CS214586B1 - Nosná kapalina pro elektrografické disperzní vývojky - Google Patents

Abstract

Vynález 'se týká nosné kapaliny pro elektrografické disperzní vývojky. Vynález řeší problém složení nosné kapaliny, které zajišťuje dlouhodobou stabilitu vývojky, dlouhodobé vytváření kvalitního obrazu, neutrální nebo příjemný čichový vjem pro obsluhu elektrografického zařízení a hygienickou nezávadnost vývojky vytvořené z této nosné kapaliny a z běžného disperzního černého toneru. . Příznivý účinek na stabilitu vývojky a na jakost obrazu mají nosné kapaliny podle vynálezu, které sestávají z uhlovodíkových ropných frakcí o rozmezí bodů varu 140 °C až 240°C, o bodu vzplanutí minimálně 29 °C, obsahující převážně nasycené normální alkany a izoalkany a vymezeně množství cykloalkanů, aromátů a olefinů, a z modifikačních látek z oblasti derivátů fenolu v kombinaci s látkami z oblasti extraktů obilních klíčků a/nebo z oblasti olejových podílů terpentýnového balzámu a/nebo z oblasti alkyl- a etoxy- derivátů chinolinu, přičemž vzájemný poměr složek kapaliny je takový, že na 1000 hmotnostních dílů ropné frakce připadá 0,1 až 5,1 dílu modifikačních látek. Kapalina je použitelná pro přímou i přenosovou elektrografii, pro dielektrický záznam a transparenty.

Description

Vynález se týká nosné kapaliny pro elektrogra-fické disperzní vývojky užívané při vyvolávánílatentního elektrostatického obrazu vytvořenéhona povrchu elektrografických médií. Důležitou fází rozšířených elektrografických ko-pírovacích technik je zviditelnění latentního obrazuvytvořeného elektrickými náboji, zpravidla ionty,na povrchu elektrografického média. K tomutozviditelnění se užívá práškových nebo kapalinovýchelektrografických vývojek obsahujících nabité čás-tice, které jsou elektrostatickými silami přitaženyk opačně nabitým částím latentního obrazu, kdeulpívají a vytvářejí pozitivní nebo negativní obrazpředlohy. Při přímé elektrografii, při níž je latentní obrazvytvářen a vyvoláván přímo na vrstvě fotocitli-vého materiálu nanesené na podložce, užívá se častoa s výhodou vývojek kapalinových, které sestávajíz nosné kapaliny a takzvaného toneru, jenž je v nírozptýlen. Toner představuje složitý systém obsahu-jící probarvené-částice, který po smísení s nosnoukapalinou a po promíchání vytvoří disperzi nabi-tých částic v této kápalině. Vyvolání latentníhoobrazu probíhá elektroforetický, tj. pohybem nabi-tých částic v nevodivé kapalině. Pigmenty mohoubýt různé, převládají však částice černé, potřebnék vytvoření černobílého obrazu, jejichž základnímpigmentem a současně kostrou částic disperzejsou saze.

Nosná kapalina disperzní elektrografické vývojkymusí vyhovovat řadě požadavků. Musí být velmimálo elektricky vodivá (spefcifický odpor 1013 až1015 ohm . cm) a mít malou dielektrickou konstan-tu. Musí být chemický stálá při skladování a nesmíchemicky ani fyzikálně narušovat částice disperzeani materiál povrchové vrstvy nosiče latentníhoobrazu. Současně musí vyhovovat požadavkůmhygienickým jako je absence snadno odpařitelnýcharomátů a jiných škodlivin, nezapáchavost atd.,stejně jako požadavkům bezpečnostním, podlenichž musí tato kapalina být v nejhorším případěhořlavinou TI. třídy s bodem vzplanutí od 21 °C vý-še. Musí být volena tak, aby se ani s eluátem z tone-ru, ,s nímž je k vytvoření vývojky promíchávána,podstatně nezhoršily její elektrické vlastnosti čistabilita a rovněž funkční vlastnosti a stabilitavývojky jako celku. Je známo, že uvedeným poža-davkům dobře vyhovují kapalné nasycené uhlo-vodíky, často obsahující větší počet methylovýchskupin, á jejich deriváty. Výroba těchto sloučeninje ekonomicky nákladná, což má obzvláště nega-tivní’ vliv při probíhajícím značném růstu spotřeby,proto se projevuje celosvětová snaha přejít odtěchto syntetických látek k upraveným ropnýmfrakcím, tedy k levnějším směsím uhlovodíkůzejména z oblasti kvalitních lakových, benzínůz třídy s nízkým obsahem aromátů. V čsl. AO199.317 bylo popsáno kapalné médium pro elektro-grafickou vývojku sestávající z n-alkanů (převážněC7 až C6), z izo-alkanů) převážně C8 až Cl0 (a cyklo-alkanů (převážně methylovaných cyklopentanůa cyklohexanů) a způsob jeho výroby z ropné frakcevroucí od 90 do 200°C zahrnující mimo jiné oddesti-lování lehkých složek, extrakci aromátů, rektivfi- kace, perkolaci na přírodní hlince, popřípadě kata-lickou hydrogenaci. Výsledný produkt, smísenýpopřípadě ještě se syntetickou kapalinou, vykazujevysokou hodnotu specifického elektrického odporu,bod vzplanutí nad 21 °C, praktickou absenci ben-zenu a toluenu, nezapáchavost, a v kombinacis černým tonerem pro kapalinové vývojky vytvářídisperzní elektrografickou vývojku, která je s tovytvořit brilantní černobílé zobrazení latentníhoobrazu.

