EP1565792A1 - Verwendung von wachs enthaltenden kombinationen in fototonern und toner - Google Patents
Verwendung von wachs enthaltenden kombinationen in fototonern und tonerInfo
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Definitions
- the present invention relates to the use of combinations containing waxes in photo toners and photo toners containing such combinations.
- photo toners which consist of resins, pigments, charge control agents and waxes and, if appropriate, flow aids, are usually used in modern copying processes.
- the powdery photo toners usually initially image the original to be copied on a transfer roller, are transferred from there to the copy paper and then thermally fixed.
- the waxes contained in the toner as a recipe component promote the release of the photo toner from the fixing roller as a release and anti-offset agent, act as an adhesion promoter during the transfer to the paper and contribute to the homogeneous distribution of the pigments during the production of the toner as a dispersion aid.
- JP-A-1 142 560 describes the use of erucasaureamide in liquid toners. Due to its low hardness, Erucaamid is only of limited suitability for use in toners.
- the invention therefore relates to the use of a combination of erucaamide and one or more wax (s) in photo toners.
- the wax is preferably selected from the group of natural or partially synthetic waxes.
- the wax preferably has a needle penetration number of at most 10 mm "1 .
- the wax preferably has a melting point of 50 to 160 ° C.
- the invention also relates to photo toners containing a combination of erucaamide and one or more waxes.
- the wax is preferably selected from the group of natural or partially synthetic waxes.
- the wax preferably has a needle penetration number of at most 10 mm "1 .
- the wax preferably has a melting point of 50 to 160 ° C.
- the term "wax" is used here according to a definition by the Germans
- Plant waxes such as carnauba or candellila wax or waxes of animal origin such as shellac wax, for example, are suitable as natural waxes.
- Suitable partially synthetic waxes are, for example, bleached montan waxes, which may have been modified chemically, for example by esterification and / or by partial saponification.
- Corresponding products are, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, Vol. A 28, Weinheim 1996 in . Sections 2.2, 2.3 and 3.1-3.5 are described.
- Non-polar polyolefin waxes can be produced by thermal degradation of branched or unbranched polyolefin plastics or by direct polymerization of olefins.
- Possible polymerization processes are, for example, radical processes, the olefins, as a rule ethylene, being converted to more or less branched waxes at high pressures and temperatures;
- processes in which ethylene and / or higher 1-olefins are polymerized with the aid of organometallic catalysts, for example Ziegler-Natta or metallocene catalysts, to give unbranched or branched waxes.
- Polar polyolefin waxes are created by appropriate modification of non-polar waxes, e.g. by oxidation with air or by grafting on polar olefin monomers, for example ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids and / or their derivatives, for example acrylic acid or maleic anhydride.
- polar polyolefin waxes can be produced by copolymerizing ethylene with polar comonomers, for example vinyl acetate or acrylic acid; further by oxidative degradation of high molecular weight, non-waxy ethylene homo- and copolymers. Corresponding examples can be found, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, vol. A 28, Weinheim 1996, chap. 6.1.5.
- the waxes used according to the invention have needle penetration numbers of at most 10 mm “1 , preferably of at most 5 mm " 1 , furthermore dropping points from 50 to 160 ° C., preferably from 60 to 120 ° C., particularly preferably from 70 to 90 ° C.
- photo toners generally contain resins based on polyester or styrene-acrylate copolymers.
- charge control agents which support the transfer of the toner from the photo roller to the paper base, e.g. quaternary ammonium salts are used for a positive charge and, for example, aluminum-azo complexes for a negative charge of the toner powder.
- quaternary ammonium salts are used for a positive charge and, for example, aluminum-azo complexes for a negative charge of the toner powder.
- small amounts of highly disperse silicas can be added to the toner powder.
- suitable black or color pigments are added to the toners in the thermoplastic mixture.
