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Procédé de fixage d'un toner dans un appareil d'impression ou de
reproduction de documents et compositions utilisables dans ce procédé
La présente invention se rapporte à un procédé de fixage d'un toner dans
un appareil d'impression ou de reproduction de documents et à des compositions
utilisables dans ce procédé.
Il est connu d'utiliser des hydrocarbures halogénés, seuls ou mélangés à
d'autres composés organiques, à l'état gazeux, comme agents fixateurs
chimiques
d'un toner à un support d'enregistrement dans des appareils d'impression ou de
reproduction de documents, appareils dans lesquels le toner a été
préalablement
déposé sur le support d'enregistrement, par exemple par voie électrostatique.
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est manifeste que l'agent fixateur mis en oeuvre doit impérativement ne pas
présenter de point éclair dans les conditions de température et de pression
régnant
dans les appareils d'impression ou de reproduction. Un agent fixateur
classique est
constitué d'un mélange azéotropique de 1,1,2-trichlorotrifluoroéthane (CFC-
113)
et d'acétone, tel que proposé dans le brevet US-A-4311723. Toutefois, le CFC-
113 étant suspecté d'un impact négatif sur la couche d'ozone stratosphérique,
des
réglementations internationales interdisent à terme son utilisation. Des
agents
fixateurs de remplacement ont déjà été proposés, notamment du 1,1-dichloro-
2,2,2-trifluoroéthane (HCFC-123) ou du 1,1-dichloro-1-fluoroéthane (HCFC-
141b) (WO-A-93/10485), des compositions à base de composés perfluorés
(EP-A-0465037), ainsi que des compositions à base de HCFC-141b
(EP-A-0605128). Ces compositions ne sont cependant pas totalement
satisfaisantes, notamment en raison de leur toxicité (HCFC- 123), de leur
potentiel
de destruction de l'ozone non nul (HCFC-123 et HCFC-141b) et/ou de leur trop
longue durée de vie atmosphérique (composés perfluorés).
La présente invention a pour but de fournir un procédé de fixage d'un
toner dans un appareil d'impression ou de reproduction de documents qui ne
présente plus les inconvénients des procédés connus.
L'invention concerne dès lors un procédé de fixage d'un toner à un support
d'enregistrement dans un appareil d'impression ou de reproduction de
documents,
par mise en contact du support d'enregistrement sur lequel est déposé le toner
avec un agent fixateur chimique à l'état gazeux, qui se caractérise en ce que
l'agent fixateur contient un hydrofluorocarbure en C3-C6.
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Par hydrofluorocarbure en C3-C6, on entend désigner les hydrocarbures
saturés, aliphatiques ou alicycliques, constitués uniquement de carbone, de
fluor
et d'hydrogène, comprenant de 3 à 6 atomes de carbone, au moins un atome de
fluor et au moins un atome d'hydrogène. En particulier, des
hydrofluorocarbures
utilisables comme agent fixateur dans le procédé selon l'invention sont les
hydrofluoroalcanes de formule générale CaHbFc, dans laquelle a est un nombre
entier de 3 à 5, b est un nombre entier de 1 à (a+2) et c est un nombre entier
de a
à(2a+1). Les hydrofluoroalcanes tels que définis ci-dessus, contenant 4 atomes
de carbone sont préférés. A titre d'exemple, l'hydrofluoroalcane de l'agent
fixateur
utilisé dans le procédé selon l'invention peut être sélectionné parmi les
composés
de formule brute C3H3F5, C4H5F5, C4H4F6 et C5H2F10, comme le 1,1,1,3,3-
pentafluoropropane WC-245fa), le 1,1,2,2,3-pentafluoropropane (BFC-245ca),
le 1,1,1,3,3-pentafluorobutane WC-365mfc), le 2-méthyl-1,1,1,3,3-
pentafluoropropane (BFC-365mps), le 1, 1, 1,4,4,4-hexafluorobutane (HFC-
356mff), le 1,1,1,2,2,4-hexafluorobutane (HFC-356mcf) et le
1,1,1,2,2,3,4,6,6,6-
décafluoropentane (HFC-4310mee). Le 1, 1, 1,3,3 -pentafluorobutane convient
très
bien. L'agent fixateur peut, en variante, comprendre un mélange
d'hydrofluorocarbures en C3-C6 tels que définis plus haut.
