DE69936601T2 - Tonerherstellungsverfahren - Google Patents

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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
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    • G03G9/0802—Preparation methods
    • G03G9/0804—Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium
    • G03G9/0806—Preparation methods whereby the components are brought together in a liquid dispersing medium whereby chemical synthesis of at least one of the toner components takes place
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/12—Polymerisation in non-solvents
    • C08F2/16—Aqueous medium
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    • C08F2/24—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents
    • C08F2/26—Emulsion polymerisation with the aid of emulsifying agents anionic

Description

  • Die vorliegende Erfindung ist im Allgemeinen auf ein Verfahren zur Herstellung einer Latex gerichtet.
  • In dem U.S. Patent 4,996,127 wird ein Toner aus assoziierten Teilchen aus Sekundärteilchen dargestellt, die Primärteilchen eines Polymers mit sauren oder basischen polaren Gruppen und ein Farbmittel enthalten. Die Polymere, die für die Toner des '127er Patents ausgewählt werden, können durch ein Emulsionspolymerisationsverfahren hergestellt werden, siehe diesbezüglich zum Beispiel die Spalten 4 und 5 dieses Patents. In Spalte 7 dieses '127er Patents wird gezeigt, dass der Toner durch das Mischen der benötigten Menge des Farbmittels und eines optionalen Ladungshilfsmittels mit einer Emulsion des Polymers mit einer sauren oder basischen polaren Gruppe, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt wird, hergestellt werden kann. In dem U.S. Patent 4,983,488 wird ein Verfahren zur Herstellung von Tonern durch die Polymerisation eines polymerisierbaren Monomers offenbart, das durch Emulgieren in der Gegenwart eines Farbmittels und/oder eines magnetischen Pulvers dispergiert wird, um eine erste Harzkomponente herzustellen, und dann das Bewirken einer Koagulation der resultierenden Polymerisationsflüssigkeit in einer solchen Weise, dass die Teilchen in der Flüssigkeit nach der Koagulation solche Durchmesser aufweisen, die für einen Toner geeignet sind. Es wird in Spalte 9 dieses Patents gezeigt, dass koagulierte Teilchen von 1 bis 100 und insbesondere von 3 bis 70 erhalten werden. Dieses Verfahren ist somit auf die Verwendung von Koagulantien wie anorganisches Magnesiumsulfat gerichtet, das in der Bildung von Teilchen mit einer breiten Verteilung der Teilchengrößen resultiert. In einer ähnlichen Weise werden die zuvor genannten Nachteile, zum Beispiel werden schlechte Verteilungen der Teilchengrößen erhalten und somit wird eine Klassifizierung erforderlich, was in niedrigeren Ausbeuten der Toner resultiert, in weiteren Dokumenten des Standes der Technik dargestellt, wie in dem U.S. Patent 4,797,339, in dem ein Verfahren zur Herstellung von Tonern durch Harzemulsionspolymerisation offenbart wird, worin ähnlich zu dem '127er Patent bestimmte polare Harze ausgewählt werden, und wobei angenommen wird, dass eine Flockung wie in der vorliegenden Erfindung nicht offenbart wird; und in dem U.S. Patent 4,558,108, worin ein Verfahren zur Herstellung eines Copolymers aus Styrol und Butadien durch spezielle Suspensionspolymerisation offenbart wird.
  • In dem U.S. Patent 5,561,025 werden Emulsions-/Aggregations-/Koaleszenzverfahren dargestellt, worin Wasserphasenterminationsmittel ausgewählt werden.
  • Anderer Stand der Technik, der von Interesse sein könnte, umfasst die U.S. Patente 3,674,736; 4,137,188 und 5,066,560.
  • Emulsions-/Aggregationsverfahren zur Herstellung von Tonern mit optionalen Ladungssteuerungsadditiven werden in einer Anzahl von Xerox-Patenten offenbart, wie dem U.S. Patent 5,290,654, dem U.S. Patent 5,278,020, dem U.S. Patent 5,308,734, dem U.S. Patent 5,370,963, dem U.S. Patent 5,344,738, dem U.S. Patent 5,403,693, dem U.S. Patent 5,418,108, dem U.S. Patent 5,364,729 und dem U.S. Patent 5,346,797; und von Interesse können auch die folgenden U.S. Patente sein 5,438,832; 5,405,728; 5,366,841; 5,496,676; 5,527,658; 5,585,215; 5,650,255; 5,650,256 und 5,501,935 (kugelförmige Toner).
  • Nichols et al., Xerox Disclosure Journal, Bd. 22, Nr. 4, 01.07.1997, S. 223–225, offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Latex, umfassend die Polymerisation von Styrol und n-Butylacrylat als Monomere in der Gegenwart einer Kettenübertragungskomponente, eines Initiators, Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat und Octylphenoxypolyethoxyethanol. Nach der Umsetzung für eine Stunde bei Raumtemperatur wurde die Temperatur auf 80°C erhöht und anschließend Acrylsäure hinzu gegeben. In einem getrennten Koaleszenzschritt wird der erhaltene Latex und ein Pigment bei einer Temperatur von 50°C gehalten, um die Aggregation zu erreichen.
  • DE A 4 437 879 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Latex, umfassend die Polymerisation eines Monomers in der Gegenwart einer Kettenübertragungskomponente, eines Initiators, eines Diphenyloxiddisulfonats und eines optionalen nichtionischen oberflächenaktiven Mittels. Teile der Monomere werden miteinander vermischt und auf die jeweilige Reaktionstemperatur erhitzt. Danach wird der Rest der Monomere getrennt hinzu gegeben.
  • Die vorliegende Erfindung stellt einfache und ökonomische Verfahren zur Herstellung von Latizes zur Verfügung sowie schwarze und gefärbte Tonerzusammensetzungen mit exzellenter Farbgebung, insbesondere Pigmentdispersionen, was es ermöglicht, eine exzellente Farbdruckqualität zu erhalten, und wobei die Toner exzellente Fusionseigenschaften besitzen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt dem entsprechend die Verfahren zur Verfügung, wie sie in den Ansprüchen 1–8 definiert werden.
  • In einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von sedimentfreien Emulsionen und Tonerzusammensetzungen daraus mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser zwischen 1 bis 20 μm (1 bis 20 Mikron) und vorzugsweise 2 bis 12 μm (2 bis 12 Mikron) und einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,10 bis 1,35 und vorzugsweise 1,15 bis 1,25, wie es mit einem einen Coulter-Zähler gemessen wird, ohne die Notwendigkeit, auf konventionelle Klassifizierungen zurückgreifen zu müssen, um die Verteilung der Tonerteilchen zu beschränken, zur Verfügung gestellt.
  • In einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Toners durch Aggregation und Koaleszenz oder Verschmelzen (Aggregation/Koaleszenz) einer Latex, eines Pigments und Additivteilchen zur Verfügung gestellt, und wobei der Latex im Wesentlichen sedimentfrei ist und so wie es hierin dargestellt wird, hergestellt wird.
  • Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in Ausführungsformen durch die Bereitstellung von Tonern und Verfahren dafür erreicht. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden sedimentfreie oder im Wesentlichen sedimentfreie Verfahren zur Herstellung von Latizes und Tonerzusammensetzungen daraus durch das Aggregieren/Koaleszieren von Latex und Farbmittel, insbesondere Pigmentteilchen, zur Verfügung gestellt, und wobei die Temperatur des Aggregierens zur Steuerung der Größe der Aggregate und somit der Teilchengröße des fertigen Toners ausgewählt werden kann, und wobei die Koaleszenztemperatur und Zeit verwendet werden können, um die Form und Oberflächeneigenschaften des Toners zu steuern.
  • In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Latexemulsionsverfahren und das Aggregieren und Koaleszieren davon mit Farbstoffteilchen gerichtet, und wobei damit im Wesentlichen sedimentfreie Tonerzusammensetzungen mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 1 bis 20 μm (1 Mikron bis 20 Mikron) und vorzugsweise 2 bis 12 μm (2 Mikron bis 12 Mikron) und mit einer engen Größen verteilung der Teilchen von zum Beispiel 1,10 bis 1,45 zur Verfügung gestellt werden, wie es durch das Coulter-Zählerverfahren gemessen wird, ohne die Notwendigkeit, dabei auf konventionelle Tonerpulverisierungs- und Klassifizierungsverfahren zurückzugreifen. Die resultierenden Toner können für bekannte elektrophotografische bildgebende und Druckverfahren, einschließlich digitale Farbverfahren, gewählt werden. In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf im Wesentlichen sedimentfreie Verfahren gerichtet, die aus dem Mischen eines wässrigen Farbmittels, insbesondere einer Pigmentdispersion, die ein oberflächenaktives Mittel enthält, mit einer Latexemulsion, die aus Polymerteilchen und einem Diphenyloxiddisulfonat besteht, danach dem Erwärmen der resultierenden Flockungsmischung bei zum Beispiel weniger als ungefähr der Glasübergangstemperatur des Harzes und insbesondere bei 35°C bis 60°C (Celsius), um Toneraggregate mit einer Größe von 2 bis 20 μm (2 Mikron bis 20 Mikron) als volumendurchschnittlichem Durchmesser zu bilden, und wobei der Toner aus Polymer, Farbmittel, insbesondere Pigment, und optionalen Hilfsmittelteilchen besteht, gefolgt durch das Erwärmen der Aggregatsuspension auf über die Glasübergangstemperatur des Harzes oder des Polymers und insbesondere auf zum Beispiel 70°C bis 100°C, um ein Koaleszieren oder Verschmelzen der Komponenten der Aggregate zu bewirken und mechanisch stabile integrale Tonerteilchen zu bilden, bestehen.
