EP1454195A1 - Kunstofftoner und verfahren zum herstellen eines kunststofftoners - Google Patents

Kunstofftoner und verfahren zum herstellen eines kunststofftoners

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EP1454195A1
EP1454195A1 EP02779367A EP02779367A EP1454195A1 EP 1454195 A1 EP1454195 A1 EP 1454195A1 EP 02779367 A EP02779367 A EP 02779367A EP 02779367 A EP02779367 A EP 02779367A EP 1454195 A1 EP1454195 A1 EP 1454195A1
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EP
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additives
charge control
toner
materials
powder
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EP02779367A
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Bernd Schultheis
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AGC Inc
Original Assignee
Carl Zeiss AG
Schott Glaswerke AG
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Publication date
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    • G03G9/08755—Polyesters

Definitions

  • the invention relates to a plastic toner and a method for producing a plastic toner, in particular for electrophotography.
  • Powders and methods for powder coating are known. Powder is used as the material, depending on the field of application and the associated requirements, in particular the surface properties, epoxies, polyesters, polyurethanes, acrylates and combinations of these materials. Such. Materials usually have a grain size between 3 and 100 ⁇ m. These materials are available in large quantities and are also inexpensive.
  • Powder coating is a mature technology for industrial surface coating.
  • the paint powder used here is a plastic powder with built-in hardener based on thermosets, which is solvent-free and environmentally friendly from an ecological point of view.
  • the plastic powder is applied electrostatically or tribo-technically to a grounded base material.
  • the powder particles stick due to their charging on the base material.
  • Subsequent exposure to heat causes the plastic to harden and, viewed from the order side, forms a decorative surface appearance.
  • plastic toners in particular for electrophotography, which are inexpensive and whose properties can be adapted to a wide variety of surface requirements and can be produced in a simple manner.
  • powder for powder coating is used as the basic material for the toner, which has a particle size distribution of 1 to 20 ⁇ m, in particular 5 to 15 ⁇ m, and is provided on the surface by means of additional charge control agents and additives is characterized, while the process for producing the toner is characterized in that ready-convectioned powders are used as the base materials for the powder coating, which are used in a mixing process with charge control agents (CCA) to improve the surface charge and, if appropriate, in a further mixing process with additives to improve the flow behavior, the adhesiveness and the tendency to agglomeration.
  • CCA charge control agents
  • the basic materials are taken from the plastic coating, which are offered in a wide variety of properties on the market at a reasonable price and in all imaginable colors. This basic materials correspond to what the material properties already largely affect the plastic toners used in electrophotography.
  • charge control agents and additives - By loading the powders used as base materials with charge control agents and additives - in one or two mixing processes - it is possible to achieve the required surface charge and the properties that improve the flow behavior, the cleaning behavior and the tendency towards agglomeration, which are the basic materials of the Powder coating does not yet meet the requirements of electrophotography.
  • the basic materials of the powder coating does not yet meet the requirements of electrophotography.
  • Powder coating has been modified so that it can be used as a plastic toner for electrophotography. After that, an inexpensive plastic toner is available for electrophotography with the possibility of largely adapting to the requirements in quantities. If the base material is not in the desired grain size range, an additional grinding and classifying process may have to be carried out.
  • the selection of starting materials can be made so that epoxies, polyesters, polyurethane, melamine, acrylates and other powder loading materials as well as combinations of these are used as basic materials
  • the adaptation for use as a plastic toner can take place in such a way that the charge control substances and the additives are selected depending on the base material and that the charge control substances and additives are selected according to the surface chemistry of the base materials, whether hydrophilic or hydrophobic plastics.
  • Additives such as aerosils and / or silanes can be used.
  • the grain size can also be largely maintained, it being provided according to one embodiment that aerosils and / or silanes are used as additives.
  • the graphic in FIG. 1 shows, for example, depending on the mixing time, the course of the specific charge (q / m) for differently processed powder coating base materials.
  • Curve 1 describes the time course for untreated basic material.
  • Curve 2 shows the influence when, for example, 0.5% charge control agents (CCAs) are added.
  • CCAs charge control agents
  • Curve 3 describes the course when 0.5% aerosils are added.
  • Curve 4 shows the influence of 0.5% charge control agents and 0.5% aerosils.
  • the mixing process can be carried out in a tumble mixer or paddle mixer.
  • a grinding and classifying operation which may be upstream, to adapt the core size distribution takes place, for example, in a counter jet mill.
  • the extrusion process as is normal, can be omitted. This is particularly advantageous if different colors are to be processed in quick succession, since the time-consuming cleaning of the extrusion device can be omitted.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Toner und ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners, insbesondere für die Elektrofotographie. Der Toner ist dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterial für den Toner Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet ist, das eine Korngrössenverteilung von 1 bis 20 microm, insbesondere 5 bis 15 microm aufweist und mittels zusätzlichen Ladungssteuerstoffen und Additiven an der Oberfläche versehen ist, während das Verfahren vorsieht, dass als Grundmaterialien fertig konvektionierte Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet werden, die in einem Mischvorgang mit Ladungssteuerstoffen (charge control agent = CCA) zur Verbesserung der Oberflächenladung und gegebenenfalls in einem weiteren Mischvorgang mit Additiven zur Verbesserung des Fliessverhaltens, des Haftvermögens und der Neigung zur Agglomeration beaufschlagt werden.

