KR102014546B1

KR102014546B1 - 분말 코팅된 담체

Info

Publication number: KR102014546B1
Application number: KR1020120126288A
Authority: KR
Inventors: 대릴 더블유. 반베시엔; 마이클 에스. 호킨스; 코리 엘. 트레이시; 리차드 피 엔. 베레진; 카렌 에이. 모파트; 폴 제이. 제루아; 토마스 이. 엔라이트; 발레리 엠. 파루자
Original assignee: 제록스 코포레이션
Priority date: 2011-11-12
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2019-08-26
Also published as: DE102012219489A1; CN103102495B; US8691482B2; CN103102495A; JP5947189B2; US20130260305A1; RU2012147910A; CA2794536A1; KR20130054153A; RU2593863C2; JP2013105174A; US20130123403A1; CA2794536C; US8461252B2

Abstract

본 발명은 계면활성제 분할을 이용하여 코팅된 담체용 라텍스 수지를 제조하는 방법을 개시하며, 상기 수지는 입자 크기, 토너 충전 또는 기타의 메트릭(metrics)에 악영향은 주지 않으면서, 더 낮은 ζ 전위 및 더 큰 라텍스 안정성을 나타낸다.

Description

분말 코팅된 담체{POWDER COATED CARRIER}

본 발명은 일반적으로 담체 수지에 관한 것이며, 구체적으로는 증가된 저장 수명을 갖는 코팅된 담체를 제조하는 방법으로서, 라텍스 크기에 영향을 주지 않고 계면활성제 로딩(loading)을 증가시키며 ζ(제타) 전위를 낮추는 코팅된 담체의 제조방법; 상기 담체 및 토너(toner)로 구성되는 현상제(developers); 상기 현상제로 구성되는 장치; 상기 현상제로 구성되는 영상 장치 부품들; 상기 현상제로 구성되는 영상 장치; 영상 등에 관한 것이다.

2 성분 현상제(two part developers)는 토너 및 담체로 구성된다. 담체는 종종 예를 들어 수지로 코팅된다. 저장 수명의 분야에서, 예를 들어 폴리에스테르 수지 토너와 조합된 고리형 지방족 아크릴레이트 및 아미노 하전된 모노머 담체를 포함하여, EA 토너 입자와 함께 첨가제(예를 들어 계면활성제)를 사용하는 것은, 최적의 토너 성능을 실현하는데 있어 중요할 수 있다. 따라서, 현상제의 형성에 있어 담체를 개선해야 하는 요구는 계속 있어 왔다.

본 발명은 코팅을 제조하는 동안 계면활성제 분할(surfactant partitioning)을 이용하여 2 성분 현상제용 담체를 코팅하기 위한 라텍스 수지를 제조하는 방법을 개시하며, 상기 수지는 토너 충전 또는 기타의 메트릭(metrics)에 악영향은 주지 않으면서, 더 낮은 ζ 전위, 더 큰 라텍스 에멀젼 안정성, 더 큰 라텍스 입자 크기 또는 이들의 조합을 나타낸다.

개시된 라텍스 수지를 제조하는 방법은 혼합 용기에서 하나 이상의 제 1 계면활성제 용액을 제조하고; 별도로 하나 이상의 제 2 계면활성제 및 하나 이상의 라텍스 수지-형성 제제를 함께 혼합하여 혼합물을 형성하고; 상기 혼합물의 일부를 상기 혼합 용기로 이동시켜 라텍스 씨드(latex seed)를 형성하고; 선택적으로 개시제를 상기 씨드에 첨가하고; 상기 혼합물의 나머지 부분을 상기 혼합 용기에 결합시켜 상기 결합된 혼합물이 상기 혼합 용기 내에서 입자를 형성하도록 하는 것을 포함한다. 계면활성제(들)를 부분으로 첨가하는 것은, 상기 반응 혼합물 내로 복수로 도입되는 계면활성제(들)의 분할(partitioning) 없이 제조되는 라텍스 수지에 비하여 라텍스 수지 크기에 영향을 주지 않으면서 계면활성제 로딩(loading)을 증가시킨다.

코팅된 입자를 제조하는 방법이 개시되며, 이는 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 코어, 및 선택적으로 안료, 예를 들면 카본 블랙과 같은 검정 안료, 및 선택적으로 상기 코어 위의 염기 코팅으로 구성될 수 있는 담체와 상기 라텍스 수지를 접촉시키고; 선택적으로 상기 수지를 상기 담체 코어로 융해시키고(fusing); 선택적으로 상기 융해된 코어와 수지를 가열하여 상기 수지가 상기 코어 상으로 흐르도록 하며; 결과 얻어진 코팅된 담체를 냉각시키고; 냉각된 담체를 회수하는 것을 포함한다.

상기 코팅된 담체 및 토너를 포함하는 현상제가 개시되며, 상기 코팅된 담체는 적어도 한 달 동안 안정적이다. 실시예에서, 상기 현상제는 초저 용융 현상제(ultra low melt developer)이다.

본 발명은 반연속(semi-continuous) 에멀젼 중합을 개시하며, 여기서 계면활성제의 양은 수지를 형성하는 동안 분할되어 단계적으로 도입되어 원하는 입자 크기가 얻어지도록 하고, ζ 전위는 상기 에멀젼의 안정적 분산 및 저장 수명을 제공하기에 충분하다. 하나의 또는 복수의 계면활성제가 이용될 수 있다. 상기 ζ 전위는 보통 전압으로서 측정된다. 상기 전압은 음의 값(negative value)일 수 있으며, 더 낮은 전위는 더 낮은 음의 전압 값을 갖는다. 따라서, -30mV는 -20mV 보다 더 낮다. 상기 ζ 전위는 또한 양의 값일 수 있다. 알려진 바와 같이, 전위는 종종 기준점으로서 제로를 사용하며, 본질적으로 그것은 표시와 상관 없이 메트릭의 절대 값이다. 따라서, 실시예에서, 더 높은 전위는 또한 제로로부터 더 멀리 떨어진 전위이며, 예를 들어 상기 예에서, -30mV는 -20mV 보다 더 높은 전위이다.

라텍스 수지를 제조하는 방법은 제 1 혼합 용기에 물 및 하나 이상의 제 1 계면활성제의 용액을 제공하고; 물 및 하나 이상의 제 2 계면활성제와 하나 이상의 라텍스 수지-형성 제제, 예를 들어 중합하여 수지를 형성하는 모노머를 결합시켜 혼합물을 형성하고; 상기 혼합물의 일부를 상기 혼합 용기로 이동시켜 라텍스 씨드(latex seed)를 형성하고; 선택적으로 개시제를 상기 씨드된 혼합 용기에 첨가하고; 상기 혼합물의 나머지 부분을 상기 혼합 용기 내로 도입하여 입자를 형성하고; 선택적으로 상기 입자들을 분말 형태로 건조시키는 것을 포함하며, 여기서 계면활성제를 부분으로 상기 중합 반응 내로 도입하는 것은, 입자 형성의 변화하는 단계들에서 부분으로 도입되는 계면활성제의 분할(partitioning) 없이 제조되는 라텍스 수지에 비하여 라텍스 수지 크기에 영향을 주지 않으면서 계면활성제 로딩(loading)을 증가시킨다.

