DE3738777C2 - Bindemittel für die Tonerherstellung - Google Patents
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- G03G9/08755—Polyesters
Description
Die Erfindung betrifft ein Bindemittel für die Herstellung
von Tonern, die zum Entwickeln elektrostatischer Bilder
verwendet werden, die mit einem elektrophotographischen,
elektrostatographischen, elektrostatischen Aufzeichnungs
verfahren erzeugt worden sind.
Elektrostatische Bilder werden im allgemeinen mit einem
Toner entwickelt, der als Pulver vorliegt, unter Erzeugung
von Tonerbildern. Diese Tonerbilder werden entweder so wie
sie vorliegen oder nach der Übertragung auf ein Empfangs
papierblatt fixiert.
Im allgemeinen werden Toner hergestellt durch Mischen ei
ner Bindemittelkomponente mit einer färbenden Komponente,
erforderlichenfalls zusammen mit einem Ladungskontrollmit
tel und weiteren Zusätzen, Schmelzen der Mischung unter
Erhitzen, um eine homogene Mischung zu erzielen, und Zer
kleinern der resultierenden Masse nach dem Abkühlen auf
die gewünschte Teilchengröße. Die Eigenschaften eines To
ners hängen stark von der Bindemittelkomponente ab.
Es sind bereits verschiedene Harze bekannt, die brauchba
re Bindemittel für die Tonerherstellung darstellen. In
jüngster Zeit haben Polyesterbindemittel viel Aufmerksam
keit gefunden, da sie ein hohes negatives Aufladungsver
mögen und eine gute Niedertemperatur-Fixierbarkeit be
sitzen und daher für die Verwendung beim Hochgeschwindig
keits-Kopieren geeignet sind. Außerdem weisen sie eine gute
Beständigkeit gegen Weichmacher auf. Das heißt mit anderen
Worten, sie bewirken nicht, daß Abzüge oder Kopien, die
damit entwickelte Bilder tragen, unscharf werden, wenn
diese Abzüge oder Kopien beispielsweise mit einer Poly
vinylchloridfolie oder einem Polyvinylchloridfilm in Kon
takt gebracht werden, und sie dadurch einem in dieser Folie
oder in diesem Film enthaltenen Weichmacher ausgesetzt
werden.
Zu Polyestern, die als brauchbare Tonerbindemittel be
schrieben sind, gehören unter anderem die folgenden:
- (i) Polymerisations/Veresterungs-Produkte von 1,4-Benzol dicarbonsäure und 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, polymeri siert mit einem 1,2,4-Benzoltricarbonsäure-cyclisches 1,2-anhydrid (Japanese Kokai Tokkyo Koho Nr. 56 (1981)-168669);
- (ii) Nicht-lineare Polyester mit niedrigem Schmelzpunkt mit einer Säurezahl von 10 bis 60, hergestellt aus Komponenten, die umfassen (A) eine Alkyl-substituier te Dicarbonsäure und/oder ein Alkyl-substituiertes Diol, (B) eine Polycarbonsäure mit 3 oder mehr Carbo xylgruppen und/oder ein Polyol mit 3 oder mehr Hydro xylgruppen, (C) eine Dicarbonsäure und (D) ein ver äthertes Diphenol (Japanese Kokai Tokkyo Koho Nr. 59 (1984)-7960); und
- (iii) Kombinationen aus einer polyvalenten Metallverbin dung und einem amorphen Polyestermiteiner Säurezahl von 10 bis 100, hergestellt durch Umsetzung eines ver ätherten Diphenols, das propoxyliert und/oder eth oxyliert ist, mit einem Propoxygruppengehalt von nicht weniger als 50% mit einer oder mehreren Phthalsäuren, die bis zu 40 Mol-% einer aromatischen Carbonsäure mit 3 oder mehr Carboxylgruppen enthalten (Japanese Kokai Tokkyo Koho Nr. 59 (1984)-29256).
Während Toner, wie oben erwähnt, in denen Polyesterbinde
mittel verwendet werden, in bezug auf ihre Niedertempera
tur-Fixierbarkeit als vorteilhaft angesehen werden,
bringt ihre praktische Verwendung Probleme mit sich, weil
nämlich leicht das sogenannte Offset-Phänomen auftritt.
Dieses Offset-Phänomen besteht in einer Verfärbung bzw.
