SE456120B - Sett att framstella en knottrig toner for elektrofotografisk kopiering eller elektrostatisk tryckning - Google Patents

Description

456 120 ,' 10. 15. 20. 25. 30. 35. <5 pm. Det är nämligen svårare att medelst mekaniska ren- gdringssystem avlägsna sådana fina partiklar från foto- trummans yta. ' Enligt det har nackdelen föreliggande uppfinning har visat sig att sfäriska partiklar ned knottrig yta ej med stark vidhäftning till Sådana har i många fall även lägre vidhäftning än tonerpartiklar framställda enligt den konventionella malningsprocessen. fototrumman. partiklar Föreliggande uppfinning avser således en toner som innefattar pigmenterad grundpartikel, eller huvudpar- tikel, med år storlek med en medeldiameter av 0,05-33% av grundpartikelns, år av partiklarnas yta belagd med det finkorniga poly- en vilken framställts genom suspensionspolymerisation, 2-25 pm, belagd med ett finkornigt polymerisat med en partikel- en medeldiamter inom intervallet vars yta eller huvudpartikëlns, medeldiameter. lämpligen än 202 merisatet.

MSI' som bildar ut- skall bör ca Storleken på de finkorniga partiklar på väsentligt på 33% företrädesvis maximalt 15% av grundpartikelns diameter. nedåt yta Således maximalt buktningar grund- eller huvudpartiklarnas vara mindre än dessa partiklar. diametern de finkorniga partiklarna vara Storleksgränsen avgörs av den minsta storlek som ger den önskade effekten av förminskad adhesion till foto- 0,005 pm Lämpligen kan de finkorniga par- 0,005-S fm, trumman. Redan "knottror" i storleksordningen förminskad adhesion. ha företrädesvis 0,02-2 Pm.

En ger tiklarna en kornstorlek inom intervallet annan faktor av betydelse är tåckningsgraden, dvs hur stor andel av partikelns yta som tâckes av finkor- niga Tätast möjliga ungefär 91% partiklar. täckning motsvarar eller För att till så hög täckningsgrad användas. av grundpartikelns huvudpartikelns yta. dock 50% täckningsgrad har visat minska vidhåftningen fototrumman behöver inte sig ge mycket stark minskning av vidhâftningen. En positiv effekt erhålles dock redan vid 202 tâckningsgrad. och 91%, Täcknings- graden bör således vara mellan 20% företrädesvis 30-802.

I princip strävar man efter att ha de finkorniga 10. 15. 20. 25. 30. 35. - 456 120 ett Skikt, åt' minstone delvis kan skiktet vara flera partiklar tjockt. partiklarna i endast monopartikulärt men Tonerpartiklar enligt uppfinningen med finkorniga bildar huvudpartiklarnas grundpartiklarnas på utbuktningar pâ kan framställas partiklar som eller yta ett antal olika sätt som beskrivas nedan.

Närmast beskrives här ett förfarande varvid finkorniga vidhäftas till färdiga framställda genom suspensionspolymerisation. Härvid blandas partiklar ytan av grundpartiklar pigment och ev. för vatten med användning av lämpligt höjas sfäriska först monomerer, monomerlöslig initiator, laddningsreglerare samt dispergeringsmedel pigmentet. emulgeras i Efter Blandningen temperaturen för Medel- 3-15 evakuering erhålles kan kolloidsystem. polymerisation varvid partiklar. diametern pâ dessa företrädesvis jJm.. vara 2-25 pm, De små polymerpartiklarna som lägges pâ grundpartik- larnas yta kan framställas genom emulsionspolymerisation mikrosuspensionspolymerisation pâ i sig kända sätt så kan inblandas vid mikrosuspensionspolymerisation. är de förankrade i grundpartiklarnas yta. eller varvid om önskas t ex laddningsreglerare och färgämnen önskvärt partiklarna år kan åstad- Det att finkorniga fast Detta kommas genom att grundpartiklarna mjukgöres genom små mängd- Dårigenom kan Lämpligt er eller uppvärmning. de är att de finkorniga partiklarna smälter in i grundpartikeln till mjukningsmedel genom finkorniga partiklarna smältas fast i ytan. ett djup motsvarande ca halva diametern av den fin- korniga partikeln.

Polymersammansättningen i de finkorniga partiklarna pä grundpartiklarnas kan vara densamma som i grund- Det dock polymertyp yta partikeln. kan vara fördelaktigt att välja en högsmältande i de finkorniga partiklarna En de finkorniga partiklarna mer pâ ytan. högre smältpunkt medför nämligen mindre risk för att agglomereras sinsemellan i stället för att häfta vid grundpartikelns yta vid pålägg- att de svârsmälta kan de förnätas i ninsgoperationen. För göra finkorniga partiklarna på ytan speciellt högre grad än grundpartiklarna.

