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Dokumentenidentifikation DE60035819T2 06.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001033629
Titel Verfahren zur Tonerherstellung
Anmelder Xerox Corp., Rochester, N.Y., US
Erfinder Dutoff, Bevery C., Mississauga, Ontario L5N 3R8, CA;
Smith, Paul F., Toronto, Ontario M6R 1H6, CA;
Wong, Raymond W., Mississauga, Ontario L5M 4G8, CA;
Ong, Beng S., Mississauga, Ontario L5L 4V9, CA
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60035819
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.02.2000
EP-Aktenzeichen 001041052
EP-Offenlegungsdatum 06.09.2000
EP date of grant 08.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse G03G 9/09(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G03G 9/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf Tonerherstellungsverfahren gerichtet und insbesondere auf das Aggregieren und Coaleszieren oder das Verbinden einer Latex, eines Färbemittelpigments, eines Farbstoffes oder Mischungen derselben und Additivteilchen wie bekannte Toneradditive wie Ladungsadditive, Wachse sowie Oberflächenadditive aus Siliciumdioxid, Metalloxiden, Metallsalzen von Fettsäuren und Mischungen derselben gerichtet. In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Tonerherstellungsverfahren gerichtet, die Tonerzusammensetzungen mit z. B. einem volumenmittleren Durchmesser von 1 &mgr;m bis 20 &mgr;m (1 Mikron bis 20 Mikron) und vorzugsweise 2 &mgr;m bis 10 &mgr;m (2 Mikron bis 10 Mikron) und einer engen Verteilung der Teilchengrößen von z. B. 1,10 bis 1,35, wie es durch das Coulter Counter-Verfahren gemessen wird, ohne die Notwendigkeit, auf konventionelle Pulverisierungs- und Klassifizierungsverfahren zurückzugreifen zu müssen, zur Verfügung stellen, und wobei das Waschen des Toners es dem gewählten oberflächenaktiven Mittel für den Latex, das hydrolysierbar oder spaltbar sein kann, ermöglicht, sich dadurch in eine im Wesentlichen inerte Form umzuwandeln, oder wobei das oberflächenaktive Mittel in eine Form umgesetzt wird, welche leicht von dem Toner entfernt wird, um eine geeignete triboelektrische Ladung des Toners bereit zu stellen, und wobei das Entfernen des gewählten oberflächenaktiven Mittels vermieden wird und ein Waschen nicht notwendig sein muss, oder wobei das Waschen im Wesentlichen verringert oder eliminiert werden kann. In wichtigen Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung die Stabilisierung von Färbemitteln wie Pigmenten mit spaltbaren nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln, und wobei diese oberflächenaktiven Mittel leicht hydrolysiert werden können, durch z. B. die Zugabe einer Base zu dem oberflächenaktiven Mittel in dem pH-Bereich von 8 bis 13 in oder erst modifiziert in wasserlösliche Komponenten zum einfachen Waschen derselben und das Entfernen des gebildeten Toners. In Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung die Auswahl von Färbemitteldispersionen, die vorzugsweise spaltbare oberflächenaktive Mittel der hierin dargestellten Formeln oder Mischungen derselben enthalten, für Emusions-/Aggregations/Coaleszenz-Verfahren, und wobei in Ausführungsformen solche oberflächenaktiven Mittel eine Phosphatesterbindung in der Hauptkette enthalten. Die resultierenden Toner können für bekannte elektrofotografische bildgebende und Druckverfahren einschließlich digitale Farbverfahren gewählt werden.

Die mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildeten Toner sind besonders für bildgebende Verfahren nützlich, insbesondere xerografische Verfahren, die vorzugsweise eine hohe Tonerübertragungseffizienz von z. B. 92 bis 100 Prozent besitzen, wie solche mit einem kompakten Maschinendesign ohne einen Reiniger oder solche, die konstruiert sind, um hochqualitativ farbige Bilder mit exzellenter Bildauflösung zur Verfügung zu stellen, mit einem akzeptablen Signal zu Hintergrundverhältnis und einer Bildgleichmäßigkeit. Zudem ermöglichen die stabilisierten Färbemitteldispersionen vorzugsweise nach dem Entfernen des gewählten oberflächenaktiven Mittels hochstabile triboelektrische Ladungen des Toners von 20 bis 50 Mikrocoulomb pro Gramm, wie es durch ein bekanntes Faradaysches Käfigverfahren bestimmt wird, und wobei die triboelektrischen Werte nicht wesentlich durch eine relative Feuchte von 20 bis 80 Prozent beeinträchtigt werden.

STAND DER TECHNIK

In dem U.S. Patent 4,996,127 wird ein Toner aus assoziierten Partikeln von Sekundärteilchen dargestellt, die Primärteilchen aus einem Polymer mit sauren oder basischen polaren Gruppen und ein Färbemittel enthalten. In dem U.S. Patent 4,983,488 wird ein Verfahren zur Herstellung von Tonern durch das Polymerisieren eines polymerisierbaren Monomers, das durch Emulgieren in der Gegenwart eines Färbemittels und/oder eines magnetischen Pulvers dispergiert wird, offenbart. Von diesem Verfahren wird angenommen, dass es in der Bildung von Teilchen wie in dem U.S. Patent 4,797,339 resultiert, worin ein Verfahren zur Herstellung von Tonern durch Emulsionspolymerisation von Harzen offenbart wird, worin ähnlich zu dem '127er Patent bestimmte polare Harze gewählt werden.

Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, einfache und ökonomische Verfahren zur Herstellung von schwarzen und gefärbten Tonerzusammensetzungen mit exzellenten Färbemitteldispersionen zur Verfügung zu stellen, die das Erreichen einer exzellenten Farbdruckqualität ermöglichen.

Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zur Herstellung eines Toners gemäß den Ansprüchen 1 und 8 sowie ein Verfahren zur Stabilisierung einer Färbemitteldispersion von Anspruch 9 zur Verfügung.

Bevorzugte Ausführungsformen werden in den Unteransprüchen dargestellt.

In einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 1 &mgr;m bis 15 &mgr;m (1 Mikron bis 15 Mikron) und vorzugsweise 2 &mgr;m bis 10 &mgr;m (2 Mikron bis 10 Mikron) und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,10 bis 1,28 und vorzugsweise von 1,15 bis 1,25, wie es durch ein Coulter Counter-Verfahren gemessen wird, zur Verfügung gestellt, und zwar ohne die Notwendigkeit, auf konventionelle Klassifizierungen zurückgreifen zu müssen, um die Verteilung der Tonerteilchengröße einzuengen.

In einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Toners durch das Aggregieren und Coaleszieren oder Verbinden (Aggregation/Koaleszenz) einer Latex, eines Pigments und Additivteilchen zur Verfügung gestellt, und wobei für die Pigmentdispersion ein hydrolysierbares, nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel gewählt wird.

Aspekte der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend das Mischen (1) einer Färbemitteldispersion, enthaltend ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel, und (2) einer Latexemulsion, und worin die Latexemulsion ein Harz und ein oberflächenaktives Mittel enthält, und worin das nichtionische oberflächenaktive Mittel für das Färbemittel gemäß den Formeln (I) oder (II) ist, oder optional Mischungen davon

