COLOURED MAGNETIC TONER, PROCESS FOR ITS PREPARATION AND ITS USE

Abstract: 1. Coloured magnetic toner consisting of binder, colouring agent and magnetisable material consisting of platelet-shaped or scale-like magnetisable particles, characterised in that the magnetic particles have the composition FeOx , where 1.33 =< X =< 1.5, and the diameter of the platelets or scales is between 0.5 and 26 mu m and their diameter/thickness ratio is >= 5.

Description: Gefärbte magnetische Toner, Verfahren zu deren Herstellung und ihre Verwendung Die vorliegende Erfindung betrifft gefärbte magnetische Toner, bestehend aus Bindemittel, Farbmittel und magnetisierbarem Material, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung dieser Toner. Toner sind die farbgebende Komponente der heute weitverbreiteten elektrostatischen Fotokopiersysteme. Ubliche;r- weise werden schwarze Toner verwendet. Schwarze magnetische Toner enthalten als magnetisierbare Substanz Eisenpulver, Chromdioxid, gamma-Eisenoxid, Magnetit oder Ferritpulver. Um bunte Fotokopien herstellen zu können, ist man be nicht, auch bunte Toner einzusetzen. Im Falle der magnetischen Einkomponententoner für Fotokopierverfahren oder Magnetdrucker erweist sich die üblicherweise vorhandene starke Eigenfarbe der magnetisierbaren Komponente der Toner als Hindernis, farbreine bunte Toner herzustellen. In der EP-A 00 75 346 wird zur Aufhebung dieses Nachteils ein kompliziertes Verfahren zur Abdeckung der Eigen farbe eines magnetisierbaren Kerns durch Umhüllung mit der farbgebenden Komponente vorgeschlagen. Ein weiterer Vorschlag für die Herstellung roter oder brauner Toner ist die Verwendung alpha-eisenoxidhaltigen gamma-Eisenoxids gemäss der DE-A 33 13788. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist es, dass derartiges durch nichtmagnetisches alpha-Eisenoxid magnetisch verdünntes gamma-Eisenoxid eine niedrigere magnetische Sättigung als reines gamma-Eisenoxid aufweist. Es wird deshalb eine grössere Menge erforderlich verglichen mit reinem gamma-Eisenoxid, um ein bestimmtes magnetisches Verhalten des Toners zu erreichen. In der DE-A 33 15 005 wird darüber hinaus vorgeschlagen, vorzugsweise durch Sinterung hergestellte magnetische Teilchen mit mittlerem Durchmesser von 0,5 - 3,5 rm einzusetzen. Nachteilig ist bei dem genannten Vorschlag, dass eine relativ breite Teilchengrössenverteilung erhalten wird, so dass auch Anteile farbstarker kleiner Pigmentteilchen vorhanden sind. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen bunten magnetischen Toner zur Verfügung zu stellen, der es erlaubt, Fotokopien oder Magnetdrucke mit Farben hoher Sättigung herzustellen. Uberraschenderweise wurde nun gefunden, dass im Falle von plättchen- bzw. schuppenförmiger magnetisierbarer Teilchen als magnetische Komponente eines Einkomponenten toners dessen Farbe nur unwesentlich durch die Eigenfarbe des Magnetikums, sondern durch die zugesetzten farbstarken Farbmittel bestimmt wird. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit gefärbte magnetische Toner, bestehend aus Bindemittel, Farbmittel und magnetisierbarem Material, wobei das magnetisierbare Material aus plättchen- oder schuppenförmigen magnetischen Teilchen besteht. Als plättchenförmige magnetisierbare Teilchen können insbesondere solche aus Eisen oder Ferrit (z.B. Bariumferrit) eingesetzt werden. Besonders bevorzugt als plättchenförmige magnetische Teilchen sind Eisenoxide der Zusammensetzung Fe0, wobei 1,334 x < 1,5 ist. Als Ausgangsverbindung für die Herstellung eines derartigen Eisenoxids ist plättchenförmiges alpha-Eisenoxid geeignet. Dieses ist in Form von natürlichem Waldensteiner Glimmer (micaceous iron oxide) verfügbar. Wesentlich bessere Ergebnisse sind aber zu erhalten, wenn synthetisches plättchenförmiges alpha-Eisenoxid eingesetzt wird, wie es z.B. in der DE-A 30 19 404 und in der