BRPI1105506A2 - composiÇço de toner por emulsço/agregaÇço de componente énico nço magnÉtico - Google Patents

Abstract

Patente de Invenção:COMPOSIÇçO DE TONER POR EMULSçO/AGREGAÇçO DE COMPONENTE éNICO NçO MAGNÉTICO. A presente invenção refere-se à composição de toner com um novo pacote de aditivos superficiais para desenvolvimento de imagens. O novo pacote de aditivos inclui um sílica sol-gel, uma sílica PDMS, um espaçador orgânico tais como sílica PMMA E HMDS. A composição de toner exibe melhor controle de voltagem, densidade de impressão superior, quantidade de toner que resta no rolo inferior, uso inferior de toner, e contaminação reduzida do tambor. A composição de toner também exibe propriedades reológicas secas melhoradas. Essas melhores propriedades tornam esta composição de toner útil para impressão com velocidade mais alta enquanto usa menos toner.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "COMPOSI- ÇÃO DE TONER POR EMULSÃO/AGREGAÇÃO DE COMPONENTE ÚNI- CO NÃO MAGNÉTICO".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a composições de toner, e méto-

dos de produção de tais toners, para uso na formação e desenvolvimento de imagens de boa qualidade. Mais especificamente, esta divulgação é dirigida a composições de toner contendo uma nova formulação de partícula de to- ner e um novo pacote de aditivos superficiais, e métodos de produção de tais composições. Tais composições são úteis, por exemplo, como toners no desenvolvimento de sistemas de desenvolvimento de componente único (SCD).

ANTECEDENTES

Toners com agregação em emulsão (EA) são usados na forma- ção de imagens de impressão e/ou xerográficas. As técnicas de agregação em emulsão envolvem a formação de partículas de látex em emulsão de par- tículas que tem um tamanho de partícula de, por exemplo, cerca de 5 a cer- ca de 500 nanômetros de diâmetro, pelo aquecimento da resina, opcional- mente com solvente se necessário em água, ou produzindo um látex em á- gua usando uma polimerização em emulsão. Uma dispersão de colorante, por exemplo, de um pigmento disperso em água, opcionalmente com resina adicional, é separadamente formado. A dispersão de colorante é adicionada a mistura de látex em emulsão, e um agente de agregação ou agente com- plexante é então adicionado e/ou a agregação é de outro modo iniciada para formar partículas de toner agregadas. Os documentos de patente norte- americanos descrevendo os toners com agregação em emulsão incluem, por exemplo, as patentes U.S. Nos. 5.278.020; 5.290.654; 5.308.734; 5.344.738

5.403.693 5.585.215

5.650.255; 5.650.256; 5.723.253; 5.744.520; 5.747.215; 5.763.133

5.853.944 5.919.595

5.346.797; 5.348.832; 5.364.729; 5.366.841; 5.370.963; 5.405.728; 5.418.108; 5.496.676; 5.501.935; 5.527.658; 5.650.255; 5.650.256; 5.723.253; 5.744.520; 5.747.215; 5.766.818; 5.804.349; 5.827.633; 5.840.462; 5.853.943; 5.863.698; 5.869.215; 5.902.710; 5.910.387; 5.916.725; 5.925.488; 5.977.210; 6.576.389; 6.617.092; 6.627.373; 6.638.677; 6.656.657; 6.656.658; 6.664.017; 6.673.505; 6.730.450; 6.743.559; 6.756.176; 6.780.500; 6.830.860; e 7.029.817; e a Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2008/0107989.

As divulgações de cada uma das patentes e publicações anterio-

res são por meio deste incorporadas por referencia neste relatório na sua totalidade. Os componentes apropriados e os aspectos de cada uma das patentes e publicações anteriores podem ser também selecionadas para as presentes composições e processos em modalidades das mesmas. As atuais formulações de toner mostram uma necessidade por

melhor performance de fusão. Fusão insatisfatória cria problemas na adesão ao papel e na performance de impressão.

As atuais formulações de toner demonstram uma necessidade de melhor fluxo. Fluxo insatisfatório cria problemas em cartuchos alimenta- dos por gravidade, fazendo com que o toner de solte devido a propriedades insatisfatórias de fluxo e resulta em apagamento no papel.

Permanece uma necessidade por uma melhor composição de toner e processo que supere ou alivie os problemas descritos acima e outros problemas. Permanece ainda uma necessidade por uma composição de to- ner que possa propiciar excelente fluxo, carga, menor uso de toner e reduzi- da contaminação do tambor.

SUMÁRIO

Esta divulgação aborda alguns ou todos os problemas acima, e outros, pelo fornecimento de novas composições de toner incluindo um novo pacote de aditivos. Esta divulgação refere-se assim a toners, toners conten- do reveladores, e dispositivos para geração de imagens reveladas com, por exemplo, alta qualidade de impressão.

É divulgada neste relatório uma composição de toner compreen- dendo partículas de toner que compreendem uma resina, uma cera opcional, e um colorante opcional, e um aditivo superficial revestindo pelo menos par- cialmente as superfícies de partícula do toner. O aditivo superficial compre- ende uma mistura de: uma sílica tratada superficialmente com hexametildis- silazano (HMDS), uma sílíca sol-gel que não é superficialmente tratada, e uma sílica superficialmente tratada com um poíidimetilsiloxano opcional (PDMS).

É também divulgado um método de produção de uma composi- ção de toner pela formação de uma pasta fluida misturando-se uma emulsão contendo uma resina, opcionalmente uma cera, opcionalmente um colorante, opcionalmente uma tensoativo, opcionalmente um coagulante e um ou mais aditivos opcionais adicionais; aquecimento da pasta fluida para formar partí- culas agregadas na pasta fluida; congelamento da agregação de partículas pelo ajuste de pH; aquecimento das partículas agregadas na pasta fluida para coalescer as partículas de toner; recuperação das partículas do toner; e revestimento das partículas de toner com um aditivo superficial compreen- dendo uma mistura de: sílica tratada superficialmente com hexametildissila- zano (HMDS), uma sílica sol-gel que não é superficialmente tratada, e uma sílica superficialmente tratada com um poíidimetilsiloxano opcional (PDMS).

MODALIDADES

Neste relatório e nas reivindicações que se seguem, as formas singulares como "um", "uma" e "o", "a" incluem as formas plurais a menos que o conteúdo dite em contrário. Todas as faixas divulgadas neste relatório incluem, a menos que especificamente indicado, todos os valores extremos e intermediários. Em adição pode ser feita referência a uma série de termos que devem ser definidos como a seguir:

O termo "grupo funcional" refere-se, por exemplo, a um grupo de átomos arranjados de uma maneira que determine as propriedades quí- micas da molécula a qual ele está ligado. Exemplos de grupos funcionais incluem átomos de halogênio, grupos hidroxila, grupos de ácidos carboxíli- cos e similares.

"Opcional" ou "opcionalmente" refere-se, por exemplo, a casos nos quais a circunstancia subseqüentemente descrita pode ou não ocorrer. Os termos "um ou mais" e "pelo menos um" refere-se, por exem-

plo, a casos nos quais ocorre uma das circunstancias subseqüentemente descritas. Para reveladores de componente único, ou seja, reveladores que não contem portadores de carga como nos reveladores de dois compo- nentes, é importante que as partículas de toner exibam alta eficiência de transferência, incluindo excelentes propriedades de fluxo e coesividade fun- cional. Os toners descritos neste relatório têm composições apropriadas e propriedades físicas que podem ser adequados para uso em máquinas reve- Iadoras de componente único.

É fornecido um toner que compreende pelo menos um aglutinan- te, uma cera opcional, um colorante opcional e um pacote de aditivos super- ficiais. O pacote de aditivos é usado para revestir as superfícies externas das partículas de toner. Isto é, as partículas de toner são inicialmente forma- das, seguido por mistura das partículas de toner com os materiais do pacote de aditivos. O resultado é que o pacote de aditivos geralmente reveste ou se adere às superfícies externas das partículas de toner, ao invés de ser incor- porado ao grosso das partículas de toner.

Composições de toner adequadas, que podem ser modificadas para incluir o pacote de aditivos externo da presente divulgação, incluem aqueles toners e partículas divulgados, por exemplo, no Pedido de Patente U.S. No. 12/575.718, cuja divulgação totai é incorporada por referencia neste relatório.

RESINAS E POLÍMEROS

Qualquer monômero adequado para preparação de um látex pa- ra uso num toner pode ser usado. Conforme observado acima, o toner pode ser produzido por agregação em emulsão. Monômeros adequados úteis na formação de uma emulsão de polímero de látex, e desse modo as partículas de látex resultantes na emulsão de látex, incluem, por exemplo, estirenos, acrilatos, metacrilatos, butadienos, isoprenos, ácidos acrílicos, ácidos meta- crílicos, acrilonitrilas, combinações dos mesmos e similares.