  • Die zuvor genannten Toner sind besonders für bildgebende Verfahren, insbesondere xerografische Verfahren, nützlich, die üblicherweise eine hohe Tonerübertragungseffizienz voraussetzen, wie solche mit einer kompakten Vorrichtungskonstruktion ohne eine Reinigungsvorrichtung oder solche, die konstruiert werden, um hoch qualitative gefärbte Bilder mit exzellenter Bildauflösung bei einem exzellenten Signal zu Rausch-Verhältnis und exzellenter Bildeinheitlichkeit zur Verfügung zu stellen.
  • Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung sauerstofffreie und sedimentfreie Emulsionsverfahren, für die eine in situ-Keimbildung, ein geringes Agitieren und eine Monomerzugabe ausgewählt wird, und bei denen für die Emulsionspolymerisation ein Diphenyloxiddisulfonat wie DOWFAX 2A1®, Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat, das von Dow Chemical verfügbar ist, gewählt wird. Die in situ-Keimbildung kann durch die Zugabe einer größeren geeigneten Menge des Disulfonats zu den reagierenden Komponenten, die Bildung einer Keimlatex und dann die Zugabe der restlichen Komponenten gebildet werden. In der Monomeremulsion werden verzögertes Additionswasser, Sulfonat, Monomere, Kettenübertragungsmittel und Initiator emulgiert und dann zu einem Reaktor gegeben, der ein Harzlatex enthält.
  • In Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung ein sauerstofffreies Emulsionsverfahren, das in situ-Keimbildung, Rühren oder Agitieren und die Zugabe einer Monomeremulsion nutzt. Der Ausschluss von Sauerstoff in einem Emulsionsreaktionssystem oder -verfahren stellt die Reproduzierbarkeit der Latex sicher, insbesondere bei der Maßstabsvergrößerung des Herstellungsverfahrens, da Sauerstoff mit dem Kettenübertragungsmittel Wechselwirken und die Polymerisation hemmen kann. Die Verwendung von Keimlatex verringert auch wesentlich die Chargenvariationen in Emulsionspolymerisationsverfahren. Auch wird die in situ-Keimbildung zu Beginn einer Reaktion vereinfacht, da kein zusätzlicher Reaktor notwendig ist, um den Keimlatex zu formulieren. Stattdessen wird bei den Verfahren der vorliegenden Erfindung in Ausführungsformen der Keim in situ durch die Zugabe von 50 bis 95 Prozent des Sulfonatemulgators zu einem Teil der reagierenden Inhaltsstoffe der Monomere, gebildet, zum Beispiel zu 0,5 bis 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise 3 bis 25 Gewichtsprozent der gesamten Monomere, die verwendet werden, um das Copolymerharz herzustellen, zu 0,5 bis 50 Gewichtsprozent des Kettenübertragungsmittels und vorzugsweise 3 bis 25 Gewichtsprozent des gesamten Kettenübertragungsmittels, das verwendet wird, um das Copolymerharz herzustellen, und zu 0,5 bis 10.0 Gewichtsprozent des Initiators und vorzugsweise 3 bis 100 Gewichtsprozent des gesamten Initiators, der verwendet wird, um das Copolymerharz herzustellen, zur Bildung der Keimlatex, und dann die Zugabe der verbleibenden Reagenzien aus Monomeren, Kettenübertragungsmittel, Initiator, Emulgator und Wasser. In dem Monomeremulsionsadditionsverfahren werden 10 bis 95 Gewichtsprozent Wasser und vorzugsweise 10 bis 50 Gewichtsprozent des gesamten Wassers, das verwendet wird, um die Latexemulsion herzustellen, Emulgator zu 5 bis 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise 5 bis 35 Gewichtsprozent der gesamten Monomere, die zur Herstellung des Copolymerharzes verwendet werden, Monomere zu 50 bis 99,5 Gewichtsprozent und vorzugsweise 75 bis 97 Gewichtsprozent der gesamten Monomere, die verwendet werden, um das Copolymerharz herzustellen, Kettenübertragungsmittel zu 50 bis 99,5 Gewichtsprozent und vorzugsweise 75 bis 97 Gewichtsprozent des gesamten Kettenübertragungsmittels, das verwendet wird, um das Copolymerharz herzustellen, und Initiator zu 0 bis 99,5 Gewichtsprozent und vorzugsweise 0 bis 97 Gewichtsprozent des gesamten Initiators, der verwendet wird, um das Copolymerharz herzustellen, emulgiert und dann zu dem Reaktor hinzu gegeben. Ein Vorteil der Zugabe des Emulsionsmonomers ist eine verbesserte Steuerung der Reaktionstemperatur. Es kann auch eine geringere Menge der Dispersionsphase, zum Beispiel weniger als 1 Prozent bis weniger als 10 Prozent basierend auf der gesamten Latexemulsion, ausgewählt werden, die feinen Teilchen des erhaltenen Polymers haben zum Beispiel 0,05 bis 0,5 μm (0,05 Mikron bis 0,5 Mikron) im Durchmesser, die Koagulation und Mikrosuspension der Monomertröpfchen besitzt eine geringere Tendenz des Zustandekommens während der Reaktion.
  • In Ausführungsformen umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung ein in situ gekeimtes Monomeremulsionsadditionsemulsionspolymerisationsverfahren zur Herstellung von Latexteilchen, umfassend
    • (i) das zur Verfügung stellen einer flüssigen Ausgangszusammensetzung in einem Reaktor, umfassend von 10 bis 95 Gew.-% Wasser und vorzugsweise 50 bis 90 Gew.-% des gesamten Wassers und 50 bis 95 Gew.-% des Diphenyloxiddisulfonats (oberflächenaktive(s) Mittel) und vorzugsweise 65 bis 95 Gew.-% der Gesamtmonomere, die zur Herstellung des Copolymerharzes verwendet werden;
    • (ii) das Emulgieren des Monomers vor der Reaktion, welches das Emulgieren von Polymerisationsreagenzien aus Monomeren, Kettenübertragungsmittel, Wasser, oberflächenaktivem Mittel und einem Initiator umfasst, und worin die Emulgierung bei einer niedrigen Temperatur von 5°C bis 40°C durchgeführt wird;
    • (iii) das Herstellen einer Keimpartikellatex durch wässrige Emulsionspolymerisation einer Mischung, welche zu 0,5 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise 3 bis 25 Gew.-% aus einem Teil der Monomeremulsion aus (ii) besteht, und zu 0,5 bis 100 Gew.-% eines freien Radikalinitiators und vorzugsweise zu 3 bis 100 Gew.-% des Gesamtinitiators, der zur Herstellung des Copolymerharzes bei einer Temperatur von 35°C bis 125°C verwendet wird, besteht, worin die Reaktion des freien Radikalinitiators und des Monomers den Keimlatex produziert, der aus Latexharz besteht (die Reaktionsprodukte des Monomers und des Initiators; und wobei die Teilchen durch oberflächenaktive Mittel stabilisiert werden);
    • (iv) das Erhitzen und Zuführen von 50 bis 99,5 Gew.-% und vorzugsweise von 75 bis 97 Gew.-% der verbleibenden Monomeremulsion aus (ii), die verwendet wird, um das Copolymer herzustellen, und von 0 bis 99,5 Gew.-% eines freien Radikalinitiators und vorzugsweise von 0 bis 97 Gew.-% des gesamten Initiators, der verwendet wird, um das Copolymerharz bei einer Temperatur von 35 °C bis 125°C herzustellen; und
    • (v) das Zurückhalten der oben genannten Bestandteile im Reaktor bei einer Temperatur von 35°C bis 125°C für einen wirksamen Zeitraum von z. B. 0,5 bis 8 Stunden und vorzugsweise 1,5 bis 6 Stunden, gefolgt von Kühlen.
