含有高强度磁铁矿的调色剂的制作方法

专利名称：含有高强度磁铁矿的调色剂的制作方法
技术领域：
本公开内容涉及用于静电摄影、电子照相、静电复印等机器的调色剂，和在实施方案中涉及MICR调色剂，所述机器包括打印机、复印机、扫描仪、传真机等，包括数字和像上像(image-on-image)机器。本文的调色剂包括高强度磁铁矿。
背景技术：
Magnox磁铁矿用于已知调色剂，如MICR调色剂。尽管该磁铁矿和其它已知磁铁矿可在一些情况下较好起作用，但由于为了信号强度需要大量磁铁矿而产生问题。更具体地，需要22wt％或更大的数量以得到适当的信号强度。具有高固体含量对于磁性调色剂的熔凝提出许多挑战。此外，这种高磁铁矿载荷与某些调色剂树脂不能较好地一起发挥作用。生产新树脂以与高磁铁矿载荷一起发挥作用导致高研究和开发成本，并增加投入时间。此外，具有这种高的磁铁矿载荷增加调色剂过程，导致生产磁性调色剂的更多时间和支出。
需要提供磁性调色剂，和在实施方案中提供MICR磁性调色剂，它使用较少数量的磁铁矿以降低研究和开发及加工成本，和为降低投入时间。此外，需要提供磁性调色剂，和在实施方案中提供MICR磁性调色剂，它使用较少数量的磁铁矿以降低熔凝磁性调色剂中的问题。

发明内容
实施方案包括调色剂，该调色剂包括数量为约10-约40wt％的高强度磁铁矿，其中磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物。
实施方案进一步包括调色剂，该调色剂包括数量为约10-约40wt％的高强度磁铁矿，其中磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物，其中磁铁矿的高矫顽力为约400-约1,000。
实施方案也包括显影剂组合物，该组合物包括调色剂，该调色剂包括数量为约10-约40wt％的高强度磁铁矿，其中磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物，并进一步包括载体粒子。


图1是磁铁矿的实施方案的图，其展示钴-γ氧化铁磁铁矿样品的针形状。
图2是磁铁矿的实施方案的图，其展示γ氧化铁磁铁矿样品的针形状。
具体实施例方式
在此公开如下实施方案。
方案1.一种调色剂，包括数量为约10-约20wt％的高强度磁铁矿，其中该磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物。
方案2.根据方案1的调色剂，其中所述磁铁矿包括含有Fe3O4作为核材料的γ氧化铁。
方案3.根据方案1的调色剂，其中所述磁铁矿包括含有Fe2O3作为核材料的钴-γ氧化铁。
方案4.根据方案1的调色剂，其中所述数量为总固体的约12-约14wt％。
方案5.根据方案4的调色剂，其中所述数量为总固体的约12-约16wt％。
方案6.根据方案1的调色剂，其中所述磁铁矿的高矫顽力为约400-约1,000Oe。
方案7.根据方案6的调色剂，其中所述磁铁矿的高矫顽力为约500-约1,000Oe。
方案8.根据方案7的调色剂，其中所述磁铁矿的高矫顽力为约800-约1,000Oe。
方案9.根据方案1的调色剂，其中调色剂包括体积平均直径粒度为约4-约40微米的调色剂粒子。
方案10.根据方案9的调色剂，其中所述体积平均直径粒度是约4-约20微米。
方案11.根据方案1的调色剂，其中所述磁铁矿是针状的。
方案12.根据方案1的调色剂，其中所述磁铁矿的BET为约30-约45。
方案13.根据方案1的调色剂，其中所述调色剂进一步包括存在数量为约0.5-约15wt％的着色剂，基于调色剂的总重量。
方案14.根据方案1的调色剂，其中所述调色剂进一步包括树脂。
方案15.根据方案14的调色剂，其中所述树脂是聚酯。
方案16.根据方案15的调色剂，其中所述聚酯树脂是部分交联的。
方案17.根据方案16的调色剂，其中所述部分交联的聚酯是丙氧基化的双酚-A富马酸酯。
方案18.根据方案1的调色剂，其中所述调色剂进一步包括数量为调色剂中总固体的约1-约20wt％的脆化剂。
方案19.根据方案18的调色剂，其中所述脆化剂选自异丙烯基甲苯、茚、其聚合物和其共聚物。