Fleckenbildung der Oberfläche des Empfangsblattes, das
als nächstes zugeführt wird, als Folge einer Übertragung
eines Teils des Toners auf die Heizwalze sowie in einer
Verfärbung bzw. Fleckenbildung der Rückseite des Empfangs
blattes mit dem Teil des Toners, der außerdem auf die
Druckwalze übertragen wird, die unter Druck mit der Heiz
walze in Kontakt steht.
Die Niedertemperatur-Fixierbarkeit und die Verhinderung
des Offset-Phänomens sind im Prinzip einander widerspre
chende Anforderungen. Dennoch ist die Verhinderung des
Auftretens des Offset-Phänomens unter Beibehaltung der
Niedertemperatur-Fixierbarkeit, die eines der charakte
ristischen Merkmale der Polyesterbindemittel ist, ein
Problem, das mit allen Mitteln zu lösen ist, bevor Toner,
in denen Polyesterbindemittel verwendet werden, in der
Praxis eingesetzt werden können.
Die vorstehend erwähnten Erfindungen (i), (ii) und (iii),
die zum Stand der Technik gehören, dienen dazu, das oben
genannte Problem zu lösen, jede von ihnen hat jedoch ihre
Nachteile.
So haben die Bindemittel gemäß der Erfindung (i) bestimmte,
praktisch definierte oder unveränderbare physikalische Ei
genschaften, da sie Polymerisations/Veresterungs-Produkte
aus drei spezifischen Komponenten darstellen. Ihre Begrenzung
liegt daher darin, daß sie den unterschiedlichen Anforde
rungen des Marktes bezüglich der physikalischen Eigen
schaften nicht genügen können.
Mit Tonern, in denen die Bindemittel gemäß der Erfindung
(ii) verwendet werden, soll ein Anstieg der Fixiertempera
tur verhindert werden und gleichzeitig soll eine Vermei
dung des Offset-Phänomens erzielt werden durch Einführen
der alkylsubstituierten Dicarbonsäure und/oder des alkyl
substituierten Diols, die ein weiches Segment darstellen,
in das Polyestergrundgerüst. Bei der Harzbildung treten
jedoch Probleme auf. So ist beispielsweise ein beträcht
liches Geschick erforderlich bei der Herstellung der Po
lyester, um ein Gleichgewicht zwischen beiden Leistungs
eigenschaften zu erzielen.
Toner, in denen die Bindemittel gemäß der Erfindung (iii)
verwendet werden, sollen eine Hochgeschwindigkeits-Fixier
barkeit und eine Offset-Beständigkeit gewährleisten durch
die kombinierte Verwendung einer polyvalenten Metallverbin
dung, um die Grenzen in bezug auf die Verbesserung auf der
Polyesterseite zu überschreiten. Da jedoch die Vernetzung
mit einer von außen eingeführten polyvalenten Metallverbin
dung bewirkt wird, können geringfügige Abweichungen in be
zug auf die Mischbedingungen zu variierenden Eigenschaften
führen. In einigen Fällen kann die kombinierte Verwendung
einer Metallverbindung die Ladung oder die statische Elek
trizität des Toners beeinflussen. Es ist daher vorteilhaf
ter, das obengenannte Problem durch eine Verbesserung des
Bindemittel-Polyesters selbst zu lösen.
Außerdem ist es in der einschlägigen Industrie sehr er
wünscht, über eine andere Art von Bindemittel zu verfügen
als die Bindemittel gemäß den obengenannten Erfindungen
(i), (ii) und (iii), die sowohl eine Niedertemperatur-
Fixierbarkeit als auch eine Offset-Beständigkeit aufweisen,
da der Auswahlbereich entsprechend erweitert werden soll,
um Änderungen des Toneraufbaus Rechnung zu tragen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bindemittel für die
Tonerherstellung zur Verfügung zu stellen, das sehr wirkungsvoll
das Offset-Phänomen verhindert, während die Fixierbarkeit
bei niedrigen Temperaturen erhalten bleibt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein
Bindemittel für die Tonerherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß es
als Hauptkomponente einen Polyester (X) enthält, der besteht aus einer
polybasischen Säure-Komponente und einer Polyhydroxyalkohol-Komponente
mit einem Kolophonium-modifizierten Polyhydroxyalkohol (ab), der als
Teil der Polyhydroxyalkohol-Komponente eingeführt worden ist, wobei der
Kolophonium-modifizierte Polyhydroxyalkohol vorher hergestellt worden
ist durch Umsetzung eines Polyhydroxyalkohols (a) mit drei oder mehr
Hydroxylgruppen mit einer Verbindung vom Kolophonium-Typ (b).