De finkorniga partiklarna kan läggas på ytan av grand- 456 10. 15. 20. 25. 35. 120 partiklarna enligt såväl vât som torr metod.

Toner kan t ex framställas på det sättet att en vat- tendispersion av den pigmenterade grundpartikeln bringas i kontakt med en latex av det finkorniga polymerisatet, varefter ett skyddskolloidsystem utbildas i vattendisper- sionen och temperaturen höjes så att de finkorniga partik- larna vidhåftas till grundpartikelns yta.

Vid framställning enligt denna metod desaktiveras lämpligen först skyddskolloidsystemet, som använts för suspensionspolymerisationssteget för grundpartiklarna. Om exempelvis vissa oorganiska pulverstabilisatorer använts som skyddskolloid kan dessa lösas upp genom att man surgör vattensuspensionen av grundpartiklar. Sedan tillsättes långsamt latexen av de finkorniga partiklarna. Därvid bör man ha sådana betingelser att latexen av finkorniga partik- lar inte faller omedelbart när den kommer ned i suspensionen av grundpartiklar. Det föreligger nämligen dä en risk att de smâ kornen i latexen agglomereras sinsemellan istället för att Lägga sig pâ ytan av grundpartiklarna.

Efter en viss tids omröring har de finkorniga partik- larna fallit ut pâ grundpartiklarnas yta. Dä alkaliseras systemet för âterbildande av skyddskolloidsystemet. Därmed föreligger ingen risk för agglomerering av partiklarna då dispersionen värmes för insmältning av finkorniga partik- larna i ytan av grundpartiklarna. Därefter surgöres och tvättas.

För att ge rätt triboelektrisk laddning pâ tonern måste de finkorniga partiklarna pâ ytan ha bestämd tribo- laddning vilket kan åstadkommas genom att i efterhand ut- fälla ett laddningsreglerande ämne pâ de belagda partiklar- nas yta. Om de små ytpartiklarna framställes genom mikro- suspensionspolymerisation kan laddningsreglerande ämne alternativt inblandas i monomeren redan före polymerisa- tionen av de finkorniga partiklarna. Slutligen kan den kemiska sammansättningen hos de smâ ytpartiklarna väljas sådan att man inte behöver tillsats av extra laddningsreg- lerare. Exempel på sådana partiklar som ger positiv tribo- elektrisk laddning är finkorniga partiklar av polyakryl- nitril eller aminohaltig monomer. Vid användning av fin- f» 10. 15. 20. 25. 30. 35. 'grundpartiklarna 456 120 S korniga partiklar av polyvinylklorid, fluorpolymer etc erhålles negativ triboelektrisk Laddning.

Vid pâlâggning av de finkorniga partiklarna enligt torr metod torkas grundpartiklarna och satsas sedan i en blandare. För att hålla pulverbädden i jämn blandning är det fördelaktigt att även Till små polymerkornen som skall exempelvis de De små kornen inblanda större kulor, 5 mm stora glaskulor. pulverbädden satsas sedan läggas pä ytan. kan antingen föreligga som en dispersion i lämplig vätska eller i form av Pulverbäddens De partiklarna fastnar då pâ grundpartiklarnas yta och smälter varvid vätskan avdunstas i ett pulverbådden, mycket finkornigt redan torkat pulver. temperatur höjes under fortsatt blandning. finkorniga vid de högre temperaturerna delvis in i grundpartikeln.

Ett alternativt sätt att smälta fast de små polymer- partiklarna i ytan pâ grundpartiklarna är att de belagda blandas kort tid uppvärmes till 150-400°C beroende på uppehâllstiden in i en Luftström som under en i den heta zonen.

Enligt ovan beskrivna metoder framställes grundpar- tiklar först genom suspensionspolymerisation och dessa belägges därefter genom behandling med en latex av det finkorniga polymerisatet för att.ge knottriga tonerpartiklar enligt uppfinningen.

Enligt en föredragen metod för framställning av toner- man emellertid pâ annat det med knottrig yta förfar så först partiklar pvly- grundpartiklarna sätt, nämligen att en latex, dvs finkorniga merisatet, framställes varefter som i det följande, för detta förfarande, benämnes huvud- framställes suspensionspolymerisation det partiklarna genom i närvaro av den förframställda latexen. I följande kommer detta framställningssätt, som utgör en del av före- liggande uppfinning, att beskrivas närmare.

