DE2054803A1

DE2054803A1 - Flussiges Tonergemisch

Info

Publication number: DE2054803A1
Application number: DE19702054803
Authority: DE
Inventors: Jaques Carel Tristan Couklin NY Telher (V St A )
Original assignee: GAF Corp
Current assignee: GAF Corp
Priority date: 1969-11-10
Filing date: 1970-11-07
Publication date: 1971-05-19
Also published as: ZA707564B; NL7016354A; JPS4817904B1; GB1265936A; BE758675A; FR2069175A5; CA925352A

Description

205A803

RECHTSANWALT?

DR. JUR. '.-> ' --Ci ?EM. WALTER BEIl

ALFRED r!-.\ Vi-IHiHl

DR. JDR. Di,1. -C^iA H-J. WOLFF R. foöV. $70

DR. JUU. HA.,3 CiIR. IiEIL

623 FRANKFURT AM MAIN-HÖCHST

ADaONSlKASSJ-M

Unsere Nr. 16 624

GAP Corporation New York, N.Y., V.St.A.

Flüssiges Tonergemisch

Die vorliegende Erfindung betrifft eine flüssige Toner-Zusammensetzung zur Verwendung bei elektrostatischen Druckverfahren.

Für elektrostatische Druckverfahren sind bereits eine Vielzahl flüssiger Tonergemische bekannt, von denen jedoch zahlreiche nicht voll befriedigen, da sie nicht ausreichend in Suspension bleiben oder Kopien ergeben, die nicht gleichmäßig ausgezogen sind, ausbluten oder ähnliche Fehler hervorrufen.

Es ist bekannt, daß verschiedene flüssige Entwickler oder Toner auf fotoleitenden Oberflächen elektrofotografische Bilder in verschiedenen Farben erzeugen. Enthält die Fotoleitende Fläche beispielsweise Zinkoxid, da3 eine negative

elektrostatische Ladung trägt, so müssen die in einem flüssigen Träger suspendierten Entwicklerteilchen eine positive Polarität bezüglich des latenten, auf der Zinkoxid-Oberfläche gebildeten elektrostatischen Bildes annehmen.

109821/1801

Zur Überwindung der bisher noch auftretenden Nachteile und Mängel wurden bereits verschiedene Arten von positiv arbeitenden elektrostatischen Tonern entwickelt. Derartige Formulierungen erfordern die Verwendung eines die Ladung steuernden Mittels, beispielsweise eines Schwermetallsalzes. Typische Salze dieser Art sind Kupfer-, Kobalt- und Zinksalze. Zahlreiche entsprechende Formulierungen sind langsam trocknend, und sie erzeugen schmutzig-weiße Bereiche.

Es wurde nun gefunden, daß ausgezeichnete elektrostatische Entwickler, die von den Nachteilen der bisher verwendeten Materialien frei sind, bereitgestellt werden durch ein System, welches eine e lekt ris cbJLsolierende Trägerflüssigkeit, ein Pigment, wie z.B. Ruß, und ein Copolymer aus Maleinsäureanhydrid und einem höheren Alkylvinylather umfaßt. Das Copolymer vereinigt die Eigenschaften, die einer derartigen Formulierung gewöhnlich durch das Dispergiermittel, das Fixiermittel und das die Ladung steuernde Mittel verliehen werden. Es wurde ferner gefunden, daß ein Mischpolymer aus Malein-^ Säureanhydrid und einem höheren Alkylvinylather, in welchem die Alkylgruppe etwa 16 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist, und welches durch Zusatz von Maleinsäureanhydrid zum höheren Alkylvinylather hergestellt wurde, besonders vorteilhaft ist. Mit dem erfindungsgemäßen System wird ein selbstfixierendes, rasch trocknendes Bild sowie ein sehr dichtes Bild mit sauber weißer Umgebung gebildet.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist somit ein flüssiges, positiv arbeitendes elektrostatisches Tonergemisch, welches eine elektrisch-isolierende Trägerflüssigkeit mit einem Pigment, beispielsweise Ruß, und ein Mischpolymer aus Maleinsäureanhydrid und einem höheren Alkylvinylather mit etwa 16 bis 22 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe enthält.

