CS213816B1 - Dielectric material - Google Patents

Description

(54) Dielektrický materiál

Vynález se týká dielektrického materiálu na bázi elektrovodivé papírové podložky a dielektrické vrstvy se schopností přenosu světlem modulovaného elektrostatického signálu fotovodivého masteru, případně s využitím peo přímý tisk z koncových výstupů elektronických počítačů.

Je známo použití záznamových dielektrických materiálů pro snímání modulovaného elektrostatického záznamu z polovodičového organického nebo anorganického masteru. V tomto případě je nejdříve fotovodivá vrstva po opatření povrchovým elektrostatickým nábojem exponována, vytvořený záznam je pak přímý®kontaktem přenesen na povrch dielektrického materiálu a zde elektroforeticky vyvolán kapalinovou nebo práškovou elektrografickou vývojkou. Tento způsob reprodukce má některé zásadní přednosti ve srovnáni s klasickými elektrografickými technikami. Poprvé je zde při relativně velmi rychlém a zcela fyzikálním způsobu reprodukce dosahováno kvality, která je obvyklá u halogenstříbrných reprodukcí a to především z hlediska vysoké density tmavých ploch, rovnoměrností a podáním polotónů a nakonec vysokou bělostí pozadí.

Výroba těchto materiálů je nenáročná, přičemž odpovídá ostatním běžným elektrografickým materiálům. Dielektrický materiál je obvykle vyráběn polevem dielektrické vrstvy na specielně vodivě upravenou papírovou podložku. Vodivost papírové podložky musí být v tomto případě nejen povrchové, ale i objemová.-.(tedy napříč vrstvou), přičemž se opti213 816

213 816 * 6 7 mální výsledky dosahují při hodnotách specifického odporu 1.10 až 5.10' ohmů. Specifický odpor je tedy asi o 1 - 1,5 řádu nižší než u běžných elektrografických papírových podložek. Dalším požadavkem na použitou podložku je její bělost, které musí být co největší, což je nutné v souvislosti s relativně nízkým nánosem málo opacitní dielektrické vrstvy.

Vlastní dielektrická vrstva pak musí splňovat řadu elektrických mechanických a dále strukturálních vlastností pro zabezpečení správné funkce v uvedených systémech. Z hlediska elektrických vlastností je prvořadým požadavkem vysoká dielektrická konstanta vrstvy, čehož je dosahováno především výběrem vhodného pryskyřičného pojivá, dále pak a to především použitím vhodných anorganických pigmentů na příklad TiOg, CaCO-j, BaSO^ a podobně. Použité pigmenty pak musí být velmi čisté, tj. zvláště nesmí obsahovat volné ionty způsobující v elektrickém poli vznik zkratů a vodivých můstků v dielektrické vrstvě, a β tím související rychlé a nepravidelné snižování přijatého povrchového potenciálu.

Značný důraz se pak klade na použité způsoby dispergace pigmentů v pryskyřičném pojivu, nebot je nutno dosáhnout vysoké homogenity disperze při velikosti částic asi 5-25 mikrometrů, což vyžaduje použití speciálních technik, z nichž lze jmenovat především použití nízkopojivóvé dispergace. Pro přípravu dielektrických vrstev byla dosud používána různé organické pojivá například polyvinylbutyral, akrylové kopolymery, polyvinylacetát, polyvinylchloraacetát, polystyren, polymethylmetakrylét, fenolformaldehydové pryskyřice a podobně. Dielektrické vrstvy připravené z vhodného pojivá a dielekrického pugmentu jsou nanášeny na elektrovodivou papírovou podložku v relativně slabých nánosech 4-15 mikrometrů, přičemž pro jednotlivé systémy je nutno sílu nánosu přizpůsobit a dále pak dodržet s tolerancí asi 5 %, nebot konečná síla vrstvy (po usušení) silně ovlivňuje elektric ké charakteristiky materiálu (kapacitu a odpor) a tím i charakteristiky reprodukce, případně kvalitu polotónových ploch a podobně.