Die Erfindung wird nachstehend näher erläutert, ohne je
doch darauf beschränkt zu sein.
Als Polyhydroxyalkohol (a) mit drei oder mehr Hydroxylgrup
pen können unter anderem genannt werden Glycerin, Trimethy
lolpropan, 1,2,6-Hexantriol, Trimethylolethan, Pentaerythrit,
Dipentaerythrit, Tripentaerythrit und Sorbit.
Als Verbindung vom Kolophonium-Typ (b) können z. B. genannt werden
natürliche Kolophonium-Verbindungen (Substanzen, die Abietinsäure
als Hauptkomponente sowie außerdem Neoabietinsäure, Dihydro
abietinsäure, Tetrahydroabietinsäure, d-Pimarinsäure,
iso-d-Pimarinsäure, Dehydroabietinsäure u. dgl. enthalten),
die sie aufbauenden Substanzen, isomerisiertes Kolophonium, dimeri
siertes Kolophonium, polymerisiertes Kolophonium oder Hydrierungsprodukte
davon. Unter ihnen ist hydriertes Kolophonium am meisten
bevorzugt.
Es ist erforderlich, den Polyhydroxyalkohol (a) mit
drei oder mehr Hydroxylgruppen mit der Verbindung vom Kolophonium-Typ (b)
vorher umzusetzen und den resultierenden Kolophonim-
modifizierten Polyhydroxyalkohol (ab) in das Polymere ein
zuführen durch Einführen dersselben als Teil der relevan
ten Kondensationskomponente (Polyhydroxyalkoholkomponente).
Der obige Kolophonium-modifizierte Polyhydroxyalko
hol (ab) ist zweckmäßig ein Produkt, das erhalten wird durch Um
setzung des Polyhydroxyalkohols (a) mit drei oder mehr Hydro
xylgruppen (die Anzahl der OH-Gruppen pro Molekül beträgt
n) mit der Verbindung vom Kolophonium-Typ in einem Molverhältnis
von 1 (Alkohol(a)) zu (n-2) ± (n-2)/5 (Verbindung (b)).
Wenn ersterer in größeren Mengen verwendet wird, läuft die
Vernetzung während der Kondensationsreaktion ab und als Er
gebnis steigt die Viskosität des Systems schnell und das
Rühren ist schwierig durchzuführen. Ein anderes Problem be
steht darin, daß die Fixiertemperatur des resultierenden
Harzes hoch wird. Wenn umgekehrt letztere in einem größe
ren Mengenanteil verwendet wird, steigt der Kondensations
grad nicht bis zu einem ausreichenden Wert an. Die Folge
davon ist, daß das Offset-Phänomen nicht in zufriedenstellen
dem Ausmaß verhindert werden kann.
Die Umsetzung zwischen dem Polyhydroxyalkohol (a) mit
drei oder mehr Hydroxylgruppen und der Verbindung vom Rosin-
Typ (b) wird bei 150 bis 280°C in einer Inertgasatmosphäre
in Gegenwart eines Katalysators und, falls erforderlich,
eines Lösungsmittels durchgeführt, wobei das als Nebenpro
dukt gebildete Wasser kontinuierlich entfernt wird.
Der erfindungsgemäß zu verwendende Polyester (X) besteht
aus einer polybasischen Säure-Komponente und einer Poly
hydroxyalkohol-Komponente und der obengenannte Kolophonium-mo
difizierte Polyhydroxyalkohol (ab) stellt einen Teil der
Polyhydroxyalkohol-Komponente dar. Es ist zweckmäßig, daß
das Mengenverhältnis zwischen dem Kolophonium-modifizierten Poly
hydroxyalkohol (ab) und der gesamten Polyhydroxyalkoholkom
ponente innerhalb des Bereiches von 3 bis 50 Mol-% liegt.
Wenn dieser Mengenanteil weniger als 3 Mol-% beträgt, blei
ben die Niedertemperatur-Fixierbarkeit und die Offset-Be
ständigkeit schlecht. Wenn dieser Mengenanteil 50 Mol-%
übersteigt, steigt der Kondensationsgrad nicht in aus
reichendem Maße an, so daß die Offset-Beständigkeit, die
das Bindemittel haben muß, gering ist.