EP-A 00 14 382 beschrieben ist. Das plättchenförmige alpha-Eisenoxid kann durch Reduktion mit Reduktionsmitteln, vorzugsweise mit Wasserstoff bei 250-600 C, in Magnetit unter Erhalt der Form überführt werden. Das so erhaltene magnetische Pigment kann direkt als magnetische Komponente in den erfindungsgemässen Tonern eingesetzt werden. Der Durchmesser der im erfindungsgemässen Toner eingesetzten magnetischen Teilchen liegt oberhalb der optimalen Teilchengrösse von Farbpigmenten, er beträgt vorzugsweise zwischen 0,5 und 25 zur das Durchmesser/Dicke Verhältnis beträgt vorzugsweise > 5. Dabei ist es vorteilhaft solche magnetischen Teilchen einzusetzen, die möglichst wenig kleine Teilchen enthalten und eine enge Teilchengrössenverteilung aufweisen. Weiterhin sollten diese Teilchen während ihrer Herstellung nicht oder nur wenig versintert sein, was sich nachteilig auf ihre Dispergierbarkeit auswirken könnte. Sie lassen sich dann mühelos in ein Bindemittel oder eine Bindemittel lösung ohne besonderen Aufwand an Dispergierenergie durch einfaches Einrühren in einen guten Dispergierzustand überführen. Als Bindemittel in den erfindungsgemässen Toners werden solche eingesetzt, die Polymere oder Copolymere auf Basis Polystyrol, Polyester, Polymethacrylat oder Polyethylen enthalten, wie sie unter anderem in der DE-A 33 15 005 aufgeführt sind. Als Farbmittel im Sinne dieser Erfindung ist eine Vielzahl von organischen und/oder anorganischen Farbmitteln geeignet, wie sie unter anderem in der DE-A 33 15 005 und der EP-A 00 75 346 beschrieben sind. Besonders bevorzugt ist es, wenn dem Toner zur Steigerung der Streuung mindestens ein Weisspigment mit hohem Streuvermögen zugesetzt wird. Besonders gute Resultate werden mit Tonern erzielt, in denen die magnetischen Teilchen die Zusammensetzung FeOx mit 1,4 1 x 1,5 aufweisen. Der Einsatz dieses Oxides als magnetisierbare Komponente führt zu helleren, gesättigten Farben, besonders bei gelben, grünen und blauen Tonern. Die erfindungsgemässen Toner werden hergestellt durch Vermischen von magnetisierbaren Teilchen, Farbmitteln und Bindemitteln, wobei vorzugsweise Mischaggregate mit geringer Scherkraftentwicklung eingesetzt werden. Dabei geht man vorteilhaft so vor, dass die Farbmittel und die magnetisierbaren Teilchen dem Bindemittel zugesetzt werden. Die erfindungsgemässen Toner sind besonders geeignet für die Verwendung in elektrostatischen Fotokopiersystemen und Magnetdruckern. Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft erläutert, ohne dass darin eine Einschränkung zu sehen ist. Die farbliche Beurteilung der Pigmentmischungen erfolgt dabei nach Einarbeiten in einem Bindemittel und Herstellen eines Lackabzuges nach den Normen DIN 6174 und 55 985, da die farbmetrische Beurteilung von Pulvern schlecht reproduzierbare Ergebnisse liefert. Die ermittelten Kenngrössen L (Helligkeit) und C (Sättigung) dienen zur eindeutigen farblichen Beurteilung der Pigmentmischung, wobei eine Farbe mit grösserer Sättigung bzw. Helligkeit einen brillanten visuellen Eindruck erzeugt. In den folgenden Beispielen sind einige Farbmittel ausgewählt worden, die den bevorzugten Farbbereich charakterisieren. Aus der oben angegebenen Liste der Farbmittel kann der Fachmann weitere geeignete Farbmittel auswählen. Als geeignetes Weisspigment wird in den Beispielen ein handelsübliches leicht dispergierbares Titandioxidpigment mit Rutilstruktur (Bayertitan R-KB-2, Handelsprodukt der Bayer AG) eingesetzt. Es können auch andere stark streuende Weisspigmente (Titandioxid-Anatas, Zinksulfid) zur Anwendung kommen. Beispiel 1 Herstellung des plättchenförmigen magnetischen Materials Als Ausgangsmaterial wurde plättchenförmiges alpha-Eisenoxid gemäss EP-A 00 14 382 eingesetzt. Es hat eine spezifische Oberfläche (N2-Adsorption, BET-Methode) von 1 m2/g. Der mittlere Teilchendurchmesser beträgt etwa 10 am, die Dicke der Teilchen 0,05 m. Aus dem alpha-Eisenoxid wurde durch Reduktion mit feuchtem Wasserstoff bei 4000C in 90 min ein Magnetit hergestellt, der anschliessend zur Erreichung des gewünschten Bronzetones mit Luft bei 2600C in 180 min oxidiert wurde. Der FeO-Gehalt des Endproduktes beträgt 10 Gew.