  • Ein Teil der Monomere wird verwendet, um Keimteilchen zu bilden, wobei das Keimteilchenharz zu 0,5 bis 50 Gewichtsprozent und vorzugsweise 3 bis 25 Gewichtsprozent aus den Monomeren besteht, die verwendet werden, um das Copolymerharz herzustellen.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen auch ein Verfahren gemäß Schritt (v) oben, wobei die Zugabe der verbleibenden Monomeremulsion zu den anschließend generierten Keimpartikeln in einem wirksamen Zeitraum von 0,5 bis 10 Stunden erfolgt und vorzugsweise über 2 bis 6 Stunden, oder wobei die Keimteilchen, die in (iv) generiert werden, eine kleine durchschnittliche Teilchengröße wie 0,005 bis 0,5 μm (0,005 bis 0,5 Mikron) und vorzugsweise 0,01 bis 0,3 μm (0,01 bis 0,3 Mikron) im volumendurchschnittlichen Durchmesser aufweisen können, wie es durch eine Lichtstreuungstechnik in einem Coulter N4 Plus Particle Sizer gemessen wird.
  • Das zur Herstellung der Latex gewählte Diphenyloxiddisulfonat kann die folgende Formel aufweisen:
    Figure 00070001
    worin R1 oder R2 gleich Wasserstoff oder Alkyl sind, zum Beispiel mit 1 bis 25 Kohlenstoffen und vorzugsweise 6 bis 16 Kohlenstoffen, und M gleich Wasserstoff, ein Alkalimetall wie Natrium oder Kalium oder Ammonium (NH4) ist, wobei das bevorzugte Emulgierungsmittel Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat ist. Für Natrium-n-decyldiphenyloxiddisulfonat ist R1 gleich Wasserstoff, R2 ist eine n-Decylgruppe und M ist Natrium. Beispiele von speziellen Emulgatoren umfassen Natriumhexyldiphenyloxiddifulsonat, Natrium-n-decyldiphenyloxiddisulfonat, Natrium-n-dodecyldiphenyloxiddisulfonat, Natrium-n-hexadecyldiphenyloxiddisulfonat, Natriumpalmityldiphenyloxiddi sulfonat, n-Decyldiphenyloxiddisulfonsäure, n-Dodecyldiphenyloxiddisulfonsäure und Tetrapropyldiphenyloxiddisulfonsäure.
  • Die Emulgatoren oder oberflächenaktiven Mittel sind Diphenyloxiddisulfonate wie DOWFAX 2A1®, DOWFAX 3A2®, DOWFAX 8390®, die von Dow Chemical verfügbar sind, RHODACAL DSB®, das von Rhone-Poulenc verfügbar ist, POLY-TERGENT 2A1®, POLY-TERGENT 2EP®, die von Olin verfügbar sind, AEROSOL DPOS-45®, das von Cytec verfügbar ist, CALFAX DBA-40® und CALFAX 16L-35®, die von Pilot Chemicals verfügbar sind. Diphenyloxiddisulfonate können durch eine Friedel-Crafts-Alkylierungsreaktion von Diphenyloxid unter Verwendung von definierten Alkanfraktionen gefolgt durch Sulfonierung hergestellt werden. Diphenyloxiddisulfonatemulgatoren stellen eine Klasse von hoch anionischen oberflächenaktiven Mitteln dar, die aus disulfonierten Alkyldiphenyloxidmolekülen bestehen, bei denen die Ladung durch zwei Sulfonatgruppen zustande kommt, anstelle von nur einer wie in dem Großteil der oberflächenaktiven Mitteln (wie Dodecylbenzolsulfonat), was eine exzellente Emulsionsstabilität zur Verfügung stellt. Die von Dow Chemical verfügbaren Komponenten, auf die zum Beispiel in Dow-Veröffentlichungen mit dem Titel DOWFAX Anionic Surfactants For High Performance Products Bezug genommen wird, sollten eine hohe Elektrolyttoleranz, eine hohe mechanische Stabilität und eine exzellente Stabilität in konzentrierten Säuren und Alkaliverbindungen aufweisen. Diphenyloxiddisulfonate besitzen auch eine hohe Oxidationsbeständigkeit und eine Stabilität gegenüber hohen Temperaturen von bis zu zum Beispiel 95°C, was sie zur Verwendung in einer Emulsionspolymerisation geeignet macht, bei der sedimentfreie Latizes hergestellt werden.
  • In Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf Verfahren zur Herstellung von Tonerzusammensetzungen gerichtet, die das Mischen einer wässrigen Farbmitteldispersion, die vorzugsweise ein Pigment wie Ruß, Phthalocyanin, Chinacridon oder RHODAMIN B® enthält, mit einem kationischen oberflächenaktiven Mittel wie Benzalkoniumchlorid, mit einer Latexemulsion, die so hergestellt wird, wie es hierin gezeigt wird, und wobei der Latex sedimentfrei ist und wobei die Latexmonomere aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Styrol, Butadien, Acrylaten, Methacrylaten, Acrylnitril, Acrylsäure, Methacrylsäure besteht, und wobei der Latex den Diphenyloxiddisulfonatemulgator enthält, das Erwärmen der resultierenden Flockungsmischung auf eine Temperatur unter oder gleich der Tg des Polymers oder Harzes, das in der Latex gebildet wird, im Bereich von 30°C bis 55°C für eine wirksame Zeitdauer von zum Beispiel 0,5 Stunden bis 2 Stunden zur Bildung von auf Größe eingestellten Toneraggregaten und anschließend das Erhitzen der Aggregatsuspension auf eine Temperatur von oder über der Tg des Latexpolymers von zum Beispiel 60°C bis 100°C zur Bereitstellung von Tonerpartikeln und das Isolieren des Tonerprodukts durch Filtrieren, danach Waschen und Trocknen in einem Ofen, Fliesbetttrockner, Gefriertrockner oder Sprühtrockner, wobei Tonerpartikel erhalten werden, die aus Polymer oder Harz, Farbmittel und optionalen Hilfsmitteln bestehen, umfassen.
  • Optionale Co-Tenside werden aus der Gruppe ausgewählt, die aus solchen Alkanen und Hydrocarbylalkoholen, Ethern, Aminen, Halogeniden und Ester besteht, die inert, nicht flüssig, wasserunlösliche Flüssigkeiten bei einer Temperatur von 40°C bis 90°C sind und eine terminale aliphatische Hydrocarbylgruppe enthalten sowie Mischungen derselben. Die endständige aliphatische Hydrocarbylgruppe von wenigstens ungefähr 10 und von 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, die dann enthalten sind, kann ungesättigt sein, ist aber vorzugsweise gesättigt und verzweigt und ist vorzugsweise eine gerade Kette. Diese Co-Detergentien sollten relativ stark wasserunlöslich sein, und zwar in einem Ausmaß von weniger als ungefähr 10–3 Gramm, vorzugsweise weniger als ungefähr 10–4 Gramm pro Liter Wasser in der wässrigen Phase, und sie sollten kein zu hohes Molekulargewicht haben, zum Beispiel nicht mehr als ungefähr 5.000, vorzugsweise nicht mehr als ungefähr 2.000 und noch mehr bevorzugt ungefähr 100 bis 500. Beispiele von Co-Tensiden umfassen Alkane wie n-Decan, n-Tetradecan, n-Hexadecan, n-Octadecan, Eicosan, Tetracosan, 1-Decen, 1-Dodecen, 2-Hexadecyn, 2-Tetradecyn, 3-Octyn, 4-Octyn und 1-Tetradecen; alicyclische Kohlenwasserstoffe wie Dodecylcyclohexan; aromatische Kohlenwasserstoffe wie Hexadecylbenzol; Alkohole wie Decanol, Laurylalkohol, Tetradecanol, Cetylalkohol, Octadecanol, Eicosanol, 1-Heptadecanol und Cerylalkohol; Hydrocarbylalkoholester von niedermolekulargewichtigen Carbonsäuren wie Cetylacetat; Ether wie Octylether und Cetylether; Amine wie Tetradecylamin, Hexadecylamin und Octadecylamin; Halogenide wie Hexadecylchlorid und andere chlorierte Paraffine; Hydrocarbylcarbonsäureester von niedermolekulargewichtigen Alkoholen wie Methyl-, Ethyl- und Isoamyloctanoat, Methyl- und Octylcaprat, Ethylstearat, Isopropylmyristat, Methyl-, Isoamyl- und Butyloleat, Glyceryltristearat, Sojabohnenöl, Kokosnussöl, Talg, Laurin, Myristin und Olein. Für die Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die hierin gezeigten Co-Tenside ausgewählt und sind vorzugsweise Co-Tenside aus Dodecan, Hexadecan, Laurylalkohol oder Cetylalkohol und die Co-Tenside können in verschiedenen geeigneten Mengen ausgewählt werden, wie 0,005 bis 5 und vorzugsweise 0,5 bis 3 Gewichtsprozent oder in Anteilen basierend auf dem Monomer oder den Monomeren, das oder die zur Herstellung des Polymer harzes verwendet werden. Diese Co-Tenside können die Stabilität der feinen Teilchenemulsionen durch das Hemmen der Sedimentation oder des Abbaus bedingt durch die Tendenz der kleinen Teilchen oder Tröpfchen zu koaleszieren oder molekular zu diffundieren, erhöhen. Die Co-Tenside sollten vorzugsweise inert und resistent gegen eine Diffusion in ein wässriges Medium sein.
