DE69833080T2

DE69833080T2 - Verfahren zur Tonerherstellung

Info

Publication number: DE69833080T2
Application number: DE69833080T
Authority: DE
Inventors: Paul F. Toronto Smith; Nan-Xing Oakville Hu; Beverly C. Mississauga Dutoff; Beng S. Mississauga Ong; Raj D. Oakville Patel; Michael A. Toronto Hopper
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1998-09-23
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2018-09-24
Also published as: EP0913736B1; EP0913736A1; JPH11237762A; US5766818A; DE69833080D1; BR9804302A; JP4164121B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist allgemein auf Tonerverfahren und spezieller auf die Aggregation und Koaleszenz oder das Schmelzen von Latex, Färbemittel, wie Pigment, Farbstoff, oder Mischungen davon, und Zusatzteilchen gerichtet. In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Tonerverfahren gerichtet, die Tonerzusammensetzungen ergeben mit z.B. einem mittleren Volumendurchmesser von etwa 1 Mikron bis etwa 20 Mikron und bevorzugt von etwa 2 Mikron bis etwa 10 Mikron und einer engen Teilchengrößenverteilung von z.B. etwa 1,10 bis etwa 1,35, gemessen mittels des Coulter-Zählverfahrens, ohne die Notwendigkeit, von herkömmlichen Pulverisierungs- und Klassifizierungsverfahren Gebrauch zu machen, und worin das Waschen des Toners erlaubt, dass der ausgewählte oberflächenaktive Latex, der hydrolysierbar oder spaltbar ist, in eine im Wesentlichen inerte Form umgewandelt wird, oder worin der oberflächenaktive Stoff in eine Form umgewandelt wird, die leicht von dem Toner entfernt wird, um eine geeignete triboelektrische Tonerladung zu ergeben, und worin die Entfernung des ausgewählten oberflächenaktiven Stoffs vermieden wird und ein Waschen nicht erforderlich sein kann, oder worin ein Waschen wesentlich verringert oder ausgeschlossen sein kann. In wichtigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung von spaltbaren nichtionischen oberflächenaktiven Stoffen, wobei die oberflächenaktiven Stoffe leicht hydrolysiert werden können, z.B. durch die Zugabe von Base zu dem oberflächenaktiven Stoff in dem pH-Bereich von etwa 8 bis etwa 13 in oder modifiziert in wasserlöslichen Komponenten für einfaches Waschen davon und Entfernung von dem gebildeten Toner. In Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Auswahl von spaltbaren oberflächenaktiven Stoffen der erläuterten Formeln oder Mischungen davon in Emulsions-/Aggregations-/Koaleszenzverfahren, und worin solche oberflächenaktiven Stoffe eine Phosphatesterbindung in der Hauptkette enthalten. Die erhaltenen Toner können für bekannte elektrofotografische Abbildungs- und Druckverfahren, einschließlich digitale Farbverfahren, ausgewählt werden.
Die mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildeten Toner sind insbesondere für Abbildungsverfahren, insbesondere xerografische Verfahren, verwendbar, die gewöhnlich eine hohe Tonerübertragungswirksamkeit erfordern, wie diejenigen mit einer kompakten Maschinenkonstruktion ohne eine Reinigungseinrichtung oder diejenigen, die zum Bereitstellen von Farbbildern von hoher Qualität mit ausgezeichneter Bildauflösung, annehmbarem Signal-zu-Rauschen-Verhältnis und Bildgleichmäßigkeit ausgelegt sind.
Stand der Technik
In der US-Patentschrift 4,996,127 wird ein Toner von assoziierten Teilchen von Sekundärteilchen erläutert, die Primärteilchen eines Polymers mit sauren oder basischen polaren Gruppen und ein Färbemittel umfassen. Die für die Toner dieser Patentschrift ausgewählten Polymere können durch ein Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, vgl. z.B. die Spalten 4 und 5 dieser Patentschrift. In Spalte 7 dieser Patentschrift ist angegeben, dass der Toner hergestellt werden kann durch Vermischen der erforderlichen Menge von Färbemittel und optionalem Ladungszusatz mit einer Emulsion des Polymers mit einer sauren oder basischen polaren Gruppe, erhalten durch Emulsionspolymerisation. In der US-Patentschrift 4,983,488 ist ein Verfahren zur Herstellung von Tonern durch Polymerisation eines polymerisierbaren Monomers beschrieben, dispergiert durch Emulgierung in Gegenwart eines Färbemittels und/oder eines magnetischen Pulvers zum Herstellen einer Haupt-Harzkomponente und anschließendes Durchführen einer Koagulation der erhaltenen Polymerisationsflüssigkeit in einer solchen Weise, dass die Teilchen in der Flüssigkeit nach der Koagulation Durchmesser haben, die für einen Toner geeignet sind. In Spalte 9 dieser Patentschrift ist angegeben, dass koagulierte Teilchen von 1 bis 100 und insbesondere von 3 bis 70 erhalten werden. Dieses Verfahren führt zur Bildung von Teilchen mit einer breiten Teilchengrößenverteilung. In ähnlicher Weise werden die vorstehend genannten Nachteile – z.B. mangelhafte Teilchengrößenverteilungen, erhalten, und daher ist eine Klassierung erforderlich, was zu niedrigen Tonerausbeuten führt – in anderem Stand der Technik erläutert, wie der US-Patentschrift 4,797,339, worin ein Verfahren zur Herstellung von Tonern durch Emulsionspolymerisation beschrieben ist, worin ähnlich zu der US-Patentschrift 4,996,127 bestimmte polare Harze ausgewählt werden, und der US-Patentschrift 4,558,108, worin ein Verfahren zur Herstellung eines Copolymers von Styrol und Butadien durch spezielle Suspensionspolymerisation beschrieben ist. Anderer Stand der Technik, der von Interesse sein kann, umfasst die US-Patentschriften 3,674,736, 4,137,188 und 5,066,560.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt Tonerverfahren mit zahlreichen der hierin erläuterten Vorteilen bereit, wie in den Patentansprüchen 1 und 10 beansprucht.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden einfache und wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung von schwarzen und gefärbten Tonerzusammensetzungen mit ausgezeichneten Färbemitteldispersionen bereitgestellt, was somit das Erreichen von ausgezeichneter Farbdruckqualität ermöglicht.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen bereitgestellt mit einem mittleren Volumendurchmesser von zwischen etwa 1 bis etwa 15 Mikron und bevorzugt von etwa 2 bis etwa 10 Mikron und einer Teilchengrößenverteilung von etwa 1,10 bis etwa 1,28 und bevorzugt von etwa 1,15 bis etwa 1,25, gemessen mit einem Coulter-Zähler ohne die Notwendigkeit, auf herkömmliche Klassierungen zum Verringern der Tonerteilchengrößenverteilung zurückzugreifen.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Toner durch Aggregation und Koaleszenz oder Schmelzen (Aggregation/Koaleszenz) von Latex, Pigment und Zusatzteilchen bereitgestellt, worin ein hydrolysierbarer nichtionischer oberflächenaktiver Stoff für den Latex ausgewählt wird.
In einer noch anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Tonerzusammensetzungen mit niedrigen Schmelztemperaturen von etwa 120°C bis etwa 180°C bereitgestellt, welche Tonerzusammensetzungen ausgezeichnete Blockierungscharakteristiken bei und über etwa 45°C aufweisen.
In einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Tonerzusammensetzungen bereitgestellt, die hohe Bildprojektionswirksamkeit ergeben, wie z.B. über 75 %, gemessen mit dem von Million-Roy erhältlichen Match Scan II Spektrofotometer.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden Tonerverfahren bereitgestellt, worin das Waschen des Toners zum Eliminieren oder im Wesentlichen Entfernen von oberflächenaktiven Stoffen minimiert ist, und worin der ausgewählte oberflächenaktive Stoff, insbesondere für den Latex, ein spaltbarer nichtionischer oberflächenaktiver Stoff ist, wiedergegeben durch die folgenden Formeln (I) oder (II) oder Mischungen davon.
worin R¹ eine hydrophobe aliphatisch/aromatische Gruppe von z.B. Alkyl, Aryl, einem Alkylaryl oder einer Alkylarylgruppe mit z.B. einem geeigneten Substituenten ist, wie Halogen, wie Fluor, Chlor oder Brom, worin Alkyl z.B. etwa 4 bis etwa 60 Kohlenstoffatome enthält, und Aryl z.B. etwa 6 bis etwa 60 Kohlenstoffatome enthält; R² kann ausgewählt sein aus der Gruppe, bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Alkylaryl und Alkylarylalkyl, worin jedes Alkyl z.B. 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten kann; R³ ist Wasserstoff oder Alkyl mit z.B. 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen; A ist eine hydrophile Polymerkette von Polyoxyalkylen, Polyvinylalkoholen, Poly(sacchariden), und spezieller werden Poly(oxyalkylenglycole) ausgewählt, z.B. aus der Gruppe bestehend aus wenigstens einem der heterischen, Block- oder Homopolymer-Polyoxyalkylenglycole, die von den gleichen oder verschiedenen Alkylenoxiden abgeleitet sind; worin m eine ganze Zahl oder eine Zahl von z.B. etwa 2 bis etwa 500, oder etwa 5 bis etwa 100 ist, und worin in Ausführungsformen das Molekulargewicht-Gewichtsmittel M_w von A z.B. etwa 100 bis etwa 300 oder etwa 104 bis etwa 2500 beträgt, und welches A von Aldrich Chemicals erhältlich ist.
