KR20120027542A

KR20120027542A - 변형된 안료를 포함하는 화학 토너

Info

Publication number: KR20120027542A
Application number: KR1020127001413A
Authority: KR
Inventors: 조셉 비. 캐롤; 큉링 장
Original assignee: 캐보트 코포레이션
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2012-03-21
Also published as: EP2443521A4; TW201120148A; JP6053518B2; EP2443521A2; WO2010147647A3; CN102804076A; WO2010147647A2; JP2012530933A; US20100323289A1

Abstract

본 발명은 수지, 및 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 포함하는 화학 토너 조성물에 관한 것이다. 상기 중합체 변형된 안료는 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 1종 이상의 중합체와의 반응 생성물 또는 조합 생성물을 포함한다.

Description

변형된 안료를 포함하는 화학 토너{CHEMICAL TONERS COMPRISING MODIFIED PIGMENTS}

본 발명은 중합체 변형된 안료를 포함하는 화학적으로 제조된 토너 조성물에 관한 것이다.

전자사진(electrophotography) 공정 및 상 형성 장치가 현재 널리 퍼져 있다. 전자사진 기술에서, 일반적으로 불균일한 강도를 갖는 정전기장 패턴을 포함하는 상(정전기 잠재 상으로도 언급됨)이 전자사진 소자의 절연 표면 상에 형성된다. 상기 절연 표면은 일반적으로 광전도성 층 및 전기전도성 기재를 포함한다. 이어서, 상기 정전기 잠재 상을 토너 조성물과 접촉시킴으로써 정전기 잠재 상을 상으로 현상 또는 가시화한다. 일반적으로, 토너 조성물은 수지 및 안료와 같은 착색제를 함유한다. 이어서, 토너 상을 종이와 같은 전사 매체상으로 전사하고 가열 및/또는 압력에 의해 상기 매체상에 고정한다. 최종 단계는 잔류하는 토너를 전자사진 소자로부터 세정하는 것을 포함한다.

일반적으로, 통상의 건식 토너 조성물은 중합체 수지와 착색제를 혼합한 후에 기계적으로 연마함으로써(입자 크기 마멸) 제조된다. 연마 공정은 일반적으로 입자를 조절되지 않은 방식으로 파괴하여 비교적 넓은 입자 크기 분포로 불규칙한 형태를 갖는 토너 조성물을 제공하게 된다.

토너 조성물 산업 분야에서는 페이지당 보다 적은 양의 건식 토너를 사용해서 개선된 인쇄 품질을 갖는 상을 생성할 수 있는 토너 조성물에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이러한 필요성을 충족시키기 위해서, 수지 중의 착색제의 분산성을 개선하고 토너 조성물의 전체적인 입자 크기를 감소시키고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 현재의 기계적인 연마 공정은 작은 입자 크기의 토너를 효율적으로 생성할 수가 없는데, 그 이유는 연마에 소모되는 에너지가 일반적으로 입자 크기에 따라 지수 함수로서 증가하기 때문이다. 또한, 불규칙한 형태를 갖는 종래의 토너 입자는 규칙적인 형태를 갖는 입자들만큼 잘 충전할 수가 없어서 페이지당 토너의 낭비가 많다.

이러한 이유 때문에, 작고/작거나 규칙적인 형태를 갖는 토너 입자들을 생성하는 다양한 방법들이 개발되고 있다. 이러한 방법들은 착색제의 존재하에 수지 입자들을 형성하는 것을 포함한다. 이와 같은 "동일계상(in situ)" 방법을 사용해서 생성한 토너를 "화학적으로 제조된 토너(CPT)" 또는 화학 토너로 언급하는 경우가 많다. 예를 들면, 중합체 라텍스를 수성 안료 분산액과 혼합하고 응집제를 사용해서 중합체 입자로 응집시키는 방법이 개발된 바 있다. 다른 방법은 1종 이상의 단량체 중의 안료의 분산액의 수성 현탁 중합을 포함한다. 또한, 안료/폴리에스테르 수지 분산액을 제조하여 물과 혼합한 후에 용매를 증발시킨 예도 있다. 이러한 방법들은 각각 규칙적인 형태를 갖는 작은 입자 크기의 토너 조성물을 제공한다. 그러나, 각각의 방법에 있어서, 작은 입자들이 형성되기 때문에, 토너의 특성을 유지하거나 개선하기 위해서는 중합체 중의 착색제의 분산성이 매우 중요해진다. 우수한 분산성을 제공하기 위해서, 다량의 분산제를 화학 토너 공정에 포함시킬 수 있는데, 이는 토너 조성물의 전반적인 특성, 특히 토너를 제조하는데 사용된 혼합물의 점도, 대전성, 및/또는 형성되는 화학 토너의 수분 민감성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 다른 문제점들도 발견되었다.

유기 기가 부착된 변형된 안료들이 토너 조성물에 유용한 것으로 개시된 바 있다. 예를 들면, 미국 특허 제6,218,067호는 한편으로 수지 입자들과 대전가능한 변형된 안료 입자들의 혼합물의 생성물을 포함하는 토너 조성물을 개시하고 있다. 변형된 안료 입자들은 안료 입자에 부착된 하나 이상의 유기 이온성 기 및 양쪽성 반대 이온을 포함한다. 또한, 미국 특허 제5,955,232호 및 제6,054,238호는 한편으로 수지 입자들 및 하나 이상의 양으로 하전가능한 유기 기가 부착된 변형된 안료 입자들을 포함하는 토너 조성물을 개시하고 있다. 또한, 미국 특허 제6,929,889호는 한편으로 화학식 -X-Sp-Alk(여기서 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌, 헤테로아릴렌 또는 알킬렌기를 나타내고, Sp는 스페이서 기를 나타내며, Alk는 탄소 원자 수가 50-200개인 알케닐 또는 알킬 기를 나타남)로 표시되는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료 생성물을 개시하고 있다. 또한, 토너 조성물도 개시되어 있다. 이외에도, 미국 특허 제6,337,358호, 제6,372,820호 및 제6,664,312호는 한편으로 중합체 기가 부착된 변형된 입자들을 포함하는 토너 조성물을 개시하고 있다. 미국 특허 공보 제 2006-0172212호 및 2008-0305422호에는 특정의 기가 부착된 변형된 안료들이 토너, 특히 화학 토너에 유용한 것으로 개시되어 있다.

상기 특허 및 공보들에 개시된 물질들은 전반적인 성능이 우수한 토너 조성물을 제공하지만, 점차적으로 늘어나는 인쇄 성능, 효율 및 산업상의 비용 요건을 충족할 수 있는 특성을 가진 토너, 특히 화학 토너에 대한 필요성이 여전히 존재하고 있는 실정이다.

한 측면에서, 본 발명에 의해 화학 토너 조성물이 제공되며, 본 발명의 조성물은 수지, 및 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 포함하고, 여기서 상기 중합체 변형된 안료는 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 1종 이상의 중합체의 반응 생성물을 포함하며, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 중합체 변형된 안료를 형성한다.

일부의 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 친전자성 기이고, 상기 중합체의 제2 관능기는 친핵성 기이거나, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 친핵성 기이고, 상기 중합체의 제2 관능기는 친전자성 기이다. 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 친전자성 기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 친핵성 기이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 친핵성 기이고, 상기 중합체의 제2 관능기는 친전자성 기이다.

화학 토너 조성물의 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기 및 상기 중합체의 제2 관능기는 독립적으로, 카르복실산; 에스테르; 산 클로라이드; 술포닐 클로라이드; 아실 아지드; 이소시아네이트; 케톤; 알데히드; 무수물; 아미드; 이미드; 이민; α,β-불포화 케톤, 알데히드 또는 술폰; 알킬 할라이드; 에폭시드; 알킬 술포네이트 또는 술페이트; 부가-제거 반응을 할 수 있는 방향족 화합물; 아민; 히드라진; 알콜; 티올; 히드라지드; 옥심; 트리아젠; 탄소음이온; 및 이들의 염 또는 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된다. 화학 토너 조성물의 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 변형된 안료와 중합체 사이에서 부가-제거 반응 생성물을 형성한다.

화학 토너 조성물의 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 알킬 술페이트 기이고, 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기이다. 알킬 술페이트 기는 (2-술페이토에틸)-술폰 기일 수 있다. 상기 유기 기는 페닐-(2-술페이토에틸)-술폰 기일 수 있다.

다른 일부의 실시양태에서, 화학 토너 조성물은 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 변형된 안료와 중합체 사이에 축합 생성물을 형성하는 조성물을 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 아미노기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 카르복실산기이며, 축합 생성물은 아미드이다. 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 카르복실산기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기이며, 축합 생성물은 아미드이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 알콜 기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 카르복실산기이며, 축합 생성물은 에스테르이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 카르복실산기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 알콜기이며, 축합 생성물은 에스테르이다.

또 다른 일부의 실시양태에서, 화학 토너 조성물은 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 음이온성 또는 음이온화가능한 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 양이온성 또는 양이온화가능한 기이거나, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 양이온성 또는 양이온화가능한 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 음이온성 또는 음이온화가능한 기인 조성물을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 양이온화가능하고 상기 중합체의 제2 관능기는 음이온화가능한 것이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 음이온화가능하고 상기 중합체의 제2 관능기는 양이온화가능하다. 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 변형된 안료와 중합체 사이에 염을 형성한다. 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 술폰산기 또는 카르복실산기이고, 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기이며, 여기서 염은 암모늄 염이다. 화학 토너 조성물의 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 아미노기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 술폰산기 또는 카르복실산기이며 염은 암모늄염이다. 또 다른 실시양태에서, 상기 중합체는 아민 말단의 중합체이다. 또 다른 실시양태에서, 중합체는 아민 말단의 폴리알킬렌 옥시드이다. 또 다른 실시양태에서, 중합체는 수지이다.

또 다른 측면에서, 본 발명에 의해 화학 토너 조성물이 제공되며, 본 발명의 조성물은 수지, 및 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 포함하고, 여기서 상기 중합체 변형된 안료는 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 1종 이상의 중합체의 조합 생성물이며, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 서로 배위 결합하여 상기 중합체 변형된 안료를 형성하고, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 음이온성 기이며 상기 중합체의 제2 관능기는 양이온화가능한 기이거나, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 양이온화가능한 기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 음이온성 기이다. 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 배위 결합하여 변형된 안료와 중합체 사이에 회합된 이온쌍을 형성한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 술폰산염 기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기이다. 또 다른 구체적인 실시양태에서, 상기 술폰산염기는 화학식 -SO₃ ^-M⁺이고, 여기서 M⁺는 Na⁺, K⁺, Li⁺, Cs⁺, Ca⁺², Cu⁺², Zn⁺², Fe⁺², Fe⁺³ 또는 Zr⁺⁴이다.

또 다른 측면에서, 본 발명에 의해 화학 토너 조성물이 제공되며, 본 발명의 조성물은 수지, 및 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 포함하고, 여기서 상기 중합체 기는 화학식 -X-Z-[PAO]-R로 표시되며, 여기서 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기이고; Z는 NR' 또는 O이며, R'는 H, C1-C18 알킬기, C1-C18 아실기, 아르알킬기, 알카릴기 또는 아릴기이며; PAO는 폴리알킬렌옥시드 기이고; R은 H, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 기이다. 더욱 구체적인 실시양태에서, X는 아릴렌기이다. 다른 실시양태에서, PAO는 에틸렌 옥시드와 프로필렌 옥시드의 공중합체이다. 다른 실시양태에서, Z는 NH이다.

