NL7810502A - Tonerpoeder voor het ontwikkelen van elektrostatische beelden. - Google Patents

Description

Ocë-van der Grinten N. V., te Venlo

Tonerpoeder voor het ontwikkelen van electrostatische beelden

De uitvinding heeft betrekking op een voor het ontwikkelen van latente electrostatische beelden geschikt, door warmte fixeerbaar tonerpoeder dat in hoofdzaak bestaat uit fionverdeelde, gekleurde tonerdeeltjes die thermoplastisch materiaal, kleurende bestanddelen 5 en desgewenst een ladingsregelaar bevatten. De uitvinding heeft in het bijzonder betrekking op zulk een tonerpoeder waarvan het thermoplastisch materiaal overwegend bestaat uit epoxyhars waarvan de oorspronkelijke epoxygroepen op een bepaalde manier en voor een bepaald percentage zijn geblokkeerd. De uitvinding heeft tevens 10 betrekking op een werkwijze voor de bereiding van zulk een tonerpoeder, op een twee-componenten ontwikkelaar die zulk een tonerpoeder bevat en op een ëên-componenten ontwikkelaar die uit zulk een tonerpoeder bestaat.

Tonerpoeders vinden in de vorm van zogenaamde twee- of een-15 componenten ontwikkelaars op grote schaal toepassing voor het zichtbaar maken van latente electrostatische beelden, zoals die in de electrografie of electrofotografie op een daarvoor geschikt oppervlak worden gevormd.

Twee-componenten ontwikkelaars bevatten een tonerpoeder waarvan 20 de tonerdeeltjes een isolerend thermoplastisch materiaal bevatten, vermengd met relatief grotere dragerdeeltjes. Door kontakt met of wrijving tegen de dragerdeeltjes verkrijgen de tonerdeeltjes een electrostatische lading waardoor zij zich aan de dragerdeeltjes hechten. Toner- en dragerdeeltjes worden in het algemeen zodanig op 25 elkaar afgestemd dat de tonerdeeltjes een lading aannemen waarvan de polariteit tegengesteld is aan die van het te ontwikkelen latente electrostatische beeld. Wanneer de ontwikkelaar met dat beeld in kontakt wordt gebracht, worden de tonerdeeltjes door de electrostatische lading van het beeld van de dragerdeeltjes losgetrokken en op 30 het latente beeld afgezet, waardoor het zichtbaar wordt.

781 0 5 02 Λ1'

Voorbeelden van geschikte dragerdeeltjes zijn onder andere poedervormig metaal, bijvoorbeeld ijzer of nikkel, metaaloxide, bijvoorbeeld chroomoxide of aluminiumoxide, glas, zand of kwarts. In de praktijk worden metalen dragerdeeltjes, in het bijzonder ijzerdeeltjes, veel-5 vuldig toegepast. Met name worden ijzerdeeltjes veel gebruikt in poederontwikkel aars voor de zogenaamde magneetborstelontwikkeling, waarbij de ontwikkelaar met magnetische transportmiddelen in de vorm van een roterende poederborstel naar het te ontwikkelen electrostatische beeld wordt gevoerd.

10 Ontwikkelaars van het ëën-componenten-type bestaan uit een toner- poeder dat hetzij isolerend of nagenoeg isolerend is, dat wil zeggen dat het in het algemeen een specifieke weerstand heeft van > 10 J2 .cm hetzij geleidend is gemaakt door op het oppervlak van de poederkorrelj of homogeen daarin verdeeld, fijnverdeeld electrisch geleidend 15 materiaal aan te brengen, zodat zijn weerstand in het algemeen belangrijk beneden lO^ü.cm ligt. Dergelijke ontwikkelaars worden meestal met behulp van een magneet-borstel-ontwikkelsysteem op het te ontwikkelen latente beeld gebracht. In dat geval bevat het tonerpoeder een mag-netiseerbaar ijzerpigment, dat tevens als kleurstof kan dienen.

20 Als kleurgevend bestanddeel worden in zwarte tonerpoeders meestal carbon black en in gekleurde tonerpoeders, bijvoorbeeld voor toepassing in electrotjrafische meerkleuren-reproductie-procêdës, organische kleurstoffen aan het thermoplastisch materiaal toegevoegd. Als thermoplastisch materiaal werden de bekende natuurlijke en synthetische 25 polymeren of harsen gebruikt. Voorbeelden van voor dat doel voorgestelde thermoplastische materialen zijn polystyreen, copolymeren van styreen met een acrylaat en/of methacrylaat, polyamiden, gemodificeerde fenol-formaldehyde harsen, polyesterharsen en epoxyharsen.