In dem oberflächenaktiven Stoff können die Reste R¹ Methylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl, Pentylphenyl, Hexylphenyl, Octylpenyl oder Nonylphenyl sein; R² kann Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Methylphenyl oder Propyl sein, R³ ist Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl; A kann Polyoxyalkylenglycol, Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol sein, und worin R¹ bevorzugt ein Alkylphenyl, wie Octylphenyl ist, R² Methyl ist, R³ Methyl ist, und A Polyethylenglycol ist. Spezieller können die ausgewählten spaltbaren nichtionischen oberflächenaktiven Stoffe die Formeln (I), (II) oder (III) haben oder Mischungen davon sein und bevorzugt die Formeln (I) oder (II) haben
worin R¹ ein hydrophober Teil ist, ausgewählt z.B. aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Aryl und ihren substituierten Derivaten, wie diejenigen, die ein Halogenatom, wie Fluor, Chlor oder Brom, enthalten, und worin die Alkylgruppe z.B. etwa 4 bis etwa 60 und bevorzugt etwa 6 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält, und die Arylgruppe z.B. etwa 6 bis etwa 60 und bevorzugt etwa 10 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält; R² gleich wie R¹ oder verschieden sein kann und ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus Alkyl, Aryl und ihren substituierten Derivaten; R³ Wasserstoff oder Alkyl mit z.B. etwa 1 bis etwa 10 und bevorzugt 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen ist; A eine hydrophile Polymerkette ist, ausgewählt z.B. aus der Gruppe bestehend aus Polyoxyalkylen, Poly(vinylalkoholen), Poly(sacchariden) und Ähnlichem und bevorzugt ein Polyoxyalkylen ist, abgeleitet von den gleichen oder verschiedenen Alkylenoxiden mit etwa 2 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen; und m die Anzahl von Wiederholungseinheiten der hydrophilen Polymerkette ist und eine Zahl von z.B. etwa 2 bis etwa 500 und bevorzugt von etwa 5 bis etwa 100 sein kann.
In Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Tonerverfahren, insbesondere Emulsions-/Aggregations-/Koaleszenzverfahren, worin in solchen Verfahren nichtionische oberflächenaktive Zusammensetzungen der Formeln (I), (II), (III) oder Mischungen davon verwendet werden, und welche oberflächenaktive Stoffe aus einem hydrophoben und einem hydrophilen Teil bestehen, die miteinander durch eine Phosphatesterbindung verbunden sind, und worin die nichtionischen oberflächenaktiven Zusammensetzungen leicht durch Behandlung mit einer verdünnten wässrigen Baselösung in wasserlösliche Komponenten zersetzt werden können, welche Komponenten aus dem gebildeten Toner durch eine begrenzte Anzahl von Waschvorgängen entfernt werden können, was somit die Bereitstellung von Tonern mit ausgezeichneten Ladungscharakteristiken ermöglicht. Durch das Vorliegen der Phosphatesterbindung können die oberflächenaktiven Zusammensetzungen z.B. zersetzt oder in nicht-oberflächenaktive Spezies oder in neue oberflächenaktive Derivate umgewandelt werden mit verschiedenen molekularen Eigenschaften beim Aussetzen gegen Bedingungen von z.B. basischem Medium, welche eine hydrolytische Spaltung der oberflächenaktiven Moleküle fördern.
Spezielle Beispiele von oberflächenaktiven Stoffen sind Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyldodecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldodecylphenylphosphat, Bis[poly(ethylenglycol)-α-methylether]-ω-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α,ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)tolyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-tolyl-p-tert-octylphenylphosphat und Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, und bevorzugt worin die Polymerkette etwa 5 bis etwa 50 Wiederholungseinheiten oder -segmente enthält.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Emulsions-/Aggregations-/Koaleszenzverfahren, worin spaltbare nichtionische oberflächenaktive Stoffe der hierin erläuterten Formeln (I) oder (II) ausgewählt werden, wie Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin der oberflächenaktive Stoff z.B. etwa 40 Ethylenglycoleinheiten enthält, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin der oberflächenaktive Stoff 17 Ethylenglycoleinheiten oder -segmente enthält, worin der oberflächenaktive Stoff modifiziert oder hydrolysiert wird in ein hydrophobes Alkylphenol, wie Octylphenol, und ein hydrophiles Polyethylenglycol unter basischen Bedingungen, wo der pH in dem Bereich von etwa 7 bis etwa 13 und bevorzugt in dem Bereich von etwa 8,5 bis etwa 12 liegt.
Obwohl nicht beabsichtigt ist, durch eine Theorie gebunden zu sein, könnte ein mögliches Reaktionsschema für die Hydrolyse der Formel (I) oder (II) oder der Spaltung sein
Ein wichtiger Vorteil der Verfahren der vorliegenden Erfindung ist, dass die hydrolysierbaren oberflächenaktiven Stoffe leicht von der Toneroberfläche entfernt werden können und eine Wasserverunreinigung vermieden oder minimiert wird. Die Entfernung der oberflächenaktiven hydrophilen Polyethylenglycolkette von der Toneroberfläche verhindert auch die Adsorption von Wasser durch diesen Teil und ermöglicht somit höhere triboelektrische Tonerwerte unter z.B. Bedingungen hoher Feuchtigkeit.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich z.B. auf Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen durch Aggregation/Koaleszenz von Latex und Färbemittel, insbesondere Pigmentteilchen, und worin die Temperatur der Aggregation zum Regeln der Aggregatgröße und somit der Größe des Endtonerteilchens ausgewählt werden kann, und die Koaleszenztemperatur und -zeit zum Regeln der Tonerform und der Oberflächeneigenschaften verwendet werden können, und worin ein spaltbarer nichtionischer oberflächenaktiver Stoff, wie hierin erläutert, ausgewählt wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zum Herstellen von Toner, umfassend das Vermischen einer Färbemitteldispersion und einer Latexemulsion, und worin die Latexemulsion Harz und einen oberflächenaktiven Stoff enthält, und worin der oberflächenaktive Stoff die Formeln (I) oder (II) hat oder optional Mischungen davon
worin R¹ eine hydrophobe aliphatische oder hydrophobe aromatische Gruppe ist; R² ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Alkylaryl und Alkylarylalkyl; R³ Wasserstoff oder Alkyl ist; A eine hydrophile Polymerkette ist, und m die Anzahl von A-Segmenten bedeutet. Bevorzugt ist R¹ ein hydrophober Teil von Alkyl oder Aryl; R² ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkyl und Aryl; und ein Ewärmen unter etwa die oder gleich etwa der Harzlatex-Glasübergangstemperatur wird zum Bilden von Aggregaten durchgeführt, gefolgt von einem Erwärmen über etwa das oder gleich etwa dem Harz zum Koaleszieren der Aggregate. Darüber hinaus ist R¹ bevorzugt Alkyl, m ist bevorzugt eine Zahl von etwa 2 bis etwa 60, das hydrophile Polymer A ist bevorzugt ein Poly(oxyalkylenglycol), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem verzweigten Polyoxyalkylenglycol, einem Block-Polyoxyalkylenglycol und einem homopolymeren Polyoxyalkylenglycol. Bevorzugter ist m eine Zahl von etwa 5 bis etwa 60 oder von etwa 10 bis etwa 50. Typischerweise beträgt das Molekulargewicht-Gewichtsmittel von A etwa 100 bis etwa 3000. Es ist besonders bevorzugt, dass R¹ Methylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl, Pentylphenyl, Hexylphenyl, Octylphenyl oder Nonylphenyl ist, R² ist Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Methylphenyl oder Propyl, R³ ist Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl, und A ist Polyoxyalkylenglycol, Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol. In einer anderen Ausführungsform ist es bevorzugt, dass R¹ eine Alkylarylgruppe oder eine Alkylarylgruppe mit einem Substituenten aus der Gruppe von Fluor, Chlor oder Brom ist, worin Alkyl etwa 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält; R²- Alkyl enthält 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatome; R³-Alkyl enthält 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatome; und A ist ein hydrophiles Poly(oxyalkylenglycol), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem verzweigten, Block- oder homopolymeren Polyoxyalkylenglycol, abgeleitet von Akylenoxiden mit etwa 2 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass R² Wasserstoff oder Methyl ist, und dass das Poly(ethylenglycol) eine Anzahl von Wiederholungseinheiten von etwa 4 bis 50 hat.