Enligt sättet framställes sfäriska partiklar med knottrig yta, vilka är användbara som toner för elektro- fotografisk kopiering och elektrostatisk tryckning, genom att man först framställer en latex, en vattenhaltig dis- persion, av fina polymerpartiklar. Latexen kan tillverkas enligt principen för emulsionspolymerisation med vatten- 456 10. 15. 20. 25. 30. 35. 120 lösliga initiatorer och lämpliga tensider eller enligt principen för mikrosuspensionspolymerisation varvid mono- meren först med hjälp av intensiv emulgering och tensider finfördelas i vatten och sedan polymeriseras med initiatorer som i allmänhet är lösliga i monomeren. I vissa fall kan dock även vattenlösliga initiatorer användas vid mikrosus- pensionspolymerisation. olösliga i monomerer Latexpartiklarna skall vara och andra lösningsmedel och.dårför år de företrädesvis förnätade. Latexpartiklarnas yta skall vidare ha en Bestämd hydrofil/hydr0f0b karaktär, Vid framställning av knottriga partiklar enligt det föredragna sättet blandas latex med en monomer eller mono- merblandning. Till monomeren kan tidigare ha satts mono- merlöslig initiator, pigment, laddningsreglerare, släppmedel etc. Blandningsbetingelserna, vad gäller pH etc, våljes sådana att latexkornen lämnar vattenfasen och går över till monomerfasen. Därefter tillföres ytterligare vatten och ett lämpligt kolloidsystem. Monomeren emulgeras till små droppar och temperaturen höjes för att åstadkomma poly- merisation. Efter polymerisation erhålles ett finkornigt pigmenterat pulver. Vid undersökning i scanning elektron- mikroskop visar det sig att latexkornen med lämplig hydro- fil/hydrofob balans har vandrat från droppens inre till ytan av de vid suspensionspolymerisationen bildade polymer- partiklarna. Därigenom erhålles en knottrig yta på dessa partiklar.

Genom variation av den hydrofila/hydrofoba balansen är det möjligt att styra latexkornens utträngning i för- hållande till de bildade huvudpolymerpartiklarnas grundyta.

Om latexkornen är mycket hydrofoba till sin karaktär, om de exempelvis framställts av ren styren, divinylbensen och med väteperoxid som initiator, då penetrerar de inte alls de bildade polymerkornens grundyta. Därför kan sådana latexkorn ej upptäckas genom att studera de bildade polymer- kornen i scanningmikroskop. Om å andra sidan latexkornen är alltför hydrofila kan de vid polymerisationen helt pres- sas ut ur huvudpartikeln och efter polymerisation återfinnas i vattenfasen. ih 10. 15. 20. 25. 30. 35. 456 120 beror bör huvudpartiklarna. hydrofilitet är polymerisationen börjas på ha Den hydrofilitet för hydrofilitet. än latexpartiklarnas Lämplig latexpartiklarna huvudpartiklarnas Latexpartiklarna hydrofilitet för latexpartiklarna högre polymeren i gränsen den nivå då pressas ut ur huvudpartikeln till vattenfasen.

Graden av hydrofilitet kan exempelvis regleras genom att vid framställning av latexkornen tillsätta vissa mängder monomer med anjonisk karaktär i alkalisk miljö, exempelvis Även- för- miljö kan byggas övre under metakrylsyra, itakonsyra, styrensulfonsyra etc. eningar med katjonisk karaktär i sur in i latexpolymeren för att göra latexkornen hydrofila, exem- trimetylammoniumetylmetakrylathalid. Det år dock nödvändigt att grupper för att hydrofilitet. Hydrofilitetsreglering kan pelvis inte använda joniserade åstadkomma även åstadkommas med polâra, ej joniserade monomerer kan även användas, såsom exempelvis metylmetakrylat, akrylnitril, allylalkohol, monomerer föredrages sådana 2-dimetylaminoetylmetakrylat. Som polära innehållande aminogrupper eller Det är amfotär såväl grupper för erhållande av lämplig-hydrofilitet. Avgörande för att latex- partiklarna skall bilda "knottror" dels att latexkornen ej är eller de monomerer som bygger upp huvudpartikeln dels att hydroxylgrupper. även möjligt att utnyttja latex som innehåller sura som basiska enligt denna metod är således lösliga i den monomer latexkornens yta har en mer hydrofil karaktär än polymeren i den bildade huvudpartikeln.

Om polymersammansättningen i latexkornen år sådan att latexkornen ej är lösliga i monomerer även utan förnät- ning behövs givetvis inte någon förnätning. Ett sådant exempel är latexkorn av polyakrylnitril eller sampolymerisat med hög andel akrylnitril. Annars förnätas latexkornen för att erhålla olöslighet.

Graden av förnätning i latexkornen har en viss be- tydelse. Vid låg iörnätningsgrad sväller latexkornen i monomererna. Storleken på knottrorna på slutpartikeln blir då större än storleken på kornen i den använda latexen.

