  • Tabelle 1 unten listet einige Beispiele für Koaleszenzmittel auf, die sich zur Verwendung entsprechend den Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung eignen.
    Figure DE102016211757A1_0002
  • Der Anteil des Koaleszenzmittels. das beim Mischen mit dem zweiten Latex verwendet wird, um die Schalenmischung herzustellen, beträgt von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5,0 Masseprozent, von ungefähr 0,5 bis ungefähr 1,0 Masseprozent oder von ungefähr 0,5 bis ungefähr 2,0 Masseprozent, basierend auf dem Feststoffgehalt in der Schalenmischung.
  • Der Großteil des Koaleszenzmittels (z. B. mindestens 95 Masseprozent der Gesamtmasse des verwendeten Koaleszenzmittels) verdampft während der nachfolgenden Verfahrensschritte nicht, so dass das Koaleszenzmittel in den endgültig hergestellten Hybridtonerpartikeln in einem Anteil von ungefähr 0,01 bis ungefähr 2,0 Masseprozent, von ungefähr 0,05 bis ungefähr 0,3 Masseprozent oder von ungefähr 0,1 bis ungefähr 1,0 Masseprozent, basierend auf der endgültigen Trockenmasse der Hybridtonerpartikel.
  • Polymerharz
  • Die ersten und zweiten Latexe können gleich oder unterschiedlich sein. Der erste Latex enthält mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz. Der zweite Latex enthält mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz. Das mindestens eine Styrol-Acrylat-Polymerharz in dem ersten Latex und das in dem zweiten Latex können gleich oder unterschiedlich sein.
  • Veranschaulichende Beispiele für spezifische Polymere für die ersten und zweiten Latexe umfasse, zum Beispiel, Poly(styrol-alkylacrylat), Poly(styrolalkylmethacrylat), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-alkylmethacrylatacrylsäure), Poly(alkylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-arylacrylat), Poly(arylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrolalkylacrylat-acrylonitril-acrylsäure), Poly(alkylacrylat-acrylonitril-acrylsäure, Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylatbutadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylatbutadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylatisopren), 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-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylatmethacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylonitril), Poly(styrol-butylacrylat-acrylonitrilacrylsäure) und andere ähnliche Polymere. Die Alkylgruppe in den zuvor genannten Polymeren kann jede Alkylgruppe sein und kann insbesondere eine C1-C12-Alkylgruppe sein, zum Beispiel einschließlich Methyl, Ethyl, Propyl und Butyl. Als die Arylgruppe kann jede nach dem Stand der Technik bekannte Arylgruppe verwendet werden.
  • Amorphes Polyesterharz
  • Die Tonerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthält Kernpartikel, die ein amorphes Polyesterharz umfassen. Die Bildung des amorphen Polyesterharzes kann durch Reaktion eines Diols mit einer Disäure in Anwesenheit eines optionalen Katalysators erfolgen. Beispiele für Disäuren oder Diester, einschließlich der Vinyldisäuren oder Vinyldiester, die zur Herstellung von amorphen Polyestern verwendet werden, umfassen Dicarbonsäuren oder Diester wie z. B. Terephthalsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Fumarsäure, Dimethylfumarat, Dimethylitaconat, cis, 1,4-Diacetoxy-2-buten, Diethylfumarat, Diethylmaleat, 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 und Kombinationen von diesen. Die organische Disäure oder der Diester kann, zum Beispiel, in einem Anteil von ungefähr 40 bis ungefähr 60 Molprozent des Harzes vorhanden sein, in Ausführungsformen von ungefähr 42 bis ungefähr 52 Molprozent des Harzes, in Ausführungsformen von ungefähr 45 bis ungefähr 50 Molprozent des Harzes.
  • Beispiele für Diole, die zur Herstellung des amorphen Polyesters verwendet werden können, 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, Xylendimethanol, Cyclohexandiol, Diethylenglycol, bis(2-Hydroxyethyl)oxid, Dipropylenglycol, Dibutylen und Kombinationen von diesen. Der Anteil des organischen Diols kann variieren und kann, zum Beispiel, in einem Anteil von ungefähr 40 bis ungefähr 60 Molprozent des Harzes vorhanden sein, in Ausführungsformen von ungefähr 42 bis ungefähr 55 Molprozent des Harzes, in Ausführungsformen von ungefähr 45 bis ungefähr 53 Molprozent des Harzes.
  • Beispiele für die Polykondensationskatalysatoren, die zur Bildung entweder des kristallinen oder des amorphen Polyesters verwendet werden können, umfassen Tetraalkyltitanate, Dialkylzinnoxide, wie zum Beispiel Dibutylzinnoxid, Tetraalkylzinne, wie zum Beispiel Dibutylzinndilaurat, und Dialkylzinnoxidhydroxide, wie zum Beispiel Butylzinnoxidhydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxid, Zinn(II)-oxid oder Kombinationen von diesen. Solche Katalysatoren können beispielsweise in Anteilen von ungefähr 0,01 Molprozent bis ungefähr 5 Molprozent verwendet werden, basierend auf der Ausgangsdisäure oder dem Ausgangsdiester, die bzw. der zur Erzeugung des Polyesterharzes verwendet wird. In Ausführungsformen umfassen geeignete amorphe Harze Polyester, Polyamide, Polyimide, Polyolefine, Polyethylen, Polybutylen, Polyisobutyrat, Ethylen-Propylen-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polypropylen, Kombinationen von diesen und dergleichen. Beispiele für amorphe Harze, die verwendet werden können, umfassen alkali-sulfonierte Polyesterharze, verzweigte alkali-sulfonierte Polyesterharze, alkali-sulfonierte Polyimidharze und verzweigte alkali-sulfonierte Polyimidharze. Alkali-sulfonierte Polyesterharze können in Ausführungsformen nützlich sein, wie z. B. die Metall- oder Alkalisalze von Copoly(ethylen-terephthalat)-copoly(ethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-terephthalat)-copoly(propylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(diethylenterephthalat)-copoly(diethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-diethylenterephthalat)-copoly(propylen-diethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-butylen-terephthalat)-copoly(propylen-butylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat)-copoly(propoxyliertes Bisphenol-A-5-sulfo-isophthalat), Copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-fumarat)-copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-5-sulfoisophthalat) und copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-maleat)-copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-5-sulfo-isophthalat), wobei das Alkalimetall, zum Beispiel, ein Natrium-, Lithium- oder Kaliumion ist.
  • In Ausführungsformen wie den oben erwähnten kann ein ungesättigtes amorphes Polyesterharz als ein Latexharz verwendet werden. Beispiele solcher Harze umfassen jene, die im US-Patent Nr. 6,063,827 offenbart sind. Beispielhafte ungesättigte amorphe Polyesterharze umfassen unter anderem 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-propylenfumarat), 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-propylenmaleat), 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-propylenitaconat) und Kombinationen von diesen.
  • In Ausführungsformen kann ein geeignetes Polyesterharz ein amorpher Polyester sein, zum Beispiel ein Poly(propoxyliertes Bisphenol-A-co-fumarat)-Harz sein, das die folgende Formel (I) hat:
    Figure DE102016211757A1_0003
    wobei m von ungefähr 5 bis ungefähr 1000 betragen kann. Beispiele solcher Harze und Verfahren für deren Herstellung umfassen jene, die im US-Patent Nr. 6,063,827 offenbart sind.
  • Ein Beispiel für ein lineares propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat-Harz, das als ein Latexharz verwendet werden kann, ist erhältlich unter dem Handelsnamen SPARII von Resana S/A Industrias Quimicas, São Paulo, Brasilien. Andere propoxylierte Bisphenol-A-fumarat-Harze, die verwendet werden können und die im Handel erhältlich sind, sind GTUF und FPESL-2 von Kao Corporation, Japan, und EM181635 von Reichhold, Research Triangle Park, N.C., und dergleichen.
  • In Ausführungsformen können die Harze, die als die Harzbeschichtung verwendet werden, eine Glasübergangstemperatur von ungefähr 30 °C bis ungefähr 80 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 35 °C bis ungefähr 70 °C haben. In weiteren Ausführungsformen können die Harze, die als die Harzbeschichtung verwendet werden, eine Schmelzviskosität von ungefähr 10 bis ungefähr 1.000.000 Pa*S bei ungefähr 130 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 20 bis ungefähr 100.000 Pa*S haben.
  • Kristallines Polyesterharz
  • Die Herstellung der kristallinen Harze, die von einer Reihe von Quellen erhältlich sind, kann durch ein Polykondensationsverfahren durch Reaktion eines organischen Diols und einer organischen Disäure in Anwesenheit eines Polykondensationskatalysators erfolgen. Im Allgemeinen wird ein stöchiometrisches äquimolares Verhältnis von organischem Diol und organischer Disäure verwendet, allerdings kann, in einigen Fällen, bei denen der Siedepunkt des organische Diols zwischen ungefähr 180 °C und ungefähr 230 °C liegt, während des Polykondensationsverfahrens ein überschüssiger Anteil an Diol eingesetzt und entfernt werden. Der Anteil des eingesetzten Katalysators variiert und kann in einem Anteil von beispielsweise von ungefähr 0,01 bis ungefähr 1 Molprozent des Harzes ausgewählt werden. Außerdem kann anstelle der organischen Disäure auch ein organischer Diester ausgewählt werden, und dabei wird ein alkoholisches Nebenprodukt erzeugt.
  • Beispiele für organische Diole 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 und dergleichen; alkali-sulfoaliphatische Diole wie z. B. Natrium-2-sulfo-1,2-ethandiol, Lithium-2-sulfo-1,2-ethandiol, Kalium-2-sulfo-1,2-ethandiol, Natrium-2-sulfo-1,3-propandiol, Lithium-2-sulfo-1,3-propandiol, Kalium-2-sulfo-1,3-propandiol, Mischungen davon und dergleichen. Das aliphatische Diol wird beispielsweise in einem Anteil von ungefähr 45 bis ungefähr 50 Molprozent des Harzes ausgewählt, und das alkali-sulfoaliphatische Diol kann in einem Anteil von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Molprozent des Harzes ausgewählt werden.
