有機調色劑組合物的製作方法
2023-08-04 01:59:06
專利名稱：有機調色劑組合物的製作方法
背景技術：
這裡一般地公開了有機調色劑和顯色劑組合物，更具體地說，是有機調色劑組合物，它包括磁性、單一組分、兩組分和著色的有機調色劑組合物，後者含有也起著脆化劑作用的增容劑以及至少一種蠟組分，其中脆化劑可以增加有機調色劑組分的粉碎速率，比現行生產有機調色劑的粉碎速率高出多達84％，從而減少了製造費用。增容劑，例如，可以使蠟相基本上充分地分散在樹脂相中；當蠟不能很好地分散在有機調色劑中時，它將在加工過程中被除去並包含在最終產物中，但在熔融的亞體系中不能充分展現其剝離功能。在一些實施方案中，這種有機調色劑組合物可包含聚合物、色料、蠟、蠟增容劑/脆化劑、有機調色劑添加劑，諸如電荷增進添加劑、表面添加劑等；還有，有機調色劑中可以含有兩種聚合物，並且在一些實施方案中含有大約2至大約10種聚合物，包括例如，第一種樹脂、第二種交聯的樹脂、蠟組分和增容劑組分。在一些實施方案中，有機調色劑組合物包括樹脂顆粒，後者包含第一種樹脂和第二種交聯的樹脂顆粒，組合物中還包括色料，諸如顏料顆粒，蠟組分，諸如聚烯屬烴類如聚丙烯蠟、聚乙烯蠟以及它們的混合物，以及增容劑，諸如一種共聚物、均聚物、芳香族共聚物，更具體地說，是可從三井化學品公司買到的FTR系列產品，諸如FTR-1625F，和FMR系列產品，諸如FMR-0150，這些聚合物是，例如，甲基苯乙烯均聚物、甲基苯乙烯共聚物、含有芳香族單體和甲基苯乙烯共聚物的聚合物、含有芳香族純淨單體和甲基苯乙烯脂肪族共聚物的聚合物、芳香族純淨聚合物、芳香族純淨單體/芳香族單體共聚物等。所有這些均可從三井化學品公司作為零級系列、2,000系列、6,000系列、7,000系列、8,000系列、FMR系列和FTR系列中的產品買到。更具體地說，可選擇用作本發明有機調色劑的增容劑的是被說明於美國專利5,927,547中的那些。
按照本發明的公開內容，這裡也提供了帶正電荷和帶負電荷的有機調色劑組合物，它包括樹脂顆粒、色料顆粒、蠟組分諸如低分子量的聚乙烯蠟、聚丙烯蠟以及它們的混合物、一種如這裡說明的增容劑/脆化劑，電荷增進添加劑和表面添加劑諸如膠體矽石、金屬氧化物等。此外，這裡也說明了顯色劑組合物，它包括上述有機調色劑和載體顆粒。進一步，在本發明的一些實施方案中，提供了單組分的有機調色劑組合物，它包含樹脂顆粒、磁性組分諸如磁鐵礦、蠟組分諸如聚丙烯蠟、這裡已經說明的增容劑組分、以及任選地已知有機調色劑添加劑。
公開的這種有機調色劑和顯色劑組合物，可用於一些已知的靜電記錄成像和印刷系統中，特別是那些在有機調色劑中存在蠟的體系中，以及其中在實施方案中有機調色劑具有寬廣的熔化範圍、例如熔化範圍為大約100℃的體系中，該熔化範圍是指通常選擇用來在紙上固定有機調色劑顆粒的最低固定溫度，例如，約為100℃至大約170℃，與熱的膠版溫度，例如約180℃至大約250℃之間的溫度範圍。公開的顯色劑組合物可以提供具有低表面能和低摩擦係數的有機調色劑圖像，這些性質使紙張能有效地從熔化器輥上剝離並使圖像汙染得以減少。進一步，這種顯色劑組合物具有長時期穩定的電學性質，用這些組合物，例如，在有機調色劑摩擦生電的充電值方面不會有基本的變化。
背景技術：
在美國專利5,229,242中，說明了一種有機調色劑組合物，它包含第一種樹脂顆粒，第二種交聯的樹脂顆粒，顏料，蠟組分顆粒和一種增容劑，後者含有接枝共聚物或嵌段共聚物；並且其中這種增容劑具有式子A-b-B、A-b-B-b-A或A-g-B，其中A-b-B是有2鏈段的嵌段共聚物；A和B、A-b-B-b-A是有3個鏈段的嵌段共聚物；A-g-B是具有鏈段A和B的接枝共聚物，並且其中蠟組分基本上被保留在有機調色劑組合物中。
把聚烯烴或其它蠟類包含在有機調色劑中，含帶來各種問題。例如，當把聚丙烯蠟包含在有機調色劑中以增進有機調色劑從熱的熔化輥上的剝離能力、或改進固定的有機調色劑影像的潤滑性時，蠟可能不會很好地分散在有機調色劑樹脂中。結果，當，例如，有機調色劑樹脂，和色料，在一臺流體動力磨中進行粉碎的過程中，游離的蠟顆粒即可能釋出，同時粉碎速率也可低於所需的值。蠟在有機調色劑樹脂中的不良分散，以及因此導致的蠟的損失，將損害設計時想賦予它的剝離功能。例如，在靜電複印顯色的有機調色劑固定區域由剝離器機械手所導致的抓痕，就可能是由不良剝離所造成的結果。進一步，保留在顯色劑中的游離的蠟會在靜電複印設備中存在的起爆輥上集結從而引起硬體故障。