Därigenom räcker också en mängd latex till för att täcka en större yta av huvudpartiklar. Svällningen av latexkornen 456 120 10. 15. 20. 25. 30. 35. medför även att skillnaden i hydrofilitet mellan monomeren och latexkornen minskas, eftersom de svällda latexkornens sammansättning blir mer lika monomerens.

Storleken på knottrorna bestämmes förutom av sväll- ningsgraden också av storleken på partiklarna i den använda latexen. Vid mindre storlek åtgår en lägre viktsandel Latex för att ge en bestämd täckning av ytan pâ slutkornen. Den minsta storleken pâ knottrorna beståmmes dels av den storlek knottrorna skall ha för att i tillräckligt hög grad elimi- nera attraktion pâ fototrumman på grund av van der Üaalska krafter och dels av den minsta _storlek som tekniskt kan framställas. När det gäller van der Haalsk attraktion mins- kas denna i hög grad redan då grundpartiklarna, huvudpar- tiklarna, fjârmas frân varandra med 10 nm. Om halva höjden av knottrorna ligger utanför grundpartikelns yta skulle det därför räcka med en diameter pâ 20 nm för partiklarna i den använda latexen. Den övre storleken pâ knottrorna år en diameter motsvarande ca 33% av den sfäriska huvud- partikelns diameter. Medeldiametern hos partiklarna i la- texen bör vara 0,05-33% av huvudpartikelns medeldiameter som i sig bör ligga inom intervallet 2-25 ym.

Den kemiska sammansättningen pâ latexkornen som bildar knottrorna kan väljas godtyckligt så Länge som partiklarna inte löser sig i den monomer eller monomerblandning som användes för att bilda huvudpartikeln. Dock mäste man som nämnts beakta den hydrofila-hydrofoba balansen. Dessutom mäste beaktas att knottrorna påverkar slutpartikelns tribo- elektriska egenskaper. Knottrorna representerar tonerpar- tiklarnas ytterkontur. Vid gnidning bestämmes därför den triboelektriska laddningens typ och nivâ av den kemiska sammansättningen pâ knottrorna. Vidare mäste beaktas att den elektrostatiska 'laddningen blir högre vid utskott i form av knottror pâ grund av pulverpartiklarnas ökade yta.

Det är lämpligt att välja en sâdan kemisk sammansätt- ning pâ latexpartiklarna som bildar knottrorna att de är hårdare än huvudpolymeren. Därigenom minskas deformationen när tonerpartiklarna attraheras till fototrumman och man fâr dâ mindre kontaktyta., Därigenom 'minskas de van der Naalska krafterna. En hårdare yta är även en fördel vid .H 10. 15. 20. 25. 30. 35. 456 120 lagring av pulvret genom att risken för sammanbakning mins- kar. Slutligen kan den hårdare ytan minska risken för klibb vid kontakt med de heta fixeringsvalsarna.

Täckningsgraden som år en betydelsefull faktor ligger inom tidigare angivna intervall. Typiska täckningsgrader vid detta framstållningssätt är 40-80% vid enkelskikt. be knottriga sfäriska att ge vidhåftning till sinsemellan partiklarna fördelar även i grafisk kopiering. Således har vi vidhäftning till nätet, elektrostatisk tryckning enligt metoden Sådana blir därför färgstarkare än om sfäriska partiklar med slät partiklarnas egenskap mindre ytor och kan ge andra sammanhang än elektrofoto- funnit att de ger mindre för silk-screen". om de användes "torr tryck yta användes.

Den knottriga ytan medför som nämnts, att den inbördes attraktionen mellan partiklarna minskas. Därigenom blir ett pulver bestående av sådana partiklar mer fririnnande.

Tack vare låg tendens till bildning av pulveraggregat är partiklar med knottrig yta fördelaktiga att användas även för pulverbeläggningsoperationer, för beläggning av t ex metallföremâl där pulvret sintras fast.

Nedan skall närmare diskuteras materialval och då annat ej anges gäller detta oberoende av framställningsmetod för de med finkornigt polymerisat belagda grund- eller huvudpartiklarna.