  • Es können dann Hilfsmittel zur Verbesserung der Flieseigenschaften und Ladungsadditive, falls sie nicht schon anfänglich vorhanden sind, zur Verbesserung der Ladungseigenschaften hinzu gegeben werden, und zwar durch das Vermischen mit dem gebildeten Toner, solche Additive umfassen AEROSILe® oder Siliciumdioxide, Metalloxide aus Zinn oder Titan, Metallsalze von Fettsäuren wie Zinkstearat, und diese Additive können in verschiedenen wirksamen Mengen wie 0,1 bis 10 Gewichtsprozent des Toners vorhanden sein.
  • Die folgenden Ausführungsformen sind bevorzugt: Das Diphenyloxiddisulfonat hat die folgende Formel:
    Figure 00100001
    worin R1 oder R2 gleich Wasserstoff oder Alkyl sind und M gleich Wasserstoff, ein Alkalimetall oder Ammonium ist.
  • Das Sulfonat ist Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat.
  • Der Latex enthält im Wesentlichen kein Sediment.
  • Das Latexpolymer enthält ein Polymer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Poly(styrolalkylacrylat), Poly(styrol-1,3-dien), Poly(styrolalkylmethacrylat), Poly(styrolalkylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylsäure), Poly(styrolalkylmethacrylatacrylsäure), Poly(alkylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-arylacrylat), Poly(arylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylnitril-acrylsäure) und Poly(alkylacrylat-acrylnitril-acrylsäure) besteht.
  • Der Latex enthält ein Polymer, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Poly(styrol-butadien), Poly(methylstyrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Poly(methylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren), Poly(propylmethacrylat-isopren), Poly(butylmethacrylat-isopren), Poly(methylacrylat-isoren); Poly(ethylacrylat-isopren), Poly(propylacrylat-isopren) und Poly(butylacrylat-isopren); Poly(styrol-propylacrylat), Poly(styrol-butylacrylat), Poly(styrol-butadien-acrylsäure), Poly(styrol-butadien-methacrylsäure), Poly(styrol-butadien-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-methacrylsäure), Poly(styrol-butylacrylat-acrylonnitril) und Poly(styrol-butylacrylat-acrylonnitril-acrylsäure) besteht.
  • Das Disulfonat ist Natrium-n-decyldiphenyloxiddisulfonat oder Natrium-n-hexyldiphenyloxiddisulfonat.
  • Das Alkyl enthält 1 bis 25 Kohlenstoffatome.
  • Das Alkalimetall ist Natrium oder Kalium.
  • Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines Toners gerichtet, umfassend:
    • (i) das Aggregieren einer Färbemitteldispersion mit der oben genannten Latexemulsion;
    • (ii) das Koaleszieren oder Verschmelzen der generierten Aggregate; und optional, aber bevorzugt
    • (iii) das Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners.
  • Für dieses Verfahren sind die folgenden Ausführungsformen bevorzugt:
    Das Aggregieren findet bei ungefähr unterhalb der Latexpolymerglasübergangstemperatur statt, welche in der Latexemulsion zugegen ist, das Koaleszieren oder Verschmelzen der Aggregate findet bei über ungefähr der Polymerglasübergangstemperatur statt, und daraus resultiert Toner mit einer Größe von 2 bis 20 μm (2 bis 20 Mikron) als volumendurchschnittlicher Durchmesser.
  • Die Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur liegt bei 25°C bis 60°C und das Erwärmen auf oberhalb der Glasübergangstemperatur findet von 60°C bis 100°C statt.
  • Die Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur liegt bei 35°C bis 55°C und das Erwärmen oberhalb der Glasübergangstemperatur findet bei 70°C bis 95°C statt.
  • Die Temperatur, bei der das Aggregieren durchgeführt wird, steuert die Größe der Aggregate, und die fertige Tonergröße liegt bei 2 bis 10 μm (2 bis 10 Mikron) im volumendurchschnittlichen Durchmesser, und die Temperatur und Zeit des Koaleszierens oder des Verschmelzens der Komponenten der Aggregate steuert die Form des resultierenden Toners.
  • Die Aggregationstemperatur liegt bei 45°C bis 55°C und die Temperatur des Koaleszierens oder des Verschmelzens liegt bei 80°C bis 95°C.
  • Das Färbemittel ist ein Pigment und diese Pigmentdispersion enthält ein ionisches oberflächenaktives Mittel.
  • Das oberflächenaktive Mittel, das in der Färbemitteldispersion verwendet wird, ist ein kationisches Tensid.
  • Die Aggregation wird bei einer Temperatur von 15°C bis 1°C unterhalb der Tg des Latexpolymers oder des Latexharzes für eine Dauer von 0,5 Stunden bis 3 Stunden durchgeführt; und das Koaleszieren oder Verschmelzen der Komponenten der Aggregate für die Bildung der integralen Tonerteilchen, die aus Färbemittel, Harz und Additiven bestehen, wird bei einer Temperatur von 85°C bis 105°C für eine Dauer von 1 Stunde bis 5 Stunden durchgeführt.
  • Das Färbemittel ist Rußschwarz, Cyan, Gelb, Magenta und Mischungen derselben.
  • Die isolierten Tonerteilchen haben einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 2 bis 10 μm (2 bis 10 Mikron) und die Verteilung der Teilchengrößen davon beträgt 1,15 bis 1,30, und es werden zu der Oberfläche des gebildeten Toners Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, Siliciumdioxidverbindungen, Metalloxide und Mischungen davon jeweils in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der erhaltenen Tonerteilchen gegeben.
  • Illustrierende Beispiele von speziellem Latexharz, Polymer oder Polymeren, die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgewählt werden, umfassen bekannte Polymere wie Poly(styrol-butadien), Poly(methylmethacrylat-butadien), Poly(ethylmethacrylat-butadien), Poly(propylmethacrylat-butadien), Poly(butylmethacrylat-butadien), Poly(methylacrylat-butadien), Poly(ethylacrylat-butadien), Poly(propylacrylat-butadien), Poly(butylacrylat-butadien), Poly(styrol-isopren), Poly(methylstyrol-isopren), Polymethylmethacrylat-isopren), Poly(ethylmethacrylat-isopren), Poly(propylmethacrylat-isopren). Das Latexpolymer ist im Allgemeinen in den Tonerzusammensetzungen in verschiedenen wirksamen Mengen wie 75 Gewichtsprozent bis 98 Gewichtsprozent des Toners vorhanden und die Größe des Latexharzes, das für die Verfahren der vorliegenden Erfindung geeignet ist, kann zum Beispiel 0,05 bis 1 μm (0,05 Mikron bis 1 Mikron) im volumendurchschnittlichen Durchmesser betragen, wie er durch die Nanoteilchengrößenanalysevorrichtung von Brookhaven gemessen wird. Andere Größen und wirksame Mengen des Latexpolymers können in Ausführungsformen ausgewählt werden.
  • Verschiedene bekannte Färbemittel wie Pigmente, die in dem Toner in einer wirksamen Menge von zum Beispiel 1 bis 15 Gewichtsprozent des Toners und vorzugsweise in einer Menge von 3 bis 10 Gewichtsprozent vorhanden sind, die ausgewählt werden können, umfassen Rußschwarzstoffe wie REGAL 330®; Magnetite wie die Magnetite von Mobay, MO8029®, MO8060®; kolumbianische Magnetite; MAPICO BLACKS® und oberflächenbehandelte Magnetite; Magnetite von Pfizer, C64799®, CB5300®, C65600®, MCX6369®; Magnetite von Bayer, BAYFERROX 8600®, 8610®, Magnetite von Northern Pigments, NP-604®, NP-608®; Magnetite von Magnox, TMB-100® oder TMB-104®. Als gefärbte Pigmente können Cyan, Magenta, gelb, rot, grün, braun, blau oder Mischungen derselben gewählt werden.
