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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Abtrennung eines Styrolpolymeren, das auf dem Gebiet der
elektrofotographischen Toner Verwendung findet, indem ein
Reaktionsgemisch, das das mittels Homopolymerisation des
Styrolmonomeren oder mittels Kopolymerisation mit einem
anderen Vinylmonomeren hergestellte Styrolpolymer enthält,
kontinuierlich behandelt wird, so daß flüchtige
Bestandteile wie nicht umgesetztes Monomeres, das Lösungsmittel der
Polymerisation und die Zerfallsprodukte des
Polymerisationsstarters mittels einer spezifischen Abtrennvorrichtung
für die flüchtigen Bestandteile abgetrennt und entfernt
werden.
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Verfahren zur Abtrennung des Block- oder
Lösungsmittelpolymerisierten Styrolpolymeren aus einem
Polymerisationsreaktionsgemisch sind in den japanischen
Patentveröffentlichungen 31 678/1970, 29 797/1973 etc. offenbart. Das das in
diesen Publikationen beschriebene Styrolpolymer hat ein
relativ hohes Molekulargewicht und ist beispielsweise
nützlich für Anwendungen zum Gießen. Diese Verfahren haben
Nachteile und sind nicht geeignet zur Behandlung des
Reaktionsgemisches, das das in dieser Erfindung verwendete
Styrolpolymer enthält.
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Beispielsweise offenbart die japanische
Patentveröffentlichung 29 797/ 1973 ein Verfahren zur Verwendung eines
vertikalen Mehrröhren-Wärmeaustauschers. Wenn jedoch der
Wärmeaustauscher für das Reaktionsgemisch des
Styrolpolymeren, das in dieser Erfindung verwendet wird, angewandt
wird, ist die Fließgeschwindigkeit des Reaktionsgemisches
in die Heizzone deutlich reduziert. Dies beruht darauf,
daß das immer in dem zuvor erwähnten Reaktionsgemisch
vorhandene Polymere geringen Molekulargewichts durch den
reduzierten Druck in dem Wärmeaustauscher schäumt. Daher hält
die Strömungslinie des Reaktionsgemisches noch ihre
ursprüngliche Richtung, nachdem sie in die Heizzone
geflossen ist, und die Verteilung der Fließmenge in jedes Rohr in
der Heizzone neigt dazu, unausgeglichen zu sein. Dieses
Phänomen resultiert in Schwankungen der Fließmenge, der
Fließmengenverteilung und der Verweilzeit in der Heizzone.
Dementsprechend ist gefunden worden, daß die Wirksamkeit,
mit der die flüchtigen Bestandteile entfernt werden, eine
bemerkenswerte Fluktuation aufweisen. Außerdem ist die
Qualität des Produktes deutlich verringert. Es ist natürlich
möglich, die Fließmengenverteilung in gewisser Weise
dadurch zu homogenisieren, daß eine Dispersionsplatte am
Einlaß der Heizzone angebracht wird. Dies ist jedoch immer
noch nicht zufriedenstellend, solange ein vertikaler
Mehrröhren-Wärmeaustauscher verwendet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
bereit zu stellen zum kontinuierlichen Abtrennen eines
Styrolpolymeren, das eine sehr kleine Menge eines flüchtigen
Bestandteils enthält, indem ein Reaktionsgemisch des
Styrolpolymeren, das ein Polymeres niedrigen
Molekulargewichtes enthält, homogen in eine Heizzone eines
Wärmeaustauschers eingeleitet wird und der flüchtige Bestandteil aus
dem Reaktionsgemisch unter einheitlichen Bedingungen
entfernt wird.