用這裡說明的有機調色劑組合物和工藝，在其實施方案中，可將上述的一些問題及其它問題消除或減少。蠟顆粒的釋出是，例如，在有機調色劑機械摻合一步中不良的蠟分散狀況造成的結果。所有的添加劑都應當在主要的有機調色劑樹脂中分散良好，以便把它們的特定功能賦予有機調色劑，並從而賦予顯色劑。對於某些添加劑而言，諸如蠟類，如聚丙烯，VISCOL 550PTM，它們在熔融混合過程中成為分開的熔融相，而蠟和樹脂間粘度的相差可達幾個數量級，從而導致難於減小蠟相區域結構的大小。不良的蠟分散狀況更根本的理由是由於這些聚合物之間內在的熱力學不相容性。樹脂和蠟之間的Flory-Huggins相互作用參數一般是正值(排斥性)並且數值很大，從而使界面能保持很大的數值，它有利於分相成為大的區域結構以便減小界面的面積。在某些型式的混合器、諸如已知的Banbury混合器中，機械摻合有機調色劑配方取得了一定程度的成功，在那種情況下，熔融溫度可維持在低水平，並且聚合物粘度相差得也不是那麼遠。然而，在複合型擠壓機中，由於其熔融溫度一般較高，因此仍難於產生出有效地蠟分散物。包括這裡公開的增容劑/脆化劑，後者是設計用來基本上克服不同聚合物之間內在的不相容性的，更具體地說，是克服有機調色劑樹脂和蠟之間的不相容性的，這就拓寬了加工溫度範圍，並使有機調色劑製備在大多數設備，例如一臺擠壓機中，都得以實施。熱力學混溶性方面的改進也為第二種聚合物相，諸如蠟，在立體樹脂中提供了更穩定的分散，使之在長時間內不致發生顯著的分相作用。
公開的有機調色劑，在其實施方案中，有一些特別的優點，包括改進了有機調色劑樹脂顆粒的分散，特別是在樹脂和蠟的混合物中；改進了蠟在有機調色劑中的分散，從而消除了蠟從有機調色劑中、在有機調色劑製造工藝的粉碎操作中以游離蠟顆粒的形式不合乎需要的釋出，並繼而由這些游離的蠟顆粒汙染了靜電複印機的亞系統；優點還有避免/減少了由於不良的蠟分散所導致的粉碎速率的降低；維持了所需的蠟在有機調色劑中的濃度，從而增進由融化輥上的剝離過程並避免了不希望有的由剝離器機械手引起的抓痕；在有機調色劑製造工藝的機械摻合步驟中提供寬廣的操作範圍；並使有機調色劑在一些裝置中，包括在擠壓機中的有效機械摻合得以完成。此外，這種脆化劑/增容劑也增加了有機調色劑的粉碎速率。
發明概述公開內容中的其它一些特色是提供了有機調色劑和顯色劑組合物，它們在一些裝置、包括擠壓機中能完成樹脂和蠟組分改善的分散狀況。
還有，公開內容的另一個特色是涉及提供帶有增容劑的有機調色劑和顯色劑組合物，其中得到的有機調色劑避免或者減少了不合乎需要的顆粒的產生，這些顆粒包含在有機調色劑製備過程中的次要聚合物組分中。這些顆粒可損害為次要聚合物組分設計時打算賦予它的功能。
公開內容的進一步的特色是，有機調色劑的機械摻合操作，可以在比蠟組分的熔點以上高出50℃的熔融溫度下完成，從而使它除了低熔融溫度混合工藝使用的設備諸如Banbury混合器以外還能使用其它大多數設備。
公開內容中還有另一個特色是，在有機調色劑中的次要聚合物相將會保持穩定，在實施方案中明顯的分相現象，具體地在例如長達六個月的延長時期內，不會發生。
公開內容中的另一個特色，在於在有機調色劑中提供了一種具體的聚合物脆化組分，該有機調色劑中存在不相混溶的聚合物，包括至少一種蠟組分，該聚合物可具有明顯的鏈段或嵌段，每段與選定的有機調色劑樹脂或有機調色劑聚合物當中的一種相配伍，特別是當選定了兩種有機調色劑聚合物、其中之一是交聯的聚合物的情況下。
這裡說明的方面包括一種有機調色劑，它包含樹脂、色料、蠟和芳香烴增容劑；一種有機調色劑，它包括樹脂、色料、一種共聚物增容劑，該共聚物是由苯乙烯單體和一種茚單體產生的，並且該增容劑包含FMR-0150和FTR-6125F；