Jako další známý systém využívající dielektrický materiál je možno jmenovat elektromechanický záznam signálů, například jako záznamové medium pro koncové výstupy elektronických počítačů. Zde se jedná o nejmodernější záznamový systém, jemuž předcházely systémy mechanického a termografického zápisu výstupních dat. Přednosti dielektrického záznamu jsou zde především ve výstupní tiskové rychlosti, které je až 10 krát vyšší ve srovnání s klasickými systémy, nenáročnost zařízení, tichý provoz a nízká provozní i pořizovací cena systému. Současně je dosahována vysoká kvalita tisku. Určitou nevýhodou prozatím zůstává pouze jediný výstupní originál (u mechanických tiskáren je možno použít pro získání vět šího počtu kopií karbonové papíry). Současný rozvoj těchto systémů věak ukazuje na možnos ti řešení použitím vícenásobné tiskové (záznamové) hlavy, případně další reprodukcí jediného originálu na diazomateriél a podobně. V současné době většina vyráběných moderních počítačů je vybavena dieléktrickou tiskárnou, pouze pro omezený okruh například ruční a stolové kalkulačky zůstává vhodné užiti termografického záznamu. Současná oblíbenost i per spektivy dielektrockého záznamu spočívají předevěím v dokonalé čitelnosti záznamu, schopnosti reprodukovat libovolné programované texty, grafy, výkresy a podobně. K záznamu obrazu je zapotřebí extrémně nízké energetické úrovně 10“^ až 10”? coulombů/cm^, systém je dále velmi perspektivní pro možnost značného zrychlení záznamu výstupních údajů, pro možnost

213 816 tisku v barvách a podobně. Princip záznamu spočívá v použití tzv. hrotové záznamové hlavy řízené přímo, případně osciloskopem, s možností kontinuelního i diskontinuelního zápisu s běžnou rychlostí 10 - 40 cm/s v libovolné tiskové šíři.

I když se jedná o velmi perspektivní systém s řadou aplikací a návazností, používaný materiál nesplňuje dosud řadu vlastností pro další rozvoj uvažovaných systémů. V prvé řadě lze jmenovat nesoulad mezi elektrickými vlastnostmi dielektrická vrstvy a mechanickými vlastnostmi materiálu. Dosud používané vrstva způsobují silné kroucení materiálu, přičemž použití známých plastifikátorů způsobuje degradaci elektrických vlastností. Povrchový elektrostatický náboj v tomto případě je málo stabilní, dochází k rychlému poklesu potenciálu ještě před elektroforatickým vyvoláním obrazu. Obtížně je dále dosahována požadovaná vysoká hodnota dielektrické konstanty a odporu u vrstvy, což je pak příčinou nízkých nabíjecích potenciálů (obvykle pod 200 V), s tím pak související nízká densita obrazu. Zesilování vrstvy (zvýšení nánosu) pak z principielních důvodů není možné nebo má pouze omezený efekt (snižuje se kapacita vrstvy), řešení je současně neekonomické.

Byl nyní nalezen a je předmětem tohoto vynálezu dielektrický materiál na bázi elektrovodivé papírové podložky vyznačený tím, že dielektrická vrstva obsahuje 15 - 70 % hmotnostních anorganickáhb pigmentu o dielektrické konstantě vyšší než 15, dále 30 - 85 % hmotnostních kopolymeru styren alkyl akrylátú s kyselinou akrylovou a 3 - 15 % hmotnostních polyalfamethylstyrenu. Jako pigment je možno použít s výhodou lithopon, uhličitan vápenatý, ZnS, TiOg, různé typy koloidníoh, případně hydratovaných ŠiOg, dále odpad SÍO2 z výroby křemíku, dále kysličník zinečnatý s nízkým pbsahem volného zinku a podobně. Kopolymer styrenu může obsahovat alkyl dielkyl ^Gl~^G10’ obsah kyseliny akrylové může být v rozsahu 1 - 10 % hmotnostních, při výsledném čísle kyselosti 30 - 70 mg KOH/g pojivá. Dielektrické vrstvy využívající výše uvedenou sestavu jsou nanášeny na papírovou podložku za použití vhodného organického rozpouštědla, případně směsi rozpouštědel. Optimálních výsledků je v tomto případě dosahováno při použití směsi toluenu a ethanolu.