Description

Kunststofftoner und Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners
Die Erfindung betrifft einen Kunststofftoner und ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners, insbesondere für die Elektrofotographie.
Bekannt sind Pulver und Verfahren zur Pulverlackbeschichtung. Als Material kommen Pulver zum Einsatz, die je nach Anwendungsgebiet und den damit verbundenen Anforderungen, insbesondere der Oberflächeneigenschaften, Epoxide, Polyester, Polyurethane, Acrylate und Kombinationen dieser Materialien. Derartige . Materialen haben üblicherweise eine Korngröße zwischen 3 und 100μm. Diese Materialien stehen in großen Mengen zur Verfügung und sind auch preisgünstig.
Darüber hinaus werden diese Materialien in nahezu allen Farbtönen angeboten.
Das Pulverlackieren ist eine ausgereifte Technik für die industrielle Oberflächen- beschichtung. Das hierbei zur Verarbeitung kommende Lackpulver ist ein Kunst- stoffpulver mit eingebautem Härter auf der Basis von Duroplasten, das lösungsmittelfrei und unter ökologischer Betrachtung umweltfreundlich ist. Bei der Beschichtung wird das Kunststoffpulver elektrostatisch oder tribo-applikationstech- nisch auf einen geerdeten Grundwerkstoff aufgebracht. Die Pulverteilchen haften auf Grund ihrer Aufladung am Grundwerkstoff. Bei einer anschließenden Wärmeeinwirkung härtet der Kunststoff aus und bildet, von der Auftragsseite aus betrach- tet, ein dekoratives Oberflächenbild.
Bei der Elektrofotographie werden spezielle Toner eingesetzt, die in ihren Eigenschaften noch ziemlich beschränkte Möglichkeiten bieten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Toner und ein Verfahren zum Herstellen dieses
Kunststofftoners, insbesondere für die Elektrofotographie, zu schaffen, der preisgünstig ist und in seinen Eigenschaften an die unterschiedlichsten Oberflächen- Anforderungen angepasst und auf einfache Art hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass als Grundmateri-alien für den Toner Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet ist, das eine Korngrößenverteilung von 1 bis 20 μm, insbesondere 5 bis 1 5 μm aufweist und mittels zusätzlichen Ladungssteuerstoffen und Additiven an der Oberfläche versehen ist, während das Verfahren zum Herstellen des Toners dadurch gekennzeich- net ist, dass als Grundmaterialien fertig konvektionierte Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet werden, die in einem Mischvorgang mit Ladungssteuerstoffen (charge control agent = CCA) zur Verbesserung der Oberflächenladung und gegebenenfalls in einem weiteren Mischvorgang mit Additiven zur Verbesserung des Fließverhaltens, des Haftvermögens und der Neigung zur Agglomeration beaufschlagt werden.
Die Grundmaterialien werden aus der Kunststoffbeschichtung übernommen, die in den unterschiedlichsten Eigenschaft auf dem Markt preisgünstig und in allen erdenklichen Farben angeboten werden. Dies Grundmaterialien entsprechen, was die Materialeigenschaften betrifft, bereits weitgehend den Kunststofftonern, wie sie bei der Elektrofotographie eingesetzt werden. Mit dem Beaufschlagen der als Grundmaterialien verwendeten Pulver mit Ladungssteuerstoffen und Additiven - in einem oder zwei Mischvorgängen - lassen sich gezielt, die dafür erforderliche Oberflächenaufladung und die Eigenschaften erreichen, die das Fließverhalten, das Reinigungsverhalten und die Neigung zur Agglomeration verbessern, die bei den Grundmaterialien der Pulverbeschichtung noch nicht den Anforderungen der Elektrofotographie entsprechen. Beim Mischen werden die Grundmaterialien der
Pulverlackbeschichtung so modifiziert, dass sie als Kunststofftoner für die Elektrofotographie verwendet werden können. Danach steht für die Elektrofotographie ein kostengünstiger Kunststofftoner mit weitgehender Anpassungsmöglichkeit an die Anforderungen in Mengen zur Verfügung. Sollte das Grundmaterial nicht in dem gewünschten Korngrößenbereich liegen, dann ist gegebenenfalls ein zusätzlicher Mahl- und Sichtvorgang vorzuschalten.
Wie bei der Kunststofflackbeschichtung kann die Auswahl der Ausgangsstoffe so getroffen werden, dass als Grundmaterialen Epoxide, Polyester, Polyure-thane, Melamine, Acrylate und andere Pulverladematerialien sowie Kombinationen dieser
Materialien verwendet werden.
Die Anpassung für die Verwendung als Kunststofftoner kann dabei so erfolgen, dass die Ladungssteuerstoffe und die Additive in Abhängigkeit vom Grundmaterial gewählt werden sowie dass die Auswahl der Ladungssteuerstoffe und Additive nach der Oberflächenchemie der Grundmaterialien, ob hydrophile oder hydrophobe Kunststoffe, vorgenommen sind. Zum Einsatz können Additive, wie Aerosile und/oder Silane kommen. Auch die Korngröße kann weitgehend beibehalten werden, wobei nach einer Ausgestaltung vorgesehen ist, dass als Additive Aerosile und/oder Silane verwendet werden.
Die Grafik in Fig. 1 zeigt beispielsweise, abhängig von der Mischzeit, den Verlauf der spezifischen Ladung (q/m) für unterschiedlich aufbereitete Pul-verlack-Grund- materialien.
Kurve 1 beschreibt den zeitlichen Verlauf für unbehandeltes Grundmaterial.
Kurve 2 zeigt den Einfluss, wenn beispielswiese 0,5 % Ladungssteuerstoffe (CCAs) zugemischt werden.
Kurve 3 beschreibt den Verlauf, wenn 0,5 % Aerosile beigemischt werden.
Kurve 4 zeigt den Einfluss von 0,5 % Ladungssteuerstoffe und 0,5 % Aerosile.
Der Mischvorgang kann in einem Taumelmischer oder Flügelmischer vorgenommen werden. Ein gegebenenfalls vorgeschalteter Mahl- und Sichtvorgang zur Anpassung der Kerngrößenverteilung erfolgt beispielsweise in einer Gegenstrahlmühle.
Der Extrudiervorgang, wie er normal üblich ist, kann dabei entfallen. Dies ist besondern vorteilhaft, wenn unterschiedliche Farben in kurzer Zeitfolge hintereinander verarbeitet werden sollen, da hierbei die zeitaufwändige Reinigung der Extrudiervorrichtung entfallen kann.