109821/1801

Das bevorzugte Mischpolymer ist ein Mischpolymer aus Maleinsäureanhydrid und n-Octadecyl-vinyl-äther.

Es wurde ferner gefunden, daß Mischpolymere aus Maleinsäureanhydrid und höheren Alkylvinyläthern, die durch Zusatz des Maleinsäureanhydride zum Vinyläther hergestellt wurden, aufgrund ihrer besseren Löslichkeit in Kohlenwasserstoffen besonders gut brauchbar sind. Diese Mischpolymeren können in konventioneller Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Mischpolymerisation von Maleinsäureanhydrid und einem höheren Alkylvinyläther in Lösung unter Verwendung eines freie Radikale bildenden Initiators. Nach beendeter Polymerisation kann das ausgefällte Mischpolymer in beliebiger geeigneter Weise isoliert werden, beispielsweise durch Filtration, dann wird mit flüssigem Lösungsmittel gewaschen und intVakuum getrocknet.

Die Lösungsmittelmenge ist nicht kritisch; das Lösungsmittel sollte ein geeignetes Medium für beide Monomeren darstellen. Man kann Lösungsmittel wie Benzol, Toluol, 0XyIoI, Aceton, Cyclohexan, gesättigte Erdölkohlenwasserstoffe, Methyläthylketon, und Methylenchlorid u. dgl. sowie Gemische derartiger Lösungsmittel verwenden. Als speziell geeignet erwies sich 4-) eine isoparaffinische Erdölkohlenwasserstoff-Fraktion mit einem mittleren Molekulargewicht von 146 und einem Siedebereich von 160 bis l65°C. Im allgemeinen sollte das Lösungsmittel einen Siedebereich zwischen etwa 150 und etwa 25O°C aufweisen.

Geeignete, freie Radikale bildende Initiatoren sind: Azo-bis-isobutyronitril, Benzoylperoxid, Lauroylperoxid, Caprylylperoxid, Acetylperoxid, Butyrylperoxid, Acetylbenzoyl-peroxid, Succinylperoxid, Di-tert.-butyl-peroxid,

+ ) Humble 's "Isopar G",

109821/1801

Dimethyl-azo-isQbutyrat und dergleichen. Auch Gemische dieser Katalysatoren können bei der Herstellung/Mischpolymeren eingesetzt werden. Außerdem kann eine Straiilungspolymerisation angewandt werden, wobei energiereiehe Strahlungsquellen wie UV-Strahlung, Röntgenstrahlung d.dgl. eingesetzt werden.

Die Polymerisation kann bei Temperaturen zwischen 0 und etwa 15O°C erfolgen.

Als Beispiele geeigneter Monomerer Alkylvinyläther seien genannt:

Hexadecyl-vinyl-äther, Octadecyl-vinyl-äther, Eicosylvinyl-äther, Docosyl-vinyl-äther und dergleichen sowie Gemische davon.

Das erfindungsgemäfee flüssige Tonergemisch enthält als Träger eine der in derartigen Entwicklern üblichen, elektrischisolierenden Flüssigkeiten. Derartige elektrisch-isolierende Trägerflüssigkeiten sind im allgemeinen Kohlenwasserstofflösungsmittel mit der erforderlichen Dielektrizitätskonstanten von beispielsweise weniger als 3 und einem Volumenwiderstand von beispielsweise mehr als 10 Ohm cm. Das Lösungsmittelkann verschiedene Kohlenwasserstoffe enthalten, wie z.B. Isopar G mit einem Siedebereich von I60 bis 175°C, oder SiLvesso 100 mit einem Siedebereich von etwa I60 bis ⁰