worin R1 eine hydrophobe aliphatische oder hydrophobe aromatische Gruppe ist; R2 aus der Gruppe, bestehend aus mindestens einem aus Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Alkylaryl und Alkylarylalkyl ausgewählt ist; R3 gleich Wasserstoff oder Alkyl ist; A eine hydrophile Polymerkette ist und m die Zahl von A-Segmenten ist; ein Verfahren, worin R1 eine hydrophobe Gruppe aus Alkyl oder Aryl ist; und worin ein Erwärmen auf unterhalb oder gleich der Glasübergangstemperatur der Harzlatex durchgeführt wird, um Aggregate zu bilden, gefolgt von Erwärmen auf oberhalb oder gleich der Glasübergangstemperatur des Harzes, um die Aggregate zu coaleszieren; ein Verfahren, worin R1 Alkyl ist, m eine Zahl von 2 bis 60 und das hydrophile Polymer A ein Polyoxyalkylenglycol) ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem verzweigten Polyoxyalkylenglycol, einem Block-Polyalkylenglycol und einem homopolymeren Polyoxyalkylenglycol besteht; ein Verfahren, worin m eine Zahl von 5 bis 60 oder 10 bis 50 ist; ein Verfahren, worin das gewichtsdurchschnittliche Molekulargewicht von A gleich 100 bis 3000 ist; ein Verfahren, worin R1 Methylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl, Pentylphenyl, Hexylphenyl, Octylphenyl oder Nonylphenyl ist; R2 Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Methyl- phenyl oder Propyl ist; R3 Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl ist; und A Polyoxyalkylenglycol, Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol ist; ein Verfahren, worin R1 eine Alkylarylgruppe oder eine Alkylarylgruppe mit einem Substituenten aus Fluor, Chlor oder Brom ist, wobei das Alkyl 2 bis 30 Kohlenstoffatome enthält; R2 ein Alkyl ist, das 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält; R3 ein Alkyl ist, das 1 bis 3 Kohlenstoffatome enthält; und worin A ein hydrophiles Poly(oxyalkylenglycol) ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem verzweigten, Block- oder homopolymeren Polyoxyalkylenglycol besteht, das aus Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen abgeleitet ist; worin m eine ganze Zahl von 2 bis 500 ist; ein Verfahren, worin das Latexharz durch die Polymerisation von Monomeren hergestellt wird, um eine Latexemulsion mit Submicronharzpartikeln in der Größenordnung von 0,05 bis 0,3 &mgr;m (0,05 bis 0,3 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser zur Verfügung zu stellen, und worin der Latex ein ionisches oberflächenaktives Mittel, einen wasserlöslichen Initiator und ein Kettenübertragungsmittel enthält; das Zugeben eines anionischen oberflächenaktiven Mittels, um im Wesentlichen die Größe der gebildeten Toneraggregate zu erhalten; danach das Coaleszieren oder Verbinden der Aggregate durch Erwärmen; und optional Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners; ein Verfahren, worin Isolieren, Waschen und Trocknen durchgeführt werden; ein Verfahren, worin R1 ein Alkylaryl oder eine Alkylarylgruppe mit einem Substituenten aus Fluorid, Chlorid oder Bromid ist, worin Alkyl 2 bis 30 Kohlenstoffatome enthält; R2 ein Alkyl ist, das 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält; R3 ein Wasserstoff oder ein Alkyl aus 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, worin A ein Poly(ethylenglycol) ist; und worin das Molekulargewicht Mw von A 104 bis 2500 ist; ein Verfahren, worin R2 ein Alkylphenyl mit einem Alkyl aus 4 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, oder worin R2 ein Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist; ein Verfahren, worin das Alkylphenyl ein Octylphenyl ist und R2 ein Methyl ist; ein Verfahren, worin R2 Wasserstoff oder Methyl ist und worin der Poly(ethylenglycol) eine Anzahl von Wiederholungseinheiten von 4 bis 50 aufweist; ein Verfahren, worin das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel als Färbemittel in einer Menge von 0,05 bis 60 Gew.-% basierend auf dem Gesamtgewicht der Feststoffe der Färbemitteldispersion gewählt wird; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel spaltbar oder hydrolysierbar ist und in einer Menge von 1 bis 12 Gew.-% gewählt wird; ein Verfahren, worin die Temperatur, bei der die Aggregation erzielt wird, die Größe der Aggregate steuert, und worin die fertige Tonergröße 2 bis 15 &mgr;m (2 bis 15 Mikron) im volumenmittleren Durchmesser beträgt; ein Verfahren, worin die Temperatur der Aggregation bei 45 bis 55 °C liegt und worin die Coaleszenz- oder Fusionstemperatur bei 85 bis 95 °C liegt; ein Verfahren, worin das Färbemittel ein Pigment ist und worin die Pigmentdispersion ein ionisches oberflächenaktives Mittel enthält und die Latexemulsion ein ionisches oberflächenaktives Mittel von entgegengesetzter Ladungspolarität zu dem ionischen oberflächenaktiven Mittel enthält, das in der Färbemitteldispersion vorhanden ist; ein Verfahren, worin die Aggregation bei einer Temperatur von 15 °C bis 1 °C unterhalb der Tg des Latexharzes für eine Dauer von 0,5 bis 3 Stunden durchgeführt wird; und worin das Koaleszieren oder die Fusion der Komponenten der Aggregate zur Bildung der integralen Tonerteilchen, die aus Färbemitteln bestehen, und des Harzes bei einer Temperatur von 85 °C bis 95 °C für die Dauer von 1 bis 5 Stunden erreicht wird; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel für den Latex aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfat und Natriumdodecylnaphthalinsulfat besteht; ein Verfahren, worin das Färbemittel Kohlenschwarz, Cyan, Gelb, Magenta oder Mischungen derselben ist; ein Verfahren, worin die isolierten Tonerteilchen im volumenmittleren Durchmesser 2 bis 10 &mgr;m (2 bis 10 Mikron) aufweisen und die Verteilung der Teilchengröße derselben bei 1,15 bis 1,30 liegt; ein Verfahren, worin zu der Oberfläche der gebildeten Tonermetallsalze Metallsalze von Fettsäuren, Siliciumdioxidarten, Metalloxide oder Mischungen derselben jeweils in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der erhaltenen Tonerteilchen hinzu gegeben werden; ein Verfahren, das das Mischen einer Harzlatex, eines ionischen oberflächenaktiven Mittels und der Färbemitteldispersion und eines oberflächenaktiven Mittels der Formeln (I) oder (II), das Erwärmen der resultierenden Mischung auf unterhalb oder gleich der Glasübergangstemperatur des Harzes, gefolgt von Erwärmen der resultierenden Aggregate auf oberhalb oder gleich der Glasübergangstemperatur des Harzes und optional das Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners; ein Verfahren, worin der Toner isoliert, gewaschen und getrocknet wird und der Toner einen volumenmittleren Durchmesser von 1 bis 20 &mgr;m (1 bis 20 Mikron) aufweist, ein Verfahren, worin das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel als Färbemittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyldodecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldodecylphenylphosphat, Bis[poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether]-&ohgr;-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;,&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)tolyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-tolyl-p-tert-octylphenylphosphat, und Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin die Polymerkette optional 5 bis 50 Wiederholungseinheiten oder Segmente enthält; ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend das Mischen einer Färbemitteldispersion, enthaltend ein oberflächenaktives Mittel, mit einer Latexemulsion, und wobei das oberflächenaktive Mittel der Färbemitteldispersion durch die Formeln (I), (II) oder (III) oder optional Mischungen derselben dargestellt wird:
worin R1 ein hydrophober Rest ist; R2 ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Wasserstoff, Alkyl und Aryl besteht; R3 Wasserstoff oder Alkyl ist; A eine hydrophile Polymerkette ist; und m die Zahl an Wiederholungseinheiten der hydrophilen Polymerkette ist; worin m eine Zahl von 2 bis 500 ist; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel nicht-ionisch ist; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel die Formel (I) aufweist; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel die Formel (II) aufweist; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel die Formel (III) aufweist; ein Verfahren, worin das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel die Formel (I) aufweist; ein Verfahren, worin das nicht-ionische Tensid die Formel (II) aufweist; ein Verfahren, worin das nicht-ionische Tensid, die Formel (III) aufweist; ein Verfahren zur Stabilisierung einer Färbemitteldispersion, das das Mischen eines Färbemittels und eines oberflächenaktiven Mittels, das durch die Formeln (I), (II) oder (III) dargestellt wird, oder optional Mischungen derselben umfasst; Toneremulsions-/Aggregations-/Coaleszenz-Verfahren, worin es ausgewählte spaltbare nicht-ionische oberflächenaktive Mittel der Formeln (I) oder (II) gibt, die hierin dargestellt werden, wie Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin das oberflächenaktive Mittel z. B. vorzugsweise 40 Ethylenglycoleinheiten enthält, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, worin das oberflächenaktive Mittel 17 Ethylenglycoleinheiten oder Segmente enthält, wobei das oberflächenaktive Mittel in einen hydrophoben Alkylphenol modifiziert oder hydrolysiert wird, wie Octylphenol, sowie ein hydrophiles Polyethylenglycol unter basischen Bedingungen, wobei der pH-Wert in dem Bereich von 7 bis 13 liegt und vorzugsweise in dem Bereich von 8,5 bis 12; Tonerverfahren, insbesondere Emulsions/Aggregations-/Coaleszenz-Verfahren, wobei in solchen Verfahren Zusammensetzungen mit nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln der Formeln (I), (II), (III) oder Mischungen derselben verwendet werden, wobei die Mischungen z. B. 1 bis 99 Gew.-% oder Anteile des oberflächenaktiven Mittels der Formel (I) enthalten können, und 99 bis 1 Gew.-% oder Anteile des oberflächenaktiven Mittels der Formel (II) enthalten können, und wobei die oberflächenaktiven Mittel aus einem hydrophoben und einem hydrophilen Rest bestehen, die durch eine Phosphatesterbindung miteinander verbunden sind, und wobei die Zusammensetzungen der nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel leicht durch Behandlung mit einer verdünnten wässrigen Basenlösung in wasserlösliche Komponenten zersetzt werden können, wobei diese Komponenten aus der Färbemitteldispersion, die durch Waschen generiert wird, entfernt werden können, was die Bereitstellung mit Tonern mit exzellenten Ladungseigenschaften ermöglicht; (durch das Vorhandensein der Phosphatesterbindung können die Zusammensetzungen des oberflächenaktiven Mittels z. B. zersetzt oder in nicht-oberflächenaktive Spezies oder in neue oberflächenaktive Derivate mit unterschiedlichen molekularen Eigenschaften zersetzt oder umgesetzt werden, und zwar bei dem Aussetzen an Bedingungen wie z. B. basisches Medium, das eine hydrolytische Spaltung der Moleküle des oberflächenaktiven Mittels unterstützt; und Tonerverfahren, worin das Waschen im Wesentlichen das oberflächenaktive Mittel des Färbemittels entfernt, und worin in Ausführungsformen das oberflächenaktive Mittel, das für die Färbemitteldispersion gewählt wird, ein spaltbares, nicht-ionisches, oberflächenaktives Mittel ist, und genauer gesagt durch die folgenden Formeln (I) oder (II) oder Mischungen derselben dargestellt wird.