본 발명의 목적상, "담체 수지" 또는 "담체 라텍스"는 코어 입자의 표면의 일부에 부착되는 폴리머이다.

"초저 용융" 토너 또는 현상제는 약 120℃ 미만, 약 110℃ 미만, 약 100℃ 미만의 용융 온도를 갖는 것이다.

양과 관련하여 여기서 사용된 수식어 "약"은 언급된 값을 포함하며 문맥상 지시되는 의미를 갖는다(예를 들어 그것은 특정한 양의 측정치와 관련된 오차 정도를 적어도 포함한다). 범위에 관한 문맥에서 사용될 경우, 수식어 "약"은 또한 2개의 끝점의 절대 값에 의해 정의되는 범위를 개시하는 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어 범위 "약 2 내지 약 4"는 또한 범위 "2 내지 4"를 개시한다.

"기준 담체에 음으로 충전 가능한 네거티브 첨가제(negative additives)"는, 첨가제가 토너 표면에 대하여 음으로 충전시킴을 의미하며, 첨가제가 있는 경우와 없는 경우 토너의 마찰전기 전하(triboelectric charge)를 결정함으로써 측정된다. 마찬가지로, "담체에 양으로 충전 가능한 포지티브 첨가제(positive additives)"는, 첨가제가 토너 표면에 대하여 양으로 충전시킴을 의미하며, 첨가제가 있는 경우와 없는 경우 토너의 마찰전기 전하를 결정함으로써 측정한다.

담체에 음으로 충전 가능한 네거티브 첨가제는 예를 들어 실리카 입자, 알루미나 입자 또는 임의의 소형 입자(예를 들어 임의의 적당한 기술에 의해 결정되는 약 7 내지 약 100 nm의 부피 평균 입자 직경)를 포함하며, 이는 예를 들어, 상기 입자들을 그것과 마찰전기 접촉된 담체에 음으로 충전가능하도록 하는 조성물로 선택적으로 처리된, 폴리머 미소구(polymeric microspheres)를 포함한다. 상기 처리 물질은 예를 들어 플루오로실란, 기타 할로겐-함유 오르가노실란(organosilanes), 실라잔(silazanes), 실록산(siloxanes) 등일 수 있다.

다양한 적당한 고체 코어 물질이 본 발명의 담체 및 현상제 용으로 사용될 수 있다. 특징적인 코어의 특성들은 상기 토너 입자가 양전하 또는 음전하를 획득할 수 있도록 하고, 전자사진 영상화 장치(electrophotographic imaging apparatus)에 존재하는 현상제 저장소(developer reservoir)에서 바람직한 유동 특성을 허용하는 것들을 포함한다. 상기 코어의 다른 바람직한 특성들은 예를 들어, 자기 브러시 현상(magnetic brush development) 공정에서 자기 브러시 형성을 허용하는 적당한 자기적 특징; 바람직한 기계적 노화 특징, 및 담체 및 적당한 토너를 포함하는 임의의 현상제의 높은 전기 전도도를 허용하는 바람직한 표면 형상을 포함한다.

이용가능한 담체 코어의 예는 철 및/또는 강철, 예를 들어 분무된(atomized) 철 또는 강철 분말(Hoeganaes Corporation, 스웨덴 또는 Pomaton S.p.A, 이태리); 페라이트, 예를 들어 약 11% 산화구리, 약 19% 산화아연 및 약 70% 산화철을 함유하는 Cu/Zn-페라이트 (D.M. Steward Corporation 또는 Powdertech Corporation), Ni/Zn-페라이트 (Powdertech), 예를 들어 약 14% 산화스트론튬 및 약 86% 산화철을 함유하는 Sr(스트론튬)-페라이트(Powdertech) 및 Ba-페라이트; 마그네타이트 (Hoeganaes); 니켈; 이들의 조합 등을 포함한다. 다른 적당한 담체 코어는 과립형 지르콘, 과립형 실리콘, 유리, 이산화규소, 이들의 조합 등을 포함할 수 있다. 실시예에서, 적당한 담체 코어는 예를 들어 약 20㎛ 내지 약 400㎛ 직경의 평균 입자 크기를 가질 수 있다.

얻어진 폴리머 입자는 다양한 공지 방법에 의하여 임의의 공지된 형태의 담체 코어를 코팅하기 위해 사용되며, 그 다음 담체는 공지의 토너와 결합되어 전기사진 인쇄(electrophotographic printing)용 현상제를 형성하도록 한다.

본 발명의 담체는 선택적으로 안료, 예를 들어 검정 안료를 포함하여, 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%의 본 발명의 폴리머 코팅을 함유하는 약 20㎛ 내지 약 100㎛의 크기를 갖는 코어를 포함할 수 있다.

코어 금속 상의 폴리머 코팅은 여기서 교시되는 바의 라텍스를 포함하며 이는 하나 이상의 지방족 시클로아크릴레이트, 선택적으로 산성 아크릴레이트 모노머 및 선택적으로 안료, 예를 들어 카본 블랙과 같은 검정 안료를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 코팅을 형성하는데 이용될 수 있는 적당한 지방족 시클로아크릴레이트는 예를 들어 메틸메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 시클로프로필 아크릴레이트, 시클로부틸 아크릴레이트, 시클로펜틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 시클로프로필 메타크릴레이트, 시클로부틸 메타크릴레이트, 시클로펜틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트(isobornyl methacrylate), 이소보르닐 아크릴레이트, 이들의 조합 등을 포함한다.

전하 제어제(charge control agents)는 산성 아크릴레이트 및 디알킬아미노아크릴레이트를 포함하지만 이에 한하지 않는다. 적당한 산성 아크릴레이트는 예를 들어 아크릴산, 메타크릴산, β-카르복시에틸 아크릴레이트, 이들의 조합 등을 포함한다. 적당한 디알킬아미노아크릴레이트는 예를 들어 디메틸아미노 에틸 메타크릴레이트(DMAEMA), 2-(디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노 에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노 부틸 메타크릴레이트, 메틸아미노 에틸 메타크릴레이트, 이들의 조합 등을 포함한다.

상기 시클로아크릴레이트가 전하 제어제와 결합된 경우, 상기 시클로아크릴레이트는 담체 코어의 폴리머 코팅으로서 이용되는 공중합체에서 상기 공중합체의 약 95 중량% 내지 상기 공중합체의 약 99.9 중량% 양으로 존재할 수 있다. 상기 전하 제어제는 그러한 공중합체에 상기 공중합체의 약 0.1 중량% 내지 상기 공중합체의 약 5 중량% 양으로 존재할 수 있다.

