調色劑組合物的製作方法

2023-08-04 02:03:16

專利名稱：：調色劑組合物的製作方法調色劑組合物技術領城混合物的pH然後可以用例如酸調低到約3.5到約6，在實施方案中約3.7到約5.5，以幫助聚結調色劑聚集體。合適的酸包括例如硝酸、硫酸、鹽酸、檸檬酸或乙酸。添加的酸量可以為混合物的約4到約30wt%,和在實施方案中約5到約15wt%。乾燥可以在約35。C到約75。C，和在實施方案中約45。C到約60'C進行。千燥可以持續直到顆粒的水分含量低於約lwt%,在實施方案中低於約0.7wtQ/。的設定目標。100661得到的調色劑顆粒可以具有調色劑顆粒的約0.1到約10wt%，在實施方案中約0.5到約5wt。/o的一種或多種反應性聚結劑。10067!調色劑也可以包括電荷添加劑，其有效量例如為調色劑的約0.1wt。/。到約10wt。/。，在實施方案中約0,5wt。/o到約7wt。/。。[00681可以與調色劑結合的其它4壬選的添加劑包括任"河添加劑，以提高調色劑組合物性能。包括表面添加劑、增色劑等。|00691根據本公開內容的調色劑可以用於許多成像設備，包括印表機、複印機等。根據本公開內容產生的調色劑對於成像方法，特別是靜電印刷法是優異的，並且能夠提供高質量彩色圖像和優異的圖像清晰度、可接受的信噪比和圖像一致性。此外，可以選擇本公開內容的調色劑用於電子照相成像和印刷法，例如數字成像系統和方法。100701使用本公開內容膠乳產生的調色劑顆粒可以具有約l微米到約20微米，在實施方案中約2微米到約15微米，在實施方案中約3微米到約7微米的尺寸。本公開內容的調色劑顆粒可以具有約0.9到約0.99,在實施方案中約0.92到約0.98的圓形度。10071!本公開內容的調色劑顆粒還可以具有體積平均粒度分布(GSDv)為約1.15到約1.45,在實施方案中約1.175到約1.275的窄粒度分布。10072)本公開內容的顆粒具有最佳的表面積，包括較低的BET。顆粒的BET是顆粒的比表面積，使用BET(Brunauer，Emmett,Teller)法測定。BET法使用氮氣作為吸附物來測定調色劑顆粒的表面積。簡要地，BET法包括將適當量，在實施方案中約0.5克到約1.5克的調色劑顆粒引入到BET管中，然後在分析之前在約25。C到約35'C的溫度下使用流動氮氣將試樣脫氣約12小時到約18小時。可以使用氮氣作為吸附氣體，在約70開氏溫度到約84開氏溫度(LN2)，在約0.1到約0.4，在實施方案中約0.15到約0.3的相對壓力之下測定多點表面積。約15平方埃到約17平方埃，在實施方案中約16.2平方埃的氮氣吸附物的橫截面積可以用來計算表面積。在實施方案中，BET數據也可以在約0.2到約0.4，在實施方案中約0.3的相對壓力下測定和計算。各種設備是可商購的，用於進行該分析和測定顆粒的BET。這種設備的一個實例為購自MicromeriticsInstrumentCorporation(Norcross,GA)的TriStar3000氣態吸附分析儀。100731現已發現，由於膠乳疏水性提高和樹脂與顏料的相容性得到改善，用本公開內容膠乳製備的調色劑具有約lmVg到約5m"g，在實施方案中約1.2mVg到約2m"g的顯著降低的顆粒BETs,和例如批料到批料的約0.1到約1mVg的變化，在實施方案中低到約0.2mVg的變化的窄BET值分布。100741用本公開內容膠乳製備的調色劑因此避免了由於高顆粒BET和BET可變性，包括摩擦電可變性而存在的問題，和使用乳液聚集調色劑的機械中的清潔問題。[00751穩定的摩擦電荷對於實現良好的調色劑性能是非常重要的。