-%, was der Zusammensetzung Fell,445 entspricht. Die spezifische Oberfläche des Vorproduktes und die Teilchengrösse ist beim Endprodukt erhalten geblieben. Eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme ist in Fig. 1 wiedergegeben. Die magnetischen Eigenschaften des Endproduktes sind durch die Koerzitivkraft von 488 Oe und die magnetische Sättigung von 370 G cm3/g gekennzeichnet. Beispiel 2 Herstellung der Pigmentmischung Die Präparation der Mischung aus dem plättchenförmigen magnetischen Material, einem Farbmittel und einem Weisspigment erfolgte durch trockenes gemeinsames Vermahlen in einer Schwingmühle (Dismembrator der Firma Braun/ Melsungen, Teflonmahlbehälter mit 2 Achatkugeln) während 1 min. Es können auch andere Mahl- bzw. Mischaggregate eingesetzt werden. Es ist jedoch darauf zu achten, dass die Plättchen bei der Mahlung nicht zerstört werden. Für die verschiedenen Farben wurden in der Pigmentmischung eingesetzt: a. Blau 1,84 g plättchenförmiges Material nach Beispiel 1 1,6 g Weisspigment (Bayertitan R-KB-2/Handelsprodukt der Bayer AG) 0,34 g Heliogenblau K 7080 (Handelsprodukt der BASF AG) b. Grün 1,84 g plättchenförmiges Material nach Beispiel 1 1,6 g Weisspigment (Bayertitan R-KB-2/Handelsprodukt der Bayer AG) 0,17 g Heliogengrtln 8680 (Handelsprodukt der BASF AG) 0,17 g Paliotolgelb K 0961 HD (Handelsprodukt der BASF AG) c. Gelb 1,84 g plättchenförmiges Material nach Beispiel 1 1,6 g Weisspigment (Bayertitan R-KB-2/Handelsprodukt der Bayer AG) 0,17 g Paliotolgelb K 2141 HD (Handelsprodukt der BASF AG) 0,17 g Paliotolgelb K 0961 HD (Handelsprodukt der BASF AG) d. Rot 1,84 g plättchenförmiges Material nach Beispiel 1 0,8 g Weisspigznent (Bayertitan R-KB-2/Handelsprodukt der Bayer AG) 0,68 g Paliogenrot 3911 K (Handelsprodukt der BASF AG). Beispiel 3 Herstellung der Pigmentmischung ohne Mahlung Um die gute Dispergierbarkeit des erfindungsgemässen magnetischen Materials nach Beispiel 1 zu zeigen, wurde eine Pigmentmischung wie im Beispiel 2 c durch einfaches Vermischen mit einem Spatel hergestellt. Beispiel 4 Herstellung eines Lackabzuges für die farbmetrische Beurteilung 1 g der Pigmentmischung nach Beispiel 2 bzw. 3 wurden in 4 g Bindemittel (Alkydal F 48, Handelsprodukt der Bayer AG) eingerührt und mit 2 x 100 Umdrehungen ohne Belastung auf einer Tellerfarbenanreibemaschine der Firma Engelsmann vermischt. Mit Hilfe eines Abziehlineals wurde dann auf weissem Karton ein Lackabzug von 90 m Filmdicke hergestellt. Der Lackfilm trocknete vor der Messung 24 h. Beispiel 5 Farbmetrische Beurteilung Die farbmetrische Beurteilung der Lackabzüge nach Beispiel 4 wurde gemäss DIN 6174 mittels eines Spektral-Farbmessgerätes (Macbeth, Kollmorgen Corp., USA) durchgeführt. Die Messgeometrie war diffus / 80 ohne Glanzausschaltung. Für die Helligkeit H und die Sättigung C wurden die Werte ermittelt, die in der Tabelle 1 aufgeführt sind. Die Tabelle enthält auch die Daten der Vergleichsbeispiele A und B. Aus den Werten ist zu ersehen, dass die Vergleichsbeispiele nahezu überall deutlich schlechter abschneiden. Um dies zu verdeutlichen, wurde die Differenzbeträge von Helligkeit und Sättigung der Vergleichsbeispiele gegenüber der erfindungsgemässen Variante aufgeführt (#L*, #C*). Die ungemahlene Probe nach Beispiel 3 schneidet sogar besser ab als die gemahlene nach Beispiel 2 c. Hier zeigt sich die hervorragende Dispergierbarkeit des erfindungsgemässen magnetischen plättchenförmigen Materials. Vergleichsbeispiel A Zu Vergleichszwecken wurde aus einem handelsüblichen magnetischen Tonerpigment - Bayferrox 8610 ; Handelsprodukt der Bayer AG - durch Temperung und Reduktion ein grobteiliger Magnetit hergestellt. Bayferrox 8610 wurde bei 7000C 30 min lang unter Luft getempert und anschliessend bei 4000C 120 min mit feuchtem Wasserstoff reduziert. Das entstandene Pigment ist durch folgende Daten charakterisert: Koerzitivkraft: 285 Oe spezifische Sättigung: 1006 Gcm3/g FeO-Gehalt: 31 Gew.