In dem oberflächenaktiven Mittel ist R1 eine geeignete aliphatische oder eine geeignete aromatische Gruppe und spezifischer ist R1 Methylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl, Pentylphenyl, Hexylphenyl, Octylphenyl oder Nonylphenyl; R2 kann Wasserstoff, eine geeignete aliphatische Verbindung wie Alkyl oder aromatisch sein, und spezifischer ist R2 Methyl, Ethyl, Methylphenyl oder Propyl, R3 ist Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl; A kann ein Glycol oder eine Ähnliche geeignete Gruppe sein, und spezifischer ist R3 Polyoxyalkylenglycol, Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol, und wobei R1 vorzugsweise ein Alkylphenyl wie Octylphenyl ist, R2 ein Methyl ist, R3 Methyl ist und A Polyethylenglycol ist. Genauer gesagt können die gewählten, spaltbaren, nicht-ionischen, oberflächenaktiven Mittel die Formeln (I), (II) oder (III) aufweisen oder Mischungen derselben sein, und sie haben vorzugsweise die Formeln (I) oder (II), worin R1 eine hydrophobe Gruppe ist, ausgewählt aus z. B. der Gruppe, die aus Alkyl, Aryl und deren substituierten Derivaten besteht, wie solchen, die ein Halogenatom wie Fluor, Chlor oder Brom enthalten, und worin die Alkylgruppe z. B. 4 bis 60 und vorzugsweise 6 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, und die Arylgruppe z. B. 6 bis 60 und vorzugsweise 10 bis 30 Kohlenstoffatome enthält; R2 kann der gleiche wie R1 oder davon verschieden sein und kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Alkyl, Aryl und deren substituierten Derivaten besteht; R3 ist Wasserstoff oder ein Alkyl mit 1 bis 10 und vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; A ist eine hydrophile Polymerkette, die z. B. aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Polyoxyalkylen, Poly(vinylalkoholen) oder Poly(sacchariden) besteht und ist vorzugsweise ein Polyoxyalkylen, das aus den gleichen oder verschiedenen Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen abgeleitet ist; und m ist die Zahl der Wiederholungseinheiten der hydophilen Polymerkette und kann eine Zahl von 2 bis 500 und vorzugsweise 5 bis 100 sein.

Spezifische Beispiele von oberflächenaktiven Mitteln sind Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyldodecylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)methyldodecylphenylphosphat, Bis[poly(ethylenglycol)-&agr;-methyletherJ-&ohgr;-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;,&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-ethyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-phenyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)tolyl-p-tert-octyl-phenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-tolyl-p-tert-octylphenylphosphat und Poly(ethylenoxid-co-propylenoxid)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, und vorzugsweise solche, worin die Polymerkette 5 bis 50 Wiederholungseinheiten oder Segmente enthält.

Obwohl es nicht gewünscht wird, durch eine Theorie beschränkt zu werden, könnte ein mögliches Reaktionsschema für die Hydrolyse der Formeln (I) oder (II) das Folgende sein:

Ein wichtiger Vorteil der Verfahren der vorliegenden Erfindung ist, dass die hydrolysierbaren oberflächenaktiven Mittel leicht von der Toneroberfläche entfernt werden können und eine Verunreinigung von Wasser vermieden oder minimiert wird. Auch verhindert das Entfernen der hydrophilen Polyethylenglycolkette des oberflächenaktiven Mittels von der Oberfläche des Toners die Adsorption von Wasser durch diesen Rest und ermöglicht somit höhere triboelektrische Werte des Toners unter z. B. Bedingungen hoher Feuchte.

Ein Verfahren, worin ein Isolieren, Waschen und Trocknen durchgeführt wird; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel mit einer basischen Lösung in dem Bereich der pH-Werte von 8 bis 13 vermischt wird; ein Verfahren, worin das basische Medium oder die Lösung in dem pH-Bereich von 8,5 bis 12 liegt; ein Verfahren, worin R1eine Alkylarylgruppe oder eine Alkylarylgruppe mit einem Substituenten aus Fluor, Chlor oder Brom ist, worin das Alkyl 2 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, R2 ein Alkyl ist, das 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält, R3 ein Wasserstoff oder ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen ist, worin A ein Poly(ethylenglycol) ist, und worin das Molekulargewicht Mw von A 104 bis 2500 ist; ein Verfahren, worin R2 ein Alklylphenyl mit einem Alkyl mit 4 bis 30 Kohlenstoffatomen ist, oder worin R2 ein Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist; ein Verfahren, worin das Alkylphenyl ein Octylphenyl ist und R2 ein Methyl ist; ein Verfahren, worin R2 Wasserstoff oder Methyl ist und worin das Poly(ethylenglycol) eine Anzahl von Wiederholungseinheiten von 4 bis 50 aufweist; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von 0,05 bis 10 Gew.-% basierend auf der Menge des Monomers gewählt wird, das gewählt wird, um den Harzlatex zu bilden; ein Verfahren, worin das oberflächenaktive Mittel spaltbar oder hydrolysierbar ist und das in einer Menge von 1 bis 3 Gew.-% gewählt wird; ein Verfahren, worin die Temperatur, bei der die Aggregation durchgeführt wird, die Größe der Aggregate steuert und worin die Größe des fertigen Toners bei 2 bis 15 Mikron im volumenmittleren Durchmesser liegt; ein Verfahren, worin die Aggregationstemperatur bei 45 °C bis 55 °C liegt und worin die Coaleszenz- oder Verbindungstemperatur bei 85 °C bis 95 °C liegt; ein Verfahren, worin das Färbemittel ein Pigment ist und worin die Pigmentdispersion ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel der Formeln (I) oder (II) enthält, wobei das oberflächenaktive Mittel die Wasserabsorption durch den Toner minimiert oder verhindert, was eine verringerte triboelektrische Ladung bewirkt, und wobei das oberflächenaktive Mittel leicht durch Waschen entfernt werden kann und die Latexemulsion ein ionisches oberflächenaktives Mittel mit entgegengesetzter Ladungspolarität zu dem nichtionischen oberflächenaktiven Mittel aufweist, das in der Färbemitteldispersion vorhanden ist; ein Verfahren, worin das ionische oberflächenaktive Mittel, das in der Latexmischung vorhanden ist, ein anionisches oberflächenaktives Mittel ist, worin die Aggregation bei einer Temperatur von 15 °C bis 1 °C unterhalb der Tg des Latexharz für eine Dauer von 0,5 bis 3 Stunden erreicht wird, und worin das Coaleszieren oder die Verbindung der Komponenten der Aggregate zur Bildung integrierter Tonerteilchen, die aus Färbemitteln und Harzadditiven bestehen, bei einer Temperatur von 85 °C bis 95 °C für die Dauer von 1 Stunde bis 5 Stunden erreicht wird; ein Verfahren, worin das Latexharz oder das Polymer aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Poly(styrolalkylacrylat), Polystyrol-1,3-dien), Polystyrol-alkylmethacrylat), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylsäure), Poly(styrol-alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(alkylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-arylacrylat), Poly(arylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylnitrilacrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylnitril-acrylsäure) und Poly(alkrylacrylat-acrylnitrilacrylsäure), wobei das Harz in einer wirksamen Menge von 80 Gew.-% bis 98 Gew.-% des Toners vorhanden ist und worin das Färbemittel ein Pigment ist; ein Verfahren, worin das Latexharz aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus Poly(styrol-butadien), Poly(methylstyrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien) Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren), Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren), Poly(methylacrylat-isopren), Poly(ethylacrylat-isopren) Poly(propylacrylat-isopren) und Poly(butylacrylat-isopren); Poly(styrol-propyl-acrylat), Poly(styrol-butylacrylat), Poly(styrol-butadien-acrylsäure), Poly(styrol-butadien-methacrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylnitril-acrylsäure), Polystyrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril), und Poly(styrol-butylacrylat-acrylnitril-acrylsäure) und worin das Färbemittel ein Pigment ist; ein Verfahren, worin das anionische oberflächenaktive Mittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecylbenzolsulfat und Natriumdodecylnaphthalinsulfat besteht; ein Verfahren, worin das Färbemittel Kohlenstoffschwarz, Cyan, Gelb, Magenta oder Mischungen davon ist; ein Verfahren, worin die isolieren Tonerteilchen einen volumenmittleren Durchmesser von 2 bis 10 &mgr;m (2 bis 10 Mikron) aufweisen und die Verteilung der Teilchengröße davon bei 1,15 bis ungefähr 1,30 liegt, worin das verwendete ionische oberflächenaktive Mittel 0,01 bis 5 Gew.-% der gesamten Reaktionsmischung darstellt; ein Verfahren, worin zu der Oberfläche des gebildeten Toners Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, Siliciumdioxidarten, Metalloxide oder Mischungen davon jeweils in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% der erhaltenen Tonerpartikel hinzu gegeben werden; ein Verfahren, das das Mischen einer Harzlatex, eines ionischen oberflächenaktiven Mittels und eines Färbemittels, und worin das Färbemittel in der Form einer Dispersion vorliegt, die ein oberflächenaktives Mittel der Formeln (I) oder (II) enthält; das Erwärmen der resultierenden Mischung auf unterhalb oder gleich ungefähr der Glasübergangstemperatur des Harzes; gefolgt vom Erwärmen der resultierenden Aggregate auf oberhalb oder gleich der Glasübergangstemperatur des Harzes und optional das Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners umfasst; ein Verfahren, worin der Toner isoliert, gewaschen und getrocknet wird und der Toner einen volumenmittleren Durchmesser von 1 bis 20 &mgr;m (1 bis 20 Mikron) aufweist; ein Verfahren, das die Zubereitung oder Bereitstellung eines Färbemittels, insbesondere einer Pigmentdispersion, die ein spaltbares oder hydrolysierbares, nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel der Formeln (I) oder (II) enthält, sowie eines Latex, der einen wasserlöslichen Initiator und ein Kettenübertragungsmittel enthält; das Aggregieren der stabilisierten Färbemitteldispersion mit der Latexemulsion und optional Additiven zur Bildung von größengesteuerten Toneraggregaten; das Festlegen oder Aufrechterhalten der Größe der Aggregate mit einem anionischen oberflächenaktiven Mittel; das Coaleszieren oder Verbinden der Aggregate durch Erwärmen und das Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners umfasst.