Als farbgebendes Mittel oder Pigment verwendet man die in elektrostatischen Tonern konventioneller-tfeise eingesetzten Pigmente. Das Pigment kann beispielsweise aus Gasruß, Acetylen ruß o. dgl. bestehen. Das Pigment wird, in der Trägerflüssigkeit suspendiert, als Toner in der Menge eingesetzt, die erforderlich ist, damit bei Anziehung an das negative elektrostatische Bild durch den positiv-Einfluß des Mischpolymeren Pigment nur bildmäßig abgeschieden und damit die gewünschte positive Kopie erzeugt wird. Im allgemeinen liegt das Pigment

109871/1«01

im Verhältnis zum Mischpolymer in Mengen zwischen etwa 2,5:1 und 1:40 vor. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung, die ein Mischpolymer aus Maleinsäureanhydrid und einem Alkylvinylather mit Alkylgruppen mit etwa 16 bis 22 Kohlenstoffatomen enthält, ist, wie bereits erwähnt, der Zusatz von Modifikatoren wie MetMallseifen oder Salzen im allgemeinen überflüssig.

Beispiel 1

Folgende Komponenten werden miteinander vermischt:

200 ml "Isopar G"

5 g Ruß (Witco Continex EPP)

50 g "Gantrez AN 8194" (Mischpolymer aus n-0ctadecylvinyläther und Maleinsäureanhydrid, 40^ige Lösung in Toluol).

Das Gemisch wird bei 23>9°C in einer Blackstone 500 Watt-Ultras chall-Dispergiereinheit 20 Minuten lang bestrahlt, um den Ruß in der Harzlösung zu dispergieren. 7 ml des resultierenden Konzentrats werden mit Isopar G auf 1 1 verdünnt, wobei man eine Toner-Dispersion erhält, die in üblichen Büro-Kopiermaschinen verwendet werden kann. Die optische Dichte der Dispersion betrug etwa 7·

Ein mit Zinkoxid beschichtetes Blatt wurde belichtet unter Bildung eines negativ geladenen Bildes, und dieses wurde in die Dispersion gemäß Beispiel 1 getaucht. Dabei wurde eine positive Reproduktion des Originals erhalten. Die Kopie war qualitativ hochwertig, d.h. es lag kein gefärbter Hintergrund vor, das Bild war mit einer hochschwarzen Druckdichte ausgefüllt, es war ferner scharf und schmierecht.

10 9821/

Die Dispersion zeigte keine Neigung zum Absetzen oder zur Agg1ome rat i on.

Beispiel 2

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter eines Verhältnisses Ruß/Harz von 2,5:1. Es wurden gleichfgute Reproduktionen erhalten.

Beispiel 3

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung eines Verhältnisses RuÄ/Harz von 1:1. Wie in Beispiel 1 wurde eine gute, klare positive Reproduktion des Originals eriaLten.

Beispiel 4

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde nochmals wiederholt unter Verwendung eines VertfiLtnisses Ruß/Harz von 1:2. Auch hier wurde eine gite Reproduktion erzielt.

Beispiel 5

Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde eine Dispersion mit einem Verhältnis Ruß/Harz von 1:4 hergestellt. Auch mit dieser Dispersion wurden qualitativ hochwertige positive Reproduktionen des Originals hergestellt.

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung eines Verhältnisses Ruß/Harz von 1:8. Mit dieser Dispersion wurden positive Reproduktionen eines Originals von guter Qualität erhalten.

109871/1RO1

205A803

— 7 ·.

Beispiel 7

Nach der Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde eine Dispersion mit einem Verhältnis Ruß/Harz von 1:20 hergestellt. Auch hiermit wurden Kopien von guter Qualität erhalten.

Beispiel 8

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung eines Verhältnisses Ruß/Harz von 1:40. Wie in Beispiel 1 wurde damit eine positive Reproduktion des Originals von guter Qualität erhalten.

Beispiel 9

Die Beispiele 1 bis 7 wurden wiederholt, wobei jedoch anstelle des Russes Continex EPP Columbian Carbon Lampblack Nr. 8 verwendet wurde. Auch hiermit wurden qualitativ hochwertige positive Reproduktionen des Originals erhalten.