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Das oben genannte Ziel der vorliegenden Erfindung wird
erreicht, indem ein kontinuierliches Verfahren zur Abtrennung
eines Styrolpolymeres enthaltenden Reaktionsgemisches von
flüchtigen Bestandteilen mittels kontinuierlicher
Entfernung der flüchtigen Bestandteile aus dem Reaktionsgemisch,
das das Styrolpolymer enthält, bereitgestellt wird, wobei
das Styrolpolymer durch Polymerisation von Styrolmonomeren
allein oder mit einem anderen Vinylmonomeren erhalten
wurde. Dieses Verfahren umfaßt die Schritte, das
Reaktionsgemisch, das das Styrolpolymer enthält, hinunterfließen zu
lassen und durch einen ringförmigen Raum eines
Wärmeaustauschers vorzuwärmen, wobei der Wärmeaustauscher aus einem
äußeren Doppelrohr als Verkleidung des zirkulierenden
Wärmemediums, einem konzentrisch angeordneten inneren Rohr des
Wärmeaustauschers zur Zirkulation des Wärmemediums und dem
ringförmigen Raum, der dazwischen gebildet wird, besteht.
Weiterhin umfaßt das Verfahren den Schritt, das
Reaktionsgemisch, das das Styrolpolymere enthält, in eine
Vakuumkammer, die mit dem Wärmeaustauscher verbunden ist, aus
zudampfen, so daß das Styrolpolymere kontinuierlich von den
flüchtigen Bestandteilen abgetrennt wird, wobei das
Styrolpolymere ein Polymeres geringen Molekulargewichts mit einem
Molekulargewicht - Zahlenmittel von 1000 bis 5000 und einer
Glasumwandlungstemperatur von 40-80ºC umfaßt.
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Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt, der eine
Ausführungsform einer Vorrichtung, die für den Zweck dieser
Erfindung geeignet ist, darstellt.
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Fig. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie A-A' in Fig. 1.
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In diesen Figuren bedeuten 1 einen Einlaßstutzen, 2 den
Kopf eines Wärmeaustauschers, 3 einen dazwischenliegenden
Flansch, 4 die Verkleidung eines Wärmeaustauschers, 5 eine
Vakuumkammer, 6 einen Kühlapparat, 7 eine Entleerungspumpe,
8 ein Rohr in dem inneren Rohr des Wärmeaustauschers, 9 das
innere Rohr des Wärmeaustauschers, 10 einen ringförmigen
Raum, 11 die Innenwand des Wärmeaustauschers, 12 die
dispergierte Flüssigkeit, 13 die ausgelassene Flüssigkeit, 14
ein flüchtiges Gas, 15 das Kopolymere, 16 ein Wärmemedium-Einlaß
in das innere Rohr, 17-19 die Fließrichtung des
Wärmemediums in dem inneren Rohr, 20 den
Wärmemedium-Auslaß des inneren Rohres, 21 den Wärmemedium-Einlaß, 22 den
Wärmemedium-Auslaß, 23 die Verkleidung einer Vakuumkammer
und 24 die Außenwand der Verkleidung des Wärmeaustauschers.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann natürlich
angewandt werden, um-das Reaktionsgemisch des
Styrolpolymeren, das mittels eines diskontinuierlichen Verfahrens
polymerisiert worden ist, kontinuierlich zu behandeln und das
Polymere abzutrennen. Wenn man ein derartiges Verfahren
beispielsweise mit dem in der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 125481/1976 offenbarten Verfahren kombiniert,
kann das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ein
ausgesprochen wirkungsvolles Verfahren zur kontinuierlichen
Herstellung des Styrolpolymeren, das ein Polymeres niedrigen
Molekulargewichts enthält, bereitstellten.
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Das Styrolpolymere, das gemäß vorliegender Erfindung
verwendet wird, umfaßt das Polymere geringen Molekulargewichts
mit einem Molekulargewicht - Zahlenmittel von 1000-5000
und einer Glasumwandlungstemperatur im Bereich von 40-80ºC , ein Styrolpolymeres, das erhalten wurde, indem 70-30
Teile des oben erwähnten Polymeren geringen
Molekulargewichts und 30 - 70 Teile eines Polymeren hohen
Molekulargewichts sowie ein Gemisch des obengenannten
Styrolpolymeren mit einem Polyolefin geringen
Molekulargewichts gemischt werden.