-% Mit diesem Pigment wurden Pigmentmischungen entsprechend Beispiel 2 a - d hergestellt. Vergleichsbeispiel B Das magnetische Material nach Vergleichsbeispiel A wurde 120 min bei 2800C unter Luft oxidiert. Koerzitivkraft: 170 Oe spezifische Sättigung: 787 Gcm3/g spezifische Oberfläche: 3,3 m2/g FeO-Gehalt: 0,4 Gew.-% Mit diesem Pigment als magnetischer Komponente wurde Pigmentmischungen entsprechend dem Beispiel 2 a - d hergestellt. Eine Mischung ohne Vormahlung entsprechend Beispiel 3 wurde ebenfalls präpariert (Be). Tabelle 1 EMI12.1 Pigmentmischung <SEP> Helligkeit <SEP> Sättigung <SEP> [Vergleich <SEP> mit <SEP> Bezugsprobe] <tb> nach <SEP> Beispiel <SEP> L* <SEP> C* <SEP> #L* <SEP> #C* <SEP> Farbton <tb> ---------------------------------------------------------------------------------- A <SEP> 36,2 <SEP> 16,0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> blau <tb> B <SEP> 37,6 <SEP> 15,8 <SEP> +1,4 <SEP> -0.2 <tb> 2 <SEP> a <SEP> 43,4 <SEP> 28,0 <SEP> +7,2 <SEP> +12,0 <tb> A <SEP> 41,2 <SEP> 8,4 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> grün <tb> B <SEP> 45,7 <SEP> 9,7 <SEP> +4,5 <SEP> +1,3 <tb> 2 <SEP> b <SEP> 54,3 <SEP> 25,9 <SEP> +13,1 <SEP> +17,5 <tb> A <SEP> 41,1 <SEP> 7,7 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> gelb <tb> B <SEP> 49,2 <SEP> 22,0 <SEP> +8,1 <SEP> +14,3 <tb> 2 <SEP> c <SEP> 59,3 <SEP> 32,2 <SEP> +18,2 <SEP> +24,5 <tb> A <SEP> 32,2 <SEP> 10,6 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> rot <tb> B <SEP> 37,1 <SEP> 27,5 <SEP> +4,9 <SEP> +16,9 <tb> 2 <SEP> d <SEP> 39,3 <SEP> 27,3 <SEP> +7,1 <SEP> +16,7 <tb> A <SEP> 42,0 <SEP> 7,8 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> gelb <tb> B <SEP> 47,5 <SEP> 17,7 <SEP> +5,5 <SEP> +9,9 <tb> 3 <SEP> 67,1 <SEP> 36,0 <SEP> +19,1 <SEP> +28,2 <tb> -----------------------------------------------------------------------------

Claims: Patentansprüche 1. Gefärbter magnetischer Toner, bestehend aus Binde mittel, Farbmittel und magnetisierbarem Material, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisierbare Ma terial aus plättchen- oder schuppenförmigen magne tischen Teilchen besteht. 2. Toner gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Teilchen die Zusammensetzung FeOx haben, wobei 1,33 $ x 6 1,5 ist. 3. Toner gemäss einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Plättchen bzw. Schuppen zwischen 0,5 und 26 gm beträgt und ihr Durchmesser/Dicke-Verhältnis > 5 beträgt. 4. Toner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, dass farbstarke organische und/oder anorganische Farbmittel und mindestens ein Weiss- pigment mit hohem Streuvermögen zugesetzt werden. 5. Toner gemäss den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass bevorzugt brillante gelbe, grüne und/ oder blaue organische und/oder anorganische Farb mittel und magnetische Teilchen der Zusammensetzung FeOx mit 1,4 c x # 1,5 enthalten sind. 6. Verfahren zur Herstellung der magnetischen Toner ge mäss einem der Ansprüche 1 bis 5 durch Vermischen von magnetisierbaren Teilchen, Farbmitteln und Bin demittel, dadurch gekennzeichnet, dass Mischaggregate mit geringer Scherkraftentwicklung eingesetzt werden. 7. Verwendung der Toner gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 in elektrostatischen Fotokopiersystemen und Mag netdruckern.

Inventors: BUXBAUM, GUNTER, DR., WIESE, JURGEN, DR., Wiese, Jürgen, Dr.
Applicants: BAYER AG
Application year: 1985
Main classification: G03G9
IPC codes: G03G9, G11B5