Die vorliegende Erfindung ist genauer gesagt auf ein Verfahren gerichtet, das das Mischen eines wässrigen Färbemittels, insbesondere einer Pigmentdispersion, die ein oberflächenaktives Mittel der hierin dargestellten Formeln enthält, mit einer Latexemulsion, die aus Polymerteilchen besteht, die vorzugsweise im Submikronbereich in ihrer Größe vorliegen, eine volumenmittleren Durchmesser von z. B. 0,05 bis 0,1 &mgr;m (0,05 Mikron bis 0,1 Mikron) oder von 0,05 bis 0,5 aufweisen, und worin das nichtionische oberflächenaktive Mittel z. B. Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat und Ähnliches ist, und einem ionischen oberflächenaktiven Mittel von entgegengesetzter Ladungspolarität zu dem nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel in der Färbemitteldispersion, gefolgt von dem Erwärmen der resultierenden ausflockenden Mischung auf z. B. 35 bis 60 °C zur Bildung von in der Größe gesteuerten Toneraggregaten von 2 bis 20 &mgr;m (2 Mikron bis 20 Mikron) im volumenmittleren Durchmesser, und wobei der Toner aus Polymer, Färbemittel wie Pigment und optional Additivteilchen besteht, gefolgt durch das Erwärmen der Aggregatsuspension auf z. B. 70 °C bis 100 °C zum Durchführen des Coaleszierens oder der Verbindung der Komponenten der Aggregate zur Bildung mechanisch stabiler integrierter Tonerteilchen umfasst.

Die Teilchengröße der Tonerzusammensetzungen, die durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt werden, können in Ausführungsformen durch die Temperatur, bei der die Aggregation des Latex, des Färbemittels wie eines Pigments und der optionalen Additive durchgeführt wird, gesteuert werden. Im Allgemeinen ist je niedriger die Aggregationstemperatur, desto größer die Aggregationsgröße und somit die fertige Tonergröße. Für ein Latexpolymer mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) von 55 °C und eine Reaktionsmischung mit einem Feststoffgehalt von 12 Gew.-% wird eine Aggregatgröße von 7 &mgr;m (7 Mikron) im volumenmittleren Durchmesser bei einer Aggregationstemperatur von 53 °C erhalten; der gleiche Latex wird eine Aggregatgröße von 5 &mgr;m (5 Mikron) bei einer Temperatur von 48 °C unter ähnlichen Bedingungen zur Verfügung stellen. Zudem ermöglicht das Vorhandensein bestimmter Metallionen oder Metallkomplexe wie eines Aluminiumkomplexes in Ausführungsformen das Coaleszieren von Aggregaten bei niedrigeren Temperaturen von z. B. weniger als 95 °C und mit kürzeren Coaleszenzzeiten von weniger als 5 Stunden.

In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Stabilisator der Aggregatgröße während des Coaleszierens hinzu gegeben werden, um die Aggregate daran zu hindern, in der Größe mit der sich erhöhenden Temperatur zu wachsen, und wobei der Stabilisator im Allgemeinen ein ionisches oberflächenaktives Mittel mit einer Ladungspolarität ist, die entgegengesetzt zu der des oberflächenaktiven Mittels in der Färbemitteldispersion ist. In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen gerichtet, die das Mischen einer wässrigen Färbemitteldispersion, die vorzugsweise ein Pigment wie Kohlenstoffschwarz, Phthalocyanin, Chinacridon oder vom RHODAMIE B® Typ, rot, grün, orange, braun oder Ähnliche enthält, mit nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln der hierin dargestellten Formeln, mit einer Latexemulsion, die aus der Emulsionspolymerisation von ausgewählten Monomeren abgeleitet ist, z. B. aus der Gruppe, die aus Styrol, Butadien, Acrylaten, Methacylaten, Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure und Ähnlichen besteht, und wobei der Latex ein ionisches oberflächenaktives Mittel wie Natriumdodecylbenzolsulfonat enthält, und wobei das Latexharz eine Größe von z. B. 0,05 bis 0,5 &mgr;m (0,05 bis 0,5 Mikron) im volumenmittleren Durchmesser aufweist; das Erwärmen der resultierenden ausflockenden Mischung auf eine Temperatur im Bereich von 35 °C bis 60 °C für eine wirksame Zeitdauer von z. B. 0,5 bis 2 Stunden zur Bildung von größengesteuerten Toneraggregaten; und nachfolgend das Erwärmen der Aggregatsuspension auf eine Temperatur von oder unterhalb von 95 °C zur Bereitstellung von Tonerteilchen; und letztendlich das Isolieren des Tonerprodukts durch z. B. Filtrieren, Waschen und Trocknen in einem Ofen, Fließbetttrockner, Gefriertrockner oder Sprühtrockner, und wobei das Waschen das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel in eine inerte Form überführt, wobei die vom oberflächenaktiven Mittel befreiten Tonerteilchen, die aus Polymer oder Harz, Färbemittel und optionalen Additiven bestehen, erhalten werden, umfassen.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, der aus Polymer und Färbemittel, insbesondere Pigment, besteht, umfassend:

  • (0) die Herstellung oder Bereitstellung einer Latexemulsion, die Harzpartikel im Submikronbereich, wie Styrol, Butylacrylat, Acrylsäure, die einen volumenmittleren Durchmesser im Bereich von 0,05 bis 0,3 &mgr;m (0,05 bis 0,3 Mikron) haben, in der Gegenwart eines ionischen oberflächenaktiven Mittels, eines wasserlöslichen Initiators und eines Kettenübertragungsmittels, umfasst;
  • (i) das Mischen eines wässrigen Färbemittels wie einer Pigmentdispersion, die das hydrolysierbare, nicht-ionische oberflächenaktive Mittel enthält, mit der Latexemulsion, die ein ionisches oberflächenaktives Mittel mit einer Ladungspolarität enthält, die entgegengesetzt zu der des ionischen oberflächenaktiven Mittels in der Pigmentdispersion ist;
  • (ii) das Erwärmen der resultierenden Mischung auf eine Temperatur von 25 °C bis 1 °C unterhalb der Tg (Glasübergangstemperatur) des Latexpolymers zur Bildung von größengesteuerten Toneraggregaten;
  • (iii) nachfolgend das Stabilisieren der Aggregate mit anionischem oberflächenaktiven Mittel und das Erwärmen der stabilisierten Aggregatsuspension auf eine Temperatur von 85 °C bis 95 °C zur Bewirkung des Coaleszierens oder Verbindens der Komponenten der Aggregate zur Ermöglichung der Bildung integrierter Tonerpartikel, die aus Polymer, Färbemittel, insbesondere Pigment, und optional Toneradditiven wie Ladungsadditiven bestehen und
  • (iv) das Isolieren des Tonerprodukts durch z. B. Filtrieren gefolgt durch Waschen und Trocknen.

Darstellende Beispiele des spezifischen Latexharzes, des Polymers oder der Polymere, die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung gewählt werden, umfassen bekannte Polymere wie Poly(styrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrilat-butadien).

Das Latexpolymer oder das Harz ist im Allgemeinen in den Tonerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in verschiedenen geeigneten Mengen wie 75 Gew.-% bis 98 Gew.-% oder 80 bis 95 Gew.-% des Toners vorhanden, und die Größe des Latex, der für die Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, kann z. B. 0,05 bis 1 &mgr;m (0,05 Mikron bis 1 Mikron) im volumenmittleren Durchmesser betragen, wie er durch eine Analysatorvorrichtung für Nanogrößenpartikel von Brookhaven gemessen wird. In Ausführungsformen können andere Größen und wirksame Mengen des Latexpolymers ausgewählt werden. Die Gesamtheit der Tonerkomponenten wie Harz und Färbemittel beträgt 100 % bzw. 100 Anteile.

Verschiedene bekannte Färbemittel wie Pigmente, die für die Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, und die in dem Toner in einer wirksamen Menge von z. B. 1 bis 20 Gew.-% des Toners vorhanden sind und vorzugsweise in einer Menge von 3 bis 10 Gew.-% vorliegen, die gewählt werden können, umfassen z. B. Kohlenstoffschwarz wie REGAL 330®; Magnetite wie die Magnetite von Mobay M08029®, MO8060®; kolumbianische Magnetite; MAPICO BLACKS® und an der Oberfläche behandelte Magnetite; Magnetite von Pfizer CB4799®, CB5300®, CB5600®, MCX6369®; Magnetite von Bayer, BAYFERROX 8600®, 8610®; Magnetite von Northem Pigments, NP-604®, NP-608®, Magnetite von Magnox TMB-100® oder TMB-104®. Als gefärbte Pigmente können cyan, magenta, gelb, rot, grün, braun, blau oder Mischungen derselben gewählt werden.

Bekannte Farbstoffe wie Nahrungsmittelfarbstoffe und Ähnliche können als Färbemittel gewählt werden.

Färbemittel umfassen Pigment, Farbstoff, Mischungen aus Pigment und Farbstoffen, Mischungen aus Pigmenten und Mischungen aus Farbstoffen.