Het bij de ontwikkeling gevormde poederbeeld wordt vervolgens 30 gefixeerd. Dit kan direkt op het oppervlak gebeuren waarop het werd gevormd, of na overbrenging naar een ander ontvangstoppervlak. De fixatie geschiedt meestal door verhitting met behulp van stralingswarmte of door een combinatie van verhitting en druk in een zogenaamde kontaktfixeer-inrichting, waarbij het poederbeeld met een verwarmd oppervlak, zoals 35 ^en rol en/of band, in contact wordt gebracht, 781 05 0 2 1 "lij.·;. *;

Tonerpoeders die overwegend bestaan uit epoxyhars waarvan de oorspronkelijke epoxy-groepen op een bepaalde manier en voor een bepaald percentage zijn geblokkeerd, worden beschreyen in Aanvraagsters vóórgepubliceerde Nederlandse octrooi-aanvrage No. 7605372. De daarin be-5 schreven tonerpoeders bestaan voor minstens 50 % uit epoxyhars die een epoxy-equivalentmassa heeft van tenminste 10.000 doordat zijn oorspronkelijke epoxy-groepen deels door chemische reactie met een mono-functioneel carbonzuur en/of een monofunctioneel fenol en deels door verknoping middels intermoleculaire reactie of middels een poly-10 functionele epoxy-harder zijn geblokkeerd.

Bovenbedoelde tonerpoeders blijken in hoge mate te voldoen aan de belangrijkste eisen die aan tonerpoeders inde praktijk worden gesteld, zoals eenduidige polariteit, goede ladingsei genschappen, voldoende op-laadbaarheid, uniforme ladings verdeling, ladingsstabiliteit en geringe 15 licht- en temperatuurgevoeligheid, goede en ook goed reproduceerbare fixeereigenschappen, thermische stabiliteit, en een goede permanentie bij langdurig gebruik. ·

Door tijdens de bereiding van de in Aanvraagsters bovengenoemde octrooi-aanvrage beschreven tonerpoeders bepaalde verbindingen, die in 20 Aanvraagsters vóórgepubliceerde Nederlandse Octrooiaanvrage No. 74 15 325 worden genoemd als middel om het oplossen van bepaalde kleurstoffen in epoxyharsen te bevorderen en die hier verder met de term co-sol vents worden aangeduid, aan het reactiemengsel toe te voegen, kan de glasover-gangstemperatuur (Tg) en de ligging van het smelttraject van het 25 tonerpoeder in belangrijke mate worden verlaagd. Op die wijze kunnen tonerpoeders worden verkregen, waarvan de Tg slechts weinig boven de voor een goede praktische toepasbaarheid vereiste minimumgrens, in het algemeen tussen 45 en 55° C,ligt, terwijl de ondergrens van hun smelt-traject vrij kort boven hun Tg begint. Dergelijke tonerpoeders kunnen 30 met een minimum aan warmte snel en goed worden gefixeerd, wat uiteraard belangrijke praktische voordelen heeft.

Het is Aanvraagster echter gebleken dat de toepassing van bedoelde co-solvents voor het genoemde doel een aantal minder wenselijke nevenverschijnselen met zich meebrengt.

35 Reeds tijdens de bereiding van het tonerpoeder, waarbij het co-solvent - 3 - 7810502 wordt toegévoegd, verdampt een niet onaanzienlijk deel daarvan. Maar ook tijdens het verblijf van het tonerpoeder in het kopieerapparaat verdampt een deel van het in het tonerpoeder aanwezige co-solvent, waardoor gevaar bestaat voor migratie van het ladingsregelmiddel en vervuiling 5 van het kopieerapparaat en van de dragerdeeltjes.

Het doel van de onderhavige uitvinding is te voorzien in toner-poeders op basis van geblokkeerde epoxyhars die een lage Tg hebben en waarvan het beginpunt van het smelttraject dicht boven de Tg ligt, zonder dat daarvoor van een co-solvent gebruik hoeft te worden gemaakt, 10 zodat bovengenoemde bezwaren worden vermeden.

Het tonerpoeder volgens de onderhavige uitvinding bestaat in hoofdzaak uit fijnverdeelde tonerdeeltjes die kleurende bestanddelen, desgewenst een ladingsregelmiddel, en thermoplastisch materiaal bevatten dat overwegend bestaat uit epoxyhars waarvan de oorspronkelijke 15 epoxygroepen deels door chemische reactie met een monofunctionele organische verbinding en deels door verknoping zijn geblokkeerd en dat daardoor is gekenmerkt dat' de epoxyhars een epoxy-equivalentmassa heeft tussen ongeveer 2000 en 7500 en bestaat uit een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met 20 een molecuul-massa van ten hoogste ongeveer 1000 en met een epoxy-equivalentmassa van ten hoogste ongeveer 700 voor ongeveer 25-95 % te blokkeren door chemische reactie met een monofunctioneel carbonzuur, fenol of diaryl sulfonamide en voor ongeveer 5-75 % door verknoping middels intermoleculaire reactie met de hydroxyl groepen van de hars 25 zelf en/of middels een epoxyharder, of uit een mengsel van ten minste 20 gew. delen van zulk een gemodificeerde epoxyhars met ten hoogste 80 gew. delen van een fenoxyhars en/of van een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met een molecuul-massa van tenminste ongeveer 1500 en een epoxy-equivalent-30 massa van tenminste ongeveer 900 voor ten minste 5 % te blokkeren door verknoping middels intermoleculairé reactie of een epoxyharder.