Beispiel 10

Die Beispiele 1 bis 7 wurden ferner wiederholt, indem aer Ruß Continex EPP durch Columbian Carbon Channel Black No. 999 ersetzt wurde. Auch hier wurden in allen Fällen positive Reproduktionen guter Qualität erhalten.

Beispiel 11

Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch das Pigment durch Milori Blau (CI. Pigment Blue 27) ersetzt wurde. Mit der entsprechenden Dispersion wurde eine blaugefärbte positive Reproduktion des Originals erhalten.

109871/1801

Beispiel 12

Beispiel 11 wurde wiederholt unter Verwendung von Alkali-Blau (CI. Acid Blue 119) anstelle von Milori-Blau. Mit der so erhaltenen Dispersion wurde ein blaues Poeitiv-Bild guter Qualität erhalten.

Beispiel 13

Beispiel 11 wurde wiederholt unter Verwendung von Pigment grün B (CI. Pigment Green 8) anstelle von Kilori-Blau, Mit der entsprechenden Dispersion wurde ein grünes Positivbild guter Qualität erhalten.

Beispiel 14

Beispiel 11 wurde wiederholt unter Verwendung von Permanent Carmin PB (CI. Pigment Red 5) anstelle von LIiIo ri-Blau. Mit der so erhaltenen Dispersion wurde ein carminrotes Positivbild guter Qualität erhalten.

Beispiel 15

Beispiel 11 wurde wiederholt unter Verwendung von Anthragen-Rotviolett ΠΙΙ (C.I. Vat Violet 2) als Pigment anstelle von Milori-Blau. Mit der so erhaltenen Dispersion wurde ein rotes Positivbild guter Bildqualität erhalten.

Beispiel 16 *

Beispiel 15 wurde wiederholt unter Verwendung von Hansa Gelb GR (CI. Pigment Yellow 2) anstelle des Anthragen Hotviolett, Mit der so erhaltenen Dispersion wurde ein gelbes Positivbild mit guter Bildqualität erhalten.

109821/1801

Die vorangehenden Beispiele demonstrieren die Fähigkeit des erfindungsgemäßen Toners, ein^ negativ geladenes, latentes Bild in ein sichtbares Bild zu überführen, d.h. sie demonstrieren, daß den Pigmentteilchen durch das Mischpolymer aus Maleinsäureanhydrid und Vinyläther eine positive Ladung verliehen wird. Man erhält so mit negativ geladenen Zinkoxidschichten ein positives Bild eines positiven Originals oder ein Negativ eines Negativs. Verwendet man die erfindungsgemäßen Tonergemische jedoch mit positiv geladenen elektrophot ographischen Schichten, so wird ein Umkehrbild hergestellt Dies wird im folgenden Beispiel näher erläutert:

Beispiel 17

Eine handelsübliche elektrophotographische Druckplatte, im wesentlichen bestehend aus einem Aluminiumträger, welcher mit einer Schicht aus einem Gemisch eines organischen Photoleiters wie 2,5-Bis-/_1T'-diäthylaininophenyl(l^f27-l,3,^-oxadiazol und eines durch Iristallviolett, Brilliantgrün oder Rhodamin B sensibilisierten isolierenden Binderharzes, z.B. eines PoIyindenharzes, Ketonharzes oder Phenol-Formaldehyd-Harzes, beschichtet war, wurde positiv geladen und durch ein positiv beschriebenes transparentes Original belichtet. Nach Entwicklung mit einem der Toner gemäß den Beispielen 1 - Iß wurde ein Umkehrbild des Originals, nämlich eine negativ beschriebene Kopie des Originals erhalten. Wird die positiv geladeneii elektrophotographische Platte durch ein Negativ beschriebenes Original belichtet, so wird eine positiv beschriebene Kopie erhalten.

Soll das Bild besonders reib- und schmierfest sein, so wird dem System zweckmäßig ein filmbildendes, harzartiges Fixiermittel zugesetzt.

