BRPI0213590B1 - Formulações de toner - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FORMULAÇÕES DE TONER".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a toners eletrofotográficos em pó, secos, apropriados para representação de imagens em cores múltiplas, e em cor única ou em preto.

Fundamentos da Invenção Toners apropriados para representação de imagens em cores múltiplas evitam o uso de ingredientes escuros, uma vez que o ingrediente escuro encobre a cor pretendida. Carbureto de silício é escuro e não pode ser usado, mesmo nas pequenas quantidades em que é tipicamente usado, como ingrediente na superfície da partícula de toner (freqüentemente denominado um aditivo de partículas divididas de modo especialmente fino ou EPA). A função do carbureto de silício em toners anteriores era a de um abrasivo para limpar a superfície de contato da lâmina raspadora. Em vez de carbureto de silício, a presente invenção utiliza um material que se acredita ser inteiramente novo como um EPA. O material é óxido de titânio acicular de rutílio, com tratamento de superfície com óxido de alumínio. A modalidade descrita detalhadamente no presente pedido é operacional a temperaturas de fusão relativamente baixas, de modo a facilitar a representação de imagens em cores múltiplas em transparências. De modo coerente com essas baixas temperaturas, o componente de cera do toner, que serve para liberar o toner da fusão, pode ser de peso molecular relativamente baixo (500 Mn na modalidade). Além disso, essa modalidade contém duas partículas de sílica amorfas na massa. A primeira partícula, com uma área de superfície específica de BET de aproximadamente 30 ± 15 m2/gm, é tornada hidrofóbica. A segunda partícula, com uma área de superfície específica de BET de aproximadamente 380 m2/gm não está tratada na superfície. A incorporação dessas partículas na massa do toner permite ao toner sobreviver a extremos de temperatura e umidade durante o armazenamento e a expedição, sem aglutinar-se nem agrumar-se e sem falhas de qualidade de impressão associados. Isto é desejável, uma vez que toners, especialmente toners de baixa fusão, precisam ser resistentes a condições de expedição e armazenamento, a fim de serem atraentes para um mercado de âmbito mundial. A modalidade do presente pedido pode usar uma mistura de agentes de controle de carga, especificamente, um agente de controle de carga negativo de complexo de organoboro e um sal de amônio quaternário de um agente de controle de carga negativo de silicato de alumínio; a combinação pode produzir um fluxo uniforme do toner, tendo resina de poliéster ramificada como aglutinante. Essa uniformidade do fluxo de toner se dá tanto ao longo da vida do toner como com toners de cores diferentes, independentemente das condições de impressão (temperatura e umidade). Isso garante uniformidade em camadas múltiplas para aplicações coloridas, em que toners com cores subtrativas são dispostas em camadas uma sobre a outra.

Descrição da Invenção Em um toner eletrostático em partículas, seco, em geral convencional, com resina de poliéster como aglutinante, pigmento como corante, ingredientes de controle de carga, cera como agente de liberação e aditivos de partículas extraparticulada (EPAs), para aperfeiçoar o fluxo e para limpar elementos em contato, tal como a lâmina raspadora: 1) um EPA é óxido de titânio acicular de rutílio hidrofílico, com tratamento de superfície com óxido de alumínio; 2) duas sílicas são misturadas dentro da massa do toner, uma com uma área de superfície baixa e uma, com área de superfície alta; e 3) o elemento de controle de carga é uma mistura de um agente de controle de carga negativo de complexo de organoboro e um sal de amônio quaternário de um composto de silicato de alumínio. O óxido de titânio acicular cria uma nova vantagem de um fluxo de toner mais confiável (elimina “privação” do toner) e essa vantagem, bem como a função de limpeza, é realizada de modo similar, usando o óxido de titânio acicular com toner preto com negro de carvão ou magnético, ou ambos, como pigmento. De modo similar, foi encontrado um funcionamento semelhante para o óxido de titânio acicular com toners que não contêm nem as duas sílicas acima nem os agentes de controle de carga acima.

De modo similar, acredita-se que a inclusão de duas sílicas misturadas seja uma função do tamanho e tratamento de superfície da sílica e, portanto, que seja aplicável a uma ampla variedade de toners.