FMR-0150 FTR-6125F；一種有機調色劑，它包括樹脂、色料、蠟和異丙烯基甲苯/茚共聚物，並且該共聚物具有約900至約7,000的重均分子量；一種異丙烯基甲苯/茚的共聚物，該共聚物具有約1,000至約4,000的重均分子量；一種異丙烯基甲苯/茚的共聚物，該共聚物具有約2,000至約6,000的重均分子量；並且其中該有機調色劑任選地進一步含有氧化矽、氧化鈦和硬脂酸鋅這類添加劑；有機調色劑組合物，它含有樹脂顆粒、包含磁鐵礦的顏料顆粒、蠟以及一種增容劑，該增容劑也可起著脆化劑組分的作用，並且更具體地說，該組分是一種苯乙烯單體和基於茚的單體的聚合物或共聚物；一種有機調色劑組合物，它含有第一種樹脂顆粒、第二種交聯的樹脂顆粒、色料顆粒、低分子量的蠟，如聚丙烯和聚乙烯、諸如那些可從日本三洋化學品公司買到的商品VISCOL 550PTM和VISCOL 660PTM等。以及這裡說明的聚合物增容劑；帶正電荷的有機調色劑組合物，它含有樹脂顆粒、顏料顆粒、低分子量的蠟類、增容劑和電荷增進添加劑；顯色劑組合物，它含有上述有機調色劑和載體顆粒；顯色劑組合物，它包含有機調色劑組合物，後者含有第一種樹脂顆粒如一種苯乙烯丁二烯樹脂，第二種交聯的樹脂，如用已知組分諸如二乙烯基苯交聯的苯乙烯甲基丙烯酸甲酯，顏料顆粒諸如磁鐵礦，炭黑或它們的混合物，低分子量的蠟類，諸如聚乙烯和聚丙烯，如那些可從日本三洋化學品公司買到的商品如VISCOL 550PTM和VISCOL 660PTM，這裡說明的增容劑/脆化劑或它們的混合物，有機調色劑表面添加劑，以及任選的電荷增進添加劑，和載體顆粒。作為上述組合物的載體組分，可選擇一些已知的材料如鋼、鐵或鐵素體，特別是在它們上面有聚合物塗布物的。
選擇用於公開的有機調色劑和顯色劑組合物中的、合適的有機調色劑樹脂的說明性實例，並以各種有效量存在，諸如按重量計約70％至按重量計95％，包括基於苯乙烯的樹脂，如苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯甲基丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯、聚酯類、聚醯胺類、環氧樹脂、聚氨基甲酸酯、聚烯烴類、乙烯基樹脂、二羧酸和包含二酚的二醇類的聚合酯化反應產物；交聯的樹脂；以及它們的混合物和別的合適的已知樹脂類。
作為一種有機調色劑樹脂，可以選擇二羧酸和包括二酚的二醇類的酯化反應產物，該組分被說明於美國專利3,590,000中。其它有機調色劑樹脂包括苯乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物，苯乙烯/丙烯酸酯共聚物，和苯乙烯/丁二烯共聚物，特別是在上述專利中說明的那些；以及具有高苯乙烯含量、即超過按重量計約80％至85％苯乙烯的苯乙烯丁二烯樹脂，該樹脂可從Goodyear化學品公司，以商品名稱PLIOLITES和PLIOTONES買到；由雙酚A和氧化丙烯反應，接著把得到的產物與富馬酸反應獲得的聚酯樹脂；以及由對苯二甲酸二甲酯、1，3-丁二醇、1，2-丙二醇和季戊四醇反應產生的帶支鏈的聚酯樹脂；擠塑樹脂，諸如那些說明於美國專利5,376,494；5,401,602；5,227,460和5,352,556中的樹脂。在實施方案中，這種有機調色劑包含樹脂的混合物，例如，由第一種樹脂如這裡已說明的苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯甲基丙烯酸酯、或具有高苯乙烯含量的苯乙烯丁二烯，以及第二種樹脂，後者包含交聯的苯乙烯和甲基丙烯酸丁酯的共聚物所組成的混合物。上述由第一種和第二種樹脂所組成的混合物中可含有各種有效數量的每種樹脂，例如，約50至約90、優選約70重量％的第一種樹脂如苯乙烯丁二烯，和約50至約10、優選約30重量％的第二種樹脂如，用二乙烯基苯交聯的樹脂。
許多眾所周知的合適顏料可被選作有機調色劑顆粒中的色料，包括例如炭黑，如REGAL 330、BLACK PEARLS、VULCAN等，苯胺黑染料、苯胺藍、酞菁衍生物、磁鐵礦以及它們的混合物，青色、品紅、黃色和其它已知的著色顏料。這種顏料、優選炭黑，應以充分的數量存在，以使有機調色劑著色，從而允許形成清晰可見的影像。一般，顏料顆粒存在的量基於有機調色劑總重量計算約為按重量計2％至約20％，優選約5至約10重量％，然而在實施方案中也可能選用更少或更多的顏料顆粒的數量。
當色料顆粒包含已知的磁鐵礦，包括那些市售產品如MAPICOBLACK時，它們通常在有機調色劑組合物中存在的量為按重量計約10％至按重量計約70％，優選按重量計約10％至按重量計約30％。另外，也可選擇炭黑或等價顏料和磁鐵礦的混合物來作為顏料顆粒，該混合物，例如，可包含按重量計約6％至約70％的磁鐵礦，以及按重量計約2％至約15％的炭黑。