  • Beispiele für organische Disäuren oder Diester, die zur Herstellung der kristallinen Polyesterharze ausgewählt werden können, umfassen Oxalsäure, Bernsteimsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Naphtalin-2,6-dicarbonsäure, Naphtalin-2,7-dicarbonsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Malonsäure und Mesaconsäure, ein Diester oder Anhydrid davon; sowie organische Alkalisulfodicarbonsäuren wie z. B. die Natrium-, Lithium- oder Kaliumsalze von Dimethyl-5-sulfoisophtalat, Dialkyl-5-sulfoisophthalat-4-sulfo-1,8-naphthalinsäureanhydrid, 4-Sulfophthalsäure, Dimethyl-4-sulfophthalat, Dialkyl-4-sulfophthalat, 4-Sulfophenyl-3,5-dicarbomethoxybenzol, 6-Sulfo-2-naphthyl-3,5-dicarbomethoxybenzol, Sulfoterephthalsäure, Dimethyl-sulfoterephthalat, 5-Sulfoisophthalsäure, Dialkyl-sulfoterephthalat, Sulfoethandiol, 2-Sulfopropandiol, 2-Sulfobutandiol, 3-Sulfopentandiol, 2-Sulfohexandiol, 3-Sulfo-2-methylpentandiol, 2-Sulfo-3,3-dimethylpentandiol, Sulfo-p-hydroxybenzoesäure, N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethansulfonat oder Mischungen davon. Die organische Disäure wird beispielsweise in einem Anteil von ungefähr 40 bis ungefähr 50 Molprozent des Harzes ausgewählt, und die alkali-sulfoaliphatische Disäure kann in einem Anteil von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Molprozent des Harzes ausgewählt werden. Für das dritte latexverzweigte amorphe Harz kann ein alkali-sulfoniertes Polyesterharz ausgewählt werden. Beispiele für geeignete alkali-sulfonierte Polyesterharze umfassen die Metall- oder Alkalisalze von Copoly(ethylen-terephthalat)-copoly(ethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-terephthalat)-copoly(propylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(diethylen-terephthalat)-copoly(diethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-diethylen-terephthalat)-copoly(propylen-diethylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propylen-butylen-terephthalat)-copoly(propylen-butylen-5-sulfo-isophthalat), Copoly(propoxyliertes Bisphenol-A-fumarat)-copoly(propoxyliertes Bisphenol-A-5-sulfo-isophthalat), Copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-fumarat)-copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-5-sulfoisophthalat) und copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-maleat)-copoly(ethoxyliertes Bisphenol-A-5-sulfo-isophthalat), und wobei das Alkalimetall, zum Beispiel, ein Natrium-, Lithium- oder Kaliumion ist.
  • Beispiele für kristallbasierte Polyesterharze umfassen Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)copoly(propylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(butylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(pentylen-adipat) und Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(octylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)copoly(ethylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly (propylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(butylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(pentylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)copoly(hexylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(octylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylen-succinat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloylcopoly(butylen-succinat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(hexylen-succinat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(octylen-succinat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylen-sebacat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)copoly(propylen-sebacat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(butylen-sebacat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(pentylen-sebacat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(hexylen-sebacat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)copoly(octylen-sebacat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(ethylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(propylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)-copoly(butylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)copoly(pentylen-adipat), Alkali-Copoly(5-sulfoisophthaloyl)copoly(hexylen-adipat), Poly(octylen-adipat); und wobei das Alkali ein Metall sein kann, wie zum Beispiel Natrium, Lithium oder Kalium und dergleichen. In Ausführungsformen ist das Alkalimetall Lithium.
  • Das kristalline Harz kann beispielsweise in einem Anteil von ungefähr 5 bis ungefähr 50 Masseprozent der Tonerkomponenten, in Ausführungsformen von ungefähr 10 bis ungefähr 35 Masseprozent der Tonerkomponenten vorhanden sein. Das kristalline Harz kann verschiedene Schmelzpunkte besitzen, zum Beispiel von ungefähr 30 °C bis ungefähr 120 °C, in Ausführungsformen von ungefähr 50 °C bis 90 °C. Das kristalline Harz kann ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn), gemessen durch Gelpermeationschromatographie (GPC), von beispielsweise ungefähr 1.000 bis ungefähr 50.000, in Ausführungsformen von ungefähr 2.000 bis ungefähr 25.000 haben sowie ein massedurchschnittliches Molekulargewicht (Mw) von beispielsweise ungefähr 2.000 bis ungefähr 100.000, in Ausführungsformen von ungefähr 3.000 bis ungefähr 80.000, gemessen durch Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrolstandards. Die Molekulargewichtsverteilung (Mw/Mn) des kristallinen Harzes kann beispielswiese von ungefähr 2 bis ungefähr 6, in Ausführungsformen von ungefähr 3 bis ungefähr 4 betragen.
  • Optionale Zusatzstoffe
  • Die Tonerpartikel können je nach Wunsch auch optionale Zusatzstoffe enthalten. Zum Beispiel kann der Toner positive oder negative ladungssteuernde Mittel in jedem gewünschten oder effektiven Anteil enthalten, in einer Ausführungsform in einem Anteil von mindestens ungefähr 0,1 Masseprozent des Toners, und in einer anderen Ausführungsform von mindestens ungefähr 1 Masseprozent des Toners, und in einer Ausführungsform von nicht mehr als ungefähr 10 Masseprozent des Toners, und in einer anderen Ausführungsform von nicht mehr als 3 Masseprozent des Toners.
  • Beispiele für geeignete ladungssteuernde Mittel umfassen unter anderem quarternäre Ammoniumverbindungen, einschließlich Alkylpyridininiumhalogenide, Bisulfate; Alkylpyrdiniumverbindungen, einschließlich den im US-Patent Nr. 4,298,672 offenbarten Verbindungen; organische Sulfat- und Sulfonatzusammensetzungen, einschließlich den im US-Patent Nr. 4,338,3904,298,672 offenbarten Zusammensetzungen; Cetylpyridinium-Tetrafluorboarate; Distearyldimethylammoniummethylsulfat; Aluminiumsalze wie z. B. BONTRON E84TM oder E88TM (Hodogaya Chemical); oder dergleichen sowie Mischungen davon. Solche landungssteuernden Mittel können gleichzeitig mit dem oben beschriebenen Schalenharz angewendet werden oder nach der Anwendung des Schalenharzes.
  • In die Tonerpartikel können auch externe Zusatzstoffpartikel eingemischt sein, einschließlich Fließhilfsmittel, die auf den Oberflächen der Tonerpartikel vorhanden sein können. Beispiele dieser Zusatzstoffe umfassen unter anderem Metalloxide wie z. B. Titanoxid, Siliziumoxid, Zinnoxid und dergleichen sowie Mischungen davon; kolloidale und amorphe Siliziumdioxide wie z. B. AEROSIL®, Metallsalze und Metallsalze von Fettsäuren, einschließlich Zinkstearat, Aluminiumoxide, Ceriumoxide und dergleichen sowie Mischungen davon. Jeder dieser externen Zusatzstoffe kann in jedem gewünschten oder effektiven Anteil enthalten sein, in einer Ausführungsform in einem Anteil von mindestens ungefähr 0,1 Masseprozent des Toners, und in einer anderen Ausführungsform von mindestens ungefähr 0,25 Masseprozent des Toners, und in einer Ausführungsform von nicht mehr als ungefähr 5 Masseprozent des Toners, und in einer anderen Ausführungsform von nicht mehr als 3 Masseprozent des Toners. Zu geeigneten Zusatzstoffen zählen unter anderem diejenigen, die in den US-Patenten Nr. 3,590,000 , 3,800,588 und 6,214,507 offenbart sind. Und wiederum gilt, dass diese Zusatzstoffe gleichzeitig mit dem oben beschriebenen Schalenharz angewendet werden können oder nach der Anwendung des Schalenharzes.
  • Wachs
  • In den Kern- und/oder Schalenpartikeln des Toners kann ein Wachs enthalten sein. Das Wachs kann alle der verschiedenen Wachse umfassen, die herkömmlich in Emulsionsaggregationstonerzusammensetzungen verwendet werden. Zu geeigneten Beispielen von Wachsen zählen Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen/amid, Polyethylentetrafluorethylen und Polyethylentetrafluorethylen/amid. Andere Beispiele umfassen z. B. Polyolefinwachse, z. B. Polyethylenwachse, einschließlich lineare Polyethylenwachse und verzweigte Polyethylenwachse, und Polypropylenwachse, einschließlich lineare Polypropylenwachse und verzweigte Polypropylenwachse; Paraffinwachse; Fischer-Tropsch-Wachse; Aminwachse; Siliconwachse; Mercaptowachse; Polyesterwachse; Urethanwachse; modifizierte Polyolefinwachse (z. B. ein Polyethylenwachs mit endständiger Carbonsäuregruppe oder ein Polypropylenwachs mit endständiger Carbonsäuregruppe); Amidwachse, z. B. aliphatische polare amidfunktionalisierte Wachse; aliphatische Wachse bestehend aus Estern hydroxylierter ungesättigter Fettsäuren; stark saure Wachse, z. B. stark saure Montanwachse; mikrokristalline Wachse, z. B. Wachse, die durch Destillation von Rohöl gewonnen werden, und dergleichen. Mit „stark saure Wachse“ ist ein Wachs gemeint, das einen hohen Säureanteil hat. Die Wachse können je nach Wunsch kristallin oder nicht-kristallin sein, obwohl in Ausführungsformen kristalline Wachse bevorzugt werden. Mit „kristalline Polymerwachse“ ist gemeint, dass ein Wachsmaterial eine geordnete Anordnung von Polymerketten innerhalb einer Polymermatrix enthält, die durch eine Kristallschmelzpunkt-Übergangstemperatur, Tm, gekennzeichnet sein kann. Die Kristallschmelztemperatur ist die Schmelztemperatur der kristallinen Domänen einer Polymerprobe. Diese steht im Gegensatz zur Glasübergangstemperatur, Tg, welche die Temperatur kennzeichnet, bei der in den amorphen Regionen innerhalb eines Polymers die Polymerketten beginnen zu fließen.