Som monomerer, ensamma eller i blandning, för fram- ställning av latexpartiklarna kan exempelvis användas styren och olika derivat av styren, akrylsyra och metakrylsyra, vinylidenfluorid, fler- vinylklorid, vinylfluorid, att akrylnitril, vinylacetat etc. För åstadkomma förnätning kan funktionella monomerer användas, exempelvis divinylbensen, etylenglykoldimetakrylat, trimetyl- Mängden latexpartiklarna etylenglykoldiakrylat, varieras ställda olpropantriakrylat etc. förnätare kan i hög så krav på rätt hydrofilitet och olöslighet. grad länge uppfyller För framställning av grundpartikeln, eller huvud- partikeln, kan samma monomerer som ovan, och även förnätare, komma ifråga, men i allmänhet väljes dock en sådan blandning ëïï deflflê får läêffl mjukningspunkt än latexpartiklarna. 456 120 10. 15. 20. 25. 30. 35. 10 Föredrágna huvudmonomerer för såväl latexpartiklar som grund- och huvudpartiklar är styren, akrylater och metakrylater. ' Som emulgator för framställning av latexpartiklarna användes gängse brukliga tensider för emulsions- resp mikro- suspensionspolymerisation. Man bör dock beakta att emul- gatorsystemet ej i för hög grad bör negativt påverka funk- tionen för det kolloidsystem som använts för framställning av grundpartikeln eller som i den senare metoden användes för framställning av huvudpartikeln. En fördel år det även om använda emulgatorer har sådan löslighet i vatten att de kan tvättas bort frân ytan pâ de färdiga knottriga toner- partiklarna.

Som initiatpr vid framställning av latexpartiklarna användas sedvanliga enligt emulsionspolymerisation kan vattenlösliga initiatorer, exempelvis persulfater, väte- peroxid, hydroperoxid etc. För latex enligt mikrosuspen- sionsprincipen kan sedvanliga monomerlösliga initiatorer användas, exempelvis dialkylperoxidikarbonater, tertbutyl- peroxipivalat, oktanoylperoxid, lauroylperoxid, tertbutyl- peroxi~2-etylhexanoat, bensoylperoxid, 2,2~azobisisobutyro- nitril, 2,2-azobis-2,4-dimetylvaleronitril och liknande föreningar. För framställning av grund- eller huvudpartik- larna kan användas samma initiatorer som för framställning av latex enligt mikrosuspensionsprincipen.

Som skyddskolloid i kolloidsystemet för framställning av grund- eller huvudpartiklarna kan användas vattenlösliga kolloider av typ cellulosaderivat, polyvinylalkohol etc eller pulverstabilisatorer av typ svârlösliga fosfater, metallhydroxider, kiselsyra etc. Pulverstabilisatorerna användes företrädesvis tillsammans med lämplig co-stabili- sator. ' Som färgämnen att blandas in i monomeren för grund- eller huvudpartiklarna användes oorganiska färgämnen, orga- niska färgämnen, magnetit eller carbon black. I vissa fall är det lämpligt att ytbehandla pigmenten för att de skall hälla sig finfördelade inuti monomerdropparna. Tonerpar- tiklar enligt föreliggande uppfinning kommer således att vara genompigmenterade, dvs färgämnet föreligger innesluteß 0' 10. 15. 20. 25. 30. 35. 456 120 11 och mer eller mindre jämnt fördelat, iden polymera grund- eller huvudpartikeln. Som tidigare nämnts finns även möjlig- het att åven låta fårgåmne och vissa andra tillsatser ingå i Latex framställd medelst mikrosuspensionsförfaranden.

Uppfinningen beskrives närmare i följande utförings- exempel, vilka emellertid ej är avsedda begränsa densamma.

Delar och procent avser viktdelar respektive viktprocent såvida annat ej angives. ' Exemgel 1: Illustrerar framställning av anjonisk latex. 110 g styren, 0,33 g natriumdodecylsulfat och vatten till en 1,5 liters dubbelmantlad glasautoklav försedd med omrórare och ventil för evakuering kvävgastillsats. till 80°C Vid 80°C satsades 33 g av en 1%-ig kalium- totalt 1067 g satsades i och Blandningen vårmdes under snabb omrörning. under persulfatlösning samtidigt som blandningen försattes kvävgasatmosfär. Polymerisationen fick sedan fortlöpa under 12 timmar, vilket resulterade i en 0,28¿pm 82-ig seedlatex. 0,30 cylsulfat och vatten till totalt 1060 g satsades till samma 300 g av ovanstående seedlatex, g natriumdode- utrustning som ovan men i detta fall var även en dropptratt ansluten. I dropptratten satsades 100 g monomer. Beroende pâ önskad sammansättning av den slutgiltiga latexen satsades olika mängder av metakrylsyra, divinylbensen (ca 50%) och styren. I detta exempel satsades 1,8 g metakrylsyra, 24 g ca 50% divinylbensen och 74,2 g styren, vilket antas ge en polystyrenlatex förnätad med 9,72 divinylbensen (1002) och som även innehåller 1,52 metakrylsyra.