更具體地說，色料，諸如染料、顏料和它們的混合物在有機調色劑中存在的有效數量為，例如，按有機調色劑組分的重量計算的約1至約25％，更具體地說，其含量為約2至約12重量％，包括炭黑如REGAL330；磁鐵礦諸如Mobay磁鐵礦MO 8029TM，MO 8060TM，Columbian磁鐵礦；MAPICO BLACKSTM和表面處理過的磁鐵礦；可從Paul Uhlich Company，Inc.，買到的顏料藍1TM，可從安大略省多倫多的DominionColor Corporation，Ltd.，買到的顏料紫1TM、顏料紅48TM、檸檬鉻黃DCC 1026TM，E.D.N-醯基甲苯胺紅TM和β-萘酚紅CTM；NOVAPERM黃FGLTM，Hoechst公司的HOSTAPERM桃紅ETM；也可選擇其它已知的色料，諸如Levanyl黑A-SF(Miles，Bayer公司)和Sunsperse炭黑LHD 9303(太陽化學品公司)以及有色的染料諸如Neopen藍(BASF公司)、Sudan藍OS(BASF公司)PV堅牢藍B2G01，Sudan橙G(Aldrich公司)，Sudan橙220(BASF公司)，Piliogen橙3040(BASF公司)，Lithol堅牢黃0991K(BASF公司)，Paliotol黃1840(BASF公司)，Neopen黃(BASF公司)，Novoperm黃FG1(Hoechst公司)，永固黃YE 0305(Paul Uhlich公司)，Fanal桃紅D4830(BASF公司)，Cinquasia品紅(杜邦公司)，Lithol猩紅D3700，(BASF公司)，N-醯基甲苯胺紅(Aldrich公司)，供熱塑塑料NSO PS PA用的猩紅染料(加拿大的Ugine Kuhlmann公司)，E.D.N-醯基甲苯胺紅(Aldrich公司)，Lithol玉紅有機調色劑(Paul Ulich公司)，Lithol猩紅4440(BASF公司)，Bon紅C(Dominion染料公司)，皇家亮紅RD-8192(Paul Uhlich公司)，Oracet桃紅RF(Ciba-Geigy公司)，Paliogen紅3871K(BASF公司)，Paliogen紅3340(BASF公司)和Lithol堅牢猩紅L4300(BASF公司)。
可以選擇各種已知有效的正或負電荷增進添加劑併入到這裡公開的有機調色劑組合物中，更具體地說，其含量為按重量計0.1至約10％，還更具體地是約1至約3％。這類添加劑的實例包括季銨鹽化合物，如烷基吡啶鎓滷化物；烷基吡啶鎓類化合物，參照美國專利4,298,672，有機硫酸鹽和磺酸鹽組合物，參照美國專利4,398,390，鯨蠟基吡啶鎓四氟硼酸鹽；二硬脂基二甲基銨甲基硫酸鹽；鋁鹽諸如BONTRON E84TM或E88TM(Hodogaya化學品公司)；等。
還可以和這裡公開的有機調色劑組合物摻合在一起的，有一些有機調色劑添加劑，諸如外部添加劑顆粒，包括助流劑添加劑，後者通常是存在於有機調色劑的表面上。這些添加劑的實例包括金屬氧化物如氧化鈦、氧化錫、它們的混合物等；膠體矽石，諸如AEROSIL，金屬鹽類和脂肪酸的金屬鹽類包括硬脂酸鋅、氧化鋁、氧化鈰以及它們的混合物，該添加劑一般存在的量為按重量計約0.1％至約5％，優選按重量計約0.1％至約1％。有一些上述添加劑已被說明於美國專利3,590,000和3,800,588中；塗布的矽石，美國專利6,214,507。
具有低分子量的蠟類，例如分子量約1,000至約20,000、更具體地，分子量約1,000至約7,000的蠟類的實例，包括那些已在英國專利申請1,442,835和這裡敘述的合適的美國專利中說明的那些，諸如聚乙烯、聚丙烯等，特別是VISCOL 550PTM和VISCOL 660PTM。上述蠟類，在許多情況下可從日本三洋化學品公司買到，可以各種不同的有效數量存在於有機調色劑中，諸如例如，按重量計約0.5至約10％，優選按重量計約3至約7％。蠟的功能實例有增進熔化後紙張的剝離，提供帶有潤滑性的熔化的有機調色劑圖像。當蠟從有機調色劑中釋出並分離時，就可能降低這些功能。還有，在有機調色劑中的蠟分散不良時，會使有機調色劑的粉碎速率降低，並且游離的、保留在有機調色劑中的蠟會聚集在複印機清洗裝置內部，從而引起機器故障。在實施方案中用這裡說明的有機調色劑可以避免或減少這些缺點和其它缺點。