  • Um das Wachs in den Toner einzubinden, ist es erwünscht, dass das Wachs in Form von einer oder mehreren wässrigen Emulsionen oder Dispersionen von festem Wachs in Wasser vorliegt, wobei die Partikelgröße des festen Wachses üblicherweise im Bereich von ungefähr 100 bis ungefähr 500 nm liegt.
  • Die Toner können das Wachs in jedem Anteil von beispielsweise ungefähr 3 bis ungefähr 15 Masseprozent des Toners auf Trockenbasis enthalten. Zum Beispiel können die Toner von ungefähr 5 bis ungefähr 11 Masseprozent des Wachses enthalten.
  • Färbemittel
  • Die Toner können mindestens ein Färbemittel enthalten. Beispielsweise umfassen die Färbemittel oder Pigmente, die hier verwendet werden, Pigmente, Farbstoffe, Mischungen von Pigmenten und Farbstoffen, Pigmentmischungen, Farbstoffmischungen und dergleichen. Zur Vereinfachung soll der hier verwendete Begriff „Färbemittel“ derartige Färbemittel, Farbstoffe, Pigmente und Mischungen umfassen, sofern nicht ein bestimmtes Pigment oder eine andere Färbemittelkomponente angegeben ist. In Ausführungsformen umfasst das Färbemittel ein Pigment, einen Farbstoff, Mischungen davon, Kohlenstoffschwarz, Magnetit, Schwarz, Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün, Blau, Braun, Mischungen davon, in einem Anteil von ungefähr 1 Masseprozent bis ungefähr 25 Masseprozent, basierend auf der Gesamtmasse der Zusammensetzung. Es sollte verständlich sein, dass andere geeignete Färbemittel auf der Basis der vorliegenden Offenbarungen ohne weiteres erkennbar sind.
  • Im Allgemeinen umfassen geeignete Färbemittel Paliogen Violet 5100 und 5890 (BASF), Normandy Magenta RD-2400 (Paul Uhlrich), Permanent Violet VT2645 (Paul Uhlrich), Heliogen Green L8730 (BASF), Argyle Green XP-111-S (Paul Uhlrich), Brilliant Green Toner GR 0991 (Paul Uhlrich), Lithol Scarlet D3700 (BASF), Toluidine Red (Aldrich), Scarlet for Thermoplast NSD Red (Aldrich), Lithol Rubine Toner (Paul Uhlrich), Lithol Scarlet 4440, NBD 3700 (BASF), Bon Red C (Dominion Color), Royal Brilliant Red RD-8192 (Paul Uhlrich), Oracet Pink RF (Ciba Geigy), Paliogen Red 3340 und 3871K (BASF), Lithol Fast Scarlet L4300 (BASF), Heliogen Blue D6840, D7080, K7090, K6910 und L7020 (BASF), Sudan Blue OS (BASF), Neopen Blue FF4012 (BASF), PV Fast Blue B2G01 (American Hoechst), Irgalite Blue BCA (Ciba Geigy), Paliogen Blue 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 Yellow 152 und 1560 (BASF), Lithol Fast Yellow 0991K (BASF), Paliotol Yellow 1840 (BASF), Novaperm Yellow FGL (Hoechst), Permanerit Yellow YE 0305 (Paul Uhlrich), Lumogen Yellow D0790 (BASF), Suco-Gelb 1250 (BASF), Suco-Yellow D1355 (BASF), Suco Fast Yellow D1165, D1355 und D1351 (BASF), Hostaperm Pink E (Hoechst), Fanal Pink D4830 (BASF), Cinquasia Magenta (DuPont), Paliogen Black L9984 9BASF), Pigment Black K801 (BASF) und insbesondere Kohlenstoffschwarze wie z. B. REGAL 330 (Cabot), Carbon Black 5250 und 5750 (Columbian Chemicals) und dergleichen oder Mischungen davon.
  • Zusätzliche geeignete Färbemittel umfassen Pigmente in wasserbasierten Dispersionen, wie sie etwa von Sun Chemical im Handel 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 oder Mischungen davon. Weitere geeignete wasserbasierte Färbemitteldispersionen umfassen solche, wie sie von Clariant im Handel erhältlich sind, zum Beispiel HOSTAFINE Yellow GR, HOSTAFINE Black T und Black TS, HOSTAFINE Blue B2G, HOSTAFINE Rubine F6B und Magenta-Trockenpigment wie etwa Toner Magenta 6BVP2213 und Toner Magenta EO2, die in Wasser dispergiert und/oder vor dem Einsatz als Tensid verwendet werden können.
  • Weitere geeignete Färbemittel umfassen zum Beispiel Magnetite, z. B. Mobay-Magnetite M08029, M08960; Columbian-Magnetite, MAPICO BLACKS 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 weitere Beispiele für Pigmente umfassen Phthalocyanin HELIOGEN BLUE L6900, D6840, D7080, D7020, PYLAM OIL BLUE, PYLAM OIL YELLOW, PIGMENT BLUE 1, erhältlich von Paul Uhlich & Company, Inc., PIGMENT VIOLET 1, PIGMENT RED 48, LEMON CHROME YELLOW DCC 1026, E.D. TOLUIDINE RED und BON RED C, erhältlich von Dominion Color Corporation, Ltd., Toronto, Ontario, NOVAPERM YELLOW FGL, HOSTAPERM PINK E von Hoechst und CINQUASIA MAGENTA, erhältlich von E.I. DuPont de Nemours & Company, und dergleichen. Beispiele für Magentas sind 2,9-Dimethyl-substituierter Chinacridon- und Anthrachinonfarbstoff, der im Color Index (CI) als CI 60710, CI Dispersed Red 15 identifiziert ist, Diazofarbstoff, der im Color Index als CI 26050, CI Solvent Red 19 identifiziert ist, und dergleichen oder Mischungen davon. Veranschaulichende Beispiele für Cyane umfassen Kupfertetra(octadecylsulfonamid)phthalocyanin, x-Kupfer-phthalocyanin-Pigment, das im Color Index als CI 74160, CI Pigment Blue gelistet ist, und Anthrathrene Blue, das im Color Index als CI 69810, Special Blue X-2137 identifiziert ist, und dergleichen oder Mischungen davon. Veranschaulichende Beispiele für Gelbe, die ausgewählt werden können, umfassen Diarylidgelb 3,3-Dichlor-benzidenacetoacetanilide, ein Monoazopigment, das im Color Index als CI 12700, CI Solvent Yellow 16 identifiziert ist, ein Nitrophenylaminsulfonamid, das im Color Index als Foron Yellow SE/GLN, CI Dispersed Yellow 33 identifiziert ist, 2,5-Dimethoxy-4-sulfonanilidphenylazo-4'-chlor-2,4-dimethoxyacetoacetanilid und Permanent Yellow FGL. Auch farbige Magnetite, wie zum Beispiel Mischungen aus MAPICOBLACK und Cyan-Komponenten, können als Färbemittel ausgewählt werden.
  • Das Färbemittel, zum Beispiel das Kohlenstoffschwarz-, Cyan-, Magenta- und/oder Gelb-Färbemittel ist in einem Anteil enthalten, der ausreicht, um die gewünschte Farbe des Toners zu erzielen. Im Allgemeinen wird das Pigment oder der Farbstoff in einem Anteil im Bereich von ungefähr 1 Masseprozent bis ungefähr 35 Masseprozent der Tonerpartikel auf einer Feststoffbasis eingesetzt, zum Beispiel von ungefähr 5 Masseprozent bis ungefähr 25 Masseprozent oder von ungefähr 5 Masseprozent bis ungefähr 15 Masseprozent. Allerdings können in Ausführungsformen auch Anteile außerhalb dieser Bereiche verwendet werden.
  • Koagulans
  • Die Toner der vorliegenden Offenbarung können auch ein Koagulans enthalten, zum Beispiel ein monovalentes Metallkoagulans, ein divalentes Metallkoagulans, ein Polyionkoagulans oder dergleichen. Nach dem Stand der Technik sind, wie oben beschrieben, die unterschiedlichsten Koagulanzien bekannt. Der hier verwendete Begriff „Polyionkoagulans“ bezieht sich auf ein Koagulans, das ein Salz oder Oxid ist, zum Beispiel ein Metallsalz oder Metalloxid, gebildet aus einer Metallspezies mit einer Valenz von mindestens 3 und vorzugsweise von mindestens 4 oder 5. Geeignete Koagulanzien umfassen somit zum Beispiel Koagulanzien auf der Basis von Aluminium wie etwa Polyaluminiumhalogenide wie z. B. Polyaluminiumfluorid und Polyaluminiumchlorid (PAC), Polyaluminiumsilicate wie z. B. Polyaluminiumsulfosilicat (PASS), Polyaluminiumhydroxid, Polyaluminiumphosphat und dergleichen. Andere geeignete Koagulanzien umfassen unter anderem Tetraalkyltitanate, Dialkylzinnoxid, Tetraalkylzinnoxidhydroxid, Dialkylzinnoxidhydroxid, Aluminiumalkoxide, Alkylzink, Dialkylzink, Zinkoxid, Zinn(II)-oxid, Dibutylzinnoxid, Dibutylzinnoxidhydroxid, Tetraalkylzinn und dergleichen. Wenn das Koagulans ein Polyionkoagulans ist, können die Koagulanzien jede gewünschte Anzahl von Polyionatomen aufweisen. Zum Beispiel haben sich geeignete Polyaluminiumverbindungen in Ausführungsformen als solche erweisen, die von ungefähr 2 bis ungefähr 13, zum Beispiel von ungefähr 3 bis ungefähr 8 Aluminiumionen in der Verbindung aufweisen.
