ЭЛЕКТРОГРАФИЧЕСКИЙ ТОНЕР Российский патент 1997 года по МПК G03G9/87 

Изобретение относится к электрографии, а именно к электрографическим сухим тонерам, используемым совместно с магнитным и каскадным носителем для проявления на положительно заряженных электрографических слоях открытого электрографического изображения и термическим термосиловым закреплением изображения на копиях.

Известен электрографический тонер, содержащий низкоплавкий полимер - полистирол, технический углерод и пластификатор из по крайней мере одного эфира фталевой кислоты (заявка Великобритании N 1419504, кл. G 03 G 98/08, 1975).

Недостатком известного электрографического тонера является офсет-эффект, который наблюдается при закреплении копий термосиловым способом, а также налипание тонера на закрепляющие валы, что ограничивает его использование в электрографических аппаратах, в которых закрепление осуществляется термосиловым способом.

Известен электрографический тонер, содержащий в качестве основы низкоплавкие полимеры, такие как полистирол, сополимер стирола с бутилакрилатом, и технический углерод сажу в качестве пигмента. Для повышения пластичности указанных полимеров состав содержит пластификатор - диоктилфталат. Кроме того, указанный состав содержит краситель ацетонорастворимый, являющийся синтетическим полярным органическим ненасыщенным соединением, для создания поверхностной электропроводности тонера. Соотношение компонентов в известном тонере следующие, мас.

Сополимер стирола с бутилакрилатом 5 30,
Краситель ацетонорастворимый 0,5 4,
Углерод технический 6 10,
Диоктилфталат 3 10,
Полистирол Остальное
(авт. св. СССР N 1769183, кл. G 03 G 9/08, 9/087, 9/09, 9/097, опубл. 1992).

Данный электрографический тонер с улучшенными отмарывающими свойствами обладает низкой энергоемкостью процесса закрепления ввиду того, что в качестве основы (связующего) использованы низкоплавкие полимеры сополимер стирола с бутилакрилатом и полистирол, не содержащий полярные группы в полимерных цепях, но с дополнительно введенным красителем, содержащим сильно поляризованные сопряженные двойные связи, совместимым с указанными полимерами и служащим для создания поверхностной электропроводности тонера (Каррер П. Курс органической химии, Л. Госиздатхим, 1960, с. 596 598; Воробьев В.А. и др. Технология полимеров, М. Высшая школа, 1980, с. 108, 112, 131).

Недостатком известной композиции является усложненный состав компонентов. Ввиду того, что используемые низкоплавкие полимеры неполярны и являются источником статической электризации, понижающей качество тонера из-за появления эффекта отмарывания, то для улучшения этого свойства в состав тонера введен краситель, который содержит сильно поляризованные группы, создающие поверхностную электропроводность. Кроме того, полистирол для повышения пластичности требует введения пластификатора диоктилфталата. Поэтому стоимость тонера из-за повышенной трудоемкости изготовления, высокой стоимости отдельных компонентов повышенная.

Известна композиция тонизирующего средства и проявителя с добавками, повышающими зарядность, котороая используется для электрографического копирования бумаг, содержащая синтетические смолы и добавки, которые представляют собой полисоли гексаметилентетрамина с ароматическими сульфокислотами (патент США N 5194358, кл. G 03 G 9/097, опубл. 1993).

Недостатком данной композиции является использование неполярных синтетических смол, требущих для повышения их зарядности (создания поверхностной электропроводности) введения дополнительных компонентов - полисолей гексаметилентетрамина с ароматическими сульфокислотами.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электрографический тонер, содержащий фенилфенолформальдегидную смолу, EP-смолу, представляющую собой продукт экстракции из природного углеводородного минерала горячим гексаном, и технический углерод (ЕП N 0632335 A 1, кл. G 03 G 9/087, опубл. 04.01.95).

Недостатком данного тонера является необходимость добавления к термической смоле EP смолы для создания положительного трибоэлектрического заряда на поверхности частиц тонера.

Задача, на решение которой направлено изобретение, достигается тем, что электрографический тонер, содержащий низкоплавкий полимер и технический углерод в качестве низкоплавкого полимера, содержит циклоалканонформальдегидную солу общей формулы

где m 3 и/или 2; w 10 15, в количестве 80 99 мас.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав тонера отличается от известного тем, что в качестве формальдегидной смолы содержит циклоалканонформальдегидную смолу в количестве 80 -99 мас. Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "технический уровень".

Сравнение предлагаемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области и смежных областях показало, что содержащаяся в составе тонера циклогексанонформальдегидная смола известна в составе композиции лаков для печатной продукции на бумаге. Это лак ЦГ-595 по ТУ-6-10-1182-76 и лак ЦГ-593 по ТУ-6-10-1023-76, предназначенные для лакирования печатной продукции, а также для НЦ-269 для художественно-декоративных изделий. В составе указанных лаков циклогексанонформальдегидная смола из-за своей пространственной полимерной конфигурации обеспечивает сцепление со структурой бумаги. Однако в объекте, к которому относится предлагаемое решение, смола проявляет новые свойства за счет функции ее как побудителя ликвидации офсет-эффекта, наблюдаемого при закреплении копий термосиловым способом, и стабильного поддержания удельного заряда на поверхности носителя в процессе проявления. Поскольку названный результат в сравнении с известными решениями не известен для сухих тонеров и не применялся для термосилового закрепления, то предлагаемый электрографический тонер соответствует критерию "изобретательский уровень".

Пример. Исходные порошкообразные материалы: циклоалканоформальдегидная смола, полученная из циклогексанона или из циклогексанона или из циклогексанон и циклопентанонсодержащего сырья (спиртовой фракции производства капролактама окислительным методом) реакцией поликонденсации с формальдегидом, и технический углерод перемешивают при нагревании и плавлении смолы, после чего охлаждают и дробят в струйной мельнице, где и получают на выходе готовый тонер.

В таблице приведены примеры изготовления образцов товара.

Уменьшение содержания циклоалканонформальдегидной смолы ниже 80% ведет в перерасходу пигмента технического углерода и вызывает пыление тонера. Увеличение содержания циклоалканонформальдегидной смолы свыше 99% приводит к снижению оптической плотности копий. При содержании циклоалканонформальдегидной смолы в тонере в диапазоне 80 99 мас. оптическая плотность копий и количество качественных копий до израсходования тонера не уступают известным.

Таким образом, тонер, полученный с использованием в качестве связующего циклоалканонформальдегидной смолы, обладает улучшенными характеристиками по сравнению с известными и может быть применен для электрографического копирования.

Использование: в электрографии, а именно в электрографических сухих тонерах, используемых совместно с магнитным и каскадным носителем для проявления на положительно заряженных электрографических слоях скрытого электростатического изображения на копиях. Новым в электрографическом тонере является связующее - циклоалканонформальдегидная смола в количестве 80 -99% мас. %. Упрощенный состав компонентов тонера при устойчивых технологических показателях делают его экономически выгодным как потребителям, так и производителям ввиду низкой себестоимости его изготовления из отходов производства капролактама. 1 табл.

Электрографический тонер, содержащий формальдегидную смолу и технический углерод, отличающийся тем, что в качестве формальдегидной смолы содержит циклоалканонформальдегидную смолу общей формулы

где m 3 и/или 2;
n 10 15,
в количестве 80 99 мас.