增容劑可以選擇各種有效用量，諸如約1至約20、更具體地是由約2至約10重量％，還更具體地是由約0.5至約8重量％或按重量計由約1至約8％，並且該增容劑也可以起到脆化劑的功能，這些增容劑包括異丙烯基甲苯和茚的共聚物(FMR-0150)、異丙烯基甲苯和C5餾出物的共聚物(FTR-6125F)等，參照美國專利5,972,547，其公開內容全部在此引入作為參考。
這裡公開的有機調色劑和顯色劑組合物的進一步的方面是，其中可存在一種線型聚合物醇組分，它含有完全飽和的烴類骨架，其中至少80％的聚合物鏈是終止在帶有羥基的一條鏈端上，該醇可用下式表示CH3(CH2)nCH2OH其中n的數值為約30至約300，優選約30至約100，該種醇可從Petrolte Corporation買到。特別優選的聚合物醇包括那些上式中n值為約30至約50的醇類。這樣，在公開的實施方案中選擇的聚合物醇具有約大於450至約1,400的數均分子量，優選約475至約750的數均分子量，如可用氣相色譜所測定的那樣。更具體地說，這種聚合物醇類可以存在的量為按重量計約0.05至約20％。這樣，例如，作為內部添加劑這種聚合物醇類存在的量為按重量計約0.5％至按重量計約20％，而作為外部添加劑這種聚合物醇類存在的量為按重量計約0.05％至按重量計稍為低於5％。內部存在有蠟類的有機調色劑和顯色劑組合物是通過最初把有機調色劑顆粒、顏料顆粒、聚合物醇類和其它任選的組分摻合在一起而配製出來的。相反，當聚合物醇類是作為外部添加劑存在時，有機調色劑組合物是先把包括例如樹脂顆粒和顏料顆粒配製在一起，然後再往其中加入細分狀態的聚合物醇類。
可以選擇用來與公開的有機調色劑組合物混合的載體顆粒的說明性實例，包括那些能通過摩擦生電而獲得與有機調色劑顆粒相反極性的電荷的顆粒。按此，載體顆粒可以這樣選擇，即讓它帶有負極性電荷，從而能使帶正電荷的有機調色劑顆粒粘附並圍繞著載體顆粒。任選地，也可以選擇帶有正極性的載體顆粒，並使有機調色劑組合物帶負極性電荷。可以選擇的已知載體顆粒的說明性實例包括顆粒狀的鋯石、顆粒狀的矽、玻璃、鋼、鎳、鐵、鐵素體、如銅鋅鐵素體，可從Steward化學品公司買到等。載體顆粒可包括那些其上有已知塗布物的，如塗有氟代聚合物的，諸如KYNAR、聚甲基丙烯酸甲酯等。可以選擇的具體塗布物的實例包括氯乙烯/三氟氯乙烯共聚物，這種塗布物在其中含有導電性顆粒，諸如炭黑。其它塗布物包括氟代聚合物，諸如聚1，1-二氟乙烯樹脂，聚(氯三氟乙烯)，氟代乙烯和丙烯的共聚物；苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和矽烷諸如三乙氧基矽烷的三元共聚物，參見美國專利3,467,634和3,526,533；聚四氟乙烯；含氟的聚丙烯酸酯類和聚甲基丙烯酸酯類；氯乙烯和三氯氟乙烯的共聚物；以及其它已知的塗布物。也可被選作載體組分的包括帶有混合物的芯，特別是其上有兩種聚合物塗布物的，參看美國專利4,937,166和4,935,326。
雖然載體顆粒的直徑可以變化，但一般說來它們的直徑約為50微米至約1,000微米，優選約75至約200微米，從而允許，例如，這些顆業具有足夠的密度和慣性，以免在顯色過程中被粘附到帶靜電的圖像上。載體顆粒可以各種合適的組合與有機調色劑顆粒混合在一起，諸如按載體重量計每份有機調色劑用約1至約3份載體至約100份至約200份載體。
這裡公開的有機調色劑組合物，可通過一些已知的方法來製備，包括把有機調色劑樹脂顆粒、顏料顆粒或色料、增容劑/脆化劑、任選的添加劑和聚合物蠟類進行機械摻合和熔體摻合，接著進行包括分粒的機械磨耗。其它方法包括那些在本領域中眾所周知的方法，諸如噴霧乾燥、機械分散、熔體分散、分散聚合、和懸浮物聚合。有機調色劑顆粒通常被粉碎、分級，從而提供平均體積顆粒直徑為約7至約25微米、優選約10至約15微米的有機調色劑，如用庫樂爾特顆粒計數器所測定的那樣。這種有機調色劑也可以在一臺複合型擠壓機諸如正轉固定雙累杆擠壓機中製備，該型機器由新澤西州Werner Pfleiderer Company of Ramsey提供。包含增容劑可以，例如，改善初級和次級聚合物相之間的熱力學相容性。