Onder epoxyharsen worden in het kader van deze uitvinding verstaan condensatieprodukten van een polyfenol, in het bijzonder een bisfenol, met een halohydrine, in het bijzonder epichloorhydrine.

78 1 0 5 0 2 - 4 -

Met fenoxy-harsen worden hier bedoeld produkten van het epoxyhars-type bij de bereiding waarvan als bifunctionele epoxyharder 4,4'-isopropy-lideen-difenol wend gebruikt. Zij hebben een in hoofdzaak lineaire structuur en een molecuul-massa tussen 10.000 en 80.000. Een in de 5 handel verkrijgbare fenoxyhars is bijvoorbeeld RUtapox 0717 (molecuul-massa 30.000) van de firma Bakelite.

Voorbeelden van epoxyharsen met een molecuul-massa van ten hoogste 1000 en een epoxy-equivalentmassa van ten hoogste 700 die voor de vervaardiging van het tonerpoeder volgens de uitvinding geschikt zijn, 10 zijn Epikote 1002 (gemiddelde molecuul-massa, hier verder te noemen M.M., 1050, epoxy-equi valentmassa, hier verder te noemen E.E.M., 575-700), Epikote 1001 (M.M. 900, E.E.M. 450-500), Epikote 828 (M.M.

370, E.E.M. 184-194) en Epikote 827 (M.M. 360, E.E.M. 180-190).

Voorbeelden van epoxyharsen met een M.M. van minstens ongeveer 15 1500 en een E.E.M. van minstens ongeveer 900 die voor de vervaardiging van het tonerpoeder volgens de uitvinding geschikt zijn, zijn Epikote 1004 (M.M.1400, E.E.M. 850-940), Epikote 1006 (M.M. 2800, E.E.M. 1550-1900) en Epikote 1009 (M.M. 3750, E.E.M. 2300-3400).

Epikote is een merknaam van de producent Shell, de opgegeven M.M.-20 en E.E.M.-waarden zijn door de producent verstrekt.

Bij voorkeur gebruikt men bij de bereiding van het tonerpoeder volgens de uitvinding een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een vloeibare epoxyhars met een M.M. van ten hoogste ongeveer 500 en een E.E.M. van ten hoogste ongeveer 300 25 voor ongeveer 50-95 % te blokkeren doorchemische reactie met een ΐ monofunctioneel carbonzuur, fenol of diarylsulfonamide en voor ongeveer 5-50 % door verknoping middels intermoleculaire reactie en/of een epoxyharder.

Op die wijze kunnen, bij voorkeur na menging met fenoxyhars en/of met 30 een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met een M.M. van minstens ongeveer 2500 en een E.E.M. van minstens ongeveer 2000 voor minstens 5 % te blokkeren door verknoping middels intermoleculaire reactie en/of een epoxyharder, toner-poeders worden verkregen waarvan de Tg ligt tussen ongeveer 45 en 35 55° C en een kort daarboven beginnend, vrij breed smelttraject.

781 - 5 - .

Dergelijke tonerpoeders zijn bijzonder geschikt voor toepassing in een high-volume kopieerapparaat met een contactfixeerinrichting. Zij bleken daarin bij een uitzonderlijk lage temperatuur vergeleken bij gangbare toners zoals bijvoorbeeld toners op basis van styreen-5 acrylaat-polymeren in een paar honderdste van een seconde uitstekend te kunnen worden gefixeerd.

Voor de blokkering van de als uitgangsprodukt gekozen epoxy-hars, respektievelijk epoxyharsen te gebruiken monofunctionele carbonzuren, fenolen of arylsulfonamiden mogen behalve de carboxyl-, de hydroxy-10 resp. de amide-groep geen verdere substituenten bevatten welke onder de tijdens de modificatie heersende omstandigheden met de reactieve groepen van de epoxyhars zouden kunnen reageren.

Bijzonder goed bruikbare carbonzuren zijn aromatische carbonzuren die gesubstitueerd zijn met een of meer alkyl-, aralkylcyclo-15 alkyl-, aryl-, alkylaryl-, alkoxy of aryloxygroepen en die onder de tijdens de modificatie heersende omstandigheden niet of nauwelijks vluchtig zijn. Voorbeelden van dergelijke carbonzuren zijn benzoëzuur, 2,4-dimethylbenzoëzuur, 4-(«* ,-dimethylbenzyl}-ben-zoëzuur, 4-fenylbenzoëzuur en 4-ethoxy-benzoëzuur. Maar ook ver-20 zadigde alifatische carbonzuren kunnen worden gebruikt zoals bijvoorbeeld heptaanzuur, nonaanzuur, dodecaan- en isododecaanzuur, hexa-decaanzuur en octadecaanzuur.