Použití dielektrického materiálu dle vynálezu přináší následující výhody. Je dosahováno vysokých nabíjecích potenciálů v rozsahu 300 - 460 V s nízkým vlastním vybíjecím proudem. S tím pak souvisí možnost dosažení vysokých tiskových hustot 1,8 - 2,5. Materiál má dokonalou rovinnost a je použitelný v rozmezí r.v. 20 - 75 % jak pro systém přenosu náboje z fotovodivého masteru, tak'i pro přímý záznam na hrotových hlavách koncových tiskáren elektronických počítačů.

Příklad provedení;

Ve vysokoobrátkovém mixeru ae disperguje směs o složení:

g lithoponu

170 g kopolymeru styren butylakrylát kyselina akrylová s číslem kyselosti 40 mg KOH/g jako 50 % roztok v toluenu g polyalfamethylstyrenu

120 ml toluenu ml ethylalkoholu

213 816

Disperguje se za chlazení na velikost částic 10 - 15 mikrometrů. Nanáší se na papírovou vodivě upravenou podložku pomocí spirálové rakle. Nános po usušení činí 10 - 12 mikrometrů. Při hodnocení na přístroji Dyntest 90 byla zaznamenána hodnota maximálního potenciálu ve výši 400 - 450 V. Materiál se zpracuje například na přistojí Minolta typ EG 101 (přenosové zobrazení) nebo v tiskárně typu Statos (přímý záznam). Vyvolání elektroforeticky kapalinovou vývojkou. Reprodukce na tomto materiálu mají vysokou densitu, dobrou reprodukci šedých tónů a zcela bílé pozadí bez přítomnosti závoje; po mechanické stránce jsou kopie zcela rovinné v rozsahu r.v. 35 - 75 %.

2. V perlovém dispegátoru se homogenizuje za současného mletí následující směs:

g kysličníku titaničitého

180 g kopolymeru ethybutylakrylátu s kyselinou akrylovou a styrenem, číále kyselosti 45 mg KOH/g g polyalfamethylstyrenu 120 ml toluenu ml ethylalkoholu

Dispeguje se za chlazení na velikost částic 15 - 20 mikrometrů, nanáší se spirálovou *7 raklí na papírovou, vodivě upravenou podložku (1 - 5.10 ohmů). Nános po usušení činí 6-7 mikrometrů. Při hodnocení na přístroji Dyntest 90 byl zjištěn maximální potenciál 320 - 360 V. Takto připravený materiál je vhodný pro vysokorychlostní tiskárny elektronických počítačů. Lze jej použít pro různé typy těchto tiskáren. Vyvolání je prováděno kapalinovou vývojkou elektroforeticky. Materiál mó velmi vysokou záznamovou rychlost, dostatečné černání a dokonalou mechanickou rovinnost ve velkém rozsahu r.v.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Dielektrický materiál na bázi elektrovodivé papírové podložky vyznačený tím, že dielektrická vrstva obsahuje 15 - 70 % hmotnostních anorganického pigmentu o dielektrické konstantě vyšší než 15, dále 30 - 85 % hmotnostních kopolymeru styren alkylakrylétu s kyselinou akrylovou a 3 - 15 % hmotnostních polyalfamethylstyrenu.
2. 2. Dielektrický materiál podle bodu 1., vyznačený tím, že anorganický pigment je uhličitan vápenatý, lithopon, sirník zinečnatý, kysličník titaničitý, koloidní případně hydratovaný kysličník křemičitý, kysličník křemičitý odpadající z výroby křemíku a kysličník zinečnatý s nízkým obsahem volného zinku.
3. 3. Dielektrický materiál podle bodu 1. a 2., vyznačený tím, že kopolymer styrenu obsahuje alkyl nebo dialkyl “ °10’ přičemž číslo kyselosti kopolymeru je v rozsahu 30 - 70 mg KOH/g pojivá.