- styrene-acrylate resin type CPR 100, manufacturer Mitsui; glass transition temperature 60 ° C; MFR 140 ° C 5 g / 10 min
- a black pigment carbon black average particle size of 2 ⁇ m; manufacturer: Timcal
- a charge control agent ®Copy Charge N4S, manufacturer: Clariant GmbH
- 4 parts by weight of an erucaamide / wax combination from Table 1 used according to the invention homogeneously mixed in a kneader , This mixture was then ground to a toner powder with an average particle size of 12 ⁇ m (100% ⁇ 20 ⁇ m).
- silica-based flow agent type HDK, manufacturer: Wacker
- toner powder was now applied to a surface of 20x100 mm.
- This image was then fixed with a roller arrangement consisting of a rigid heatable roller and an elastic cold roller at 160 ° C. and a throughput speed of 150 mm / s.
- Another white sheet was then passed through the hot roller pair and examined for toner residues. No "ghost pictures" could be recognized on the white sheet.
- Table 1 Erucaamide combinations used
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer Kombinationen aus Erucaamid und einem oder mehreren Wachsen in Fototonern sowie Fototoner, die derartige Kombinationen enthalten.
Description
VERWENDUNG VON WACHSE ENTHALTENDEN KOMBINATIONEN IN FOTOTONERN UND
TONER
Beschreibung
Verwendung von Wachse enthaltenden Kombinationen in Fototonern
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Wachse enthaltenden Kombinationen in Fototonern sowie Fototoner, die derartige Kombinationen enthalten.
Üblicherweise werden in modernen Kopierverfahren sogenannte Fototoner eingesetzt, die aus Harzen, Pigmenten, Ladungssteuermitteln und Wachsen sowie gegebenenfalls Fliesshilfsmittel bestehen. Die pulverförmigen Fototoner bilden beim Kopiervorgang die zu kopierende Vorlage üblicherweise zunächst auf einer Übertragungswalze ab, werden von dort auf das Kopierpapier transferiert und anschließend thermisch fixiert.
Die im Toner als Rezepturkomponente enthaltenen Wachse begünstigen als Trenn- und anti-offset-Mittel die Ablösung des Fototoners von der Fixierwalze, wirken als Haftvermittler bei der Übertragung auf das Papier und tragen bei der Herstellung des Toners als Dispergierhilfe zur homogenen Verteilung der Pigmente bei.
Der Bedarf nach immer schneller arbeitenden Kopierern verlangt entsprechend flink ansprechende Tonersysteme und stellt hohe Anforderungen an die Einzelkomponenten der Tonerrezeptur.
Als Wachskomponenten in Fototonern werden bisher überwiegend Kohlenwasserstoff-Wachse wie Polyethylen- oder Polypropylenwachse eingesetzt. Diese Wachse werden den Anforderungen, die moderne schnell laufende Kopiermaschinen stellen, nicht in allen Aspekten gerecht. Insbesondere besteht Bedarf nach Wachskomponenten mit verbesserter anti-offset-Wirkung, verbesserter Wirkung bezüglich der Haftung des Drucks auf dem Papier sowie weiter optimierten pigmentdispergierenden Eigenschaften.
JP-A-1 142 560 beschreibt die Verwendung von Erucasaureamid in Flüssigtonern. Erucaamid ist aufgrund seiner geringen Härte nur bedingt für den Einsatz in Tonern geeignet.
Bisher mangelt es dem Stand der Technik aber auch an Produkten mit ausreichenden Trenneigenschaften in Tonerharzen, ohne zugleich die optischen Eigenschaften des Harzes zu beeinträchtigen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wachse enthaltende Kombination zur Verfügung zu stellen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und sich ausgezeichnet in Fototonern verwenden lässt.
Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung einer Kombination aus Erucaamid und einem oder mehreren Wachs(en) in Fototonern.
Bevorzugt wird das Wachs aus der Gruppe der natürlichen oder der teilsynthetischen Wachse ausgewählt.
Bevorzugt weist das Wachs eine Nadelpenetrationszahl von maximal 10 mm"1 auf.
Bevorzugt weist das Wachs einen Schmelzpunkt von 50 bis 160°C auf.