Finalmente, acredita-se que a mistura de agentes de controle de carga apresente interação sinérgica com um aglutinante de poliéster não dependente dos outros elementos para obter um fluxo de toner uniforme. Essa eficácia foi demonstrada com a relação em peso do complexo de orga-noboro para o silicato de alumínio sendo de 2 para 1 a 1 para 2.

Descrição das Modalidades Preferidas Os ingredientes da modalidade detalhada abaixo são todos sólidos que são facilmente misturados mecanicamente, depois pulverizados para um pó e depois classificados.

Uma fórmula para um toner de ciano de acordo com a presente invenção é a seguinte: Material Função % em peso 1. Resina de poliéster ramificado aglutinante 83,125 2. Resina de poliéster linear aglutinante 7,225 3. Pigmento de ciano corante 2,15 4. Cera de polietileno (500 Mn) agente de liberação 3 5. Complexo de organoboro agente de controle de carga 0,5 6. Sal de amônio quaternário de um composto de silicato de alumínio agente de controle de carga 1,0 7. Sílica hidrofóbica amorfa modificador de características do toner 2,0 8. Sílica amorfa modificador de características do toner 1 Os ingredientes acima foram misturados cuidadosamente por mistura de fusão, depois pulverizados e classificados por tamanho para formar um pó. Isso não faz parte da presente invenção, uma vez que métodos inteiramente padronizados podem ser usados.

Os seguintes três elementos são depois aplicados ao pó adicio- nando os elementos e depois misturando os mesmos. 9. Sílica hidrofóbica amorfa agente de fluxo 0,7 10. Sílica hidrofóbica amorfa agente de fluxo 0,2 11. Óxido de titânio acicular limpeza e redução do privação 0,4 Os materiais são descritos ainda tal como se segue (números iguais são correspondentes): 1. Resina de poliéster ramificado: é TUFTONE NE-701 da Kao Corp.; N° CAS nenhum, patenteado. 2. Resina de poliéster linear: é DIACRON ER-561 de Mistubishi Rayon, um poliéster do tipo bisfenol A com um Tg mais alto (temperatura de transição de vidro) do que o NE-701; N2 CAS 148556-68.7. 3. Pigmento de ciano: é HOSTACOPY BG C 106 de Clariant (PB 15:3): 40% em peso da resina de poliéster linear ER-561 (acima); N2 CAS 147-14-8 (pigmento) e 148556-68-7 (resina). 4. Cera de polietileno 500 Mn: é POLYWAX 500 de Baker-Petrolite; N2 CAS 9002-88-4. 5. Complexo de organoboro: é LR-147 de Japan Carlit: N2 CAS 114803-11-1. 6. Sal de amônio quaternário de um composto de silicato de alumínio: é COPYCHARGE N4P de Clariant; N2 CAS nenhum, patenteado. 7. Sílica hidrofóbica amorfa: é AEROSIL RY-50 de Nippon Aerosil; área de superfície específica de BET de aproximadamente 30 ± 15 m2/g; N2 CAS 67762-90-7. 8. Sílica amorfa: é AEROSIL 380 de Degussa-Huls; área de superfície específica de BET de aproximadamente 380 m2/g; N2 CAS 112945-52-5 e 7631-86-9. 9. Sílica hidrofóbica amorfa: é AEROSIL 812 de Degussa-Huls; área de superfície específica de BET de aproximadamente 260 m2/g; N2 CAS 68909-20-6. 10. Sílica hidrofóbica amorfa: é AEROSIL NY 50 de Nippon Aerosil; área de superfície específica de BET de aproximadamente 30 ± 15 m2/g; N2 CAS 67762-90-7. 11. Óxido de titânio acicular: é FTL110 de Ishihara Sangyo Kaisha, Ltd.; óxido de titânio acicular de rutílio hidrofílico, com tratamento de superfície com óxido de alumínio; área de superfície de BET 10-20 m2/g; 130 - 170 mm partícula primária; 6-8pH; l\FCAS13463-67-7 e 21645-51-2, respectivamente. O toner normalmente é aplicado a um tambor fotocondutor, que contém uma imagem eletrostática por contato com um cilindro revelador com uma camada de superfície do toner. Convencionalmente, o toner é aplicado ao cilindro revelador e entra em contato com uma lâmina raspadora antes de chegar ao tambor fotocondutor.