  • Die Toner können auch bekannte Ladungsadditive in wirksamen geeigneten Mengen von zum Beispiel 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, wie Alkylpyridiniumhalogenide, Eisulfate, die Ladungskontrolladditive der U.S. Patente 3,944,493; 4,007,293; 4,079,014; 4,394,430 und 4,560,635, die einen Toner mit einem Ladungsadditiv aus Distearyldimethylammoniummethylsulfat darstellen, und die negative Ladung verstärkende Additive wie Aluminiumkomplexe enthalten.
  • Oberflächenaktive Mittel in wirksamen Mengen von zum Beispiel 0,01 bis ungefähr 15 Gewichtsprozent der Reaktionsmischungen umfassen in Ausführungsformen zum Beispiel nicht ionische Tenside wie Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, das von Rhone-Poulenc als IGEPAL CA-210®, IGEPAL CA-520®, IGEPAL CA-720®, IGEPAL CO-890®, IGEPAL CO-720®, IGEPAL CO-290®, IGEPAL CA-210®, ANTAROX 890® und ANTAROX 897® verfügbar ist, in wirksamen Mengen von zum Beispiel 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Reaktionsmischung; anionische oberflächenaktive Mittel wie zum Beispiel Natriumdodecylsulfat (SDS), Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkyl, Sulfate und Sulfonate, Abitinsäure, die von Aldrich verfügbar ist, NEOGEN R®, NEOGEN SC®, die von Kao erhältlich sind, und BIOSOFT D-40®, das von Stepan erhältlich ist, in wirksamen Mengen von zum Beispiel 0,01 bis 10 Gewichtsprozent; kationische oberflächenaktive Mittel wie zum Beispiel Dialkylbenzolalkylammoniumchlorid, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Alkylbenzylmethylammoniumchiorid, Alkylbenzyldimethylammoniumbromid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumbromid, C12-, C15-, C17-Trimethylammoniumbromide, Halogenidsalze von quaternisierten Polyoxyethylalkylaminen, Dodecylbenzyltriethylammoniumchlorid, MIRAPOL® und ALKAQUAT®, die von der Alkaril Chemical Company verfügbar sind, SANIZOL® (Benzalkoniumchlorid), das von Kao Chemicals verfügbar ist, in wirksamen Mengen von zum Beispiel 0,01 bis 10 Gewichtsprozent. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis des kationischen oberflächenaktiven Mittels, das zur Ausflockung verwendet wird, zu dem anionischen oberflächenaktiven Mittel, das zur Herstellung der Latex verwendet wird, in dem Bereich von 0,5 bis 4.
  • Beispiele des oberflächenaktiven Mittels, das zu den Aggregaten vor dem Koaleszieren hinzu gegeben werden kann, können anionische Tenside sein, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, Natriumdodecylnaphthalinsulfat, Dialkylbenzolalkyl, Sulfate und Sulfonate, Abitinsäure, die von Aldrich verfügbar ist, NEOGEN R®, NEOGEN SC®, die von Kao erhältlich sind, und BIOSOFT D-40®, das von Stepan erhältlich ist. Sie können auch aus nicht-ionischen Tensiden wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Methalose, Methylcellulose, Ethylcellulose, Propylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Polyoxyethylencetylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenoctylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylensorbitanmonolaureat, Polyoxyethylenstearylether, Polyoxyethylennonylphenylether, Dialkylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol, die von Rhone-Pulenc als IGEPAL CA-210®, IEPAL CA-520®, IGEPAL CA-720®, IGEPAL CO-890®, IGEPAL CO-720®, IGEPAL CO-290®, IGEPAL CA-210®, ANTAROX 890® und ANTAROX 897® verfügbar sind. Eine wirksame Menge des anionischen oder nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, die beim Koaleszieren zum primären Stabilisieren der Aggregatgröße gegen weiteres Wachstum mit der Temperatur verwendet wird, beträgt zum Beispiel 0,01 bis 10 Gewichtsprozent und vorzugsweise 0,5 bis 5 Gewichtsprozent der Reaktionmischung.
  • Oberflächenaktive Additive, die zu den Tonerzusammensetzungen nach dem Waschen oder Trocknen hinzu gegeben werden können, umfassen zum Beispiel Metallsalze, Metallsalze von Fettsäuren, kolloidale Siliciumdioxidverbindungen, Metalloxide wie Titanoxide und Mischungen derselben, wobei die Additive üblicherweise in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent vorhanden sind, sieh hierzu die U.S. Patente 3,590,000; 3,720,617; 3,655,374 und 3,983,045. Bevorzugte Additive umfassen Zinkstearat und AEROSIL R972®, das von Degussa verfügbar ist, in Mengen von 0,1 bis 2 Prozent, die während des Aggregationsverfahrens hinzu gegeben werden können oder in das gebildete Tonerprodukt eingemischt werden können.
  • Die Entwicklerzusammensetzungen können durch das Mischen der Toner, die mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wurden, mit bekannten Trägerteilchen, einschließlich beschichteten Trägem, wie Stahl und Ferriten (siehe die U.S. Patente 4,937,166 und 4,935,326), mit zum Beispiel 2 Prozent Tonerkonzentration bis 8 Prozent Tonerkonzentration hergestellt werden.
  • Bildgebende Verfahren mit den Tonern der vorliegenden Erfindung sind auch vorgesehen, siehe zum Beispiel eine Anzahl von Patenten, die hierin erwähnt werden, sowie die U.S. Patente 4,265,990; 4,585,884 und 4,563,408.
  • BEISPIEL I
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 75/25/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 8,8 Gramm DOWFAX 2A1® (Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat, 47 Prozent aktiver Anteil, verfügbar von Dow Chemical), 6,0 Gramm Polyoxyethylennonylphenylether als nichtionisches Tensid, ANTAROX CA 897® (70 Prozent aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (405 Gramm Styrol, 135 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure und 8,1 Gramm 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (4,4 Gramm DOWFAX 2A1®, 3,0 Gramm ANTAROX CA-897® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Einundvierzig (41) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt worden war, wurde zu der Mischung des Gefäßes über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten an, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 782 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 40 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der oben genannten Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 120 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn das oben genannte in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 28.000 und ein Mn von 9.100, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 53,5°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 175 Nanometer, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • 260,0 Gramm der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Millilitern Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 48°C für 1,5 Stunden erwärmt, bevor 30 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumenmittlerer Durchmesser) von 6,8 μm (6,8 Mikron) mit einer GSD (size distribution, Größenverteilung) = 1,17, wie es mit einen Zähler von Coulter gemessen wurde, erhalten. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 2,5 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 7,4 μm (7,4 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,19, wie es mit einem Zähler von Coulter gemessen wurde.
  • Der resultierende Toner, d. h. das oben genannte fertige Tonerprodukt, bestand aus ungefähr 93 Prozent des Polymers, Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner, mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 7,4 μm (7,4 Mikron) und einer GSD von 1,19, was zeigt, dass man die Teilchengröße des Toners und die GSD, die in dem Aggregationsschritt während des Koaleszierens erreicht werden, beibehalten kann, ohne dass die Aggregate auseinander fallen oder sich trennen und ohne eine exzessive Erhöhung in der Teilchengröße, wenn ein sedimentfreies Emulsionspolymer durch das oben genannte halbkontinuierliche Emulsionspolymerisationsverfahren durch die Zugabe des Tensids Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat hergestellt wurde, um zum Beispiel die Stabilität der Latex zu verbessern.
  • Der Hauptvorteil der Verwendung des oben genannten semikontinuierlichen Emulsionslatexverfahrens ist das Fehlen oder das wesentliche Fehlen von Sedimenten, die verringerte Chargenvariation, zum Beispiel eine bessere Reproduzierbarkeit; und ein reduzierter exothermer Verlauf der Emulsionspolymerisation.
  • BEISPIEL II (außerhalb des Umfangs der Ansprüche)
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 80/20/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 12,6 Gramm DOWFAX 2A1® (47 Prozent aktiver Anteil), 6,0 Gramm ANTAROX CA 897® (70 Prozent aktiver Anteil) und 559 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (432 Gramm Styrol, 108 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure und 10,8 Gramm 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (6,3 Gramm DOWFAX 2A1®, 3,0 Gramm ANTAROX CA-897®, 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Zweiundvierzig (42) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 40 Minuten bei 80°C gerührt, um die Keimbildung zu ermöglichen. Die verbleibenden 793 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 32 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 22.300 und ein Mn von 7.000, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 61,4°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 162 Nanometern, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • 260,0 Gramm der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Millilitern Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 53°C für 1,5 Stunden erwärmt, bevor 30 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumenmittlerer Durchmesser) von 7,9 μm (7,9 Mikron) mit einer GSD (size distribution, Größenverteilung) = 1,17, wie es mit einen Zähler von Coulter gemessen wurde, erhalten. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 2 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 8,0 μm (8,0 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,18, wie es mit einem Zähler von Coulter gemessen wurde.
