Brevet FR2832816A1 — publié le 20030530

RÉVÉLATEURS LIQUIDES POUR ÉLECTROSTATOGRAPHIE La présente invention concerne des révélateurs liquides adaptés à l'électrostatographie. Le mot électrostatographie est un terme utilisé pour décrire divers procédés d'impression sans impact qui impliquent la création d'une image visible par l'attraction de particules formatrices d'image ou de marquage chargées sur des sites de charge présents sur un substrat. Ces sites de charge, formant ce que l'on appelle habituellement une image latente, peuvent être temporairement supportés par des photoconducteurs ou des diélectriques purs et peuvent être rendus visibles in situ ou être transférés vers un autre substrat pour être développés à cet autre emplacement. De plus, ces sites chargés peuvent être la réflexion de ces charges structurées existant dans un matériau polarisé de manière permanente comme c'est le cas avec les ferro- électriques ou autres électrètes. L'électrostatographie englobe les procédés normalement connus sous le nom d'électrophotographie et d'électrographie. De manière générale, un révélateur liquide, ou toner, pour l'électrostatographie est préparé par dispersion d'un colorant inorganique ou organique comme par exemple l'oxyde de fer, le noir de carbone, la nigrosine, le bleu de phtalocyanine, le jaune benzidine, le rose de quinacridone et similaire, dans un véhicule liquide qui peut contenir des polymères naturels ou synthétiques qui y sont dissous ou dispersés, comme par exemple acryliques, alkydes, rosines, résines esters (ou esters de colophane), résines époxydes, acétate de polyvinyle, styrène-butadiène, etc... De plus, pour influer sur ou renforcer la charge électrostatique sur ces particules dispersées, on peut incorporer des additifs connus sous le nom de directeurs de charge ou d'agents modificateurs de charge. Ces matériaux peuvent être des savons métalliques, des acides gras, de la lécithine, des composés organophosphorés, des succinimides, des sulphosuccinates, etc... Dans ces révélateurs, qu'ils soient chargés positivement ou négativement, on a un ingrédient à caractère générique commun, à savoir le liquide porte-toner. Depuis les débuts de l'histoire des toners liquides, on s'est rendu compte que certaines propriétés électriques du liquide porte-toner étaient des conditions obligatoires pour le fonctionnement efficace d'un procédé conventionnel de développement liquide par électrostatographie. La condition obligatoire est une faible conductivité électrique, mais d'autres conditions sont également devenues évidentes comme par exemple la nécessité d'une faible toxicité, d'une sécurité accrue concernant les risques d'incendie, d'un faible pouvoir dissolvant, d'une faible odeur, etc... C'est pour ces raisons que les hydrocarbures isoparaffiniques tels que la gamme Isopar# fabriquée par Exxon Corporation, la gamme Shellsol fabriquée par Shell Chemical et la gamme Soltrol fabriquée par Phillips Petroleum sont devenus la norme industrielle pour les supports de toner liquide. Toutefois, plus récemment, certains inconvénients de ces isoparaffines sont devenus apparents. Des préoccupations environnementales ont placé les procédés de développement liquide sous une pression croissante en vue de réduire ou d'éliminer les émissions volatiles. L'inflammabilité est également devenue importante vis-à-vis de règlements plus stricts en matière de transport, règlements existants et anticipés à travers le monde. De nouveaux modèles de postes de fusion d'image placent aussi une importance accrue sur la stabilité thermique des liquides porte-toner. Pour surmonter ces limitations, d'autres matériaux qui pourraient être utilisés comme liquides porte-toner pour les toners liquides ont été étudiés. De manière surprenante, il a été découvert que les polybutènes pouvaient servir de liquides porte-toner. Sous une de ses formes, l'invention a trait à un toner ou révélateur liquide pour des images électrostatiques, comprenant un liquide porte-toner et des particules insolubles de marquage, caractérisé par le fait que le liquide porte-toner est un polybutène. Sous une forme alternative, on peut dire que l'invention a trait à un toner ou révélateur liquide pour des images graphiques électrostatiques, caractérisé par un liquide porte-toner se composant ou comprenant du polybutène. Le polybutène est un polymère hydrocarbure synthétique préparé par polymérisation d'isobutène (connu aussi sous le nom de "isobutylène"). Un