이상의 전반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 예시적이고 설명을 위한 것일 뿐이고 첨부된 특허청구의 범위에 의해 정해지는 본 발명의 보호범위를 심도있게 설명하기 위해 제공하는 것임을 알아야 한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 하나 이상의 실시양태에 의한 다양한 화학적으로 제조된 토너 조성물의 착색 성능을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 11은 본 발명의 하나 이상의 실시양태에 의한 다양한 화학적으로 제조된 토너 조성물의 상용성 결과를 나타낸 것이다.
도 12 내지 도 14는 다양한 비교 실시예의 상용성 결과를 나타낸 것이다.

본 발명은 중합체 변형된 안료를 포함하는 화학 토너 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 토너 조성물은 본 명세서에 정의한 바와 같이 작고/작거나 규칙적인 형태를 갖는 토너인, "화학 토너" 또는 "화학적으로 제조된 토너(CPT)"이다. 수지와 착색제를 혼합한 후에 분쇄함으로써 제조되는 종래의 토너와는 달리, 화학 토너는 일반적으로 착색제 및 용매, 예컨대 수성 용매의 존재하에서 토너 입자들을 형성하는 것을 포함하는 방법에 의해 제조되며 분쇄 단계의 사용을 필요로 하지 않는다. 종래의 토너 조성물을 제조하는데 사용된 통상의 기계적 연마 공정은 작은 입자 크기의 토너를 효율적으로 제조할 수 없는데, 그 이유는 연마에 소모되는 에너지가 일반적으로 입자 크기에 따라 지수 함수로 증가하기 때문이다. 또한, 종래의 연마 공정으로부터 불규칙한 형태의 입자들이 형성되며, 이러한 입자들은 규칙적인 형태의 입자들만큼 잘 충전되지 않아 페이지당 토너의 낭비가 증가하게 된다. 본 발명의 토너 조성물은 작고/작거나 규칙적인 형태를 갖는 화학 토너인데, 그 이유는 입자들이 종래의 토너 조성물의 경우와 같이 분쇄 단계를 사용해서 제조되는 것이 아니기 때문이다.

본 발명의 화학 토너의 수지는 당분야에 알려진 임의의 수지일 수 있다. 적당한 수지 물질의 예로서는, 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리카보네이트, 스티렌 아크릴레이트, 스티렌 메타크릴레이트, 스티렌 부타디엔, 가교된 스티렌 중합체, 에폭시, 폴리우레탄, 비닐 수지, 예컨대 단독중합체 또는 2종 이상의 비닐 단량체의 공중합체, 폴리에스테르 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 구체적으로, 수지는 스티렌 및 이의 유도체의 단독중합체 및 이것의 공중합체, 예컨대 폴리스티렌, 폴리-p-클로로스티렌, 폴리비닐톨루엔, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌과 아크릴산 에스테르(예: 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트)의 공중합체, 스티렌과 메타크릴산 에스테르(예: 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트 및 2-에틸헥실 메타크릴레이트)의 공중합체, 스티렌, 아크릴산 에스테르 및 메타크릴산 에스테르의 공중합체, 또는 스티렌과 다른 비닐 단량체, 예컨대 아크릴로니트릴(스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체), 비닐 메틸 에테르, 부타디엔, 비닐 메틸 케톤 및 말레인산 에스테르의 공중합체를 포함할 수 있다. 또한, 수지는 폴리메틸 메타크릴레이트 수지, 폴리부틸 메타크릴레이트 수지, 폴리비닐 아세테이트 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리아크릴산 수지, 페놀 수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소 수지, 석유 수지, 또는 염소 파라핀일 수 있다. 또한, 수지는 폴리에스테르 수지, 예를 들면 테레프탈산(치환된 테레프탈산 포함), 알콕시 라디칼에 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖고 알칸 부분(할로겐 치환된 알칸일 수도 있음)에 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 비스[(히드록시알콕시)페닐]알칸, 및 알킬렌 부분에 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 글리콜일 수도 있다. 이러한 유형의 수지들중 어느 것이라도 단독으로 또는 이들의 혼합물 또는 다른 수지와의 혼합물로 사용될 수 있다.

수지는 일반적으로 화학 토너 조성물 총 중량의 약 60 중량% 내지 약 95 중량% 범위의 양으로 존재한다. 일반적으로, 제로그래피(xerography) 토너 제조에 사용하는데 특히 적합한 수지는 약 100℃ 내지 약 135℃ 범위의 융점 및 약 60℃ 초과의 유리 전이 온도(Tg)를 갖는다.

또한, 본 발명의 화학 토너 조성물은 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 더 포함한다. 상기 중합체 변형된 안료의 안료는 당분야에 통상 사용되는 임의의 유형의 안료, 예컨대 흑색 안료 및 다른 색상의 안료, 예를 들면 청색, 흑색, 갈색, 시안, 녹색, 백색, 자색, 마젠타, 적색, 주황색 또는 황색 안료일 수 있다. 상이한 안료들의 혼합물도 사용할 수 있다. 대표적인 흑색 안료의 예로서는 다양한 카본 블랙(피그먼트 블랙 7), 예컨대 채널 블랙, 퍼니스 블랙 및 램프 블랙을 들 수 있으며, 그 예로는 캐보트 코오포레이션(Cabot Corporation)에서 등록상표 리갈(Regal^？), 블랙 펄스(Black Pearls^？), 스페론(Spheron^？), 스털링(Sterling^？), 및 불칸(Vulcan^？)으로, 콜럼비안 케미칼스(Columbian Chemicals)에서 등록상표 라벤(Raven^？), 스타텍스(Statex^？), 퍼넥스(Furnex^？) 및 네오텍스(Neotex^？) 및 CD 및 HV 계열로, 그리고 에보닉 (데구사) 인더스트리즈(Evonik (Degussa) Industries)에서 등록상표 코락스(Corax^？), 듀락스(Durax^？), 에코락스(Ecorax^？) 및 퓨렉스(Purex^？) 및 CK 계열로 시판하는 카본 블랙을 들 수 있다. 유색 안료의 적당한 부류의 예로서는, 안트라퀴논, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 디아조, 모노아조, 피란트론, 페릴렌, 헤테로시클릭 옐로우(디아릴리드 및 디스아조 축합 안료 포함), 나프톨-AS, 퀴나크리돈, 및 (티오)인디고이드를 들 수 있다. 이와 같은 안료는 여러 공급업체, 예컨대 바스프 코오포레이션(BASF Corporation), 엥겔하드 코오포레이션(Engelhard Corporation) 및 선 케미칼 코오포레이션(Sun Chemical Corporation)으로부터 분말 또는 압축 케이크의 형태로 시판되고 있다. 예를 들면, 유색 안료는 시안 안료, 예컨대 피그먼트 블루(Pigment Blue) 15, PB 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 또는 피그먼트 블루 60, 마젠타 안료, 예컨대 피그먼트 레드(Pigment Red) 122, 피그먼트 레드 170, 피그먼트 레드 177, 피그먼트 레드 185, 피그먼트 레드 187, 피그먼트 레드 202, 피그먼트 레드 238, 피그먼트 레드 269, 자색 안료, 예컨대 피그먼트 바이올렛(Pigment Violet) 19 또는 피그먼트 바이올렛 25, 황색 안료, 예컨대 피그먼트 옐로우(Pigment Yellow) 1, 피그먼트 옐로우 3, 피그먼트 옐로우 12, 피그먼트 옐로우 13, 피그먼트 옐로우 13, 피그먼트 옐로우 14, 피그먼트 옐로우 17, 피그먼트 옐로우 65, 피그먼트 옐로우 73, 피그먼트 옐로우 74, 피그먼트 옐로우 128, 피그먼트 옐로우 139, 피그먼트 옐로우 151, 피그먼트 옐로우 155, 피그먼트 옐로우 180, 피그먼트 옐로우 185, 피그먼트 옐로우 218, 피그먼트 옐로우 220, 또는 피그먼트 옐로우 221, 주황색 안료, 예컨대 피그먼트 오렌지(Pigment Orange) 38 또는 피그먼트 오렌지 168, 또는 녹색 안료, 예컨대 피그먼트 그린(Pigment Green) 7 또는 피그먼트 그린 36일 수 있다. 다른 적당한 유색 안료의 예가 문헌 [Colour Index, 3rd edition (The Society of Dyers and Colourists, 1982)]에 개시되어 있다.

중합체 변형된 안료의 안료는 탄소 상과 규소 함유 화학종 상을 포함하는 다상 집합체, 또는 탄소 상과 금속 함유 화학종 상을 포함하는 다상 집합체일 수 있다. 각 경우에 규소 함유 화학종 및/또는 금속 함유 화학종이 탄소 상과 마찬가지로 집합체의 상이라는 것을 아는 한, 탄소 상과 규소 함유 화학족 상을 함유하는 다상 집합체는 규소 처리된 카본 블랙 집합체로 간주될 수 있으며, 탄소 상과 금속 함유 화학종 상을 함유하는 다상 집합체는 금속 처리된 카본 블랙 집합체로 간주될 수 있다. 다상 집합체는 불연속적인 카본 블랙 집합체와 불연속적인 실리카 또는 금속 집합체의 혼합물을 나타내지 않으며, 실리카 코팅된 카본 블랙이 아니다. 오히려, 본 발명에서 안료로서 사용될 수 있는 다상 집합체는 집합체의 표면에 또는 표면 근처에(그러나 집합체의 외부에) 및/또는 집합체의 내부에 농축된 하나 이상의 규소 함유 영역 또는 금속 함유 영역을 포함한다. 따라서, 집합체는 적어도 2개의 상을 함유하고, 그중 하나는 탄소이며 다른 하나는 규소 함유 화학종, 금속 함유 화학종 또는 둘다이다. 집합체의 일부가 될 수 있는 규소 함유 화학종은 실리카 커플링제처럼 카본 블랙 집합체에 결합되지는 않지만, 실제로 탄소 상과 같은 집합체의 일부이다.

금속 처리된 카본 블랙은 적어도 탄소 상 및 금속 함유 화학종 상을 함유하는 집합체이다. 금속 함유 화학종은 코발트, 니켈, 크로뮴 또는 철을 함유하는 화합물을 포함할 수 있으며, 이러한 화합물은 토너 조성물에 자성을 부여한다. 금속 함유 화학종 상은 집합체의 적어도 일부분에 걸쳐 분포될 수 있으며, 집합체의 고유한 성분이다. 또한, 금속 처리된 카본 블랙은 한 종류 초과의 금속 함유 화학종 상을 함유할 수 있다. 또한, 금속 처리된 카본 블랙은 규소 함유 화학종 상을 함유할 수 있다.

이러한 다상 집합체의 제조에 관한 세부사항이 미국 특허 제5,830,930호, 제5,877,238호, 제5,904,762호, 제5,948,835호, 제6,028,137호, 제6,017,980호 및 제6,057,387호에 설명되어 있다. 이러한 특허 출원들은 모두 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.