Als polybasische Säure-Komponente, die ein Bestandteil
des Polyesters (X) ist, können beispielsweise genannt
werden Terephthalsäure, Isophthalsäure, Phthalsäure, Ma
lonsäure, Dimethylmalonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure,
Adipinsäure, Trimethyladipinsäure, Pimelinsäure, 2,2-Di
methylglutarsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Fumarsäure,
Maleinsäure, Itaconsäure, 1,3-Cyclopentandicarbonsäure,
1,2-Cyclohexandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure,
2,5-Norbornandicarbonsäure, 1,4-Naphthalinsäure, Diphen
säure, 4,4′-Oxydibenzoesäure, Diglycolsäure, Thiodipropion
säure, 2,5-Naphthalindicarbonsäure und dgl. Die polybasi
schen Säuren können in Form von Säureanhydriden, Estern,
Chloriden und dgl. vorliegen.
Polybasische Carbonsäuren mit drei oder mehr Carboxylgrup
pen, wie z. B. Trimellithsäure, Trimellithsäureanhydrid,
Pyromellithsäure, Pyromellithsäureanhydrid, 4-Methylcyclo
hexen-1,2,3-tricarbonsäureanhydrid, Trimesinsäure,
5-(2,5-Dioxotetrahydrofurfuryl)-3-methyl-3-cyclohexen-1,2-
dicarbonsäureanhydrid, können in geringen Mengen in Kombi
nation mit den obengenannten Dicarbonsäuren verwendet wer
den.
Es ist zweckmäßig, daß diese Polycarbonsäuren mit drei
oder mehr Carboxylgruppen anschließend an die Kondensa
tionsreaktion zwischen der Dicarbonsäure und dem Diol zu
geführt werden und so für die Vernetzungsreaktion verwen
det werden.
Als Polyhydroxyalkohol-Komponente, die ein weiterer Bestand
teil des Polyesters (X) ist, die von dem obengenannten Kolophonium-
modifizierten Polyhydroxyalkohol (ab) verschieden ist,
können genannt werden Ethylenglycol, Diethylenglycol, Pro
pylenglycol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol,
1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octan
diol, 1,9-Nonandiol, 1,10-Decandiol, 2,4-Dimethyl-2-ethyl
hexan-1,3-diol, 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol (Neopentylglycol),
2-Ethyl-2-butyl-1,3-propandiol, 2-Ethyl-2-isobutyl-1,3-pro
pandiol, 3-Methyl-1,5-pentandiol, 2,2,4-Trimethyl-1,6-
hexandiol, 1,2-Cyclohexandimethanol, 1,3-Cyclohexandimetha
nol, 1,4-Cyclohexandimethanol, 2,2,4,4-Tetramethyl-1,3-cyclo
butandiol, 4,4′-Thiodiphenol, 4,4′-Methylendiphenol, 4,4′-
(2-Norbornyliden)diphenol, 4,4′-Dihydroxybiphenol,
o-, m- und p-Dihydroxybenzol, 4,4′-Isopropylidendiphenol,
4,4′-Isopropylidenbis(2,6-dichlorophenol), 2,5-Naphthalin
diol, p-Xyloldiol, Cyclopentan-1,2-diol, Cyclohexan-1,2-
diol, Cyclohexan-1,4-diol und verätherte Diphenole, wie
z. B. Bisphenol A-Alkylenoxid-Addukte und dgl. Je nach Be
darf kann eine geringe Menge eines Polyhydroxyalkohols mit
drei oder mehr Hydroxylgruppen in Kombination damit ver
wendet werden.
Die Kondensationsreaktion wird im allgemeinen in einer
Inertgasatmosphäre bei einer Temperatur von 150 bis 280°C
unter Entfernung des als Nebenprodukt gebildeten Wassers
durchgeführt. Wenn kein Wasser mehr abdestilliert, kann
eine polybasische Säure mit drei oder mehr Carboxylgruppen,
wie z. B. Trimellithsäureanhydrid, dem System zugesetzt wer
den, um eine Vernetzung zu bewirken. Diese Vernetzung ver
bessert vorzugsweise die physikalischen Eigenschaften des
Bindemittels.
