DE2354259A1 - Fluessige tonerzusammensetzung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE ' OO C/OCQ

Dlpl-Ing. P. WiRTH · Dr-V₅SCHMIED-KOWARZIK P!pl.-lng, G. DANNENBERG · Dr. P. WEINHOLD ■ Dr. D. GUDEL

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Flüssige

03819/1083

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf eine flüssige Tonerzusammensetzung für elektrostatische Kopierverfahren und insbesondere auf ein negativ geladenes flüssiges Tonersystem, das eine elektrisch isolierende Trägerflüssigkeit, ein Pigment oder Färbemittel, eine Metallseife und ein Polymerisat umfaßt.

Bei einer Art von elektrostatischem Verfahren, bei dem ein flüssiger Toner verwendet wird, wird auf einer fotoleitfähigen Oberfläche, z.B. in einem Bindemittel dispergiertes Zinkoxyd, eine negative elektrostatische Gesamtladung erzeugt. Danach folgt eine bildweise Entladung durch Belichtung, um nur auf den unbelichteten Flächen eine negative Ladung zu erhalten. Run wird die- flüssige Tonerzusammensetzung angewendet. Falls man -positiv geladene Toner verwendet, werden die Teilchen der Tonerzusammensetzung, die das Pigment oder Färbemittel enthalten, von den negativ geladenen Flächen des latenten Bildes angezogen.Wenn das oben kurz beschriebene elektrostatische Kopierverfahren in dieser Weise durchgeführt wird, erhält man eine originalgetreue Kopie.

Falls man jedoch negativ geladene Toner verwendet, werden die Tonerteilchen, z.B. Ruß oder ähnliche Pigmente oder Färbemittel, von dem negativen latenten elektrostatischen Bild abgestoßen und auf den entladenen Flächen abgelagert, wodurch man ein negatives Abbild des Originals erhält.

Bei einer anderen Art von elektrostatischem Verfahren, bei dein ein flüssiger Toner verwendet wird, wird auf einer fotoleitfähigen Oberfläche, z.B. in einem Bindemittel dispergiertes Zinkoxyd, eine positive elektrostatische Gesamtladung erzeugt. Darauf folgt eine bildweise Entladung durch Belichtung, so daß eine positive Ladung auf den unbelichteten Flächen zurückbleibt. Nun wird die flüssige Tonerzusammensetzung angewendet.

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Falls man negativ geladene Toner verwendet, werden die Teilchen der TonerzusamtDensetzung, die das Pigment oder Färbemittel enthält, von den positiv geladenen Flächen des latenten Bildes angezogen. Bei dem oben kurz "beschriebenen elektrostatischen Kopierverfahren erhält man auf diese Weise eine originalgetreue Kopie.

Falls man jedoch positiv geladene Toner verwendet, werden die Tonerteilchen, z.B. Ruß oder ahn]\che- Pigmente oder Färbemittel, von dem positiven latenten elektretatischen Bild abgestoßen und auf den entladenen Flächen abgelagert, wodurch man ein negatives Abbild des Originals erhält.

Ein schwieriges Problem bei der Herstellung von negativ geladenen Tonern ist die Entwicklung einer Zusammensetzung oder eines Systems, welche(s) in Suspension bleibt und eine klare und stark kontrastreiche Kopie ("reproduction print") ergibt.

Die genannten Mangel und Nachteile der bisher bekannten negativ geladenen flüssigen Tonerzusammensetzungen für elektrostatische Kopierverfahren wurden nun erfindungsgetnäß durch die Entwicklung eines negativ geladenen flüssigen Tonersystems, das eine elektrisch isolierende Trägerflüssigkeit mit einem Pigment oder Färbemittel, einer Metallseife und einem polymeren Material umfaßt, beseitigt.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines negativ geladenen flüssigen Tonersystems für elektrostatische Kopierverfahren, welches die den bisher bekannten flüssigen Tonern anhaftenden Mängel und Nachteile überwindet. Das erfindungsgemäße Tonersystem ist dadurch gekennzeichnet, daß es eine elektrisch isolierende Trägerflüssigkeit, ein Pigment oder Färbemittel, eine Metallseife und ein polymeres Material umfaßt, wobei dieses polymere Material vorzugsweise ein Mischpolymerisat eines "Vinyläthers und eines Maleinsäureanhydrids ist.