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Das Monomere, daß das sogenannte Styrolpolymere gemäß
vorliegender Erfindung aufbaut, umfaßt Styrol und andere
Vinylmonomere. Beispiele anderer Vinylmonomere, die verwendet
werden können, sind o-Methylstyrol, m-Methylstyrol,
p-Methylstyrol, α-Methylstyrol, p-t-Butylstyrol,
Vinylnaphthalen, Vinylchlorid, Vinylfluorid, Vinylacetat,
Acrylnitril, Metharcrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid,
Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Itaconsäure,
Methylacrylat, Ethylacrylat, n-Propylacrylat,
Propylacrylat, n-Butylacrylat, i-Butylacrylat,
Cyclohexylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Stearylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylmetharcrylat, n-Propylmethacrylat,
Propylmethacrylat, n-Butylmethacrylat, i-Butylmethacrylat,
Cyclohexylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat,
Stearylmethacrylat, Dimethylfumarat, di-i-Propylfumarat, di-n-
Butylfumarat, di-i-Butylfumarat, Dimethylmaleat,
Diethylmaleat, di-i-Propylmaleat, di-n-Butylmaleat,
di-i-Butylmaleat, 2-Vinylpyridin, 2-Vinylpyrrol, N-Vinylcarbazol,
N-Vinylindol und N-Vinylpyrrolidon.
Wenigstens eines dieser Monomeren kann mit Styrol
kopolymerisiert werden. Bei der praktischen Durchführung der
vorliegenden Erfindung sind Styrol alleine oder ein Gemisch aus
Styrol mit Methacrylsäure und/oder Methacrylat besonders
bevorzugt unter diesen Vinylmonomeren.
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Abgesehen von der vorliegenden Erfindung kann ein homogenes
Gemisch eines Polymeren wirksam auch dadurch hergestellt
werden, indem andere Styrolpolymeren hohen
Molekulargewichts mit dem Reaktionsgemisch, das das Polymer geringen
Molekulargewichts enthält, gemischt werden, bevor das
Verfahren gemäß vorliegenden Erfindung angewandt wird.
Außerdem kann das resultierende Gemisch auch mit wenigstens
einem der Polyolefine hohen Molekulargewichts gemischt
werden, wie z. B. Polypropylen geringen Molekulargewichts,
Polyethylenwachs, Polytetrafluorethylen und dergleichen, um
ein einheitliches Gemisch zu erhalten.
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Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, können die
flüchtigen Bestandteile kontinuierlich aus dem
Reaktionsgemisch des Styrolpolymeren, das das Polymere geringen
Molekulargewichts enthält, kontinuierlich entfernt werden, was
anhand des Standes der Technik nur schwierig zu erreichen
war. Der flüchtige Gehalt des zuvor genannten
Styrolpolymeren kann immer auf 0,3% oder weniger reduziert werden,
ohne daß bemerkenswerte Abweichungen in der Effizienz bei
der Entfernung der flüchtigen Bestandteile auftreten
würden. Außerdem kann ein derart geringer Gehalt flüchtigen
Materials in dem zuvor genannten Styrolpolymeren einen
elektrofotographischen Toner bereitstellen, der
ausgezeichnete Gleitfähigkeit, Versetzwiderstand (offset resistance)
und eine ausgezeichnete elektrostatische Aufladung aufweist
und sehr wertvoll ist für die tatsächliche Verwendung.