실리카 코팅된 탄소 생성물도 예컨대 그 전문이 본원에 참고로 포함된 1996년 11월 28일자 공개된 PCT 출원 번호 WO 96/37547호에 개시된 바와 같이 안료로서 사용될 수 있다.

또한, 중합체 변형된 안료의 안료는 이온성 기 및/또는 이온화가능한 기를 표면 상에 도입하기 위해 산화제를 사용해서 산화시킨 안료일 수 있다. 이런 식으로 제조된 산화 안료는 표면 상에 다량의 산소 함유 기를 갖는 것으로 밝혀졌다. 산화제로서는 산소 기체, 오존, 과산화물, 예컨대 과산화수소, 과황산염, 예컨대 과황산나트륨 및 과황산칼륨, 차아할로겐산염, 예컨대 차아염소산나트륨, 산화성 산, 예컨대 질산, 및 전이 금속 함유 산화제, 예컨대 과망간산염, 사산화오스뮴, 산화크로뮴, 또는 질산암모늄세륨을 들 수 있다. 산화제들의 혼합물, 특히 산소 및 오존과 같은 기체상 산화제들의 혼합물도 사용될 수 있다. 다른 표면 변형 방법, 예컨대 염소화 및 술포닐화를 사용해서 이온성 기 또는 이온화가능한 기를 도입할 수도 있다.

중합체 변형된 안료의 안료는 질소 흡착에 의해 측정하였을 때 안료의 목적하는 특성에 따라서 광범위한 BET 표면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 안료는 표면적이 약 10 내지 600 ㎡/g, 예를 들면 약 20 내지 250 ㎡/g 또는 약 20 내지 100 ㎡/g인 카본 블랙일 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 표면적이 더 클수록일반적으로 1차 입자 크기가 더 작다. 또한, 안료는 당분야에 알려진 광범위한 1차 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들면, 안료는 약 5 nm 내지 약 100 nm, 예를 들면 약 10 nm 내지 약 80 nm 또는 15 nm 내지 약 50 nm의 1차 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어서 목적하는 용도에 대하여 유색 안료에 대한 큰 표면적을 쉽게 이용할 수 없을 경우에, 당업자라면 당해 안료를 통상의 크기 감소 또는 분쇄 기법, 예컨대 볼 분쇄 또는 제트 분쇄 처리하여 안료를 필요에 따라 보다 작은 입자 크기로 감소시킬 수 있음을 잘 알 것이다.

또한, 중합체 변형된 안료의 안료는 안료의 구조 또는 분지도의 척도인, 광범위한 디부틸프탈레이트 흡수(DBP) 값을 가질 수 있다. 예를 들면, 안료는 DBP 값이 약 30 내지 100 mL/100 g, 예를 들면 약 40 내지 90 mL/100 g 또는 약 50 내지 80 mL/100 g인 카본 블랙일 수 있다. 또한, 안료는 광범위한 1차 입자 크기, 예를 들면 약 10 내지 100 nm, 예컨대 약 15 내지 60 nm를 가질 수 있다.

본 발명의 화학 토너 조성물의 중합체 변형된 안료는 변형된 안료와 1종 이상의 중합체의 반응 생성물 또는 조합 생성물을 포함한다. 변형된 안료는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 변형된 안료의 안료는 앞에서 중합체 변형된 안료에 대해 설명한 것들일 수 있다. 변형된 안료의 유기 기는 하나 이상의 제1 관능기를 포함하고, 중합체는 하나 이상의 제2 관능기를 포함한다. 이들을 각각 이하에 상세히 설명하였다.

본 명세서에서 사용한 용어 "반응 생성물"은 중합체 변형된 안료가 상기 변형된 안료와 중합체가 서로 예를 들면 공유 반응 또는 이온 반응을 통해 반응할 때 생성되는 생성물임을 의미한다. 용어 "조합 생성물"은 중합체 변형된 안료가 상기 변형된 안료와 중합체가 서로 예를 들면 회합 또는 배위를 통해 상호작용하도록 변형된 안료와 중합체를 화합시킴으로써 형성되는 생성물임을 의미한다. 이 경우 상기 성분들의 추가의 반응이 일어난다. 예를 들면, 중합체 변형된 안료는 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 1종 이상의 중합체와의 반응 생성물일 수 있다. 이러한 예에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 상기 중합체의 제2 관능기와 반응함으로써 중합체 변형된 안료를 형성한다. 또 다른 예로서, 중합체 변형된 안료는 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 1종 이상의 중합체와의 조합 생성물일 수 있으며, 여기서 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기는 서로 배위 또는 회합함으로써 중합체 변형된 안료를 형성한다.

상기 변형된 안료의 제1 관능기 및 상기 중합체의 제2 관능기는 서로 반응 또는 상호작용할 수 있는 임의의 기일 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 관능기는 친핵성 기이고 상기 제2 관능기는 친전자성 기이거나, 그 반대일 수 있다. 따라서, 예를 들면 친핵성 또는 친전자성 기는 카르복실산, 에스테르, 산 클로라이드, 술포닐 클로라이드, 아실 아지드, 이소시아네이트, 케톤, 알데히드, 무수물, 아미드, 이미드, 이민, α,β-불포화 케톤, 알데히드, 또는 술폰, 알킬 할라이드, 에폭시드, 알킬 술포네이트 또는 술페이트, 예컨대 (2-술페이토에틸)-술폰 기, 아민, 히드라진, 알콜, 티올, 히드라지드, 옥심, 트리아젠, 탄소음이온, 방향족 화합물(특히 부가-제거 반응을 경험할 수 있는 화합물), 또는 이들의 염 또는 유도체일 수 있다. 상기 제1 관능기와 제2 관능기가 독립적으로 카르복실산 기, 무수물 기, 아민기, 예를 들면 알킬아민기, 예컨대 벤질아민, 페닐에틸아민, 페닐렌아민 또는 아미노알킬아민기(예: -SO₂-ALK1-NH-ALK2-NH₂ 기(여기서 ALK1 및 ALK2는 동일하거나 상이할 수 있으며 C2-C8 알킬렌기임)), 알킬술페이트 기, 또는 이들의 염인 것이 바람직하다.

구체적인 예로서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 변형된 안료와 중합체 사이에서 부가-제거 반응 생성물을 형성할 수 있다. 이와 같은 반응 생성물은, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 친전자성 기인 알킬 술페이트 기(예: (2-술페이토에틸)-술폰기 또는 더욱 구체적으로 페닐-(2-술페이토에틸)-술폰기)이고, 상기 중합체의 제2 관능기가 친핵성 기인 아미노기일 때 형성될 수 있다.

추가의 구체적인 실시예로서, 변형된 안료의 제1 관능기와 중합체의 제2 관능기가 반응하여 변형된 안료와 중합체 사이에 축합 생성물을 형성할 수 있다. 이와 같은 반응 생성물은, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 아미노기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 카르복실산기이거나 그 반대일 때 형성될 수 있다. 그러므로, 형성되는 축합 생성물은 아미드이다. 다른 예로서, 이와 같은 생성물은 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 알콜기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 카르복실산기이거나 그 반대일때 형성될 수 있다. 그러므로, 형성되는 축합 생성물은 에스테르가 된다.

또한, 상기 제1 관능기 및 제2 관능기는 이온성기 또는 이온화가능한 기일 수 있다. 이온성 기는 음이온성 또는 양이온성이며, 무기 또는 유기 반대 이온, 예컨대 H⁺, Na⁺, K⁺, Li⁺, NH₄ ⁺, NR₄ ⁺, 아세테이트, NO₃ ^-, SO₄ ^-2, RSO₃ ^-, ROSO₃ ^-, OH^- 및 Cl^-(여기서 R은 수소원자 또는 치환 또는 비치환된 아릴 및/또는 알킬기와 같은 유기 기를 나타냄)를 비롯한 반대 전하의 반대 이온과 회합된다. 이온화가능한 기는 사용 매체에서 이온성 기를 형성할 수 있는 기이다.

따라서, 예를 들면, 제1 관능기는 음이온성 또는 음이온화가능한 기이고, 제2 관능기는 양이온성 또는 양이온화가능한 기이거나 그 반대일 수 있다. 음이온성 기는 산성 치환체와 같은, 음이온을 형성할 수 있는 이온화가능한 치환체를 갖는 기(음이온화가능한 기)로부터 생성될 수 있는 음으로 하전된 이온성 기이다. 또한, 음이온성 기는 이온화가능한 치환체의 염 중의 음이온일 수 있다. 적당한 음이온성 기의 대표적인 예로서는 -COO^-, -SO₃ ^-, -OSO₃ ^-, -HPO₃ ^-, -OPO₃ ^-2 및 -PO₃ ^-2를 들 수 있고, 대표적인 음이온화가능한 기의 예로서는 -COOH, -SO₃H, -PO₃H₂, -R'SH, -R'OH 및 -SO₂NHCOR'(여기서 R'는 수소 원자 또는 유기 기, 예컨대 치환 또는 비치환된 아릴 및/또는 알킬기를 나타냄)을 들 수 있다. 양이온성 기는 양성자화된 아민과 같은, 양이온을 형성할 수 있는 이온화가능한 치환체로부터 생성될 수 있는 양으로 하전된 유기 이온성 기(양이온화가능한 기)이다. 예를 들면, 알킬 또는 아릴 아민은 산성 매체에서 양성자화되어 암모늄기 -NR₂H⁺(여기서 R은 치환 또는 비치환된 아릴 및/또는 알킬기와 같은 유기 기를 나타냄)를 형성할 수 있다.

구체적인 예로서, 변형된 안료의 제1 관능기와 중합체의 제2 관능기가 반응하여 변형된 안료와 중합체 사이에 염을 형성할 수 있다. 이와 같은 반응 생성물은, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 음이온성/음이온화가능한 기인 술폰산기 또는 카르복실산기이고, 상기 중합체의 제2 관능기가 양이온성/양이온화가능한 기인 아미노기이거나 그 반대일 때 형성될 수 있다. 형성되는 염은 암모늄 염이다.

추가의 구체적인 예로서, 변형된 안료의 제1 관능기와 중합체의 제2 관능기가 배위 결합을 하여 변형된 안료와 중합체 사이에 회합된 이온 쌍을 형성할 수 있다. 이와 같은 조합 생성물은, 변형된 안료의 제1 관능기가 음이온성 기, 예컨대 화학식 -SO₃ ^-M⁺로 표시되는 술폰산염 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 양이온화가능한 기, 예컨대 아미노기일 때 형성될 수 있다. 상기 식에서, M⁺는 예컨대 Na⁺, K⁺, Li⁺, Cs⁺, Ca⁺², Cu⁺², Zn⁺², Fe⁺², Fe⁺³ 또는 Zr⁺⁴일 수 있다. 또한, 상기 조합 생성물은 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 양이온화가능한 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 음이온성 기일 때 형성될 수 있다.