상기 폴리머 코팅을 제조하는 방법은 업계에서 통상의 지식을 가진 자의 이해 범위 내에 있으며 에멀젼 중합을 포함한다.

상기 중합 공정에서, 반응물들은 적당한 반응기, 예를 들어 혼합 용기 내에서 물에 첨가될 수 있다. 적절한 양의 출발 물질들이 선택적으로 용매에 용해될 수 있고, 선택적 개시제가 상기 용액에 첨가되어, 적어도 하나의 계면활성제와 접촉되어 에멀젼을 형성할 수 있다. 상기 에멀젼에 공중합체가 형성되어, 이후 회수되어 담체 입자용 폴리머 코팅으로서 이용될 수 있다.

이용될 경우, 적당한 용매는 톨루엔, 벤젠, 크실렌, 테트라히드로푸란, 아세톤, 아세토니트릴, 사염화탄소, 클로로벤젠, 시클로헥산, 디에틸 에테르, 디메틸 에테르, 디메틸 포름아미드, 헵탄, 헥산, 메틸렌 클로라이드, 펜탄, 이들의 조합 등을 포함하는 유기 용매를 포함하지만 이에 한하지 않는다.

상기 라텍스는 선택적으로 질소와 같은 불활성 기체 하에, 계면활성제를 함유하는 수성 상(aqueous phase)에서 제조될 수 있으며, 상기 물 및 계면활성제를 함유하는 수성 상은 분할되어 추가 계면활성제가 상기 중합시 나중에 첨가되도록 한다. 라텍스 분산물을 형성하기 위해 수지와 함께 사용될 수 있는 계면활성제는, 상기 고형물의 약 0.01 내지 약 15 중량%, 실시예에서, 상기 고형물의 약 0.1 내지 약 10 중량%, 약 0.5 내지 약 8 중량% 양의 이온성 또는 비이온성 계면활성제일 수 있다.

이용 가능한 음이온성 계면활성제는 설페이트 및 설포네이트, 소듐 라우릴 설페이트(SLS), 소듐 도데실벤젠 설포네이트, 소듐 도데실나프탈렌 설페이트, 디알킬 벤젠알킬 설페이트 및 설포네이트, 산, 예를 들어 Aldrich로부터 이용가능한 아비에트산(abietic acid), Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.로부터 입수되는 NEOGEN R^TM및 NEOGEN SC^TM, 이들의 조합 등을 포함한다. 다른 적당한 음이온성 계면활성제는 The Dow Chemical Company로부터의 DOWFAX^TM 2A1, 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트 및 Tayca Corporation(일본)으로부터의 TAYCA POWER BN2060로서, 분지형 소듐 도데실 벤젠 설포네이트를 포함한다.

양이온성 계면활성제의 예는 암모늄, 예를 들어 알킬벤질 디메틸 암모늄 클로라이드, 디알킬 벤젠알킬 암모늄 클로라이드, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬벤질 메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 벤질 디메틸 암모늄 브로마이드, 벤잘코늄 클로라이드, C₁₂,C₁₅,C₁₇-트리메틸 암모늄 브로마이드, 이들의 조합 등을 포함하지만 이에 한하지 않는다. 다른 양이온성 계면활성제는 세틸 피리디늄 브로마이드(cetyl pyridinium bromide), 4차화된 폴리옥시에틸알킬아민의 할라이드 염(halide salts), 도데실벤질 트리에틸 암모늄 클로라이드, Alkaril Chemical Company로부터 이용가능한 MIRAPOL 및 ALKAQUAT, Kao Chemicals로부터 이용가능한 SANISOL(벤잘코늄 클로라이드), 이들의 조합 등을 포함한다. 적당한 양이온성 계면활성제는 주로 벤질 디메틸 알코늄 클로라이드인, Kao Corp.으로부터 이용가능한 SANISOL B-50를 포함한다.

비이온성 계면활성제의 예는 알코올, 산 및 에테르, 예를 들어 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 메탈로오스(methalose), 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 디알킬페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄올, 이들의 조합 등을 포함하지만 이에 한하지 않는다. IGEPAL CA-210^TM, IGEPAL CA520^TM, IGEPAL CA720^TM, IGEPAL CO-890^TM, IGEPAL CO-720^TM, IGEPAL CO-290^TM, IGEPAL CA-210^TM, ANTAROX 890^TM 및 ANTAROX 897^TM과 같이 Rhone-Poulenc 으로부터 상업적으로 이용가능한 계면활성제가 사용될 수 있다.

특정의 계면활성제 또는 이들의 조합을 선택하는 것과 사용될 각각의 양을 선택하는 것은 업계에서 통상의 지식을 가진 자의 이해 범위 내에 있다. 반연속 중합 공정에서, 계면활성제의 총량은 씨딩(seeding) 단계와 입자 성장 단계 사이에서 분할될 수 있다. 그러나, 계면활성제는 실시예에서 2번 보다 많은 시점에 첨가될 수 있고, 상기 반응 혼합물에 연속적인 토닉 베이스(continuous and tonic basis)로 첨가될 수 있다.

라텍스 중합은 라텍스 입자 크기에 영향을 주지 않고 계면활성제 로딩을 증가시키며, 약 -55mV 보다 낮은, 약 -60mV 보다 낮은, 약 -65mV 보다 낮은, 약 -70mV 보다 낮은 ζ 전위를 포함하여, 안정적 범위의 ζ 전위를 나타낼 수 있다. 이는 추가 계면활성제가 라텍스를 제조하는 동안 다수의 시점에서, 예를 들어 씨드 입자가 생성되었을 때 및/또는 생성된 후에, 첨가될 수 있도록 계면활성제의 양을 분할함으로써 달성될 수 있다. 입자 크기는 에멀젼 중합의 초기 단계에서 생성된 씨드 입자의 수에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 어떠한 2차적 핵형성(nucleation)이 없는 한, 토너 충전, 코팅 효율, 담체 전도도 등을 포함하는 어떠한 역 메트릭(adverse metrics)을 갖지 않으면서, 상기 ζ 전위를 감소시키고 라텍스 안정도를 증가시킴으로써 추가의 계면활성제가 라텍스 안정성 증가를 위해 상기 공정에 추후에 첨가될 수 있을 것이다.

상기 계면활성제 로딩은, 입자를 형성하는 동안 복수의 시점에서 부분으로 첨가되는 계면활성제의 분할 없이 라텍스 수지를 제조하는 것과 비교하여, 적어도 약 30%, 적어도 약 70%, 적어도 약 130%, 적어도 약 200% 이상 증가될 수 있다.

개시제들이 상기 폴리머 코팅의 형성시 이용되는 라텍스를 형성하기 위해 첨가될 수 있다. 적당한 개시제의 예는 수용성 개시제, 예를 들어 암모늄 퍼설페이트(ammonium persulfate), 소듐 퍼설페이트 및 칼륨 퍼설페이트, 및 유기 가용성 개시제, 예를 들어 유기 퍼옥사이드 및 아조 화합물, 이들의 조합 등을 포함한다.