Como a resina (ou aglutinante) do toner, pode ser usada qual- quer das resinas de toner convencionais. Exemplos ilustrativos de resinas de toner adequadas incluem, por exemplo, resinas termoplásticas tais como resinas vinílicas em geral ou resinas de estireno em particular, poliésteres. Exemplos de resinas termoplásticas adequadas incluem metacrilato de esti- reno; poliolefinas; acrilatos de estireno, tais como PSB-2700 obtido de Her- cules-Sanyo Inc; estireno butadienos; polímeros de estireno reticulados; po- liuretanos; resinas vinílicas, incluindo homopolímeros ou copolímeros de dois ou mais monômeros viníiicos; e produtos de esterificação poliméricos de um ácido dicarboxílico e um diol compreendendo um difenol. Outros monômeros viníiicos adequados incluem estireno; p-cloroestireno; mono-olefinas insatu- radas tais como etiieno, propileno, butileno, isobutileno, e similares; mono- olefinas saturadas tais como acetato de vinila, propionato de vinila, e butirato de vinila; ésteres viníiicos tais com ésteres de ácidos monocarboxílicos inclu- indo acrilato de metila, acrilato de etila, acrilato de n-butila, acrilato de isobu- tila, acrilato de dodecila, acrilato de n-octila, acrilato de fenila, metacrilato de metila, metacrilato de etila, e metacrilato de butila; acrilonitrila; metacrilonitri- la; acrilamida; misturas deles e similares. Em adição, podem ser seleciona- das resinas reticuladas, incluindo polímeros, copolímeros e homopolímeros de polímeros de estireno.

O polímero de látex inclui pelo menos um polímero. Exemplos de polímeros incluem acrilatos de estireno, estireno butadienos, metacrilatos de estireno, e mais especificamente, poli(estireno-acrilato de alquila), po- li(estireno-1,3-dieno), poli(estireno-metacrilato de alquila), poli(estireno- acrilato de alquila-ácido acrílico), poli(estireno-1,3-dieno-ácido acrílico), po- li(estireno-metacrilato de alquila- ácido acrílico), poli(metacrilato de alquila- acrilato de alquila), poli(metacrilato de alquila-acrilato de arila), poli(meta- crilato de arila-metacrilato de alquila), poli(metacrilato de alquila-ácido acríli- co), poli(estireno-acrilato de alquila-ácido acrílico), poli(estireno-1,3-die-no- acrilonitrila-ácido acrílico), poli(alquilato de alquila-acrilonitrila-ácido acrílico), poli(estireno-butadieno), poli(metilestireno-butadieno), poli(metacrilato de metila-butadieno), poli(metacrilato de etila-butadieno), poli(me-tacrilato de propila-butadieno), poli(metacrilato de butila-butadieno), poli(acri-lato de me- tila-butadieno), poii(acrilato de etila-butadieno), poli(acrilato de propila- butadieno), poli(acri!ato de butila-butadieno), poli(estireno-isopre-no), po- li(metilestireno-isopreno), poli (metacrilato de metila-isopreno), poli(me-tacri- lato de etiía-isopreno), poli(metacrilato de propila-isopreno), poli(metacrilato de butila-isopreno), poli(acrilato de metila-isopreno), poli(acrilato de etila- isopreno), poli(acrilato de propila-isopreno), poli(acrilato de butila-isopreno), poli(estireno-acrilato de propila), poli(estireno-acrilato de butila), poli(esti- reno-butadieno-ácido acrílico), poli(estireno-butadieno-ácido metacrílico), poli (esíireno-butadieno-acrilonitrila-ácido acrílico), poli(estireno-acrilato de butila- ácido acrílico), poli(estÍreno-acrilato de butila-ácido metacrílico), poli(esti- reno-acrilato de butila-acrilonitrila), poli(estireno-acrilato de butila-acrilonitrila- ácido acrílico), poli(estireno-butadieno), poli(estireno-isopreno), poli(estireno- metacrilato de butila), poli(estireno-acrilato de butila-ácido acrílico), po- li(estireno-metacrilato de butila-ácido acrílico), poli(metacrilato de butila- acrilato de butila), poli (metacrilato de butila-ácido acrílico), poli(acrilonitrila- acrilato de butila-ácido acrílico), e combinações dos mesmos. Os polímeros podem ser copolímeros em bloco, randômicos ou alternativos. Um poli(estireno-acrilato de butila) pode ser usado como o polí-

mero de látex. A temperatura de transição vítrea deste látex pode ser de cerca de 35°C a cerca de 75°C, tal como de cerca de 40°C a cerca de 70°C.

O peso molecular pode ser determinado por cromatografia de permeação em gel de leito misto. CERAS

Em adição a resina aglutinante de polímero, os toners podem conter também uma cera, de um tipo único de cera ou duas ou mais ceras diferentes. Uma cera única pode ser adicionada a formulações de toner, por exemplo, para melhorar as propriedades de toner particular, tais como forma do tamanho da partícula, presença e quantidade de cera na superfície da partícula de toner, características de carga e/ou fusão, brilho, remoção, pro- priedades de offset, e similares. Alternativamente, uma combinação de ceras pode ser adicionada para propiciar múltiplas propriedades à composição de toner.

Exemplos de ceras adequadas incluem ceras selecionadas de

ceras vegetais naturais, ceras animais naturais, ceras minerais, ceras sinté- ticas, e ceras funcionalizadas. As ceras vegetais naturais incluem, por e- xempío, cera de carnaúba, cera de candelila, cera de arroz, cera de sumacs, óleo de jojoba, cera do Japão, e cera de bayberry. Exemplos de ceras ani- mais naturais incluem, por exemplo, cera de abelha, cera puric, lanolina, ce- ra de laca, cera de goma-laca, cera de espermacete. Ceras baseadas em minerais incluem, por exemplo, cera de parafina, cera microcristalina, cera montanha, cera de ozoquerita, cera de ceresina, cera de petroiato, e cera de petróleo. Ceras sintéticas incluem, por exemplo, cera de Fischer-Tropsch, cera de acrilato, cera de amida de ácido graxo, cera de silicone; cera de poli- tetrafluoretileno, cera de polietileno, ceras de ésteres obtidos de ácidos gra- xos e alcoóis superiores, tais como estearato de estearila e behenato de be- henila; ceras de ésteres obtidos de ácidos graxos superiores e álcool inferior monovalente ou multivalente, tais como estearato de butila, oleato de propi- la, monoestearato de glicerídeo, tetra behenato de pentaeritritol; ceras de ésteres obtidos de ácidos graxos superiores e multímeros de alcoóis multiva- lente, tais como monoestearato de dietilenoglico!, diestearato de diglicerila, diesteararo de dipropilenoglicol, e tetraestearato de triglicerila, ceras de éste- res de graxos superiores e sorbitano, tais como monoestearato de sorbitano; e ceras de ésteres de ácidos graxos superiores e colesterol, tais como este- arato de colesterila, cera de polipropileno; e misturas deles. A cera pode ser selecionada de polipropilenos e polietilenos for-

necidos comercialmente por Allied Chemical e Baker Petrolite (por exemplo, POLYWAX™ ceras de polietileno de Baker Petrolite), emulsões de ceras fornecidas por Michelman Inc. e Daniels Products Company, EPOLLENEN- fornecido comercialmente por Easatman Chemical Products, Inc., VIS- COL 550-P, um polipropileno de baixo peso molecular fornecido por Sanyo Kasei K.K. e materiais similares. Os polietilenos fornecidos comercialmente usualmente possuem um peso molecular (Mw) de cerca de 500 a cerca de 2000, tal como de cerca de 1000 a cerca de 2000, tal como de cerca de 1000 a 1500, enquanto que os polipropilenos disponíveis comercialmente usados tem um peso molecular de cerca de 1000 a cerca de 10000. Exem- plos de ceras funcionatizadas incluem aminas, amidas, imidas, ésteres, ami- nas quaternárias, ácidos carboxílicos ou emulsão de polímeros acrílicos, por exemplo, JONCRYL 74, 89, 130, 537 e 538, todos fornecidos por Johnson Diversey, Inc. e polietilenos clorados e polipropilenos fornecidos comercial- mente por Allied Chemical e Petrolite Corporation e Johnson Diversey, Inc. As composições de polietileno e polipropileno podem ser selecionadas da- quelas ilustradas na Patente Britânica No. 1.442.835, cuja divulgação total é incorporada por referencia neste relatório.

Os toners podem conter a cera em qualquer quantidade de, por exemplo, cerca de 1 a cerca de 25% em peso do toner, tal como de cerca de 3 a cerca de 15% em peso do toner, numa base seca, ou de cerca de 5 a cerca de 20% em peso do toner, ou de cerca de 5 a cerca de 12% em peso do toner.

Em algumas modalidades, a cera é uma cera de parafina. Ceras de parafina incluem ceras de parafina possuindo estruturas cristalinas modi- ficadas, que podem ser referidas neste relatório como ceras de parafina mo- dificadas. Comparadas com as ceras de parafina convencionais, que podem ter uma distribuição simétrica de carbonos lineares e ramificados, as ceras de parafina modificadas podem possuir carbonos ramificados numa quanti- dade de cerca de 1 a cerca de 20% em peso da cera, tal como de cerca de 8 a cerca de 16% em peso da cera, com carbonos lineares presentes numa quantidade de cerca de 80 a cerca de 99% em peso da cera, ou de cerca de 84 a cerca de 92% em peso da cera.