Voorbeelden van geschikte fenolische verbindingen zijn 4-n-butylfenol, 4-n-pentylfenol, 2,3,4,6-tetramethylfenol, 2,3,5,6-tetramethylfenol, 25 4-(cx , (X -dimethyl)benzyl fenol, 4-cyclohexylfenol, 3-methoxyfenol, 4-methoxyfenol en 4-ethoxyfenol. Van bovengenoemde verbindingen worden het meest bij voorkeur gebruikt al dan niet gesubstitueerd benzoëzuur en 4~(<x ,<*· -dimethyl)benzyl fenol.

Voorbeelden van geschikte di-aryl-sulfonamiden zijn benzeen-sulfon-30 anilide, en zijn derivaten, zoals bijvoorbeeld die waarvan een of beide benzeenkernen een of meer lagere alkyl- of alkoxy-groepen'dragen.

Hoewel het uiteraard mogelijk zou zijn om de blokkering van de als uitgangsproducten gekozen epoxy-harsen separaat uit te voeren en daarna het tonerpoeder met behulp van de elders verkregen gemodificeerde 35 epoxyhars, of mengsel van gemodificeerde epoxyharsen, te bereiden, kan - 6 - 7810502 T'· : ;-: ;V· · -:-m deblokkering echter ook tijdens de bereiding van het tonerpoeder zelf worden uitgevoerd, wat een belangrijke tijd- en werkbesparing oplevert. Het is gebleken dat Het blokkeringsproces daarbij goed in de hand kan worden gehouden en naar wens kan worden gestuurd.

5 Op deze wijze kan een tailor-made tonerpoeder van bijzonder goede kwaliteit worden verkregen. Een verder voordeel van zulk een gecombineerde bereidingswijze is dat wanneer men een tonerpoeder met een positief ladingsregelmiddel van het amine-type wenst te bereiden, in veel gevallen het positieve ladingsregelmiddel tevens voor een 10 juist verloop van de blokkering kan dienen, waardoor geen aparte katalysator of andere toevoeging meer is vereist.

Het tonerpoeder volgens de uitvinding kan worden bereid met behulp van een der voor de bereiding van tonerpoeders in het algemeen bekende methoden zoals bijvoorbeeld de kneed-, extrusie-15 of hete smeltmethode.

Bij de eerste twee methoden worden de hars, de kleurende bestanddelen en desgewenst andere bestanddelen, zoals” bijvoorbeeld een ladingsregelmiddel, in het algemeen bij ongeveer 90-130° C met elkaar vermengd, bij laatstgenoemde methode geschiedt dit in het 20 algemeen bij temperaturen tussen rond 150 en 250° C. Na afkoeling wordt de verkregen massa tot deeltjes van de gewenste fijnheids-graad, in het algemeen 2-50/cm, vermalen.

Van de drie bovengenoemde bereidingsmethoden is de hete smeltmethode voor de bereiding van het tonerpoeder volgens de uit-25 vinding het meest geschikt gebleken, vooral wanneer men de blokkeringsreacties tijdens de bereiding van het tonerpoeder laat plaatsvinden, wat om de hi ervoren genoemde redenen de voorkeur verdient. Het via die methode bereide tonerpoeder blijkt nog in hogere mate dan bij toepassing van de beide andere in het bijzonder 30 ten aanzien van zijn meest belangrijke eigenschappen zoals ladings-gedrag, stabiliteit en fixeergedrag te voldoen en reproduceerbaar te zijn. Dit is mede het gevolg van het feit dat bij die methode de temperaturen en verblijftijden het gemakkelijkst naar wens te regelen en in de hand te houden zijn.

35 Wanneer men een tonerpoeder wenst te bereiden waarvan de 781 05 02 - -7 - ; gemadificeenie epoxyhars voor een deel wordt verkregen door uit te gaan van een vloeibare epoxyhars en voor een deel door uit te gaan van een vaste epoxyhars,kan men de vloeibare en de vaste hars reeds vóór het uitvoeren van de blokkeringsreactie met elkaar 5 mengen. Men kan echter ook in een eerste fase eerst de epoxygroepen van de als uitgangsproduct gekozen vloeibare epoxyhars voor een bepaald deel van het uiteindelijk gewenste percentage,maar bij voorkeur voor minstens 70-80 % daarvan, blokkeren door reactie met een der hierboven genoemde monofunctionele blokkeringsmiddelen, bij 10 voorkeur in combinatie met de intermoleculaire reactie. Daarna voegt men de als uitgangsproduct gekozen vaste epoxyhars, of het mengsel van epoxyharsen, toe en laat de blokkering tot het uiteindelijk gewenste percentage in een tweede fase plaatsvinden. De gewenste andere ingrediënten voegt men bij voorkeur in de eerste fase toe om 15 een zo homogeen mogelijke menging te bewerkstelligen.