  • Solche Koagulanzien können während der Partikelaggregation in die Tonerpartikel integriert werden. Als solches kann das Koagulans in den Tonerpartikeln, ausschließlich der externen Zusatzstoffe und auf einer Trockenmassebasis, in Anteilen von 0 bis ungefähr 5 Masseprozent der Tonerpartikel vorhanden sein, zum Beispiel von ungefähr größer als 0 bis ungefähr 3 Masseprozent der Tonerpartikel.
  • Bei der Herstellung des Toners durch das Emulsionsaggregationsverfahren können ein oder mehrere Tenside im Verfahren zum Einsatz kommen. Geeignete Tenside umfassen anionische, kationische und nichtionische Tenside. In Ausführungsformen wird die Verwendung anionischer und nichtionischer Tenside bevorzugt, um zur Stabilisierung des Aggregationsprozesses bei Anwesenheit des Koagulans beizutragen, die ansonsten zu einer Aggregationsinstabilität führen könnte.
  • Anionische Tenside umfassen Natriumdodecylsulfat (Sodium Dodecylsulfate, SDS), Natriumdodecylbenzensulfonat, Natriumdodecylnaphthalensulfat, Dialkylbenzenalkylsulfate und -sulfonate, Abietinsäure und die NEOGEN-Marke anionischer Tenside. Ein Beispiel eines geeigneten anionischen Tensids ist NEOGEN RK, erhältlich von Daiichi Kogyo Seiyaku Co. Ltd., oder TAYCA POWER BN2060 von Tayca Corporation (Japan), das in erster Linie aus verzweigtem Natriumdodecylbenzensulfonat besteht.
  • Beispiele für geeignete kationische Tenside umfassen unter anderem Dialkylbenzenalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C12-, C15-, C17-Trimethylammoniumbromide, Halogenidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL und ALKAQUAT, erhältlich von Alkaril Chemical Company, SANIZOL (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals, und dergleichen. Ein Beispiel eines geeigneten kationischen Tensids ist SANISOL B-50, erhältlich von Kao Corp., das in erster Linie aus Benzyldimethylalkoniumchlorid besteht.
  • Beispiele für nichtionische Tenside umfassen Polyvinylalcohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, erhältlich von Rhone-Poulence Inc. IGEPAL CA-210, IGEPAL CA-520, IGEPAL CA-720, IGEPAL CO-890, IGEPAL CO-720, IGEPAL CO-290, IGEPAL CA-210, ANTAROX 890 und ANTAROX 897. Ein Beispiel eines geeigneten nichtionischen Tensids ist ANTAROX 897, erhältlich von Rhone-Poulenc Inc., das in erster Linie aus Alkylphenolethoxylat besteht.
  • Beispiele für Basen, die zur pH-Anhebung und damit zur Ionisierung der Aggregatpartikel beitragen, wodurch für Stabilität gesorgt und verhindert wird, dass die Aggregate in der Größe wachsen, können unter anderem aus Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Cäsiumhydroxid und dergleichen ausgewählt werden.
  • Bespiele der Säuren, die genutzt werden können, umfassen zum Beispiel Salpetersäure, Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Essigsäure, Zitronensäure, Trifluressigsäure, Bernsteinsäure, Salicylsäure und dergleichen, und diese Säuen werden in Ausführungsformen in einer verdünnten Form im Bereich von ungefähr 0,5 bis ungefähr 10 Masseprozent der Wassermenge oder in einem Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 5 Masseprozent der Wassermenge verwendet.
  • Das Verfahren der vorliegenden Offenbarung kann ein Emulsionsaggregationsverfahren zur Bildung der Emulsionsaggregationstonerpartikel sein. Das Verfahren umfasst das Aggregieren einer Emulsion, die Polymerbindemittel enthält (d. h. einen ersten Latex, der mindestens einen amorphen Polyesterlatex und einen optionalen kristallinen Polyesterlatex umfasst), eines optionalen Färbemittels, eines Wachses, eines optionalen Tensids, eines optionalen Koagulans und eines optionalen Zusatzstoffes, um Aggregate von Kernpartikeln zu bilden, und das anschließende Herstellen einer Schalenmischung, was das Mischen des beschriebenen Koaleszenzmittels und eines zweiten Latex umfasst, um eine Schalenmischung zu bilden; das Aufbringen der Schalenmischung auf die aggregierten Kernpartikel, das anschließende Koaleszieren oder Schmelzfixieren der Aggregate und dann das Rückgewinnen, optionale Waschen, optionale Kühlen, optionale Trocknen der gewonnenen Emulsionsaggregationstonerpartikel, und das Isolieren der Tonerpartikel.
  • In Ausführungsformen resultiert das Mischen des ersten Latex, eines Wachses, eines optionalen Färbemittels und eines optionalen Koagulans zu einer Kernmischung mit einem pH-Wert von beispielsweise ungefähr 2,0 bis ungefähr 4,0, die durch Erhitzen auf eine Temperatur unterhalb der Polymerharz-Tg aggregiert wird, um Aggregate in Tonergröße zu erhalten. In Ausführungsformen kann das Erhitzen der Kernmischung bei einer Temperatur von ungefähr 40 bis ungefähr 60 °C, von ungefähr 45 bis ungefähr 50 °C oder von ungefähr 40 bis ungefähr 55 °C erfolgen. In Ausführungsformen kann die Kernmischung für ungefähr 15 Minuten bis 120 Minuten, ungefähr 15 Minuten bis 30 Minuten oder ungefähr 15 Minuten bis 60 Minuten erhitzt werden.
  • Dann kann ein zweiter Latex mit einem Koaleszenzmittel gemischt werden, um eine Schalenmischung zu bilden. Der pH-Wert der Schalenmischung kann dann eingestellt werden, zum Beispiel durch Hinzufügen einer Base, z. B. Natriumhydroxidlösung oder dergleichen, bis ein pH-Wert von ungefähr 6,5–8,0 erreicht ist. Die resultierende Schalenmischung kann auf die Oberfläche der aggregierten Kernpartikel aufgebracht werden, wodurch eine Schale über den gebildeten Aggregaten gebildet wird. Anschließend können die Schalenmischung und die aggregierten Kernpartikel auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes erhitzt werden, um die aggregierten Kernpartikel zu koaleszieren und somit Tonerpartikel zu bilden. In Ausführungsformen kann das Erhitzen der Schalenmischung und der aggregierten Kernpartikel bei einer Temperatur von ungefähr 65 bis ungefähr 90 °C, von ungefähr 70 bis ungefähr 85 °C oder von ungefähr 75 bis ungefähr 85 °C erfolgen.
  • In Ausführungsformen können die Schalenmischung und die aggregierten Kernpartikel für ungefähr 15 Minuten bis 480 Minuten, ungefähr 30 Minuten bis 360 Minuten oder ungefähr 90 Minuten bis 480 Minuten erhitzt werden.
  • Die schmelzfixierten Partikel können auf ihren Formfaktor bzw. ihre Rundheit gemessen werden, zum Beispiel mit einem Sysmex FPIA 2100-Analysegerät, bis die gewünschte Form erreicht ist.
  • Die resultierenden Tonerpartikel dürfen sich auf Raumtemperatur abkühlen (ungefähr 20 °C bis ungefähr 25 °C), wozu eine Schnellkühlung unter Verwendung einer nach dem Stand der Technik gut bekannten Abschrecktechnik verwendet werden kann, und sie werden optional gewaschen, um jeglichen Zusatzstoff oder jegliches Tensid zu entfernen. Dann werden die Tonerpartikel optional getrocknet.
  • Die Tonerpartikel gemäß der vorliegenden Offenbarung können so hergestellt werden, dass sie die folgenden physikalischen Eigenschaften aufweisen, wenn keine externen Zusatzstoffe auf den Tonerpartikeln vorhanden sind.
  • Die Tonerpartikel können eine Oberfläche, gemessen durch das BET-Verfahren, von ungefähr 1,3 bis ungefähr 6,5 m2/g haben. Zum Beispiel kann für Cyan-, Gelb- und Schwarz-Tonerpartikel die BET-Oberfläche weniger als 2 m2/g betragen, z. B. von ungefähr 1,4 bis ungefähr 1,8 m2/g, und für Magenta-Toner von ungefähr 1,4 bis ungefähr 6,3 m2/g.
  • Es ist auch wünschenswert, die Tonerpartikelgröße zu steuern und den Anteil von sowohl feinen als auch groben Tonerpartikeln in dem Toner zu begrenzen. In einer Ausführungsform haben die Tonerpartikel eine sehr enge Partikelgrößenverteilung mit einem geringzahligem Verhältnis der geometrischen Standardabweichung (Geometric Standard Deviation, GSD) von ungefähr 1,15 bis ungefähr 1,30 oder von ungefähr weniger als 1,25. Die Tonerpartikel gemäß der vorliegenden Offenbarung können auch eine solche Größe haben, dass die obere geometrische Standardabweichung (Geometric Standard Deviation, GSD) nach Volumen im Bereich von ungefähr 1,15 bis ungefähr 1,30 liegt, zum Beispiel von ungefähr 1,18 bis ungefähr 1,22 oder weniger als 1,25. Diese GSD-Werte für die Tonerpartikel gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigen an, dass die Tonerpartikel so hergestellt wurden, dass sie eine sehr enge Partikelgrößenverteilung haben.
  • Der Formfaktor ist auch ein Steuerungsprozessparameter, der damit zusammenhängt, ob der Toner in der Lage ist, eine optimale Maschinenleistung zu erzielen. Die Tonerpartikel können einen Formfaktor von ungefähr 105 bis ungefähr 170, zum Beispiel von ungefähr 110 bis ungefähr 160 SF1*a aufweisen. Die Rasterelektronenmikroskopie (Scanning Electron Microscopy, SEM) wird verwendet, um die Formfaktoranalyse der Toner in Verbindung mit Bildanalyse (Image Analysis, IA) zu bewerkstelligen. Die durchschnittlichen Partikelformen werden quantifiziert, indem die folgende Formfaktorformel (SF1*a) verwendet wird: SF1*a = 100πd2/(4A), wobei A die Fläche des Partikels und d dessen Hauptachse ist. Ein perfekt runder oder kugelförmiger Partikel hat einen Formfaktor von exakt 100. Der Formfaktor SF1*a nimmt zu, je mehr die Form unregelmäßiger oder länglicher bei einer größeren Oberfläche wird. Zusätzlich zur Messung des Formfaktors SF wird üblicherweise eine weitere Kenngröße zur Messung der Partikelrundheit verwendet. Das ist ein schnelleres Verfahren zur Quantifizierung der Partikelform. Das dazu verwendete Instrument ist ein FPIA-2100, das von Sysmex hergestellt wird. Bei einer vollständig kreisförmigen Kugel würde die Rundheit 1,000 betragen. Die Tonerpartikel können eine Rundheit von ungefähr 0,920 bis 0,990, zum Beispiel von ungefähr 0,940 bis ungefähr 0,980 aufweisen.