Blandningen i glasautoklaven vårmdes till 80°C under måttlig omrörning. Vid 80°C satsades 40 g av en 1%-ig ka- liumpersulfatlösning samtidigt som blandningarna i auto- klaven och dropptratten försattes under kvåvgasatmosfär.

Monomerblandningen fick sedan droppa ner i autoklaven under fick 12 timmar, vilket resulterade i en 0,48 /um 9%-ig latex ca 3 timmar. Polymerisationen sedan fortlöpa under som antas ha ovan beskrivna polymersammansättning.

Exemgel 2: Illustrerar framställning av tonerpartiklar med ”knottrig yta".

Till en lösning av 2 kg 0,16 molal trinatriumfosfat satsades under omrörning 520 g 1,0 molal kalciumkloridlös- 456 120 10. 15. 20. 25. 30. 35. 12 ning och till slut 150 g 0,22 natriumdodecylbensensulfonat- lösning. Den nu erh8llna blandningen spåddes till 2965 g med 0,22 kaliumdikromatlósning och utgör dispergerings- mediet. 700 g styren, 300 g butylmetakrylat, 80 g sot "Prin- tex v" (Degussa), 3 g laddningsreglerare “Neozapon Schwartz XS1" (BASF) och 3,5 g azobisisobutyronitril och 50 g poly- etenvax, som släppmedel, revs under kylning i en pärlkvarn till en dispergerad kol-monomerdispersion. Dispersionen värmdes långsamt under fortsatt rivning till 10S°C. 1 kg av den varma kol-monomer-dispersionen 'tappades till en autoklav som innehöll 555 _g 9%-ig latex enligt exempel 1 och vatten till totalt 1 kg. Under långsam omrörning satsades HCL tills latexen var absorberad av monomerfasen.

Detta konstaterades med hjälp av en enkel mikroskopunder- sökning. Därefter alkaliserades blandningen (ca pH 9) med NH3 och 35 g 2,2'-azobis(2,4-dimetylvaleronitril) satsades.

Efter nâgra minuters omrörning satsades dispergeringsmediet (2965 g enligt ovan). Omrörningen i autoklaven ökades så att man fick en god omrörning och blandningen recirkulerades genom en dispergeringsenhet "Ystral" (Bergius Trading AB) och därvid emulgerades till en lämplig storlek för tonerpar- tiklar. Autoklaven försattes under kvävgasatmosfär och fick polymerisera under 18 timmar vid 6S°C och måttlig omrörning. Därefter kyldes suspensionen till rumstemperatur. pH justerades med HEL till 2, varvid kalciumfosfat, som fungerar som skyddskolloid löstes upp. Suspensionen filt- rerades och tvättades först med surgjort vatten och därefter med rent vatten för att till slut torkas vid 35°C. Under- sökningen med scanning elektronmikroskop visade att de förnâtade polystyrenlatexpartiklarna med 1,52 metakrylsyra hade orienterats till tonerpartiklarnas fasgränsyta så att ca halva volymen av latexpartiklarna stack upp över fasgränsytan.

Kopieringsförsök i Mita DC 3132 med Höganäs carrier gav utmärkta kopieringsegenskaper och reproducerbarheten var fortfarande bra efter 30 000 kopior.

Exemgel_;: Illustrerar hur man kan styra latexpartiklarnas läge i tonerpartiklarnas fasgränsyta vid framställning av "knottriga" tonerpartiklar. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 456 120 1.3 Fyra stycken latexar med varierande halt metakrylsyra 0,52, 12, 22 och 2,62 och konstant mängd divinylbensen 9,72 framställdes enligt exempel 1.

Pâ sätt och ordning 52 av ovan beskrivna latexar (räknat som torr Latex) till 1 kg sedan emulgerades samma som i exempel 2 absorberades i tur av den varma kol-monomer-dispersionen och polymeriserades i enlighet med Pâ detta sätt fick man fyra Undersökningar SOIII vad som beskrivs i exempel 2. olika tonertyper med varierad knottrighet. med scanning elektromikroskop visade att: 1) Tonerpartiklarna i fallet där latex med 0,52 met- akrylsyra hade absorberats hade en nästan slät yta. 2) Tonerpartiklar med 12 metakrylsyralatex hade en ojämn yta, men endast en mindre del av latexpartiklarnas diameter stack upp över tonerpartiklarnas fasgrånsyta. innehållande 22 metakryl- syra hade en ojämn yta och latexpartiklarna var vål synliga 3) Tonerpartiklar med latex över fasgränsytan. Man kan uppskatta att drygt halva dia- metern stack upp över fasgränsytan. 4) Tonerpartiklar med latex innehållande 2,62 met- akrylsyra hade också väl synliga latexpartiklar i ytan och dessa var mer än hälften ovanför fasgrånsytan.