Em adição, os isômeros, ou seja, os carbonos ramificados, pre- sentes em tais ceras de parafina modificadas tem um peso molecular médio numérico (Mn) de cerca de 520 a cerca de 600, tal como de cerca de 550 a cerca de 570 ou a cerca de 560. Os carbonos lineares, algumas referidos neste relatório como normais, presentes em tais ceras podem ter um Mn de cerca de 505 a cerca de 530, tal como de cerca de 512 a cerca de 525 ou cerca de 518. O peso molecular médio ponderado (Mw) dos carbonos ramifi- cados nas ceras de parafina modificadas pode ser de cerca de 530 a cerca de 580, tal como de cerca de 555 a cerca de 575, e o Mw dos carbonos line- ares nas ceras de parafina modificadas pode ser de cerca de 480 a cerca de 550, tal como de cerca de 515 a cerca de 535. Para os carbonos ramificados, o peso molecular médio pondera- do (Mw) das ceras de parafina modificadas pode demonstrar uma número de átomos de carbono de cerca de 31 a 59 átomos de carbono, tal como de cerca de 34 a cerca de 50 átomos de carbono, com um pico de cerca de 41 átomos de carbono, e para os carbonos lineares, o Mw pode demonstrar um número de átomos de carbono de cerca de 24 a cerca de 54 átomos de car- bono, ou de cerca de 30 a cerca de 50 átomos de carbono, com um pico de cerca de 36 átomos de carbono.

A cera de parafina modificada pode estar presente numa quanti- dade de cerca de 2% a cerca de 20% em peso do toner, tal como de cerca de 4% em peso a cerca de 15% em peso do toner, ou de cerca de 5% em peso a cerca de 13% em peso do toner.

COLORANTES

Os toners podem conter também pelo menos um colorante. Por exemplo, colorantes ou pigmentos conforme usados neste relatório incluem pigmento, corante, misturas de pigmentos e corantes, misturas de pigmen- tos, misturas de corantes, e similares. Por simplicidade, o termo "colorante" conforme usado neste relatório significa englobar tais colorantes, corantes, pigmentos, e misturas, a menos que especificado um pigmento particular ou outro componente de colorante. O colorante pode compreender um pigmen- to, um corante, misturas deles, negro de fumo, magnetita, negro, ciano, ma- genta, amarelo, vermelho, verde, azul, marrom, e misturas deles, numa quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 35% em peso baseado no peso total de da composição, tal como de cerca de 1 a cerca de 25% em peso. Em geral, os colorantes adequados incluem Paliogen Violet 5100

e 5890 (BASF), Normandy Magenta RD-2400 (Paul Uhlrich), PermanentVio- Iet VT2645 (Paul Uhlrich), Heliogen Green L8730 (BASF), Argyle Green XP- 111-S (Paul Uhlrich), Briíliant Green Toner GR 0991 (Paul Uhlrich), Lithol Scarlet D3700 (BASF), Toluidine Red (AIdrich)1 ScarIetforThermopIast NSD Red (Aldrich), Lithol Rubine Toner (Paul Uhlrich), Lithol Scarlet 4440, NBD 3700 (BASF), Bon Red C (Dominion Color), Royal Brilliant Red RD-8192 (Paul Uhlrich), Oracet Pink RF (Ciba Geigy), Paliogen Red 3340 e 3871K (BASF), Litho! Fast Scariet L4300 (BASF), Heliogen Blue D6840, D7080, K7090, K6910 e L7020 (BASF)1 Sudan Blue OS (BASF), Neopen Blue FF4012 (BASF), PV Fast Blue B2G01 (American Hoechst), Irgalite Blue BCA (Ciba Geigy), Paliogen Blue 6470 (BASF), Sudan II, Ill e IV (Matheson, Co- leman, Bell), Sudan Orange (Aldrich), Sudan Orange 220 (BASF), Paliogen Orange 3040 (BASF), Ortho Orange OR 2673 (Paul Uhlrich), Paliogen Yel- Iow 152 e 1560 (BASF), Lithol Fast Yellow 0991K (BASF), Paliotol Yellow 1840 (BASF), Novaperm Yellow FGL (Hoechst), Permanerit Yellow YE 0305 (Paul Uhlrich), Lumogen Yellow D0790 (BASF), Suco-Gelb 1250 (BASF), Suco-Yellow D1355 (BASF), Suco Fast Yellow D1165, D1355 e D1351 (BASF), Hostaperm Pink E (Hoechst), Fanal Pink D4830 (BASF), Cinquasia Magenta (DuPont), Paliogen Black L9984 9BASF), Pigment Black K801 (BASF), e negros de fumo tais como REGAL 330 (Cabot), Carbon Black 5250 e 5750 (Columbian Chemicals), e os similares e misturas deles. Colorantes adicionais incluem pigmentos em dispersões basea-

das em água tais como aqueles fornecidos comercialmente por Sun Chemi- cal, por exemplo, SUNSPERSE BHD 6011X (Blue 15 Type), SUNSPERSE BHD 9312X (Pigment Blue 15 74160), SUNSPERSE BHD 6000X (Pigment Blue 15:3 74160), SUNSPERSE GHD 9600X and GHD 6004X (Pigment Green 7 74260), SUNSPERSE QHD 6040X (Pigment Red 122 73915), SUNSPERSE RHD 9668X (Pigment Red 185 12516), SUNSPERSE RHD 9365X e 9504X (Pigment Red 57 15850:1, SUNSPERSE YHD 6005X (Pig- ment Yellow 83 21108), FLEXIVERSE YFD 4249 (Pigment Yellow 17 21105), SUNSPERSE YHD 6020X and 6045X (Pigment Yellow 74 11741), SUNSPERSE YHD 600X e 9604X (PigmentYeIIow 14 21095), FLEXIVERSE LFD 4343 e LFD 9736 (Pigment Black 7 77226) e os similares e misturas deles. Outras dispersões de colorantes baseadas em água incluem aquelas fornecidas comercialmente por Clariant, por exemplo, HOSTAFINE Yellow GR, HOSTAFINE Black T and Black TS1 HOSTAFINE Blue B2G, H OSTAFI- NE Rubine F6B, e pigmento seco de magenta tais como Toner Magenta 6BVP2213 e Toner Magenta E02 que podem ser dispersados em água e/ou tensoativo antes do uso. Outros colorantes incluem, por exemplo, magnetitas Mobay M08029, M08960, magnetitas Columbian, MAPICO BLACKS e magnetitas de superficialmente tratadas, magnetitas Pfizer CB4799, CB5300, CB5600, MCX6369; magnetitas Bayer, BAYFERROX 8600, 8610; magnetitas Nor- thern Pigments, NP-604, NP-608; magnetitas Magnox TMB-100 e similares e misturas deles. Exemplos específicos adicionais de pigmentos incluem ftalo- cianina HELIOGEN BLUE L6900, D6840, D7080, D7020, PYLAM OIL BLUE, PYLAM OIL YELLOW, PIGMENT BLUE 1 fornecidos por Paul Uhlrich & Company, Inc., PIGMENT VIOLET 1, PIGMENT RED 48, LEMON CHROME YELLOW DCC 1026, E.D. TOLUIDINE RED e BON RED fornecidos por Dominion Color Corporation, Ltd, Toronto, Ontario, NOVAPERM YELLOW FGL, HOSTAPERM PINK E da Hoechst, e CINQUASIA MAGENTA fornecida por E.l. DuPont de Nemours & Company e similares. Exemplos de magneti- tas incluem, por exemplo, quinacridona substituída por 2,9-dimetila e corante de antraquinona Identificado no Color Index como CI60710, Cl Dispersed Red 15, corante de diazo identificado no Color Index como Cl 26050, Cl Sol- vent Red, e similares e misturas deles. Exemplos ilustrativos de cianos in- cluem tetra (octadecil sulfonamida)ftalocianina de cobre, pigmento de ftaloci- anina de cobre χ listado no Color Index como C174160, Cl Pigment Blue, e Anthrathrene Blue identificado no Color Index como Dl 69810, Special Blue X-2137, e similares e misturas deles. Exemplos ilustrativos de amarelos que podem ser selecionados incluem amarelo 3,3-diclorobenzideno acetoaceta- nilidas, um pigmento monoazo identificado no Color Index como Cl 12700, Cl Solvent Yellow 16, uma suifonamida de nitrofenil amina identificada no Color Index como Foron Yellow SE/GLN, Cl Dispersed Yellow 33, 2,5- dimetoxi-4-sulfoarilida fenilazo-4'-cloro-2,4-dimetoxi acetoarilida e Permanent Yeliow FGL. Magnetitas coloridas, tais como misturas de MAPICOBLACK e componentes de ciano, podem ser também selecionados como pigmentos.