autre nom donné au polybutène est le polyisobutylène. Tout au long de la présente description, le terme polybutène sera utilisé pour faire référence à cette gamme de composés. Les polybutènes se présentent sous diverses formes allant de liquides mobiles légers jusqu'à des gels extrêmement visqueux. Fondamentalement, plus la chaîne polymère est autorisée à croître en longueur, plus la viscosité est élevée. Les polybutènes possèdent un grand nombre des caractéristiques des hydrocarbures iso-paraffiniques et des huiles de paraffine non ramifiées mais sont classés comme véritables polymères plutôt que comme hydrocarbures liquides. Les propriétés des polybutènes qui les rendent intéressants dans le domaine des révélateurs liquides pour l'électrostatographie comprennent : 1. Les polybutènes sont exempts de composés aromatiques et par conséquent sont généralement considérés comme sans danger. 2. Les polybutènes ne tachent pas et sont d'une couleur essentiellement transparente. 3. Les polybutènes sont disponibles dans une large gamme de viscosités. 4. Les polybutènes sont chimiquement très stables avec une bonne résistance à l'oxydation et aux produits chimiques à des températures normales. 5. Les polybutènes ont une résistivité électrique élevée. 6. Les polybutènes sont totalement hydrophobes. Nous allons voir que, grâce à l'invention, un révélateur ou toner liquide peut être proposé qui pourra présenter toute une gamme de viscosités en fonction de l'application recherchée. Dans ces révélateurs ou toners liquides, le polybutène peut être présent selon une four- chette de 20 à 98 % en poids du toner. Des mélanges d'autres liquides porte-toner pourront être utilisés en association avec le polybutène liquide porte-toner. Les autres liquides porte-toner pourront être un ou plusieurs parmi les hydrocarbures aliphatiques, les hydrocarbures aromatiques, les solvants chlorés, les silicones fluides et les huiles végétales. Comme indiqué plus haut, le révélateur ou toner liquide peut aussi comprendre une particule de marquage insoluble organique ou inorganique et cette particule de marquage peut être présente selon une fourchette de 2 à 40 %. Les particules de marquage qui sont insolubles dans le liquide porte-toner peuvent être choisies en fonction de leur utilisation finale spécifique proposée. Des exemples de particules de marquage comprennent des pigments inorganiques tels que noirs de carbone, silice, alumine, dioxyde de titane, oxyde de fer magnétique, ou des pigments organiques tels que bleu de phtalocyanine, bleu alcali et réflexe, vert de phtalocyanine, jaune diarylide, jaune aryl amide, jaune azoïque et diazoïque, rouge azoïque, toner à la rubine (ou fuchsine), rouge de quinacridone, complexes colorants basiques, rouge laque, ou des pigments fluorescents et matières colorantes comme par exemple les colorants basiques et les colorants solubles dans l'alcool, ou des mélanges de ceux-ci. Comme le comprendront les hommes de l'art, d'autres matériaux pourront être utilisés comme particules de marquage. Le révélateur ou toner liquide peut également comprendre un agent modificateur de charge afin de donner ou de renforcer une charge électrostatique sur les particules insolubles dans le toner ou révélateur. Ces agents modificateurs de charge peuvent être choisis parmi les savons métalliques, les acides gras, la lécithine, les composés organophosphorés, les succinimides, les sulphosuccinates ou similaires. Lorsqu'il est utilisé, l'agent modificateur de charge peut être présent dans une fourchette de 0,01 à 5 % en poids du toner. Le toner ou révélateur liquide peut également comprendre un dispersant qui peut être choisi, par exemple, dans la gamme Solsperse des hyperdispersants polymères qui englobe le 13940 fabriqué par Avecia ; lesamino-silicones, englobant le Finish WR1600 fabriqué par Wacker Chemicals ; les additifs polymères pour huile, englobant le Plexol fabriqué par Rohm &Haas ; additifs polymères pour le pétrole, englobant le FOA-2 fabriqué par Dupont ; les polyvinyl-pyrrolidones alkylées, englobant l'Antaron AV220 fabriqué par ISP Technologies ; les agents multifonctionnels de dispersion des pigments, englobant le Disperse Aydl fabriqué par Elementis DCP Inc. Lorsqu'il est utilisé, le dispersant peut être présent selon une fourchette de 0,1 à 20 % en poids du toner. Les polybutènes ont une viscosité qui s'échelonne de liquides mobiles légers à des qualités extrêmement visqueuses et par