Bevorzugt wird das Latexharz durch die Polymerisation von Monomeren gebildet zum Bereitstellen einer Latexemulsion mit Submikron-Harzteilchen in dem Größenbereich von etwa 0,05 bis etwa 0,3 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser, und der Latex enthält einen ionischen oberflächenaktiven Stoff, einen wasserlöslichen Initiator und ein Kettenübertragungsmittel; anionischer oberflächenaktiver Stoff wird zugesetzt, um die Größe der gebildeten Toneraggregate aufrechtzuerhalten; danach erfolgt Koaleszieren oder Schmelzen dieser Aggregate durch Erwärmen; und optional Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners. In dieser Ausführungsform beträgt die Aggregationstemperatur bevorzugt etwa 45°C bis etwa 55°C, und die Koaleszenz- oder Schmelztemperatur beträgt bevorzugt etwa 85°C bis etwa 95°C. Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass das Färbemittel ein Pigment ist, und dass diese Pigmentdispersion einen ionischen oberflächenaktiven Stoff enthält, und die Latexemulsion enthält diesen oberflächenaktiven Stoff, und welcher oberflächenaktive Stoff ein spaltbarer nichtionischer oberflächenaktiver Stoff der Formeln I oder II ist, und einen ionischen oberflächenaktiven Stoff von entgegengesetzter Ladungspolarität zu derjenigen des in dieser Färbemitteldispersion vorhandenen ionischen oberflächenaktiven Stoffes. Es ist weiter bevorzugt, dass der zum Herstellen der Färbemitteldispersion verwendete oberflächenaktive Stoff ein kationischer oberflächenaktiver Stoff ist, und der in der Latexmischung vorhandene ionische oberflächenaktive Stoff ein anionischer oberflächenaktiver Stoff ist; die Aggregation wird typischerweise bei einer Temperatur von etwa 15°C bis etwa 1°C unterhalb der Tg des Latexharzes für eine Dauer von etwa 0,5 h bis etwa 3 h durchgeführt, und die Koaleszenz oder das Schmelzen der Komponenten von Aggregaten zur Bildung integraler Tonerteilchen, bestehend aus Färbemittel und Harzzusätzen, wird typischerweise bei einer Temperatur von etwa 85°C bis etwa 95°C für eine Dauer von etwa 1 h bis etwa 5 h durchgeführt. Bevorzugt wird der anionische oberflächenaktive Stoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfat und Natriumdodecylnaphthalinsulfat. Darüber hinaus sind die isolierten Tonerteilchen typischerweise von etwa 2 bis etwa 10 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser, und die Teilchengrößenverteilung davon beträgt bevorzugt etwa 1,15 bis etwa 1,30, der verwendete ionische oberflächenaktive Stoff bildet bevorzugt etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% der gesamten Reaktionsmischung. Der oberflächenaktive Stoff wird typischerweise mit einer basischen Lösung in dem pH-Bereich von etwa 8 bis etwa 13 vermischt. Bevorzugt liegt das basische Medium oder die Lösung in dem pH-Bereich von etwa 8,5 bis etwa 12. In einer Ausführungsform ist R¹ ein Alkylaryl oder eine Alkylarylgruppe mit einem Substituenten aus der Gruppe von Fluor, Chlor oder Brom, worin Alkyl etwa 2 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält; R² ist ein Alkyl, das etwa 1 bis etwa 30 Kohlenstoffatome enthält; R³ ist Wasserstoff oder ein Alkyl mit etwa 1 bis etwa 3 Kohlenstoffatomen; worin A ein Poly(ethylenglycol) ist; und worin das Molekulargewicht M_w von A etwa 104 bis etwa 2500 ist. Es ist bevorzugt, dass R² ein Alkylphenyl mit einem Alkyl von etwa 4 bis etwa 30 Kohlenstoffatomen ist, oder dass R² ein Alkyl mit 1 bis etwa 6 Kohlenstoffatomen ist. In diesem Fall ist das Alkylphenyl bevorzugt ein Octylphenyl, und R² ist bevorzugt Methyl. Es ist auch bevorzugt, dass der oberflächenaktive Stoff ausgewählt wird in einer Menge von etwa 0,05 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge von Monomer, das zum Bilden des Harzlatex ausgewählt ist. Darüber hinaus ist der oberflächenaktive Stoff typischerweise spaltbar oder hydrolysierbar und wird in einer Menge von etwa 1 bis etwa 3 Gew.-% ausgewählt. Typischerweise regelt die Temperatur, bei welcher die Aggregation durchgeführt wird, die Größe der Aggregate, und die Endtonergröße beträgt etwa 2 bis etwa 15 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung von Toner bereit, umfassend das Vermischen einer Färbemitteldispersion mit einer Latexemulsion, und worin die Latexemulsion Harz und einen oberflächenaktiven Stoff enthält, und worin der oberflächenaktive Stoff durch die Formeln (I), (II) oder (III) wiedergegeben wird, oder optional Mischungen davon
worin R¹ ein hydrophober Teil von Alkyl oder Aryl ist; R² ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Alkyl und Aryl; R³ Wasserstoff oder Alkyl ist; A eine hydrophile Polymerkette ist; und m die Anzahl von Wiederholungssegmenten der hydrophilen Polymerkette A ist.
Die vorliegende Erfindung ist spezieller auf ein Verfahren gerichtet, bestehend aus dem Vermischen eines wässrigen Färbemittels, insbesondere einer Pigmentdispersion, enthaltend einen ionischen oberflächenaktiven Stoff mit einer Latexemulsion von Polymerteilchen, bevorzugt mit Submikrongröße von z.B. etwa 0,05 Mikron bis etwa 0,5 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser, einem spaltbaren nichtionischen oberflächenaktiven Stoff, wie hierin durch die Formeln (I), (II) oder Mischungen davon, wie Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat und Ähnliches erläutert, und einem ionischen oberflächenaktiven Stoff von entgegengesetzter Ladungspolarität zu derjenigen des ionischen oberflächenaktiven Stoffs in der Färbemitteldispersion, danach Erwärmen der erhaltenen Ausflockungsmischung auf z.B. etwa 35°C bis etwa 60°C (Grad Celsius) zum Bilden von Aggregaten in der Größe von Toner von etwa 2 Mikron bis etwa 20 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser, und welcher Toner aus Polymer, Färbemittel, wie Pigment, und optional Zusatzteilchen besteht, gefolgt von Erwärmen der Aggregatsuspension auf z.B. etwa 70°C bis etwa 100°C, um das Koaleszieren oder Schmelzen der Komponenten der Aggregate zu bewirken und um mechanisch stabile integrale Tonerteilchen zu bilden.