  • Der resultierende Toner, d. h. das oben genannte fertige Tonerprodukt, bestand aus ungefähr 93 Prozent des Polymers, Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner, mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 8,0 μm (8,0 Mikron) und einer GSD von 1,18, was zeigt, dass man die Teilchengröße des Toners und die GSD, die in dem Aggregationsschritt während des Koaleszierens erreicht werden, beibehalten kann, ohne dass die Aggregate auseinander fallen oder sich trennen und ohne eine exzessive Erhöhung in der Teilchengröße, wenn ein sedimentfreies Emulsionspolymer durch das oben genannte halbkontinuierliche Emulsionspolymerisationsverfahren durch die Zugabe des Tensids Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat hergestellt wurde, um zum Beispiel die Stabilität der Latex zu verbessern.
  • BEISPIEL III
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 75/25/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 8,8 Gramm DOWFAX 2A1® (47 Prozent aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (405 Gramm Styrol, 135 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure und 8,1 Gramm 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (4,4 Gramm DOWFAX 2A1® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Zweiundvierzig (42) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 18 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 778 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 40 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 120 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 30.000 und ein Mn von 8.800, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 51,3°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 163 Nanometern, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • 260,0 Gramm der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Milliliter Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 47°C für 1,5 Stunden erwärmt, bevor 26 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumenmittlerer Durchmesser) von 8,5 μm (8,5 Mikron) mit einer GSD (size distribution, Größenverteilung) = 1,17, wie es mit einen Zähler von Coulter gemessen wurde, erhalten.
  • Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 2,5 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 8,6 μm (8,6 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,21, wie es mit einem Zähler von Coulter gemessen wurde.
  • Der resultierende Toner, d. h. das oben genannte fertige Tonerprodukt, bestand aus ungefähr 93 Prozent des Polymers, Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner, mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 8,6 μm (8,6 Mikron) und einer GSD von 1,21, was zeigt, dass man die Teilchengröße des Toners und die GSD, die in dem Aggregationsschritt während des Koaleszierens erreicht werden, beibehalten kann, ohne dass die Aggregate auseinander fallen oder sich trennen und ohne eine exzessive Erhöhung in der Teilchengröße.
  • BEISPIEL IV
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 80/20/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 13,2 Gramm DOWFAX 3B2® (Natrium-n-decyldiphenyloxiddisulfonat, 45 Prozent aktiver Anteil, von Dow Chemical verfügbar), 6,0 Gramm ANTAROX CA 897® (70% aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (432 Gramm Styrol, 108 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure und 9,5 Gramm 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (6,6 Gramm DOWFAX 3B2®, 3,0 Gramm ANTAROX CA 897® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Einhundertfünfundsechzig (165) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 661 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 5 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,6°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 23.600 und ein Mn von 7.200, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 61,8°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 202 Nanometer, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,05 Gewichtsprozent der Latex.
  • 260,0 Gramm der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Milliliter Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 55°C für 1,5 Stunden erwärmt, bevor 26 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumenmittlerer Durchmesser) von 6,5 μm (6,5 Mikron) mit einer GSD (size distribution, Größenverteilung) = 1,17, wie es mit einen Zähler von Coulter gemessen wurde, erhalten. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 2,5 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 6,9 μm (6,9 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,19, wie es mit einem Zähler von Coulter gemessen wurde.
  • Der resultierende Toner, d. h. das oben genannte fertige Tonerprodukt, bestand aus ungefähr 93 Prozent des Polymers, Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner, mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 6,9 μm (6,9 Mikron) und einer GSD von 1,19, was zeigt, dass man die Teilchengröße des Toners und die GSD, die in dem Aggregationsschritt während des Koaleszierens erreicht werden, beibehalten kann, ohne dass die Aggregate auseinander fallen oder sich trennen und ohne eine exzessive Erhöhung in der Teilchengröße, wenn ein sedimentfreies Emulsionspolymer durch das oben genannte halbkontinuierliche Emulsionspolymerisationsverfahren durch die Zugabe des Tensids Natrium-n-decyldiphenyloxiddisulfonat hergestellt wurde, um zum Beispiel die Stabilität der Latex zu verbessern.
  • BEISPIEL V
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 71/29/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 17,1 Gramm DOWFAX 8390® (Natrium-n-hexadecyldiphenyloxiddisulfonat, 35 Prozent aktiver Anteil, von Dow Chemical verfügbar), 6,0 Gramm ANTAROX CA 897® (70% aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (383 Gramm Styrol, 157 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure und 5,4 Gramm 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (8,5 Gramm DOWFAX 8390®, 3,0 Gramm ANTAROX CA 897® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 25 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Einundvierzig (41) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 783 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 20 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 36.000 und ein Mn von 10.300, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 51,4°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 195 Nanometern, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • 260,0 Gramm der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Millilitern Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 46°C für 1,5 Stunden erwärmt, bevor 30 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumenmittlerer Durchmesser) von 7,9 μm (7,9 Mikron) mit einer GSD (size distribution, Größenverteilung) = 1,16, wie es mit einen Zähler von Coulter gemessen wurde, erhalten. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 3 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 8,2 μm (8,2 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,17, wie es mit einem Zähler von Coulter gemessen wurde.
  • Der resultierende Toner, d. h. das oben genannte fertige Tonerprodukt, bestand aus ungefähr 93 Prozent des Polymers, Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner, mit einem volumendurchschnittlichen Durch messer von 8,2 μm (8,2 Mikron) und einer GSD von 1,17, was zeigt, dass man die Teilchengröße des Toners und die GSD, die in dem Aggregationsschritt während des Koaleszierens erreicht werden, beibehalten kann, ohne dass die Aggregate auseinander fallen oder sich trennen und ohne eine exzessive Erhöhung in der Teilchengröße, wenn ein sedimentfreies Emulsionspolymer durch das oben genannte halbkontinuierliche Emulsionspolymerisationsverfahren durch die Zugabe des Tensids Natrium-n-hexadecyldiphenyloxiddisulfonat hergestellt wurde, um zum Beispiel die Stabilität der Latex zu verbessern.
  • BEISPIEL VI
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 78/22/2 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 8,8 Gramm DOWFAX 2A1® (47 Prozent aktiver Anteil), 6,0 Gramm ANTAROX CA 897® (70% aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (421 Gramm Styrol, 119 Gramm n-Butylacrylat, 10,8 Gramm Acrylsäure und 3,2 Gramm 1-Dodecanthiol und 5,4 Gramm Kohlenstofftetrabromid) mit einer wässrigen Lösung (4,4 Gramm DOWFAX 2A1®, 3,0 Gramm ANTAROX CA 897® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Einundvierzig (41) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 777 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 17 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 30.000 und ein Mn von 7.400, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 57,5°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 225 Nanometern, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • 260,0 Gramm der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Millilitern Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 51°C für 4 Stunden erwärmt, bevor 26 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumenmittlerer Durchmesser) von 7,8 μm (7,8 Mikron) mit einer GSD (size distribution, Größenverteilung) = 1,24, wie es mit einen Zähler von Coulter gemessen wurde, erhalten. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 2,5 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 7,9 μm (7,9 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,26, wie es mit einem Zähler von Coulter gemessen wurde.
  • Der resultierende Toner, d. h. das oben genannte fertige Tonerprodukt, bestand aus ungefähr 93 Prozent des Polymers, Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner, mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 7,9 μm (7,9 Mikron) und einer GSD von 1,26, was zeigt, dass man die Teilchengröße des Toners und die GSD, die in dem Aggregationsschritt während des Koaleszierens erreicht werden, beibehalten kann, ohne dass die Aggregate auseinander fallen oder sich trennen und ohne eine exzessive Erhöhung in der Teilchengröße, wenn ein sedimentfreies Emulsionspolymer durch das oben genannte halbkontinuierliche Emulsionspolymerisationsverfahren durch die Zugabe des Tensids Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat hergestellt wurde, um zum Beispiel die Stabilität der Latex zu verbessern.
  • BEISPIEL VII
  • Reproduzierbarkeit des Verfahrens:
  • Vier Chargen Latex wurden durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 75/25/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 8,8 Gramm DOWFAX 2A1® (47 Prozent aktiver Anteil), 6,0 Gramm ANTAROX CA 897® (70% aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (405 Gramm Styrol, 135 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure und 8,1 Gramm 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (4,4 Gramm DOWFAX 2A1®, 3,0 Gramm ANTAROX CA 897® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Einundvierzig (41) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 782 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 25 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Die Charakterisierung der resultierenden vier Chargen Latex wird in der folgenden Tabelle gezeigt.