  • Zusätzlich zu den oben genannten Eigenschaften können die Tonerpartikel gemäß der vorliegenden Offenbarung auch die folgenden rheologischen und Fließeigenschaften aufweisen. Zunächst können die Tonerpartikel die folgenden Molekulargewichtswerte aufweisen, jeweils ermittelt durch Gelpermeationschromatographie (GPC), die nach dem Stand der Technik bekannt ist. Das Bindemittel der Tonerpartikel kann ein massedurchschnittliches Molekulargewicht, Mw, von ungefähr 15.000 Dalton bis ungefähr 90.000 Dalton aufweisen.
  • Alles in allem haben die Tonerpartikel in Ausführungsformen ein massedurchschnittliches Molekulargewicht (Mw) im Bereich von ungefähr 17.000 bis ungefähr 60.000 Dalton, ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von ungefähr 9.000 bis ungefähr 18.000 Dalton und einen MWD-Wert von ungefähr 2,1 bis ungefähr 10. MWD ist das Verhältnis von Mw zu Mn der Tonerpartikel und ist ein Maß der Polydispersität bzw. Breite des Polymers. Für Cyan- und Gelb-Toner können die Tonerpartikel in Ausführungsformen ein massedurchschnittliches Molekulargewicht (Mw) von ungefähr 22.000 bis ungefähr 45.000 Dalton, ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von ungefähr 9.000 bis ungefähr 13.000 Dalton und einen MWD-Wert von ungefähr 2,2 bis ungefähr 10 haben. Für Schwarz und Magenta können die Tonerpartikel in Ausführungsformen ein massedurchschnittliches Molekulargewicht (Mw) von ungefähr 22.000 bis ungefähr 45.000 Dalton, ein zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von ungefähr 9.000 bis ungefähr 13.000 Dalton und einen MWD-Wert von ungefähr 2,2 bis ungefähr 10 haben.
  • Es erfolgt nun die detaillierte Beschreibung spezifischer Ausführungsformen. Diese Beispiele sind nur zur Veranschaulichung vorgesehen, und die Ansprüche sind nicht auf die in diesen Ausführungsformen angegebenen Materialien, Bedingungen oder Prozessparameter beschränkt. Alle Teile- und Prozentangaben beziehen sich auf die Masse, sofern nicht anders angegeben.
  • Beispiel 1
  • Herstellung von Latex mit 1 % Texanol
  • Der Schalenlatex (126,50 g, Styrol-Acrylat-Latex C, ein emulsionspolymerisierter Latex von ungefähr 220 nm Größe mit 75 % Styrol und 25 % nBA, einem Mw von 55.000 und einem Tg-Eintritt von ungefähr 55 °C und ungefähr 40 % Feststoffen) wird mit 1 % TexanolTM (0,51 g, Sigma Aldrich) für ungefähr 2 Stunden in einem 250-ml-Becherglas bei Rühren mit 250 U/Min. mit einem magnetischen Rührstab vorgemischt.
  • Beispiel 2
  • Herstellung der Hybridtoner-Kontrolle
  • In einem 2-l-Reaktor wurden 82,64 g amorphe Polyesteremulsion A mit einem Mw von ungefähr 19,400, einem Mn von ungefähr 5,000, einem Tg-Eintritt von ungefähr 60 °C und ungefähr 35 % Feststoffen, 82,64 g amorphe Polyesteremulsion B mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht (Mw) von ungefähr 86,000, einem zahlenmittleren Molekulargewicht (Mn) von ungefähr 5,600, einer Glasübergangstemperatur (Tg-Eintritt) von ungefähr 56 °C und ungefähr 35 % Feststoffen, 16,07 g emulsionspolymerisierter Styrol-Acrylate-Latex C von ungefähr 220 nm Größe mit 75 % Styrol und 25 % nBA, einem Mw von 55,000 und einem Tg-Eintritt von ungefähr 55 °C und ungefähr 40 % Feststoffen, 29,16 g kristalline Polyesteremulsion D mit einem Mw von ungefähr 23,300, einem Mn von ungefähr 10,500, einer Schmelztemperatur (Tm) von ungefähr 71 °C und ungefähr 35,4 % Festoffen; 45,94 g Polyethylenwachs in einer Emulsion mit einer Tm von ungefähr 90 °C und ungefähr 30 % Feststoffen; 9,55 g Cyan-Pigment (PB15:3), 57,6 g Schwarz-Pigment (Nipex®-35) und 404,50 g entionisiertes Wasser kombiniert, um eine Aufschlämmung zu bilden. Danach wurden 2,69 g PAC (Polyaluminiumchlorid) mit 33,21 g 0,02 M Salpetersäure gemischt und dann unter Homogenisierung bei 3000–4000 U/Min. zu der Aufschlämmung hinzugegeben, und der pH-Wert wurde mit 0,3 M Salpetersäure von 5,03 auf 3,75 eingestellt. Der Reaktor wurde auf 275 U/Min. eingestellt und auf 45 °C erhitzt, um die Tonerpartikel zu aggregieren. Als die Tonerpartikelgröße 4,8–5 μm erreicht hatte, wurde eine Schalenbeschichtung hinzugegeben, die 126,50 g Styrol-Acrylat-Latex C enthielt. Die Reaktion wurde weiter auf 50 °C erhitzt. Als die Tonerpartikelgröße 5,6–6 μm erreicht hatte, begann die Erstarrung, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung mithilfe von 14,21 g einer 4%igen NaOH-Lösung auf 4,88 eingestellt wurde. Die Reaktordrehzahl wurde dann auf 230 U/Min. gesenkt, gefolgt von der Hinzugabe von 5,77 Gramm eines Chelatbildners (Versene100) und 2,33 g einer 4%igen NaOH-Lösung, bis der pH-Wert 7,66 erreichte. Die Reaktortemperatur wurde auf 76 °C erhöht. Sobald die Temperatur 76 °C erreicht hatte, wurde der pH-Wert der Aufschlämmung mit 59,66 g 0,3 M Salpetersäure von 7,26 auf 5,07 reduziert. Die Reaktortemperatur wurde weiter auf 86 °C erhöht. Sobald die Temperatur die Koaleszenztemperatur erreicht hatte, wurde die Aufschlämmung für ungefähr 70 Minuten koalesziert. Die Aufschlämmung wurde dann in 714 g entionisiertem Eis abgeschreckt und gekühlt. Die endgültige Partikelgröße betrug 6,61 µm, mit GSDv 1,12, GSDn 1,40 und einer Rundheit von 0,977, gemessen mit dem Flow Particle Image Analysis (FPIA) Instrument. Der Toner wurde dann gewaschen und gefriergetrocknet.
  • Beispiel 3
  • Herstellung von offenbarungsgemäßem Hybridtoner mit 1 % Texanol in der Tonerschale
  • In einem 2-l-Reaktor wurden 82,64 g amorphe Polyesteremulsion A, 82,64 g amorphe Polyesteremulsion B, 16,07 g Styrol-Acrylat-Latex C, 29,16 g kristalline Polyesteremulsion D, 45,94 g Polyethylenwachs in einer Emulsion mit einer Tm von ungefähr 90 °C und ungefähr 30 % Feststoffen; 9,55 g Cyan-Pigment (PB15:3), 57,6 g Schwarz-Pigment (Nipex®-35) und 404,50 g entionisiertes Wasser kombiniert, um eine Aufschlämmung zu bilden. Danach wurden 2,69 g PAC (Polyaluminiumchlorid) mit 33,21 g 0,02 M Salpetersäure gemischt und dann unter Homogenisierung bei 3000–4000 U/Min. zu der Aufschlämmung hinzugegeben, und der pH-Wert wurde mit 0,3 M Salpetersäure von 5,00 auf 3,75 eingestellt. Der Reaktor wurde auf 280 U/Min. eingestellt und auf 45 °C erhitzt, um die Tonerpartikel zu aggregieren. Als die Tonerpartikelgröße 4,8–5 μm erreicht hatte, wurde eine Schalenbeschichtung hinzugegeben, die 126,50 g Styrol-Acrylat-Latex C und 0,51 g 1%iges Texanol enthielt, das laut oben beschriebenem Beispiel 1 hergestellt wurde. Die Reaktion wurde weiter auf 50 °C erhitzt. Als die Tonerpartikelgröße 5,6–6 μm erreicht hatte, begann die Erstarrung, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung mithilfe von 23,11 g einer 4%igen NaOH-Lösung auf 5,02 eingestellt wurde. Die Reaktordrehzahl wurde dann auf 185 U/Min. gesenkt, gefolgt von der Hinzugabe von 5,77 Gramm eines Chelatbildners (Versene100), bis der pH-Wert 7,70 erreichte. Die Reaktortemperatur wurde auf 74 °C erhöht. Sobald die Temperatur 74 °C erreicht hatte, wurde der pH-Wert der Aufschlämmung mit 36,04 g 0,3 M Salpetersäure von 7,16 auf 4,79 reduziert. Die Reaktortemperatur wurde weiter auf 86 °C erhöht. Sobald die Temperatur die Koaleszenztemperatur erreicht hatte, wurde die Aufschlämmung für ungefähr 95 Minuten koalesziert. Die Aufschlämmung wurde dann in 732 g entionisiertem Eis abgeschreckt und gekühlt. Die endgültige Partikelgröße betrug 6,75 µm, mit GSDv 1,20, GSDn 1,23 und einer Rundheit von 0,976, gemessen mit dem Flow Particle Image Analysis (FPIA) Instrument. Der Toner wurde dann gewaschen und gefriergetrocknet.