Die Tonerherstellung kann erfolgen durch Einarbeitung,
falls erforderlich, eines Ladungskontrollmittels, eines
die Fließfähigkeit verbessernden Agens, eines Trenn
mittels und eines Weichmachers in ein Gemisch aus dem
obengenannten Polyester (X) und einem Färbemittel (Y),
durch Schmelzen der Mischung, um sie homogen zu machen,
und Zerkleinern der abgekühlten Mischung auf die ge
wünschte Teilchengröße. In Kombination mit dem obenge
nannten Polyester (X) kann ein anderes Polyester-Toner
bindemittel als der Polyester (X) oder ein Nicht-Polyester-
Tonerbindemittel verwendet werden, wenn es für die
Zwecke der Erfindung nicht ungeeignet ist.
Als Färbemittel (Y) können beispielsweise genannt werden
Ruß, Nigrosinfarbstoffe, Anilinschwarz, Calco Oil Blue,
Chromgelb, Ultramarinblau, du Pont Oil Red, Chinolingelb,
Methylenblauchlorid, Phthalocyaninblau, Malachitgrün
oxalat, Lampenruß und Bengalrosa. Unter ihnen ist Ruß von
besonderer Bedeutung.
Magnetische Toner können erhalten werden durch Einarbei
tung eines magnetischen oder magnetisierbaren Materials,
beispielsweise eines feinen Pulvers aus einem Metall, wie
Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt oder Chrom, Ferrit oder
Permalloy, in den Toner.
Der Kolophonium-modifizier
te Polyhydroxyalkohol (ab), verleiht dem Polyester (X)
Eigenschaften, die vom Standpunkt der üblichen thermischen
Eigenschaften aus betrachtet einander widersprechen, näm
lich eine gute Fixierbarkeit bei verhältnismäßig tiefer
Temperatur und eine Beständigkeit gegen Haftung an der
Heizwalze.
Der Toner, in dem der Polyester (X) als
Hauptkomponente des erfindungsgemäßen Tonerbindemittels zusammen mit einem
Färbemittel (Y) und, falls erforderlich, zusammen mit ei
nem Ladungskontrollmittel und anderen Zusätzen verwendet
wird, verhindert auf wirksame Weise das Auftreten des
Offset-Phänomens unter Beibehaltung der Niedertemperatur-
Fixierbarkeit.
Die Tatsache, daß Bindemittel, die von den bisher bekannten
verschieden sind und sowohl eine Niedertemperatur-Fixier
barkeit als auch eine Offset-Beständigkeit aufweisen,
nun erfindungsgemäß zur Verfügung stehen, erweitert den
Auswahlbereich und es ist nun möglich, den verschiedenen An
forderungen des Marktes in bezug auf die physikalischen Ei
genschaften Rechnung zu tragen und damit die Nachfrage der
einschlägigen Industrie zu befriedigen.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher er
läutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Alle darin
angegebenen Teile und Prozentsätze sind, wenn nichts ande
res angegeben ist, auf das Gewicht bezogen.
Ein mit einem Stickstoffeinlaß, einem Thermometer, einem
Rührer und einer Rektifizierkolonne ausgestatteter Reak
tionsbehälter wurde mit 5,5 Mol hydriertem Kolophonium, 5 Mol
Trimethylolpropan, 3% (bezogen auf das gesamte System)
Xylol und 0,025% (bezogen auf das gesamte System) Dibutylzinn
oxid beschichtet. Nach dem Homogenisieren bei 120°C wurde die
Temperatur auf 240°C erhöht und die Reaktion wurde ablaufen
gelassen, bis kein Xylol und kein Destillatwasser mehr heraus
kamen.
Die Temperatur im Innern des Reaktionsbehälters wurde auf
160°C gesenkt und es wurden 5 Mol Terephthalsäure, 5 Mol
Isophthalsäure, 4 Mol Ethylenglycol, 3 Mol Neopentylglycol,
2 Mol Bisphenol A-Propylenoxid-Addukt und 0,0025 Mol Dibu
tylzinnoxid zugegeben, die Temperatur wurde auf 240°C er
höht und die Reaktion wurde fortgesetzt, bis kein
Destillatwasser mehr herauskam. Dann wurde die Temperatur
auf 160°C gesenkt, es wurden 2,5 Mol Trimellithsäurean
hydrid zugegeben, die Temperatur wurde auf 240°C erhöht
und die Reaktion wurde bei dieser Temperatur durchgeführt
und abgebrochen, wenn die Säurezahl 20 mg KOH/g erreicht
hatte.