De tonerpoeders volgens de uitvinding laden in het algemeen tegen de gebruikelijke dragers, zoals bijvoorbeeld ijzerpoeder of met ijzer gecoat poeder, voldoende negatief op, zodat voor dat doel geen 1 adingsregelmiddel hoeft te worden toegevoegd. Desgewenst kan men 20 echter een negatief ladingsregelmiddel toevoegen. Een voor dit doel bruikbare verbinding is bijvoorbeeld Atlac 382E. (Jioly 4,4‘-isopropyli-deen-difenyl-propyleen-oxyd-fumaraat) een handelsproduct van de firma Atlas.

Voor het verkrijgen van een twee-componenten ontwikkelaar waarin 25 het tonerpoeder volgens de uitvinding een positieve lading verkrijgt, kan men het tonerpoeder mengen met een der speciaal voor dat doel bekende dragers. Zulke dragers worden bijvoorbeeld beschreven in de Britse octrooischriften No. 1 251 752, 1 342 748, 1 373 000, 1 389 744 en 1 438 973.

30 Indien men het tonerpoeder volgens de uitvinding met éën der ge bruikeli jke dragers, zoals ijzer, nikkel, metaaloxide, glas, zand of kwarts wenst te mengen, moet het tonerpoeder voor het verkrijgen van een voldoende positieve oplaadbaarheid een positief ladingsregelmiddel bevatten. Hiervoor kan men een der conventionele positieve 35 ladingsregelmiddelen gebruiken, waarvan Nigrosinebase en Nigrosine- - 8 - 7810502 hydrochloride de meest bekende zijn.

Bij voorkeur gebruikt men echter voor dat doel in het toner-poeder volgens de onderhavige uitvinding als positief ladingsregel-middel een epoxy-amine dat het chemisch reactieproduct is van een 5 epoxyhars met een basisch amine.

Voor de bereiding van de hier bedoelde epoxy-aminen kan men uitgaan van een der geredelijk in de handel verkrijgbare soorten epoxyharsen.

Bij voorkeur kiest men als uitgangshars een epoxyhars met een M.M.

10 van ten hoogste 1500 en een E.E.M. tussen 150 en 1000. Voorbeelden van handelsproducten die hieraan voldoen zijn Epikote 828, 1001 en 1004. De als uitgangshars gekozen epoxyhars wordt met een basisch amine tot reactie gebracht. Het basisch uitgangsamine moet een primair of een secundair, mono- of polyfunctioneel amine met een 15 pK -waarde >3, bij voorkeur met een pK -waarde tussen 8 en 11 zijn.

3 ......-3

De functionaliteit van een amine wordt bepaald door het aantal waterstofatomen aan basische stikstofatomen in het molecuul.

Voor de betekenis van de p«a-waarde wordt verwezen naar het boek "Dissociation Constants of organic bases in aqueous solution" van de 20 International Union of pure and applied chemistry, uitgave 1965, blz.l en 2.

Het is een additioneel voordeel van de toepassing van een epoxyamine als positief ladingsregelmiddel dat men door een uitgangsamine met een bepaalde pK -waarde te kiezen, de oplaadbaarheid van 25 de daarmee bereide tonerhars binnen bepaalde grenzen naar wens kan sturen. Daardoor heeft men een grotere vrijheid bij de keuze van de in de ontwikkelaar te gebruiken drager, waaraan in toenemende mate behoefte blijkt te bestaan.

Bij voorkeur gebruikt men voor de bereiding van het epoxyamine 30 al dan niet gesubstitueerde lager-moleculaire alifatische amines alsmede cyclo-alifatische en hetero-cyclische amines. Voorbeelden van goed bruikbaar bevonden ongesubstitueerde, monofunctionele alifatische amines zijn dipropyl-, di-isopropyl-, di-butyl-, di-pentyl en dihexyl-amine. Bijzonder goede resultaten werden verkregen met 35 alifatische hydroxy-alkyl amines in het bijzonder 2-methyl ami noethanol - 9 - ...

7810502 en 2J2,-imino-diethanol. Voorbeelden van met goed gevolg geteste polyfunctionele amines zijn 2-amino-ethanol, ethyleen-diamine, di ethyl een tri amine en 2>2,-(ethyleen di - i mi rro) di ethanol.

De bedoelde epoxyamines zijn door hun met de gemodificeerde 5 epoxyhars nauw verwante structuur gemakkelijk met de tonerhars mengbaar en vertonen praktisch geen neiging tot migratie. Daardoor is het daarmee bereide tonerpoeder goed uniform oplaadbaar en heeft een grote ladingsstabiliteit. Aangezien zij bovendien praktisch kleurloos zijn, kunnen daarmee positief oplaadbare tonerpoeders in 10 elke gewenste kleur worden bereid.