  • Beispiel 4
  • Herstellung von Latex mit 5 % Texanol
  • Der Schalenlatex (126,50 g, Styrol-Acrylat-Latex C) wird mit ungefähr 5 % TexanolTM (für Beispiel 5: 2,55 g; für Beispiel 6: 2,14 g, Sigma Aldrich) für ungefähr 2 Stunden in einem 250-ml-Becherglas bei Rühren mit 250 U/Min. mit einem magnetischen Rührstab vorgemischt.
  • Beispiel 5
  • Herstellung von offenbarungsgemäßem Hybridtoner mit 5 % Texanol in der Tonerschale
  • In einem 2-l-Reaktor wurden 82,64 g amorphe Polyesteremulsion A, 82,64 g amorphe Polyesteremulsion B, 16,07 g Styrol-Acrylat-Latex C, 29,16 g kristalline Polyesteremulsion D, 45,94 g Polyethylenwachs in einer Emulsion mit einer Tm von ungefähr 90 °C und ungefähr 30 % Feststoffen; 9,55 g Cyan-Pigment (PB15:3), 57,6 g Schwarz-Pigment (Nipex®-35) und 404,50 g entionisiertes Wasser kombiniert, um eine Aufschlämmung zu bilden. Danach wurden 2,69 g PAC (Polyaluminiumchlorid) mit 33,21 g 0,02 M Salpetersäure gemischt und dann unter Homogenisierung bei 3000–4000 U/Min. zu der Aufschlämmung hinzugegeben, und der pH-Wert wurde mit 0,3 M Salpetersäure von 5,00 auf 3,00 eingestellt. Der Reaktor wurde auf 310 U/Min. eingestellt und auf 45 °C erhitzt, um die Tonerpartikel zu aggregieren. Als die Tonerpartikelgröße 4,8–5 μm erreicht hatte, wurde eine Schalenbeschichtung hinzugegeben, die 126,50 g Styrol-Acrylat-Latex C und 2,55 g 5%iges Texanol enthielt, das laut oben beschriebenem Beispiel 4 hergestellt wurde. Die Reaktion wurde weiter auf 50 °C erhitzt. Als die Tonerpartikelgröße 5,6–6 μm erreicht hatte, begann die Erstarrung, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung mithilfe von 20,79 g einer 4%igen NaOH-Lösung auf 4,89 eingestellt wurde. Die Reaktordrehzahl wurde dann auf 192 U/Min. gesenkt, gefolgt von der Hinzugabe von 5,77 Gramm eines Chelatbildners (Versene100), bis der pH-Wert 7,71 erreichte. Die Reaktortemperatur wurde auf 74 °C erhöht. Sobald die Temperatur 74 °C erreicht hatte, wurde der pH-Wert der Aufschlämmung mit 33,88 g 0,3 M Salpetersäure von 7,16 auf 4,79 reduziert. Die Reaktortemperatur wurde weiter auf 86 °C erhöht. Sobald die Temperatur die Koaleszenztemperatur erreicht hatte, wurde die Aufschlämmung für ungefähr 110 Minuten koalesziert. Die Aufschlämmung wurde dann in 794 g entionisiertem Eis abgeschreckt und gekühlt. Die endgültige Partikelgröße betrug 7,34 µm, mit GSDv 1,21, GSDn 1,21 und einer Rundheit von 0,973, gemessen mit dem Flow Particle Image Analysis (FPIA) Instrument. Der Toner wurde dann gewaschen und gefriergetrocknet.
  • Beispiel 6
  • Herstellung von offenbarungsgemäßem Hybridtoner mit 5 % Texanol in der Tonerschale
  • In einem 2-l-Reaktor wurden 94,12 g amorphe Polyesteremulsion A, 94,12 g amorphe Polyesteremulsion B, 18,20 g Styrol-Acrylat-Latex C, 29,16 g kristalline Polyesteremulsion D, 45,94 g Polyethylenwachs in einer Emulsion mit einer Tm von ungefähr 90 °C und ungefähr 30 % Feststoffen; 9,55 g Cyan-Pigment (PB15:3), 57,6 g Schwarz-Pigment (Nipex®-35) und 450,07 g entionisiertes Wasser kombiniert, um eine Aufschlämmung zu bilden. Danach wurden 2,69 g PAC (Polyaluminiumchlorid) mit 33,21 g 0,02 M Salpetersäure gemischt und dann unter Homogenisierung bei 3000–4000 U/Min. zu der Aufschlämmung hinzugegeben, und der pH-Wert wurde mit 0,3 M Salpetersäure von 5,00 auf 3,00 eingestellt. Der Reaktor wurde auf 320 U/Min. eingestellt und auf 44 °C erhitzt, um die Tonerpartikel zu aggregieren. Als die Tonerpartikelgröße 4,8–5 μm erreicht hatte, wurde eine Schalenbeschichtung hinzugegeben, die 103,60 g Styrol-Acrylat-Latex C und 2,14 g 5%iges Texanol enthielt, das laut oben beschriebenem Beispiel 4 hergestellt wurde. Die Reaktion wurde weiter auf 50 °C erhitzt. Als die Tonerpartikelgröße 5,6–6 μm erreicht hatte, begann die Erstarrung, wobei der pH-Wert der Aufschlämmung mithilfe von 15,13 g einer 4%igen NaOH-Lösung auf 4,72 eingestellt wurde. Die Reaktordrehzahl wurde dann auf 208 U/Min. gesenkt, gefolgt von der Hinzugabe von 5,77 Gramm eines Chelatbildners (Versene100), bis der pH-Wert 7,29 erreichte. Die Reaktortemperatur wurde auf 70 °C erhöht. Sobald die Temperatur 70 °C erreicht hatte, wurde der pH-Wert der Aufschlämmung mit 39,47 g 0,3 M Salpetersäure von 7,02 auf 5,03 reduziert. Die Reaktortemperatur wurde weiter auf 83 °C erhöht. Sobald die Temperatur die Koaleszenztemperatur erreicht hatte, wurde die Aufschlämmung für ungefähr 42 Minuten koalesziert. Die Aufschlämmung wurde dann in 757 g entionisiertem Eis abgeschreckt und gekühlt. Die endgültige Partikelgröße betrug 5,96 µm, mit GSDv 1,20, GSDn 1,21 und einer Rundheit von 0,985, gemessen mit dem Flow Particle Image Analysis (FPIA) Instrument. Der Toner wurde dann gewaschen und gefriergetrocknet.
  • Beispiel 7
  • Eigenschaften und Leistung der Tonerpartikel
  • Die Eigenschaften und die Leistung des Kontroll-Hybridtoners und der drei offenbarungsgemäßen Hybridtoner wurden verglichen und in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengefasst. Die offenbarungsgemäßen Hybridtoner mit der Hinzugabe von 1 % Texanol® oder 5 % Texanol® enthaltendem Latex in der Schale führten im Vergleich zum Kontroll-Hybridtoner zu einem besseren GSDn-Wert. Der Kontroll-Hybridtoner weist einen GSDn-Wert von 1,40 auf, was nicht akzeptabel ist. Die Gesamtsumme der feinen Tonerpartikel war ebenfalls bei allen drei offenbarungsgemäßen Hybridtonern geringer. Allerdings war die Partikelgröße des offenbarungsgemäßen Hybridtoners aus Beispiel 5 größer als die anderen, das kann zu einer deutlichen Reduzierung der feinen Tonerpartikel führen. Der Toner wurde in Beispiel 6 mit einigen Änderungen an den Prozessbedingungen erneut hergestellt und zeigt eine etwas geringere Größe als die Toner der anderen Beispiele, und hat auch einen sehr geringen Anteil feiner Tonerpartikel, was zeigt, dass der verbesserte Anteil feiner Tonerpartikel in den Beispielen 5 und 6 nicht durch die geringere Partikelgröße für den Toner mit 5 % Texanol® in der Schale bewirkt wird.
  • Beurteilung der Tonerschmelzfixierung
  • Die Schmelzfixierungseigenschaften der hergestellten Toner wurden anhand von Knickbereich, minimaler Fixierungstemperatur, Glanz, Heiß-Offsettemperatur (HOT) und Marmorierungstemperatur ermittelt.
  • Alle unfixierten Bilder wurden mithilfe eines modifizierten Xerox-Kopierers erzeugt. Eine Tonermasse pro Flächeneinheit (Toner Mass per unit Area, TMA) von 1,00 mg/cm2 wurde für die Menge des Toners verwendet, die auf CXS-Papier (Color Xpressions Select, 90 gsm, unbeschichtet, Xerox-Bestellnr. 3R11540) platziert wurde, und für die Messungen von Glanz, Knicken und Heiß-Offset verwendet. Die Ziele bei Glanz/Knicken waren ein quadratisches Bild, das im Zentrum der Seite platziert wurde.
  • Die Schmelzfixierung der Proben erfolgte dann mit einem ölfreien Schmelzfixierungssystem, das aus einer Xerox® 700 Produktionsfixier-CRU bestand, die mit einem externen Motor und einer Temperaturregelung an den Papiertransporteinrichtungen ausgestattet war. Die Prozessgeschwindigkeit der Fixiereinheit war auf 220 mm/s (Spaltverweildauer von ~34 ms) eingestellt, und die Walzentemperatur der Fixiereinheit wurde von Kalt-Offset zu Heiß-Offset oder bis zu 210 °C für die Glanz- und Knickmessungen der Proben verändert. Nach der Änderung der Solltemperatur der Fixierwalze wurden zehn Minuten abgewartet, bis die Temperatur der Band- und Druckbaugruppe sich stabilisiert hatte.