包括現有品紅色配方的現有調色劑的一個最大難題是控制母料顆粒BET。高BET可能導致不穩定的(低)摩擦帶電，和超調色，以及清理刮膜問題。使用本公開內容的方法，將能夠縮短具有優異BET的調色刑的生產時間，進而可以極好地控制得到的調色劑的帶電性能。[00761本公開內容的調色劑可以具有正摩擦電荷。在實施方案中，本公開內容的調色劑可以具有約20到約100微庫侖每克，在實施方案中約30到約60微庫侖每克的摩擦電荷。100771根據本公開內容產生的調色劑的熔體流動指數(MFI)可以由本領域技術人員認知內的方法測定，包括使用塑度儀。熔體流動指數是用於顯影印品的調色劑的流變性能或粘彈性的精確反映。例如，調色劑的MFI可以在約125。C到約135。C，用約5千克到約20千克荷載力，在Tinius01sen擠壓式塑度儀上測定。試樣然後可以分配進加熱的熔體指數測定儀機筒中，平衡適當的時間，在實施方案中為約五分鐘到約七分鐘，然後可以向,容體指數測定儀的活塞施加約5kg的荷栽力。活塞上施加的荷載使炫融的試樣流出預定的孔口。當活塞移動一英寸時，可以測定測試時間。通過時間、距離和測試步驟過程中析出的重量體積計算熔體流動。[oo78l在實施方案中，在此使用的MFI因此包括例如在10分鐘內，由於規定的施加荷栽，穿過長度為L和直徑為D的孔的調色劑的重量(以克計)。根據本公開內容，測定調色劑的MFI的條件可以為溫度為約130。C和施加荷栽為約16.6千克。1個MFI單位因此表示在10分鐘內，規定條件下，僅l克調色劑穿過孔。在此使用的"MFI單位"因此表示每10分鐘的克數。[00791用本公開內容的膠乳生產的調色劑具有約5gm/10min到約50gm/10min，和在實施方案中約8gm/10min到約35gm/10min的炫體流動指數(MFI)。100801按照本公開內容的方法，根據本公開內容方法生產的調色劑顆粒具有較低的BET,優異的保持摩擦電荷的能力和窄粒度分布。與用常規乳液聚集膠乳製備的調色劑相比，本公開內容的調色劑顆粒提供一些優點(1)在相同工藝條件下，固有顆粒BET較低；(2)通過更好的顆粒BET控制提高顆粒摩擦帶電的穩定性，減少調色劑缺陷和改善機器性能；(3)易於實施，對現有聚集/聚結法沒有較大的改變；(4)通過減少生產時間和對再加工的需求提高生產率和降低單位製造成本(UMC)(質量產量改進)。100811顯影劑組合物可以通過使由在此公開的方法得到的調色刑與已知栽體顆粒混合製備，所述栽體顆粒包括塗布的栽體，例如鋼、鐵氧體等。栽體可以以調色劑的約2wt。/。到約8wt%，在實施方案中約4wt0/到約6wt。/。的量存在。栽體顆粒也可以包括在其上具有諸如聚甲基丙烯酸曱酯(PMMA)的聚合物塗層的核，在塗層中分散有導電組分，例如導電炭黑。栽體塗層包括例如甲基矽倍半氧烷的矽氧烷樹脂、例如聚偏二氟乙烯的含氟聚合物、例如聚偏二氟乙烯和丙烯酸系的在摩擦電序列中並不緊密相鄰的樹脂的混合物、例如丙烯酸系的熱固性樹脂，其混合物以及其它已知組分。100821顯影可以經由放電區域顯影發生。在放電區域顯影中，感光體帶電，然後要顯影的區域放電。顯影區域以及調色劑電荷使得調色劑受到感光體上的帶電區域排斥並且被吸引到放電區域。這種顯影方法被用於雷射掃描儀。100831顯影可以由US2，874,063中公開的磁刷顯影法實現。這種方法要求由磁體承栽含有本公開內容調色劑的顯影劑材料和磁性栽體顆粒。磁體的磁場引起刷狀構造中的磁性栽體的排列，並且使這種"磁性刷"與感光體的靜電圖像承栽表面接觸。通過對感光體放電區域的靜電吸引，調色劑顆粒被從刷中吸引到靜電圖像上，並導致圖像顯影。