  • TABELLE 1 Eigenschaften der Latex, die durch das halbkontinuierliche Emulsionspolymerisationsverfahren unter Verwendung von Diphenyloxiddisulfonat als Emulgator hergestellt wird
    Figure 00280001
  • Tabelle 1 zeigt einen volumendurchschnittlichen Durchmesser der Polymerlatex von 182 Nanometer, wie er durch eine lichtstreuende Technik mit einer Vorrichtung N4 Plus Particle Sizer von Coulter bestimmt wird, mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht des Latexpolymers von Mw = 27.300 und Mn = 8.100, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wird, und einem Tg am Mittelpunkt von 53,1°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wird.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem die zuvor genannten vier Chargen Latex für zwei volle Wochen stehen gelassen worden waren. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, war weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • Vier Chargen Toner wurden unter Verwendung der oben hergestellten vier Chargen wie folgt hergestellt. 260,0 Gramm der Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Milliliter Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 48°C für 1,5 Stunden erwärmt, bevor 40 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 2,5 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Die oben genannte Aggregation und Koaleszenz wurden für jede Charge der Latex zur Herstellung von vier Chargen Toner verwendet. Die Teilchengröße von jeder Charge des fertigen Tonerprodukts wurde mit einem Coulter-Zähler gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt, wo d50 der volumendurchschnittliche Durchmesser der Tonerteilchen ist.
  • TABELLE 2 Eigenschaften von Toner, die unter Verwendung der Latizes hergestellt wurden, die mit dem halbkontinuierlichen Emulsionspolymerisationsverfahren unter Verwendung von Diphenyloxiddisulfonat als Emulgator hergestellt wurden
    Figure 00290001
  • Die resultierenden vier Chargen der Tonerprodukte bestanden aus ungefähr 93 Prozent Polymer Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 7,3 μm (7,3 Mikron) und einer durchschnittlichen GSD von 1,21, was zum Beispiel die Reproduzierbarkeit der Verfahren der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • BEISPIEL VIII
  • Es wurde eine Latexemulsion durch die semikontinuierliche Miniemulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 75/25/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 8,8 Gramm DOWFAX 2A1® (47 Prozent aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (405 Gramm Styrol, 135 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure, 8,1 Gramm 1-Dodecanthiol und 4,9 Gramm Hexadecan als Co-Tensid) mit einer wässrigen Lösung (4,4 Gramm DOWFAX 2A1®, 3,0 und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Einundvierzig (41) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 783 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 34 Minuten eingeführt Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Vergalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 29.000 und ein Mn von 8.000, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 53,5°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 197 Nanometern, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • 260,0 Gramm der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion eines Cyanpigments, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Millilitern Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 48°C für 2 Stunden erwärmt, bevor 26 Milliliter einer wässrigen 20 prozentigen Lösung BIOSOFT D-40® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumenmittlerer Durchmesser) von 6,6 μm (6,6 Mikron) mit einer GSD (size distribution, Größenverteilung) = 1,17, wie es mit einen Zähler von Coulter gemessen wurde, erhalten. Anschließend wurde die Mischung auf 93°C erwärmt und für einen Zeitraum von 2,5 Stunden dort gehalten, vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur, ungefähr 25°C, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 7,0 μm (7,0 Mikron) als volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Verteilung der Teilchengrößen von 1,19, wie es mit einem Zähler von Coulter gemessen wurde.
  • Der resultierende Toner, d. h. das oben genannte fertige Tonerprodukt, bestand aus ungefähr 93 Prozent des Polymers, Poly(styrol-butylacrylat-acrylsäure) und Cyanpigment 15:3, ungefähr 7 Gewichtsprozent Toner, mit einem volumendurchschnittlichen Durchmesser von 7,0 μm (7,0 Mikron) und einer GSD von 1,19, was zeigt, dass man die Teilchengröße des Toners und die GSD, die in dem Aggregationsschritt während des Koaleszierens erreicht werden, beibehalten kann, ohne dass die Aggregate auseinander fallen oder sich trennen und ohne eine exzessive Erhöhung in der Teilchengröße, wenn ein sedimentfreies Emulsionspolymer durch das oben genannte halbkontinuierliche Emulsionspolymerisationsverfahren durch die Zugabe des Tensids Natriumtetrapropyldiphenyloxiddisulfonat hergestellt wurde, um zum Beispiel die Stabilität der Latex zu verbessern.
  • BEISPIEL IX
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 73/27/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Diphenyloxiddisulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 8,8 Gramm DOWFAX 2A1® (47 Prozent aktiver Anteil), 6,0 Gramm ANTAROX CA 897® (70% aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (394 Gramm Styrol, 146 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure) mit einer wässrigen Lösung (4,4 Gramm DOWFAX 2A1®, 3,0 Gramm ANTAROX CA 897® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt. Einundvierzig (41) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 1,6 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 774 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 18 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 574.000 und ein Mn von 30.100, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 61,0°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 123 Nanometern, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Es wurde kein Sediment beobachtet, nachdem der Latex für zwei ganze Wochen stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments nach zwei Wochen, die mit einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, betrug weniger als 0,1 Gewichtsprozent der Latex.
  • VERGLEICHENDES BEISPIEL IB
  • Es wurde ein Latex durch die semikontinuierliche Emulsionspolymerisation von Styrol/Butylacrylat/Acrylsäure, 75/25/3 Anteile (nach Gewicht), unter Verwendung eines Natriumdodecylbenzolsulfonats als oberflächenaktives Mittel wie folgt hergestellt. Ein 2-Liter Glasgefäß mit Heizmantel mit einem auf 200 Upm eingestellten Rührer, das 25,5 Gramm NEOGEN R® (Natriumdodecylbenzolsulfonat, 20 Prozent aktiver Anteil, verfügbar von Kao), 7,7 Gramm ANTAROX CA 897® (70% aktiver Anteil) und 519 Gramm deionisiertes Wasser enthält, wurde mit Stickstoff für 30 Minuten gespült, während die Temperatur ungefähr 25°C bis 80°C betrug. Es wurde eine Monomeremulsion durch das Homogenisieren einer Monomermischung (405 Gramm Styrol, 135 Gramm n-Butylacrylat, 16,2 Gramm Acrylsäure und 13,5 Gramm 1-Dodecanthiol) mit einer wässrigen Lösung (12,8 Gramm NEOGEN R®, 3,9 Gramm ANTAROX CA 897® und 251 Gramm deionisiertes Wasser) bei 10.000 Upm für 5 Minuten bei Raumtemperatur von ungefähr 25°C durch eine Homogenisatorvorrichtung VirTishear Cyclone hergestellt.
  • Einundvierzig (41) Gramm der Keime wurden aus der Monomeremulsion entfernt und in das Gefäß gegeben und die Inhalte des Gefäßes wurden für 5 Minuten bei 80°C gerührt. Eine Lösung des Initiators, die aus 8,1 Gramm Ammoniumpersulfat in 40 Gramm deionisiertem Wasser hergestellt wurde, wurde über 20 Minuten hinzu gegeben. Das Rühren dauerte weitere 20 Minuten, um die Bildung der Keimteilchen zu ermöglichen. Die verbleibenden 796 Gramm der Monomeremulsion wurden kontinuierlich in den Reaktor über 4 Stunden und 3 Minuten eingeführt. Die Stickstoffspülung wurde auf ein langsames Einblasen verringert, um einen geringen Überdruck aufrecht zu halten. Nachdem die Zugabe der Monomeremulsion vollständig war, wurde die Reaktion für 90 Minuten bei 80°C nachreagieren gelassen. Es wurde während der Reaktion kein starkes exothermes Verhalten beobachtet, wenn dieses in situ gekeimte Monomeremulsionszugabeverfahren implementiert wurde. Es wurde nur eine sehr milde exotherme Reaktion von ungefähr 0,3°C während des anfänglichen Stadiums der Keimbildung beobachtet. Das resultierende Latexpolymer besaß ein Mw von 21.500 und ein Mn von 5.700, wie es mit einem GPC von Waters bestimmt wurde, sowie eine Tg am Mittelpunkt von 53,4°C, wie es mit einem DSC von Seiko gemessen wurde. Das Latexharz besaß einen volumendurchschnittlichen Durchmesser von 167 Nanometern, wie er durch eine Lichtstreuungstechnik mit einer N4 Plus Particle Sizer-Vorrichtung von Coulter gemessen wurde.