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Die Ausrüstung zur Abtrennung der flüchtigen Bestandteile
in der vorliegenden Erfindung umfaßt beispielsweise die in
den Fig. 1 und 2 dargestellte, die in der japanischen
Offenlegungsschrift Nr. 24411/1981 offenbart ist. Der in
dieser Offenbarung zu behandelnde Gegenstand ist ein
reaktives Polymerengemisch. Das reaktive Polymere verursacht
eine Vernetzungsreaktion, wenn es bei der Behandlung
erhitzt wird, und das erzeugte Gel haftet an dem Rohr. Daher
ist die Aufgabe der in der oben genannten Offenbarung
dargestellten Ausrüstung die Verhinderung von
Rohrverstopfungen im Wärmeaustauscher. Andererseits ist der zu
behandelnde Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein
Reaktionsgemisch von Styrolpolymeren, das Polymere geringen
Molekulargewichts enthalten, und verursacht keine
gelbildende Reaktion beim Erhitzen. Außerdem ist eine Aufgabe
der Verwendung von dieser Ausrüstung gemäß vorliegender
Erfindung, das Reaktionsgemisch einheitlich in die Heizzone
des Wärmeaustauschers einzuführen, die flüchtigen
Bestandteile aus dem Reaktionsgemisch unter einheitlichen
Bedingungen zu entfernen und das Styrolpolymere niedrigen
Molekulargewichts mit einem sehr geringen Gehalt flüchtiger
Bestandteile kontinuierlich herzustellen. Wie oben erwähnt
ist die vorliegende Erfindung von der zuvorgenannten
Offenbarung bezüglich Gegenstand und Aufgabe der Behandlung
völlig unterschiedlich.
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Ein bevorzugtes Beispiel zur kontinuierlichen Behandlung
des Reaktionsgemisches gemäß vorliegender Erfindung wird
nachfolgend dargestellt.
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Das heißt, ein Vinylpolymer wird mittels
Blockpolymerisation bei 60-150ºC auf ein Polymerisationsverhältnis von
30-90 Gew.% gebildet, sukzessive mit einem Lösungsmittel
gemischt, um die Viskosität des Reaktionsgemisches zu
reduzieren. Weiterhin wird eine Lösungsmittelpolymerisation
durchgeführt, um das Polymere hohen Molekulargewichts zu
erhalten. Ein Vinylmonomer des Styroltyps wird getrennt
davon bei einer Temperatur von 190-230ºC im Zustand
einer Lösung polymerisiert, um das Polymere niedrigen
Molekulargewichts zu erhalten.
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Aus 30-70 Teilen, bezogen auf das Gewicht des Polymeren
hohen Molekulargewichts als Feststoff, und 70-30 Teilen,
bezogen auf das Gewicht des Polymeren niedrigen
Molekulargewichts als Feststoff, wird ein Gemisch hergestellt.
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Dann wird das resultierende Gemisch der Polymerlösung
kontinuierlich mittels des Verfahrens gemäß vorliegender
Erfindung behandelt, so daß die flüchtigen Bestandteile von
dem Styrolpolymeren abgetrennt werden. Das resultierende
Styrolpolymere hat ein Molekulargewicht - Zahlenmittel (Mn)
von 2000-15000, ein durchschnittliches Molekulargewicht Z
(Mz) von nicht weniger als 400000 und einen Quotienten Mz/Mn
von 50-600 und ist für die Herstellung von Tonerharzen
geeignet.
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Die vorliegende Erfindung wird anschließend unter
Bezugnahme auf die Beispiele erläutert. Wenn nichts anderes
angegeben ist, bedeuten Teile Gewichtsteile.
Beispiel 1
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Ein Reaktor wurde mit 70 Teilen Styrol und 30 Teilen eines
1 : 1 Lösungsmittelgemisches von Xylol und Ethylbenzol
beladen und bei einer Temperatur von 210ºC gehalten. Die
Polymerisationsreaktion wurde durchgeführt, indem eine
einheitliche Lösung, die 0,5 Mol Di-t-Butylperoxid pro 100 Mol
Styrol enthielt, mit einer Rate von 750 cm³/h unter einem
Innendruck von 6 kg/cm² kontinuierlich in den Reaktor
eingespeist wurde. Das resultierende Reaktionsgemisch, das
das Polymere geringen Molekulargewichts enthält, wurde mit
der selben Geschwindigkeit wie oben aus dem Auslaß des
Reaktors durch daß Einlaßventil des Abtrennungsapparates für
flüchtige Bestandteile in den ringförmigen Raum des
Wärmeaustauschers eingespeist. Die Abtrennungsapparatur für
flüchtige Bestandteile ist in den Fig. 1 und 2
dargestellt. Die Apparatur hat ein äußeres Doppelrohr für die
zusätzliche Verwendung als Verkleidung für das
zirkulierende Wärmemedium, ein konzentrisch angeordnetes inneres Rohr
des Wärmeaustauschers für die Zirkulation des Wärmemediums
und einen ringförmigen Raum, der zwischen den äußeren und
inneren Rohren gebildet wird. Das Wärmemedium wurde in der
Verkleidung und dem inneren Rohr bei 210ºC zirkuliert.