De te gebruiken hoeveelheden epoxyamine liggen in het algemeen tussen 0,01 en 1 equivalent base per kg toner, onder andere afhankelijk van de in de ontwikkelaar tesamen met het tonerpoeder te gebruiken drager. Met de tot nu toe meest gebruikte dragers wondt de gewenste 15 oplaadhoogte in de meeste gevallen verkregen wanneer per kg toner-poederi tussen 0,025 en 0,25 equivalent base in de vorm van een epoxyamine aanwezig is.

Het tonerpoeder volgens de onderhavige uitvinding kan ook als ëëncomponenten ontwikkelaar, dus zonder drager, voor de zogenaamde 20 unaire ontwikkeling worden gebruikt. In dat geval past men bij voorkeur de magneetborstel-ontwikkelmethode toe. Daarbij wordt het tonerpoeder in de vorm van een poederborstel, gevormd op de roterende buitenmantel van een van een magneetkern voorziene ontwikkelwals naar het ie ontwikkelen oppervlak gebracht. Voor dat deel wordt in de toner-25 deeltjes fijn verdeeld magnetiseerbaar materiaal, zoals bijvoorbeeld ijzerdeeltjeSj homogeen gedispergeerd. Deze worden in het algemeen tijdens de bereiding van het tonerpoeder, wanneer dit zich nog in de vloeibare fase bevindt, innig met de tonerhars vermengd. De benodigde hoeveelheden ijzerpoeder liggen in het algemeen tussen 30 en 80 gew. % 30 berekend op de hars.

Het is voordelig gebleken om ook voor de toepassing van het tonerpoeder volgens de uitvinding als unaire ontwikkelaar, een ladings-regelmiddel in het tonerpoeder aan te brengen. In het bijzonder geldt dit voor de ontwikkeling van negatieve elektrostatische beelden, in 35 welk geval uiteraard een positief ladingsregelmiddel moet worden 781 05 02 - 10 - gebruikt.

De uitvinding wordt aan de hand van de volgende, niet-limitatieve voorbeelden nader toegelicht. _

^ _______ — - . -_________ ______ -A

78 1 0 5 0 2 . u .

Voorbeeld 1

Ir» een mengketel voorzien van roerder en oliebadverwarming werden achtereenvolgens gebracht: - 22,0 g Epikote 828 (E.E.M = 185) 5 - 19,0 g 4-a,a-dimethylbenzyl fenol - 6,0 g van een reaktieprodukt van Epikote 1001 met 2-methylamino- ethanol als positief werkend ladingsregelmiddel - 6,0 g koolstof.

Dit mengsel werd vervolgens tot 180°C verwarmd en bij deze tempe-. 10 ratuur 90 minuten geroerd. Het fenolische blokken’ngsmiddel had kwantitatief gereageerd met de epoxyhars. Het restant was kleiner dan 0,1¾.

De E.E.M. van het mengsel was 3800, hetgeen betekent dat circa 88¾ van de epoxygroepen had gereageerd. Vervolgens werd toegevoegd 47,0 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150) en bij een temperatuur van 200°C werd nog 15 90 minuten geroerd. De E.E.M. van dit mengsel was toen 4250, hetgeen betekent dat van het totaal der epoxygroepen van de beide epoxyharsen circa 82¾ had gereageerd. De afgekoelde smelt werd gemalen en gezift waarbij deeltjes van circa 8 tot 24ym werden verkregen.

De glasovergangstemperatuur (Tg) bedroeg 51°C. Zij werd bepaald uit het 20 D.S.C.-thermogram opgenomen met een Du Pont 990 thermal analyser.

4 dl toner werden gemengd met 96 dl geoxideerd ijzerpoeder. De lading bedroeg + 15 uC/g; de permanentie was > 100.000 kopieën. Bij gebruik van de toner in een kopieerapparaat onder praktijk-kondities werden geen naar de aanwezigheid van vrije epoxygroepen terug te voeren nadelige 25 eigenschappen gekonstateerd.

De toner had een zeer gunstig fixeergedrag.

Bij toepassing in een kopieerapparaat met een kontaktfixeer-inrichting, die was voorzien van een siliconen-rubber beklede wals, waarvan de toplaag tevoren was verouderd (meetopstelling A), werd bij 30 een effektieve kontakttijd van 1,6 seconde een fixeertrajekt gevonden van 75 - 103°C (28°C). De ondergrens van het fixeertrajekt is de temperatuur waarbij het beeld nog juist voldoende is gefixeerd; de bovengrens is de temperatuur waarbij voor het eerst zogenaamde offset-beelden optreden, doordat het beeld op de fixeerrol en vandaar terug naar het 35 papier wordt overgedragen. Van een in de handel verkrijgbaar tonerpoeder 7810502 - 12 - op basis van een styreen-butylacrylaat-copolymeer bedroeg het fixeer-trajekt 102 - 133°C.