在實施方案中，使用導電磁性刷法，其中顯影劑包括導電栽體顆粒，並且能夠在貫穿栽體顆粒到感光體的偏磁體之間傳導電流。[0084!同樣設想利用在此公開的調色劑的成像方法。成像方法包括在電子印刷磁性圖像字符識別設備中產生圖像，以及其後用本公開內容的調色劑組合物使圖像顯影。通過靜電方法在光電導材料表面上形成和顯影圖像是公知的。基礎靜電印刷方法包括在光電導絕緣層上布置均勻的靜電荷，使該層暴露於光線並遮蔽圖像以消耗暴露於光線的層區域上的電荷，以及通過在圖像上沉積極細的驗電材料，例如調色劑，使得到的靜電潛像顯影。調色劑通常將被吸引到該層的保持電荷的那些區域，由此形成對應於靜電潛像的調色劑圖像。這種粉末圖像然後可以轉印到例如紙的栽體表面上。轉印的圖像隨後可以通過加熱永久地定影到栽體表面上。代替通過使光電導層均勻帶電然後將該層暴露於光線並遮蔽圖像的潛影形成，可以通過使圖像結構中的層直接帶電形成潛像。其後，粉末圖像可以定影到光電導層上，省去粉末圖像轉印。例如溶劑或面層處理的其它合適的定影方法可以代替上述熱定影步驟。實施例l|00851將固體含量為約41%，由購自MicroTrac，Inc.的Microtrac超細粒子分析儀150型測定的粒度(D50)為約200nm，和由使用Waters2690分離模塊，使用Waters410差示折光計(購自WatersCorporation)的凝膠滲透色譜法(GPC)測定的Mw為約38k的約258克聚苯乙烯-共-丙烯酸正丁酯-丙烯酸(3-羧基乙酯膠乳與約肌3克顏料分散體122(品紅色顏料)、約20.1克PR185顏料分散體(PR185為品紅色顏料)、約60克以POLYWAX725購自Baker-Petrolite的結晶聚乙烯蠟分散體和約670克去離子水混合，加入到2L不鏽鋼反應器中，並由臺式均化器(型號ULTRA-TURRAX^T50Basic，購自IKA-Works(Wilmington,NC))在約20。C混合約15分鐘。(00861經約八分鐘滴加在約20克約0.02N硝酸中的約2.2克聚(氯化鋁)。用均化器將得到的粘稠混合物連續混合另外的2約0分鐘。然後用機械攪拌器以約550卬m攪拌混合物，並經約35分鐘將混合物的溫度升高到約5(TC。顆粒達到直徑為約6.2微米的尺寸(由Layson網孔/多尺寸測量系統測定)之後，經約IO分鐘滴加約140克殼膠乳(上迷相同的聚苯乙烯-共-丙烯酸正丁酯-丙烯酸!3-羧基乙酯膠乳)。粒度達到約7.2微米之後，通過添加約4wt。/。的氬氧化鈉溶液，將溶液的pH調節到約4.5。約10分鐘之後，添加約2克反應性聚結劑，以ARCHERRCfM購自ArcherDaniels-MidlandCompany(DecaturIL)的丙二醇單酯。約20分鐘之後，經約35分鐘將混合物溫度升高到約94。C，並且通過添加0.3N硝酸將混合物的pH調節到約4。在約94。C以約130rpm攪拌約60分鐘之後，然後將混合物冷卻到約53。C,並且隨著混合物溫度降低到約2(TC,通過添加約4wt。/o的氫氧化鈉溶液，將pH調節到約10。用去離子水、0.3N硝酸洗滌，並用去離子水二次洗滌之後，在約45'C千燥該顆粒。得到的調色劑產物具有約7.06微米的體積中值粒度，約0.978的圓形度，和約1.193的體積平均粒度分布(GSDv)，由庫樂爾特顆粒計數器多尺寸n粒度儀測定。實施例2I0087J使用與以上實施例1相同的配方和工藝條件製備品紅調色劑顆粒，除了不添加聚結劑，並且製備使用更高的聚結溫度(約96'C)和更長的聚結時間(約4.5小時)。由如上所述實施例l中的庫樂爾特顆粒計數器多尺寸II粒度儀測定得到的調色劑顆粒的體積中值粒度、圓形度和體積平均粒度分布(GSDv)。