Beispiele der Initiatoren, die für die Verfahren der vorliegenden Erfindung gewählt werden, umfassen wasserlösliche Initiatoren wie Ammonium- und Kaliumpersulfate in geeigneten Mengen wie 0,1 bis 8 % und vorzugsweise liegen die Mengen im Bereich von 0,2 bis 5 % (Gew.-%). Beispiele von organischen löslichen Initiatoren umfassen Vazo-Peroxide wie Vazo 64, 2-Methyl-2,2'-azobispropannitril, Vazo 88, 2,2'-Azobisisobutyramiddehydrat in einer geeigneten Menge wie in dem Mengenbereich von 0,1 bis 8 %. Beispiele von Kettenübertragungsmitteln umfassen Dodecanthiol, Octanthiol und Kohlenstofftetrabromid in verschiedenen geeigneten Mengen wie dem Mengenbereich von 0,1 bis 10 % und vorzugsweise dem Mengenbereich von 0,2 bis 5 Gew.-% des Monomers.

Oberflächenaktive Mittel in wirksamen Mengen von z. B. 0,01 bis 15 oder 0,01 bis 5 Gew.-% der Reaktionsmischung und die in Ausführungsformen vorzugsweise für den Latex gewählt werden, umfassen z. B. anionische oberflächenaktive Mittel wie z. B. Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Abitinsäure, die von Aldrich verfügbar ist, NEOGEN R®, NEOGEN SC®, die von Kao erhältlich sind, kationische oberflächenaktive Mittel wie z. B. Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchlorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C12-, C15-, C17-Trimethylammoniumbromide, Halogensalze von quatemisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL® und ALKAQUAT®, di von der Alkaril Chemical Company verfügbar sind, SANIZOL® (Benzalkoniumchlorid), das von der Kao Chemicals verfügbar ist, in wirksamen Mengen von z. B. 0,1 % bis 10 Gew.-%. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis des kationischen oberflächenaktiven Mittels, das zur Ausflockung verwendet wird, zu dem anionischen oberflächenaktiven Mittel, das in der Latexherstellung verwendet wird, in dem Bereich von 0,5 bis 4.

Beispiele der oberflächenaktiven Mittel, die zu den Aggregaten vorzugsweise vor dem Coaleszieren hinzu gegeben werden können, können aus anionischen oberflächenaktiven Mitteln gewählt werden, wie z. B. Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkylsulfate und -sulfonate, Abitinsäure, die von Aldrich verfügbar ist, NEOGEN R® und NEOGEN SC®, die von Kao verfügbar sind. Sie können auch aus nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln gewählt werden, wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, der von Rhone-Poulenac als IGEPAL CA-210®, IGEPAL CA-520®, IGEPAL CA-720®, IGEPAL CO-890®, IGEPAL CO-720®, IGEPAL CO-290®, IGEPAL CA-210®, ANTAROX 890® und ANTAROX 897® verfügbar ist, und für die Färbemitteldispersion mit hydrolysierbaren oder spaltbaren nicht-ionischen oberflächenaktiven Mitteln mit den hierin dargestellten Formeln wie Poly(ethylenglycol)methyl-p-tert-octylphenylphosphat, wobei das oberflächenaktive Mittel z. B. 40 Ethylenglycoleinheiten enthält, Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat (wobei das oberflächenaktive Mittel 17 Ethylenglycoleinheiten enthält). Eine wirksame Menge des anionischen oder nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, das zum Coaleszieren verwendet wird, um die Aggregatgröße gegen weiteres Wachstum mit der Temperatur zu stabilisieren, ist z. B. 0,01 bis 10 Gew.-% und vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.-% der Reaktionsmischung.

Der Toner kann auch bekannte Ladungsadditive in wirksamen geeigneten Mengen von z. B. 0,1 bis Gew.-% wie Alkylpyridiniumhalogenide, Bisulfate, die Ladungssteuerungsadditive der U.S. Patente 3,944,493; 4,007,293; 4,079,014; 4,394,430 und 4,560,635, eine negative Ladung verstärkende Additive wie Aluminiumkomplexe und andere bekannte Ladungsadditive enthalten.

Oberflächenaddtivite, die zu den Tonerzusammensetzungen nach dem Waschen oder Trocknen hinzu gegeben werden können, umfassen z. B. Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidale Siliciumdioxidverbindungen, Metalloxide, Strontiumtitanate, Mischungen derselben, wobei die Additive üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 2 Gew.-% vorhanden sind, siehe z. B. die U.S. Patente 3,590,000; 3,720,617; 3,655,374 und 3,983,045. Bevorzugte Additive umfassen Zinkstearat und AEROSIL R972®, das von Degussa verfügbar ist, in Mengen von 0,1 bis 2 %, wobei die Additive während der Aggregation hinzu gegeben werden können oder in das gebildete Tonerprodukt gemischt werden können.

Entwicklerzusammensetzungen können durch das Mischen der mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Toner mit bekannten Trägerteilchen hergestellt werden, einschließlich beschichteter Träger wie Stahl und Ferrite, siehe dazu die U.S. Patente 4,937,166 und 4,935,326, z. B. 2 % Tonerkonzentration bis 8 % Tonerkonzentration. Die Trägerteilchen können auch aus einem Kern bestehen, mit einem darauf beschichteten Polymer wie Polymethylmethacrylat (PMMA) mit einer dann dispergierten leitenden Komponente wie leitender Kohlenstoffruß. Die Trägerbeschichtungen umfassen Siliconharze, Fluorpolymere, Mischungen aus Harzen, die nicht in der Nähe der triboelektrischen Serie liegen, wärmehärtende Harze und andere bekannte Komponenten.

BEISPIEL I Latexherstellung:

Eine Latexemulsion, die aus Polymerteilchen besteht, die durch die Emulsionspolymerisation von Styrol, Butylacrylat und Acrylsäure hergestellt wurden, wurde wie folgt hergestellt. Eine Mischung aus 2255 g Styrol, 495 g Butylacrylat, 55,0 g Acrylsäure, 27,5 g Kohlenstofftetrabromid und 96,25 g Dodecanthiol wurde zu einer wässrigen Lösung hinzu gegeben, die aus 27,5 g Ammoniumpersulfat in 1000 ml Wasser und 2500 ml einer wässrigen Lösung, die 62 g anionisches oberflächeaktives Mittel, NEOGEN R®, und 33 g Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat enthält, das ein hydrolysierbares, spaltbares nicht-ionisches oberflächeaktives Mittel ist, besteht. Die resultierende Mischung wurde bei Raumtemperatur bei ungefähr 25 °C unter einer Stickstoffatmosphäre für 30 Minuten homogenisiert. Anschließend wurde die Mischung gerührt und auf 70 °C bei einer Geschwindigkeit von 1 °C pro Minute erwärmt und bei dieser Temperatur für 6 Stunden gehalten. Das resultierende Latexpolymer aus Poly(styrol-co-butylacrylat-co-acrylsäure) besaß ein Mw von 24.194, ein Mn von 7.212, wie es durch Gelpermeationschromatographie gemessen wird, sowie eine Glasübergangstemperatur am Mittelpunkt von 57,6 °C, wie es unter Verwendung einer abtastenden Differenzialkalorimetrie gemessen wird.

ZUBEREITUNG EINR CYANFARBENEN PIGMENTDISPERSION 5 % Feststoffbeladung mit einen 1:1 Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Pigment

12,5 g g Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, das ein hydrolysierbares spaltbares nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel ist, 12,5 g Sunfast Blue 15:3 Pigment und 475 g destilliertes Wasser wurden in einem Mikrofluidizer (Microfluidizer Corporation, Modell Nr. M110-Y) bei 15.000 Psi für 5 Zyklen vermischt.

Um die Stabilität der cyanfarbenen Pigmentdispersion zu untersuchen, wurden zwei Verfahren verwendet:

  • i) Die Dispersion wurde bei 4000 Upm für 2 Minuten zentrifugiert und das Gewicht des Sediments wurde gemessen.
  • ii) Die Dispersion wurde ohne Rühren für 2 Monate gelagert und die sedimentierte Menge wurde gemessen.

Ergebnisse:

Die oben erwähnte Pigmentdispersion zeigte eine exzellente Stabilität ohne Messung von Sediment in einem der beiden oben genannten Sedimentationsverfahren.

Somit kann das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel auf Pigmentdispersionen angewendet werden und die Verwendung der spaltbaren oberflächenaktiven Mittel in der Färbemitteldispersion kann auch wichtige Auswirkungen auf die Gebiete der allgemeinen Pigmentchemie haben.