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Die erfindungsgeinäße flüssige Toner zusammensetzung oder das -system umfaßt als Trägerflüssigkeit eine der üblichen elektrisch isolierenden Trägerflüssigkeiten, die im allgemeinen in flüssigen Entwickler- und'Tonerzusammensetzungen verwendet werden. Solche elektrisch isolierenden Trägerflüssigkeiten umfassen im allgemeinen Lösungsmittel mit der notwendigen Dielektrizitätskonstante, z.B. weniger als 3, und dem notwendigen spezifischen Widerstand, z.B. mehr als 10 Ohm-cm, um für elektrostatische Kopierverfahren verwendbar zu sein. Die elektrisch isolierende Trägerflüssigkeit des flüssigen Toner systems kann beispielsweise verschiedene Lösungsmittel umfassen, wie Cyclohexan, Toluol, Kerosin und Mischungen von diesen; verschiedene handelsübliche Petroleum- und Kohlenwasserstofflösungsmittel, z.B. Isopar G (ein Produkt .der Humble Oil & Refining Co.) mit einem Siedebereich von etwa 159 τ 175°C; Cyclosol 43 mit einem Siedebereich von etwa 168 - 199°C oder Shellosol 71 mit einem Siedebereich von etwa 174 - 207°C (beides Produkte der Shell Chemical Co.); oder Freone (ein Markenname für Eluorkohlenstoff— verbindungen der E.I. duPont de Nemours & Co.), wie Preon TF mit einem Siedepunkt von etwa 47 C.

Als Pigment- oder Färbemittel kann für die erfindungsgemäße negativ geladene flüssige elektrostatische Tonerz'usammensetzung jedes für elektrostatische Toner übliche Pigment- oder Färbemittel verwendet werden. So kann das Färbemittel oder Pigment beispielsweise Ruß in verschiedenen Formen, wie Gasruß, Ofenruß, Lampenruß und andere Ruß- und Schwärzungsmaterialien, die nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden; Farbpigmente, wie Phosphorwolframate und Phosphorraolybdatfarben, Alkaliblau und viele Azopigmente sowie Nigrosinfarbstoffe und Triphenylmethanfarbstoffe umfassen* Erfindungsgemäß werden vorzugsweise die oben genannten Rußmaterialien verwendet, die eine elektrostatische Kopie mit ausgezeichnetem schwarzem Hintergrund ergeben, wenn diese outer Yerwendung der erfinöiangsgemäßen flüssigen Toner zusammensetzung hergestellt worden ist.

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Das Pigment oder Färbemittel _t z.B'. Ruß, wird in der Trägerflüssigkeit, die die Metallseife enthält, und in dem polymeren Material, das aufgrund seiner oberflächenaktiven Eigenschaften auch als Dispergierungsmittel wirkt, suspendiert. Im allgemeinen beträgt das Pigment etwa 0,01 bis etwa 10 fo des Tonersystems oder der -zusammensetzung. Für besondere Zwecke können gegebenenfalls natürlich auch etwas geringere oder größere Mengen an Pigment verwendet werden.

Die polymeren Materialien umfassen Mischpolymerisate von Maleinsäureanhydrid und einem Alkyl vinylät her der allgemeinen Strukturformel: ·

OR	CH	-	CH
I	j:		I
CH -	C		C
	\		/
0 =		0

worin R eine Alkylgruppe mit vorzugsweise e'twa 12 -.40 Kohlenstoffatomen und η eine Zahl von etwa 1 000 bis 25 000 ist. Die Mischpolymerisate werden durch Umsetzen von Maleinsäureanhydrid mit einer Verbindung der folgenden Formel:

H₂C = CH - OR

worin R ein Alkyl mit vorzugsweise etwa 12 - 40 Kohlenstoffatomen bedeutet, \

hergestellt, wobei man ein lineares, harzartiges Mischpolymerisat von Alkylvinyläther und Maleinsäureanhydrid erhält. Die Mischpolymerisate und die Verfahren zu deren Herstellung werden in der U*S.-Patentschrift 2 047 398 (Reissue 23 514) beschrieben.