In een kontaktfixeerinrichting waarvan de /siliconen-rubberwals van een dunne laag siliconen-olie was voorzien (meetopstelling B), kon het op 5 de bovenbeschreven wijze bereide tonerpoeder bij een effektieve kontakt-tijd van 0,03 seconde bij een kontaktwals-temperatuur van 165°C uitstekend worden gefixeerd. Om het genoemde tonerpoeder op basis van een styreen-butylacrylaat-copolymeer in dezelfde tijd te kunnen fixeren, moest de temperatuur van de kontaktwals 210°C bedragen.

10 Voorbeeld 2

De werkwijze van voorbeeld 1 werd nagewerkt, maar nu met 47 g Epikote 1006 {E.E.M. = 1690) in plaats van Epikotë 1009. De mengtijd bedroeg 160 minuten. De Tg was 53°C.

De E.E.M. van het tonermengselwas5070 (87% der epoxygroepen had 15 gereageerd).

Eigenschappen toner kwamen overeen met die van voorbeeld 1.

Voorbeeld 3

Voorbeeld 1 werd nagewerkt, maar nu met benzoëzuur als blokke-ringsmiddel in plaats van 4-a,a-dimethylbenzyl fenol. De mengtijd na 20 het toevoegen van de Epikote 1009 bedroeg 40 minuten.

Ingrediënten: - 26,0 g Epikote 828 (E.E.M. = 185) - 12,0 g benzoëzuur - 6,0 g reaktieprodukt Epikote 1001 / 2-methyl ami noethanol 25 - 6,0 g kool stof - 50,0 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150).

De Tg was 49°C.

De E.E.M. was 5600 (dat wil zeggen 88% van de epoxygroepen had gereageerd).

30 Smelttrajekt in meetopstelling A bedroeg 88 - 122°C (34°C).

De ondergrens in meetopstelling B bedroeg 171°C.

De polariteit van de toner in een ontwikkelaar als beschreven in voorbeeld 1 was positief.

Voorbeeld 4 35 Een mengsel van - 13 - .

7810502 - 28,7 g Epikote 828 (E.E.M. = 185) - 24,3 g 4-a,a-dimethylbenzyl fenol - 6,0 g reaktieprodukt Epikote 1001 / 2-methyl ami noethanol werd 90 minuten verhit onder roeren bij 180°C. Daarna werd toegevoegd 5 - 41,0 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150) en 360 minuten gemengd bij 200°C.

De smelt werd overgebracht in een laboratoriumkneder en bij de kneed-evenwichtstemperatuur gedurende 60 minuten gemengd met - 100 g magnetiet (pigment).

De afgekoelde smelt werd vervolgens gemalen, aan een op zich bekende . 10 thermische afrondingsbehandeling onderworpen en gezift op een deeltjes-grootteverdeling tussen circa 10 en circa 30 ym. De éénkomponenttoner kon met goed resultaat worden gebruikt voor het ontwikkelen van negatief opgeladen fotogeleiders (onder andere op basis van ZnO) en kon op plain paper worden gefixeerd met de in voorbeeld 1 genoemde fixeer-15 opstelling (1,6 seconden kontakttijd) tussen 93°C en 125°C.

De Tg van de toner was 47°C.

De E.E.M. berekend op de organische stof (exclusief magnetiet) was 5100, dat wil zeggen 88¾ van de epoxygroepen had gereageerd.

Voorbeeld 5 20 Voorbeeld 1 werd nagewerkt, nu met de ingrediënten - 25,3 g Epikote 828 (E.E.M. = 185) - 21,7 g 4-α,α- dimethyl benzyl fenol - 0,5 g tetramethylammoniumchloride - 6,0 g koolstof 25 - 46,5 g Epikote 1009 (E.E.M. = 3150).

De thermische eigenschappen van de toner waren ongeveer gelijk aan die van de toner volgens voorbeeld 1. Gemengd met thermisch geblauwd ijzerpoeder in de verhouding 96 g ijzer / 4 g toner verkreeg de toner een negatieve polariteit.

30 De Tg was 52°C en de E.E.M. 4100.

Voorbeeld 6

Voorbeeld 1 werd nagewerkt, maar nu met weglating van het blok-keringsmiddel 4-a,a-dimethylbenzyl fenol. Na twee uur mengen werd een rubberachtig mengsel verkregen dat vrijwel niet maal baar en in het 35 geheel niet meer fixeerbaar was.