AGGREGATION VON CYANFARBENEM TONER:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und 220,0 g einer verdünnten wässrigen cyanfarbenen Pigmentdispersion, die 162 g des Cyanpigments 15.3 als Dispersion, die wie oben hergestellt wurde, mit 2,4 g kationischem oberflächenaktiven Mittel, SANIZOL B®, und 55,6 g deionisiertes Wasser enthält. Diese Dispersion und der Latex wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die Mischung wurde auf ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2,0 Stunden erwärmt, was ein Aggregat mit einer Größe von 5,5 Mikron und einer Größenverteilung der Teilchen von 1,21 ergibt, bevor 30 ml 20 %iger wässriger Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die resultierende Mischung auf 95 °C erwärmt und dort für einen Zeitraum von 4 Stunden gehalten, bevor sie auf Raumtemperatur von ungefähr 25 °C gekühlt wurde, filtriert wurde, mit Wasser bei einem pH-Wert von 10 unter Verwendung von KOH gewaschen wurde und in einem Gefriertrockner getrocknet wurde. Das fertige Tonerprodukt bestand aus 96,25 % des Polymers von Beispiel I und 3,75 % des Pigments mit einer Tonerteilchengröße von 5,9 Mikron im volumenmittleren Durchmesser und mit einer Verteilung der Teilchengröße von 1,23, was beides mit einem Coulter Counter gemessen wurde. Von der Morphologie wurde durch ein abtastendes Elektronenmikroskop gezeigt, dass sie eine Kartoffelform hat. Die triboelektrische Ladung des Toners nach 2 Waschschritten mit Wasser, und so wie sie mit dem Faraday'schen Käfig-Verfahren bestimmt wurde, betrug –50 und 26 Mikrocoulomb pro Gramm bei jeweils 20 und 80 % relativer Feuchte, wie es auf einem Träger mit einem Kern aus Ferrit von ungefähr 90 Mikron im Durchmesser mit einer Beschichtung aus Polymethylmethacrylat und Kohlenstoffruß zu ungefähr 20 Gew.-% dann dispergiert gemessen wurde.

VERGLEICHENDE AGGREGATION DES CYANFARBENEN TONERS:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und 220,0 g einer wässrigen Cyanpigmentdispersion, die 7,6 g Cyanpigment 15.,3 mit einer Feststoffbeladung von 53,4 % enthält, 2,4 g eines kationischen oberflächenaktiven Mittels, SANIZOL B®, wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die Mischung wurde auf ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2 Stunden erwärmt, was in einem Aggregat mit einer Größe von 5,9 Mikron und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,20 resultiert, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die resultierende Mischung auf 95 °C erwärmt und dort für einen Zeitraum von 4 Stunden vor dem Herunterkühlen auf Raumtemperatur von ungefähr 25 °C gehalten, filtriert, mit Wasser bei einem pH-Wert von 10 unter Verwendung von KOH gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt bestand aus 96,25 % des Polymers von Beispiel I und 3,75 % Pigment mit einer Teilchengröße des Toners von 6,1 Mikron im volumenmittleren Durchmesser und mit einer Verteilung der Teilchengröße von 1,20, wie es beides mit einem Coulter Counter gemessen wurde. Von der Morphologie wurde durch ein abtastendes Elektronenmikroskop gezeigt, dass sie eine Kartoffelform hat. Die triboelektrische Ladung des Toners nach 2 Waschschitten mit Wasser, und so wie sie durch das Faraday'sche Käfig-Verfahren bestimmt wird, betrug jeweils –44 und –22 Mikrocoulomb pro Gramm bei 20 und 80 % relativer Feuchte, wie es auf einem Träger mit einem Kern aus Ferrit von ungefähr 90 Mikron im Durchmesser mit einer Beschichtung aus Polymethylmethacrylat und Kohlenstoffruß, das zu 20 Gew.-% dann dispergiert war, gemessen wurde. Etwas Sediment wurde festgestellt, z. B. ungefähr 20 % nach ungefähr 5 Tagen.

HERSTELLUNG EINER GELBEN PIGMENTDISPERSION 8 % Feststoffbeladung bei einem 1:1 Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Pigment

20,0 g Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, das ein hydrolysierbares, spaltbares, nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel ist, 20,0 g (Gramm) Pigment Yellow 17 und 460,0 g destilliertes Wasser wurden in einem Mikrofluidizer vermischt. Um die Stabilität der gebildeten Cyanpigmentdispersion zu untersuchen, wurden zwei Verfahren verwendet:

  • i) Die Dispersion wurde bei 4000 Upm für 2 Minuten zentrifugiert und das Gewicht des Sediments wurde gemessen.
  • ii) Die Dispersion wurde ohne Rühren für 2 Monate aufbewahrt und das Sediment wurde gemessen.

Ergebnisse:

Die Pigmentdispersion zeigte eine exzellente Stabilität ohne Messung eines Sediments durch eine der oben genannten Sedimentationsverfahren.

AGGREGATION DES GELBEN TONERS:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und 270,0 g einer verdünnten wässrigen gelben Pigmentdispersion, die 230,4 g der Pigments Yellow 17 als Dispersion enthält, die wie oben hergestellt wurde, 2,4 g kationisches oberflächenaktives Mittel, SANIZOL B®, und 37,2 g deionisiertes Wasser wurden gleichzeitig zu 350 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde auf ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2,2 Stunden erwärmt, was in Aggregaten mit einer Größe von 5,6 Mikron und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,19 resultierte, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93 °C erwärmt und dort für einen Zeitraum von 3 Stunden vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur gehalten, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt mit 92 Gew.-% des Polymers von Beispiel I und 8 Gew.-% des Pigments Yellow 17 zeigte eine Teilchengröße von 6,0 Mikron im volumenmittleren Durchmesser und mit einer Verteilung der Teilchengröße von 1,22, wie es auf einem Coulter Counter gemessen wurde, und es wurde durch ein abtastendes Elektronenmikroskop gezeigt, dass die Teilchen glatt und kugelförmig in der Form waren. Der Toner zeigte eine triboelektrische Ladung von –44 und –21 &mgr;C/g bei jeweils 20 und 80 % relativer Feuchte.

VERGLEICHENDE AGGREGATION DES GELBEN TONERS:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und 220,0 g einer wässrigen gelben Pigmentdispersion, die 32 g des Pigments Yellow 17 mit einer Feststoffbeladung von 28,2 % enthält, und 2,4 g kationisches oberflächenaktives Mittels, SANIZOL B®, wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde auf ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2,0 Stunden erwärmt, was in Aggregaten mit einer Größe von 5,8 Mikron und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,19 resultierte, bevor 30 ml von 20 %iger wässriger Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93 °C erwärmt und dort für 3 Stunden vor dem Herunterkühlen auf Raumtemperatur gehalten, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt mit 92 % des Polymers von Beispiel I und 8 % Pigment Yellow 17 zeigte eine Teilchengröße von 6,4 Mikron im volumenmittleren Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengröße von 1,22, wie es mit einem Coulter Counter gemessen wurde, und es wurde durch ein abtastendes Elektronenmikroskop gezeigt, dass die Teilchen glatt und kugelförmig in der Form waren. Der Toner zeigte eine triboelektrische Ladung von jeweils –38 und –17 &mgr;C/g bei 20 und 80 % relativer Feuchte. Es wurde eine Sediment nach ungefähr 3 Tagen bemerkt, wie es durch die oben genannten Verfahren gemessen wurde.

HERSTELLUNG EINER MAGENTAFARBENEN PIGMENTDISPERSION 8 % Feststoffbeladung mit einem 1:1 Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Pigment

20,0 g Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, das ein hydrolysierbares, spaltbares, nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel ist, 20,0 g Pigment R81:3 und 460,0 g destilliertes Wasser wurden in einem Mikrofluidizer (Microfluidizer Corporation, Modell Nr. M110-Y) bei 15000 Psi für 5 Zyklen vermischt.

Um die Stabilität der magentafarbenen Pigmentdispersion zu untersuchen, wurden zwei Verfahren verwendet:

  • i) Die Dispersion wurde bei 4000 Upm für 2 Minuten zentrifugiert und das Gewicht des Sediments wurde gemessen.
  • ii) Die Dispersion wurde ohne Rühren für 2 Monate gelagert und das Sediment wurde gemessen.

Ergebnisse:

Die Pigmentdispersion zeigte eine exzellente Stabilität, d. h. deren Eigenschaften und die Farbe änderte sich nicht für eine Woche, wobei kein Sediment mit einem der beiden Sedimentationsverfahren gemessen wurde.

AGGREGATION EINES MAGENTAFARBENEN TONERS:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und eine verdünnte Dispersion aus 168,0 g der wässrigen magentafarbenen Pigmentdispersion R81:3, die wie oben hergestellt wurde, 2,4 g eines kationischen oberflächenaktiven Mittels, SANIZOL B®, und 49,6 g deionisiertes Wasser wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde auf ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2,0 Stunden erwärmt, was in Aggregaten mit einer Größe von 5,7 Mikron und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,21 resultierte, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93 °C erwärmt und dort für einen Zeitraum von 3 Stunden vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur gehalten, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt aus 95 % Polymer und 5 % rotem Pigment 81:3 zeigte eine Teilchengröße von 5,9 Mikron im volumenmittleren Durchmesser und eine Verteilung der Teilchengröße von 1,21, wie es mit einem Coulter Counter gemessen wurde, und es wurde durch ein abtastendes Elektronenmikroskop gezeigt, dass die Teilchen eine Kartoffelform hatten. Der Toner zeigte eine triboelektrische Ladung von jeweils –45 und –22 &mgr;C/g bei 20 und 80 % relativer Feuchte.

In allen Fällen wurde triboelektrischer Toner durch das Mischen des Toners mit Träger, wie es hierin in Beispiel I gezeigt wird, erhalten.