O colorante, tais como o colorante de negro de fumo, ciano, ma- genta e/ou amarelo, é incorporado numa quantidade suficiente para conferir a cor desejada ao toner. Em geral, o pigmento ou corante é empregado nu- ma quantidade situando-se na faixa de cerca de 1 a cerca de 35% em peso das partículas de toner numa base sólida, tais como de cerca de 5 a cerca de 25% em peso, ou de cerca de 5 a cerca de 15% em peso. Entretanto, podem ser também usadas quantidades fora dessas faixas. COAGULANTES

Coagulantes usados em processos de agregação em emulsão

para a produção de toners incluem coagulantes de metais monovalentes, coagulantes de metais divalentes, coagulantes de poli-íon, e similares. Con- forme usado neste relatório, "coaguíante de poli-íon" refere-se a um coagu- Iante que é um sal ou um oxido, tais como sal de metal ou um óxido de me- tal, formado de uma espécie de metal tendo uma valência de pelo menos 3, de pelo menos 4, ou de pelo menos 5. Coagulantes adequados incluem, por exemplo, coagulantes baseados em alumínio tais como poli haletos de alu- mínio, tais como polifluoreto de alumínio, e poiicloreto de alumínio (PAC), polissilicatos de alumínio, tais como polissulfossilicato de alumínio (PASS)1 poli-hidróxido de alumínio, polifosfato de alumínio, sulfato de alumínio, e si- milares. Outros coagulantes adequados incluem titinatos de tetra-alquila, alcóxidos de alumínio, alquilzinco, dialquilzinco, óxidos de zinco, óxido esta- noso, óxido de dibutilestanho, hidróxido de óxido de dibutilestanho, tetralqui- iestanho e similares. Quando o coaguíante for um coaguíante de poli-íons, os coagulantes podem ter qualquer número de átomos de poíi-íons presen- tes. Por exemplo, os compostos de polialumínio adequados podem ter de cerca de 2 a cerca de 13, tal como de cerca de 3 a cerca de 8, íons de alu- mínio presentes no composto.

Os coagulantes podem ser incorporados nas partículas de toner durante a agregação das partículas. Como tal, o coaguíante pode estar pre- sente nas partículas de toner, exclusive de aditivos externos numa base se- ca, em quantidades de cerca de 0 a cerca de 5% em peso das partículas de toner, tal como de cerca de maior do que 0 a cerca de 3% em peso das par- tículas de toner. TENSOATIVOS

Colorantes, ceras, e outros aditivos usados para formar as com- posições de toner podem estar em dispersões que incluem tensoativos. As partículas de toner podem ser formadas por métodos de agregação em e- mulsão onde a resina e outros componentes do toner são postos em contato com um ou mais tensoativos, uma emulsão formada, partículas de toner são agregadas, coalescidas, opcionalmente lavadas e secas e recuperadas.

Um, dois ou mais tensoativos podem ser usados. Os tensoativos

podem ser selecionados de tensoativos iônicos e tensoativos não iônicos. Tensoativos aniônicos e tensoativos catiônicos são abrangidos pelo termo "tensoativos iônicos". O tensoativo pode estar presente numa quantidade de cerca de 0,01 a cerca de 5% em peso da composição de toner, tal como de cerca de 0,75 a cerca de 4% em peso da composição de toner, ou de cerca de 1 a cerca de 3% em peso da composição de toner.

Exemplos de tensoativos não iônicos adequados, por exemplo, metalose, metil celulose, etil celulose, propil celulose, hidróxi etil celulose, carbóxi metil celulose, polioxietileno cetil éter, polioxietileno Iauril éter, polio- xietileno octil éter, polioxietileno octilfenil éter, polioxietileno oleil éter, polio- xietileno sorbitanomonolaurato, polioxietileno estearil éter, polioxietileno no- nilfenil éter, dialquilfenoxi poli(etilenoxi)etanol, fornecido por Rhone-Poulenc como IGEPAL CA-210™, IGEPAL CA-520™, IGEPAL CA-720™, IGEPAL C0-890™, IGEPAL C0-720™, IGEPAL C0-290™, IGEPAL CA-210™, AN- TAROX 890™, e ANTAROX 897™. Outros exemplos de tensoativos não iônicos adequados incluem um copolímero em bloco de óxido de polietileno e óxido de polipropileno, incluindo aqueles disponíveis comercialmente como SYNPERONIC PE/F, tal como SYNPERONIC PE/F 108.

Tensoativos aniônicos adequados incluem sulfatos e sulfonatos, dodecilsulfato de sódio (SDS), dodecilbenzenossulfonato de sódio, dodecil- naftaleno sulfato de sódio, benzenoalquil sulfatos e sulfonatos de dialquila, ácidos tais como ácido abítico fornecido por Aldrich, NEOGEN RTM, NEO- GEN SCTM obtidos de Daiichi Kogyo Seiyaku, combinações deles, e simila- res. Outros tensoativos aniônicos adequados incluem DOWFAX™ 2A1, um alquil óxido de difenila dissulfonato da The Dow Chemical Company, e/ou TAYCA POWER BN2060 de Tayca Corporation (Japão), que são dodecil benzeno sulfonatos de sódio ramificados. Podem ser usadas combinações desses tensoativos e qualquer dos tensoativos aniônicos anteriores.

INICIADORES

Iniciadores podem ser adicionados para formação de polímero de látex. Exemplos de iniciadores adequados incluem iniciadores solúveis em água, tal como persulfato de amônio, persulfato de sódio e persulfato de potássio, e iniciadores solúveis orgânicos incluindo peróxidos orgânicos e compostos azo incluindo peróxidos orgânicos e compostos azo incluindo pe- róxidos Vazo, tais como VAZ064™, 2-metil-2,2-azobis propanonitrila, VA- Z088™, deidrato de 2,2'-azobis isobutiramida, e combinações deles. Outros iniciadores solúveis em água que podem ser usados incluem compostos de azoamidina, por exemplo, dicloreto de 2J2'-azobis(2-metil-N-fenilpropionami- dina), dicloridrato de 2,2'-azobis[N-(4-clorofenil)-2-metilpropionamidina), te- tracloridrato de 2,2,-azobis[N-(4-amino-fenil)-2-metilpropionamidina], diclori- drato de 2,2'-azobis[2-metil-Nfenilmetil)propionamidina], dicloridrato de 2,2'- azobis[2-metil-N-2-propeniipropionamidina], dicloridrato de 2,2'-azobis[N-(2- hidroxi-etil)2-metilpropionamidina], dicloridrato de 2,2'-azobis[2(5-metil-2-imi- dazolin-2-il)propano], dicloridrato de 2,2'-azobis[2-(2-imidazolin-2-il)propano], dicloridrato de 2,2l-azobis[2-(4,5,6,7-tetraidro-1 H-1,3-diazepin-2-il)propano], dicloridrato de 2,2l-azobis[2-(3,4,5,6-tetraidropirimidin-2-il)propano], diclori- drato de 2,2,-azobis[2-(5-hidroxi-3,4,5,6-tetraidropirimidin-2-il)propano], diclo- ridrato de 2,2-azobis {2-[1-(2-hidroxietil)-2-imidazolin-2-il]propano}, combina- ções deles e similares.

Os iniciadores podem ser adicionados em quantidades adequa- das, tal como de cerca de 0,1 a cerca de 8% em peso dos monômeros, ou de cerca de 0,2 a cerca de 5% em peso dos monômeros.

AGENTES DE TRANSFERÊNCIA DE CADEIA

Agentes de transferência de cadeia podem ser também usados na formação do polímero de látex. Agentes de transferência de cadeia ade- quados incluem decano tiol, tetrabrometo de carbono, combinações deles, e similares em quantidades de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso, tal como de cerca de 0,2 a cerca de 5% em peso de monômeros, para controlar as propriedades do peso molecular do polímero de látex quando a polimeriza- ção em emulsão é conduzida de acordo com a presente divulgação.

LÁTEX SECUNDÁRIO

Um látex secundário pode ser adicionado à resina de látex não reticulada suspensa no tensoativo. Conforme usado neste relatório, um látex secundário pode se referir a uma resina reticulada ou polímero, ou misturas deles, ou uma resina não reticulada conforme descrito acima, que foi subme- tida à reticulação.

O látex secundário pode incluir partículas de resina reticulada submícron tendo um tamanho de cerca de 10 a cerca de 200 nanômetros de diâmetro médio pelo volume, tal como de cerca de 20 a 100 nanômetros. O látex secundário pode ser suspenso numa fase aquosa de água contendo um tensoativo onde o tensoativo está presente numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 5% em peso de sólidos totais, tal como de cerca de 0,7 a cer- ca de 2% em peso de sólidos totais. A resina reticulada pode ser um polímero reticulado tal como a-

crilatos de poliestireno, poliestireno butadienos, e/ou metacrilatos de poliesti- reno reticulados. Resinas reticuladas exemplares incluem poli(estireno-acri- Iato de alquila), poli(estireno-butadieno), poli(estireno-isopreno), poli(esti- reno-metacrilato de alquila), poli(estireno-butadieno), poli(estireno-isopreno), poli(estireno-metacriiato de alquila), poli(estireno-acrilato de alquila-ácido acrílico), po!i(estireno-butadieno-ácido acrílico), poli(estireno-isopreno-ácido acrílico), poli(estireno-metacrilato de metila-ácido acrílico), poli(metacrilato de metila-acrilato de alquila), poli(metacrilato de alquila-acrilato de arila), po- li(metacrilato de arila-acrilato de alquila), poli(metacrilato de alquila-ácido acrílico), poii(estireno-acrilato de alquila-acrilonitríla-ácido acrílico) reticila- dos, poli(acrilato de alquila reticulado-acrilonitrila-ácido acrílico) reticulado, e misturas deles.

Um reticulador, tal como um divinü benzeno ou outro aromático de divinila ou acrilato de divinila ou monômeros de metacrilato podem ser usados na resina reticulada. O reticulador pode estar presente numa quanti- dade de cerca de 0,01 a cerca de 25% em peso da resina reticulada, tal co- mo de cerca de 0,5 a cerca de 15% em peso da resina reticulada. 10

As partículas de resina reticuladas podem estar presentes numa quantidade de cerca de 1 a cerca de 20% em peso do toner, tal como de cerca de 4 a cerca de 15% em peso, ou de cerca de 5 a cerca de 14% em peso do toner.