結果，次級聚合物可被分散進入對初級樹脂具有改進粘合性的較小區域結構尺寸的蠟類中。較小的區域結構尺寸和優良的對於初級有機調色劑樹脂的粘合性將防止或減少在粉碎過程中次級蠟聚合物分離成各別顆粒。進一步，即使在高的熔融溫度、例如在蠟組分熔點以上約50℃的溫度下，這時由於聚合物粘度間的巨大差別使機械摻合已很難進行，但增容作用仍能起作用。這一優點增加了機械摻合操作的工藝範圍。包含增容劑/脆化劑的優點還不僅限於機械摻合過程；例如，在其它已知的製備方法中可以實現改進的分散和粘合。還有，通過包含有效量的增容劑/脆化劑，高濃度的蠟，諸如高達例如按重量計10％，更具體地為按重量計約5至約7％的蠟，能夠被有效地分散到有機調色劑中。
公開的這種有機調色劑和顯色劑組合物可被選擇用於在其中含有，例如，普通的光感受器，諸如硒和硒合金的靜電記錄成像系統中來顯色圖像。特別是在選擇帶正電荷的有機調色劑組合物時，包含傳輸層和光生層的層狀光感應裝置也是有用的，參看美國專利4,265,990；4,585,884；4,584,253和4,563,408。
公開的這種有機調色劑和顯色劑組合物可具體地用於這樣的靜電記錄成像設備中，它包含一個顯影區域，後者位於電荷傳輸裝置和測量電荷裝置之間，這種成像設備被說明於美國專利4,394,429和4,368,970中。
實施例I一些有機調色劑組合物，含有按重量計約80％至約90％部分交聯的丙氧基化雙酚A富馬酸酯(LEX)，(約40％交聯的和約60％未交聯的)或交聯的聚酯樹脂，它含有按重量計約60％丙氧基化雙酚A富馬酸酯的線型聚酯以及按重量計經40％交聯的丙氧化雙酚A富馬酸酯，按重量計約3％至約7％的聚丙烯蠟，其Mw約為660，可從日本三洋化學品公司以商品名稱VISCOL 660PTM買到，按重量計5％的REGAL 330炭黑，按重量計0至約10％的增容劑/脆化劑，後者包含異丙烯基甲苯/茚共聚物，其Mw約為2,040，Mn約為1,190，可從日本三井化學品公司買到；有機調色劑是把上述組分用一臺Werner Pfleiderer ZSK25和ZSK40型雙螺杆擠壓機，在轉筒溫度設定為約130℃至約160℃的條件下，進行機械混合而製備的。在用已知的方法粉碎並分粒之後，即獲得有機調色劑顆粒，其體積平均直徑為大約9微米，是用庫樂爾特顆粒計數器測量的。加入上述增容劑使粉碎速率增加約40％至約80％。研磨速率的增加是由Alpine AFG 200研磨機的進料速度來測量的；參照表1，其中列出了粉碎速率的增加數據，是相對地一種作為對照物的有機調色劑測量的，該對照物含有按重量計87％部分交聯的丙氧基化雙酚A富馬酸酯LEX，一種交聯的聚酯樹脂，它含有按重量計約60％的丙氧化雙酚A富馬酸酯的線型聚酯，和按重量計約40％交聯的丙氧化雙酚A富馬酸酯，按重量計5％的聚丙烯蠟，其Mw為大約660，可從日本三洋化學品公司以商品名稱VISCOL 660PTM買到，按重量計5％的REGAL 330炭黑，按重量計3％的蠟增容劑，後者含有乙烯一甲基丙烯酸縮水甘油基酯共聚物，商品名稱AX-8840，可從賓夕法尼亞州費城的Atofina化學品公司買到。
表1粉碎速率增加
*供對照的有機調色劑中用已知的AX8840產生的蠟分散物用蠟分散指數的值來量化表示，參見表2。這一數值是通過用DSC測量首批通過分粒的細粉中的蠟含量，並用DSC測量最終產物中的蠟含量而獲得的。細粉是＜5微米分布的小顆粒，它們在分粒過程中被除去。最終的有機調色劑產物顆粒具有9±1微米的大小分布。分散指數是指這兩個測量值之差被這兩個測量值之和所除得到的值。
表2蠟分散值對FTR-6125F濃度
在表2中列出的大的蠟分散指數WDI數值，諸如0.34、0.47和0.48，指示出差的蠟分散情況，因為大部分的蠟通常和細粉一道被除去，從而在最終有機調色劑產品中已基本不存在蠟。
隨後，製備了一種顯色劑組合物，即在一臺Littleford M5R型摻合機中把上述配方的有機調色劑組合物與上述流行的生產載體，按5.2％有機調色劑濃度、即按重量計每100份載體用按重量計5.2份的有機調色劑，進行混合；所用載體含有帶塗布物的鋼芯，後者表面塗布有0.8重量％的聚1，1-二氟乙烯和帶炭黑的聚甲基丙烯酸甲酯。