VERGLEICHENDE AGGREGATION DES MAGENTAFARBENEN TONERS:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und 220,0 g einer wässrigen magentafarbenen Pigmentdispersion, die 32 g Magentapigment R81:3 mit einer Feststoffbeladung von 21 % enthält, und 2,4 g des kationischen oberflächenaktiven Mittels, SANIZOL B®, wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde auf ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2,0 Stunden erwärmt, was in Aggregaten mit einer Größe von 5,9 Mikron und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,20 resultierte, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93 °C erwärmt und dort für einen Zeitraum von 3 Stunden vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur gehalten, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt aus 95 % Polymer und 5 % Pigment Rot 81:3 zeigte eine Teilchengröße von 6,0 Mikron im volumenmittleren Durchmesser und ein Verteilung der Teilchengröße von 1,20, wie es mit einem Coulter Counter gemessen wird, und es wurde durch ein abtastendes Elektronenmikroskop gezeigt, dass die Teilchen eine Kartoffelform hatten. Der Toner zeigte eine triboelektrische Ladung von jeweils –30 und –13 &mgr;C/g bei 20 und 80 % relativer Feuchte. Es wurde nach 7 Tagen keine Sedimentation beobachtet.

Ein triboelektrischer Toner wurde in allen Fällen durch das Mischen des Toners mit einem Träger, wie es hierin in Beispiel I gezeigt wird, erhalten.

HERSTELLUNG EINER SCHWARZEN PIGMENTDISPERSION 7 % Feststoffbeladung mit einem 1:1 Verhältnis von oberflächenaktivem Mittel zu Pigment

17,5 g Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-p-tert-octylphenylphosphat, das ein hydrolysierbares, spaltbares, nicht-ionisches, oberflächenaktives Mittel ist, 17,5 g Black REGAL 330® Pigment und 465 g destilliertes Wasser wurden in einem Mikrofluidizer (Microfluidizer Corporation, Modell Nr. M110-Y) bei 15000 Psi für 5 Zyklen vermischt.

Zur Untersuchung der Stabilität der oben gebildeten schwarzen Pigmentdispersion wurden zwei Verfahren verwendet:

  • i) Die Dispersion wurde bei 4000 Upm für 2 Minuten zentrifugiert und das Gewicht des Sediments wurde gemessen.
  • ii) Die Dispersion wurde ohne Rühren für 2 Monate gelagert und das Sediment wurde gemessen.

Ergebnisse:

Die oben gebildete schwarze Pigmentdispersion zeigte eine exzellente Stabilität, ohne dass ein Sediment mit einer der beiden Sedimentationsverfahren gemessen wurde.

AGGREGATION EINES SCHWARZEN TONERS:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und 220,0 g einer verdünnten, wässrigen, schwarzen Pigmentdispersion, die 192 g des Kohlenstoffschwarzpigments REGAL 330® als Dispersion enthält, die wie oben hergestellt wurde, mit 2,4 g kationischem oberflächenaktiven Mittels, SANIZOL B®, und 25,6 g deionisiertes Wasser wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung in ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2,0 Stunden erwärmt, was in Aggregaten mit einer Größe von 6,0 Mikron und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,21 resultierte, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93 °C erwärmt und dort für einen Zeitraum von 3 Stunden vor dem Herunterkühlen auf Raumtemperatur gehalten, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt aus 95 % Polymer und 5 % Kohlenstoffschwarzpigment REGAL 330® zeigte eine Teilchengröße von 6,1 Mikron als volumenmittleren Durchmesser und eine Verteilung der Teilchengröße von 1,22, wie es mit einem Coulter Counter gemessen wird, und es wurde durch ein abtastendes Elektronenmikroskop gezeigt, dass der Toner eine Kartoffelform hatte. Der Toner zeigte eine triboelektrische Ladung von jeweils –40 und –19 &mgr;C/g bei 20 und 80 % relativer Feuchte.

VERGLEICHENDE AGGREGATION VON SCHWARZEM TONERS:

260,0 g der Latexemulsion, wie sie in Beispiel I hergestellt wurde, und 220,0 g einer wässrigen Dispersion eines schwarzen Pigments, die 32 g Kohlenstoffschwarzpigment REGAL 330® mit einer Feststoffbeladung von 21 % enthält, und 2,4 g kationisches oberflächenaktives Mittel, SANIZOL B®, wurden gleichzeitig zu 400 ml Wasser unter stark scherendem Rühren mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde auf ein 2 Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 50 °C für 2,0 Stunden erwärmt, was in Aggregaten mit einer Größe von 6,2 Mikron und einer Verteilung der Teilchengröße von 1,22 resultierte, bevor 30 ml einer 20 %igen wässrigen Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93 °C erwärmt und dort für einen Zeitraum von 3 Stunden vor dem Herunterkühlen auf Raumtemperatur gehalten, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt aus 95 % Polymer und 5 % Kohlenstoffschwarzpigment REGAL 330 zeigte eine Teilchengröße von 6,6 Mikron als volumenmittlerer Durchmesser und eine Verteilung der Teilchengröße von 1,22, wie es mit einem Counter Counter gemessen wird, und es wurde in einem abtastenden Elektronenmikroskop gezeigt, dass der Toner eine Kartoffelform hatte. Der Toner zeigte eine triboelektrische Ladung von jeweils –35 und –15 &mgr;C/g bei 20 und 80 % relativer Feuchte. Es wurde nach 10 Tagen ein Sediment festgestellt.

HERSTELLUNG VON OBERFLÄCHENAKTIVEN MITTELN: BEISPIEL I Synthese von Poly(ethylenglycol)methyl-4-tert-octylphenylphosphat (XI), worin m ungefähr 49 ist:

Herstellung von 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat:

In ein 500 ml Rundbodengefäß, das mit einem magnetischen Rührer ausgestattet und mit einem Rückflusskühler versehen war, der mit einem Trockenröhrchen mit Magnesiumsulfat verbunden war, wurden 25,0 g (0,121 Mol) 4-tert-Octylphenol, 57 g (0,372 Mol) Phosphoroxychlorid und 0,35 g (0,0036 Mol) Magnesiumchlorid gegeben. Die resultierende Reaktionsmischung wurde dann auf eine Rückflusstemperatur von 110 °C erwärmt und bei dieser Temperatur für 6 Stunden gehalten. Das nicht reagierte Phosphoroxychlorid wurde abdestilliert und die Reaktionsmischung wurde auf Raumtemperatur von ungefähr 25 °C abgekühlt, um eine ölige Mischung zur Verfügung zu stellen, die 39,8 g 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat enthält.

In ein 3 Liter Rundbodengefäß, das mit einem mechanischen Rührer ausgestattet war und mit einem 100 ml Zugabetrichter versehen war, wurden das 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat, wie es oben hergestellt wurde, und 250 ml getrocknetes Toluol hinzu gegeben, während in den Zugabetrichter 3,9 g (0,121 Mol) Methanol und 9,6 g (0,121 Mol) Pyridin platziert wurden. Das Gefäß wurde mit einem Eisbad gekühlt und die Mischung aus Methanol und Pyridin wurde durch den Zugabetrichter über einen Zeitraum von 0,5 Stunden hinzu gegeben. Nach der Zugabe wurde die Reaktionsmischung für weitere 1,0 Stunden gerührt. In diese Mischung wurde eine Lösung aus 182 g Poly(ethylenglycol), das von Aldrich Chemicals erhalten wurde und ein mittleres Molekulargewicht Mw von 1500 hat, in 500 ml getrocknetes Toluol gegeben und dann folgte die Zugabe von 9,6 g Pyridin. Nach dem Rühren für 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt und die Reaktionsmischung wurde für 12 Stunden gerührt. Die gefällten Feststoffe aus Pyridinhydrochlorid wurden abfiltriert und die flüssige Mischung wurde durch Destillieren der flüchtigen Materialien konzentriert, um 195 g eines wachsförmigen Feststoffes zu ergeben. Das Zusammensetzungsprodukt des oberflächenaktiven Mittels (XI) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl3 sind: 0,7 (s), 1,36 (s), 1,72 (s), 3,66 (m, PEG-Gerüst), 3,84 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,31 (d).

BEISPIEL II Synthese von Poly(ethylenglycol)-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-4-tert-octylphenylphosphat (XII), worin m ungefähr 17 ist:

In ein 1 Liter Rundbodengefäß, das mit einem magnetischen Rührer ausgestattet und mit einem Rückflusskühler versehen war, wobei der Kühler mit einem Trockenröhrchen mit Magnesiumsulfat verbunden war, wurden 250 ml getrocknetes Toluol und 100 g Poly(ethylenglycol)monomethylether mit einem mittleren Molekulargewicht von 750 platziert. Das Gefäß wurde mit einem Eisbad gekühlt und zu der gerührten Mischung wurden dann 45 g (0,139 Mol) 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat und 11 g (0,139 Mol) Pyridin hinzu gegeben. Nach 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt und die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur für 5,0 Stunden gerührt. Die Reaktionsmischung wurde durch die Zugabe von 20 ml Methanol und 11,0 g Pyridin vervollständigt und das Rühren wurde für weitere 3,0 Stunden beibehalten. Die gefällten Feststoffe aus Pyridinhydrochlorid wurden durch Filtrieren entfernt und das Filtrat wurde unter reduziertem Druck konzentriert, um 125 g einer Flüssigkeit zu ergeben. Das Zusammensetzungsprodukt des oberflächenaktiven Mittels (XII) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl3 sind: 0,7 (s), 1,36 (s), 1,71 (s), 3,38 (s), 3,68 (m, PEG-Gerüst), 3,85 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,34 (d).