Die Teilchengröße von Tonerzusammensetzungen, die durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung in Ausführungsformen bereitgestellt werden, können durch die Temperatur geregelt werden, bei welcher die Aggregation von Latex, Färbemittel, wie Pigment, und optionalen Zusätzen durchgeführt wird. Im Allgemeinen gilt, dass je niedriger die Aggregationstemperatur ist, desto kleiner die Aggregatgröße und somit die Endtonergröße ist. Für ein Latexpolymer mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von etwa 55°C und eine Reaktionsmischung mit einem Feststoffgehalt von etwa 12 Gew.-% wird eine Aggregatgröße von etwa 7 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser bei einer Aggregationstemperatur von etwa 53°C erhalten; der gleiche Latex ergibt eine Aggregatgröße von etwa 5 Mikron bei einer Temperatur von etwa 48°C unter ähnlichen Bedingungen. Darüber hinaus ermöglicht die Anwesenheit von bestimmtem Metallion oder Metallkomplexen, wie Aluminiumkomplex, in Ausführungsformen, dass die Koaleszenz von Aggregaten bei niedrigerer Temperatur von z.B. weniger als etwa 95°C und mit einer kürzeren Koaleszenzzeit von weniger als etwa 5 h abläuft.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Aggregatgrößenstabilisator während der Koaleszenz zugesetzt werden, um zu verhindern, dass die Aggregate in der Größe mit ansteigender Temperatur wachsen, und welcher Stabilisator gewöhnlich ein ionischer oberflächenaktiver Stoff ist mit einer Ladungspolarität entgegengesetzt zu derjenigen des ionischen oberflächenaktiven Stoffs in dem Färbemittel, insbesondere der Pigmentdispersion. In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen gerichtet, welche umfasst das Vermischen einer wässrigen Färbemitteldispersion, die bevorzugt ein Pigment, wie Ruß, Phthalocyanin, Chinacridon oder RHODAMINE B^®-Typ, rot, grün, orangefarben, braun und Ähnliches, enthält, mit einem kationischen oberflächenaktiven Stoff, wie Benzalkoniumchlorid, mit einer Latexemulsion, abgeleitet aus der Emulsionspolymerisation von Monomeren, ausgewählt z.B. aus der Gruppe bestehend aus Styrol, Butadien, Acrylaten, Methacrylaten, Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure und Ähnlichem, und welcher Latex einen ionischen oberflächenaktiven Stoff, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, und einen hydrolysierbaren nichtionischen oberflächenaktiven Stoff der hierin erläuterten Formeln, wie Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin der oberflächenaktive Stoff 40 Ethylenglycoleinheiten enthält, oder Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat enthält, worin der oberflächenaktive Stoff 17 Ethylenglycoleinheiten enthält, und welches Latexharz eine Größe von z.B. etwa 0,05 bis etwa 0,5 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser hat; Erwärmen der erhaltenen Ausflockungsmischung auf eine Temperatur im Bereich von etwa 35°C bis etwa 60°C für eine wirksame Zeitdauer von z.B. 0,5 h bis etwa 2 h zum Bilden von Aggregaten von Tonergröße; und anschließendes Erwärmen der Aggregatsuspension auf eine Temperatur von oder unter etwa 95°C zum Bereitstellen von Tonerteilchen; und schließlich Isolieren des Tonerprodukts durch z.B. Filtration, Waschen und Trocknen in einem Ofen, Wirbelschichttrockner, Gefriertrockner oder Sprühtrockner, und welches Waschen den nichtionischen oberflächenaktiven Stoff in eine inerte Form umwandelt; wodurch von oberflächenaktivem Stoff freie Tonerteilchen erhalten werden, die aus Polymer oder Harz, Färbemittel und optionalen Zusätzen bestehen. In Ausführungsformen kann der spaltbare oder reaktive oberflächenaktive Stoff für die Färbemitteldispersion oder sowohl für den Latex als auch die Färbemitteldispersion ausgewählt werden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zur Herstellung von Toner, bestehend aus Polymer und Färbemittel, insbesondere Pigment, umfassend

(O) die Herstellung oder Bereitstellung einer Latexemulsion, umfassend Submikron-Harzteilchen, wie Styrol, Butylacrylat, Acrylsäure, die in dem Größendurchmesserbereich von etwa 0,05 bis etwa 0,3 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser liegen, in Gegenwart des spaltbaren oder hydrolysierbaren nichtionischen oberflächenaktiven Stoffes (das Hydrolysieren des spaltbaren oberflächenaktiven Stoffes umfasst die Addition von Wasser über eine chemische Bindung in der Form von z.B. Wasser oder Hydroxidionen, und worin Erwärmen ausgewählt sein kann, um die Hydrolysegeschwindigkeit zu erhöhen); einen ionischen oberflächenaktiven Stoff, einen wasserlöslichen Initiator und ein Kettenübertragungsmittel,
(i) Vermischen eines wässrigen Färbemittels, wie eine Pigmentdispersion, enthaltend einen ionischen oberflächenaktiven Stoff, mit der Latexemulsion, enthaltend den nichtionischen oberflächenaktiven Stoff und einen ionischen oberflächenaktiven Stoff mit einer Ladungspolarität entgegengesetzt zu derjenigen des ionischen oberflächenaktiven Stoffs in der Pigmentdispersion;
(ii) Erwärmen der erhaltenen Mischung auf eine Temperatur von etwa 25°C bis etwa 1 °C unterhalb der Tg (Glasübergangstemperatur) des Latexpolymers zum Bilden von Aggregaten von Tonergröße;
(iii) anschließendes Stabilisieren der Aggregate mit anionischem oberflächenaktivem Stoff und Erwärmen der stabilisierten Aggregatsuspension auf eine Temperatur von etwa 85°C bis etwa 95°C, um die Koaleszenz oder das Schmelzen der Komponenten von Aggregaten zu bewirken, um die Bildung von integralen Tonerteilchen zu ermöglichen, bestehend aus Polymer, Färbemittel, insbesondere Pigment, und optionalen Zusätzen; und
(iv) Isolieren des Tonerprodukts durch z.B. Filtration, gefolgt von Waschen und Trocknen.

Spezieller ist die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen gerichtet, welche umfassen (i) Herstellen einer ionischen Pigmentmischung durch Dispergieren eines Färbemittels, insbesondere Pigment, wie Ruß, HOSTAPERM PINK^® oder PV FAST BLUE^®, in einer wässrigen Lösung eines oberflächenaktiven Stoffes, enthaltend einen kationischen oberflächenaktiven Stoff, wie Dialkylbenzoldialkylammoniumchlorid, wie SANIZOL B-50^®, erhältlich von Kao, oder MIRAPOL^®, erhältlich von Alkaril Chemicals, mittels einer Hochscherungsvorrichtung, wie ein Brinkmann-Polytron oder ein IKA-Homogenisator; (ii) Zusetzen des vorstehend genannten Färbemittels, insbesondere der Pigmentmischung, zu einer Latexemulsion von Polymerteilchen von z.B. Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylsäure) und Ähnliches, eines anionischen oberflächenaktiven Stoffes, wie Natriumdodecylsulfat, Dodecylbenzolsulfonat oder NEOGEN R^®, und den spaltbaren oder hydrolysierbaren nichtionischen oberflächenaktiven Stoff der hierin erläuterten Formeln oder Mischungen davon, wodurch eine Ausflockung von Pigment, Polymerteilchen und optionalen Zusätzen hervorgerufen wird; (iii) Homogenisieren der erhaltenen Ausflockungsmischung mit einer Hochscherungsvorrichtung, wie ein Brinkmann-Polytron oder ein IKA-Homogenisator, und weiteres Rühren mit einem mechanischen Rührer bei einer Temperatur von etwa 1°C bis etwa 25°C unterhalb der Tg des Latexpolymers zum Bilden von Aggregaten von Tonergröße von etwa 2 Mikron bis etwa 12 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser; (iv) und Erhitzen der Mischung in Gegenwart von zusätzlichem anio nischem oberflächenaktivem Stoff auf eine Temperatur von 95°C oder niedriger für eine Dauer von etwa 1 bis etwa 5 h zum Bilden von Tonerteilchen von 2 bis 10 Mikron mit einer Teilchengrößenverteilung von etwa 1,15 bis etwa 1,35, gemessen mit dem Coulter-Zähler; und (v) Isolieren der Tonerteilchen durch Filtration, Waschen und Trocknen. Zusätze zum Verbessern der Fließcharakteristiken und Ladungszusätze, falls sie nicht anfänglich vorhanden sind, zum Verbessern der Ladungscharakteristiken können dann zugesetzt werden durch Vermischen mit dem gebildeten Toner, wie Zusätze einschließlich AEROSILE^® oder Siliciumdioxide, Metalloxide, wie Zinn, Titan und Ähnliches, Metallsalze von Fettsäuren, wie Zinkstearat, Mischungen davon und Ähnliche, und welche Zusätze in verschiedenen wirksamen Mengen vorhanden sind, wie von etwa 0,1 bis 10 %, bezogen auf das Gewicht des Toners, für jeden Zusatz.