一些製備好的有機調色劑在一臺Xerox Corporation DC 408型複印機上進行了試驗運行，速度為每分鐘75頁。試驗的第一種有機調色劑在一臺Werner and Pfleiderer公司生產的ZSK-25型超級混合器中在設定轉筒溫度為130℃的條件下熔融混合。這種有機調色劑含有86％ LEX樹脂、4％ 660P蠟、5％FTR-6125F和5％ REGAL 330炭黑。在顆粒大小降低並分粒以後，往這種有機調色劑中加入外部添加劑，即2.8％二氧化矽、2.1％二氧化鈦、以及0.24％硬脂酸月桂酸鋅。含5.2％有機調色劑及平衡到100％的載體(鋼芯)組成的顯色劑通過在一臺Littleford M5R型摻合器中混合上述有機調色劑來製備。然後產生有機調色劑補充墨盒，該墨盒中含有以12∶1的比率製備的上述有機調色劑和載體的摻合物，即12份有機調色劑對1份載體，接著在XeroxCorporation DC 480型複印機上以每分鐘75頁的運行速率進行試驗，共複印約80,000份複印件。這一試驗涵蓋了範圍寬廣的氣候條件，從65°F、10％相對溼度到80°F、80％相對溼度。基於機器運行對於氣候變化和摩擦/有機調色劑濃度範圍的應答。可知維持機器工藝過程控制的能力是優良的。工藝過程控制是指，例如，DC 480型機器維持有機調色劑濃度在約3％至約7％，摩擦生電空間為約14微庫倫/克至約37微庫倫/克的能力。
第二種有機調色劑的機上試驗如上所述是用含有82％LEX樹脂、5％(按重量計)660P蠟、5％REGAL 330炭黑和8％FTR-6125F的有機調色劑來進行的。這些組分在一臺Werner and Pfleiderer公司生產的ZSK-40超級混合器中，在設定轉筒溫度為140℃的條件下熔融混合。有機調色劑如這裡說明的那樣製備並包括外部添加劑、補充劑和顯色劑。補充劑和顯色劑按這裡說明的方法製備。用一臺XeroxCorporation生產的DC 490型複印機以每分鐘90頁的運行速度複印80,000份複印件，用與上面相同的氣候條件，得到與對照用有機調色劑對於氣候變化和有機調色劑濃度/摩擦應答的相似結果。
性能通過機器對於維持工藝過程控制的能力來鑑別像這裡所描述的那樣，對第三種有機調色劑進行機上試驗，該有機調色劑包含80％LEX、5％ 660P型蠟、5％ REGAL 330炭黑和10％FTR-6125F。這些組分在一臺Werner and Pfleiderer公司生產的ZSK-25型超級混合器中、在設定轉筒溫度為140℃的條件下熔融混合。在一臺Xerox Corporation生產的DC480複印機上、在實驗室的周圍條件、即大約72°F、55％相對溫度至74°F、42％相對溼度下，以每分鐘75頁的複印速率複印約20,000份複印件。這種有機調色劑的性能相對於供對照的有機調色劑(不含芳香烴)而言，在有機調色劑濃度/摩擦應答方面是優良的，在工藝過程控制方面也是優秀的，與上面第二種有機調色劑類似。
實施例II通過重複實施例I的過程製備一種有機調色劑，並在Werner Pfleiderer ZSK-40雙螺杆正(運)轉擠壓機中，在轉筒設定溫度為大約120℃至大約130℃的條件下，機械混合這些有機調色劑成份。這種有機調色劑組合物與實施例I的不同之處，在於用選定的樹脂來代替LEX，該樹脂為具有37％凝膠/交聯值的交聯聚酯雙酚A氧化丙烯富馬酸酯聚合物，該有機調色劑還包含4.6％ R330炭黑、4.6％ 660P型蠟、2.8％ AX8840，並且這種增容劑/脆化劑包含按重量計8％的含有異丙烯基甲苯(IPT)和茚單體的聚合物，可以商品名稱FMR 0150從日本三井化學品公司買到。這種聚合物類似於也由三井公司供應的FTR-6125F，其中茚單體取代了C4-C5餾出液單體。兩種聚合物的性能特性是相似的。在目前的實施例中，FMR被加到包含增容劑的出口控制材料配方的頂部。
用實施例1中說明的方法測定的蠟分散指數，對這種有機調色劑是0.04，顯示出優良的蠟分散情況。
粉碎和分粒之後，即獲得了體積平均直徑為大約9微米的有機調色劑顆粒，該直徑是用庫樂爾特顆粒計數器測量的。按重量計加入8％FMR-0150導致粉碎速率相對於對照的有機調色劑而言增加了大約30％，該對照物含有87％聚酯、5％ R330炭黑，5％ 660P型蠟和3％AX8840。