개시제는 적당한 양, 예를 들어 상기 모노머의 약 0.1 내지 약 8 중량% 양으로 첨가될 수 있다.

상기 에멀젼을 형성함에 있어, 출발 물질들, 제 1 계면활성제 및 물, 선택적인 용매 및 선택적인 개시제는 당업자의 이해 범위 내의 임의의 수단을 이용하여 조합될 수 있다. 반응 혼합물은 약 10℃ 내지 약 100℃ 온도를 유지하면서(이 범위 외의 온도가 이용될 수도 있음), 약 1분 내지 약 72 시간 동안(이 범위 외의 시간이 이용될 수도 있음) 혼합될 수 있다.

그 다음, 입자를 형성하는 동안 하나 이상의 단계에서, 추가의 상기 제 1 계면활성제 또는 제 2 이상의 계면활성제가 상기 중합 반응에 첨가될 수 있다.

결과 얻어지는 라텍스 입자는 적어도 약 85 nm 크기, 적어도 약 90 nm 크기, 적어도 약 95 nm 크기이다.

얻어지면, 담체용 코팅으로서 사용되는 폴리머 또는 공중합체(코폴리머)는 업계에서 통상의 지식을 가진 자의 이해 범위 내의 임의의 방법에 의해 분말 형태로 건조될 수 있다.

상기 폴리머 또는 코폴리머의 입자는 약 40 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 150 nm, 약 60 nm 내지 약 120 nm의 크기를 가질 수 있다.

상기 건조된 폴리머 코팅의 입자 크기가 너무 크면, 입자는 입자들을 더 분산시키고 임의의 덩어리 또는 느슨하게 결합된 입자들을 부수기 위해 분쇄, 균질화(homogenizing), 초음파 분해(sonication) 등을 거침으로써, 상기 언급된 크기의 입자가 얻어지도록 할 수 있다.

상기 담체 코팅으로서 이용되는 폴리머 또는 코폴리머는 겔투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정될 때, 예를 들어 약 60,000 내지 약 400,000의 수평균 분자량(M_n) 및 예를 들어 약 200,000 내지 약 800,000의 중량평균 분자량(M_w)을 가질 수 있다.

상기 폴리머 또는 코폴리머는 약 85℃ 내지 약 140℃의 유리전이온도(T_g)를 가질 수 있다.

상기 담체 코팅은 전도성 성분, 예를 들어 검정 안료와 같은 안료를 포함할 수 있다.

상기 담체에는 다수의 첨가제들, 예를 들어 전하 향상 첨가제(charge enhancing additives)가 첨가될 수 있으며, 미립자 아민 수지, 예를 들어 멜라민, 및 특정의 플루오로폴리머 분말, 예를 들어 알킬-아미노 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 폴리아미드 및 플루오르화된 폴리머, 및 플루오로알킬 메타크릴레이트를 포함한다. 이용될 수 있는 기타의 전하 향상 첨가제는 4차 암모늄염, 예를 들어 디스테아릴 디메틸 암모늄 메틸 설페이트(DDAMS), 세틸 피리디늄 클로라이드(CPC), FANAL PINK^® D4830, 이들의 조합 등, 및 기타 효과적인 공지의 전하제(charge agents) 또는 첨가제를 포함한다. 상기 전하 첨가 성분들은 예를 들어 폴리머/코폴리머, 전도성 성분 및 기타 전하 첨가 성분들의 총 중량을 기준으로, 다양한 유효량, 예를 들어 약 0.5 중량% 내지 약 20 중량%에서 선택될 수 있다. 전도성 성분들의 첨가는 상기 토너에 부여된 네거티브 마찰전기 전하를 증가시키는 작용을 할 수 있다. 상기 담체 코팅은 담체 코어로 융해될 수 있다.

전도도(conductivity)는 반도체성 자기 브러시 현상을 위해 중요하다. 선택적으로 전도성 성분, 예를 들어 안료, 예를 들어 카본 블랙과 같은 검정 안료와 함께, 본 발명의 폴리머 코팅을 첨가하면, 약 20% 내지 약 90%, 실시예에서, 약 40% 내지 약 80%의 상대 습도 변화에 대해 현상제 마찰전기 응답이 감소된 담체가 얻어질 수 있으며, 전하는 상대 습도가 변화될 때 더 일관적(consistent)이므로, 높은 상대 습도에서 전하는 덜 감소하여, 인쇄물 상에 배경 토너를 감소시키고, 낮은 상대 습도에서 전하가 덜 증가하여 이후에 현상이 덜 손실됨으로써, 개선된 광학 밀도로 인하여 화질 성능(image quality performance)이 개선되는 결과가 얻어진다.

상기 폴리머 코팅은 건조 분말로서 상기 코어 담체에 적용될 수 있다. 상기 분말 코팅 공정은 용매의 가용성을 요하지 않지만, 상기 수지가 약 10 nm 내지 약 2 ㎛, 약 30 nm 내지 약 1 ㎛, 약 50 nm 내지 약 400 nm의 입자 크기를 갖는 미립자로서 코팅될 것을 요한다.

상기 폴리머 또는 코폴리머를 상기 코어에 적용한 다음, 상기 코팅 물질이 상기 담체 코어의 표면 위로 유동되도록 하기 위해 가열을 개시할 수 있다. 상기 코팅 물질, 실시예에서 분말 입자의 농도 및 상기 가열에 대한 파라미터는 상기 코팅 폴리머의 연속 필름이 상기 담체 코어의 표면에 형성될 수 있도록 하거나 상기 담체 코어의 단지 선택된 영역만이 코팅되도록 선택될 수 있다. 상기 폴리머 분말 코팅을 갖는 담체는 약 170℃ 내지 약 280℃의 온도로 예를 들어 약 10분 내지 약 180분의 시간 동안 가열되어, 상기 폴리머 코팅이 용해되어 상기 담체 코어로 융해되도록 할 수 있다.

상기 코팅 범위는 상기 담체 코어 표면적의 약 10% 내지 약 100%를 포함한다. 상기 금속 담체 코어의 선택된 영역이 코팅되지 않거나 노출된 채로 있을 경우, 상기 담체 입자는 예를 들어 상기 코어 물질이 금속인 경우, 전기 전도 특성을 가질 수 있다.

본 발명의 토너를 형성하는데 있어 임의의 라텍스 수지가 이용될 수 있다. 그러한 수지는 임의의 적당한 모노머로 구성될 수 있다.

상기 수지는 약 30℃ 내지 약 80℃의 T_g를 가질 수 있다. 상기 토너에 사용되는 수지는 약 130℃에서 약 10 내지 약 1,000,000 Pa*S의 용융 점도를 가질 수 있다.