A resina usada para formar o toner pode ser misturada com a resina de gel e uma resina não reticulada.

MONÔMEROS FUNCIONAIS

Um monômero funcional pode ser incluído quando da formação de um polímero de látex e das partículas que compõem o polímero. Monô- meros funcionais adequados incluem monômeros tendo funcionalidade de ácido carboxílico. Tais monômeros funcionais incluem monômeros tendo funcionalidade de ácido carboxílico. Tais monômeros funcionais podem ser da seguinte fórmula (I)

15

20

25

30

Rl

O

H2C=C-

-C-

O

Ό-

-R2·

c·

Ό-

R3-

O

C-OH

η

(!)

em que R1 é hidrogênio ou um grupo metila; R2 e R3 são inde- pendentemente selecionados de grupos alquila contendo de cerca de 1 a cerca de 12 átomos de carbono ou um grupo feniía; η é de cerca de 0 a cer- ca de 20, tal como de cerca de 1 a cerca de 10. Exemplos de tais monôme- ros funcionais incluem acrilato de beta carboxietiía (β-CEA), poli(2-carbo- xietil)acriíato, poli-2-carboxietil acrilato, 2-carboxietil metacrilato, combina- ções deles, e similares. Outros monômeros funcionais que podem ser usa- dos incluem, por exemplo, ácido acrílico e seus derivados.

O monômero funcional tendo funcionalidade de ácido carboxílico pode conter também pequena quantidade de íons metálicos, tais como só- dio, potássio, e/ou cálcio, para obter melhores resultados de polimerização em emulsão. Os íons metálicos podem estar presentes numa quantidade de cerca de 0,001 a cerca de 10% em peso do monômero funcional tendo fun- cionalidade de ácido carboxílico, tal como de cerca de 0,05 a cerca de 5% em peso. Quando presente, o monômero funcional pode estar adicionado a uma quantidade de cerca de 0,01 a cerca de 5% em peso do toner, tal co- mo de cerca de 0,05 a cerca de 2% em peso do toner.

CASCA

Uma casca pode ser formada sobre as partículas agregadas,

Qualquer látex mencionado acima usado para formar o látex do núcleo pode ser usado para formar o látex da casca. Em algumas modalidades, um copo- límero de estireno-acrilato de n-butila é usado para formar o látex da casca. O látex da casca pode ter uma temperatura de transição vítrea de cerca de 35°C a cerca de 75°C, tal como de cerca de 40°C a cerca de 70°C.

Quando presente, um látex da casca pode ser aplicado através de qualquer método dentro da competência daqueles versados na técnica, incluindo imersão, pulverização e similares. O látex da casca pode ser apli- cado até que seja atingido o tamanho final desejado das partículas de toner, tal como de cerca de 3 a cerca de 12 mícrons, ta! como de cerca de 4 mí- crons a cerca de 9 mícrons. O látex da casca pode ser preparado através de copolimerização semicontínua em emulsão semeada in-situ do látex e o lá- tex da casca pode ser adicionado uma vez que as partículas agregadas te- nham se formado.

Quando presente, o látex da casca pode estar presente numa

quantidade cerca de 20 a cerca de 40% em peso da partícula de toner seca, tal como de cerca de 26 a cerca de 36% em peso, ou de cerca de 27 a cerca de 34% em peso da partícula de toner seca.

MÉTODOS

Os toners da presente divulgação podem ser preparados combi-

nando-se um polímero de látex, uma cera, um colorante opcional no proces- so de agregação seguido pelo processo de coalescência, lavagem e seca- gem e em seguida mistura de aditivos superficiais externos. O polímero de látex pode ser preparado através de qualquer método dentro da competên- cia daqueles versados na técnica. Um modo do polímero de látex ser prepa- rado é através dos métodos de polimerização em emuisão, incluindo polime- rização em emulsão semicontínua. Os procedimentos de agregação em emulsão incluem tipicamen- te as etapas de processo básicas de mistura de uma emulsão contendo um polímero ou uma resina, opcionalmente um ou mais tensoativos, um coagu- Iante opcional, e um ou mais aditivos opcionais adicionais para formar uma pasta líquida; aquecimento da pasta líquida para formar partículas agrega- das na pasta líquida; opcionalmente adicionado a casca e agregação por congelamento das partículas por um ajuste de pH; e aquecimento das partí- culas agregadas na pasta líquida para coalescer as partículas na forma de partículas de toner; e em seguida recuperando, opcionalmente lavando, e opcionalmente secando as partículas por agregação em emulsão.

Agente de Ajuste de pH

Um agente de ajuste de pH pode ser adicionado para controlar a taxa de agregação da emulsão e o processo de coalescência. O agente de ajuste de pH pode ser qualquer ácido ou base que não afete adversamente os produtos sendo produzidos. Bases adequadas incluem hidróxido de metal tais como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônio, e combinações deles. Ácidos adequados incluem ácido nítrico, ácido sutfúrico, ácido clorídrico, ácido cítrico, ácido acétíco, e combinações deles.

PACOTE DE ADITIVOS SUPERFICIAIS Um pacote de aditivos superficiais pode ser aplicado às partícu-

las de toner. O pacote de aditivos geralmente reveste ou adere às superfí- cies externas das partículas de toner, ao invés de serem incorporadas ao grosso das partículas de toner. Os componentes do pacote de aditivos são selecionados para proporcionar propriedades superiores de fluxo, alta carga de toner, estabilidade de carga, imagens mais densas e contaminação mais baixa do tambor.

O pacote de aditivos superficiais pode compreender uma primei- ra sílica e uma segunda sílica, onde a primeira sílica é tratada superficial- mente com hexametildissilazano (HMDS), e a segunda sílica tem uma super- fície não tratada, tendo a segunda sílica um diâmetro médio pelo volume que é da ordem de 10 a 20 vezes maior do que o diâmetro médio pelo volume da primeira sílica. A HMDS sílica pode ter um diâmetro médio pelo volume de cerca de 5 a cerca de 50 nm, tal como de cerca de 10 a cerca de 50 nm, ou de cerca de 20 a cerca de 40 nm, ou de cerca de 5 a cerca de 10 nm, ou de cerca de 8 a cerca de 15 nm, ou de cerca de 7 a cerca de 9 nm, tais como 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 14 nm, 15 nm, 35 nm ou 40 nm. Em algumas modalidades, é usada HMDS sílica de 40 nanô- metros. A segunda sílica pode ser uma sol-sílica gel. A segunda sílica pode ter um diâmetro médio pelo volume de cerca de 100 a cerca de 180 nm, tais como de cerca de 100 a cerca de 150 nm, ou de cerca de 140 a cerca de 180 nm, ou de cerca de 120 a cerca de 150 nm. Em algumas modalidades, é usada sol-sílica gel de 140 nanômetros.

O pacote de aditivos superficiais pode compreender adicional- mente uma sílica polissimetilsiloxano (PDMS). A sílica PMDS pode ter um diâmetro médio pelo volume de cerca de 5 a cerca de 50 nm, tais como de cerca de 10 a cerca de 50 nm, ou de cerca de 20 a cerca de 40 nm, ou de cerca de 5 a cerca de 10 nm, ou de cerca de 8 a cerca de 15 nm, ou de cer- ca de 7 a cerca de 9 nm, tais como 5 nm, 6 nm, 7 nm, 8 nm, 9 nm, 10 nm, 11 nm, 12 nm, 13 nm, 14 nm, 15 nm, 35 nm ou 40 nm. Em algumas modalida- des é usada sílica PMDS de 40 nanômetros.

A sílica tratada superficialmente com HMDS pode estar presente numa quantidade de cerca de 0,05 a cerca de 2% em peso da partícula, tais como de cerca de 0,25 a cerca de 1,8% em peso, ou de cerca de 0,3 a cerca de 1,4% em peso, ou de cerca de 0,50 a cerca de 1,3% em peso. Também, a razão em peso da sílica tratada superficialmente com HMDS para o sol- sílica gel pode estar numa faixa de cerca de 1:0,3 para cerca de 1,5:1, tais como de cerca de 1,0:0,5 a cerca de 1:1. O sol-sílica gel pode estar presente numa quantidade de cerca de 0,10 a cerca de 1,00% em peso da partícula, tais como de cerca de 0,30 a cerca de 0,90% em peso, ou de cerca de 0,40 a cerca de 0,80% em peso, ou de cerca de 0,45 a cerca de 0,65% em peso. A sílica PMDS pode estar presente numa quantidade de cerca de 0,10 a cerca de 3,00% em peso da partícula, tais como de cerca de 0,30 a cerca de 2,75% em peso, ou de cerca de 0,40 a cerca de 2,7% em peso, ou de cerca de 0,5 a cerca de 2,55% em peso. O pacote de aditivos superficiais externo pode estar presente numa quantidade de cerca de 2,5 a cerca de 5% em peso da partícula do toner, tais como de cerca de 3 a cerca de 4% em peso da partícula. O paco- te de aditivos total pode estar na faixa de cerca de 2 a cerca de 4% em peso do toner. O total de sííicas diferentes no pacote de aditivos superficiais pode ser de cerca de 1,5 a cerca de 3,5% em peso, tais como de cerca de 2 a cerca de 3,4%, ou de cerca de 2,3 a cerca de 3,3% em peso.