I samtliga fall var ojåmnheterna tämligen jämt för- delade över tonerpartiklarnas yta. Kopieringsförsök i Mita DC 3131 med Höganäs carrier gav utmärkta kopieringsresultat framför allt med tonertyper med latex innehållande högre andel metakrylsyra.

Exempel 4: Illustrerar hur man kan styra storleken och täckningsgraden av knottror pâ tonerpartiklarna.

En latex med 2,62 metakrylsyra och 52 divinylbensen (räknat som 1002) framställdes enligt exempel 1 men seed- latex-mängden och totalt tillsatt monomer var anpassad så att man fick en 0,3 Pm latex. Pâ samma sätt som i exempel 3,22 (råknad latex) latex till kol-monomer-dispersion som emulgerades och poly- 2. Detta täckningsgraden 2 absorberades 2 respektive som torr resulterade (andel slät toneryta utan Fallet enlighet med exempel och ökade förhållande till total meriserades ' i att man först främst latextäckt yta i absorption av latex) med ökad mängd absorberad latex. 456 120 10. 15. 14 med absorption av 3,22 Latex gav en bättre täckningsgrad' än i något av fallen i exempel 2 och 3. Detta är troligen inte bara pâ grund av att man absorberade en finare latex (0,3 km jämfört med 0,5 ym i exempel 2 och 3) utan även att latexen har lägre förnåtningsgrad, vilket medför att Latexpartiklarna sväller mer i detta exempel. Man finner också att knottrorna i detta exempel har en diameter på ca 0,4 fm, vilket betyder att latexpartiklarnas massa har ökat i motsvarande mån. Ett tredje försök i detta sammanhang var absorption av 5% 0,5 Jum Latex (räknad som torr) med 2,6% metakrylsyra och 5% divinylbensen eller med andra ord samma storlek och mängd som i exempel 2 och 3 men med lägre förnâtningsgrad. Detta resulterade i att man fick så mycket latex orienterad till tonerpartikelytorna att tonerpartiklarnas grundform ändrades frân sfärisk till bucklig och därmed ökad yta för den orienterande latexen.

Kopieringsförsök med toner med 3,22 absorberad latex enligt ovan gav i likhet med tidigare exempel bra kopieringsre- sultat. 20. Exempel S: lllustrerar framställning av amfotår latex. 25. 30. 35.

I samma utrustning som i exempel 1 satsades 1,5 g "Querton 16Cl29 (KenoGard), 1,5 g 1mM CuS04 och vatten till totalt 1032 g. Till den anslutna dropptratten satsades 150 g styren. Blandningen i glasautoklaven vârmdes till 80°C under måttlig omrörning. Vid 80°C satsades 18 g 3,52- ig H2O2 samtidigt som blandningarna i glasautoklaven och dropptratten försattes under kvävgasatmosfär. Monomeren fick sedan droppa ner i autoklaven under ca Q timme. Efter ytterligare 2 timmar satsades 1,5 g Querton 16Cl29 och autoklaven försattes under kvävgasatmosfär pâ nytt. Polyme- risationen fick sedan fortlöpa under 10 timmar, vilket resulterade i en 0,13lpm 11%-ig seed latex. 150 g av ett seed-latex, 3,3 g Querton 16Cl29, 1,5 g 1mM CuS0¿ och vatten till totalt 1082 g satsades i samma utrustning som ovan. I dropptratten satsades 103,5 g mono- mer. Beroende pâ önskad sammansättning av den slutgiltiga latexen satsades olika mängder av (2-dimetylaminoetyl)met- akrylat (DMAEMA), metakrylsyra, divinylbensen (ca 50%) och Styren. xzu 10. 15. 20. 25. 30. 35. 456 120 15 I detta exempel satsades b,71 g DMAEMA, 0,51 g met- akrylsyra, 12 g ca 50% divinylbensen och 86,28 g styren, vilket antas ge en polystyrenlatex förnätad med 5% divinyl- bensen (1001) och som även innehåller 3,92 DMAEHA samt 0,42 metakrylsyra.

Blandningen i autoklaven pH-justerades till 2 med HCL och värmdes till 80°C under måttlig omrörning. Vid 80°C satsades 15 g 3,52-ig H202 samtidigt som blandningarna i autoklaven och dropptratten försattes under kvävgasat- mosfâr. Monomerblandningen fick sedan droppa ner i -auto- klaven under ca 3 timmar. Folymerisationen fick sedan fort- löpa under 12 timmar, vilket resulterade i en 0,2/um 9%- ig latex, som antas ha ovan beskrivna polymersammansättning.

Exemgel 6: illustrerar framställning av tonerpartiklar med "knottrig yta" med amfotär Latex.