Erläuternde Beispiele von speziellem Latexharz, Polymer oder Polymeren, die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, umfassen bekannte Polymere, wie Poly(styrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren), Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren), Poly(methylacrylat-isopren), Poly(ethylacrylat-isopren), Poly(propylacrylat-isopren), Poly(butylacrylat-isopren), Poly(styrol-butylacrylat), Poly(styrol-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(styrol-butylmethacrylat), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylsäure), Poly(styrol-isopren-acrylsäure), Poly(styrol-butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(butylmethacrylat-butylacrylat), Poly(butylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), Poly(acrylnitril-butylacrylat-acrylsäure) und Ähnliche. Das Latexpolymer oder Harz ist gewöhnlich in den Tonerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in verschiedenen geeigneten Mengen, wie von etwa 75 Gew.-% bis etwa 98 oder von etwa 80 bis etwa 95 Gew.-% des Toners, vorhanden, und die für die Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignete Latexgröße kann z.B. etwa 0,05 Mikron bis etwa 1 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser betragen, gemessen mit dem Brookhaven-Nanogrößeteilchenanalysator. Andere Größen und wirksame Mengen von Latexpolymer können in Ausführungsformen ausgewählt werden. Die Gesamtmenge sämtlicher Tonerkomponenten, wie Harz und Färbemittel, beträgt etwa 100 % oder etwa 100 Teile.
Das für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählte Polymer wird durch Emulsionspolymerisation hergestellt, und die in solchen Verfahren verwendeten Monomere umfassen z.B. Styrol, Acrylate, Methacrylate, Butadien, Isopren, Acrylsäure, Methacrylsäure und Acrylnitril. Bekannte Kettenübertragungsmittel, z.B. Dodecanthiol, z.B. etwa 0,1 bis etwa 10 %, oder Kohlenstofftetrabromid in wirksamen Mengen, wie z.B. etwa 0,1 bis etwa 10 %, können ebenfalls verwendet werden, um die Molekulargewichtseigenschaften des Polymers zu regeln.
Verschiedene bekannte Färbemittel, wie Pigmente, ausgewählt für die Verfahren der vorliegenden Erfindung und in dem Toner in einer wirksamen Menge von z.B. etwa 1 bis etwa 20 %, bezogen auf das Gewicht des Toners, und bevorzugt in einer Menge von etwa 3 bis etwa 10 Gew.-%, die ausgewählt werden können, umfassen z.B. Ruß, wie REGAL 330^®; Magnetite, wie Mobay-Magnetite MO8029^®, MO8060^®; 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 Ähnliche. Als gefärbte Pigmente können cyanfarbene, magentafarbene, gelbe, rote, grüne, braune, blaue oder Mischungen davon ausgewählt werden.
Färbemittel umfassen Pigment, Farbstoff, Mischungen von Pigment und Farbstoffen, Mischungen von Pigmenten, Mischungen von Farbstoffen und Ähnliche.
Beispiele von Initiatoren, die für die Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, umfassen wasserlösliche Initiatoren, wie Ammonium- und Kaliumpersulfate in geeigneten Mengen, wie etwa 0,1 bis 8 % und bevorzugt in dem Bereich von etwa 0,2 bis etwa 5 % (Gewichtsprozent). Beispiele von organischen löslichen Initiatoren umfassen Vazo-Peroxide, wie Vazo 64, 2-Methyl-2-2'-azobispropannitril, Vazo 88, 2-2'-Azobisisobutyramiddehydrat in einer geeigneten Menge, wie in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 8 %. Beispiele von Kettenübertragungsmitteln umfassen Dodecanthiol, Octanthiol, Kohlenstofftetrabromid und Ähnliche in verschiedenen geeigneten Mengen, wie in dem Mengenbereich von etwa 0,1 bis etwa 10 % und bevorzugt in dem Bereich von etwa 0,2 bis etwa 5 %, bezogen auf das Monomergewicht.
Oberflächenaktive Stoffe in wirksamen Mengen von z.B. etwa 0,01 bis etwa 15 oder von etwa 0,01 bis etwa 5 Gew.-% der Reaktionsmischung umfassen in Ausführungsformen z.B. anionische oberflächenaktive Stoffe, wie z.B. Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Abietinsäure, erhältlich von Aldrich, NEOGEN R^®, NEOGEN SC^®, erhalten von Kao, kationische oberflächenaktive Stoffe, wie z.B. Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C₁₂-, C₁₅-, C₁₇-Trimethylammoniumbromide, Halogenidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL^® und ALKAQUAT^®, erhältich von Alkaril Chemical Company, SANIZOL^® (Benzalkoniumchlorid), erhältlich von Kao Chemicals, und Ähnliche, in wirksamen Mengen von z.B. etwa 0,01 % bis etwa 10 Gew.-%. Bevorzugt liegt das molare Verhältnis des für die Ausflockung verwendeten kationischen oberflächenaktiven Stoffes zu dem bei der Latexherstellung verwendeten anionischen oberflächenaktiven Stoff in dem Bereich von etwa 0,5 bis 4.
Beispiele von oberflächenaktiven Stoffen, die zu den Aggregaten zugesetzt werden können, bevor die Koaleszenz initiiert wird, können aus anionischen oberflächenaktiven Stoffen ausgewählt werden, wie z.B. Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Abietinsäure, erhältlich von Aldrich, NEOGEN R^®, NEOGEN SC^®, erhalten von Kao, und Ähnliche. Sie können auch aus nichtionischen oberflächenaktiven Stoffen ausgewählt werden, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, erhältlich von Rhone-Poulenc als 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^®, und hydrolysierbare oder spaltbare nichtionische oberflächenaktive Stoffe der hierin erläuterten Formeln, wie Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin der oberflächenaktive Stoff z.B. 40 Ethylenglycoleinheiten enthält, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat (worin der oberflächenaktive Stoff 17 Ethylenglycoleinheiten enthält). Eine wirksame Menge des anionischen oder nichtioni schen oberflächenaktiven Stoffs, die bei der Koaleszenz zum Stabilisieren der Aggregatgröße gegen weiteres Wachstum mit der Temperatur verwendet wird, ist z.B. etwa 0,01 bis etwa 10 Gew.-% und bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.-% der Reaktionsmischung.
Der Toner kann auch bekannte Ladungszusätze in wirksamen geeigneten Mengen von z.B. 0,1 bis 5 Gew.-% enthalten, wie Alkylpyridiniumhalogenide, Bisulfate, die Ladungsregelungszusätze der US-Patentschriften 3,944,493; 4,007,293; 4,079,014; 4,394,430 und 4,560,635, welche einen Toner mit einem Distearyldimethylammoniummethylsulfat-Ladungszusatz erläutert, negative Ladung verstärkende Zusätze, wie Aluminiumkomplexe, oder bekannte Ladungszusätze und Ähnliche.
Oberflächenzusätze, die zu den Tonerzusammensetzungen nach dem Waschen oder Trocknen zugesetzt werden können, umfassen z.B. Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidale Siliciumdioxide, Metalloxide, Strontiumtitanate, Mischungen davon und Ähnliche, welche Additive jeweils gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 2 Gew.-% vorhanden sind, vgl. z.B. die US-Patentschriften 3,590,000, 3,720,617, 3,655,374 und 3,983,045. Bevorzugte Zusätze umfassen Zinkstearat und AEROSIL R972^®, erhältlich von Degussa, in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 2 %, welche Additive während der Aggregation zugesetzt oder in das gebildete Tonerprodukt eingemischt werden können.
Entwicklerzusammensetzungen können durch Vermischen der mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Tonern mit bekannten Trägerteilchen, einschließlich beschichtete Träger, wie Stahl, Ferrite und Ähnliche, vgl. die US-Patentschriften 4,937,166 und 4,935,326, hergestellt werden, z.B. von etwa 2 % Tonerkonzentration bis etwa 8 % Tonerkonzentration. Die Trägerteilchen können auch aus einem Kern mit einer darüber befindlichen Polymerbeschichtung bestehen, wie Polymethylmethacrylat (PMMA) mit einer darin dispergierten leitfähigen Komponente, wie leitfähiger Ruß. Trägerbeschichtungen umfassen Siliconharze, Fluorpolymere, Mischungen von Harzen, die sich in der triboelektrischen Reihe nicht nahe stehen, wärmehärtbare Harze und andere bekannte Komponenten.
Abbildungsverfahren sind mit den Tonern der vorliegenden Erfindung ebenfalls ins Auge gefasst, vgl. z.B. eine Anzahl der hierin genannten Patentschriften und die US-Patentschriften 4,265,660, 4,858,884, 4,584,253 und 4,563,408.