方案20.一种调色剂，包括数量为约10-约40wt％的高强度磁铁矿，其中该磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物，其中该磁铁矿的高矫顽力为约400-约1,000。
方案21.一种显影剂组合物，包括调色剂，该调色剂包括数量为约10-约40wt％的高强度磁铁矿，其中该磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物，并进一步包括载体粒子。
在此公开了高磁强度磁铁矿在调色剂中，特别对于MICR调色剂的用途。在实施方案中，需要相对小数量的磁铁矿以获得良好的信号强度，降低与磁性调色剂熔凝一起的问题，降低制备树脂和采用大量磁铁矿制备调色剂的成本，和降低投入时间。
在正常操作中，约22％或更多数量的磁铁矿用于调色剂和显影剂组合物。在实施方案中，本文的高强度磁铁矿在调色剂中存在的数量为调色剂中总固体的约10-约20wt％，或约12-约14wt％，或约12-约16wt％。
本文的调色剂包括磁铁矿如高强度磁铁矿。例子包括氧化铁，如氧化铁II、氧化铁III、FeO、FeO3、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁(如CSB-191NV2，购自TODA)、钴-γ氧化铁(如CSF-4090V2P，购自TODA)等。市售磁铁矿可以是购自TODA Magnetite Corporation的那些高强度磁铁矿。其它有用的磁铁矿包括在美国专利5,843,631；6,296,996；和6,303,280中作为例子提及的那些TODA磁铁矿。这些专利的公开内容在此全文引入作为参考。其它TODA磁铁矿包括CSF-4090V2P、CSB-191NV2等；及其混合物。具体的例子包括磁铁矿，该磁铁矿包括含有Fe3O4作为核材料的γ氧化铁，和包括含有Fe2O3作为核材料的钴-γ氧化铁。
在实施方案中，磁铁矿是针状的，但可以是其它形状，如球形、锥形、不规则、八面体和立方体。
在实施方案中，磁铁矿的高矫顽力为约400-约1,000，或约500-约1,000，或约800-约1,000，或约850-约950Oe。对于MICR应用先前使用的磁铁矿的小矫顽力仅为约375Oe。
在实施方案中，磁铁矿的水分小于约0.8，或约为0.01-约0.8，或约0.1-约0.8。
在实施方案中，磁铁矿的Hc为约850-约950，或约890-约930。
在实施方案中，磁铁矿的r/s为约0.4-约0.8，或约0.45-约0.8。
在实施方案中，磁铁矿的力矩为约70-约85，或约76-约82。
在实施方案中，磁铁矿的BET为约30-约45，或约35-约40，或约36.5-约39.5。
在实施方案中，磁铁矿的Fe2含量为约1-约20，或约4-约15。
在实施方案中，磁铁矿的密度为约0.5-约0.8，或约0.69-约0.7。
在实施方案中，调色剂中SiO2含量为约1-约1.5，或约1.2-约1.4，或约1.32。
在实施方案中，磁铁矿的pH为约8-约10，或约9-约9.5。
在实施方案中，调色剂可包括着色剂。着色剂可以是例如已知的染料或颜料等材料及其混合物。着色剂可以是颜料，例如炭黑、磁铁矿、青色颜料、品红色颜料、黄色颜料、红色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、棕色颜料或其混合物。合适炭黑的例子包括R EGAL330炭黑(Cabot)、炭黑5250和5750(Columbian Chemicals)、BLACKPEARLS、VULCAN、MAPICO BLACK等或其混合物。或者，可以选择作为颜料粒子的是炭黑或同等颜料和磁铁矿的混合物，该混合物包含例如约10-约20wt％，或约12-约16wt％，或约12-约14wt％的磁铁矿，和约0.5wt％-约15wt％，或约2-约10wt％，或约3-约5wt％的着色剂，例如炭黑。
调色剂可进一步包括例如存在数量为约0.05-约5wt％，或约0.1-约3wt％的电荷添加剂。可以选择正或负电荷添加剂或其混合物，条件是获得的调色剂在实施方案中具有带净正电特性。因此，采用各种数量的各种已知外部添加剂可以包括在配制的调色剂中并且其相对数量是补足余量的以得到具有带净正电荷特征的调色剂组合物。