Der erhaltene Polyester wies eine Glasumwandlungstemperatur
von 65°C, ein zahlendurchschnittliches Molekulargewicht von
2500 und ein gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht
von 125 000 auf.
Nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde die
Reaktion der zweiten Stufe allein durchgeführt, während
die Reaktion der ersten Stufe weggelassen wurde. Es wurde
Ethylenglycol in einer Menge von 8,75 Mol verwendet. Der
erhaltene Polyester wies eine Säurezahl von 30 mg KOH/g,
eine Glasumwandlungstemperatur von 60°C, ein zahlendurch
schnittliches Molekulargewicht von 3000 und ein gewichts
durchschnittliches Molekulargewicht von 33 000 auf.
Ein mit einem Stickstoffeinlaß, einem Thermometer, einem
Rührer und einer Rektifizierkolonne ausgestatteter Reak
tionsbehälter wurde mit 6 Mol Rosin, 6 Mol Glycerin, 3%
(bezogen auf das gesamte System) Xylol und 0,025% (bezo
gen auf das gesamte System) Dibutylzinnoxid beschickt.
Nach dem Homogenisieren bei 120°C wurde die Temperatur auf
240°C erhöht und die Reaktion wurde durchgeführt, bis kein
Xylol und kein Destillatwasser mehr herauskamen.
Die Innentemperatur des Reaktionsbehälters wurde dann auf
160°C gesenkt, es wurden 10 Mol Terephthalsäure, 6 Mol
Propylenglycol, 3 Mol Neopentylglycol und 0,0025 Mol Di
butylzinnoxid zugegeben, die Temperatur wurde auf 240°C
erhöht und die Reaktion wurde fortgesetzt, bis kein
Destillatwasser mehr herauskam. Die Temperatur wurde er
neut auf 160°C gesenkt, es wurden 2 Mol Pyromellithsäure
anhydrid zugegeben, die Temperatur wurde auf 240°C erhöht
und die Reaktion wurde bei dieser Temperatur fortgesetzt.
Als die Säurezahl 30 mg KOH/g erreicht hatte, wurde die
Reaktion abgebrochen.
Der erhaltene Polyester wies eine Glasumwandlungstempera
tur von 62°C, ein zahlendurchschnittliches Molekularge
wicht von 2000 und ein gewichtsdurchschnittliches Mole
kulargewicht von 65 000 auf.
Nach dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren wurde nur
die Reaktion der zweiten Stufe durchgeführt. Die Reaktion
der ersten Stufe wurde nicht durchgeführt. Statt dessen wur
de Propylenglycol in einer Menge von 11 Mol verwendet.
Der erhaltene Polyester wies eine Säurezahl von 30 mg KOH/g,
eine Glasumwandlungstemperatur von 60°C, ein zahlendurch
schnittliches Molekulargewicht von 3200 und ein gewichts
durchschnittliches Molekulargewicht von 39 000 auf.
88 Teile eines Polyesters, wie er auf die vorstehend be
schriebene Weise erhalten worden war, 10 Teile Ruß
(Mitsubishi Chemical Industries′ Black Carbon Nr. 44) und
2 Teile Polypropylenwachs (Sanyo Chemical Industries′
Viscol Nr. 550P), die jeweils in Pulverform vorlagen, wur
den miteinander gemischt. Die Mischung wurde in eine Doppel
schnecken-Knetvorrichtung (Ikegai Tekko, Modell PCM30) ein
geführt und bei 140°C und 100 UpM durchgeknetet, dann abge
kühlt, indem man sie mit einer Abschreckwalze in Kontakt
brachte, und grob zerkleinert bis zu einer Teilchengröße
von nicht mehr als 0,8 mm in einer Hammermühle. Das erhalte
ne Pulver wurde unter Verwendung eines Ultraschall-Strahl
pulverisators (Nippon Pneumatic Kogyo, Modell LABO JET),
der mit einer Klassiereinrichtung ausgestattet war, bei
200 g/h feiner zerkleinert. Nach der Klassierung erhielt
man eine Tonermasse mit einer durchschnittlichen Teilchen
größe von 7 bis 15 µm.