  • Knickbereich
  • Das Tonerbild zeigt mechanische Eigenschaften wie z. B. Knicken, was durch Knicken eines Abschnitts des Trägermaterials wie etwa Papier mit einem darauf befindlichen Tonerbild und Quantifizieren des Ausmaßes ermittelt wird, bis zu dem sich der Toner in dem Knick vom Papier trennt. Als ein guter Knickwiderstand kann ein Wert von weniger als 1 mm angesehen werden, wobei die durchschnittliche Breite des geknickten Bildes gemessen wird, indem ein Bild auf Papier gedruckt wird, gefolgt von (a) Falten des bedruckten Bereichs des Bildes nach innen, (b) Walzen des gefalteten Bildes mit einer standardmäßigen TEFLON-beschichteten Kupferwalze mit einer Masse von ungefähr 860 Gramm, (c) Entfalten des Papiers und Abwischen der gelösten Farbe von der geknickten Bildoberfläche mit einem Wattestäbchen und (d) Messen der durchschnittlichen Breite des farbfreien geknickten Bereichs mit einem Bildanalysator. Der Knickwert kann auch als Fläche gemessen werden, besonders wenn das Bild ausreichend hart ist, um beim Knicken ungleichmäßig zu brechen; bei Messung als Fläche entsprechen Knickwerte von 100 ungefähr 1 mm Breite.
  • Minimale Fixierungstemperatur
  • Die Messung der minimalen Fixierungstemperatur (MFT) umfasst das Falten eines Bildes auf Papier, das bei einer bestimmten Temperatur schmelzfixiert wurde, und das Walzen eines Standardgewichts über die Faltung. Der Ausdruck kann auch mithilfe einer handelsüblichen Falteinrichtung gefaltet werden, z. B. der Duplo D-590 Papierfaltmaschine. Das gefaltete Bild wird dann entfaltet und unter dem Mikroskop analysiert, wobei ein numerischer Grad auf der Basis der Menge der in der Faltung sichtbaren Knickung ermittelt wird. Dieses Verfahren wird bei verschiedenen Temperaturen wiederholt, bis die minimale Schmelzfixierungstemperatur (bei der nur sehr wenig Knickung sichtbar ist) ermittelt wird.
  • Glanz
  • Der Glanz des Ausdrucks (in Gardner Gloss Units oder „ggu“) wurde mit einem 75-Grad-BYK-Gardner-Glanzmessgerät für Tonerbilder gemessen, die in einem Temperaturbereich der Fixierwalze von ungefähr 120 °C bis ungefähr 210 °C schmelzfixiert wurden.
  • Glanzmarmorierung
  • Die Glanzmarmorierungstemperatur ist die Temperatur, bei der der Ausdruck eine marmorierte Struktur aufweist, die durch einen ungleichmäßigen Glanz auf der mm-Skala des Ausdrucks gekennzeichnet ist und entsteht, wenn der Toner in kleinen Bereichen beginnt, an der Fixiereinheit zu haften.
  • Heiß-Offset
  • Die Heiß-Offsettemperatur (HOT) ist die Temperatur, bei der Toner, der die Fixiereinheit kontaminiert hat, wieder sichtbar zurück auf das Papier transferiert wird. Um sie zu beobachten, wird ein leeres Stück Papier, eine Reinigungsbahn, direkt nach dem Ausdruck mit dem schmelzfixierten Bild durch die Fixiereinheit geschickt. Wenn bei einer bestimmten Temperatur ein Bild-Offset auf der leeren Reinigungsbahn beobachtet wird, dann ist das die Heiß-Offsettemperatur.
  • Ergebnisse der Beurteilung der Tonerschmelzfixierung
  • Die Schmelzfixierungsergebnisse sind in Tabelle 2 für den Kontroll-Hybridtoner sowie für die offenbarungsgemäßem Hybridtoner aus Beispiel 3 und Beispiel 5 dargestellt. Wenn Texanol zur Schale hinzugefügt wird, sinkt die zum Erreichen eines Glanzes von 40 erforderliche Temperatur deutlich, von 157 auf 151 bei 1 % Texanol und auf 144 bei 5 % Texanol. Ähnlich sinkt auch die MFT-Temperatur deutlich, vor allem, wenn mehr Texanol hinzugegeben wird. Gleichzeitig bleibt die HOT-Temperatur bis zur höchsten getesteten Temperatur von 210 °C gut. Es gibt nur eine geringfügig niedrigere Marmorierungstemperatur für beide Toner mit Texanol, aber die Marmorierung ist nur beim oberen Grenzwert des Tests bei der höchsten Temperatur von 210 °C sichtbar, was akzeptabel ist. Damit ist der Toner bei Hinzugabe von Texanol in der Lage mit akzeptablem Knicken und Glanz bei einer viel niedrigeren Temperatur zu verschmelzen, mit fast keiner Veränderung bei der oberen Temperaturgrenze für die Schmelzfixierung. Außerdem erhöht sich der Spitzenglanz mit zunehmendem Anteil von zur Schale hinzugefügtem Texanol.
  • Beurteilung des Tonerentwicklers
  • Die Entwicklerleistungen unter Laborbedingungen wurde sowohl für die Stamm-Tonerpartikel, ohne externe Tonerzusatzstoffe, und für einen Toner ermittelt, in den eine Reihe externer Zusatzstoffe eingemischt wurden.
  • Einmischung des Tonerzusatzstoffs
  • Für jede Probe wurden ungefähr 50 g des Toners zusammen mit einer Packung Zusatzstoff, darunter Siliziumdioxid, Titandioxid und Zinkstearat, in ein SKM-Rührwerk gegeben und für ungefähr 30 Sekunden bei ungefähr 12.500 U/Min. vermischt. Die Oberflächenzusatzstoffe waren 1,29 % RY50L Siliziumdioxid, 0,86 % RX50 Siliziumdioxid, 0,88 % STT100H Titandioxid, 1,73 % X24 kolloidales Sol-Gel-Siliziumdioxid und 0,18 % Zinkstearat, 0,5 % PMMA und 0,28 % Ceriumoxidpartikel.
  • Tonerladung
  • Die Tonerladung wurde sowohl für den Stamm-Tonerpartikel ohne irgendwelche Oberflächenzusatzstoffe als auch für die mit Oberflächenzusatzstoffen vermischten Tonerpartikel erfasst. Für die Stamm-Tonerpartikel wurden 5 pph Toner in Träger hergestellt, 1,5 Gramm Toner und 30 Gramm XEROX® 700 Träger in einer 60-ml-Glasflasche, für den vermischten Toner mit 6 pph Toners im Träger, 1,8 Gramm Toner und 30 Gramm Xerox 700-Träger in einer 60-ml-Glasflasche. Die Proben wurde für drei Tage in einer Zone geringer Feuchte (J-Zone) bei 21,1 °C und 10 % relativer Luftfeuchte und in einer Zone hoher Feuchte (A-Zone) bei 28 °C und 85 % relativer Luftfeuchte konditioniert. Die Entwickler mit Stamm-Tonerpartikel wurden für 10 Minuten in einem Turbula-Mixer geladen, die Entwickler mit Toner mit Beimischung von Zusatzstoffen wurden für 60 Minuten in einem Turbula-Mixer geladen.
  • Ergebnisse der Tonerbeurteilung
  • Die Ladung des Stammtoners wie in Tabelle 1 dargestellt ist beim Kontroll-Hybridtoner und den beiden offenbarungsgemäßen Hybridtonern mit 1 % bzw. 5 % Texanol in der Schale gleich und in allen Fällen akzeptabel. Bei den vermischten Tonern weisen beide offenbarungsgemäßen Hybridtoner mit 1 % bzw. 5 % Texanol in der Schale sowohl in der A-Zone als auch in der J-Zone eine höhere Ladung auf. Das kann an der besseren Morphologie der Toneroberfläche liegen, die es den Zusatzstoffen ermöglicht, bei der Steuerung der Tonerladung effektiver zu sein. In einigen Ausführungsformen kann eine höhere Ladung in beiden Zonen wünschenswert sein, in anderen Ausführungsformen könnte sie zu einem Bild geringerer Dichte führen. Wenn jedoch die höhere Ladung nicht erwünscht ist, könnte die Ladung der Toneroberflächenzusatzstoffe verringert werden. Tabelle 1
    Figure DE102016211757A1_0004
    Figure DE102016211757A1_0005
  • 1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische (SEM) Aufnahme mit 13.000facher Vergrößerung der Toneroberfläche des Kontroll-Hybridtoners aus Beispiel 2. 2 zeigt eine SEM-Aufnahme mit 13.000facher Vergrößerung der Toneroberfläche des offenbarungsgemäßen Hybridtoners aus Beispiel 3. 3 zeigt eine SEM-Aufnahme mit 10.000facher Vergrößerung der Toneroberfläche des offenbarungsgemäßen Hybridtoners aus Beispiel 5. 4 zeigt eine SEM-Aufnahme mit 12.000facher Vergrößerung der Toneroberfläche des offenbarungsgemäßen Hybridtoners aus Beispiel 6. Es wird ersichtlich, dass die Hinzufügung des Texanol-Latex in dem offenbarungsgemäßen Hybridtoner, selbst bei einer sehr geringen Konzentration wie z. B. 1 % Konzentration und insbesondere bei 5 % Konzentration die Oberflächenkoaleszenz verbessert, was zu einer glatteren Oberfläche führt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7736831 [0020]
    • US 6063827 [0034, 0035]
    • US 4298672 [0044]
    • US 43383904298672 [0044]
    • US 3590000 [0045]
    • US 3800588 [0045]
    • US 6214507 [0045]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Hybridtoners, der über einen Kern und eine Schale verfügt, das Verfahren umfassend: das Mischen eines ersten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz, mindestens einen amorphen Polyesterlatex, einen optionalen kristallinen Polyesterlatex, ein Wachs und ein optionales Färbemittel umfasst, um eine Kernmischung zu bilden; das optionale Hinzufügen eines Koagulans zu der Kernmischung; das Erhitzen der Kernmischung auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die Kernmischung zu aggregieren und somit aggregierte Kernpartikel zu bilden; das Mischen eines zweiten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz und ein Koaleszenzmittel umfasst, um eine Schalenmischung zu bilden; das Aufbringen der Schalenmischung auf die aggregierten Kernpartikel; das Erhitzen der Schalenmischung und der aggregierten Kernpartikel auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die aggregierten Kernpartikel zu koaleszieren und somit Tonerpartikel zu bilden; und das Isolieren der Tonerpartikel.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei Koaleszenzmittel einen Siedepunkt bei Atmosphärendruck von ungefähr 250 °C bis ungefähr 450 °C hat.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Koaleszenzmittel bei 20 °C eine Flüchtigkeit von ungefähr 10–8 bis ungefähr 10–2 mmHg hat.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Koaleszenzmittel eine Wasserlöslichkeit von unter ungefähr 0,5 Masseprozent hat.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Koaleszenzmittel mindestens eine Esterbindung enthält.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Koaleszenzmittel aus der Gruppe ausgewählt ist, welche umfasst: 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandiolmonoisobutyrat, 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandioldiisobutyrat, Triethylenglycol-di-2-Ethylhexanoat, Benzylbenzoat, Diethylenglycoldibenzoat, 3-Phenylpropylbenzoat, Dipropylenglycoldibenzoat, Propylenglycoldibenzoat oder Mischungen davon.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Koaleszenzmittel 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandiolmonoisobutyrat umfasst.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Koaleszenzmittel in einem Anteil von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5,0 Masseprozent hinzugefügt wird, basierend auf dem Feststoffgehalt in der Schalenmischung.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Hybridtoners, der über einen Kern und eine Schale verfügt, das Verfahren umfassend: das Mischen eines ersten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz, mindestens einen amorphen Polyesterlatex, einen optionalen kristallinen Polyesterlatex, ein optionales Färbemittel und ein optionales Wachs umfasst, um eine Kernmischung zu bilden; das optionale Hinzufügen eines Koagulans zu der Kernmischung; das Erhitzen der Kernmischung auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die Kernmischung zu aggregieren und somit aggregierte Kernpartikel zu bilden; das Mischen eines zweiten Latex, der mindestens ein Styrol-Acrylat-Polymerharz und 2,2,4-Trimethyl-1,3-Pentandiolmonoisobutyrat umfasst, um eine Schalenmischung zu bilden; das Aufbringen der Schalenmischung auf die aggregierten Kernpartikel; das Erhitzen der Schalenmischung und der aggregierten Kernpartikel auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur von einem des mindestens einen Styrol-Acrylat-Polymerharzes, um die aggregierten Kernpartikel zu koaleszieren und somit Tonerpartikel zu bilden; und das Isolieren der Tonerpartikel.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Koaleszenzmittel in einem Anteil von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5,0 Masseprozent hinzugefügt wird, basierend auf dem Feststoffgehalt in der Schalenmischung.