상기 수지는 폴리에스테르, 예를 들어 무정형 수지, 결정형 수지 및 이들의 조합일 수 있다. 적당한 수지는 또한 무정형 폴리에스테르 수지 및 결정형 폴리에스테르의 혼합물을 포함할 수 있다.

적당한 무정형 수지는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀 등을 포함한다. 불포화 무정형 폴리에스테르 수지가 라텍스 수지로서 이용될 수 있다.

상기 수지는 선택적 촉매의 존재하에 디올(diol)을 이산(diacid)과 반응시킴으로써 형성된 폴리에스테르 수지일 수 있다.

상기 이산 또는 디에스테르는 예를 들어 상기 수지의 약 40 내지 약 60 몰% 양으로 존재할 수 있다.

상기 디올은 예를 들어, 상기 수지의 약 45 내지 약 50 몰% 양으로 선택된다. "결정형 폴리에스테르 수지"는 시차 주사 열량측정법(DSC)에서 뚜렷한 흡열 피크를 나타내는 것을 가리킨다. 상기 결정형 폴리에스테르 주쇄와 적어도 하나의 다른 성분을 공중합함으로써 얻어진 폴리머는 또한 상기 다른 성분의 양이 50 중량% 이하인 경우 결정형 폴리에스테르라고 불린다.

상기 결정형 폴리에스테르 수지는 산(디카르복시산) 성분 및 알코올(디올) 성분으로부터 합성될 수 있다.

기타의 산은 특별히 제한되지는 않으며, 이들의 예는 종래 알려진 2가(divalent) 카르복시산 및 2가(dihydric) 알코올, 예를 들어 "폴리머 데이터 핸드북 기초판"(Soc. Polymer Science, 일본판: Baihukan)에 기재된 것들을 포함한다.

상기 결정형 수지는 예를 들어, 상기 토너 성분들의 약 5 내지 약 50 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 상기 결정형 수지는 예를 들어 약 30℃ 내지 약 120℃의 다양한 용융점을 가질 수 있다. 상기 결정형 수지는 예를 들어 약 1,000 내지 약 50,000의 M_n 및 예를 들어 약 2,000 내지 약 100,000의 M_w을 가질 수 있다. 상기 결정형 수지의 분자량 분포(M_w/M_n)는 예를 들어 약 2 내지 약 6일 수 있다.

하나 또는 둘 이상의 토너 수지가 이용될 수 있다. 두 개 이상의 토너 수지가 이용될 경우, 상기 토너 수지는 임의의 적당한 비율(예를 들어 중량비), 예를 들어 약 10%(제 1 수지)/90%(제 2 수지) 내지 약 90%(제 1 수지)/10%(제 2 수지)일 수 있다. 토너 수지는 복수의 무정형 수지 및 하나의 결정형 수지로 구성될 수 있다.

토너 조성물을 형성하기 위해 사용되는 착색제, 왁스 및 기타의 첨가제는 계면활성제를 포함하는 분산물일 수 있다. 또한, 토너 입자는 에멀젼 응집(emulsion aggregation) 방법에 의해 형성될 수 있으며, 여기서 상기 수지 및 상기 토너의 기타 성분들은 하나 이상의 계면활성제에 놓여지고, 에멀젼이 형성되며, 토너 입자는 응집되고(aggregated), 합체되며(coalesced), 선택적으로 세척 및 건조되어, 회수된다.

하나 또는 둘 이상의 계면활성제가 이용될 수 있다. 상기 계면활성제는 이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제로부터 선택될 수 있다. 상기 담체 코어용 폴리머 코팅으로서 이용되는 수지를 형성하는데 사용하기 위한 상기 기재된 임의의 계면활성제가 이용될 수 있다.

염료, 안료, 염료 혼합물, 안료 혼합물, 염료와 안료의 혼합물 등과 같은 다양한 공지의 적당한 착색제가 상기 토너에 포함될 수 있다. 상기 착색제는 상기 토너에, 예를 들어 상기 토너의 약 0.1 내지 약 35 중량%, 상기 토너의 약 1 내지 약 15 중량%, 상기 토너의 약 3 내지 약 10 중량%의 양으로 포함될 수 있으나, 상기 범위 밖의 양도 사용될 수 있다.

선택적으로, 왁스가 토너 입자를 형성하는데 있어 상기 수지 및 선택적 착색제와 또한 결합될 수 있다. 포함될 경우, 상기 왁스는 예를 들어 상기 토너 입자의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%, 실시예에서는 상기 토너 입자의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재할 수 있으나, 상기 범위 밖의 양도 사용될 수 있다.

선택될 수 있는 왁스는 예를 들어 약 500 내지 약 20,000, 실시예에서 약 1,000 내지 약 10,000의 중량 평균 분자량을 갖는 왁스를 포함하지만, 상기 범위 밖의 분자량도 사용될 수 있다.

상기 토너 입자는 당업자의 이해 범위 내의 임의의 방법에 의해 제조될 수 있다. 비록 여기서는 토너 입자 제조와 관련된 실시예들이 에멀젼-응집 공정에 관하여 기재되어 있지만, 서스펜션 및 캡슐화(encapsulation) 공정과 같이 화학 공정을 포함하여, 토너 입자를 제조하는 임의의 적당한 방법이 사용될 수 있다.

상기 혼합물의 제조에 이어, 응집제가 상기 혼합물에 첨가될 수 있다. 임의의 적당한 응집제가 토너를 형성하기 위해 이용될 수 있다. 적당한 응집제는 예를 들어 2가 양이온 또는 다가(multivalent) 양이온 물질, 예를 들어 폴리알루미늄 클로라이드(PAC)와 같은 폴리알루미늄 할라이드, 또는 대응하는 브로마이드, 플루오라이드 또는 이오다이드(iodide), 폴리알루미늄 설포실리케이트(PASS)와 같은 폴리알루미늄 실리케이트, 및 수용성 금속염의 수용액을 포함한다. 실시예에서, 상기 응집제는 상기 수지의 T_g 보다 낮은 온도에서 상기 혼합물에 첨가될 수 있다.

상기 응집제는 토너 형성을 위해 사용되는 상기 혼합물에, 예를 들어 상기 혼합물 내 상기 수지의 약 0.1 내지 약 8 중량%, 약 0.2 내지 약 5 중량%, 약 0.5 내지 약 5 중량%의 양으로 첨가될 수 있으나, 상기 범위 밖의 양도 사용될 수 있다.

상기 토너 입자의 원하는 최종 크기가 얻어지면, 상기 혼합물의 pH를 염기로 약 3 내지 약 10, 약 5 내지 약 9의 값으로 조절할 수 있으나, 상기 범위 밖의 pH도 토너 성장을 동결하기 위해 이용될 수 있다. 토너 성장을 멈추기 위해 이용되는 염기는 예를 들어 알칼리 금속 수산화물, 예를 들어 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 이들의 조합 등과 같은 임의의 적당한 염기를 포함할 수 있다. 실시예에서는, 에틸렌 디아민 테트라아세트산(EDTA)이 pH를 상기 언급된 원하는 값으로 조절하는 것을 돕기 위해 첨가될 수 있다.