Die Erfindung betrifft ebenfalls Fototoner, enthaltend eine Kombination aus Erucaamid und einem oder mehreren Wachsen.
Bevorzugt wird hierbei das Wachs aus der Gruppe der natürlichen oder der teilsynthetischen Wachse ausgewählt.
Bevorzugt weist das Wachs eine Nadelpenetrationszahl von maximal 10 mm"1 auf.
Bevorzugt weist das Wachs einen Schmelzpunkt von 50 bis 160°C auf.
Der Begriff „Wachs" wird hier entsprechend einer Definition der Deutschen
Gesellschaft für Fettwissenschaft als Sammelbezeichnung für eine Reihe natürlicher oder künstlich (teil- oder vollsynthetisch) gewonnener Stoffe verstanden, die folgende Eigenschaften aufweisen (Fette Seifen Anstrichmittel 76,
Seite 135, 1974): bei 20°C knetbar, fest bis brüchig hart, grob- bis feinkristallin, durchscheinend bis opak, jedoch nicht glasartig, oberhalb 40°C ohne Zersetzung schmelzend, schon wenig oberhalb des Schmelzpunkts verhältnismäßig niedrigviskos, stark temperaturabhängige Konsistenz und Löslichkeit, unter leichtem Druck polierbar.
Als natürliche Wachse kommen beispielsweise Pflanzenwachse wie Carnauba- oder Candellilawachs oder Wachse tierischer Herkunft wie z.B. Schellackwachs in Frage. Geeignete teilsynthetische Wachse sind beispielsweise gebleichte, gegebenenfalls chemisch z.B. durch Veresterung und/oder durch partielle Verseifung modifizierte Montanwachse. Entsprechende Produkte sind beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Aufl., Vol. A 28, Weinheim 1996 in. Kapitel 2.2, 2.3 und 3.1-3.5 beschrieben.
Weiterhin können polare oder unpolare vollsynthetische Wachse, z.B. Polyolefinwachse eingesetzt werden. Unpolare Polyolefinwachse können durch thermischen Abbau verzweigter oder unverzweigter Polyolefin-Kunststoffe oder durch direkte Polymerisation von Olefinen hergestellt werden. Als Polymerisationsverfahren kommen beispielsweise radikalische Verfahren in Frage, wobei die Olefine, in der Regel Ethylen, bei hohen Drucken und Temperaturen zu mehr oder minder verzweigten Wachsen umgesetzt werden; daneben Verfahren, bei denen Ethylen und/oder höhere 1 -Olefine mit Hilfe metallorganischer Katalysatoren, beispielsweise Ziegler-Natta oder Metallocenkatalysatoren zu unverzweigten oder verzweigten Wachsen polymerisiert werden. Entsprechende Methoden zur Herstellung von Olefin-Homo- und Copolymerwachsen sind
beispielsweise in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Aufl., Vol. A 28, Weinheim 1996 in Kapitel 6.1.1./6.1.2. (Hochdruckpolymerisation), Kap. 6.1.2. (Ziegler-Natta-Polymerisation, Polymerisation mit Metallocenkatalysatoren) sowie Kap. 6.1.4. (thermischer Abbau) beschrieben.
Polare Polyolefinwachse entstehen durch entsprechende Modifizierung von unpolaren Wachsen, z.B. durch Oxidation mit Luft oder durch Aufpfropfung polarer Olefinmonomere, beispielsweise α,ß-ungesättigter Carbonsäuren und/oder deren Derivaten, etwa Acrylsäure oder Maleinsäureanhydrid. Ferner können polare Polyolefinwachse durch Copolymerisation von Ethylen mit polaren Comonomeren, beispielsweise Vinylacetat oder Acrylsäure hergestellt werden; weiterhin durch oxidativen Abbau von höhermolekularen, nicht wachsartigen Ethylen-Homo- und Copolymeren. Entsprechende Beispiele finden sich etwa in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Aufl., Vol. A 28, Weinheim 1996, Kap. 6.1.5.
