Химический состав и физические свойства тонера
Тонер – это обладающий особыми свойствами красящий порошок, применяемый для создания изображения в некоторых способах цифровой и лазерной печати.
Тонер состоит из микроскопических гранул.
Составные элементы гранулы тонера
Гранула тонера состоит из ядра, полимерной оболочки и различных добавок.
Ядро изготавливается из парафина, который при нагревании во фьюзере принтера плавится и выполняет роль смазки, не позволяя листу бумаги прилипать к валикам фиксации.
Полимерная оболочка – это своеобразный транспортир для остальных частиц тонера. Она связывает их в единое целое, придаёт способность приобретать заряд и закрепляться на листе бумаги. В настоящее время при производстве тонера используют полиэстер и стирен-акриловые полимеры.
Чтобы частицы тонера могли приобретать положительный или отрицательный заряд, к полимерной основе примешивается регулятор заряда (Charge Control Agent или ССА). Для придания тонеру отрицательного заряда используются азотные красители или органические кислоты, а для получения положительного заряда – нигрозиновые красители и четвертичные соли.
В состав тонера включаются частицы окиси железа (магнетида), которые обеспечивают его магнитные свойства. Для тонеров, используемых в однокомпонентных магнитных системах проявки, включение магнетида обязательно, так как он обеспечивает правильное функционирование системы. В однокомпонентных немагнитных системах проявки магнетид выполняет лишь одну функцию: снижает пыльность тонера. Поэтому его удельный вес в таких системах незначителен.
Для придания тонеру свойств, необходимых для его термического закрепления на бумаге, в состав микрогранул включают модификаторы. Модификаторы обеспечивают необходимую температуру размягчения тонера, придают изображению глянец. В качестве модификаторов могут быть использованы полипропилен, полиэтилен, воск или другие добавки.
Так как полимеры, используемые при производстве тонеров, бесцветны, к ним добавляются красящие пигменты. Для получения чёрного цвета в магнитные тонеры включается магнетид, а в немагнитные – сажа. Для получения цвета, отличного от чёрного, в полимеры включаются вкрапления красителей соответствующего цвета. Пигмент равномерно распределяется по поверхности каждой частицы тонера. Его масса составляет не более 10 % от массы гранулы.
Чтобы тонер можно было без труда перенести на фотобарабан, он должен обладать электрическим зарядом и текучестью. Для достижения обозначенных свойств в тонере присутствуют поверхностные добавки (агенты) в виде полимеров или амфорного диоксида кремния.
На рисунке 2 представлено многократно увеличенное изображение гранулы тонера, сделанное при помощи микроскопа. На рисунке 2 отчётливо видно округлое «тело» гранулы и вкраплённые в него добавки.
Средний размер гранул тонера составляет от 5 до 30 микрон. Чем мельче и однороднее гранулы, тем меньше их абразивное действие и тем выше разрешение, плотность и качество печати.
Тонер – это композиционный материал, который не имеет химической формулы. Элементы, из которых состоит тонер, должны соответствовать требованиям ТУ или ГОСТов на данный вид материалов, а также паспорту, акту технической приёмки, сертификату качества и гигиеническому сертификату.
К сожалению, химический состав и физические свойства тонера нельзя оценить невооружённым глазом. Чтобы получить полную характеристику свойств тонера, необходимо исследовать его под микроскопом, оценить форму гранул, разброс их размеров, текучесть, влажность, производительность и другие параметры (в общей сложности более 100).
Сополимеры стирола, которые входят в состав тонера, токсичны, их концентрация в воздухе рабочей зоны не должна превышать 10 мг/м.
Смесь частиц тонера, парящая в воздухе, может создавать пожароопасные и взрывоопасные концентрации. Нижний предел воспламенения такой смеси составляет 21 г/м.
Парящий в воздухе тонер вреден для здоровья человека, поскольку он не выводится из организма с мокротой, как пыль, а оседает на поверхности внутренних органов, покрывая их плотной чёрной плёнкой.
Чтобы обеспечить чистоту воздуха в рабочей зоне помещений, предназначенных для работы с тонером, необходимо оборудовать их приточно-вытяжной вентиляцией.