Beispiel I
Latexherstellung:
Eine Latexemulsion, bestehend aus Polymerteilchen, gebildet durch die Emulsionspolymerisation von Styrol, Butylacrylat und Acrylsäure, wurde wie folgt hergestellt. Eine Mischung von 2255 g Styrol, 495 g Butylacrylat, 55,0 g Arylsäure, 27,5 g Kohlenstofftetrabromid und 96,25 g Dodecanthiol wurde zu einer wässrigen Lösung zugesetzt, hergestellt aus 27,5 g Ammoniumpersulfat in 1000 ml Wasser und 2500 ml einer wässrigen Lösung, enthaltend 62 g anionischen oberflächenaktiven Stoff, NEOGEN R^® und 33 g hydrolysierbaren spaltbaren nichtionischen oberflächenaktiven Stoff Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat. Die erhaltene Mischung wurde bei Raumtemperatur, etwa 25°C, unter einer Stickstoffatmosphäre 30 Minuten homogenisiert. Anschließend wurde die Mischung gerührt und auf 70°C (durchweg Grad Celsius) mit einer Geschwindigkeit von 1°C pro Minute erwärmt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Das erhaltene Latexpolymer von Poly(styrol-co-butylacrylat-co-acrylsäure) besaß ein M_w von 24194, ein M_n von 7212, gemessen durch Gelpermeationschromatografie, und eine Mittelpunkt-Tg von 57,6°C, gemessen unter Verwendung der Differenzialabtastkalorimetrie.
Vergleichslatex Beispiel 2
Eine Latexemulsion, bestehend aus Polymerteilchen, gebildet durch die Emulsionspolymerisation von Styrol, Butylacrylat und Acrylsäure, wurde wie folgt hergestellt. Eine Mischung von 2255 g Styrol, 495 g Butylacrylat, 55,0 g Acrylsäure, 27,5 g Kohlenstofftetrabromid und 96,25 g Dodecanthiol wurde zu einer wässrigen Lösung zugesetzt, hergestellt aus 27,5 g Ammoniumpersulfat in 1000 ml Wasser und 2500 ml einer wässrigen Lösung, enthaltend 62 g anionischen oberflächenaktiven Stoff, NEOGEN R^® und 33 g ANTAROX^® CA897. Die erhaltene Mischung wurde bei Raumtemperatur von etwa 25°C unter einer Stickstoffatmosphäre 30 Minuten homogenisiert. Anschließend wurde die Mischung gerührt und auf 70°C (durchweg Grad Celsius) mit einer Geschwindigkeit von 1°C pro Minute erwärmt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Das erhaltene Latexpolymer besaß ein M_w von 30500, ein M_n von 5400, gemessen durch Gelpermeationschromatografie, und eine Mittelpunkt-Tg von 53°C, gemessen durch Differenzialabtastkalorimetrie.
Aggregation von cyanfarbenem Toner:
260,0 g der in Beispiel I hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen Cyanpigment-Dispersion, enthaltend 7,6 g Cyanpigment 15.3 mit einer Feststoffbeladung von 53,4 %, 2,4 g kationischen oberflächenaktiven Stoff, SANIZOL B^® wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 5,9 Mikron und eine GSD von 1,20 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die erhaltene Mischung auf 95°C erwärmt und für eine Zeit von 4 Stunden bei dieser Temperatur gehalten, bevor auf Raumtemperatur, etwa 25°C, abgekühlt, filtriert, mit Wasser von pH 10 unter Verwendung von KOH gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt bestand aus 96,25 % des Polymers von Beispiel I und 3,75 % Pigment mit einer Tonerteilchengröße von 6,1 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser und mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,20, beide gemessen mit einem Coulter-Zähler. Durch Abtastelektronenmikroskopie erwies sich die Morphologie als kartoffelförmig. Die triboelektrische Ladung des Toners, bestimmt durchweg durch das Faraday-Käfigverfahren, betrug –44 und –22 Mikrocoulomb pro Gramm bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte, gemessen auf einem Träger mit einem Kern aus einem Ferrit, etwa 90 Mikron im Durchmesser, mit einer Beschichtung von Polymethylmethacrylat und Ruß, etwa 20 Gew.-% darin dispergiert, gefolgt von 2 Waschschritten mit Wasser.
Vergleichsaggregation von cyanfarbenem Toner:
260,0 g der im Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen Cyanpigmentdispersion, enthaltend 8,0 g Cyanpigment 15.3 mit einer Feststoffbeladung von 53,4 % und 2,4 g kationischen oberflächenaktiven Stoff SANIZOL B^® wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2,0 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 5,9 Mikron und eine GSD von 1,20 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 95°C erwärmt und bei dieser Temperatur für eine Zeit von 4 Stunden gehalten, bevor auf Raumtemperatur, durchweg etwa 25°C, abgekühlt, filtriert, mit Wasser von pH 10 unter Verwendung von KOH gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt aus 96,25 % des Polymers des Vergleichsbeispiels 2 und 3,75 % Pigment zeigte eine Teilchengröße von 6,5 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,21, gemessen mit einem Coulter-Zähler und erwies sich durch Abtastelektronenmikroskopie als kartoffelförmig. Der Toner wies eine triboelektrische Ladung von –25 bzw. –8 μC/g bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte auf dem Träger des vorstehenden Beispiels I auf. Verglichen mit der vorstehenden Trägerprobe war die auf dem Vergleichstoner gemessene triboelektrische Ladung um 19 μC/g bei 20 % relativer Feuchte und um 14 μC/g bei 80 % relativer Feuchte niedriger. Eine niedrige triboelektrische Tonerladung, wie –8, erzeugt Bilder mit niedriger Auflösung.
Es wird angenommen, dass das ANTAROX^® Wasser adsorbiert und somit eine hohe triboelektrische Tonerladung verhindert. Mit dem erfindungsgemäßen hydrolysierbaren oberflächenaktiven Stoff ist die lange Polyethylenoxidkette nicht mehr auf der Toneroberfläche vorhanden und verhindert somit die Adsorption von Wasser.
Aggregation von gelbem Toner
260,0 g der in Beispiel I hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen gelben Pigmentdispersion, enthaltend 32 g Yellow Pigment 17 mit einer Feststoffbeladung von 28,8 %, und 2,4 g kationischer oberflächenaktiver Stoff SANIZOL B^® wurden gleich zeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 5,8 Mikron und eine GSD von 1,19 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und bei dieser Temperatur für eine Zeit von 3 Stunden gehalten, bevor auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt von 92 % Polymer des Beispiels I und 8 % Yellow Pigment 17 wies eine Teilchengröße von 6,4 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,22 auf, gemessen mit einem Coulter-Zähler, und erwies sich durch Abtastelektronenmikroskopie als glatt und kugelförmig. Der Toner wies eine triboelektrische Ladung von –38 bzw. –17 μC/g bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte auf.
Vergleichsaggregation von gelbem Toner:
260,0 g der im Vergleichsbeispiel 2 hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen gelben Pigmentdispersion, enthaltend 32 g Yellow Pigment 17, mit einer Feststoffbeladung von 28,8 % und 2,4 g kationischer oberflächenaktiver Stoff SANIZOL B^® wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 5,9 Mikron und eine GSD von 1,22 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und bei dieser Temperatur für eine Zeit von 3 Stunden gehalten, bevor abgekühlt, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt von 92 % Polymer und 8 % Pigment Yellow 17 wies eine Teilchengröße von 6,3 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,21 auf, gemessen mit einem Coulter-Zähler, und erwies sich durch Abtastelektronenmikroskopie als glatt und kugelförmig. Der Toner wies eine niedrige triboelektrische Ladung von –13 bzw. –5 μC/g bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte auf. Im Vergleich mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Beispiel von gelbem Toner war die auf dem Vergleichstoner gemessene triboelektrische Ladung um 25 μC/g bei 20 % relativer Feuchte und um 12 μC/g bei 80 % relativer Feuchte niedriger.
Aggregation von magentafarbenem Toner:
260,0 g der in Beispiel I hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen magentafarbenen Pigmentdispersion, enthaltend 32 g Magenta Pigment R81:3, mit einer Feststoffbeladung von 21 %, und 2,4 g kationischer oberflächenaktiver SANIZOL B^® wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2,0 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 5,9 Mikron und eine GSD von 1,20 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und bei dieser Temperatur für eine Zeit von 3 Stunden gehalten, bevor auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt von 95 % Polymer und 5 % Pigment Red 81:3 wies eine Teilchengröße von 6,0 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,20 auf, gemessen mit einem Coulter-Zähler, und erwies sich bei der Abtastelektronenmikroskopie als kartoffelförmig. Der Toner wies eine triboelektrische Ladung von –30 bzw. –13 μC/g bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte auf.
Die triboelektrische Ladung des Toners wurde in allen Fällen durch Vermischen des Toners mit Träger erhalten, wie hierin im Beispiel I angegeben.