전술한 바와 같이, 변형된 안료는 하나 이상의 제1 관능기를 갖는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함한다. 상기 변형된 안료의 유기 기가 직접 부착되는 것이 바람직하다. 변형된 안료는 유기 화학 기를 안료에 부착시킬 수 있도록 당업자에게 공지된 임의의 방법을 사용해서 제조할 수 있다. 예를 들면, 변형된 안료는 미국 특허 제5,554,739호, 제5,707,432호, 제5,837,045호, 제5,851,280호, 제5,885,335호, 제5,895,522호, 제5,900,029호, 제5,922,118호 및 제6,042,643호, 및 PCT 공보 WO 99/23174호에 개시된 방법을 사용해서 제조할 수 있으며, 상기 특허 및 공보의 내용은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다. 이와 같은 방법들은 예를 들면 중합체 및/또는 계면활성제를 사용하는 분산 유형의 방법들에 비해서 안료상에 기를 더욱 안정하게 부착시킨다. 변형된 안료를 제조하는 다른 방법은, 예를 들면 전문이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,723,783호에 개시된 바와 같이, 이용가능한 관능기를 갖는 안료를 유기 기를 포함하는 시약과 반응시키는 것을 포함한다. 이와 같은 관능기를 갖는 안료는 전술한 바와 같은 참고 문헌에 개시된 방법을 사용해서 제조할 수 있다. 또한, 관능기가 부착된 변형된 카본 블랙은 미국 특허 제6,831,194호 및 제6,660,075호, 미국 특허 출원 공고 제 2003-0101901호 및 2001-0036994호, 캐나다 특허 제2,351,162호, 유럽 특허 제1 394 221호 및 PCT 공개번호 WO04/63289호 및 문헌 [N. Tsubokawa, Polym. Sci., 17, 417, 1992]에 개시된 바와 같은 방법에 의해 제조할 수 있으며, 상기 특허와 공보 및 문헌은 각각 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.

하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 유기 기의 양은 예컨대 상기 제1 및 제2 관능기의 상대적인 반응성에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들면, 유기 기의 총량은 질소 흡착법(BET법)에 의해 측정하였을 때 안료 표면적 1 ㎡당 유기 기 약 0.01 내지 약 10.0 마이크로몰 범위, 예를 들면 약 0.5 내지 약 4.0 마이크로몰/㎡ 범위일 수 있다. 하나 이상의 제1 관능기를 포함하지 않는 추가로 부착된 유기 기를 사용할 수도 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 상기 중합체는 하나 이상의 제2 관능기를 포함한다. 여러 가지 다양한 중합체를 사용할 수 있으며, 이러한 중합체가 중합체 변형된 안료의 중합체 기를 형성한다. 구체적으로, 중합체는 단독중합체, 공중합체, 삼원공중합체이거나, 예컨대 랜덤 중합체, 교대 중합체, 그라프트 중합체, 블록 중합체, 과분지쇄 또는 수지상 중합체, 코움형 중합체 또는 이들의 혼합물과 같이 상이한 반복 단위들을 임의의 수 또는 배열로 함유할 수 있다. 중합체는 약 200,000을 넘지 않는 평균 분자량(중량 평균 분자량)을 가질 수 있다. 예를 들면, 중합체는 약 150,000을 넘지 않는 평균 분자량, 예컨대 약 100,000을 넘지 않는, 50,000을 넘지 않는, 또는 20,000을 넘지 않는 평균 분자량을 가질 수 있다. 또한, 중합체는 약 500 이상, 예컨대 약 1,000 이상, 5,000 이상 또는 10,000 이상의 평균 분자량(중량 평균 분자량)을 가질 수 있다. 또한, 중합체는 중합체 변형된 안료를 제조하는데 사용된 특정의 조건에 따라서 액체, 분말, 중합체 용융물의 형태로 존재할 수 있다.

하나 이상의 관능기를 포함하는 중합체의 적당한 예로는, 폴리아민, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 중합체전해질, 폴리에스테르, 폴리에테르(예: 폴리알킬렌옥시드), 폴리올(예: 폴리히드록시벤젠 및 폴리비닐알콜), 폴리이미드, 황 함유 중합체(예: 폴리페닐렌 술피드), 아크릴 중합체, 폴리올레핀, 예컨대 할로겐을 함유하는 폴리올레핀(예: 폴리비닐 클로라이드 및 폴리비닐리덴 클로라이드), 플루오로중합체, 폴리우레탄, 폴리애시드, 또는 이들의 염이나 유도체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 중합체는 폴리언하이드라이드, 예컨대 무수말레인산의 중합체일 수도 있다. 또한, 중합체는 앞에서 상세히 설명한 본 발명의 화학 토너에 사용된 수지와 동일한 것일 수 있다.

상기 중합체의 제2 관능기는 중합체의 말단상에 존재하는 것이 바람직하므로, 중합체는 관능기를 말단으로 하는 중합체인 것이 바람직하다. 예를 들면, 중합체는 아민 말단의 폴리알킬렌 옥시드와 같은 아민 말단의 중합체인 것이 바람직하다. 추가의 예로서는 폴리아민, 예컨대 폴리에테르아민 및 폴리에틸렌이민(PEI) 또는 이의 유도체; 에틸렌이민(예: 펜타에틸렌헥사이민, PEHA)의 올리고머 또는 이의 유도체; 폴리아미도아민(PAMAM), 예컨대 스타버스트(Starburst^？) 폴리아미도아민 덴드리머; 또는 이들의 혼합물을 들 수 있으며, 이들은 각각 말단 아미노기를 포함한다.

중합체 및 변형된 안료의 양은 여러 가지 요인, 예를 들면 중합체의 유형과 분자량, 변형된 안료의 유형, 및 변형된 안료와 중합체의 관능기의 상대적인 반응성에 좌우될 것이다. 본 발명의 화학 토너 조성물의 중합체 변형된 안료는 중합체와 변형된 안료의 중량비 약 1:3 내지 약 9:1(변형된 안료 대 중합체), 예컨대 약 1:1 내지 약 6:1의 반응 또는 조합 생성물을 포함한다. 변형된 안료 대 중합체의 중량비가 약 2:1 내지 약 4:1인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 화학 토너 조성물의 바람직한 중합체 변형된 안료는 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하며, 여기서 상기 중합체 기는 화학식 -X-Z-[PAO]-R로 표시된다. 상기 식에서, 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기이고 아릴렌 기인 것이 바람직하다. Z는 헤테로원자 함유 연결기, 예컨대 NR' 또는 O이고, 여기서 R'는 H, C1-C18 알킬기, C1-C18 아실기, 아르알킬기, 알카릴기 또는 아릴기이다. Z는 NH인 것이 바람직하다. PAO는 폴리알킬렌 옥시드 기이며, 탄소 원자 수가 약 1 내지 약 12개인 알킬렌 옥시드 기, 예를 들면 -CH₂-CH₂-O-기, -CH(CH₃)-CH₂-O-기, -CH₂-CH(CH₃)-O-기, -CH₂CH₂CH₂-O-기 또는 이들의 혼합물을 포함하는 중합체 기를 포함한다. 따라서, PAO는 에틸렌 옥시드와 프로필렌 옥시드의 공중합체일 수 있다. R은 중합체기의 캡핑기, 예컨대 H, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 기이다. 이러한 중합체 변형된 안료는 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 중합체의 반응 생성물 또는 조합 생성물일 수 있다. 상기 안료 및 관능기는 전술한 바와 같은 것일 수 있다. 중합체는 폴리알킬렌 옥시드, 예컨대 중합체 변형된 안료의 중합체 기를 형성하는 아민 말단의 폴리알킬렌 옥시드이다. 중합체 및 변형된 안료의 양은 앞에서 상세히 거론한 바와 같이 변화할 수 있다.

본 발명의 토너 조성물은 화학적으로 제조된 토너(화학 토너로도 언급함)이다. 따라서, 토너 조성물은 평활한 표면, 약 3 내지 약 10 마이크로미터의 중간 입자 크기, 또는 이들 둘 다를 갖는다. 평활한 표면이라 함은 토너가 날카롭거나 뾰족한 모서리, 예를 들면 큰 입자들을 작은 입자들로 분쇄함으로써 유발되는 모서리를 실질적으로 갖지 않는다는 것을 의미한다. 토너 조성물의 형태는 평활한 표면을 갖는 임의의 형태일 수 있지만, 모서리 또는 가장자리가 없는 형태, 예컨대 구형 또는 타원형, 예를 들면 달걀형 또는 감자형인 것이 바람직하다. 이러한 입체적으로 둥근 형태는 약 1.0 내지 약 3.0의 종횡비를 갖는 것이 바람직하며, 종횡비가 약 1.0 내지 약 2.0인 것이 더욱 바람직하고, 약 1.2 내지 약 1.3인 것이 가장 바람직하다.

수지 및 중합체 변형된 안료를 포함하는 본 발명의 화학 토너 조성물은 당분야에 알려진 임의의 방법을 사용해서 제조할 수 있다. 예를 들면, 화학 토너 조성물은 수지 및 중합체 변형된 안료를 포함하는 응집된 토너를 형성하는 단계, 및 이어서 상기 혼합물을 상기 중합체의 T_g 보다 높은 온도로 가열하여 화학 토너를 형성하는 단계를 포함하는 응집 방법에 의해 제조될 수 있다. 이러한 방법에서, 중합체 변형된 안료의 수성 분산액과 수지의 수성 에멀젼을 1종 이상의 응집제와 함께 화합시킴으로써 일반적으로 응집된 토너가 제조된다. 임의의 왁스도 첨가할 수 있다. 적당한 응집제의 예로서는, 염(예: 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리알루미늄 술포실리케이트, 황산알루미늄, 황산마그네슘 또는 황산아연), 또는 계면활성제, 예를 들면 양이온성 계면활성제, 예컨대 디알킬벤젠알킬 암모늄 클로라이드, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬벤질 메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 벤질 디메틸 암모늄 브로마이드, 벤즈알코늄 클로라이드, 세틸 피리디늄 브로마이드, C₁₂, C₁₅ 또는 C₁₇ 트리메틸 암모늄 브로마이드, 4급염화된 폴리옥시에틸알킬아민, 또는 도데실벤질 트리에틸 암모늄 클로라이드를 들 수 있다. 이들의 혼합물도 사용할 수 있다. 예를 들면 토너의 중량의 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 양으로 사용될 수 있는 응집제는 수지와 중합체 변형된 안료의 응집된 입자들의 형성을 유발한다. 또한, pH 변화에 의해서 응집을 유발할 수도 있다. 따라서, 응집제는 수성 중합체 변형된 안료 분산액 및/또는 수성 수지 에멀젼의 pH에 따라서 산 또는 염기일 수 있다. 또한, 응집된 토너를 기계적 또는 물리적인 수단을 사용해서 형성할 수 있다. 이어서, 이러한 방법에서 형성된 응집된 토너를 화학 토너 조성물을 형성하는데 충분한 시간 및 온도로 중합체의 T_g 보다 높게 가열한다. 이러한 방법의 구체적인 양상에 관한 세부사항은 예컨대 전문이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,562,541호, 제6,503,680호 및 제5,977,210호에서 찾아볼 수 있다.