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Da diese Mischpolymerisate Anhydridgruppen enthalten, welche weiteren chemischen Reaktionen* unterworfen sein können, können aufgrund der Art des Mediums, in welche diese Mischpolymerisate gegeben werden,- als auch der Art der übrigen anwesenden Zusatzmittel polymere Derivate dieser Mischpolymerisate entstehen, z.B. Mischpolymerisate von Alkylvinyläther und Maleinsäure und Teilamide und Ester von Poly-(alkylvinyläther-Maleinsäure). Solche Derivate sind für die erfindungsgemäßen Zwecke mit den Mischpolymerisaten von Alkylvinyläther und Maleinsäureanhydrid äquivalent.

Das polymere Material wird nur in der Menge verwendet, die notwendig ist, um eine beständige Suspension oder Dispersion des Toners zu erhalten. Im allgemeinen wird dieses Material in einer Menge von etwa 0,01 -i ("bezogen auf ßas Gewicht) des Pigments oder Färbemittels,, Vorzugsvreise von etwa 0,05, insbesondere von etwa 0,1₉ bis 0,5 Sew^-fo, besagen auf das Pigment oder Färbemittel, verwendet.

Mir die erfindungsgemäßen negativ geladenen flüssigen Tonerzusammensetzungen können als Metallseifen beispielsweise die Erdalkali- und Schwermetallsalze von Fettsäuren mit wenigstens etwa 6-7 Kohlenstoffatomen-verwendet werden, zum Beispiel von Naphthensäure, die eine cycloaliphatische Säure ist. Erfindungsgemäß bevorzugte Seifen sind z.B. die Salze der ITaphthen- und Octansäure einschließlich Blei-, Kupfer-, Zink-, Kobalt-, Silber-, Magnesium-, Mangan-, Iridium-, Kadmium-, Aluminium-, Kalium-, Titan-, Cer-j Zirkon-, Eisen-, Natrium-, Lithium-, Kalzium- und Nickelnaphthenate und -octoate. Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe Octansäure und Octoate sind im weiteren Sinn gemeint, so daß sie auch die 2-Ätb.yl-hexansäure und 2-Äthyl-hexanoate mit 8 Kohlenstoffen umfassen. Es können auch andere Metallseifen, wie Tallate, Soyate, Linoleate, Resinate, Palmi.tate_? Stearate und Oleate,verwendet werden.

* z.B. Hydrolyse und/oder Veresterungen

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Bei der"vorliegenden Erfindung ist die Methode, nach der die flüssige Tonerzusammen Setzung hergestellt wird, in keiner Weise· kritisch; die Zusammensetzungen können daher nach bekannten herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. Es wurde gefunden, daß zur Herstellung der" Dispersion, die in dem, erfindungsgemäßen flüssigen elektrostatischen Tonersystem verwendet wird, sowohl Ultraschalldispergierungsgeräte, 3-Walzen-Mühlen, · Kugelmühlen, Kolloidmühlen als auch Schnellscherenmischer usw. angewendet werden können. Nach herkömmlichen Verfahren ist es zum Beispiel üblich, ein Konzentrat des Toners herzustellen und dieses anschließend der übrigen isolierenden Tragerflüssigkeit zuzugeben, um die flüssige Tonerzusammensetzung für das elektrostatische Kopierverfahren zu erhalten« .--■--

Die folgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne diese jedoch zu beschränken. Alle darin und in den Ansprüchen angegebenen Teile und Verhältnisse beziehen sich auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben.

Beispiel I . '

Die folgenden Materialien wurden gemischt und dann 2C Minuten lang bei etwa 24°C in einem "Bi
dispergierungsgerät behandelt:

lang bei etwa 24°C in einem "Blackstone"-500-Watt-Ultrascha11-

Zirkonöctoat 6 %■ 15 ml

Isopar G¹ ■' 200 ml

Witco Continex ΈΈΈ²\ _> 4g

Gantrez AN 8194. (40 folge Lösung in Tolü.:!)⁵'. 1g

Aliphatisches PetroleumlÖ3üngsmittel_?- Siedebereich; 159 - 175 C, hergestellt von Humble· Oil &■ Refining Co₀

²^ Ruß. .

PolyCii-octadecyl-vinyläther-maleinsäureanhydricL) mit spezi-. fischem Widerstand von 0,1 - 1"6, bestimmt in einer Lösung von 1 g des Mischpolymerisats 100 ml Toluol bei 25⁰G.

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• - β -

2,5 ecm des erhaltenen Tonerkonzentrats oder der Druckfarbe wurden mit Isopar G- auf 0,5 1 verdünnt.Die optische Dichte dieser endgültigen Dispersion war 3.