100881使用氮氣作為吸附物的多點BET(Brunauer,Emmett，Teller)法用來測定本對照調色劑和根據以上實施例1製備的本公開內容的調色劑的調色劑顆粒表面積。精確稱量大約一克試樣放入BET管中。在分析之前，在VacPrep061(購自MicromeriticsInstrumentCorporationofNorcross,Georgia)上於約30。C使用流動氮氣對試樣脫氣約12小時到約18小時。使用氮氣作為吸附氣體，在約77開氏溫度(LN2),約0.15到約0.3相對壓力下，測定多點表面積。用於計算的氮氣吸附物的橫截面積為約16.2平方埃。同樣記錄並計算在大約0.3的相對壓力下的單點BET數椐。在購自MicromeriticsInstrumentCorporation(Norcross,GA)的TriStar3000氣體吸附分析儀上分析試樣。100891通過在約10分鐘內，使用約16.6kg的規定施加荷載，測量穿過長度為L和直徑為D的孔的調色劑的重量(以克計)，測定熔體流動指數。使用TiniusOlsen熔體指數測定儀器。^所需的試樣溫度設定值設置在約13(TC,適當的施加荷栽力為約16.6kg。試樣然後分配進熔體指數測定儀的加熱機筒中，平衡約六(6)分鐘，然後向熔體指數測定儀的活塞施加規定的荷栽力。施加荷栽引起活塞向下運動，將溶融試樣推出預定的孔口。當測定到活塞的預定一(l)英寸移動時，測量該時間。通過使用時間、距離和測試步驟過程中析出的重量體積計算熔體流動。10090，通過取約2.4克調色劑，並將其與約30克購自SuzukaFujiXerox(SFX)的FC276栽體共混，測定摩擦電荷。共混在四盎司玻璃廣口瓶中進行。調色劑與栽體組分的共混產生相互作用，其中調色劑顆粒變為帶負電的而栽體顆粒變為帶正電的。將得到的混合物的試樣輸入由XeroxCorporation製造的RobotCage中並稱量。經由儀表空氣和真空源，從栽體中去除調色劑，同時由掩蔽的RobotCage保留栽體。由KeithleyInstrumentsInc.製造的靜電計檢測栽體上的殘留電荷，按庫侖計(與摩擦電荷有關)。殘留電荷和吹出的調色劑重量用來計算摩擦電荷(摩擦電)。使用吹出的調色劑和保留栽體的重量，計算調色劑濃度如下。摩擦電(Q/m)-Q/Wt;其中Q-按微庫侖計的電荷Wt-調色劑重量100911測試來自實施例l的全部三個試樣(稱為實施例1A、1B和1C)，以確定結果的一致性。調色劑顆粒的BET、MFI和其它性能的結果在以下表l中列出。tableseeoriginaldocumentpage19[00921對於實施例2的對照調色劑，約4.5小時之後得到約0.971的圓形度，以及約7.04微米的粒度和約1.255的GSDv。如從以上表l可見，具有反應性聚結劑的三個試樣的可變性最小。[oowi與實施例2的對照調色劑(沒有聚結劑)相比，用實施例1中所於實施例1約94。C,而不是對於對照的約96。C)，需要顯著減少的聚結時間(對於約0.978品紅色顆粒圓形度，僅約H、時聚結，相比對於0.971顆粒圓形度，約4到約5小時聚結)。根椐實施例l生產的本公開內容的調色劑顆粒還顯示較窄的體積平均粒度分布(GSDv)和較低的BET。最後，與對照調色劑相比，本公開內容的調色劑的熔體流動指數(MFI)幾乎相同，表明在聚集/聚結法期間添加少量聚結劑對其它調色劑性能具有最小的影響。|00941在購自HewlettPackard的HP6890中使用頂隙氣體色i普法/質譜法(GC/MS)進行實施例1和實施例2的試樣中的揮發性鑑定。