Outros Aditivos Opcionais

Em adição ao pacote de aditivos superficiais descrito acima, ou- tros aditivos podem ser combinados com o toner. Esses incluem qualquer aditivo para intensificar as propriedades das composições de toner. Por e- xemplo, o toner pode incluir agentes de controle de carga positivos ou nega- tivos numa quantidade, por exemplo, de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso do toner, tal como de cerca de 1 cerca de 3% em peso. Exemplos de agentes de controle de carga adequados incluem os compostos de amônio quaternário inclusive de haletos de alquil piridínio; bissulfatos; compostos de alquil piridínio, incluindo aqueles descritos na Patente U.S. No. 4.298.672, cuja divulgação é por meio deste incorporado na sua totalidade; sulfato or- gânico e composições de sulfonato, incluindo aquelas divulgadas na Patente U.S. No. 4.338.390, cuja divulgação é por meio deste incorporada na sua totalidade; tetrafluorboratos de cetil piridínio, metil sulfato de diestearil dimetil amônio, salicilatos de metal, combinações deles e similares.

Outros aditivos incluem um espaçador orgânico, tal como poli- metacrilato de metila (PMMA). O espaçador orgânico pode ter um diâmetro médio pelo volume de cerca de 300 a cerca de 600 nm, tais como de cerca de 300 a 400 nm, ou de cerca de 350 a cerca de 400 nm, ou de cerca de 350 a cerca de 450 nm, tais como 300 nm, 350 nm, 400 nm, 450 nm, ou 500 nm. Em algumas modalidades, é usado espaçador orgânico de PMMA de 400 nanômetros.

Outros aditivos incluem aditivos superficiais, intensificadores de

cor, etc. Aditivos superficiais que podem ser adicionados às composições de toner após lavagem ou secagem incluem, por exemplo, sais de metal, sais de metal de ácidos graxos, sílicas coloidais, óxidos de metal, titanatos de estrondo, combinações deles, e similares, cujos aditivos podem cada um estar presentes numa quantidade de cerca de 0,1 a cerca de 10% em peso do toner, tal como de cerca de 0,5 a 7% em peso. Exemplos de tais aditivos incluem, por exemplo, aqueles divulgados nas Patentes U.S. Nos. 3.590.000. 3.720.617. 3.655.374. e 3.983.045, cujas divulgações de cada uma delas são por meio deste incorporada na sua totalidade. Outros aditivos incluem estearato de zinco e AEROSIL R972® fornecido pela Degussa. As sílicas revestidas da Patente U.S. No. 6.190.815 e da Patente U.S. No. 6.004.714, cujas divulgações de cada uma delas são por meio deste incor- porada na sua totalidade, podem ser também selecionadas em quantidades, por exemplo, de cerca de 0,05 a cerca de 5% em peso do toner, tal como de cerca de 0,1 a cerca de 2% em peso do toner. Esses aditivos podem ser a- dicionados durante a agregação ou misturados no produto de toner formado. PROPRIEDADES DO TONER

Os processos de agregação em emulsão propiciam maior con- trole sobre a distribuição dos tamanhos de partículas de toner pela limitação da quantidade de ambas as partículas de toner fina e grossa no toner. Em algumas modalidades, as partículas de toner tem uma distribuição de tama- nho de partícula relativamente estreita com um desvio padrão geométrico de razão numérico (GSDn) inferior de cerca de 1,15 a cerca de 1,40, tais como de cerca de 1,15 a cerca de 1,25, ou de cerca de 1,20 a cerca de 1,35. As partículas de toner exibem também um desvio padrão geométrico superior por volume (GSDv) na faixa de cerca de 1,15 a cerca de 1,35, tais como de 1,15 a cerca de 1,21 ou de cerca de 1,18 a cerca de 1,30.

As partículas de toner podem ter uma diâmetro médio pelo vo- lume (também referido como "diâmetro médio de partícula pelo volume" ou "D50v") de cerca de 3 a cerca de 25 pm, tais como de cerca de 4 a cerca de μιτΊ, ou de cerca de 15 a 12 pm ou de cerca de 6,5 a cerca de 8 pm. D5ov, GSDv, e GSDn podem ser determinados usando um instrumento de medi- ção tal como Beckman Coulter Multisizer 3, operado de acordo com as ins- truções do fabricante. Amostragem representativa pode ocorrer como a seguir: uma pequena quantidade de amostra de toner, cerca de 1 grama, pode ser obtida e filtrada através de uma peneira de 25 de micrômetros, em seguida coloca- da em solução isotônica para obter uma concentração de cerca de 10%, com a amostra então operada num Beckman Coulter Multisizer 3.

Otimizando o tamanho de partícula das partículas, em alguns casos de cerca de 6,5 a cerca de 7,7, os toners da presente divulgação po- dem ser especialmente adequadas para sistemas de limpeza sem lâminas, ou seja, sistemas de desenvolvimento de componente único (SCD). Como uma esfericidade própria, os toners da presente divulgação podem ajudar na otimização da performance da máquina.

As partículas de toner podem ter uma circularidade de cerca de 0,920 a cerca de 0,999, tais como de cerca de 0,940 a cerca de 0,980, ou de cerca de 0,950 a cerca de 0,998, ou de cerca de 0,970 a cerca de 0,995, ou de cerca de 0,962 a cerca de 0,980, de cerca de maior do que ou igual a 0,982 a cerca de 0,999 ou de cerca de maior do que ou igual a 0,965 a cerca de 0,990. Uma circularidade de 1000 indica uma esfera completamente cir- cular. A circularidade pode ser determinada com, por exemplo, um analisa- dor Sysmex FPIA 2100 ou 3000. As partículas de toner podem ter uma fator de forma de cerca de

105 a cerca de 170, tal como de cerca de 110 a cerca de 160, SF1*a. Mi- croscopia eletrônica por varredura (SEM) pode ser usada para determinar a análise do fator de forma dos toners por SEC e análise de imagem (IA). As formas médias das partículas são quantificadas empregando a seguinte fór- mula de fator de forma (SF1*a): SF1*a = 100πd2/(4A), onde A é a área da partícula e d é seu eixo maior. Uma partícula perfeitamente circular ou esfé- rica tem um fator de forma de exatamente 100. O fator de forma SF1*a au- menta na medida em que a forma se torna mais irregular ou alongada com uma área superficial mais alta. As partículas de toner podem ter uma área superficial de cerca

de 0,5 m2/g a cerca de 1,4 m2/g tais como de cerca de 0,6 m2/g a cerca de 1,2 m2/g ou de cerca de 0,7 m2/g a cerca de 1,0 m2/g. A área superficial po- de ser determinada pelo método de Brunauer, Emmett e Teller (BET). A área superficial BET de uma esfera pode ser calculada pela seguinte equação:

Área Superficial (m2/g) = 6 / (Diâmetro de Partícula (pm)*Densidade (g/cc)).

As partículas de toner podem ter um peso molecular médio pon-

derado (Mw) na faixa de cerca de 2500 a cerca de 65000 daltons, um peso molecular médio numérico (Mn) de cerca de 1500 a cerca de 28000 daltons e um MWD (uma razão do Mw para Mn das partículas, uma medida da poli- dispersidade, ou largura, do polímero) de cerca de 1,2 a 10. Para toners de ciano e amarelo, as partículas de toner podem exibir um Mw de cerca de 65000 daltons, um Mn de cerca de 1500 a cerca de 28000 daltons e um MWD de cerca de 1,2 a cerca de 10. Para preto e magenta, as partículas de toner podem exibir um Mw de cerca de 2500 a cerca de 60000 daltons, um Mn de cerca de 1500 a cerca de 28000 daltons, e um MWD de cerca de 1,2 a cerca de 10.

As características das partículas de toner podem ser determina- das através de qualquer técnica e equipamento e não são limitadas aos ins- trumentos e técnicas indicados acima.

Os toners, se desejado, podem ter uma relação especificada en- tre o peso molecular do aglutinante de látex e o peso molecular das partícu- las de toner obtidas seguindo um procedimento de agregação em emulsão. Conforme entendido na técnica, os aglutinantes sofrem reticulação durante o processamento, e a extensão da reticulação pode ser controlada durante o processo. A relação pode ser melhor vista com respeito ao valores de pico molecular (Mp) para o aglutinante, o que representa o pico mais alto de Mw. O aglutinante pode ter valores de Mp na faixa de cerca de 5000 a cerca de 50000 daltons, tal como de cerca de 7500 a cerca de 45000 daltons. As par- tículas de toner preparadas a partir do aglutinante exibem também um alto pico molecular, por exemplo, de cerca de 5000 a cerca de 43000, tal como de cerca de 7500 a cerca de 40500 daltons, indicando que o pico molecular é dirigido pelas propriedades do aglutinante em vez de outro componente tal como o colorante. Os toners da presente divulgação têm excelentes propriedades incluindo resistência a offset a quente, temperatura de fixação mínima baixa, ou seja, temperaturas nas quais as imagens produzidas com o toner podem tornar-se fixadas a um substrato, de cerca de 135°C a cerca de 220°C, tal como de cerca de 155°C a cerca de 220°C. Os toners podem ter uma per- centagem de fusão de uma imagem de cerca de 50% a cerca de 100%, ou de cerca de 60% a cerca de 90%. A percentagem de fusão de imagem pode ser avaliada da seguinte maneira. O toner é fundido de baixas a altas tempe- raturas dependendo do ponto de ajuste inicial. A aderência do toner ao papel é determinada pela remoção de fita das áreas de interesse com subsequen- te determinação da densidade. A densidade da área testada é dividida pela densidade da área entes da remoção e multiplicando-se então por 100 para obter a percentagem fundida. A densidade ótica é determinada com um es- pectrômetro (por exemplo, um Spectrodensitometer 938, fabricado por X- Rite). Então, as densidades óticas assim determinadas são usadas para cal- cular a razão de fusão de acordo com a seguinte equação Fusão (%) = Área após remoção χ 100

Área antes da remoção A fixação de vinco MFT é determinada dobrando-se imagens que tenham sido fundidas sobre uma grande faixa de temperaturas de fusão e em seguida rolando uma massa definida através da área dobrada.