Die Temperatur betrug 210ºC am Auslaß des Reaktors und
sank an der Innenseite des Wärmeaustauscherskopfes durch
das Schäumen auf Grund des reduzierten Druckes und der
latenten Verdampfungswärme auf 190ºC. Das Reaktionsgemisch
wurde in die Vakuumkammer entladen, bei einem absoluten
Druck von 20 mmHg und einer Temperatur der Verkleidung von
140ºC gehalten. Das Gemisch wurde mittels Ausdampfen in
Gas- und flüssige Phasen getrennt, und die flüssige Phase
wurde am Boden der Kammer gesammelt. Das Polymere geringen
Molekulargewichts hatte eine Temperatur von 140ºC, nachdem
die flüchtigen Beständteile abgetrennt worden waren. Das
resultierend Polysterol wurde vom Boden der Vakuumkammer
kontinuierlich entladen und hatte ein Molekulargewicht-
Zahlenmittel von 2500, eine Glasumwandlungstemperatur von
64ºC und einen Gehalt an nicht flüchtigen Bestandteilen
von 99.9%.
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Das Molekulargewicht-Zahlenmittel wurde mittels Gel-
Permeationschromatographie unter Verwendung von Polystyrol
als Standard gemessen. Die Glasumwandlungstemperatur wurde
nach der DSC-Methode gemessen. Der Gehalt an nicht
flüchtigen Bestandteilen wird gemessen, indem die Probe in einem
Schälchen exakt gewogen wird, die Probe anschließend 90
Minuten lang auf 105ºC erhitzt wird und das Restgewicht
erneut gewogen wird, um den Verlust zu berechnen. Die
selben Analysenmethoden wurden auch in den folgenden
Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendet.
Vergleichsbeispiel 1
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Das Reaktionsgemisch von Beispiel 1, das das Polymere
geringen Molekulargewichts enthält, wurde unter Verwendung
eines Mehrröhren-Wärmeaustauschers, der dem Rohrauslaß
derart angeordnet enthält, daß er direkt mit der Vakuumkammer
in Verbindung steht, erhitzt. Der Zustand des Hinabfließens
des Polymeren am Auslaß jeden Rohres in dem
Wärmeaustauscher wurde durch das Fenster beobachtet, mit dem die
Vakuumkammer versehen ist. Die Fließgeschwindigkeit von jedem
Rohr war instabil und der nicht flüchtige Gehalt des
entladenen Polystyrol war auf 98,9% reduziert.
Vergleichsbeispiel 2
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Die Maßnahmen aus Beispiel 1 wurden wiederholt, indem das
selbe Reaktionsgemisch, das das Polymere niedrigen
Molekulargewichts enthält, verwendet wurde, indem der selbe
Wärmeaustauscher, der die selbe Fläche der Strömungslinie und
die selbe Fläche der Wärmeübertragung aufweist verwendet
wurden, außer daß die Zirkulation des Wärmemediums durch
das innere Rohr weggelassen wurde (d. h. als Hohlrohr
verwendet wurde). Der nicht flüchtige Gehalt des
ausgetragenen Polystyrol war auf 99.2% reduziert.
Beispiel 2
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Das Reaktionsgemisch von Beispiel 1, das das Polymere
niedrigen Molekulargewichts enthält, wurde als erste
Komponente verwendet. Ein Styrolpolymer hohen Molekulargewichts,
hergestellt aus 70 Teilen Styrol und 30 Teilen
n-Butylacrylat, mit einem Massemittel des Molekulargewichts
von 300000 und einer Glasumwandlungstemperatur von 58ºC
wurde als zweite Komponente verwendet. Die erste und zweite
Komponente wurden jeweils in Xylol gelöst. Beide
Xylollösungen wurden einheitlich und in Mengen gemischt, daß sich
ein 50 : 50 Gewichtsverhältnis zwischen Polymeren niedrigen
Molekulargewichts und hohen Molekulargewichts ergab.