在試樣中存在的揮發物方面兩種調色劑試樣非常相似，表明在聚集/聚結法期間使用反應性聚結劑不會在調色劑中引入另外的揮發性化合物。實施例3I009S1用實施例1的相同反應性聚結劑按比例放大實施例1的調色劑，用於生產兩個20加侖的批料，並使用與上述實施例2中相同的方法進行測試。反應物的量如下約12.9千克聚苯乙烯-共-丙烯酸正丁酯-丙烯酸P-羧基乙酯膠乳；約2.7千克顏料分散體PR122(品紅色顏料)；約2.7千克PR185顏料分散體(PR185為品紅色顏料)；約3.7千克以POLYWAX725購自Baker-Petrolite的結晶聚乙烯蠟分散體；約30千克去離子水；在約1620克的約0.02N硝酸中的約180克聚(氯化鋁)；約6.9千克殼膠乳(與上述相同的聚苯乙烯-共-丙烯酸正丁酯-丙烯酸P-羧基乙酯膠乳)；約500克反應性聚結劑，以ARCHERRC"購自Archer-Daniels-MidlandCompany(DecaturIL)的丙二醇單酯。在本實施例中使用實施例l的反應條件，包括溫度、pH等。沒有觀察到工藝問題。10096J使用沒有反應性聚結劑製備的調色劑作為對比例。製備本實施例的調色劑的兩種試樣。第一種試樣使用購自DNS的PR122顏料(實施例3A和對比例A);第二種試樣使用PR122顏料，購自Sun的Sun6832PR122顏料(實施例3B和對比例B)。表2:品紅色母料顆粒性能的對比(20加侖數據)tableseeoriginaldocumentpage21|00971以上表2中所示結果證明了以工業規模實施本公開內容的可行性。權利要求1.一種方法，包括使膠乳、含水色料分散體和任選的蠟分散體接觸形成共混物；在低於膠乳玻璃化轉變溫度的溫度下加熱該共混物，形成聚集的調色劑顆粒；將反應性聚結劑加入到調色劑顆粒中，由此聚結調色劑顆粒；和回收所述調色劑顆粒。2.如權利要求l的方法，其中反應性聚結劑包括植物油脂肪酸的乙二醇酯。3.如權利要求1的方法，其中該方法進一步包括在將反應性聚結劑加入到調色劑顆粒之前，將第二膠乳加入到聚集的調色劑顆粒中，在所述調色劑顆粒之上形成殼，由此形成核-殼調色劑，和在高於膠乳玻璃化轉變溫度的溫度下加熱該核-殼調色劑。4.一種方法，包括使第一膠乳、含水色料分散體和任選的蠟分散體接觸形成共混物，所述第一膠乳包含聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)，具有約45'c到約6s。c的玻璃化轉變溫度；添加鹼，將pH提高到約4到約7的值；在約30。C到約6(TC加熱該共混物，形成聚集的調色劑核；將第二膠乳加入到聚集的調色劑核中，在所述調色劑核之上形成殼，由此形成核-殼調色刑顆粒，所述第二膠乳包含聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯)，具有約45。C到約70'C的玻璃化轉變溫度；將包含植物油脂肪酸的乙二醇酯的反應性聚結劑加入到調色劑顆粒中，由此聚結調色劑顆粒；在約80。C到約12(TC加熱該核-殼調色劑；和回收所述調色劑。5.—種調色劑，包括膠乳；色料；包括植物油脂肪酸的乙二醇酯的反應性聚結刑；和任選的蠟，其中膠乳、色料、反應性聚結劑和任選的蠟形成調色劑顆粒。全文摘要本發明提供生產調色劑的方法，其在形成調色劑顆粒中使用反應性聚結劑，以及提供由這種方法生產的調色劑。文檔編號G03G9/08GK101206415SQ20071016031公開日2008年6月25日申請日期2007年12月19日優先權日2006年12月20日發明者C·M·沃爾夫,C·-M·程,Y·童,Z·賴申請人:施樂公司