원하는 입자 크기로 응집시키고 임의의 선택적 껍질(shell)을 적용한 다음, 상기 입자들은 원하는 최종 형상으로 합체될 수 있으며, 상기 합체(coalescence)는 예를 들어 상기 혼합물을, 상기 토너 입자를 형성하기 위해 이용되는 상기 수지의 T_g 또는 그 보다 높을 수 있는, 약 45℃ 내지 약 100℃ 온도, 약 55℃ 내지 약 99℃ 온도(이 범위 외의 온도가 이용될 수도 있음)로 가열하고/가열하거나, 예를 들어 약 100 rpm 내지 약 1,000 rpm, 약 200 rpm 내지 약 800 rpm(이 범위 외의 속도가 이용될 수도 있음)으로 교반을 감소시킴으로써 달성된다. 상기 융해된(fused) 입자들은 원하는 형성이 얻어질 때까지, 예를 들어 Sysmex FPIA 2100 분석기로, 형상 요소 또는 진원도(circularity)를 측정할 수 있다.

합체는 약 0.01 내지 약 9 시간, 약 0.1 내지 약 4 시간(이 범위 외의 시간이 이용될 수도 있음)에 걸쳐 달성될 수 있다.

상기 토너 입자는 또한 원하거나 필요한 때 기타의 선택적 첨가제를 함유할 수 있다. 예를 들어, 상기 토너는, 예를 들어 상기 토너의 약 0.1 내지 약 10 중량%, 상기 토너의 약 1 내지 약 3 중량%의 양(이 범위 외의 양도 이용될 수 있음)으로, 추가의 양전하 또는 음전하 제어제를 포함할 수 있다. 그러한 전하 제어제는 상기 기재된 껍질 수지와 동시에 또는 상기 껍질 수지를 적용한 후에 적용될 수 있다.

형성한 뒤에, 유동 보조 첨가제를 포함하는 외부 첨가제가 또한 상기 토너 입자들과 블렌딩될 수 있으며, 이러한 첨가제들은 상기 토너 입자의 표면에 존재할 수 있다. 그러한 첨가제들의 예는 금속 산화물을 포함한다.

실시예에서, 본 발명의 토너는 초저 용융(ULM) 토너로서 이용될 수 있다.

상기 토너 입자는 이들을 본 발명의 코팅된 담체와 결합시킴으로써 현상제 조성물로 제제화될 수 있다. 예를 들어, 상기 토너 입자는 상기 코팅된 담체 입자와 혼합되어 2-성분(two-component) 현상제 조성물을 형성할 수 있다. 상기 담체 입자는 다양한 적당한 조합으로 상기 토너 입자와 혼합될 수 있다. 상기 현상제 내 상기 토너의 농도는 상기 현상제의 약 1 내지 약 25 중량%, 실시예에서는 상기 현상제 총 중량의 약 2 내지 약 15 중량%, 약 3% 내지 약 10%일 수 있으며, 상기 담체는 상기 현상제의 약 80 내지 약 96 중량%, 실시예에서는 상기 현상제의 약 85 내지 약 95 중량%의 양으로 존재한다. 실시예에서, 상기 토너 농도는 상기 담체의 약 90 내지 약 98 중량%일 수 있다. 그러나, 원하는 특징을 갖는 현상제 조성물을 얻기 위하여 서로 다른 토너 및 담체 함량 비율이 이용될 수 있다.

따라서, 예를 들어, 자기 브러시 전도성 셀(magnetic brush conducting cell)에서 결정되는 바와 같이, 10 볼트에서 약 10⁹ ohm-cm 내지 약 10¹⁴ ohm-cm, 실시예에서는 10 볼트에서 약 10¹⁰ ohm-cm 내지 약 10¹³ ohm-cm, 및 150 볼트에서 약 10⁸ ohm-cm 내지 약 10¹³ ohm-cm, 실시예에서는 150 볼트에서 약 10⁹ ohm-cm 내지 약 10¹² ohm-cm의 저항률(resistivity)을 갖는 현상제가 본 발명에 따라 제제화될 수 있다.

따라서 본 발명의 담체를 포함하는 토너는 약 15 μC/g 내지 약 60 μC/g, 실시예에서는 약 20 μC/g 내지 약 55 μC/g, 약 15 μC/g 내지 약 70 μC/g의 마찰전기 전하를 가질 수 있다.

담체 전도도 또는 저항률을 측정하기 위해, 약 50 내지 약 150 그램의 담체가 제로그래픽 프린터(xerographic printer) 내 현상제 하우징을 모방하여 설계된 고정장치 내에 놓여질 수 있다. 전도도 고정장치는 상기 담체 또는 현상제를 자력에 의해 롤 표면에 보유하는 자기 롤(magnetic roll)(또는 매그 롤(mag roll))로 구성될 수 있다. 외부 슬리브(outer sleeve)가 회전하면, 상기 롤은 상기 롤의 단위 면적당 일정한 질량을 주입하면서, 상기 담체 또는 현상제를 트리머 바(trimmer bar)를 지나 운반한다. 롤 간격을 위한 상기 트리머 바는 약 0.05 인치(in) 내지 약 0.1 인치일 수 있다. 그러면 상기 롤 상의 담체 또는 현상제는 상기 롤과 규정된 틈을 갖는 탑-플레이트(top-plate) 전극을 지나 스윕된다(swept). 전극간 틈은 임의의 크기일 수 있으며, 예를 들면 약 0.05 인치 내지 약 0.1 인치일 수 있다. 약 -3000 볼트 내지 약 +3000 볼트의 전압이 상기 탑-플레이트 전극과 상기 매그 롤 사이에 적용될 수 있으며, 결과 얻어진 전류를 측정한다. 이러한 방식으로, SCMB 제로그래픽 프린터에서 형성된 자기 브러시를 닮은 자기 브러시가 생성될 수 있다.

전도도((ohm cm)^-1)는 전류(암페어)를 전극간 틈(센티미터)으로 곱하고, 전극 면적(㎠) 및 적용된 전압으로 나눔으로써 얻어질 수 있다. 저항률은 전도도의 역수로서 얻어질 수 있으며 ohm-cm로 측정될 수 있다. 상기 적용 전압은 약 -3000 볼트 내지 약 +3000 볼트에서 달라질 수 있으며, 전류-전압 또는 "I-V 곡선"이 기록될 수 있다.