또한, 본 발명의 화학 토너 조성물은 1종 이상의 단량체 중의 중합체 변형된 안료의 분산액을 형성하는 단계, 및 상기 분산액을 수성 매체, 특히 물에 현탁시키는 단계를 포함하는 방법을 사용해서 제조할 수 있다. 이러한 방법에서, 개시제도 중합체 변형된 안료 분산액에 또는 수성 현탁액을 형성한 후에 첨가하지만, 중합체 변형된 안료 분산액에 첨가하는 것이 바람직하다. 기타 임의의 성분들, 예컨대 안정화제도 첨가할 수 있다. 이어서, 형성된 현탁액을 중합시켜서 수지와 중합체 변형된 안료를 포함하는 화학 토너를 형성한다. 단량체는 본 발명의 화학 토너 조성물에 대하여 전술한 바와 같은 수지를 제조하는데 사용된 것일 수 있다. 이러한 방법의 구체적인 양상에 관한 세부 사항은 예컨대 전문이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,440,628호, 제6,264,357호, 제6,140,394호, 제5,741,618호, 제5,043,404호, 제4,845,007호 및 제4,601,968호에서 찾아볼 수 있다.

또한, 본 발명의 화학 토너 조성물은 1종 이상의 비수성 용매 및 1종 이상의 폴리에스테르 수지를 포함하는 수지 용액 중의 중합체 변형된 안료의 분산액을 형성하는 단계, 수성 매체, 예컨대 물 중의 상기 분산액의 수성 에멀젼을 형성하는 단계, 및 용매를 증발시켜 화학 토너를 형성하는 단계를 포함하는 방법을 사용해서 제조할 수 있다. 다른 임의의 성분들, 예컨대 분산조제 및 에멀젼 안정화제를 변형된 안료 분산액에 또는 수성 에멀젼을 형성한 후에 첨가할 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지는 앞에서 상세히 설명한 화학 토너 조성물을 제조하는데 사용된 것들일 수 있다. 이러한 방법의 구체적인 양상에 관한 세부사항은 예컨대 전문이 본원에 참고로 포함된 미국 특허 제6,787,280호 및 제5,968,702호에서 찾아볼 수 있다. 화학 토너 조성물을 형성하기 위한 상기 각각의 방법들에 있어서, 화학 토너를 캡슐화할 수도 있다. 캡슐화는 토너 주위에 중합체 쉘을 형성하여 코어/쉘 구조를 갖는 화학 토너를 생성한다. 당분야에 알려진 임의의 캡슐화 방법을 사용할 수 있다. 쉘로서 사용된 중합체는 토너에 성능 및 취급성을 제공하도록 선택된다. 예를 들면, 형성되는 캡슐화된 토너는 특히 낮은 온도에서도 보다 용이하게 융합될 수 있으며, 보다 높고 더욱 균일한 하전 특성을 가질 수 있다. 다른 특성들을 얻을 수도 있다. 또한, 상기 각각의 방법에 있어서, 화학 토너를 추가로 정제할 수 있다. 예를 들면, 전술한 방법들에 의해서 제조된 화학 토너 조성물을 세척하여 바람직하지 못한 부산물 또는 불순물을 제거한 후에 건조시킬 수 있다.

본 발명의 화학 토너 조성물은 이하에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이, 상기 조성물을 제조하는데 사용되는 1종 이상의 성분내로 혼합 또는 배합될 수 있는 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 그러한 첨가제의 예로서는 캐리어 첨가제, 양성 또는 음성 전하 조절제, 예컨대 4급 암모늄염, 피리디늄염, 황산염, 인산염 및 카르복실산염, 유동조제 첨가제, 실리콘 오일 또는 시판되는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 왁스를 들 수 있다. 화학 토너 조성물은 산화철을 더 포함할 수 있으며, 산화철은 자철석일 수 있으므로, 이 때 토너 조성물은 자성 토너 조성물이 된다. 일반적으로, 이러한 첨가제들은 약 0.05 중량% 내지 약 30 중량%의 양으로 존재하지만, 특정의 시스템 및 목적하는 특성에 따라서 다소 많거나 적은 양의 첨가제들을 선택할 수도 있다.

예기치 않게, 하나 이상의 제1 관능기를 더 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 중합체의 반응 생성물 또는 조합 생성물을 포함하는 중합체 변형된 안료를 사용해서 우수한 제반 특성을 갖는 화학 토너 조성물을 제조할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 전술한 바와 같이, 화학 토너는 착색제를 용매와 같은 매체에 분산시키고 수지 또는 수지 전구체 분산액 또는 용액과 혼합하는 방법을 사용해서 제조한다. 따라서, 착색제가 수지에 잘 분산된 화학 토너를 형성하기 위해서는, 착색제가 매체에 분산될 수 있어야 할뿐만 아니라 수지 및 수지 전구체 시스템과 상용될 수 있어야 한다. 또한, 화학 토너가 형성될 때 착색제는 잘 분산된 상태를 유지해야 한다. 중합체 변형된 안료가 매체에 잘 분산되어 매체와 높은 상용성을 가질 경우에, 상기 중합체 변형된 안료는 최종 화학 토너를 형성할 때를 비롯해서 수지에 쉽게 분산될 수 있을 뿐만 아니라 수지와 상용될 수 있을 것으로 생각된다. 다른 예로서, 중합체 변형된 안료가 수지에 쉽게 분산될 경우, 상기 안료는 매체에 쉽게 분산될 수 없을 것으로 생각된다. 매체 및 수지 양자에의 분산성이 개선된 제반 특성, 예를 들면 특히 부착된 중합체 기를 포함하지 않는 안료(즉, 중합체 변형된 안료가 아님)를 사용해서 제조한 화학 토너에 비해 개선된 색조, 채도 및/또는 상 밀도를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 특정한 이론을 고수하려는 의도는 아니지만, 본 발명의 기술 내용과 양립하는 화학 토너 공정의 하나 이상의 실시양태에 포함시키기 위한 표면 변형된 안료의 속성은 다음과 같은 것들을 포함할 수 있다. 첫째, 변형된 안료는 예를 들면 1차 응집체 크기(<200 nm)까지 유기 용매에 분산될 수 있다. 또한, 안료 분산액은 안료의 응집 또는 침전없이 용매중에서 숙주 수지 시스템내로 도입될 수 있다. 이러한 숙주 수지 시스템은 왁스 및 전하 조절제와 같은 다른 첨가제들의 숙주를 포함할 수 있다. 예를 들면, 표면 변형된 안료는 에틸 아세테이트 중의 토너 수지의 혼합물내로 직접 분산될 수 있다. 여기서, 숙주 토너 수지는 토너 가공에 적합한 일련의 저Tg 중합체(예: 40-80℃, 예컨대 50-70℃, 이에 제한되는 것은 아님), 예를 들면 폴리에스테르, 스티렌 아크릴 등을 포함할 수 있다. 용액 중에서 숙주 수지내로 혼입한 후에, 변형된 안료는 물에서의 에멀젼화, 다양한 계면활성제에의 노출, 증가하는 진공, 고온, 용매 제거 중의 농도 변화등을 포함할 수 있는 다양한 토너 형성 처리 조건을 견딜 수 있다. 이러한 모든 단계들을 통해서, 변형된 안료는 예컨대 토너 에멀젼화 단계 동안에 수상내로 안료가 이동하는 일 없이, 토너 형성후에 토너 입자들내에 안료가 응집하는 일 없이, 토너 형성 방법 도중에 계면으로 안료가 이동하는 일 없이 토너 수지에 잘 분산된 상태를 유지한다.

이하에는 본 발명의 하나 이상의 실시양태를 설명하는 몇 가지 실시예를 게재한다.

실시예 1. 산/염기 접근법

A. 중합체 변형된 안료의 제조:

고형분 10.00%인 캡-오-제트(Cab-O-Jet^？) 260M(설파닐산 처리된 피그먼트 레드 122) 1009 g에 앰버라이트(Amberlite) IRN-77 산성 이온 교환 수지(수펠코(Supelco)) 110 g을 첨가하고 내용물을 24 시간 동안 간단한 헤드부 혼합을 사용해서 교반하였다. 24 시간 후에, 이온 교환 수지를 거슨(Gerson) 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 이어서, 이와 같은 점성의 산성화된 캡-오-제트^？ 260M 슬러리에 평균 분자량이 약 2,000이고 PO/EO 몰비율이 10/31인 프로필렌 옥시드/에틸렌 옥시드의 일관능성 1급 아민 폴리에테르아민 공중합체(제파민(Jeffamine^？) M-2070, 헌츠맨(Huntsman) LLC) 37.8 g을 첨가하였다. 혼합물을 헤드부 교반기를 사용해서 추가로 24 시간 동안 교반하였다. 24 시간 후에, 점성 슬러리를 내열성 유리 트레이에 놓고 1-2일 동안 70℃에서 건조시켰다. 일단 건조된 후에는, 미정제 생성물을 시판되는 커피 분쇄기를 사용해서 미세 분말로 분쇄하였다.

B. 분산액의 제조(변형된 피그먼트 레드 122(산 형태)와 중합체를 스칸덱스(Skandex)로 분쇄)

제파민 M-2070 중합체로 이온 교환된 술폰산기가 부착된 마젠타 안료(피그먼트 레드 122, 선 케미칼(Sun Chemical))를 포함하는 중합체 변형된 안료 13.75 g 및 용매인 에틸 아세테이트 36.25 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 매우 유동성이며 쉽게 여과가능한 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙(Microtrac^？) 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.121 ㎛, 0.109 ㎛ d50, 0.229 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

C. 분산액의 제조:

실시예 1B에 설명한 것과 유사한 절차를 사용하되 공칭 분자량이 2000이고 PO/EO 비율이 약 29/6인 폴리에테르아민(제파민 M-2005)을 제파민 M-2070 대신에 사용하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.132 ㎛, 0.118 ㎛ d50, 0.247 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

D. 비교 실시예(변형되지 않은 피그먼트 레드 122와 통상의 분산제를 스칸덱스로 분쇄):

변형되지 않은 건조 피그먼트 레드 122(선 케미칼, 등급 번호 228-8228) 10 g, 활성 고형분 40%인 솔스퍼스(Solsperse) 32500(루브리졸(Lubrizol)) 9.375 g(건조 기준 3.75 g), 및 용매인 에틸 아세테이트 30.625 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 점성이며 여과하기가 어려운 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.320 ㎛, 0.294 ㎛ d50, 0.566 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

E. 비교 실시예:

실시예 1D에 설명한 것과 유사한 절차를 사용하되 제파민 M-2005를 솔스퍼스 32500 대신에 사용하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 1.131 ㎛, 0.849 ㎛ d50, 2.785 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

F. 비교 실시예:

실시예 1E에 설명한 것과 유사한 절차를 사용하되 제파민 M-2070을 제파민 M-2005 대신에 사용하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.608 ㎛, 0.475 ㎛ d50, 1.381 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

G. 비교 실시예(중합체 분산제(산 형태)의 부재하에 표면 변형된 피그먼트 레드 122를 스칸덱스로 분쇄)

산성 수지로 이온 교환하고 건조시킨 후에 술폰산 기가 부착된 마젠타 안료를 포함하는 표면 변형된 안료(피그먼트 레드 122, 선 케미칼) 10 g 및 용매인 에틸 아세테이트 40 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 분산성이 적어서 여과하기가 어려운 고점성 겔을 형성하였다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 1.291 ㎛, 1.269 ㎛ d50, 1.833 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