Claims

A n s p r ü c h e
1 . Kunststofftoner für die Elektrofotografie, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterial für den Toner Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet ist, das eine Korngrößenverteilung von 1 bis 20 μm, insbesondere 5 bis 1 5 //m aufweist und mittels zusätzlichen Ladungssteuerstoffen und Additiven an der Oberfläche versehen ist.
2. Verfahren zum Herstellen eines Kunststofftoners nach Anspruch 1 , ins- besondere für die Elektrofotographie, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterialien fertig konvektionierte Pulver für die Pulverlackbeschichtung verwendet werden, die in einem Mischvorgang mit Ladungssteuerstoffen (Charge control agent = CCA) zur Verbesserung der Ober- flächenladung und gegebenenfalls in einem weiteren Mischvorgang mit
Additiven zur Verbesserung des Fließverhaltens, des Haftvermögens und der Neigung zur Agglomeration beaufschlagt werden.
3. Verfahren nach Anspruch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diesem Mischvorgang gegebenenfalls ein Mahl- und Sichtvorgang vorgeschaltet wird, der die Korngrößenverteilung des Grundmaterials an die für die elektrofotografische Übertragung erforderliche Korngrößenverteilung anpasst.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Grundmaterialen Epoxide, Polyester, Polyurethane, Acrylate, Mela- mine und andere Pulverladematerialien sowie Kombinationen dieser Materialien verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungssteuerstoffe und die Additive in Abhängigkeit vom Grundmaterial gewählt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Ladungssteuerstoffe zwischen 0 und 5 Gew. %, vorzugsweise < 2 Gew. % gewählt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ladungssteuerstoffe und Additive nach der Oberflächenchemie der Grundmaterialien, ob hydrophile oder hydrophobe Kunststoffe, vorgenommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Additive Aerosile und/oder Silane verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Additive zwischen 0 und 5 Gew.%, vorzugsweise < 2 Gew. % gewählt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Grundmaterialien mit einer Korngröße zwischen 3 und 100 μm, vorzugsweise zwischen 5 und 1 5 μm, verwendet werden.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischvorgang in einem Taumelmischer oder Flügelmischer und der gegebenenfalls erforderliche Mahl- und Sichtvorgang beispielsweise in einer Gegenstrahlmühle durchgeführt werden.
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