본 발명에 따르면, 담체는 0.1 인치의 전극간 틈 및 트리머 바로 750 볼트에서 측정시 약 10⁹ 내지 약 10¹⁴ ohm-cm, 0.05 인치의 전극간 틈 및 트리머 바로 750 볼트에서 측정시 약 10⁷내지 약 10¹¹ ohm-cm의 저항률을 가질 수 있다. 전류가 1 mA를 초과하는 적용 전압은 파괴 전압으로 불려질 수 있다. 실시예에서, 0.05 인치의 전극간 틈을 이용하여 측정할 때, 상기 파괴 전압은 3000 볼트를 초과한 것일 수 있다.

실시예에서, A 영역 전하는 약 -15 내지 약 -60 μC/g, 실시예에서는 약 -20 내지 약 -55 μC/g일 수 있으며, C 영역 전하는 약 -15 내지 약 -60 μC/g, 실시예에서는 약 -20 내지 약 -55 μC/g일 수 있다. 실시예에서, 여기서 종종 RH 비율로서 언급되는, A 영역 전하 대 C 영역 전하의 비율은 약 0.40 내지 약 1.0, 실시예에서는 약 0.6 내지 약 0.8일 수 있다.

또한, 부(parts) 및 퍼센트는 달리 지시되지 않는 한 중량에 의한다. 여기서 사용되는 "실온"은 약 20℃ 내지 약 25℃의 온도를 말한다.

대조군 라텍스의 제조 (계면활성제 분할 없음)

시클로헥실메타크릴레이트 및 2-(디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트의 에멀젼 중합으로부터 생성되는 폴리머 입자들로 구성되는 라텍스 에멀젼을 다음과 같이 제조하였다.

0.75 부(parts) 소듐 라우릴 설페이트(음이온성 유화제) 및 381부의 탈이온(DI)수로 구성되는 계면활성제 용액을 비이커에서 10분간 혼합하여 제조하였다. 상기 계면활성제 수용액을 반응기로 이동하였다. 상기 반응기를 450 rpm으로 교반하는 동안 질소로 계속 퍼지(purge)하였다. 별도 용기에서는, 112부의 시클로헥실메타크릴레이트 및 1부의 2-(디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트를 결합시켰다(표 1에 기재된 바와 같음). 상기 용액 10 중량%를 상기 수성 계면활성제 혼합물에 씨드(seed)로서 첨가하였다. 그 다음 상기 반응기를 제어된 속도로 65℃까지 가열하고 거기서 유지하였다. 별도로, 0.47부의 암모늄 퍼설페이트 개시제를 4부의 DI 수에 용해시켜 개시제 용액을 형성하였다. 그 다음 상기 개시제 용액을 천천히 상기 반응기로 충진하고 40분 후에 상기 수지 혼합물의 나머지를 0.8 중량%/분의 속도로 계량 펌프를 이용하여 상기 반응기 내로 연속적으로 공급하였다. 상기 모노머 에멀젼 모두가 상기 주 반응기 내로 충진되면, 온도를 65℃에서 추가 2시간 동안 유지하여 반응을 완결시켰다. 그 다음 전면 냉각(full cooling)을 적용하여 반응기 온도를 35℃로 감소시켰다. 액체 샘플을 사용하여 Nanotrac 입자 크기 분석기(Microtac) 상에서 입자 크기를 측정하고, Zetasizer(Malvern)에서 ζ 전위를 측정하였으며, 상기 생성물의 나머지는 동결 건조기를 이용하여 분말로 건조시켰다.

계면활성제 분할을 이용한 라텍스의 제조

분량의 계면활성제와 함께 시클로헥실메타크릴레이트 및 2-(디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트를 에멀젼 중합함으로써 생성되는 폴리머 입자들로 구성되는 라텍스 에멀젼을 다음과 같이 제조하였다.

반응기 1에, 표 1에 표시된 바와 같은 소정량의 소듐 라우릴 설페이트 및 25300부의 DI 수를 첨가하였다. 반응기 1을 65℃로 가열하고 450 rpm에서 교반하였다. 반응기 2에는, 표 1에 표시된 바와 같은 소정량의 소듐 라우릴 설페이트 계면활성제, 12800부의 DI 수, 11200부의 시클로헥실메타크릴레이트 모노머 및 105부의 2-(디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트를 첨가하였다. 반응기 2를 1200 rpm에서 교반하여 상기 모노머/계면활성제 수용액을 에멀젼화하였다. 반응기 2의 1 중량%를 취하여 반응기 1에 씨드(seed)로서 첨가하였다. 그 다음 반응기 1에 400부의 DI 수에 용해된 47부 암모늄 퍼설페이트 개시제를 첨가하였다. 반응기 1을 65℃, 450 rpm에서 40분 교반한 후에, 반응기 2의 내용물을 분당 0.8 중량%의 속도로 펌프를 이용하여 반응기 1로 서서히 주입하였다. 모노머 에멀젼 모두가 상기 주 반응기 내로 충진되면, 온도를 65℃에서 추가 2시간 동안 유지하여 반응을 완결시켰다. 그 다음 전면 냉각(full cooling)을 적용하여 반응기 온도를 35℃로 감소시켰다. 액체 샘플을 사용하여 Nanotrac 입자 크기 분석기(Microtac) 상에서 입자 크기를 측정하고, Zetasizer(Malvern)에서 ζ 전위를 측정하였으며, 상기 생성물의 나머지는 동결 건조기를 이용하여 분말로 건조시켰다.

담체 및 현상제의 제조

250 ml 폴리에틸렌 병에 35 ㎛ 페라이트 코어 입자 120 그램 및 폴리머 라텍스 0.912 그램을 첨가하였다(표 1에 기재된 바와 같음). 그 다음 상기 병을 밀봉하여 C-영역 TURBULA 내로 로딩하였다. 상기 TURBULA 혼합기를 45분간 작동시켜 상기 분말이 상기 담체 입자들 상에 분산되도록 하였다. 그 다음, Haake 혼합기를 다음 조건으로 설정하였다: 설정 온도 200℃ (모든 영역), 30분 배치 시간(batch time), 고전단 로터 30 rpm. 상기 Haake가 적절한 온도에 도달한 후에, 상기 혼합기 회전을 개시하고, 상기 블렌드를 상기 TURBULA로부터 상기 Haake 혼합기 내로 옮겼다. 45분 후에, 상기 담체를 상기 혼합기로부터 방출시켜 45 ㎛ 스크린을 통해 체질하였다(seived).

담체의 디자인은 초저 용융(ULM) 에멀젼 응집(EA) 시안 Xerox 700 토너로 평가하였다. 현상제를 A 영역 및 C 영역에서 밤새 유지한(conditioned) 다음 상기 TURBULA 방법을 이용하여 60분 숙성을 실행하였다. 충전 결과는 3가지 다른 대조군 담체와 비교되었다. 대조군 1 및 대조군 2는 각각 100 갤런(gallon) 실험 및 1 리터 벤치 탑(bench top) 실험으로부터 에멀젼 중합 라텍스를 이용하여 제조된 담체로서, 계면활성제를 분할하지 않았다. 상기 담체는 분말 코팅되었다. 충전 결과는 표 2에 표시된다.