H. 비교 실시예(중합체 분산제(소수성 디아조늄)의 부재하에 표면 변형된 피그먼트 블루 15:4를 스칸덱스로 분쇄):

플루오로아닐린기가 부착된(1.5 mmol/g 안료 표면 처리) 시안 안료(프탈로시아닌 피그먼트 블루 15:4)를 포함하는 표면 변형된 안료 10 g 및 용매인 에틸 아세테이트 40 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 점성이 현저하지만 전단시에는 더욱 유동성이 증가하였다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.596 ㎛, 0.574 ㎛ d50, 0.816 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

I. 분산액의 제조(변형된 피그먼트 레드 122(산 형태)와 중합체의 로토스테이터(rotostator) 혼합):

제파민 M-2070 중합체로 이온 교환된 술폰산 기(디아조늄 처리)가 부착된 마젠타 안료(피그먼트 레드 122)를 포함하는 중합체 변형된 안료 15 g 및 용매인 에틸 아세테이트 85 g을 250 ml 유리 비이커내로 계량해 넣었다. 5000 rpm하에 이카(IKA^？) T25 디지털 울트라-투라(ULTRA-TURRA^？) 혼합기를 사용해서 15분 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 매우 유동성이 있고 쉽게 여과가능한 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.133 ㎛, 0.126 ㎛ d50, 0.230 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

J. 비교 실시예(변형되지 않은 피그먼트 레드 122와 통상의 분산제의 로토스테이터 혼합)

실시예 1I와 동일한 양의 변형되지 않은 건조 피그먼트 레드 122(선 케미칼, 등급 번호 228-8228) 및 솔스퍼스 32500(루브리졸)의 건조된 혼합물 10 g 및 에틸 아세테이트 73.66 g을 250 ml 유리 비이커내로 계량해 넣었다. 5000 rpm하에 이카^？ T25 디지털 울트라-투라^？ 혼합기를 사용해서 15분 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 분산성이 열등하고 건조된 안료의 대부분이 정지시에 비이커의 바닥으로 침강하였다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.774 ㎛, 0.478 ㎛ d50, 4.51 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

실시예 2. APSES 접근법

A. 중합체 변형된 안료의 제조:

로스(Ross) 혼합기에서 건조 PB 15:3(프탈로시아닌, 클라리언트(Clariant) 토너 등급, 품목 번호 DEBF009196) 1500 g에 탈이온수 6000 g을 첨가하였다(반응 혼합물중 고형분 20%). 상기 혼합물에 아미노페닐술폰 에틸 술포네이트(APSES, 1 mmol/g 안료) 422 g을 첨가하고 반응 혼합물을 60℃로 가열하였다. 반응 혼합물에 아질산나트륨 103.5 g(1 mmol/g 안료)을 서서히 첨가하였다. 반응을 2 내지 4 시간 동안 진행하였다. 이어서, 미정제 APSES 처리된 PB 15:3을 이등분하여, 제1 부분은 후속하는 중합체 부착 경로 전반에 걸쳐 미정제 상태로 유지하였으며(미정제), 제2 부분(정용여과(diafiltered))은 미반응된 출발 물질과 염을 제거하기 위해 정용여과하였다. APSES 변형된 APSES-PB 15:3의 제2 부분의 수중 분산액을 탈이온수로 <250 μs/cm의 목표 투과액 전도도까지 정용여과한 후에 최종 고형분 14.39%로 농축하여 정제된 APSES 변형된 PB 15:3을 수득하였다(1회 정용여과). 상기 제1 부분(미정제)로부터 얻은 미정제 APSES 변형된 PB 15:3에서, 최종 고형분은 13.69%인 것으로 측정되었다.

미정제 APSES 처리된 PB 15:3 안료(미정제, 상기 내용 참조)의 수중 분산액(고형분 13.69%) 1500 g에 제파민 M-2070 77.0 g을 첨가하였다. 혼합물을 수산화나트륨으로 pH 12.5로 조정하고 24 시간 동안 헤드부 교반기를 사용해서 반응시켰다. 제1 예에서, 미정제 혼합물을 70℃에서 밤새 트레이 건조시켜 미정제 제파민 M-2070 처리된 APSES PB 15:3을 수득하였다(샘플 A1). 제2 예에서, 미정제 제파민 M-2070 APSES PB 15:3을 염산으로 pH 10으로 조정한 후에 정용 여과하여 미반응된 중합체와 염을 제거하였다. 이어서 제파민 M-2070 변형된 APSES-PB 15:3의 수중 분산액을 탈이온수로 <250 μs/cm의 목표 투과액 전도도까지 정용 여과하였다. 이어서, 정제된 분산액을 70℃에서 밤새 트레이 건조시켜 제파민 M-2070 처리된 APSES PB 15:3을 수득하였다(샘플 A2).

정용 여과된 APSES 처리된 PB 15:3 안료(정용 여과, 상기 내용 참조)의 수중 분산액(고형분 14.39%) 1223.4 g에 제파민 M-2070 66.0 g을 첨가하였다. 혼합물을 수산화나트륨으로 pH 12.5로 조정하고 24 시간 동안 헤드부 교반기를 사용해서 반응시켰다. 상기 혼합물의 제1 부분을 70℃에서 밤새 트레이 건조시켜 제파민 M-2070 처리된 APSES PB 15:3을 수득하였다(샘플 B1). 제파민 M-2070 APSES PB 15:3의 제2 부분을 염산으로 pH 10으로 조정한 후에 탈이온수로 <250 μs/cm의 목표 투과액 전도도까지 정용 여과하여 미반응된 중합체와 염을 제거하였다. 이어서, 정제된 분산액을 70℃에서 밤새 트레이 건조시켜 제파민 M-2070 처리된 APSES PB 15:3을 수득하였다(샘플 B2).

B. 분산액의 제조(중합체 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3, 샘플 B2의 스칸덱스 분쇄)

2회 정용 여과된(APSES 디아조늄 반응 이후에 1회, 그리고 제파민 M-2070 중합체 부착 이후에 1회) 제파민 M-2070 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3(샘플 B2) 13.75 g 및 용매인 에틸 아세테이트 36.25 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 매우 유동성이 크고 쉽게 여과가능한 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.241 ㎛, 0.213 ㎛ d50, 0.476 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

C. 분산액의 제조(중합체 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3, 샘플 B1의 스칸덱스 분쇄):

실시예 2B에 상세히 설명한 것과 유사한 절차를 사용하고 APSES 부착 단계 이후에만 정용 여과한 제파민 M-2070 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3(샘플 B1)을 대신 사용하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.176 ㎛, 0.165 ㎛ d50, 0.295 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

D. 분산액의 제조(중합체 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3, 샘플 A2의 스칸덱스 분쇄):

실시예 2C에 상세히 설명한 것과 유사한 절차를 사용하고 제파민 M-2070 부착 단계 이후에만 정용 여과한 제파민 M-2070 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3(샘플 A2)을 대신 사용하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.322 ㎛, 0.294 ㎛ d50, 0.575 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

E. 분산액의 제조(중합체 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3, 샘플 A1의 스칸덱스 분쇄):

실시예 2D에 상세히 설명한 것과 유사한 장치를 사용하고 전혀 정용 여과하지 않은 제파민 M-2070 변형된 APSES 처리된 피그먼트 블루 15:3(샘플 A1)을 대신 사용하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.291 ㎛, 0.228 ㎛ d50, 0.735 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

F. 비교 실시예(변형되지 않은 피그먼트 블루 15:3과 통상의 분산제 또는 중합체의 스칸덱스 분쇄):

변형되지 않은 건조 피그먼트 블루 15:3(선 케미칼, 등급 번호 249-1284) 10 g, 활성 고형분이 40%인 솔스퍼스 32500(루브리졸) 9.375 g(건조 기준 3.75 g) 및 용매인 에틸 아세테이트 30.625 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 점성이고 여과하기가 어려운 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.861 ㎛, 0.620 ㎛ d50, 2.655 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

실시예 3. 열 축합 접근법

A. 중합체 변형된 안료( C1 )의 제조:

파라아미노벤조산(PABA)과 화학양론적 양의 아질산나트륨을 반응시켜서 디아조늄염을 형성하고, 이어서 이것을 리갈(Regal^？) 330(R330) 안료(캐봇 코오포레이션(Cabot Corp.))과 반응시켜 PABA 처리된 안료를 생성함으로써, PABA 처리된 카본 블랙을 제조하였다. 건조 PABA 처리된 R330(양성자화된 산 형태) 50 g, 제파민 M-2005 25 g, 및 탈이온수 600 g을 헤드부 교반기를 사용해서 30분 동안 교반하였다. 30분 후에, 혼합물을 내열성 유리 트레이에 놓고 165℃에서 밤새 교반하였다. 이어서, 미정제 물질을 탈이온수 1500 g을 함유한 대형 스테인레스 스틸 비이커에서 교반하였다. 이어서, 슬러리의 pH를 pH 2로 조정하고 슬러리를 1-2 시간 동안 혼합하였다. 1-2 시간 혼합한 후에, 카본 블랙 슬러리를 여과하고 추가 용량의 물을 사용해서 세척수의 pH가 4를 초과할 때까지 세척하였다. pH를 조정한 후에, 처리된 카본 블랙(샘플 C1)을 내열성 유리 트레이에 놓고 1-2일 동안 70℃에서 건조시켰다. 수득한 중합체 변형된 카본 블랙의 열중량 분석(TGA) 결과 초기 산성 세척이후 23.44%의 중합체가 부착된 것으로 밝혀졌다(2차 산성 세척 이후 TGA 20.76%).

B. 비교 실시예( C2 ):

실시예 3A와 같이 얻은 건조 PABA 처리된 R330(양성자화된 산 형태) 50 g, 제파민 M-2005 25 g, 및 탈이온수 600 g을 헤드부 교반기를 사용해서 30분 동안 교반하였다. 30분 후에, 혼합물을 내열성 유리 트레이에 놓고 70℃에서 밤새 교반하였다. 이어서, 미정제 물질을 탈이온수 1500 g을 함유한 대형 스테인레스 스틸 비이커에서 교반하였다. 이어서, 슬러리의 pH를 pH 2로 조정하고 슬러리를 1-2 시간 동안 혼합하였다. 1-2 시간 혼합한 후에, 카본 블랙 슬러리를 여과하고 추가 용량의 물을 사용해서 세척수의 pH가 4를 초과할 때까지 세척하였다. pH를 조정한 후에, 처리된 카본 블랙(샘플 C2)을 내열성 유리 트레이에 놓고 1-2일 동안 70℃에서 건조시켰다. 수득한 중합체 변형된 카본 블랙의 열중량 분석(TGA) 결과 초기 산성 세척이후 7.65%의 중합체가 부착된 것으로 밝혀졌다(2차 산성 세척 이후 TGA 6.77%).