A impressão pode ser dobrada usando um folheto dobrado dis- ponível comercialmente como o folheto dobrado papel Duplo D-590. As fo- lhas de papel são então desdobradas e o toner que tinha sido fraturado da folha de papel é removido da superfície. A comparação da área fraturada é então feita com um gráfico de referencia interno. Áreas fraturadas menores indicam melhor adesão de toner e a temperatura requerida para atingir ade- são aceitável é definida como fixação de vinco MFT. As composições de to- ner podem ter uma fixação de vinco MFT de, por exemplo, de cerca de 115°C a cerca de 145°C, tal como de cerca de 120°C a cerca de 140°C, ou de cerca de 125°C a cerca de 135°C.

Os toners podem possuir também excelentes características de carga quando expostos a extremas condições de umidade relativa (RH). A zona de baixa umidade pode ser de cerca de 12°C/15% RH. Os toners da presente divulgação podem possuir uma carga de toner de origem por razão em massa (Q/M) de cerca de -2 pC/g a cerca de -50 pC/g, tal como de cerca de -4 pC/g a cerca de -35 pC/g, e uma carga final de toner após a mistura de aditivo superficial de -8 pC/g a cerca de -40 pC/g, tal como de cerca de -10 pC/g a cerca de -25 pC/g.

Os toners podem exibir uma coesão térmica a 54°C, por exem- plo, de cerca de 0% a cerca de 60%, ta! como de cerca de 5% a cerca de 20%, ou de cerca de 0% acerca de 10%, ou de cerca de 5%. Os toners po- dem exibir uma coesão térmica a 55°C de, por exemplo, de cerca de 0% a cerca de 80%, tal como de cerca de 5% a cerca de 20%, ou de cerca de 0% a cerca de 60%, ou cerca 8%. Os toners podem exibir uma coesão térmica a 56°C de, por exemplo, de cerca de 0% a cerca de 90%, tal como de cerca de 5% a cerca de 30%, ou de cerca de 0% a cerca de 70%, ou de cerca de 20%.

Os toners podem exibir uma temperatura de offset a quente de, por exemplo, de cerca de 200°C a cerca de 230°C, tal como de cerca de 200°C a cerca de 220°C, ou de cerca de 205°C a cerca de 215°C. As composições de toner podem ter um fluxo, medido por Hosa-

kawa Powder Flow Tester. Os toners da presente divulgação podem exibir um fluxo de cerca de 25 a cerca de 55%, ou de cerca de 30 a cerca de 40%.

As composições de toner podem ser medidas por compressibili- dade, que é parcialmente uma função de fluxo. Os toners da presente divul- gação podem exibir uma compressilbilidade de cerca de 8 a cerca de 14%, ou de cerca de 10 a cerca de 12% a 9,5-10,5 kPa.

A contaminação do tambor após o uso das composições de to- ner pode ser determinada removendo-se o tambor e pesando-se subseqüen- temente. Os toners podem exibir uma contaminação de tambor de cerca de Oa cerca de 20%, ou de cerca de 1 a cerca de 8%.

A densidade das composições de toner podem ser medidas por densidômetro. Os toners podem exibir uma densidade de cerca de 1,2 a cer- ca de 1,8, ou de cerca de 1,4 a cerca de 1,6.

IMAGEM

Os toners de acordo com a presente divulgação podem ser usa- dos numa variedade de dispositivos de imagem incluindo impressoras, má- quinas de cópia, e similares. Os toners gerados de acordo com a presente divulgação são excelentes para processos de imagem, especialmente pro- cessos xerográficos, e são capazes de proporcionar imagens coloridas de alta qualidade com excelente resolução de imagem, relação sina!- ruído a- ceitável e uniformidade de imagem. Além disso, os toners da presente divuí- gação podem ser selecionados para processos de imagem e impressão ele- trofotográficos tais como sistemas e processos de imagem digital.

Um benefício da formulação divulgada neste relatório é a redu- ção na contaminação do rolo de carga diagonal (BCR). Esses toners são particularmente bem adequados para uso em impressoras com sistemas de limpeza incluindo um BCR e rolo eletrostático para carregar o fotorreceptor. Isto significa que as formulações são também particularmente bem adequa- das para uso em impressoras de pequenos escritórios.

Os Exemplos a seguir pretendem ser ilustrativos apenas e não pretendem limitar o escopo da presente divulgação. EXEMPLOS

Toners foram preparados usando um misturador HenscheI de 10 litros através da mistura de partículas de toner EA preparadas através do processo de agregação com aditivos externos. Partículas de toner EA foram preparadas de acordo com a formulação sumarizada na tabela 1. Água foi adicionada de modo que o reator tivesse um teor de sólidos de cerca de 14%. A quantidade de látex secundário e de cera foi otimizada para evitar problemas de offset a quente e fusão mínima. As propriedades alvo do toner são o volume médio da partícula seca de cerca de 6,8-7,4 pm e uma circula- ridade de >0,980. Tabela 1: Formulação da Partícula do Toner

Matéria-Prima Partes Látex do núcleo (estireno/acrilato de butila) 11,8 Látex da casca (estireno/acrilato de butila) 8,79 Látex secundário (estireno/acrilato de butila reticulado) 3,52 Reqal 330 (piqmento negro de fumo) 2,77 Piqmento Blue 15:3 (piqmento de ciano) 0,71 Dispersão de cera 4,51 Policloreto de alumínio (PAC) 0,187

A formulação de toner foi verificada ser de cerca de 5-10% de lá-

tex secundário, cerca de 8-15% de cera, 3-6% de pigmento de negro de fu- mo, 0,5-3% de pigmento ciano usando uma resina de látex tendo um tama- nho de partícula de cerca de 180 a cerca de 280 nm, com cerca de 40% de sólidos e de cerca de 25 a cerca de 35% na casca. A formulação está suma- rizada abaixo na tabela 2.

Tabela 2: Faixa de Percenl agem de Partícula de Toner Seca Partícula de toner 100 Grossura da resina 35-45 Resina da casca 25-35 Látex Secundário 5-10 Pigmento Regai 330 3-6 Pigmento PB 15:3 1,00 Cera 8-15

Vários pacotes de aditivos foram adicionados à composição de partícula geral para criar sete toners exemplares diferentes. A composição dos pacotes de aditivos está sumarizada na tabela 3.

Tabe a 3: Aditivos nos Exemplos Toner Sílica PDMS de 40 nm (Faixa p/p) Sílica sol-gel de 140 nm(Faixa p/p) Sílica HMDS de 40 nm (Faixa p/p) Espaçador Orgâ- nico de 400 nm (Faixa p/p) Exemplo 1 0,45-0,65 0,45-0,65 0,95-1,35 0,4-0,7 Exemplo 2 2,0-3,0 0,05-0,25 0,45-0,65 0,4-0,7

Os Exemplos 1 e 2 foram preparados através de mistura Hens- chel dos componentes por 5-15 minutos a 2500-3500 rpm. Os exemplos preparados por um processo de agregação em emulsão (EA). As partículas de toner foram formadas através de um proces- so EA combinando-se polímero de látex estireno/acrilato de butila com uma cerca de baixa viscosidade, negro de fumo, e pigmentos ciano numa razão de 10:2,2:1 num vaso de reação. Policloreto de alumínio foi então adicionado ao sistema e a mistura homogeneizada. Uma vez homogeneizada, a mistura foi aquecida a próximo da temperatura de transição vítrea (50-60°C) do po- límero até que a partícula atingisse o tamanho de pré-casca de 6,0-6,5 μηη. Uma vez que o agregado estivesse no tamanho apropriado, o mesmo látex de polímero foi adicionado para uma casca de não menos do que 20% da adição total de látex. Após a adição da casca, o vaso de reação foi mantido na temperatura por um período de tempo e uma base foi adicionada para congelar o tamanho de partícula. Após congelada, a temperatura foi elevada para não menos do que 90°C, e o pH foi ajustado para não superior a 4,5. A mistura então coalesce até que a esfericidade da partícula fosse de 0,980 ou maior. A batelada foi então resfriada, o pH foi ajustado a 8-9, lavada e seca.

A partícula seca foi então tomada e misturada com um pacote de aditivos para produzir um toner. O pacote de aditivos incluiu 0,45-0,65% em peso de sílica PDMS média, 0,45-0,65% em peso de sílica sol-gel grande, 0,95-1,35% em peso de sílica HMDS média e 0,4-0,7% em peso de espaça- dor orgânico de PMMA de 400 nm.