Pâ samma sätt som i exempel 2 absorberades 3,S% am- fotärisk latex (räknad som torr) enligt exempel 5 till den varma kol-monomer-dispersionen, men absorptionen ägde rum alkaliskt med NH3/Na0H. Efter absorptionen justerades pH till ca 9, varvid blandningen emulgerades och polymeri- serades i enlighet med exempel 2.

Undersökningen med scanning elektronmikroskop visade att de 0,2 pm stora latexpartiklarna hade orienterats till ytan. Tonerpartiklarnas grundform var också ändrad från slät sfärisk till bucklig sfärisk.

Pâ samma sätt som i exempel 5 tillverkades 2 ytter- ligare latexar som hade samma totalhalt räknat i mol av amin och karboxylsyragrupper men förhållandet var ändrat från 5:1 till 1:1 respektive 1:5 av amin-karboxylsyra.

Pâ samma sätt som ovan framställdes 2 ytterligare typer av tonerpartiklar med dessa nya latexar.

Undersökningen 'i mikroskop visade att även för de tvâ senare typerna hade de 0,2 jam stora latexpartiklarna orienterats till ytan. I dessa fall var tonerpartiklarnas grundform dock fortfarande slät, men över fasgränsytan stack således en del av latexpartiklarnas diameter ut.

Pâ detta sätt framställdes partiklar lämpliga för kopiering eller elektrostatisk tryckning.

Exemgel 7: illustrerar orientering av katjonisk latex. 456 120 10. 15. 20. 16 Pâ samma sätt som i exempel S framställdes katjonisk förnätad latex baserade pâ 2-trimetylammoniummetakrylat- bromid (TMAEMA) med den skillnaden att TMAEMA satsades i autoklaven medan endast divinylbensen och styren satsades i dropptratten. Pâ samma sätt framställdes 0,2 pm polysty- renlatexar förnåtade med 5% divinylbensen (1002) och som innehöll 0,5, respektive 4,12 TMAEMA. Pâ samma sätt som i exempel 2 absorberades 3,52 av ovan katjoniska latexar (räknad som torr) till den varma kol-monomer-dispersionen och latexen absorberades med NH3/Na0H. pH justerades_till ca 9 varvid blandningen emulgerades och polymeriserades i enlighet med exempel 2. Pâ detta sätt erhölls tvâ olika tonertyper. Undersökningar med scanning elektronmikroskop visade att latexpartiklarna hade orienterats olika mycket till ytan Baserade på latexens TMAEMA-halt.

I fallet med 0,52 TMAEMA i latexen hade latexen inte orienterats till ytan. I fallet med 4,12 TMAEMA i latexen hade latexpartiklarna till stor del agglomererat utanför tonerpartiklarna och således gått ut i vattenfasen. Detta visar att även för TMAEMA innehållande latex kan man styra latexens orientering efter det den har absorberats i kol-mo- nomer-dispersionen. lb

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 456 1-20 17 Patentkrav

1. Sätt att framställa knottrig toner för elektro- fotografisk kopiering ellereflektrostatisk tryckning k ä n- n e t e c k n a t därav, att en genompigmenterad, ter- moplastisk grundpartikel med en medeldiameter inom inter- vallet 2 tion av monomer eller - 25 pm framställes genom suspensionspolymerisa- monomerblandning i närvaro av en latex vars partiklar har en storlek med en medeldiameter av 0,05 - 33 % av grundpartikelns medeldiameter och är olös- liga i monomerfasen för suspensionspolymerisationen och har en högre grad av hydrofilitet än polymermaterialet i de vid suspensionspolymerisationen bildade grundpartiklarna varvid latexpartiklarna vandrar till ytan av de bildade grund- partiklarna till en täckningsgrad av 20 - 91 % av grund- partiklarnas yta.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att latexpolymermaterialet härstammar från en monomerblandning vilken för hydrofilitetsreglering innehåller en monomer med anjonisk laddning i alkalisk miljö.

3. Sätt enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att latexpolymermaterialet härstammar fràn en monomerblandning vilken för hydrofilitetsreglering innehåller en monomer med katjonisk laddning i sur miljö.

4. Sätt att latexpolymermaterialet vilken för innehåller en monomer med aminogrupp.

5. Sätt enligt k ä n n e t e c k n a t därav, att latexpolymermaterialet härstammar från en hydrofilitetsreglering innehåller en monomer med hydroxylgrupp.

6. Sätt av krav 1 till 5, k ä n n e- t e c k n a t därav, att latexpartiklarna är förnätade. enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, härstammar från en monomerblandning, hydrofilitetsreglering krav 1, monomerblandning vilken för enligt något