담체 코팅용 라텍스 제제 및 특성

라텍스	SLS 반응기 1 (부)	SLS 반응기 2 (부)	% 여분 SLS	크기 (nm)	Tg 시작 (℃)	ζ 전위	30일 후 에멀젼
대조군 1	75	0	0	90	98.1	-53.1	겔
대조군 2	75	0	0	90	100.2	-52.8	겔
실험 1	32	70	36	87	99.7	-64.1	안정적
실험 2	32	100	76	86	99.1	-66	안정적
실험 3	24	150	131	105	96.6	-67	안정적
실험 4	24	300	331	101	93.3	-64	안정적

모든 라텍스는 약 90 nm의 목표 입자 크기를 가졌다. SLS 계면활성제의 양이 증가함에 따라, 시작 Tg 는 감소하였다. 계면활성제의 분할을 이용하지 않은 라텍스는 한 달 동안 안정적이지 않았으며 공간을 채우는 겔로 변하였다. 라텍스 분할 및 여분의 계면활성제를 이용한 라텍스는 적어도 30일 이상 동안 안정적이었다.

안정적 분산물을 갖기 위해 입자의 ζ 전위가 +30 보다 높거나 -30 mV 보다 낮아야 한다는 것은 콜로이드 화학에서 공지되어 있다. 그러나, 계면활성제의 유형, 수지에 관한 화학 등과 같이 다른 요소들이 안정적 입자 서스펜션에서 역할을 할 수 있다. 상기를 고려할 때, 계면활성제를 2개의 부분으로 분할하는 것은 1) 더 많은 계면활성제의 첨가가 입자 크기에 영향을 주지 않고, 2) 라텍스 안정도를 제공하기 위해 요구되는, -60 mV 보다 낮게 ζ전위를 감소시키는 것이 달성될 수 있다는 것을 보여주었다. 계면활성제의 분할은 또한 전하를 개선하였다.

충전 결과

	A 영역		C 영역		RH 비율
토너	q/d	q/m	q/d	q/m	q/d	q/m

대조군 1, 분할 없음, 100 갤런	7.7	40.7	19.5	77.3	0.40	0.53
대조군 2, 분할 없음, 1 리터	8.1	40.1	18.7	78.8	0.43	0.51
36% SLS, 분할됨	9.3	43.9	20.6	82.8	0.45	0.53
76% SLS, 분할됨	7.9	42.6	17.5	72.6	0.45	0.59
131% SLS, 분할됨	7.8	39.4	15.9	70.0	0.49	0.56
331% SLS, 분할됨	5.7	30.9	11.0	47.6	0.52	0.65

상기 데이터는 사용된 계면활성제 및 테스트된 양 중에서, 상기 제제 내 36%의 추가 계면활성제가 만족스러움을 나타낸다. 상기 담체들에 대한 750V 에서의 전도도 및 전압 파괴 데이터를 분석하였으며, 상기 36% 담체가 가장 높은 전하를 가지고 가장 저항성임(따라서 가장 잘 코팅됨)을 나타내었다. 테스트된 것 중 최고의 전압 파괴도 또한 상기 36% SLS 담체에서 나타났다. 36% SLS로 제조된 담체는 최고의 전하를 가졌다.

Claims

a) 혼합 용기에서 하나 이상의 제 1 계면활성제를 혼합하는 단계;
b) 하나 이상의 제 2 계면활성제 및 하나 이상의 담체 라텍스 수지-형성 제제를 결합시켜 혼합물을 형성하는 단계;
c) 상기 혼합물의 일부를 상기 혼합 용기로 이동시켜 담체 라텍스 씨드(seed)를 형성하는 단계;
d) 선택적으로 개시제를 상기 담체 라텍스 씨드에 첨가하는 단계;
e) 상기 혼합물의 나머지 부분을 상기 혼합 용기에서 혼합하여 담체 라텍스 입자로 구성되는 에멀젼을 형성하는 단계를 포함하는 담체 라텍스 수지의 제조방법으로서,
상기 에멀젼은 -55mV 미만의 ζ 전위로 구성되고; 상기 담체 라텍스 입자는 85 nm 보다 크기가 크며; 상기 단계 e)에서 상기 혼합물의 나머지 부분을 상기 혼합 용기로 옮기는 것은 계면활성제의 분할 없이 제조되는 라텍스 수지에 비하여 라텍스 수지 크기에 영향을 주지 않으면서 계면활성제 로딩(loading)을 증가시키는, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 계면활성제 및 상기 제 2 계면활성제는 각각 소듐 라우릴 설페이트, 소듐 도데실벤젠 설포네이트, 소듐 도데실나프탈렌 설페이트, 디알킬 벤젠알킬 설페이트 및 설포네이트, 아비에트산(abietic acid), 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트, 분지형 소듐 도데실 벤젠 설포네이트, 알킬벤질 디메틸 암모늄 클로라이드, 디알킬 벤젠알킬 암모늄 클로라이드, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬벤질 메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 벤질 디메틸 암모늄 브로마이드, 벤잘코늄 클로라이드, C₁₂,C₁₅,C₁₇-트리메틸 암모늄 브로마이드, 세틸 피리디늄 브로마이드, 4차화된 폴리옥시에틸알킬아민의 할라이드 염, 도데실벤질 트리에틸 암모늄 클로라이드, 벤잘코늄 클로라이드, 벤질 디메틸 알코늄 클로라이드, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 메탈로오스(methalose), 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 에테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 디알킬페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄올, 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 계면활성제 및 상기 제 2 계면활성제는 동일한, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 하나 이상의 담체 라텍스 수지-형성 제제는 하나 이상의 지방족 시클로아크릴레이트로 구성되는, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 하나 이상의 지방족 시클로아크릴레이트는 시클로헥실 메타크릴레이트, 시클로프로필 아크릴레이트, 시클로부틸 아크릴레이트, 시클로펜틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 시클로프로필 메타크릴레이트, 시클로부틸 메타크릴레이트, 시클로펜틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 하나 이상의 라텍스 수지-형성 제제는 하나 이상의 산성 아크릴레이트 또는 디알킬아미노아크릴레이트로 구성되는, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 하나 이상의 산성 아크릴레이트는 아크릴산, 메타크릴산, β-카르복시에틸 아크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 6에 있어서,
상기 하나 이상의 디알킬아미노아크릴레이트는 디메틸아미노 에틸 메타크릴레이트, 2-(디메틸아미노) 에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노 에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노 부틸 메타크릴레이트, 메틸아미노 에틸 메타크릴레이트 및 이들의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는, 담체 라텍스 수지의 제조방법.
청구항 1의 방법에 의해 제조되는 담체 라텍스 수지.
청구항 9에 있어서,
상기 라텍스 수지는 -60mV 보다 낮은 ζ 전위를 나타내는, 담체 라텍스 수지.