Teste de Fusão e Compressibilidade

A compressibilidade do toner foi medida por um reômetro de flu- xo de pó Freeman FT4. A tabela 4 fornece os resultados do teste de com- pressibilidade para os exemplos 1 e 2.

A compressibilidade é uma função de pelo menos o fluxo. Os exemplos 1 e 2 todos apresentaram melhor fluxo. Conforme discutido acima, o fluxo é importante em impressão de velocidade mais alta.

Tabela 4: Resultados da com

2 kPa 6 kPa 8 kPa 10 kPa 14 kPa Exemplo 1 8 9,8 11,3 11,92 12,6 Exemplo 2 8,84 11,9 12,6 13,7 14

aressibiüdade A fusão foi também testada para os Exemplos 1 e 2. Ambos os toners apresentaram excelentes propriedades de fixação. Fixação de cerca de 80% foi obtida a aproximadamente 150°C, enquanto que cerca de 100% da fixação foi obtida a 165°C. Isto é uma temperatura de fixação significati- vãmente mais baixa comparada com a dos toners anteriores, que apresenta- ram cerca de 100% de fixação a 185°C.

Condições de teste

Os exemplos foram a seguir postos em teste em duas condições de impressão. Primeiro, condições de impressão fria e seca; e segundo con- dições de impressão quente e úmida. Se for desejável que os toners e os reveladores sejam funcionais sob uma ampla faixa de condições ambientes para proporcionar boa qualidade de imagem de uma impressora. Assim, é desejável que os toners e reveladores funcionem a baixa umidade e tempe- ratura, por exemplo, a 50°F e 20% de umidade relativa e alta umidade e temperatura, por exemplo, a 80°F e 80-85% de umidade relativa.

Densidade

A densidade de imagem foi testada por densidômetro Xrite. Após impressão os resultados foram determinados usando uma máquina manual para calcular a densidade de imagem de uma área controlada da página im- pressa.

A densidade de imagem foi inesperadamente alta para os exem- plos 1 e 2. Densidade mais alta resulta numa figura mais escura na página impressa. Os exemplos 1 e 2 obtiveram uma densidade de imagem alta ao mesmo tempo em que usam menos toner. Será apreciado que várias das características e funções descri-

tas acima e outras, ou alternativas delas, podem ser desejavelmente combi- nadas em muitos outros sistemas ou aplicações diferentes. Também que as várias alternativas, modificações, variações ou melhorias imprevistas ou não antecipadas a esse respeito podem ser subseqüentemente feitas por aque- Ies versados na técnica que se pretende também estar abrangidas pelas reivindicações a seguir.

Claims (26)

1. Composição de toner compreendendo partículas de toner compreendendo: uma resina; uma cera opcional; e um colorante opcional; e um aditivo superficial revestindo pelo menos parcialmente as su- perfícies das partículas de toner, um aditivo superficial compreendendo uma mistura de: uma sílica superficialmente tratada com hexametildissilazano (HMDS)1 uma sílica sol-gel que não é superficialmente tratada, e uma sílica superficiaimente tratada com polidimetilsiloxano (PMDS).

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a sílica superficialmente tratada com HMDS tem um diâmetro médio de partícula de cerca de 5 a cerca de 50 nm.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a sílica sol-gel tem um diâmetro médio de partícula de cerca de 100 a cerca de 150 nm.

4. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a sílica PDMS tem um diâmetro médio de partícula de cerca de 5 a cerca de 50 nm.

5. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a razão em peso de sílica superficialmente tratada com HMDS para a sílica sol-gel situa-se na faixa de cerca de 1:0,3 a cerca de 2:1.

6. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a razão em peso de sílica superficialmente tratada com HMDS para a sílica sol-gel para a sílica PDMS situa-se na faixa de cerca de 1:0,5:0,5 a cerca de 5:1:1.

7. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que uma mistura de sílica superficialmente tratada com HMDS e sílica sol-gel encon- tra-se presente na composição de toner numa quantidade de cerca de 0,5 a cerca de 1,2% baseado no peso total da composição de toner.

8. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que uma mistura de sílica superficialmente tratada com HMDS1 sílica sol-gel e sílica PDMS encontra-se presente na composição de toner numa quantidade de cerca de 2,2 a cerca de 3,8% em peso baseado no peso total da composição de toner.

9. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que as par- tículas de toner compreendem uma cera de parafina modificada tendo car- bonos ramificados em combinação com carbonos lineares.

10. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que as partículas de toner compreendem: um núcleo e uma casca, o núcleo compreendendo uma resina incluindo um primeiro po- límero não reticulado em combinação com um polímero reticulado, e a casca compreendendo um segundo polímero não reticulado presente numa quantidade de cerca de 20 a cerca de 40% em peso do to- ner; uma cera de parafina modificada possuindo carbonos ramifica- dos em combinação com carbonos lineares; e um colorante opcional.

11. Composição de acordo com a reivindicação 10, em que o primeiro polímero não reticulado, o segundo polímero não reticulado, ou am- bos, compreendem pelo menos um monômero selecionado do grupo consis- tindo em estirenos, acrilatos, metacrilatos, butadienos, isoprenos, ácidos a- crílicos, ácidos metacrílicos, acrilonitrilas e combinações deles.

12. Composição de acordo com a reivindicação 10, em que o po- límero reticulado está presente numa quantidade de cerca de 6 a cerca de 14% em peso do toner.

13. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que as partículas de toner têm uma circularidade de cerca de 0,920 a cerca de 0,999.

14. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que as partículas de toner têm um diâmetro médio pelo volume de cerca de 3 a cer- ca de 25 pm.

15. Composição de acordo com a reivindicação 1, em que a mis- tura está presente na composição do toner numa quantidade de cerca de 2,5 a 4,0% em peso baseado no peso total da composição do toner.

16. Método de produção de uma composição de toner, o método compreendendo: a formação de uma pasta fluida através da mistura de: uma emulsão contendo uma resina; opcionalmente uma cera; opcionalmente um colorante; opcionalmente um tensoativo; opcionalmente um coagulante; e um ou mais aditivos opcionais adicionais; aquecimento da pasta fluida para formar partículas agregadas na pasta fluida; congelamento da agregação das partículas através de um ajuste de pH; aquecimento das partículas agregadas na pasta fluida para coa- Iescer as partículas nas partículas de toner; lavagem e secagem das partículas de toner; e revestimento das partículas de toner com um aditivo superficial compreendendo uma mistura de: uma sílica superficialmente tratada com hexametildissilazano (HMDS), uma sílica sol-gel que não é superficialmente tratada, e uma sílica superficialmente tratada com polidimetilsiloxano (PDMS).

17. Método de acordo com a reivindicação 16, em que: a sílica superficialmente tratada com HMDS tem um diâmetro médio de partícula de cerca de 5 a cerca de 50 nm, e a sílica soi-gel tem um diâmetro médio de partícula de cerca de 100 a cerca de 150 nm.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, em que a razão em peso da sílica superficialmente tratada com HMDS para a sílica sol-gel situa-se numa faixa de cerca de 1:0,3 a cerca de 2:1.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, em que a razão em peso da sílica superficialmente tratada com HMDS para a sílica sol-gel para a sílica PDMS situa-se numa faixa de cerca de 1:0,5:0,5 a cerca de 1,0:0,3:5,0.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, em que a mistura de sílica superficialmente tratada com HMDS e sílica sol-gel está presente na composição de toner numa quantidade de cerca de 1,6 a cerca de 2,9% em peso baseado no peso total da composição de toner.

21. Método de acordo com a reivindicação 20, em que a mistura de sílica superficialmente tratada com HMDS, sílica sol-gel e sílica PDMS está presente na composição de toner numa quantidade de cerca de 2,20 a cerca de 3,3% em peso baseado no peso total da composição de toner.

22. Método de acordo com a reivindicação 16, em que a mistura de sílica superficialmente tratada com HMDS, sílica sol-gel e sílica PDMS compreende adicionalmente um espaçador orgânico.

23. Método de acordo com a reivindicação 22, em que o espa- çador orgânico tem um diâmetro médio pelo volume de cerca de 300 a cerca de 600 nm.

24. Método de acordo com a reivindicação 22, em que a mistura de sílica superficialmente tratada com HMDS, sílica sol-gel, sílica PDMS e espaçador orgânico está presente na composição de toner numa quantidade de cerca de 2,7% em peso a cerca de 3,8% em peso baseado no peso total da composição de toner.

25. Composição de toner compreendendo: um aditivo superficial revestindo pelo menos parcialmente as su- perfícies das partículas, o aditivo superficial compreendendo uma mistura de: uma sílica superficialmente tratada com hexametildissilazano (HMDS); uma sílica sol-gel que não é superficialmente tratada; uma sílica superficialmente tratada com polidimetiísiloxano (PMDS); e um espaçador orgânico; em que a composição de toner exibe: um fluxo de cerca de 25 a cerca de 85%; uma compressibilidade de cerca de 10 a cerca de 14% (a 10 kPa); e uma densidade de imagem de cerca de 1,2 a cerca de 1,8.

26. Toner compreendendo a composição como definida na rei- vindicação 10, em que o toner exibe cerca de 100% de fixação a 165°C e cerca de 80% de fixação abaixo de 150°C.