In eine leere Kugelmühle wurden 5 Teile des auf die vor
stehend beschriebene Weise hergestellten Toners und 95 Tei
le Eisenpulver (Nippon Teppun′s TEFV-200/300) eingeführt.
Die Mischung wurde gerührt und die Ladung wurde gemessen
unter Verwendung einer Abblaspulver-Ladungsmeßvorrichtung
(Toshiba Chemical, Modell TB-200).
Ein in einem elektrostatischen Kopierer, der mit einer Se
lenphotorezeptortrommel ausgestattet war, erzeugtes Bild
wurde mit einem Gemisch aus 5 Teilen des auf die vorstehend
beschriebene Weise erhaltenen Toners und 95 Teilen Eisen
pulver (Nippon Teppun′s EFV-150/250) entwickelt. Das Toner
bild wurde auf ein einfaches Blatt Papier übertragen und
mittels einer Heizwalze, die mit einem Fluorharz beschich
tet war, bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 4200 mm/min
fixiert. Die Temperatur der Heizwalze wurde variiert und
der Toner wurde bewertet in bezug auf seine Fixierbarkeit
auf dem Papier und in bezug auf seine Neigung zum Auftreten
des Offset-Phänomens (Haftung des Toners an der Heizwalze).
Eine 20 g-Portion des obigen Toners wurde in einem mit
einem Stopfen dicht verschlossenen Glasbehälter 7 Tage
lang in einem Bad mit konstanter Temperatur, die bei 50
± 0,5°C gehalten wurde, stehengelassen, dann auf Raumtem
peratur abgekühlt und bewertet in bezug auf die Beibehal
tung des Fließvermögens.
Die Ergebnisse der Bewertung der Tonereigenschaften der
Toner, in denen die in den Beispielen 1 bis 2 und in den
Vergleichsbeispielen 1 bis 2 erhaltenen Bindemittel jeweils
verwendet wurden, sind in der nachstehenden Tabelle I ange
geben.
Aus den Daten der vorstehenden Tabelle I ist zu ersehen,
daß die Differenz zwischen der eine Fixierung ermöglichen
den Temperatur (Fixierungs-Anfangstemperatur) und der das
Offset-Phänomen hervorrufenden Temperatur (Offset-Anfangs
temperatur) groß war bei Verwendung der Bindemittel, die
in den erfindungsgemäßen Beispielen erhalten worden waren,
während diese Temperaturdifferenz klein war bei den To
nern, die unter Verwendung der in den Vergleichsbeispielen
erhaltenen Bindemittel hergestellt worden waren.
Ein mit einem Stickstoffeinlaß, einem Thermometer, einem
Rührer und einer Rektifizierkolonne ausgestattetes Reak
tionsgefäß wurde mit 5,5 Mol hydriertem Rosin, 5 Mol Tri
methylolpropan, 3% (bezogen auf das gesamte System)
Xylol und 0,025% (bezogen auf das gesamte System) Dibu
tylzinnoxid beschickt. Nach dem Homogenisieren bei 120°C
wurde die Temperatur auf 240°C erhöht und die Reaktion
wurde fortgesetzt, bis kein Xylol und kein Destillatwasser
mehr herauskamen.
Dann wurde die Innentemperatur des Behälters auf 160°C
gesenkt, es wurden 5 Mol Terephthalsäure, 5 Mol Isophthal
säure, 5 Mol Ethylenglycol, 2 Mol Bisphenol A-Propylenoxid-
Addukt, 2 Mol Glycerin und 0,0025 Mol Dibutylzinnoxid zugege
ben, die Temperatur wurde dann auf 240°C erhöht und die
Reaktion wurde fortgesetzt, bis kein Destillatwasser mehr
herauskam. Als die Säurezahl den Wert 0,9 mg KOH/g er
reicht hatte, wurde die Reaktion abgebrochen.
Der erhaltene Polyester wies eine Glasumwandlungstempera
tur von 62°C, ein zahlendurchschnittliches Molekularge
wicht von 2200 und ein gewichtsdurchschnittliches Mole
kulargewicht von 77 000 auf.
Nach dem Verfahren des Beispiels 3 wurde die Reaktion der
zweiten Stufe allein durchgeführt. Die Reaktion der ersten
Stufe wurde weggelassen, statt dessen wurde Ethylenglycol
in einer Menge von 10 Mol verwendet.