Anschließend wurden die selben Maßnahmen wie im Beispiel 1
durchgeführt, indem die selbe Abtrennungsapparatur für
flüchtige Bestandteile verwendet wurde. Das resultierende
Styrolpolymere war ein homogenes Gemisch des Polymeren
hohen und niedrigen Molekulargewichts und hatte einen Gehalt
von nicht flüchtigen Bestandteilen von 99.8%.
Beispiel 3
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Das Reaktionsgemisch von Beispiel 1, das das Polymere
niedrigen Molekulargewichts enthält, wurde mit 5 Gew.%
Polypropylen geringen Molekulargewichts versetzt und gemischt.
Anschließend wurden die selben Maßnahmen wie im Beispiel 1
durchgeführt. Das Styrolpolymere niedrigen
Molekulargewichts, das erhalten wurde, war ein homogenes Gemisch mit
dem Polypropylen geringen Molekulargewichts und hatte einen
Gehalt an nicht flüchtigen Bestandteilen von 99.9%.
Beispiel 4
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Ein Styrol-Methacrylsäure-Kopolymeres wurde unter
Verwendung der selben Maßnahmen wie im Beispiel 1 hergestellt,
außer daß 67 Teile Styrol und 3 Teile Methylacrylsäure
anstelle von 70 Teilen Styrol verwendet wurden. Das
resultierende Kopolymere hatte ein Molekulargewicht-Zahlenmittel
von 3800, eine Glasumwandlungstemperatur von 70ºC, und
einen Gehalt an nicht flüchtigen Bestandteilen von 99.8%.
Beispiel 5
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Ein mit Stickstoff beschickter Kolben (nitrogen replaced
flask) wurde mit 72 Teilen Styrol und 28 Teilen
Butylacrylat als Vinylpolymeren beladen, und dann auf 120ºC
erhitzt. Die Blockpolyinerisation wurde 10 Stunden bei dieser
Temperatur durchgeführt, so daß eine Umwandlung von 55%
erzielt wurde. Dann wurden sukzessive 30 Teile Xylol
zugesetzt, um eine Lösung herzustellen. Ein Gemisch, das 0.1
Teile Dibutylperoxid, gelöst in 50 Teilen Xylol, enthält,
wurde kontinuierlich über einen Zeitraum von 8 Stunden bei
130ºC der Lösung zugesetzt. Die Reaktion wurde fortgesetzt
bis zur Vollendung der Zugabe und einer Stunde darüber
hinaus. Das resultierende Polymere hohen Molekulargewichts
wurde als A-1 bezeichnet.
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In dem nächsten Schritt wurde eine Lösungsmittel-
Polymerisation durchgeführt, indem eine homogene Lösung von
0.5 Mol Di-t-Butylperoxid in 100 Mol Styrol mit einer
Geschwindigkeit von 750 cm³/h dem Gemisch kontinuierlich
zugesetzt wurde, das aus 70 Teilen Styrol und 30 Teilen
eines Lösungsmittelgemisches besteht, das Xylol und
Ethylbenzol enthält. Die Reaktionsbedingungen, die herrschten,
waren eine Reaktorinnentemperatur von 210ºC, ein
Innendruck von 6 Kg/cm² und eine Auslaßtemperatur von 100ºC.
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Das resultierende Styrolpolymere geringen Molekulargewichts
hatte eine Umsetzung von 99.5 Gew.%. Das Molekulargewicht
wurde mittels Gel-Permeationschromatographie unter
Verwendung von monodispergiertem Standard-Polysterol als Referenz
und von Tetrahydrofuran als Elutionsmittel bestimmt. Das
Molekulargewicht-Zahlenmittel, das so erhalten wurde, war
2100.