C. 분산액의 제조( C1d )(165℃에서 열 축합에 의해 얻은 제파민 M-2005 변형된 R330(샘플 C1)의 스칸덱스 분쇄):

165℃에서 열 축합에 의해 얻은 제파민 M-2005 변형된 R330(샘플 C1) 13.062 g(23.44% 중합체 부착, 안료 10 g) 및 용매인 에틸 아세테이트 36.93 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 매우 유동성이 크고 쉽게 여과가능한 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.147 ㎛, 0.139 ㎛ d50, 0.226 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

D. 비교 실시예( C2d )(70℃에서 열 축합에 의해 얻은 제파민 M-2005 변형된 R330(샘플 C2)의 스칸덱스 분쇄에 의한 분산액의 제조):

70℃에서 열 축합에 의해 얻은 제파민 M-2005 변형된 R330(샘플 C2) 10.83 g(7.65% 중합체 부착, 안료 10 g) 및 용매인 에틸 아세테이트 39.17 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 매우 점성이며 여과하기가 어려운 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.545 ㎛, 0.359 ㎛ d50, 1.606 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

실시예 4. 이온-쌍극자(산/염기와 유사한 절차)

A. 변형된 안료( D1 )의 제조:

고형분 10.00%인 캡-오-제트^？ 270Y(술파닐산 처리된 피그먼트 옐로우 74, Na⁺ 형태) 927 g에 앰버라이트 IRN-77 산성 이온 교환 수지(수펠코) 92 g을 첨가하고 내용물을 24 시간 동안 간단한 헤드부 혼합을 사용해서 교반하였다. 24 시간 후에, 이온 교환 수지를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 이어서, 이와 같은 점성 슬러리를 내열성 유리 트레이에 놓고 1-2일 동안 70℃에서 건조시켰다. 일단 건조된 후에, 미정제된 처리된 안료를 시판되는 커피 분쇄기를 사용해서 미세 분말로 분쇄하여, 술파닐산 처리된 피그먼트 옐로우 74, H⁺ 형태를 수득하였다.

B. 변형된 안료( D2 )의 제조:

실시예 4A에 상세히 설명한 것과 유사한 절차를 사용하고 앰버라이트 IRN-77 산성 이온 교환 수지(수펠코) 대신에 다우엑스 모노스피어(Dowex Monosphere) 99Ca/320(칼슘 이온 교환 수지)를 사용하여, 술파닐산 처리된 피그먼트 옐로우 74, Ca⁺⁺ 형태를 제조하였다.

C. 변형된 안료( D3 )의 제조:

고형분 10%인 캡-오-제트^？ 270Y(캐보트 코오포레이션) 994 g에 ZnCl₂ 9.4 g을 첨가하고 혼합물을 밤새 간단한 헤드부 혼합을 사용해서 교반하였다. 샘플을 4100 rpm하에 30분으로 원심분리하고 상청액을 경사 분리 제거하였다. 미정제 원심분리된 안료 케이크에 탈이온수를 첨가하였다. 원심분리 세정 절차를 원심분리후 상청액 전도도가 <500 μs/cm가 될 때까지 반복하였다. 이어서, 미정제 안료 케이크를 내열성 유리 트레이에 놓고 1-2일 동안 70℃에서 건조시켰다. 일단 건조된 후에, 미정제된 처리된 안료를 시판되는 커피 분쇄기를 사용해서 미세 분말로 분쇄하여, 술파닐산 처리된 피그먼트 옐로우 74, Zn⁺⁺ 형태를 수득하였다.

D. 변형된 안료( D4 )의 제조:

실시예 4C에 상세히 설명된 바와 같은 절차를 사용하고 ZnCl₂ 대신에 CuCl₂를 사용하여 술파닐산 처리된 피그먼트 옐로우 74, Cu⁺⁺ 형태를 제조하였다.

E. 분산액의 제조(변형된 피그먼트 옐로우 74(Cu⁺⁺ 형태, 샘플 D4)와 중합체의 스칸덱스 분쇄):

술파닐산으로 변형된 피그먼트 옐로우 74(Cu⁺⁺ 반대 이온, 샘플 D4) 10 g, 제파민 M-2070 3.75 g, 및 용매인 에틸 아세테이트 36.250 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 매우 유동성이 크고 쉽게 여과가능한 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.1551 ㎛, 0.1428 ㎛ d50, 0.2851 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다. H⁺, Na⁺, Ca⁺⁺ 및 Zn⁺⁺ 반대 이온을 갖는 _술파닐산 처리된 PY74에 대하여 유사한 절차를 수행하였다(하기 표 참조).

F. 비교 실시예 D5(중합체 분산제(Cu⁺⁺ 형태)의 부재하의 표면 변형된 피그먼트 옐로우 74 (PY74)의 스칸덱스 분쇄):

술파닐산으로 변형된 피그먼트 옐로우 74(Cu⁺⁺ 반대 이온) 10 g 및 용매인 에틸 아세테이트 40 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 점성이며 여과하기가 어려운 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 1.284 ㎛, 1.176 ㎛ d50, 2.518 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

실시예 5. 중합체의 직접 디아조늄 부착

A. 중합체 변형된 안료( E1 )의 제조:

R330 50 g을 에탄올/물(50/50)의 혼합 용액 500 g에 첨가하고 단순한 헤드부 혼합을 사용해서 교반하였다. 별도의 500 ml 유리 비이커에서, 제파민 XTJ 623(제파민 M-2005의 아닐린 말단 유사체, 0.564 mmol/g R330= 28.2 mmol) 56.4 g을 에탄올/물(50/50)의 혼합 용액 200 g에 첨가하고 교반 플레이트상에서 혼합하였다. 이어서, 상기 용액에 메탄술폰산 2 ml(31 mmol)을 첨가하고 산과 함께 15분 교반한 후에 아질산나트륨 1.95 g(28.2 mmol)을 서서히 용액에 첨가하여 아닐린 부분을 디아조늄 염으로 전환시켰다. 15분 혼합한 후에, 제파민 XTJ 623의 디아조늄 염을 에탄올/물(50/50) 중의 R330 슬러리에 서서히 첨가하였다. 실온에서 2 시간 동안 반응을 진행하였다. 2 시간 후에, 에탄올/물 중의 분산액을 내열성 유리 트레이에 놓고 100℃에서 밤새 건조시켰다. 다음날, 미정제 물질을 탈이온수 1500 g을 함유하는 대형 스테인레스 스틸 비이커에서 교반시켰다. 이어서, 슬러리의 pH를 pH 2로 조정하고 슬러리를 1-2 시간 동안 혼합하였다. 1-2 시간 혼합한 후에, 카본 블랙 슬러리를 여과하고 세척수의 pH가 >4가 될 때까지 추가 용량의 물을 사용해서 세척하였다. pH 조정 이후에, 처리된 카본 블랙을 내열성 유리 트레이에 놓고 70℃에서 1-2 일 동안 건조시켰다. 수득한 중합체 변형된 카본 블랙의 열중량 분석(TGA) 결과 초기 산 세척 이후에 36.29% 중합체 부착을 확인하였다.

B. 분산액의 제조(디아조늄 부착 제파민 XTJ 623 변형된 R330의 스칸덱스 분쇄):

165℃에서 열 축합된 제파민 M-2005(디아조늄 부착된 제파민 XTJ 623) 변형된 R330 13.062 g(중합체 부착 23.44%, 안료 10 g) 및 용매인 에틸 아세테이트 36.93 g을 250 ml 스테인레스 스틸 페인트 캔내로 계량해 넣었다. 여기에, 2 mm 유리 비드 60 g을 첨가하고, 스칸덱스 혼합기 상에서 6 시간 동안 혼합함으로써 분산액을 제조하였다. 수득한 분산액은 매우 유동성이 크고 쉽게 여과가능한 것이었다. 유리 비드를 거슨 2000^TM 미세 메쉬(190 마이크로미터) 페인트 필터를 사용해서 제거하였다. 분산액 중의 미립자 물질의 평균 부피 입자 크기(mV)를 마이크로트랙^？ 입자 크기 분석기를 사용해서 측정한 결과, 0.112 ㎛, 0.1046 ㎛ d50, 0.171 ㎛ d95인 것으로 밝혀졌다.

착색 성능:

표준 콜로이드 안정성 테스트(예: 입자 크기, 점도 등)외에, 카본 블랙 및 에틸 아세테이트와 폴리에스테르 수지(라이콜드 파인-톤(Reichold Fine-Tone) T-6694 수지) 중의 착색 안료 분산액의 착색 성능을 평가하였다. 예를 들면, 라이콜드 파인-톤 T-6694 수지의 원료 용액 및 에틸 아세테이트 중의 안료 분산액을 제조하고 1% 내지 6%의 안료/수지 비율로 변화하는 % 안료 하중량으로 제제화하였다. 이어서, 수득한 제제를 2 mil 드로우다운(draw down) 바아(0.002 인치= 50 마이크로미터)를 사용해서 BYK-가드너(Gardner) 불투명도 차트상에 드로우다운하였다. 이어서 헌터랩(HunterLab) 분광광도계를 사용해서 형성된 필름의 착색 성능을 분석하였으며, 그 결과를 도 1-4에 도시하였다.

제파민 M-2070 APSES PR122로부터 제조된 필름은 통상의 분산제 솔스퍼스 32500을 사용한 변형되지 않은 PR122 샘플에 비해 우수한 착색 성능을 나타낸다. 도 1에 전반적으로 도시된 바와 같이, 중합체가 안료 표면에 직접 부착하면 보다 낮은 % 안료 하중량에서도 보다 큰 채도 값이 제공된다. 사각형 "■"으로 나타낸 점들은 제파민 M-2070 APSES PR 122 중합체 변형된 안료에 대한 데이터점들인 반면에, 삼각형 "▲"으로 나타낸 점들은 변형되지 않은 PR 122와 솔스퍼스 32500에 대한 데이터점들을 나타낸다.

개선된 채도 이외에도, 안료 표면에 대한 중합체의 직접 부착은 도 2에 전반적으로 도시된 바와 같이 색상 전반을 개선한다. 제파민 M-2070 APSES-PR 122 마젠타 분산액(사각형 "■"으로 나타낸 데이터점들)은 보다 따뜻한 마젠타 색조에 접근할 수 있지만, 변형되지 않은 PR 122와 솔스퍼스 32500(삼각형 "▲"으로 나타낸 점들)과 같은 통상의 분산제에 의해서는 이것이 불가능하다.