含有8重量％FMR的有機調色劑和上述含0％ FMR的對照用的有機調色劑以及電荷增進添加劑，按100份有機調色劑對2.8份膠體矽石、2.1份塗布的膠體矽石(膠體矽石有市售，塗布的和其它矽石被說明於美國專利6,190,815和6,214,507，其公開內容全部在此引入作為參考)、0.24份硬脂酸鋅的比率，在一臺高強度立式摻合機中摻合在一起。然後把摻合好的有機調色劑混入標準的顯色劑中。然後通過顯色劑摻合物在0、15、30和60秒時的電荷分布分析來評估電荷增進·電荷評估參數有摩擦(Q/M)、校正的錯誤符號(CWS)以及校正的低電荷(CLC)。
參照下面的表來比較電荷分布性能，說明基本上具有類似的有機調色劑電荷，從而表明由於FMR的存在並沒有造成負面的電荷效應。
表3顯色劑摻合物充電
這種有機調色劑的熔化試驗產生類似於對照用的有機調色劑的結果。熔化器輥13℃輕微的溫度增加表示製備的有機調色劑與供對照的有機調色劑在摺痕技術規範和剝離器機械手劃痕技術規範方面的性能基本上是等價的。
實施例III產生了一些有機調色劑，它們含有按重量計0至大約10％的上述LEX交聯聚酯樹脂、按重量計0至大約12％的可從日本三井公司買到的FTR-6125F增容劑/脆化劑、16％可從日本太陽化學品公司買到的BlueFlush顏料和RESAPOL線型聚酯。這些組分在一臺Werner Pfleiderer ZSK-25 SC型正轉擠壓機中，在轉筒設定溫度範圍為約90℃至約120℃，進料速率範圍在約40至約60磅/小時的條件下進行機械混合。然後測量上述有機調色劑的粉碎速率。選擇的FTR-6125F的用量會影響粉碎速率，使研磨速率增加0％至大約67％。
設計好的實驗被用來評估上述有機調色劑的性能；對每種有機調色劑在三種水平上考慮4種因素，如下表所示
有機調色劑的性能如下表所示
對以上數據進行的統計分析說明，FTR 6125F水平的％決定著研磨速率的93％。這樣，加入FTR增容劑增加了有機調色劑的破碎能力，它導致較低的生產費用，並且當用於Xerox Corporation DC 480型複印機時對有機調色劑的性能只有很小影響或沒有影響。
權利要求
1.一種有機調色劑，它包含樹脂、色料、蠟以及一種芳香烴增容劑；任選地，其中所說的增容劑進一步起著脆化劑的作用並具有低分子量，並且其中所說的蠟被保留在所說的有機調色劑中。
2.權利要求1的有機調色劑組合物，其中所說的增容劑的分子量，按重均分子量計，為大約1000至大約25,000，或重均分子量為大約3,000至大約15,000，或重均分子量為大約700至大約2,500。
3.權利要求1的有機調色劑組合物，其中所說的增容劑由基於苯乙烯的單體和基於茚的單體聚合而產生的共聚物組成。
4.權利要求1的有機調色劑組合物，其中所說的增容劑具有約95℃至約140℃的軟化點；約80℃至約100℃的軟化點；約100至約138℃的軟化點；或約110℃至約125℃的軟化點；或者其中所說的增容劑具有約15℃至約75℃的玻璃化轉變溫度Tg，或具有約30℃至約60℃的玻璃化轉變溫度Tg；約50℃至約65℃的玻璃化轉變溫度Tg；30℃至65℃的玻璃化轉變溫度Tg。
5.權利要求1的有機調色劑組合物，其中所說的增容劑存在的量為大約0.5至大約10重量％。
6.權利要求1的有機調色劑組合物，其中的色料是炭黑，或品紅、青色、黃色以及它們的混合物。
7.權利要求1的有機調色劑組合物，其中的蠟類是聚乙烯或聚丙烯這樣的聚烯烴。
8.權利要求1的有機調色劑組合物，其中所說的增容劑具有約800至約2800的重均分子量，或具有約790至約2760的重均分子量。
9.一種由樹脂、色料、蠟和異丙烯基甲苯/茚的共聚物組成的有機調色劑，並且該共聚物具有約900至約7,000的重均分子量；異丙烯基甲苯/茚的共聚物，該共聚物具有約1,000至約4,000的重均分子量；異丙烯基甲苯/茚的共聚物，該共聚物具有約2,000至約6,000的重均分子量；並且所說的有機調色劑任選地進一步含有氧化矽、氧化鈦和硬脂酸鋅這類添加劑。
全文摘要
包含樹脂、色料、蠟以及一種芳香烴增容劑的有機調色劑。
文檔編號G03G9/08GK1591205SQ20041006447
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月27日 優先權日2003年8月28日
發明者M·E·孟, H·常, D·P·卡薩爾米爾 申請人:施樂公司