  • Sediment mit niedrigem Mw und Polymerteilchen mit einer niedrigen Tg wurden beobachtet, nachdem der Latex für zwei Tage stehen gelassen worden war. Die Menge des Sediments, die mittels einer Zentrifuge von IEC bei 3.120 G für 50 Sekunden bestimmt wurde, war weniger als ungefähr 3,4 Gewichtsprozent des hergestellten Latex, der die unerwünschten Polymerteilchen mit einem niedrigen Mw = 14.900 und einer niedrigen Glasübergangstemperatur von 25°C enthielt. Dieser unerwünschte Anteil, ungefähr 3,4 Gewichtsprozent des Latex, kann von dem Rest des Latex durch eine bekannte Sedimentationstechnik entfernt werden. Ein Sediment ist ein Latex, der unerwünschte Polymerteilchen mit einer großen Teilchengröße, einem niedrigen Molekulargewicht und einer niedrigen Tg enthält. Ein Emulsionsprodukt, das etwas Sediment enthält, ist sowohl für die Aggregations-/Koaleszenzverfahren sowie zur Generierung von Tonerzusammensetzungen nicht so gut geeignet. Ein Sediment kann bewirken, dass die Aggregate eine höhere Tendenz zum Auseinanderfallen haben oder eine exzessive Erhöhung der Teilchengröße aufweisen, wie es sich durch die Teilchengröße des fertigen Toners und die GSD zeigt. Daher wird das Sediment üblicherweise vor dem Aggregieren/Koaleszieren entfernt, um die Tonerteilchengröße in einer engen Größenverteilung zu halten. Sediment, das während der Emulsionspolymerisation generiert wird, kann in einer niedrigen Produktionsausbeute resultieren, der Notwendigkeit zur Entsorgung von Abfall und dem Erfordernis einer zusätzlichen Kapitalinvestition für Zubehör zum Entfernen von Sediment, wie einer Zentrifuge.
  • In diesem vergleichenden Beispiel wurden die unerwünschten Polymerteilchen nicht entfernt, um den Vergleich der Ergebnisse dieses vergleichenden Beispiels mit den Beispielen I bis VI zu ermöglichen. 260,0 g der oben hergestellten Latexemulsion und 220,0 Gramm einer wässrigen Dispersion von Cyanpigment, die 7,6 Gramm Cyanpigment 15:3 und 2,3 Gramm kationisches Tensid SANIZOL B-50® enthält, wurden gleichzeitig zu 400 Milliliter Wasser unter stark scherendem Rühren bei 7.000 Upm für 3 Minuten mittels eines Polytrons hinzu gegeben. Die resultierende Mischung wurde dann in ein 2-Liter Reaktionsgefäß übertragen und auf eine Temperatur von 48°C für 2,5 Stunden erwärmt, bevor 40 Milliliter einer 20 prozentigen wässrigen Lösung NEOGEN R® hinzu gegeben wurden. Es wurden Aggregate mit einer Teilchengröße (volumendurchschnittlicher Durchmesser) von 6,7 μm (6,7 Mikron) mit einer GSD = 1,22, wie sie mit einem Zähler von Coulter gemessen werden, erhalten. Anschließend wurde die Mischung auf 90°C erwärmt und für einen Zeitraum für 3 Stunden vor dem Abkühlen auf Raumtemperatur von ungefähr 25°C gehalten, filtriert, mit Wasser gewaschen und in einem Gefriertrockner getrocknet. Das fertige Tonerprodukt zeigte eine Teilchengröße von 8,5 μm (8,5 Mikron) im volumendurchschnittlichen Durchmesser mit einer Teilchengrößenverteilung von 1,35, wie sie mit einem Zähler von Coulter gemessen wird.
  • Die Ergebnisse in den Beispielen I und III bis VI zeigen, dass das halbkontinuierliche Verfahren die Latexstabilität während der Emulsionspolymerisation verstärkte und die Menge an Sediment, das heißt die unerwünschten Polymerteilchen, die während der Emulsionspolymerisation hergestellt werden, minimiert bzw. eliminiert. Ein Emulsionsprodukt, das Sediment mit unerwünschten Eigenschaften enthält, ist für Aggregations/Koaleszenz-Verfahren sowie zur Herstellung einer Tonerzusammensetzung nicht geeignet. Sediment in einer Emulsion bewirkt, dass Aggregate auseinander fallen oder wesentlich wachsen, wie es durch dieses vergleichende Beispiel gezeigt wird. Wie durch die oben genannten Beispiele I und III bis VI gezeigt wurde, erhöht die Verwendung der halbkontinuierlichen Emulsionspolymerisation mit Diphenyloxiddisulfonat als Tensid die Stabilität des Latex und ergibt Latizes ohne Sediment.

Claims (8)

  1. Ein Verfahren zur Herstellung einer Latex umfassend die Polymerisation eines Monomers in Gegenwart einer Kettenübertragungskomponente, eines Initiators, eines Diphenyloxiddisulfonats, und eines optionalen nichtionischen oberflächenaktiven Mittels, umfassend (I) Zur Verfügung stellen einer flüssigen Ausgangszusammensetzung in einem Reaktor, umfassend von 10 bis 95 Gew.-% Wasser, und 50 bis 95% Diphenyloxiddisulfonat, (II) Emulsifizieren des Monomers vor der Reaktion, welches das Emulsifizieren von Polymerisationsreagenzien aus Monomer, Kettenübertragungsmittel, Wasser, oberflächenaktivem Mittel und optionalem Initiator umfasst, und worin die Emulsifizierung bei einer niedrigen Temperatur von 5°C bis 40°C durchgeführt wird; (III) Herstellen einer Keimpartikellatex durch wässrige Emulsionspolymerisation einer Mischung, welche von 0,5 bis 50 Gew.-% aus einem Teil der Monomeremulsion aus (II) besteht, und von 0,5 bis 100 Gew.-% eines freien Radikalinitiators, bei einer Temperatur von 35°C bis 125°C, worin die Reaktion des freien Radikalinitiators und des Monomers eine Keimharzlatex produziert; (IV) Erhitzen und Zuführen 50 bis 99,5 Gew.-% der verbleibenden Monomeremulsion aus (II), und von 0 bis 99.5 Gew.-% des freien Radikalinitiators zu den Keimpartikeln bei einer Temperatur von 35°C bis 125°C; und (V) Zurückhalten der oben genannten Bestandteile im Reaktor bei einer Temperatur von 35°C bis 125°C, gefolgt von Kühlen.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Sulfonat gemäß der folgenden Formel ist
    Figure 00360001
    worin R1 oder R2 Wasserstoff oder Alkyl sind, und M ist Wasserstoff, ein Alkalimetall, oder Ammonium.
  3. Ein Verfahren zur Herstellung eines Toners, umfassend (I) Aggregieren einer Färbemitteldispersion mit der Latexemulsion gemäß Anspruch 1; (II) Koaleszieren oder Verschmelzen der Aggregate, die gebildet wurden; und optional (III) Isolieren, Waschen und Trocknen des Toners.
  4. Das Verfahren gemäß Anspruch 3, worin das Aggregieren unterhalb ungefähr der Latexpolymerglasübergangstemperatur ist, welche in der Latexemulsion zugegen ist, das Koaleszieren oder Verschmelzen der Aggregate ist über ungefähr der Polymerglasübergangstemperatur, und der erhaltene Toner hat eine Größe von 2 bis 20 μm (2 bis 20 Mikrons) als volumendurchschnittlicher Durchmesser.
  5. Das Verfahren gemäß der Ansprüche 3 bis 4, worin die Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von 25°C bis 60°C ist, und das Erwärmen oberhalb der Glasübergangstemperatur ist von 60°C bis 100°C, bevorzugt ist die Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur von 35°C bis 55°C, und das Erwärmen oberhalb der Glasübergangstemperatur ist von 70°C bis 95°C.
  6. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, worin die Aggregationstemperatur von 45°C bis 55°C ist, und worin die Koaleszenz- oder Verschmelzungstemperatur von 80 bis 95°C ist.
  7. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, worin das Aggregieren bei einer Temperatur von 15°C bis 1°C unterhalb der Glasübergangstemperatur des Latexpolymers oder des Latexharzes durchgeführt wird, für eine Dauer von 0,5 bis 3 Stunden; und worin das Koaleszieren oder Verschmelzen der Komponenten der Aggregate für die Bildung von integralen Tonerpartikeln, welche ein Färbemittel, ein Harz und Additive umfassen, bei einer Temperatur von 85°C bis 105°C für die Dauer von einer Stunde bis 5 Stunden durchgeführt wird.
  8. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, worin die Latex ein Polymer enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(styrol-alkylacrylat), Poly(styrol-1,3-dien), Poly(styrol-alkylmethacrylat), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylsäure), Poly(styrol-alkylmethacrylatsäure), Poly(alkyl)methacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-arylacrylat), Poly(arylmethacrylat-alkylacrylat), Poly(alkylmethacrylat-acrylsäure), Poly(styrol-alkylacrylat-acrylnitril-acrylsäure), Poly(styrol-1,3-dien-acrylnitril-acrylsäure) und Poly(alkylacrylat-acrylnitrilacrylsäure).
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