De préférence, l'agent fixateur contient également un co-solvant. Par co-
solvant, on entend désigner un composé organique, ou un mélange de plusieurs
composés organiques, miscible avec l'hydrofluorocarbure en C3-C6 dans des
proportions pondérales de 1:100 à 1:1.
Des co-solvants utilisables dans les agents fixateurs mis en oeuvre dans le
procédé selon l'invention comprennent les alcools en C1-C3 (par exemple le
méthanol, l'éthanol, le propanol, et l'isopropanol); les cétones en C3-C6 (par
exemple l'acétone, la méthyléthylcétone, la méthylbutylcétone, la
méthylisobutylcétone et la diéthylcétone); les esters en C2-C8, formés au
départ
d'un acide carboxylique, tel que l'acide formique, l'acide acétique, l'acide
propionique ou l'acide butyrique, et d'un alcool tel que le méthanol,
l'éthanol ou le
propanol; et les hydrocarbures chlorés en C1-C3 (par exemple le
dichlorométhane, le 1,2-dichloroéthylène-trans et le 1,2-dichloroéthylène-
cis).
Les cétones et les esters sont des co-solvants préférés. Les esters sont les
co-solvants les plus préférés. Parmi les cétones, l'acétone est
particulièrement
préférée. Parmi les esters, l'acétate d'éthyle, l'acétate de méthyle, le
formiate
d'éthyle et le formiate de méthyle sont préférés. L'acétate d'éthyle est tout
particulièrement préféré.
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La teneur en hydrofluorocarbure en C3-C6 dans l'agent fixateur est
avantageusement au moins égale à 50 %, de préférence au moins égale à 60 %, du
poids total de la composition d'agent fixateur. L'agent fixateur peut être
constitué
uniquement de l'hydrofluorocarbure en C3-C6. De préférence, la teneur en
hydrofluorocarbure en C3-C6 n'excède pas 98 %, de manière particulièrement
préférée 96 % et de manière tout particulièrement préférée 90 % du poids total
de
la composition d'agent fixateur.
La teneur en co-solvant dans l'agent fixateur mis en oeuvre dans le
procédé selon l'invention est avantageusement au moins égale à 2 %, de
préférence au moins égale à 4 %, et de manière particulièrement préférée au
moins égale à 10 %, du poids total de la composition d'agent fixateur. La
teneur
en co-solvant n'excède pas généralement 40 %, de préférence 30 % et de manière
particulièrement préférée 20 %, du poids total de la composition d'agent
fixateur.
L'agent fixateur mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention peut
contenir, en plus de l'hydrofluorocarbure et du co-solvant, des additifs
permettant
d'améliorer les performances du procédé de fixage, en particulier des
stabilisants,
tels que des nitroalcanes (par exemple le nitrométhane ou le nitroéthane) et
des
époxydes (par exemple l'oxyde de propylène ou l'oxyde de butylène).
Dans le procédé selon l'invention, la mise en contact du support
d'enregistrement sur lequel est déposé le toner avec l'agent fixateur chimique
gazeux peut être réalisée dans tout dispositif entraînant le support
d'enregistrement comportant le toner à fixer dans une chambre contenant des
vapeurs de l'agent fixateur. De tels dispositifs sont décrits par exemple dans
le
brevet US-A-4311723 et dans la demande de brevet EP-A-605128.
Classiquement, le support d'enregistrement comportant l'image formée par le
toner traverse une chambre de fixage dont l'atmosphère est saturée en vapeurs
de
l'agent fixateur, à une température de 50 à 100 C. L'agent fixateur mis en
oeuvre
provoque un fixage très rapide du toner au support d'enregistrement, ce qui
permet une cadence d'impression ou de reproduction élevée. Typiquement, le
support d'enregistrement comportant le toner à fixer est mis en contact avec
l'agent fixateur pendant une durée de 0,5 à 3 secondes.