Die Tonerzusammensetzung wurde nun in einem herkömmlichen elektrostatischen Kopiergerät verwendet, um eine elektrostatische Negativkopie zu erhalten, wenn das Papier negativ geladen worden war. Me Tonerzusammensetzung neigte nicht dazu, sich abzusetzen oder zu agglomerieren. Es wurde gefunden, daß die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Tonerzusammensetzung hergestellte Kopie eine klare und scharfe negative Reproduktion des Originals war, d.h. die Hintergrundflächen der Kopie waren schwarz, während die auf dem Original "bedruckten Flächen auf der Kopie weiß waren. Man erhielt eine Kopie ohne Grundfärbung, mit einem gut ausgefüllten Bild, hoher schwarzer Farbdichte und praktisch ohne Tendenz zur Streifenbildung.

Beispiel II

Beispiel I wurde wiederholt, jedoch wurde als Mischpolymerisat, das verwendet wird, um der flüssigen Toner zusammensetzung die negativ arbeitenden Eigenschaften zu verleihen, eine im wesentlichen äquivalente Menge der folgenden Materialien verwendet:

1. Poly-Ccetylvinyläther-maleinsäureanhydrid)

2. Poly-Ctetradecylvinyläther-maleinsäureanhydrid)

3. Poly-Ceicosylvinyläther-ffialeinsäureanhydrid)

4. Poly-Cdoeosylvinyläther-aaaleinsäureanhydrid).

In allen Fällen, in denen aan diese Materialien anstelle des in Beispiel I benutzten Poly-Cn-octadecylvinyläther-maleinsäureanhydrids) verwendet, erhält man im wesentlichen gleichwertige Ergebnisse und einen negativ arbeitenden elektrostatischen Toner, der gleichmäßig ausgefüllte, klare Negativkopien ergibt,

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235*2 59

Beispiel III

Beispiel I wurde wiederholt, Jedoch wurden. 2,5 ecm des erhaltenen Tonerkonzentrats mit Pr eon TF auf 0,5 1 verdünnt, Freon TF (hergestellt von duPont) ist Trichlortrifluoräthan mit einem Siedepunkt von etwa 48⁰G, einer dielektrischen Konstante von 2,41 und einem spezifischen Widerstand von > 2 χ 10¹⁵ Ohm-cm. .

Die Tonerzusammensetzung' wurde dann in einem abgeänderten elektrostatischen Kopiergerät verwendet,; worin die foto leitfähige Zinkoxyd-Bindemittel-Sehicht über die gesamte Fläche nicht negativ, sondern positiv geladen wurde, bevor sie hildweise belichtet wurde, um eine originalgetreue' Kopie herzustellen. Man erhielt eine Kopie ohne Hintergrundfärbung, mit einem.gut ausgefüllten Bild, hoher schwarzer Parbdichte und praktisch ohne Tendenz' zur StreifenMldung.

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Claims (7)

» 10 - 73RA259 Patentansprüche :

1. Flüssige Tonerzusammensetzung für elektrostatische Reproduktionsverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie

a) eine elektrisch isolierende Trägerflüssigkeit, K) ein Pigment oder ein Färbemittel,

c) eine Metallseife und

d) ein polymeres Material, vorzugsweise ein Mischpolymerisat eines Alkylvlnyläthers und Maleinsäureanhydrid

umfaßt.

2. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit eine Dielektrizitätskonstante von weniger als etwa 3 und einen spezifisch en. Widerstand von mehr als etwa 10 0hm-*cm aufweist«

3. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerflüssigkeit ein Kohlenwasserstoff ist.

4. Toner zusammensetzung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment Ruß ist.

5. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylgruppe des Alkyläthers etwa 12 - 40 Kohlenstoffatome aufweist.

6. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymerisat Poly-(n-octadecyl-vinyläther-Maleinsäureanhydrid) ist.

7. Tonerzusammensetzung nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallseife Zirkonoctoat ist.

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2 3 5 Λ 2 5 9

8„ üOonerzusaiumensetzung nach Anspruch 1 .- 7, dadurch gekennzeichnet? daß das Mischpolymerisat in einer Menge von etwa Ο5Ο5 Ms 0,5 GeWo"=Teilen_p bezogen auf das Pigment, verwendet wird _o

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