BEISPIEL III Synthese von Bis[poly(ethylenglycol)]-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-4-tert-octylphenylphosphat (XIII), worin m ungefähr 17 ist:

In ein 1 Liter Rundbodengefäß, das mit einem magnetischen Rührer ausgestattet und mit einem Rückflusskühler versehen war, der mit einem Trockenröhrchen mit Magnesiumsulfat verbunden war, wurden 150 ml getrocknetes Toluol und 110 g Poly(ethylenglycol)monomethylether mit einem mittleren Molekulargewicht von 750 platziert. Das Gefäß wurde mit einem Eisbad gekühlt und zu der gerührten Mischung wurden 22,6 g (0,07 Mol) 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat und 11,0 g (0,139 Mol) Pyridin hinzu gegeben. Nach 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt und die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur für 5,0 Stunden gerührt. Die gefällten Feststoffe aus Pyridinhydrochlorid wurden durch Filtrieren entfernt und das flüssige Filtrat wurde unter reduziertem Druck konzentriert, um 118 g eines wachsförmigen Feststoffes zu ergeben.

Das Zusammensetzungsprodukt des oberflächenaktiven Mittels (XIII) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl3 sind: 0,7 (s), 1,36 (s), 1,70 (s), 3,39 (s), 3,66 (m, PEG-Gerüst), 4,27 (m), 7,10 (d), 7,35 (d).

BEISPIEL IV Synthese von Bis[poly(ethylenglycol)]-&agr;-methylether-&ohgr;-methyl-4-tert-octylphenylphosphat (XIV), worin m ungefähr 40 ist:

In ein 3 Liter Rundbodengefäß, das mit einem mechanischen Rührer ausgestattet und mit einem 100 ml Zugabetrichter versehen war, wurden das wie oben hergestellte 4-tert-Octylphenyldichlorphosphat und 250 ml getrocknetes Toluol hinzu gegeben, während in den Zugabetrichter 3,9 g (0,121 Mol) Methanol und 9,6 g (0,121 Mol) Pyridin gegeben wurden. Das Gefäß wurde mit einem Eisbad gekühlt und die Mischung aus Methanol und Pyridin wurde über den Zugabetrichter über einen Zeitraum von 0,5 Stunden hinzu gegeben. Nach der Zugabe wurde die Reaktionsmischung für weiter 1,0 Stunden gerührt. In diese Mischung wurde eine Lösung aus 90 g Poly(ethylenglycol) mit einem mittleren Molekulargewicht von 1500 in 500 ml getrocknetem Toluol hinzu gegeben und es folgten 20 g Pyridin. Nach dem Rühren für 0,5 Stunden wurde das Eisbad entfernt und die Reaktionsmischung wurde für 12,0 Stunden gerührt. Die gefällten Feststoffe aus Pyridinhydrochlorid wurden abfiltriert und die verbleibende Flüssigkeitsmischung wurde durch das Destillieren der flüchtigen Materialien konzentriert, um 115 g einer Flüssigkeit zu ergeben. Das Zusammensetzungsprodukt des oberflächenaktiven Mittels (XIV) wurde durch Protonen-NMR charakterisiert. Die chemischen Verschiebungen in CDCl3 sind: 0,71 (s), 1,37 (s), 1,72 (s), 3,67 (m, PEG-Gerüst), 3,85 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,32 (d).

BEISPIELE V UND VI

Die Beispiele II und III wurden wiederholt, aber jeweils unter Ersetzen der Poly(ethylenglycol)monomethylether der Beispiele II und III durch einen Poly(ethylenglycol)monomethylether mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2000. Es wurden die nicht-ionischen oberflächenaktiven Mittel (XV) und (XVI) erhalten, deren Strukturen durch die Formeln (XII) und (XIII) dargestellt werden, worin m ungefähr jeweils 45 ist. Die chemischen Verschiebungen des oberflächenaktiven Mittels (XV) in CDCl3 sind: 0,7 (s), 1,35 (s), 1,71 (s), 3,37 (s), 3,67 (m, PEG-Gerüst), 3,84 (d), 4,27 (m), 7,12 (d), 7,33 (d). Die chemischen Verschiebungen des oberflächenaktiven Mittels (XVI) in CDCl3 sind: 0,69 (s), 1,36 (s), 1,70 (s), 3,40 (s), 3,66 (m, PEG-Gerüst), 4,26 (m), 7,10 (d), 7,34 (d).

BEISPIEL VII

Beispiel II wurde unter Ersetzen des 4-tert-Octylphenols von Beispiel II durch Dodecylphenol wiederholt, was in dem oberflächenaktiven Mittel (XVII) resultiert, worin m ungefähr 17 ist:

Die chemischen Verschiebungen des oberflächenaktiven Mittels (XVII) in CDCl3 sind: 0,85 (t), 1,30 (m), 2,51 (t), 3,38 (s), 3,66 (m, PEG-Gerüst), 3,85 (d), 4,27 (m), 7,10 (d), 7,34 (d).


Anspruch[de]
Ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend das Mischen (1) einer Färbemitteldispersion, enthaltend ein nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel, und (2) einer Latexemulsion, und worin die Latexemulsion ein Harz und ein oberflächenaktives Mittel enthält, und worin das nicht-ionische oberflächenaktive Mittel für das Färbemittel gemäß den Formeln (I) oder (II) ist, oder optional Mischungen davon
worin R1 eine hydrophobe aliphatische oder eine hydrophobe aromatische Gruppe ist; R2 ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus mindestens einem aus Wasserstoff, Alkyl, Aryl, Alkylaryl und Alkylarylalkyl; R3 ist Wasserstoff oder Alkyl; A ist eine hydrophile Polymerkette, und m ist die Zahl von A-Segmenten;

worin m von 2 bis 500 ist; und

worin Erwärmen auf unterhalb oder gleich der Harzlatex-Glasübergangstemperatur durchgeführt wird, um Aggregate zu bilden, gefolgt von Erwärmen auf oberhalb oder gleich der Harz-Glasübergangstemperatur, um die Aggregate zu coaleszieren.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin R1 Alkyl ist, m ist eine Zahl von 2 bis 60, und das hydrophile Polymer A ist ein Pölyoxyalkylenglykol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem verzweigten Polyoxyalkylenglykol, einem Block-Polyoxyalkylenglykol und einem homopolymeren Polyoxyalkylenglykol. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin A ein Polyethylenglykol ist und m ist die Zahl 17. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin R1 Methylphenyl, Ethylphenyl, Propylphenyl, Butylphenyl, Pentylphenyl, Hexylphenyl, Octylphenyl oder Nonylphenyl ist; R2 ist Wasserstoff, Methyl, Ethyl, Methylphenyl oder Propyl; R3 ist Methyl, Ethyl, Propyl oder Butyl; und A ist Polyoxyalkylenglykol, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin R1 ein Alkylaryl oder eine Alkylarylgruppe mit einem Substituenten aus Fluorid, Chlorid oder Bromid ist, worin Alkyl von 2 bis 30 Kohlenstoffatomen enthält; R2 ist ein Alkyl, enthaltend von 1 bis 30 Kohlenstoffatomen; R3 ist ein Wasserstoffatom oder ein Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, worin A ein Polyethylenglykol ist; und worin das Molekulargewicht Mw von A von 104 bis 2.500 ist. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Latexharz hergestellt wird durch die Polymerisation von Monomeren, um eine Latexemulsion mit Submicron-Harzpartikeln in der Größenordnung von 0,05 bis 0,3 &mgr;m Volumendurchschnittlicher Durchmesser zu bilden, und worin die Latex ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel enthält, einen wasserlöslichen Initiator und ein Kettenübertragungsmittel; Zugeben eines anionischen oberflächenaktiven Mittels, um im Wesentlichen die Größe der gebildeten Toneraggregate zu erhalten; und optional Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin die Aggregation bei einer Temperatur von 15 °C bis 1 °C unterhalb der Glasübergangstemperatur des Latexharzes, für die Dauer von 0,5 bis 3 Stunden durchgeführt wird; und worin das Coaleszieren oder Verschmelzen der Komponenten der Aggregate, um integrale Tonerpartikel zu bilden, umfassend Färbemittel und Harz, bei einer Temperatur von 85 °C bis 95 °C für eine Zeitdauer von 1 bis 5 Stunden durchgeführt wird. Das Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend das Mischen einer Färbemitteldispersion, enthaltend ein oberflächenaktives Mittel, mit einer Latexemulsion, und worin das oberflächenaktive Mittel für die Färbemittel-Dispersion gemäß den folgenden Formeln (I), (II) oder (III) ist; oder optional Mischungen davon
worin R1 ein hydrophober Rest ist; R2 ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkyl und Aryl; R3 ist Wasserstoff oder Alkyl; A ist eine hydrophile Polymerkette; und m ist die Zahl an Wiederholungseinheiten der hydrophilen Polymerkette A,

worin m von 2 bis 500 ist; und

worin Erwärmen auf unterhalb oder gleich der Harzlatex-Glasübergangstemperatur durchgeführt wird, um Aggregate zu formen, gefolgt von Erwärmen auf ungefähr die Harz-Glasübergangstemperatur, um die Aggregate zu coaleszieren.
Ein Verfahren zur Stabilisierung einer Färbemitteldispersion, umfassend das Mischen eines Färbemittels und eines oberflächenaktiven Mittels gemäß den Formeln (I), (II) oder (III); oder optional Mischungen davon
worin R1 eine hydrophobe Gruppe ist; R2 ist Wasserstoff, aliphatisch oder aromatisch; A ist eine hydrophile Kette; und m ist die Zahl an Wiederholungseinheiten, worin m von 2 bis 500 ist.
Ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1, 8 oder 9, worin das oberflächenaktive Mittel
worin m 17 ist;
worin m 40 ist;

oder
worin m 17 ist.






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