Der erhaltene Polyester wies eine Säurezahl von 0,8 mg
KOH/g, eine Glasumwandlungstemperatur von 58°C, ein zah
lendurchschnittliches Molekulargewicht von 2000 und ein
gewichtsdurchschnittliches Molekulargewicht von 58 000
auf.
88 Teile des auf die vorstehend beschriebene Weise er
haltenen Polyesters, 8 Teile Ruß (Mitsubishi Chemical
Industries′ Carbon Black Nr. 44), 2 Teile Polypropylen
wachs (Sanyo Chemical Industries′ Viscol Nr. 550P) und
2 Teile Nigrosin (Orient Kagaku Kogyo′s Bontron N-01),
die jeweils in Pulverform vorlagen, wurden miteinander
gemischt. Die Mischung wurde in eine Doppelschnecken-
Knetvorrichtung (Ikegai Tekko, Modell PCM30) eingeführt
und bei 140°C und 100 UpM durchgeknetet, dann im Kontakt
mit einer Abschreckwalze abgekühlt und bis zu einer Teil
chengröße von nicht mehr als 0,8 mm in einer Hammermühle
grob zerkleinert. Das erhaltene Pulver wurde dann unter
Verwendung eines Ultraschall-Strahlpulverisators (Nippon
Pneumatic Kogyo, Modell LABO JET), der mit einer Klassier
einrichtung ausgestattet war, bei 200 g/h feiner zerklei
nert. Nach der Klassierung erhielt man eine Tonermasse mit
einer durchschnittlichen Teilchengröße von 7 bis 15 µm.
Ein in einem elektrostatischen Kopierer, der mit einer
OPC (organischen Halbleiter)-Photorezeptor-Trommel aus
gestattet war, erzeugtes Bild wurde mit einem Gemisch aus
5 Teilen des auf die vorstehend beschriebene Weise erhal
tenen Toners und 95 Teilen Eisenpulver (Nippon Teppun′s
EFV-150/250) entwickelt. Das Tonerbild wurde auf ein ein
faches Blatt Papier übertragen und mittels einer Heizwal
ze, die mit einem Fluorharz beschichtet war, bei einer Um
fangsgeschwindigkeit von 4200 mm/min fixiert. Die Tempe
ratur der Heizwalze wurde variiert und der Toner wurde be
wertet in bezug auf seine Fixierbarkeit auf Papier und in
bezug auf seine Neigung zum Auftreten des Offset-Phänomens
(Haftung des Toners an der Heizwalze).
Die Ergebnisse der Bewertung der Tonereigenschaften
der Toner, die unter Verwendung der Bindemittel des Bei
spiels 3 und des Vergleichsbeispiels 3 jeweils hergestellt
worden waren, sind in der nachstehenden Tabelle II angegeben.
Claims (4)
1. Bindemittel für die Tonerherstellung, dadurch gekennzeichnet, daß es
als Hauptkomponente einen Polyester (X) enthält, der besteht aus einer
polybasischen Säure-Komponente und einer Polyhydroxyalkohol-Komponente
mit einem Kolophonium-modifizierten Polyhydroxyalkohol (ab), der als
Teil der Polyhydroxyalkohol-Komponente eingeführt worden ist, wobei der
Kolophonium-modifizierte Polyhydroxyalkohol vorher hergestellt worden
ist durch Umsetzung eines Polyhydroxyalkohols (a) mit drei oder mehr
Hydroxylgruppen mit einer Verbindung vom Kolophonium-Typ (b).
2. Bindemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich
bei der Verbindung vom Kolophonium-Typ (b) um hydriertes Kolophonium
handelt.
3. Bindemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kolophonium-modifizierte Polyhydroxyalkohol (ab) hergestellt worden ist
durch Umsetzung eines Polyhydroxyalkohols (a) mit drei oder mehr
Hydroxylgruppen (die Anzahl der OH-Gruppen pro Molekül beträgt n) mit
einer Verbindung vom Kolophonium-Typ (b) in einem Molverhältnis von 1
zu (n-2) ± (n-2)/5.
4. Bindemittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolophonium-modifizierte Polyhydroxyalkohol
(ab) 3 bis 50 Mol-% der gesamten Polyhydroxyalkohol-Komponente
ausmacht.
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