Bevorzugt wird die Verwendung einer Kombination aus Erucaamid und der aus der natürlichen oder teilsynthetischen Gruppe ausgewählten Wachse.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Wachse weisen Nadelpenetrationszahlen von maximal 10 mm"1, bevorzugt von maximal 5 mm"1 auf, ferner Tropfpunkte von 50 bis 160°C, bevorzugt von 60 bis 120°C, besonders bevorzugt von 70 bis 90°C.
Fototoner enthalten als Basiskomponente in der Regel Harze auf Basis von Polyestem oder Styrol-Acrylat-Copolymeren. Als Ladungssteuermittel, die die Übertragung des Toners von der Fotowalze auf die Papierunterlage unterstützen, werden z.B. quaternäre Ammoniumsalze für eine positive Ladung und beispielsweise Aluminium-Azo-Komplexe für eine negative Aufladung des Tonerpulvers verwendet. Zur Unterstützung der Rieselfähigkeit können dem Tonerpulver geringe Mengen hochdisperser Kieselsäuren zugegeben werden.
Je nach gewünschter Farbe werden den Tonern bereits in der thermoplastischen Mischung geeignete Schwarz- oder Farbpigmente zugegeben.
Beispiele
Die im folgenden angeführten Nadelpenetrationszahlen wurden nach DIN 51579, die Tropfpunkte nach DIN 51801/2 bestimmt.
Beispiele 1 bis 3:
90 Gew.-Teile eines Styrol-Acrylat Harzes (Typ CPR 100, Hersteller Fa. Mitsui; Glastemperatur 60°C; MFR 140°C 5 g/10 min) wurden mit 4 Gew.-Teilen eines Schwarzpigments (Russ mittlerer Teilchengröße von 2 μm; Hersteller: Fa. Timcal), 1 Gew.-Teil eines Ladungssteuermittels (®Copy Charge N4S, Hersteller: Clariant GmbH) und 4 Gew.-Teilen einer erfindungsgemäß eingesetzten Erucaamid- Wachs-Kombination aus Tab. 1 in einem Kneter homogen vermischt. Diese Mischung wurde nun zu einem Tonerpulver der mittleren Teilchengröße 12 μm (100 % < 20 μm) zerkleinert. Dem Tonerpulver wurden nun noch 0,5 Gew.-Teile eines Silika-basierten Fliessmittels(Typ HDK, Hersteller: Wacker) zugesetzt. 5 g dieser nun rieselfähigen Mischung wurden mit 95 g Eisenpulver vermischt und in den Vorratsbehälter eines Kopierers gefüllt.
Mit Hilfe der im Kopierer befindlichen photomagnetischen Walze wurde nun in einer Fläche von 20x100 mm Tonerpulver auf ein Papier aufgebracht. Dieses Bild wurde dann mit einer Walzenanordnung, bestehend aus einer starren heizbaren Walze und einer elastischen kalten Walze, bei 160°C und einer Durchlaufgeschwindigkeit von 150 mm/s fixiert. Anschließend wurde ein weiteres weißes Blatt durch die heiße Walzenpaarung geführt und auf Tonerrückstände untersucht. Am weißen Blatt waren keine "ghost pictures" zu erkennen.
Tabelle 1 : Verwendete Erucaamid-Kombinationen
Claims
1. Verwendung einer Kombination aus Erucaamid und einem oder mehreren Wachs(en) in Fototonern.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs aus der Gruppe der natürlichen oder der teilsynthetischen Wachse ausgewählt wird.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs eine Nadelpenetrationszahl von maximal 10 mm"1 aufweist.
4. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs einen Schmelzpunkt von 50 bis 160°C aufweist.
5. Fototoner, enthaltend eine Kombination aus Erucaamid und einem oder mehreren Wachs(en).
6. Fototoner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs aus der Gruppe der natürlichen oder der teilsynthetischen Wachse ausgewählt wird.
7. Fototoner nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs eine Nadelpenetrationszahl von maximal 10 mm"1 aufweist.
8. Fototoner nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wachs einen Schmelzpunkt von 50 bis 160°C aufweist.
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