Vergleichsaggregation von magentafarbenem Toner:
260,0 g der in Beispiel 2 hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen, magentafarbenen Pigmentdispersion, enthaltend 32 g magentafarbenes Pigment R81:3, mit einer Feststoffbeladung von 21 %, und 2,4 g kationischer oberflächenaktiver Stoff SANIZOL B^® wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 5,9 Mikron mit eine GSD von 1,21 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die erhaltene Mischung auf 93°C erwärmt und bei dieser Temperatur für eine Zeit von 4 Stunden gehalten, bevor auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt von 95 % Polymer und 5 % rotem Pigment wies eine Teilchengröße von 6,3 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,21 auf, gemessen mit einem Coulter-Zähler, und erwies sich bei der Abtastelektronenmikroskopie als kartoffelförmig. Der Toner wies eine triboelektrische Ladung von –8 bzw. –4 μC/g bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte auf. Verglichen mit dem vorstehenden Beispiel des magentafarbenen Toners ist die auf dem Vergleichstoner gemessene triboelektrische Ladung um 22 μC/g bei 20 % relativer Feuchte und um 9 μC/g bei 80 % relativer Feuchte niedriger.
Aggregation von schwarzem Toner:
260,0 g der im Beispiel I hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen schwarzen Pigmentdispersion, enthaltend 32 g Ruß-Pigment REGAL 330^®, mit einer Feststoffbeladung von 21 %, und 2,4 g kationischer oberflächenaktiver Stoff SANIZOL B^® wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2,0 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 6,2 Mikron und eine GSD von 1,22 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und bei dieser Temperatur für eine Zeit von 3 Stunden gehalten, bevor auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt von 95 % Polymer und 5 % 330-Rußpigment wies eine Teilchengröße von 6,6 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,22 auf, gemessen mit einem Coulter-Zähler, und erwies sich bei der Abtastelektronenmikroskopie als kartoffelförmig. Der Toner wies eine triboelektrische Ladung von –35 bzw. –15 μC/g bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte auf.
Vergleichsaggregation von schwarzem Toner
260,0 g der im Beispiel 2 hergestellten Latexemulsion und 220,0 g einer wässrigen schwarzen Pigmentdispersion, enthaltend 32 g Ruß-Pigment REGAL 330^®, mit einer Feststoffbeladung von 21 %, und 2,4 g kationischer oberflächenaktiver Stoff SANIZOL B^® wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter hohem Scherungsrühren mittels eines Polytrons zugesetzt. Die erhaltene Mischung wurde in ein 2 Liter-Reaktionsgefäß überführt und 2,0 Stunden auf eine Temperatur von 50°C erwärmt, wodurch eine Aggregatgröße von 6,2 Mikron und eine GSD von 1,21 erhalten wurden, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen NEOGEN R^®-Lösung zugesetzt wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und bei dieser Temperatur für eine Zeit von 4 Stunden gehalten, bevor auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das Tonerendprodukt von 95 % Polymer und 5 % Rußpigment wies eine Teilchengröße von 6,4 Mikron als mittlerer Volumendurchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,22 auf, gemessen mit einem Coulter-Zähler, und erwies sich bei der Abtastelektronenmikroskopie als kartoffelförmig. Der Toner wies eine triboelektrische Ladung von –35 bzw. –15 μC/g bei 20 bzw. 80 % relativer Feuchte auf. Verglichen mit dem vorstehenden erfindungsgemäßen Beispiel von schwarzem Toner ist die triboelektrische Ladung, die auf dem Vergleichstoner gemessen wird, um 25 μC/g bei 20 % relativer Feuchte und um 11 μC/g bei 80 % relativer Feuchte niedriger.
Herstellung von oberflächenaktiven Stoffen Synthese von Poly(ethylenglycol)methyl-4-tert-octylphenylphosphat (XI), worin m etwa 40 ist:
Herstellung von 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat:
In einen 500 ml-Rundkolben, der mit einem Magnetrührer ausgerüstet und mit einem Rückflusskühler versehen war, der mit einem Magnesiumsulfat-Trockenrohr verbunden war, wurden 25,0 g (0,121 mol) 4-tert-Octylphenol, 57 g (0,372 mol) Phosphoroxychlorid und 0,35 g (0,0036 mol) Magnesiumchlorid eingebracht. Die erhaltene Reaktionsmi schung wurde dann auf eine Rückflusstemperatur von 110°C erwärmt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gehalten. Das nicht umgesetzte Phosphoroxychlorid wurde abdestilliert, und die Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur, etwa 25°C, abgekühlt zum Erhalt einer öligen Mischung, die 39,8 g 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat enthält.
In einen 3 Liter-Rundkolben, der mit einem mechanischen Rührer ausgerüstet und mit einem 100 ml-Zugabetrichter versehen war, wurden das vorstehend hergestellte 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat und 250 ml wasserfreies Toluol zugesetzt, wobei in den Zugabetrichter 3,9 g (0,121 mol) Methanol und 9,6 g (0,121 mol) Pyridin eingebracht wurden. Der Kolben wurde mit einem Eisbad gekühlt, und die Mischung von Methanol und Pyridin wurde durch den Zugabetrichter während einer Zeit von 0,5 Stunden zugesetzt. Nach der Zugabe wurde die Reaktionsmischung 1,0 Stunde weitergerührt. In diese Mischung wurde eine Lösung von 182 g Poly(ethylenglycol), erhalten von Aldrich Chemicals und mit einem mittleren Molekulargewicht M_w von 1500, in 500 ml wasserfreiem Toluol zugesetzt, und dann gefolgt von der Zugabe von 9,6 g Pyridin. Nach dem Rühren für 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt, und die Reaktionsmischung wurde 12 Stunden gerührt. Der ausgefallene Pyridin-Hydrochlorid-Feststoff wurde abfiltriert, und die flüssige Mischung wurde durch Abdestillieren der flüchtigen Materialien konzentriert zum Erhalt von 195 g eines wachsartigen Feststoffs. Das oberflächenaktive Zusammensetzungsprodukt (XI) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl₃ sind: 0,7 (s), 1,36 (s), 1,72 (s), 3,66 (m, PEG-Grundgerüst), 3,84 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,31 (d).
Beispiel II Synthese von Poly(ethylenglycol)α-methylether-ω-methyl 4-tert-octylphenylphosphat (XII), worin m etwa 17 ist:
In einen 1 Liter-Rundkolben, der mit einem Magnetrührer ausgerüstet und mit einem Rückflusskühler versehen war, wobei der Kühler mit einem Magnesiumsulfat-Trockenrohr verbunden war, wurden 250 ml wasserfreies Toluol und 100 g Poly(ethylenglycol)monomethylether mit einem mittleren Molekulargewicht von 750 eingebracht. Der Kolben wurde mit einem Eisbad gekühlt, und zu der gerührten Mischung wurden 45 g (0,139 mol) 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat und 11 g (0,139 mol) Pyridin zugesetzt. Nach 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt, und die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur 5,0 Stunden gerührt. Die Reaktion wurde durch Zugabe von 20 ml Methanol und 11,0 g Pyridin vervollständigt, und das Rühren wurde für weitere 3,0 Stunden aufrechterhalten. Der ausgefallene Pyridin-Hydrochlorid-Feststoff wurde durch Filtration entfernt, und das Filtrat wurde unter vermindertem Druck konzentriert zum Erhalt von 125 g einer Flüssigkeit. Das oberflächenaktive Zusammensetzungsprodukt (XII) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl₃ sind: 0,7 (s), 1,36 (s), 1,71 (s), 3,38 (s), 3,66 (m, PEG-Grundgerüst), 3,85 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,34 (d).
Beispiel III Synthese von Bis[poly(ethylenglycol)]α-methylether-ω-methyl-4-tert-octylphenylphosphat (XIII), worin m etwa 17 ist:
In einen 1 Liter-Rundkolben, der mit einem Magnetrührer ausgerüstet und mit einem Rückflusskühler versehen war, der mit einem Magnesiumsulfat-Trockenrohr verbunden war, wurden 150 ml wasserfreies Toluol und 110 g Poly(ethylenglycol)monomethylether mit einem mittleren Molekulargewicht von 750 eingebracht. Der Kolben wurde mit einem Eisbad gekühlt, und zu der gerührten Mischung wurden 22,6 g (0,07 mol) 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat und 11,0 g (0,139 mol) Pyridin zugesetzt. Nach 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt, und die Reaktionsmischung wurde 5,0 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Der ausgefallene Pyridin-Hydrochlorid-Feststoff wurde durch Filtra tion entfernt, und das flüssige Filtrat wurde unter vermindertem Druck konzentriert zum Erhalt von 118 g eines wachsartigen Feststoffs. Das oberflächenaktive Zusammensetzungsprodukt (XIII) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl₃ sind: 0,7 (s), 1,36 (s), 1,70 (s), 3,39 (s), 3,66 (m, PEG-Grundgerüst), 4,27 (m), 7,10 (d), 7,35 (d).