781 05 02 - 14 -

Claims (14)

1. Door warmte fixeerbaar tonerpoeder voor het ontwikkelen van latente elektrostatische beelden, dat in fföofdzaak bestaat uit fijn verdeelde tonerdeeltjes die kleurende bestanddelen, desgewenst een 5 5 ladingsregelmiddel,en thermoplastisch materiaal bevatten, dat overwegend bestaat uit epoxyhars, waarvan de oorspronkelijke epoxygroepen deels door chemische reaktie met een monofunktionele organische verbinding en deels door verknoping zijn geblokkeerd, met het ken me r k, dat de epoxyhars een epoxy-equivalentmassa heeft tussen ongeveer 2000 10 en 7500 en bestaat uit een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met een M.M. van ten hoogste ongeveer 1000 en met een E.E.M. van ten hoogste ongeveer 700 voor ongeveer 25-95¾ te blokkeren door chemische reaktie met een monofunktioneel carbonzuur, fenol of diaryl sulfonamide en voor ongeveer 5-75¾ door ver-15 knoping middels intermoleculai re reaktie met de hydroxyl groepen van de hars zelf en/of middels een eppxyharder, of uit een mengsel van ten minste 20 gew. delen van zulk een gemodificeerde epoxyhars met ten hoogste 80 gew. delen van een fenoxyhars en/of van een gemodificeerde epoxyhars die is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met 20 een M.M. van ten minste ongeveer 1500 en een E.E.M. van ten minste ongeveer 900 voor ten minste 5¾ te blokkeren door verknoping middels inter-moleculaire reaktie of een epoxyharder.

2. Tonerpoeder volgens conclusie 1, m e t h e t k e n m e r k, dat ten minste 20 gew.% van de gemodificeerde epoxyhars is verkregen 25 door de epoxygroepen van een vloeibare epoxyhars met een M.M. van ten hoogste ongeveer 500 en een E.E.M. van ten hoogste ongeveer 300 voor ongeveer 50-95¾ te blokkeren door chemische reaktie met een monofunktioneel carbonzuur, fenol of diarylsulfonamide en voor ongeveer 5-50¾ door verknoping middels intermoleculai re reaktie en/of een epoxyharder.

3. Tonerpoeder volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat ten hoogste 80 gew.% van de gemodificeerde epoxyhars bestaat uit een fenoxyhars of is verkregen door de epoxygroepen van een epoxyhars met een M.M. van minstens ongeveer 2500 en een E.E.M. van minstens ongeveer 2000 voor 5¾ te blokkeren door verknoping middels intermole-35 cul ai re reaktie en/of een epoxyharder. - 15 - 7810502

4. Tonerpoeder volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat bij de blokkering 4-a,a-dimethyl benzyl fenol is gebruikt.

5. Tonerpoeder volgens conclusie 1, 2 of 3, met het 5. e n m e r k, dat bij de blokkering al dan niet gesubstitueerd benzeensul fonanilide is gebruikt.

6. Tonerpoeder volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het als ladingsregelmiddel een epoxyamine bevat, dat het reaktieprodukt is van een epoxyhars met een basisch 10 amine.

7. Tonerpoeder volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het epoxyamine het reaktieprodukt is van een basisch amine en een epoxyhars met een molecuul gewicht van ten hoogste 1500 en een epoxy-equivalentmassa tussen 150 en 1000.

8. Tonerpoeder volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat het epoxyamine het reaktieprodukt is van een epoxyhars en een basisch amine met een pK -waarde tussen 8 en 11. α

9. Tonerpoeder volgens conclusie 6, 7 of 8, m e t het kenmerk, dat het epoxyamine het reaktieprodukt is van een 20 epoxyhars en een al dan niet gesubstitueerd alifatisch amine, in het bijzonder een hydroxy-alkylamine.

10. Tonerpoeder volgens één der voorgaande conclusies, met het k e n m e r k, dat het als kleurend bestanddeel fijn verdeeld magnetiseerbaar materiaal bevat.

11. Werkwijze voor de bereiding van een tonerpoeder volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat men de als uitgangsprodukten gekozen epoxyhars, respektievelijk epoxyharsen, in vloeibare toestand bij temperaturen tussen 150 en 250°C met de andere gewenste ingrediënten mengt en de blokkeringsreakties tijdens het 30 mengproces laat plaatsvinden.

12. Werkwijze volgens conclusie 11 voor de bereiding van een tonerpoeder volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat men eerst de epoxygroepen van de als uitgangsprodukt gekozen vloeibare epoxyhars voor een bepaald deel van het uiteindelijk gewenste 35 percentage, maar bij voorkeur voor minstens 70-80% daarvan, blokkeert 7810502 - 16 - .y ·. ‘ψ- . ..... en vervolgens daaraan de als uitgangsprodukt gekozen vaste epoxyhars, of mengsel van epoxyharsen, toevoegt en de blokkering tot het uiteindelijk gewenste percentage laat plaatsvinden.'

13. Tweekomponenten ontwikkelaar, m e t het k e n m e r k, dat 5 hij een tonerpoeder volgens één der voorgaande conclusies bevat tesamen met een drager waartegen het tonerpoeder triboëlektrisch oplaadt.

14. De uitvinding als in het voorgaande beschreven onder speciale verwijzing naar de voorbeelden. 7810502 - 17 - /