DE102016211757.2A 2015-07-08 2016-06-29 Verfahren zur herstellung eines hybridtoners, der über einen kern und eine schale verfügt Active DE102016211757B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/794,756 US10007205B2 (en) 2015-07-08 2015-07-08 Styrene acrylate hybrid toner process utilizing a low VOC (volatile organic compound) coalescent agent in toner shells
US14/794756 2015-07-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016211757A1 true DE102016211757A1 (de) 2017-01-12
DE102016211757B4 DE102016211757B4 (de) 2022-05-12

Family

ID=57583747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016211757.2A Active DE102016211757B4 (de) 2015-07-08 2016-06-29 Verfahren zur herstellung eines hybridtoners, der über einen kern und eine schale verfügt

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10007205B2 (de)
JP (1) JP6769752B2 (de)
CA (1) CA2933404C (de)
DE (1) DE102016211757B4 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017039869A (ja) * 2015-08-20 2017-02-23 富士ゼロックス株式会社 樹脂複合粒子、樹脂複合粒子の製造方法、静電荷像現像用トナー、トナー粒子の製造方法、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置、及び画像形成方法
US9989873B1 (en) * 2017-04-27 2018-06-05 Xerox Corporation Toner compositions with antiplasticizers comprising purine derivative
US10095143B1 (en) 2017-06-05 2018-10-09 Xerox Corporation Hybrid toner compositions
US10495996B1 (en) * 2018-10-02 2019-12-03 Xerox Corporation Surface additive infrared taggant toner
SG11202110042WA (en) * 2019-04-05 2021-10-28 Emerald Kalama Chemical Llc Low voc multifunctional additives to improve waterborne polymer film properties
US11092906B1 (en) 2020-02-25 2021-08-17 Xerox Corporation Toner including toner additive formulation
US11086244B1 (en) * 2020-02-25 2021-08-10 Xerox Corporation Titania-free toner additive formulation with cross-linked organic polymeric additive

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3590000A (en) 1967-06-05 1971-06-29 Xerox Corp Solid developer for latent electrostatic images
US3800588A (en) 1971-04-30 1974-04-02 Mts System Corp Multiple axis control system for vibration test apparatus
US4298672A (en) 1978-06-01 1981-11-03 Xerox Corporation Toners containing alkyl pyridinium compounds and their hydrates
US4338390A (en) 1980-12-04 1982-07-06 Xerox Corporation Quarternary ammonium sulfate or sulfonate charge control agents for electrophotographic developers compatible with viton fuser
US6063827A (en) 1998-07-22 2000-05-16 Xerox Corporation Polyester process
US6214507B1 (en) 1998-08-11 2001-04-10 Xerox Corporation Toner compositions
US7736831B2 (en) 2006-09-08 2010-06-15 Xerox Corporation Emulsion/aggregation process using coalescent aid agents

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5589855A (en) * 1978-12-28 1980-07-07 Canon Inc Pressure-fixable capsule toner
JP2007093809A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー及び静電荷像現像用トナーの製造方法
US7943283B2 (en) 2006-12-20 2011-05-17 Xerox Corporation Toner compositions
US8492066B2 (en) 2011-03-21 2013-07-23 Xerox Corporation Toner compositions and processes
KR101777355B1 (ko) * 2011-09-05 2017-09-11 에스프린팅솔루션 주식회사 정전하상 현상용 토너 및 그 제조방법
JP2013114230A (ja) * 2011-11-30 2013-06-10 Kyocera Document Solutions Inc 静電荷像現像用カプセルトナー、及びその製造方法
US9046801B2 (en) * 2013-10-29 2015-06-02 Xerox Corporation Hybrid emulsion aggregate toner

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3590000A (en) 1967-06-05 1971-06-29 Xerox Corp Solid developer for latent electrostatic images
US3800588A (en) 1971-04-30 1974-04-02 Mts System Corp Multiple axis control system for vibration test apparatus
US4298672A (en) 1978-06-01 1981-11-03 Xerox Corporation Toners containing alkyl pyridinium compounds and their hydrates
US4338390A (en) 1980-12-04 1982-07-06 Xerox Corporation Quarternary ammonium sulfate or sulfonate charge control agents for electrophotographic developers compatible with viton fuser
US6063827A (en) 1998-07-22 2000-05-16 Xerox Corporation Polyester process
US6214507B1 (en) 1998-08-11 2001-04-10 Xerox Corporation Toner compositions
US7736831B2 (en) 2006-09-08 2010-06-15 Xerox Corporation Emulsion/aggregation process using coalescent aid agents

Also Published As

Publication number Publication date
US20170010554A1 (en) 2017-01-12
JP2017021338A (ja) 2017-01-26
US10007205B2 (en) 2018-06-26
DE102016211757B4 (de) 2022-05-12
JP6769752B2 (ja) 2020-10-14
CA2933404C (en) 2018-08-21
CA2933404A1 (en) 2017-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016211757B4 (de) Verfahren zur herstellung eines hybridtoners, der über einen kern und eine schale verfügt
DE102011003584B4 (de) Verfahren zur herstellung von biobasierten amorphen polyesterharzen für emulsion-aggregation-toner und diese umfassende tonerpartikel
DE102015220450A1 (de) Emulsion Aggregate-Toner, der ein Hybrid-Latex umfasst
EP2261747B1 (de) Effizientes phasenumkehremulgierverfahren auf lösungsmittelbasis mit siliconfreien entschäumungsmittel
DE102011002515A1 (de) Zusatzstoffpaket für Toner
DE102011004720A1 (de) Toner mit Polyesterharz
BRPI1101766A2 (pt) processos para produzir lÁtices de poliÉster atravÉs de emulsificaÇço sem solvente
DE102013204967B4 (de) Verfahren zum herstellen von tonerpartikeln
DE102014222493A1 (de) Super-niedrig schmelzender toner mit niedermolekularen plastifiziermitteln
EP3413134B1 (de) Hybridtonerzusammensetzungen
DE102016204638A1 (de) Tonerpartikel, die sowohl polyester- als auch styrol-acrylat-polymere aufweisen und einen polyestermantel haben
DE102011004368B4 (de) Verfahren zur herstellung von toner
DE102017202473B4 (de) Tonerzusammensetzung und verfahren
DE102011004567A1 (de) Tonnerzusammensetzungen und Verfahren
JP6787684B2 (ja) 転相乳化を介するハイブリッドラテックス
DE102011004189B4 (de) Tonerpartikel und Verfahren
DE102016208147A1 (de) Tonerzusammensatzungen und -Prozesse
US8431319B2 (en) Toner wash comprising ionic liquid
DE102010043624B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Harzemulsion
US10248038B1 (en) Graphene-containing toners and related methods
US9280075B1 (en) Method of making hybrid latex via phase inversion emulsification
DE102016209454B4 (de) Nachhaltiger Toner mit niedriger Fixiertemperatur
DE102011007288B4 (de) Tonerzusammensetzung und Verfahren
DE102011004755A1 (de) Toner composition and methods
US8841055B2 (en) Super low melt emulsion aggregation toners comprising a trans-cinnamic di-ester

Legal Events

Date Code Title Description
R082 Change of representative

Representative=s name: GRUENECKER PATENT- UND RECHTSANWAELTE PARTG MB, DE

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final