Beispiel IV Synthese von Bis[poly(ethylenglycol)]α-methylether-ω-methyl-4-tert-octylphenylphosphat (XIV), worin m etwa 40 ist:
In einen 3 Liter-Rundkolben, der mit einem mechanischen Rührer ausgerüstet und mit einem 100 ml-Zugabetrichter versehen war, wurden das vorstehend hergestellte 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat und 250 ml wasserfreies Toluol zugesetzt, wobei in den Zugabetrichter 3,9 g (0,121 mol) Methanol und 9,6 g (0,121 mol) Pyridin eingebracht wurden. Der Kolben wurde mit einem Eisbad gekühlt, und die Mischung von Methanol und Pyridin wurde durch den Zugabetrichter während einer Zeit von 0,5 Stunden zugesetzt. Nach der Zugabe wurde die Reaktionsmischung 1,0 Stunde weitergerührt. In diese Mischung wurde eine Lösung von 90 g Poly(ethylenglycol) mit einem mittleren Molekulargewicht von 1500 in 500 ml wasserfreiem Toluol zugesetzt, gefolgt von 20 g Pyridin. Nach dem Rühren für 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt, und die Reaktionsmischung wurde 12,0 Stunden gerührt. Der ausgefallene Pyridin-Hydrochlorid-Feststoff wurde abfiltriert, und die zurückbleibende flüssige Mischung wurde durch Abdestillieren der flüchtigen Materialien konzentriert zum Erhalt von 115 g einer Flüssigkeit. Das oberflächenaktive Zusammensetzungsprodukt (XIV) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl₃ sind: 0,71 (s), 1,37 (s), 1,72 (s), 3,67 (m, PEG-Grundgerüst), 3,85 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,32 (d).
Beispiele V und VI
Die Beispiele II und III wurden wiederholt, wobei der Poly(ethylenglycol)monomethylether der Beispiele II und III durch einen Poly(ethylenglycol)monomethylether mit einem mittleren Molekulargewicht von 2000 ersetzt wurde. Es wurden nichtionische oberflächenaktive Stoffe (XV) und (XVI) erhalten, deren Strukturen durch die Formeln (XII) und (XIII) wiedergegeben sind, worin m etwa 45 ist. Die chemischen Verschiebungen des oberflächenaktiven Stoffes (XV) in CDCl₃ sind: 0,7 (s), 1,35 (s), 1,71 (s), 3,37 (s), 3,67 (m, PEG-Grundgerüst), 3,84 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,33 (d). Die chemischen Verschiebungen des oberflächenaktiven Stoffes (XVI) in CDCl₃ sind: 0,69 (s), 1,36 (s), 1,70 (s), 3,40 (s), 3,66 (m, PEG-Grundgerüst), 4,26 (m), 7,10 (d), 7,34 (d).
Beispiel VII
Beispiel II wurde wiederholt, wobei das 4-tert-Octylphenol von Beispiel II durch Dodecylphenol ersetzt wurde, was zu dem oberflächenaktiven Stoff (XVII) führt, worin m etwa 17 ist.
Die chemischen Verschiebungen des oberflächenaktiven Stoffes (XVII) in CDCl₃ sind: 0,85 (t), 1,30 (m), 2,51 (t), 3,38 (s), 3,66 (m, PEG-Grundgerüst), 3,85 (d), 4,27 (m), 7,10 (d), 7,34 (d).

Claims

Verfahren zur Herstellung von Tonerteilchen, umfassend das Vermischen einer Färbemitteldispersion und einer Latexemulsion, und worin die Latexemulsion ein Harz und einen nicht ionischen oberflächenaktiven Stoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht ionische oberflächenaktive Stoff ein hydrolysierbarer, spaltbarer nicht ionischer oberflächenaktiver Stoff ist, umfassend einen hydrophoben und einen hydrophilen Teil, miteinander verbunden durch eine Phosphatesterbindung, und die Formeln (I) oder (II) hat oder Mischungen davon
worin R¹ eine hydrophobe aliphatische oder hydrophobe aromatische Gruppe ist; R² ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Alkylaryl und Alkylarylalkyl, R³ Wasserstoff oder Alkyl ist, A eine hydrophile Polymerkette ist, und m die Anzahl von A-Segmenten bedeutet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, worin R¹ ein hydrophober Teil von Alkyl oder Aryl ist, und ein Erwärmen unter die oder gleich der Harzlatex-Glasübergangstemperatur zum Bilden von Aggregaten durchgeführt wird, gefolgt von Erwärmen über die oder gleich der Harz-Glasübergangstemperatur zum Koaleszieren der Aggregate.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin R¹ eine Alkylarylgruppe oder eine Alkylarylgruppe mit einem Substituenten aus der Gruppe von Fluor, Chlor oder Brom ist, worin Alkyl 2 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, R²-Alkyl 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, R³-Alkyl 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthält, und worin A ein hydrophiles Poly(oxyalkylenglycol) ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem verzweigten, block- oder homopolymeren Polyoxyalkylenglycol, abgeleitet von Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Latexharz durch die Polymerisation von Monomeren gebildet wird zum Bereitstellen einer Latexemulsion mit Submikron-Harzteilchen in dem Größenbereich von 0,05 bis 0,3 μm (Mikron) als mittlerer Volumendurchmesser, und worin der Latex einen ionischen oberflächenaktiven Stoff, einen wasserlöslichen Initiator und ein Kettenübertragungsmittel enthält, anionischer oberflächenaktiver Stoff wird zugesetzt, um die Größe der gebildeten Toneraggregate aufrechtzuerhalten, danach werden die Aggregate durch Erwärmen koalesziert oder geschmolzen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, worin die Temperatur, bei welcher die Aggregation durchgeführt wird, die Größe der Aggregate regelt, und worin die Endtonergröße 2 bis 15 μm (Mikron) als mittlerer Volumendurchmesser beträgt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, worin der oberflächenaktive Stoff, der zum Herstellen der Färbemitteldispersion verwendet wird, ein kationischer oberflächenaktiver Stoff ist, und der in der Latexmischung vorhandene ionische oberflächenaktive Stoff ein anionischer oberflächenaktiver Stoff ist, worin die Aggregation bei einer Temperatur von 15°C bis 1°C unterhalb der Tg des Latexharzes für eine Dauer von 0,5 Stunden bis 3 Stunden durchgeführt wird, und worin das Koaleszieren oder Schmelzen der Komponenten der Aggregate zur Bildung von integralen Tonerteilchen, bestehend aus Färbemittel und Harzzusätzen, bei einer Temperatur von 85°C bis 95°C für eine Dauer von 1 Stunde bis 5 Stunden durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 4, worin die isolierten Toneraggregate 2 bis 10 μm (Mikron) als mittleren Volumendurchmesser haben, und die Teilchengrößenvertei lung davon 1,15 bis 1,30 beträgt, worin der verwendete ionische oberflächenaktive Stoff 0,01 bis 5 Gew.-% der gesamten Reaktionsmischung beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der oberflächenaktive Stoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-methyldodecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldodecylphenylphosphat, Bis[poly(ethylenglycol)-α-methylether]-ω-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α,ω-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)tolyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-α-methylether-ω-tolyl-p-tert-octylphenylphosphat und Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin die Polymerkette 5 bis 50 Wiederholungseinheiten oder -segmente enthält.
Verfahren zur Herstellung von Toner, umfassend das Vermischen einer Färbemitteldispersion mit einer Latexemulsion, und worin die Latexemulsion ein Harz und einen nicht ionischen oberflächenaktiven Stoff enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht ionische oberflächenaktive Stoff ein hydrolisierbarer, spaltbarer nicht ionischer oberflächenaktiver Stoff ist, umfassend einen hydrophoben und einen hydrophilen Teil, miteinander verbunden durch eine Phosphatesterbindung, und durch die Formeln (I), (II) oder (III) wiedergegeben wird, oder Mischungen davon.
worin R¹ ein hydrophober Teil ist, R² ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl und Aryl, R³ Wasserstoff oder Alkyl ist, A eine hydrophile Polymerkette ist, und m die Anzahl von Wiederholungssegmenten der hydrophilen Polymerkette A ist.