도 3을 참조하면, PR 122에서 관찰된 결과와 유사하게, 제파민 M-2070 APSES PB 15:3(샘플 B1, B2 및 A1) 시안 분산액은 시안의 가장 중성인 색조(a^* 기여 무시가능함)에 접근가능함으로써 색상 전반을 개선하지만, 변형되지 않은 PB 15:3 솔스퍼스 32500을 함유하는 분산액을 사용해서는 이것이 불가능하다. 도 3에서, 샘플 B1에 대한 데이터점들은 다이아몬드 "◆"로 나타내었고, 샘플 B2에 대한 데이터점들은 삼각형 "▲"로 나타내었으며; 샘플 A1에 대한 데이터점들은 "X"로 나타내었다. PB 15:3 및 비공유 결합된 제파민 M-2070(술파닐산)에 대한 데이터 점들은 원 "●"로 나타내었다. 변형되지 않은 PB 15:3과 솔스퍼스 32500에 대한 데이터 점들은 사각형 "■"로 나타내었다. PR 122 안료와 마찬가지로, 안료에 대한 중합체의 직접 부착은 보다 낮은 % 안료 하중량에서도 변형되지 않은 PB 15:3 솔스퍼스 32500 분산액 채도값에 부합할 수 있는 가능성을 제공한다. 예를 들면, 4% 안료 하중량의 제파민 M-2070 APSES PB 15:3(B2) 시안 분산액 및 6% 안료 하중량하의 변형되지 않은 PB 15:3 솔스퍼스 32500을 함유하는 분산액은 유사한 착색 성능을 갖는다. 따라서, 제파민 M-2070 APSES PB 15:3(B2) 시안 분산액에 의하면, 2% 더 적은 안료를 사용해서 동일한 착색 성능을 달성할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 비공유 결합된 제파민 M-2070(술파닐산) PY74 분산액(사각형 "■")은 변형되지 않은 PY 74 솔스퍼스 32500(삼각형 "▲")의 통상적인 샘플에 비해서 일련의 안료 하중량 범위(2-6%)에 걸쳐 거의 40 단위의 급격한 채도 향상을 나타내어, 보다 밝고 더욱 생생한 필름을 형성한다.

수지 상용성:

표준 콜로이드 안정성 테스트 및 색상 성능 테스트외에도, 표면 변형된 카본 블랙 및 착색 안료와 숙주 폴리에스테르 수지(라이콜드 파인-톤 T-6694 수지) 사이의 상용성을 평가하였다. 예를 들면, 라이콜드 파인-톤 T-6694 수지의 원료 용액 및 에틸 아세테이트 중의 안료 분산액을 제조하고 1% 안료/수지 비율로 제제화하였다. 이어서, 수득한 제제를 2 mil 드로우 다운 바아(0.002 인치= 50 마이크로미터)를 사용해서 유리 현미경 슬라이드상에 드로우 다운하였다. 이어서, 형성된 필름의 균일성 및 수지 매트릭스 중의 안료 상용성을 광학 현미경(올림푸스(Olympus) BX51 광학 현미경)을 사용해서 분석하였다. 전술한 표면 변형된 안료의 숙주 폴리에스테르 수지 시스템 중의 상용성 결과는 전반적으로 도 5-11에 도시한 바와 같다.

예를 들면, 도 5는 리갈 330-술파닐산(산성 형태)와 제파민 M-2070(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

예를 들면, 도 6은 피그먼트 블루 15:4-APSES-제파민 M-2070(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

예를 들면, 도 7은 피그먼트 레드 PR122-APSES-제파민 M-2005(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

예를 들면, 도 8은 피그먼트 옐로우 74-APSES-제파민 M-2005(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

예를 들면, 도 9는 제파민 M-2005와 열 축합된(165℃) 리갈 330-p-아미노벤조산(산성 형태)(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

예를 들면, 도 10은 제파민 M-2070과 열 축합된(165℃) 리갈 330-p-아미노벤조산(산성 형태)(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

예를 들면, 도 11은 제파민 XTJ 623 변형된 R330(직접 디아조늄 부착)(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

대조적으로, 도 12-14는 비교 실시예들을 도시한 것이다. 예를 들면, 도 12는 통상의 분산제(솔스퍼스 32500-루브리졸)를 사용한 미처리된 피그먼트 레드 122(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 것이다.

도 13은 미처리된 피그먼트 블루 15:4와 스티렌 아크릴 공중합체(존크릴(Joncryl) 586-바스프 중합체)(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 2% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 비교 실시예이다.

도 14는 제파민 M-2005와 열 축합된(70℃) 리갈 330-p-아미노벤조산(산성 형태)(라이콜드 파인 톤 T-6694 폴리에스테르 수지 중의 1% 중합체 변형된 안료)의 상용성 결과를 도시한 비교 실시예이다.

본 발명에 의한 중합체로 변형된 안료 제제(예: 도 5-11)는 폴리에스테르 필름에서 우수한 전반적인 상용성을 나타낸다. 모든 경우에, 중합체 변형된 안료는 잘 분산되고 응집되지 않았다. 통상의 분산제를 사용해서 테스트한 비교 실시예(예: 도 12-14)는 필름내의 큰 응집제의 출현 및 입자 크기 >300 nm로 에틸 아세테이트 중의 열등한 분산으로 입증되는 바와 같이 폴리에스테르 필름에서 분산성이 열악하였다. 이와 달리, 본 발명에 의한 중합체 안정화된 안료는 용매에서 탁월한 분산성을 나타내는 것으로 밝혀졌다(예: 입자 크기<200 nm).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시양태들을 통해서 본 발명을 예시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명이 구체적으로 개시된 실시양태에 제한되는 것은 결코 아니다. 전술한 바와 같은 기술 요지를 바탕으로 하여 변형예와 개조예를 실시하거나, 본 발명의 실시를 통해 변형예와 개조예를 구현할 수 있다. 전술한 실시양태들은 본 발명의 원리를 설명하기 위해 채택되고 개시된 것이며, 실제 응용에 있어 당업자라면 고려되는 특정의 용도에 맞게 다양한 실시양태와 다양한 변형예로 본 발명을 이용할 수 있을 것이다. 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구의 범위 및 그에 상당하는 것에 의해서 정해진다.

Claims

수지, 및 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 포함하며, 여기서 상기 중합체 변형된 안료는
a) 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와,
b) 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 1종 이상의 중합체와의 반응 생성물이고,
상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 중합체 변형된 안료를 형성하는, 화학 토너 조성물
제1항에 있어서, i) 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 친전자성 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 친핵성 기이거나, ii) 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 친핵성 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 친전자성 기인 화학 토너 조성물.
제2항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 친전자성 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 친핵성 기인 화학 토너 조성물.
제2항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 친핵성 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 친전자성 기인 화학 토너 조성물.
제2항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기 및 상기 중합체의 제2 관능기가 카르복실산; 에스테르; 산 클로라이드; 술포닐 클로라이드; 아실 아지드; 이소시아네이트; 케톤; 알데히드; 무수물; 아미드; 이미드; 이민; α,β-불포화 케톤, 알데히드 또는 술폰; 알킬 할라이드; 에폭시드; 알킬 술포네이트 또는 술페이트; 부가-제거 반응을 할 수 있는 방향족 화합물; 아민; 히드라진; 알콜; 티올; 히드라지드; 옥심; 트리아젠; 탄소음이온; 및 이들의 염 또는 유도체로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 것인 화학 토너 조성물.
제2항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 상기 변형된 안료와 상기 중합체 사이에 부가-제거 반응 생성물을 형성하는 화학 토너 조성물.
제6항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 알킬 술페이트 기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기인 화학 토너 조성물.
제7항에 있어서, 상기 알킬 술페이트 기가 (2-술페이토에틸)-술폰기인 화학 토너 조성물.
제1항에 있어서, 상기 유기 기가 페닐-(2-술페이토에틸)-술폰기인 화학 토너 조성물.
제2항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 상기 변형된 안료와 상기 중합체 사이에 축합 생성물을 형성하는 화학 토너 조성물.
제10항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 아미노기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 카르복실산기이며, 상기 축합 생성물은 아미드인 화학 토너 조성물.
제10항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 카르복실산기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기이며, 상기 축합 생성물은 아미드인 화학 토너 조성물.
제10항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 알콜기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 카르복실산기이며, 상기 축합 생성물은 에스테르인 화학 토너 조성물.
제10항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 카르복실산기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 알콜기이며, 상기 축합 생성물은 에스테르인 화학 토너 조성물.
제1항에 있어서, i) 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 음이온성 또는 음이온화가능한 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 양이온성 또는 양이온화가능한 기이거나, ii) 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 양이온성 또는 양이온화가능한 기이고 상기 중합체의 제2 관능기가 음이온성 또는 음이온화가능한 기인 화학 토너 조성물.
제15항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 양이온화가능하고 상기 중합체의 제2 관능기가 음이온화가능한 것인 화학 토너 조성물.
제15항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기가 음이온화가능하고 상기 중합체의 제2 관능기가 양이온화가능한 것인 화학 토너 조성물.
제15항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 반응하여 상기 변형된 안료와 상기 중합체 사이에 염을 형성하는 화학 토너 조성물.
제18항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 술폰산기 또는 카르복실산기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기이며, 상기 염은 암모늄염인 화학 토너 조성물.
제18항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 아미노기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 술폰산기 또는 카르복실산기이며, 상기 염은 암모늄염인 화학 토너 조성물.
제1항에 있어서, 상기 중합체가 아민 말단의 중합체인 화학 토너 조성물.
제1항에 있어서, 상기 중합체가 아민 말단의 폴리알킬렌 옥시드인 화학 토너 조성물.
제1항에 있어서, 상기 중합체가 수지인 화학 토너 조성물.
수지, 및 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 포함하며, 여기서 상기 중합체 변형된 안료는
a) 하나 이상의 제1 관능기를 포함하는 하나 이상의 유기 기가 부착된 안료를 포함하는 변형된 안료와,
b) 하나 이상의 제2 관능기를 포함하는 1종 이상의 중합체와의 조합 생성물이고,
상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 서로 배위하여 상기 중합체 변형된 안료를 형성하며,
i) 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 음이온성 기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 양이온화가능한 기이거나,
ii) 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 양이온화가능한 기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 음이온성 기인 화학 토너 조성물.
제24항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기와 상기 중합체의 제2 관능기가 배위하여 상기 변형된 안료와 상기 중합체 사이에 회합된 이온 쌍을 형성하는 화학 토너 조성물.
제24항에 있어서, 상기 변형된 안료의 제1 관능기는 술폰산염기이고 상기 중합체의 제2 관능기는 아미노기인 화학 토너 조성물.
제24항에 있어서, 상기 술폰산염 기가 화학식 -SO₃ ^-M⁺로 표시되고, 여기서 M⁺는 Na⁺, K⁺, Li⁺, Cs⁺, Ca⁺², Cu⁺², Zn⁺², Fe⁺², Fe⁺³ 또는 Zr⁺⁴인 화학 토너 조성물.
제24항에 있어서, 상기 중합체가 아민 말단의 중합체인 화학 토너 조성물.
제24항에 있어서, 상기 중합체가 아민 말단의 폴리알킬렌 옥시드인 화학 토너 조성물.
제24항에 있어서, 상기 중합체가 수지인 화학 토너 조성물.
수지, 및 하나 이상의 중합체 기가 부착된 안료를 포함하는 중합체 변형된 안료를 포함하고, 여기서 상기 중합체 기는 화학식 -X-Z-[PAO]-R로 표시되며, 여기서 안료에 직접 부착된 X는 아릴렌 또는 헤테로아릴렌 기이고; Z는 NR' 또는 O이며, R'는 H, C1-C18 알킬기, C1-C18 아실기, 아르알킬기, 알카릴기 또는 아릴기이며; PAO는 폴리알킬렌옥시드 기이고; R은 H, 치환 또는 비치환된 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 방향족 기인 화학 토너 조성물.
제31항에 있어서, X가 아릴렌기인 화학 토너 조성물.
제31항에 있어서, PAO가 에틸렌 옥시드와 프로필렌 옥시드의 공중합체인 화학 토너 조성물.
제31항에 있어서, Z가 NH인 화학 토너 조성물.