本文的调色剂组合物在实施方案中可进一步包括重均分子量为约1,000-约20,000的蜡添加剂，其中蜡可以与本体调色剂为整体的即在紧密混合物中。蜡存在的数量可以为调色剂组合物中总固体的约1-约10wt％，或约2-约8wt％或约5-约8wt％。蜡可以是或不是表面添加剂，并且蜡可以是例如聚乙烯(如VISCOL 550PTM和VISCOL 660PTM，购自Sanyo Chemicals，日本；和POLYWAX500和POLYWAX655，购自Baker-Petrolite)、聚丙烯、脂族醇、石蜡、酯蜡、天然蜡如巴西棕榈蜡及其混合物等化合物。
本文的调色剂可包括树脂。树脂粒子可以在实施方案中为苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯丁二烯、苯乙烯甲基丙烯酸酯、包括结晶聚酯、部分结晶聚酯的聚酯等。“部分交联”聚酯是线性分子和共价键合(交联)分子的聚合物混合物。这些物质的比例可以依赖于反应允许进行的程度而改变。美国专利6,359,105公开了制备部分交联聚酯的方法，该文献的公开内容在此全文引入作为参考。树脂可以采用各种有效数量存在，如约60wt％-约98wt％，或约70-约90wt％，或约72-约80wt％，基于调色剂的总重量百分比。
胶乳聚合物或树脂粒子的说明性例子包括选自如下的已知聚合物苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯甲基丙烯酸酯、丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸β-羧基乙酯、聚酯(如部分交联的丙氧基化双酚A富马酸酯)、聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(丙氧基化双酚A富马酸酯)、结晶聚酯、部分结晶聚酯等。
在实施方案中，线性不饱和聚酯用作基础树脂。这些线性不饱和聚酯是低分子量缩聚物，其可以由饱和及不饱和二元酸(或酸酐)和二元醇(二醇或二元醇)的逐步反应形成。获得的不饱和聚酯在两个方面是反应性的(如可交联的)(i)沿聚酯链的不饱和部位(双键)，和(ii)官能团如羧基、羟基等适合于酸-碱反应的基团。在此有用的典型不饱和聚酯基础树脂由熔体缩聚或其它聚合方法使用二元酸和/或酸酐和二元醇制备。合适的二元酸和二酸酐包括但不限于饱和二元酸和/或酸酐，例如琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、六氯内亚甲基四氢邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、氯菌酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、内亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐等及其混合物；和不饱和二元酸和/或酸酐，例如马来酸、富马酸、氯马来酸、甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、柠康酸、中康酸、马来酸酐等及其混合物。合适的二元醇包括但不限于例如丙二醇、乙二醇、二甘醇、新戊二醇、二丙二醇、二溴新戊二醇、丙氧基化双酚A、乙氧基化双酚A和其它烷氧基化双酚A二醇、2，2，4-三甲基戊烷-1，3-二醇、四溴双酚二丙氧基醚、1，4-丁二醇等及其混合物，它们可溶于良溶剂，例如四氢呋喃、甲苯等。
不饱和聚酯基础树脂从二元酸和/或酸酐，例如马来酸酐、富马酸等及其混合物，和二元醇，例如丙氧基化双酚A、丙二醇等及其混合物制备。特别优选的聚酯是聚(丙氧基化双酚A富马酸酯)。
在实施方案中，聚酯树脂是部分交联的丙氧基化双酚A富马酸酯。采用任何常规方式丙氧基化树脂。