conséquent peuvent être utilisés pour des révélateurs liquides de type à viscosité élevée ou à faible viscosité. Le liquide porte-toner à base de polybutène peut avoir une viscosité comprise entre 10 centistokes et 50 000 centistokes à 100 C. La formulation de toner ou révélateur liquide selon la présente invention peut comporter d'autres composants qui sont connus du domaine technique, parmi lesquels agents de préservation, modificateurs de viscosité et liants. Ce qui précède décrit de manière générale l' invention, mais pour aider à une meilleure compréhension, référence va maintenant être faite à des exemples de toners liquides contenant du polybutylène comme liquide porte-toner. Les divers exemples ont été testés en utilisant une imprimante électrostatique du type décrit dans le mémoire descriptif de la demande PCT W0095/08792. EXEMPLE 1 Un révélateur liquide a été préparé avec la composition suivante : Bleu Irgalite LGLD 25 grammes Epikote 1001 100 grammes Le pigment bleu et la résine époxyde ont été mélangés l'un à l'autre à 60 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigment bleu et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Stéarate d'aluminium 1 gramme Solsperse 13940 10 grammes Napvis 07 364 grammes Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion bleue visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 25 % poids/poids. Le Bleu Irgalite est un bleu pigmentaire CI 15/3 fabriqué par Ciba Specialty Chemicals Inc. L'Epikote 1001 est une résine époxyde solide à faible poids moléculaire fabriquée par Shell Chemicals. Le stéarate d'aluminium est un agent épaississant fabriqué par Asia Pacific Specialty Chemicals Limited. Le Solsperse 13940 est un agent dispersant polyamine/polymère de condensation d'acides gras fabriqué par Avecia. Le Napvis 07 est un polyisobutylène fabriqué par BP Chemicals et ayant une viscosité de 13 centistokes à 100 C. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 500 mPa.s et une granulométrie moyenne de 1,1 micromètre. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de forte densité a été imprimée sur un substrat de papier sans coloration d'arrière-plan. EXEMPLE 2 Un révélateur liquide a été préparé avec la composition suivante : Bleu Irgalite LGLD 20 grammes Epikote 1001 80 grammes Le pigment bleu et la résine époxyde ont été mélangés l'un à l'autre à 60 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigment bleu et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Stéarate d'aluminium 1 gramme Solsperse 13940 10 grammes Napvis 07 389 grammes Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion bleue visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 20 % poids/poids. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 440 mPa.s et une granulométrie moyenne de 1,0 micromètre. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de forte densité a été imprimée sur un substrat en feuille d'aluminium sans coloration d'arrière-plan. EXEMPLE 3 Un révélateur liquide a été préparé avec la composition suivante : Bleu Irgalite LGLD 10 grammes Epikote 1001 40 grammes Le pigment bleu et la résine époxyde ont été mélangés l'un à l'autre à 60 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigment bleu et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Stéarate d'aluminium 1 gramme Solsperse 13940 10 grammes Napvis 07 439 grammes Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion bleue visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 10 % poids/poids. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 300 mPa.s et une granulométrie moyenne de 0,9 micromètre. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de densité moyenne a été imprimée sur un substrat en feuille d'aluminium sans coloration d'arrière-plan. EXEMPLE 4 Un révélateur liquide a été préparé avec la composition suivante : Bleu Irgalite LGLD 20 grammes Epikote 1001 80 grammes Le pigment bleu et la résine époxyde ont été mélangés l'un à l'autre à 60 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigment bleu et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Stéarate d'aluminium 1 gramme Solsperse 13940 10 grammes Napvis 07 289 grammes Isopar L 100 grammes Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion bleue visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 20 % poids/poids. L'Isopar L est un hydrocarbure isoparaffinique liquide fabriqué par Exxon Chemical. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 70 mPa.s et une granulométrie moyenne de 0,8 micromètre. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de forte densité a été imprimée sur un substrat en feuille d'aluminium sans coloration d'arrière-plan. EXEMPLE 5 Un révélateur liquide a été préparé avec la composition suivante : Bleu Irgalite LGLD 20 grammes Epikote 1001 80 grammes Le pigment bleu et la résine époxyde ont été mélangés l'un à l'autre à 60 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigment bleu et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Stéarate d'aluminium 1 gramme Solsperse 13940 10 grammes Hyvis 2000 100 grammes Isopar L 289 grammes Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion bleue visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 20 % poids/poids. L'Hyvis 2000 est un polyisobutylène fabriqué par BP Chemicals, ayant une viscosité de 40500 centistokes à 100 C. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 95 mPa.s et une granulométrie moyenne de 0,8 micromètre. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de forte densité a été imprimée sur un substrat en feuille d'aluminium sans coloration d'arrière-plan. EXEMPLE 6 Un révélateur liquide a été préparé avec la composition suivante : Jaune permanent DHG0120 grammes Epikote 1001 80 grammes Le pigment jaune et la résine époxyde ont été mélangés l'un à l'autre à 60 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigmentjaune et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Stéarate d'aluminium 1 gramme Solsperse 13940 10 grammes Napvis 07 389 grammes Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion jaune visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 20 % poids/poids. Le jaune permanent DHG01 est un jaune pigmentaire CI 12 fabriqué par Clariant (Australie) Pty Ltd. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 290 mPa.set une granulométrie moyenne de 2,0 micromètre. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de densité moyenne a été imprimée sur un substrat en feuille d'aluminium sans coloration d'arrière-plan. EXEMPLE 7 Un révélateur liquide a été préparé avec la composition suivante : Rose Hostaperm E 20 grammes Epitoke 1001 80 grammes Le pigment rouge et la résine époxyde ont été mélangés l'un à l'autre à 60 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigment rouge et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Stéarate d'aluminium 1 gramme Solsperse 13940 10 grammes Napvis 07 389 grammes Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion rouge visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 20 % poids/poids. Le rose Hostaperm E est un rouge pigmentaire CI 122 fabriqué par Hoechst. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 300 mPa.set une granulométrie moyenne de 1,0 micromètre. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de densité moyenne a été imprimée sur un substrat en feuille d'aluminium sans coloration d'arrière-plan. EXEMPLE 8 Rose Hostaperm E 20 grammes Fine Tone 6694, F 80 grammes Le pigment rouge et la résine polyester ont été mélangés l'un à l'autre à 100 C en utilisant une extrudeuse Buss à fusion et laissés refroidir. Le composite pigment rouge et résine a alors été écrasé en une poudre grossière et ajouté à un broyeur à billes de céramique d'une contenance de 2 litres avec : Napvis 07 400 g Petronate basique de baryum 2,5 g Ce mélange a ensuite été soumis à broyage à billes pendant 7 jours pour former une dispersion rouge visqueuse avec une proportion totale de particules de marquage de 20 % poids/ poids. Le Petronate de baryum basique est un agent modificateur de charge fabriqué par Witco Corporation. Le Fine Tone 6694 est une résine polyester fabriquée par Reichhold Inc. Le toner fabriqué a affiché une viscosité de 600 mPa.s et une granulométrie moyenne de 2,5 micromètres. Ce toner a été utilisé dans l'imprimante où une image de densité moyenne a été imprimée sur un substrat en papier sans coloration d'arrière-plan. Dans toute la présente description, diverses indications ont été données concernant la portée de l'invention, mais l'invention n'est pas limitée à l'une quelconque de celles-ci, et peut résider dans une combinaison de deux ou plus. Les exemples ne sont donnés qu'à titre d'illus- tration et non pas de limitation. Dans toute cette description et dans les revendications qui suivent, sauf contexte contraire, les mots "comprendre", "comporter", "se composer", et "englober" et leurs variantes telles que "comprenant", "comportant", "se composant" et "englobant", seront compris comme supposant l'inclusion d'un élément énoncé ou d'un groupe d'éléments, mais pas l'exclusion de tout autre élément ou groupe d'éléments. REVENDICATIONS 1. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques, comprenant un liquide porte-toner et des particules insolubles de marquage, caractérisé par le fait que le liquide porte-toner se compose ou englobe un polybutène. 2. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, dans le- quel le polybutène est présent selon une fourchette de 20 à 98 % en poids. 3. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, dans le- quel le liquide porte-toner comprend un autre ou un mélange d'autres liquide(s) porte-toner choisi(s) dans le groupe comprenant les hydrocarbures aliphatiques, les hydrocarbures aromatiques, les solvants chlorés, les silicones fluides et les huiles végétales. 4. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, dans lequel la particule de marquage insoluble est choisie dans le groupe comprenant une particule de marquage organique ou inorganique insoluble. 5. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, dans lequel la particule insoluble de marquage est présente selon une fourchette de 2 à 40 % en poids du toner ou révélateur. 6. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, dans lequel la particule insoluble de marquage est choisie dans le groupe comprenant les pigments inorganiques tels que noirs de carbone, silice, alumine, dioxyde de titane, oxyde de fer magnétique, et les pigments organiques tels que bleu de phtalocyanine, bleu alcali et réflexe, vert de phtalocyanine, jaune diarylide, jaune aryl amide, jaune azoïque et diazoïque, rouge azoïque, toner à la rubine (ou fuchsine), rouge de quinacridone, complexes colorants basiques, rouge laque, et les pigments fluorescents et matières colorantes tels que les colorants basiques et les colorants solubles dans l'alcool, et des mélanges de ceux-ci. 7. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, comprenant de plus un agent modificateur de charge afin de donner ou de renforcer une charge électrostatique sur les particules insolubles dans le toner ou révélateur. 8. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 7, dans lequel l'agent modificateur de charge est choisi dans le groupe comprenant les savons métalliques, les acides gras, la lécithine, les composés organophosphorés, les succinimides et les sulphosuccinimides. 9. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 7, dans lequel l'agent modificateur de charge est présent selon une fourchette de 0,01à 5 % en poids du toner ou du révélateur. 10. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, comprenant de plus un dispersant. 11. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 10, dans lequel le dispersant est choisi dans le groupe comprenant les hyperdispersants polymères, les amino-silicones, les additifs polymères pour huile, les additifs polymères pour le pétrole, les polyvinylpyrrolidones alkylées, et les agents multifonctionnels de dispersion des pigments. 12 . Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 10, dans lequel le dispersant est choisi dans le groupe comprenant la gamme Solsperse des hyperdisper- sants polymères qui englobe le 13940 fabriqué par Avecia ; amino-silicones, englobant le Finish WR1600 fabriqué par Wacker Chemicals ; les additifs polymères pour huile, englobant le Plexol fabriqué par Rohm & Haas ; les additifs polymères pour le pétrole, englobant le FOA-2 fabriqué par Dupont ; les polyvinylpyrrolidones alkylées, englobant l'Antaron AV220 fabriqué par ISP Technologies ; les agents multifonctionnels de dispersion des pigments, englobant le Disperse Aydl fabriqué par Elementis DCP Inc. 13. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 10, dans lequel le dispersant est présent dans une fourchette de 0,1à 20 % en poids du toner ou du révélateur. 14. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, dans lequel le polybutène porte-toner liquide a une viscosité comprise entre 10 centistokes et 50 000 centistokes à 100 C, et peut donc être utilisé pour des révélateurs liquides du type à viscosité élevé ou à faible viscosité. 15. Toner ou révélateur pour des images électrostatiques selon la Revendication 1, comprenant de plus d'autres composants choisis dans le groupe comprenant les agents de préservation, les modificateurs de viscosité et les liants.