As agulhas de óxido de titânio desse toner são eficazes para limpar toner da lâmina raspadora, de modo que a mesma possa continuar a funcionar bem. Uma função similar foi obtida no passado por carbureto de silício EPA, mas carbureto de silício é escuro demais para ser usado para cores (diferentes do preto). Além disso, as agulhas de titânio suprimem a privação de toner. As agulhas de titânio são presumivelmente eficazes para aumentar o fluxo de toner sob pressão, para evitar privação de toner, uma função que não é observada com o carbureto de silício. O mecanismo exato de supressão de privação não é conhecido. (O controle de privação foi demonstrado por fórmulas experimentais, mas não especificamente para a modalidade detalhada acima.) Óxido de titânio acicular FTL 110 mostrou ser um substituto para carbureto de silício em toners coloridos. Toners sem óxido de titânio acicular mostram uma privação inaceitável. Nenhum outro material, inclusive outros óxidos de titânios, mostrou-se suficiente como um EPA em toners coloridos de poliéster. O óxido de titânio acicular FTL 110 mostrou ser eficaz em diversos tipos de resinas de poliéster de uma pluralidade de fornecedores. O uso desse óxido de titânio acicular não parece ser sensível à escolha do agente de controle de carga, material de enchimento, corante (pigmentos, inclusive CMYK) ou cera, uma vez que tem funcionado como um substituto de carbureto de silício e supressor de privação em múltiplas gerações de revelação do toner colorido, que diferem uma da outra em ingredientes de fórmula. Outros EPAs são usados para otimizar a carga e fluxo do toner, tal como apropriado para o sistema de revelação específico, uma vez que o óxido de titânio acicular FTL 110 não demonstrou nenhuma eficácia como agente de carga ou fluxo de pó. Não é necessário que o óxido de titânio adira totalmente à superfície do toner para ser eficaz.

As duas sílicas na massa do toner, uma hidrofóbica com BET específica baixa e uma não tratada, com BET específica alta, funcionam para permitir ao toner que sobreviva a extremos de temperatura e umidade durante armazenamento e expedição, sem aglutinar-se nem agrumar-se.

Adicionalmente, observou-se que os dois elementos de controle de carga funcionam em conjunto para garantir uniformidade do fluxo de toner, tanto ao longo da vida do toner como com toners de cores diferentes. (Isso foi demonstrado por fórmulas experimentais, mas não especificamente para a modalidade detalhada acima.) Muitos ingredientes alternativos podem ser usados aos os que foram relacionados. Acredita-se que aspectos, tal como descritos especificamente acima, sejam amplamente novos. A fórmula detalhada mostrada acima deve ser considerada ilustrativa de outras formulações de toner com pigmentos diferentes. Especificamente, além do toner de ciano acima, são usados um toner intimamente similar, com pigmento de magenta, e um toner intimamente similar, com pigmento amarelo, bem como um toner similar preto. Os pigmentos ciano, magenta e amarelo são subtrativos e os toners são aplicados um sobre o outro, para formar uma amplitude de cores, tal como é convencional.

Claims (5)

1, Toner eletrostático em pó, seco, caracterizado pelo fato de compreender um aglutinante de resina de poliéster ramificado, um agente de liberação de cera no referido toner e duas sílicas em partículas misturadas no referido toner, sendo que uma das duas sílicas referidas tem uma área de superfície específica BET baixa de aproximadamente 30 m2/g e é hídrofóbí-ca, e a outra das duas sílicas referidas tem uma área de superfície específica BET alta de aproximadamente 380 m2/gm,

2, Toner de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida cera ê polietieno com Mn de aproximadamente 500.

3, Toner de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a referida sílica tem uma área de superfície específica BET de aproximadamente 30 m2/g e a outra sílica tem uma área de superfície específica BET de aproximadamente 380 m2/gm.

4, Toner eletrostático em pó, seco, caracterizado pelo fato de compreender um aglutinante de resina de poliéster ramificado e um complexo de organoboro como agente de controle de carga negativo e um sal de amõnio quaternário de um si li cato de alumínio como agente de controle de carga.

5, Toner de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o referido complexo de organoboro apresenta uma quantidade em peso para o peso do referido sal de amônio quaternário de um composto de silicato de alumínio de 2 para 1 a 1 para 2.