在实施方案中，脆化剂可以与调色剂组合物一起使用。脆化剂或相容剂存在的数量可以为调色剂中总固体的约1-约20wt％，或约3-约10wt％，或约5-约8wt％。脆化剂或相容剂可包括异丙烯基甲苯、茚等相容剂、其聚合物和其共聚物。脆化剂或相容剂的例子包括包含如下物质的那些FMR-0150、FTR6125、FTR-6125F等，购自Mitsui Chemical，石油烃树脂如LX-2600树脂等，购自NevilleChemical Company等。具体物质如下 茚
异丙烯基甲苯也可以将包括助流添加剂的外部添加剂粒子与调色剂组合物共混，该添加剂通常存在于其表面上。这些添加剂的例子包括胶态二氧化硅，如AEROSIL，金属盐和包括硬脂酸锌的脂肪酸金属盐，氧化铝，氧化铈及其混合物，该添加剂存在的数量通常为约0.1wt％-约10wt％，或约0.1wt％-约5wt％。几种上述添加剂说明于美国专利3,590,000和3,800,588中，该文献的公开内容在此完全引入作为参考。
可以在洗涤或干燥之后加入到调色剂组合物中的表面添加剂包括例如金属盐、脂肪酸金属盐、胶态二氧化硅、金属氧化物、其混合物等，该添加剂存在的数量通常为约0.1-约10wt％。可以参考美国专利3,590,000、3,720,617、3,655,374和3,983,045,这些文献的公开内容在此完全引入作为参考。合适添加剂的例子包括数量为约0.1-约10％的硬脂酸锌和购自Degussa的AE ROSIL R972。添加剂可以在聚集工艺期间加入或共混入形成的调色剂产物中。
调色剂也可包括有效数量为例如约0.1-约5wt％的已知电荷添加剂，如卤代烷基吡啶、硫酸氢盐、美国专利3,944,493；4,007,293；4,079,014；4,394,430和4,560,635的电荷控制添加剂。
调色剂粒子可以为任何尺寸，并且在实施方案中的体积平均直径粒度为例如约4-约40微米，或约4-约20微米，或约4-约16微米，或约4-约14微米。
对于显影剂组合物的配制，将调色剂粒子与载体组分，特别是能够通过摩擦电呈现与调色剂组合物的极性相反的极性的那些混合。因此，选择载体粒子为负极性，使带正电的调色剂粒子粘合到和围绕载体粒子。载体粒子的说明性例子包括铁粉末、钢、镍、铁、包括铜锌铁氧体的铁氧体等。另外，可以选择作为载体粒子的是在美国专利3,847,604中说明的镍浆果(berry)载体，该文献的公开内容在此完全引入作为参考，粒子使用上述涂料组合物，涂料通常包含苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和硅烷，如三乙氧基硅烷的三元共聚物，参考美国专利3,526,533、4,937,166和4,935,326包括例如KYNAR和聚甲基丙烯酸甲酯混合物(40/60)，该文献的公开内容在此完全引入作为参考。涂料重量可如在此所示那样变化。然而，可以使用约0.3-约2wt％，或约0.5-约1.5wt％的涂料重量。
此外，载体粒子，如球形载体粒子的直径通常为约50微米-约1,000微米，和在实施方案中为约77-约150微米，由此允许它们具有足够的密度和惰性以避免显影工艺期间粘附到静电图像上。可以将载体组分与调色剂组合物采用各种合适的组合混合。然而在实施方案中，可以使用以重量计每份调色剂约1-约5份到约100份-约200份载体。
在此也提供显影剂和成像方法，包括用于制备显影剂的方法，该方法包括采用在此说明的调色剂方法制备调色剂组合物和混合获得的调色剂组合物与载体。显影剂组合物可以由如下方式制备使用例如约2-约8％调色剂浓度混合由本公开内容的方法获得的调色剂与已知载体粒子，该载体粒子包括涂覆的载体，如钢、铁氧体等，参考美国专利4,937,166和4,935,326。选择的载体也可包含分散在聚合物涂料中的导电化合物，如导电炭黑并且该导电化合物采用各种合适的数量存在，如总固体的约15-约65wt％，或约20-约45wt％。
成像方法也考虑作为本公开内容的一部分，参考例如许多在此提及的专利，和美国专利4,265,660。成像方法包括例如采用静电复印设备制备图像，该设备包括充电组件、成像组件、光电导组件、显影组件、转印组件和熔凝组件；并且其中显影组件包括通过混合载体与调色剂组合物制备的显影剂，所述调色剂组合物由在此说明的调色剂方法制备；成像方法包括采用静电复印设备制备图像，该设备包括充电组件、成像组件、光电导组件、显影组件、转印组件和熔凝组件；其中显影组件包括通过混合载体与调色剂组合物制备的显影剂，所述调色剂组合物由在此说明的调色剂方法制备；并且其中静电复印设备包括高速打印机、黑白高速打印机、彩色打印机或其组合。