Les toners qui peuvent être fixés par le procédé selon l'invention sont
constitués de particules finement divisées, s'écoulant librement, à base de
résines
thermoplastiques colorées ou pigmentées, par exemple par du noir de carbone,
tels que décrits notamment dans Kirk-Othmer - Encyclopedia of Chemical
Technology, 4ème Ed., Vol.9, pages 270-271, dans le chapitre relatif à
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l'électrophotographie. Le procédé selon l'invention s'applique en particulier
au
fixage de toners en poudre constitués essentiellement d'une matrice
polymérique,
telle que par exemple une matrice à base de polystyrène ou de polyester, et
d'un
pigment. Le procédé selon l'invention dans lequel l'agent fixateur contient un
co-
solvant est particulièrement bien adapté au fixage de toners comportant une
matrice polymérique à base de polyester.
Le procédé selon l'invention permet de fixer un toner à de nombreux
supports d'enregistrement, en particulier à du papier, à des feuilles
transparentes
en matière synthétique polymérique et à des tissus naturels ou synthétiques.
L'agent fixateur mis en oeuvre dans le procédé selon l'invention n'altère
généralement pas les supports d'enregistrement habituellement utilisés dans
les
procédés d'impression ou de reproduction mettant en oeuvre des toners en
poudre.
L'invention concerne également les compositions contenant un
hydrofluorocarbure en C3-C6 et un ester en C2-C8, correspondant aux agents
fixateurs préférentiellement utilisés dans le procédé de fixage selon
l'invention.
Les exemples non limitatifs qui suivent sont donnés à titre illustratif.
Exemple 1
Dans un ballon d'une capacité de 11, surmonté d'un condenseur, on a placé 3 ml
d'un agent fixateur constitué de 80 % en poids de 1,1,1,3,3-pentafluorobutane
(IFC-365mfc) et de 20 % en poids d'acétate d'éthyle, puis on a plongé le
ballon
dans un bain thermostatique maintenu à 95 C, de manière à vaporiser
totalement
l'agent fixateur dans le ballon. On a ensuite introduit dans le ballon,
pendant 2
secondes, une languette de papier sur laquelle on avait préalablement disposé
du
toner comportant une matrice polymérique à base de polyester (type A2.5 -
S26312-F497 de Siemens-Nixdorf). Après ce traitement, le toner s'est révélé
solidement fixé au papier.
Exemples 2-8
L'exemple 1 a été répété en remplaçant l'agent fixateur par d'autres. La
nature des
agents fixateurs utilisés et le degré de fixage obtenu sont rapportés au
tableau I
ci-après.
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Tableau I
Exemple Agent fixateur (% poids) Degré de fixage*
2 HFC-365mfc / acétone (80/20) + + +
3 HFC-365mfc / éthanol (80/20) + +
4 HFC-365mfc / trans-1,2- +
dichloroéthylène (70/30)
HFC-365mfc / acétate d'éthyle + + +
(90/10)
6 HFC-365mfc / formiate de + + +
méthyle (80/20)
7 HFC-365mfc / formiate d'éthyle + + +
(80/20)
8 HFC-365mfc / acétate de méthyle +++
(80/20)
+ + + = excellent ; + + = très bon; + = bon
Exemples 9-11
Pour les agents fixateurs repris au tableau H, on a recherché l'existence
5 d'un point éclair en creuset fermé (Pensky-Martens), selon la norme ASTM D93-
90. Bien que des co-solvants tels que l'acétone ou l'acétate d'éthyle soient
très
inflammables, aucun des agents fixateurs testés ne possède de point éclair. Le
HFC-365mfc a donc un effet inertant très marqué sur l'inflammabilité de ces co-
solvants.
Tableau II
Exemple Agent fixateur (% poids)
9 HFC-365mfc / acétate d'éthyle pas de point éclair
(80/20) entre -38 et 35 C
10 HFC-365mfc / acétone (80/20) pas de point éclair
entre -3 8 et 3 5 C
11 HFC-365mfc / trans-1,2- pas de point éclair
dichloroéthylène (70/30) entre -30 et 40 C