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Außerdem wurde das feste Polymere A-2 erhalten, indem das
Lösungsmittel getrennt entfernt wurde, und seine
Glasumwandlungstemperatur (Tg) wurde mit einem differentiell
scannenden Kalorimeter unter Verwendung von Aluminiumoxid
als Referenz bestimmt. Die gemessene Tg war 70ºC.
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Aus 50 Teilen des obengenannten Styrolpolymeren geringen
Molekulargewichts A-2 und 90 Teilen des zuvor erwähnten
Polymeren hohen Molekulargewichts A-1 (50 Teile als
Feststoff) wurde ein Gemisch hergestellt. Das Lösungsmittel
wurde unter Verwendung der selben Abtrennungsapparatur für
flüchtige Bestandteile wie im Beispiel 1 und wie
dargestellt in den Fig. 1 und 2 aus dem Gemisch entfernt. Das
Gemisch wurde auf 200ºC erhitzt und in ein Vakuumsystem
abgedampft, daß bei 10 mmHg gehalten wurde, indem fast die
selben Bedingung wie in Beispiel 1 verwendet wurden. Das
resultierende Polymere hatte ein Mn von 2800, ein Mz von
652000, einen Quotienten Mz/Mn von 233 und eine Tg von
57ºC.
Außerdem hatte das Polymere einen Gehalt an
rückständigen flüchtigen Bestandteilen von 0.09%.
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Das so erhaltene Styrolpolymere wurde bezüglich der
Kennzeichen für elektrophotographischen Toner beurteilt.
(Herstellung des Toners)
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In einem Henshel (RTM) Mixer wurden 100 Teile des Harzes,
10 Teile Carbon-Black (MA-100: ein Produkt von Mitsubishi
Chemical Co.) als Farbmittel, 3 Teile Polypropylenwachs und
0.5-2 Teile Spiron-Black TRH (RTM) als
Beschickungsregulator gemischt. Das Gemisch wurde mit einem
Doppelschneckenextruder bei einer Temperatur von 140ºC (Einlaß) bis 150ºC
(Auslaß) heiß geknetet, abgekühlt und zerkleinert. Die
resultierenden groben Partikel wurden fein gemahlen mit
einer Strahlmühle und einem Windsichten (air
classification) unterworfen, so daß Toner mit einer Partikelgröße von
8-20 um (11.5 um im Durchschnitt) erhalten wurde. Der
resultierende Toner wurde mit 0.15 Teilen Kolloidaler
Silika-Masse im Henshel Mixer gemischt und getestet.
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Die Menge an beschickungskontrollierendem Mittel wurde
kontrolliert, so daß -15 uC/g elektrostatische Aufladung nach
Mischung von 95 Teilen des Trägers für EP870 mit 5 Teilen
des Toners in einem V-Mischer (V-blender) über einen
Zeitraum von 30 Minuten erhalten wurden.
(Beurteilung als Toner)
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Außerdem wurden Verdoppelungscharakteristika unter den
folgenden Bedingungen mit einer elektrophotographischen
Kopiermaschine EP870 (Produkt von Minolta Camera Co.) mit
Teflon (RTM) Warmwalzen bestimmt.
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Fixierfähigkeit: Ein Plastikradierer "MONO" (Produkt von
Tombo Pencil Co.) wurde 20 Mal mit konstanter Kraft
zwischen einem festen schwarzen und einem nicht-getonerten
weißen Teil auf einem Doppelblatt hin und her bewegt. Das
Entfernen von Toner von dem schwarzen Teil und die
Verschmutzung des weißen Teils wurden beobachtet und in die
folgenden vier Klassen eingeteilt.
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. . . Überhaupt keine Entfernung vom Toner.
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. . . Gut.
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. . . Toner wurde leicht entfernt.
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X . . . Schlecht. Toner wurde entfernt und
verursachte viel Schmutz.
Kontamination des weißen Hintergrunds:
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Der weiße Teil des 100-ten Blatts wurde verglichen mit dem
weißen Teil des 10000-ten Blatts in einem kontinuierliche
ablaufenden Kopiervorgang. Der Grad der Kontamination auf
dem weißen Hintergrund in Folge des Verteilens von Toner
wurde in die folgenden 3 Klassen eingeteilt.