实施例实施例1使用Polywax 660P制备调色剂配方制备一系列调色剂，其配方见表1。
表1-采用高强度磁铁矿制备的调色剂

在以上配方中，树脂1是部分交联的丙氧基化双酚-A富马酸酯，而树脂2是FTR-6125F。
将这些调色剂使用Werner和Pfleiderer ZSK-25MC挤出机熔融混合。将原料在机筒温度为150℃，螺杆速度为225 RPM，和生产率为70 lb/hr的挤出机中熔融混合。将获得的调色剂在Alpine AFG200流化床研磨机中研磨。在研磨之后，通过去除细粒子使用AcucutModel B18分级机将调色剂分级到约9微米的体积中值。细粒子是小于4微米的那些。将氧化硅和氧化钛干燥共混到调色剂表面上以促进充电和流动性。将来自以上基体的调色剂#1在Xerox DP 75MX机器中试验。产生两套支票并通过BTI阅读器/分类器运行。没有支票被拒绝。操作者也注意到与原料DP 75MX调色剂相比，使用此调色剂配方改进图像质量。具体地操作者注意到半色调粒度、再载荷和晕影均得到降低。其它调色剂未进行机器测试。
获得的调色剂的磁性能可见于表2。
表2-调色剂的磁性能

实施例2使用巴西棕榈蜡和Polywax 2000制备调色剂配方制备一系列调色剂，其配方见表3。
表3-采用高强度磁铁矿制备的调色剂

在以上调色剂配方中，树脂1是部分交联的丙氧基化双酚-A富马酸酯，而树脂2是Kao CPES A3C部分结晶聚酯。
将这些调色剂使用Werner和Pfleiderer ZS K-25MC挤出机熔融混合。将原料在机筒温度为90℃，螺杆速度为170 RPM，和生产率为90 lb/hr的挤出机中熔融混合。将获得的调色剂在Alpine AFG 200流化床研磨机中研磨。在研磨之后，通过去除细粒子使用AcucutModel B18分级机将调色剂分级到约9微米的体积中值。细粒子是小于4微米的那些。将氧化硅和氧化钛干燥共混到调色剂表面上以促进充电和流动性。
尚未测试这些材料。
权利要求
1.一种调色剂，包括数量为约10-约20wt％的高强度磁铁矿，其中该磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物。
2.根据权利要求1的调色剂，其中所述磁铁矿包括含有Fe3O4作为核材料的γ氧化铁。
3.根据权利要求1的调色剂，其中所述磁铁矿包括含有Fe2O3作为核材料的钴-γ氧化铁。
4.根据权利要求1的调色剂，其中所述数量为总固体的约12-约14wt％。
5.根据权利要求4的调色剂，其中所述数量为总固体的约12-约16wt％。
6.根据权利要求1的调色剂，其中所述磁铁矿的高矫顽力为约400-约1,000 Oe。
7.根据权利要求6的调色剂，其中所述磁铁矿的高矫顽力为约500-约1,000 Oe。
8.根据权利要求7的调色剂，其中所述磁铁矿的高矫顽力为约800-约1,000 Oe。
9.一种调色剂，包括数量为约10-约40wt％的高强度磁铁矿，其中该磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物，其中该磁铁矿的高矫顽力为约400-约1,000。
10.一种显影剂组合物，包括调色剂，该调色剂包括数量为约10-约40wt％的高强度磁铁矿，其中该磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe2O3、Fe3O4、γ氧化铁、钴-γ氧化铁及其混合物，并进一步包括载体粒子。
全文摘要
描述了高强度磁铁矿数量为约10－约40wt％的调色剂，其中磁铁矿包括选自如下的材料FeO、Fe
文档编号G03G9/08GK101025583SQ200710005869
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月25日 优先权日2006年2月21日
发明者M·E·邙, H·常, M·L·格兰德, G·A·米纳加瓦 申请人:施乐公司