109871-71801

Dieses filmbildende Fixiermittel muß nicht nur irrt fluss igen Tr§ger vollständig löslich sein, sondern es muß ferner befähigt sein, das Lösungsmittel durch vollständige und rasche Verdunstung vollständig abzugeben, damit als Verdampfungsrückstand der Lösung ein zusammenhängender fester Film abgelagert wird. Dieser Film darf nicht klebrig sein, er muß haftend und zusammenhängend sein, so daß das fertige Bild nicht mehr schmiert. Das filmbildende Mittel darf ferner die positive Ladung auf den Teilchen, die durch das Mischpolymer hergestellt wurde, nicht stören.

Geeignete filmbildende Fixiermittel sind z.B. feste Harzester, wie Diäthylenglycolester, Glycerinester Äodifizierter Harze (Colophoniura),Pentaerythritester von Colophonium, polymer!- sierteni. Colophonium, hydriertem Colophonium, Pentaerythritester dimerer Harzsäuren, Glycerinester von polymerisiertem Colophonium oder hydriertem Colophonium, Harz-modifizierte Phenol-Formaldehyd-Harze, und Harz-modifizierte Harze aus Maleinsäureanhydrid und mehrwertigen Alkoholen. Derartige Produkte sind im Handel unter den Handelsbezeichnungen "Pentalyn" (Hersteller Hercules, USA) und "Amberol" (Hersteller Rohm & Haas, USA) erhältlich. Die Verwendung solcher Produkte wird durch das folgende Beispiel illustriert:

Beispiel Ig

Folgende Stoffe werden miteinander gemischt:

200 ml "Isopar G"

5 g Ruß (Witco Continex DPF)
15 g Hercules Pentalyn H

(Pentaerythritester von hydriertem Kolophonium) 50 g "Gantrez AN 819¹I" (Mischpolymer aus n-Octadecylvinylather und Maleinsäureanhydrid, 40 Jfige Lösung in Toluol)

109821/1801

Dieses Gemisch wird in einer Blackstone 500-Watt Ultraschall-Dispergiereinheit 20 Minuten lang bei 21,1°C bestrahlt, um den Ruß in der Lösung zu dispergieren. 7 ml des resultierenden Toner-Konzentrats werden mit Isopar G auf 1 1 aufgefüllt, wobei man eine Toner-Dispersion erhält, die in üblichen Büro-Kopiermaschinen verwendet werden kann. Die optische Dichte der Dispersion betrug etwa 7· Die Dispersion zeigte keine Neigung zum Absetzen oder zur Agglomerierung.

Eine Kopie wurde hergestellt, indem ein mit Zinkoxid beschichteter Bogen belichtet wurde unter Bildung eines negativ geladenen Bildes, das in die obige Dispersion eingetaucht wurde. Dabei wurde eine positive Wiedergabe des Originals erhalten. Die Kopie war qualitativ hochwertig, d.h. es gab keinen Hintergrund. Das Bild war ausgefüllt, die Druckdichte war hoch; das Bild war ferner scharf und äußerst schmierfest.

14982i/i801

Ό ''J

Claims

Patentansprüche:

Flüssiges Tonergemisch aus einer Trägerflüssigkeit (a) und einem Pigment (b), dadurch gekennzeichnet, daß es ferner (c) ein Mischpolymer aus Maleinsäureanhydrid und einem Alkylvinyläther, dessen Alkylgruppe etwa 16 bis 22 Kohlenstoffatome aufweist, enthält.
2. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Pigment Ruß enthält.
3. Gemisch nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Pigment zu Mischpolymer zwischen 2,5:1 und 1:40 beträgt.
4. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Trägerflüssigkeit einen Kohlenwasserstoff enthält.
5. Gemisch nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der

wasser _o

Kohlenstoff im Bereich zwischen etwa 150 und 250 C siedet,
6. Gemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Mischpolymer aus Maleinsäureanhydrid und n-Octadecylvinylräther enthält.
7. Gemisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolymer durch Zusatz des Maleinsäureanhydrids zum n-Octadecylvinylather hergestellt wurde.

Für

GAF Corporation

Rechtsanwalt

109821/1801