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. . . Gut.
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. . . Kontamination wurde mit einem
Vergrößerungsglas mit einer 30 fachen Vergrößerung
beobachtet.
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X . . . . Kontamination wurde mit dem bloßen Auge
beobachtet.
Versetzwiderstand (offset resistance):
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Das Abfärben (offset) betrifft ein Phänomen, daß ein Teil
des Toners auf der Oberfläche einer Fixierwalze haftet und
dann nach einer Umdrehung der Walze wieder auf die frische
Oberfläche eines Papieres transferiert wird, so daß das
Papier kontaminiert wird.
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. . . Es wurde bei 10000 Blättern bei einem
kontinuierlich ablaufenden Kopiervorgang
keine Kontamination gefunden.
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X . . . Unter den selben Bedingungen wurde
Kontamination gefunden.
Gleitfähigkeit:
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Die Gleitfähigkeit wurde abgeschätzt, indem die Aggregation
beobachtet wurde, nachdem man den Toner 8 Stunden lang bei
einer Temperatur von 55ºC unter 80% relativer
Feuchtigkeit stehengelassen hatte. Die Ergebnisse wurden durch die
folgenden vier Klassen dargestellt.
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. . . Es wurde überhaupt keine Aggregation
gefunden.
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. . . Es wurde teilweise Aggregation gefunden,
aber sie ließ sich leicht lösen.
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. . . Teilweise wurde festes Koagulat gefunden.
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X . . . Festes Koagulat wurde vollständig gefunden.
Schwankungen der elektrostatischen Aufladung:
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In dem kontinuierlichen Kopiervorgang wurden
triboelektrostatische Aufladungen der 100-ten und 10000-ten Duplikate
durch den folgenden Bruch (absoluter Wert) ausgedrückt.
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(Betrag der Aufladung nach dem 10000-ten Duplikat - (Betrag der Aufladung
nach dem 100-ten Duplikat)/(Betrag der Aufladung nach 100-ten Duplikat) · 100 (%)
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Wenn der Bruch nicht größer als 10 (%) war, wurde die
Schwankung als gut angesehen.
Dispergierbarkeit des Farbmittels:
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Ein Schiebeglas wurde auf eine heiße Platte gelegt, die
zuvor auf 250 bis 300ºC erhitzt worden war. Eine kleine
Menge des Toners wurde auf das Schiebeglas gegeben.
Gleichzeitig mit dem Schmelzen des Toners wurde ein Deckglas auf
die Tonerprobe gelegt und mit einem vorgegebenen Druck 60
Sekunden angedrückt. Die Probe wurde aus der heißen Platte
entnommen und abgekühlt. Die Dispersion des Farbmittels
wurde mit einem optischen Transmissionsmikroskop mit einer
400-1000 fachen Vergrößerung beobachtet.
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Die Ergebnisse der Beobachtung wurden in die folgenden 2
Klassen unterteilt.
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. . . In keinem Bildfeld (field of vision) wurden
nicht-dispergierte oder aggregierte Partikel
des Farbmittels gefunden.
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X . . . Es wurden viele nicht-dispergierte oder
aggregierte Partikel des Farbmittels
gefunden.
Reproduzierbarkeit des völlig einheitlich schwarzen Teils:
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Unregelmäßiger Glanz des einheitlich schwarzen Teils wurde
auf dem 100-ten Duplikat nach dem Start des Kopiervorgangs
beobachtet. Die Ergebnisse wurden in die folgenden 3
Klassen unterteilt.
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. . .
Der unregelmäßige Glanz war geringfügig.
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. . . Der unregelmäßige Glanz wurde zu einem
gewissen Grad gefunden.
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X . . . Der unregelmäßige Glanz war bemerkenswert.
(Abschätzung der Ergebnisse als Toner)
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Fixierfähigkeit
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Kontamination des weißen Hintergrundes
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Versetzwiderstand
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Gleitfähigkeit
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Schwankungen der elektrostatischen Aufladung 5,2
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Dispergierbarkeit des Farbmittels .