Podrobné studium použitelnosti upravenýchfrakcí ropy pro nosnou kapalinu elektrografickédisperzní vývojky ukazuje, že tyto kapaliny,samy o sobě, pokud jsou skladovány bez pří-stupu vzduchu a světla, vyhovují požadavkůmkladeným na nosnou kapalinu elektrografickýchvývojek, a že po smísení s tonerem dávají krátko-době použitelnou elektrografickou vývojku vý-borných vlastností. Při méně pečlivém skladovánívede obsah naftenátů, vyšších aromátů a sloučeninsíry v kapalině k tomu, že vlivem vzdušného kyslíkudochází v kapalině k oxidačním reakcím, jejichžzplodiny sice podstatně nezhoršují elektrické vlast-nosti kapaliny ani nesnižují bod vzplanutí, proje-vují se však negativně na čichovém vjemu. Horší,důsledky přítomnosti uvedených složek v kapaliněse však projevují po vytvoření vývojky. Ukazujese totiž, že společným rysem užití , těchto ropnýchfrakcí je to, že v interakci s eluátem z toneru po vy-tvoření vývojky se vývojka stává velmi citlivou navliv vzdušného kyslíku, ozónu, který je ve zvýšenémíře přítomen v reprografických kopírovacích za-řízeních, tepla a světla. Vývojka, zpočátku výbor-ná, ztrácí v průběhu několika hodin na kvalitě,po 24 hodinách se koagulací částic disperze zvětšujezrno vyvolávaných obrazů a část zkoágulo vánýchčástic vytvoří na dně nádoby nerožtřepatelnousedlinu. Často se ve vývojce-objevují gelovitéchuchvalce. Současně se zhoršují elektrické vlast-nosti dispergovaných částic, které ztrácejí rychlenáboj, vyvolaný latentní obraz se rozmazává,roste závoj a zhoršuje se rovněž podstatně čichovývjem pro obsluhu reprografického zařízení. Tentodegradační proces vývojky probíhá rychleji, je-livývojka ponechána na světle nebo zahřáta, poněkudrychlejší je v případě užití nosné kapaliny sklado-vané na světle. Vzhledem k tomu, že pro prakticképoužití nosné kapaliny je třeba splnit požadavek,aby vývojka z ní připravená byla stabilní alespoňněkolik dní po přípravě, aby bylo možno ekonomic-ky využít celou náplň zásobníku reprografickéhozařízení při nezhoršených hygienických podmín-kách, a že použití samotných upravených ropnýchfrakcí typů lakových benzínů tyto požadavkynesplňuje, je třeba pro praktické použití provéstna systému vývojky úpravy vedoucí k jeho stabilitzaci. Přitom lze postupovat v zásadě třemi směry.Za prvé, pokračovat v úpravách ropných frakcís cílem odstranit z nich složky, které mohou ne-vhodně interagovat s eluátem z toneru a s kyslí-kem, tedy ekonomicky nákladným směrem k zúženírozsahu chemického složení směsi, jehož limitnímpřípadem je kapalný chemický jedinec srovnatelnýs užívanými syntetickými kapalinami, které mají 3. v požadovaném směru vyhovující vlastnosti. Dru-hou možností je upravovat složení a technologiipřípravy toneru tak, aby jeho eluát v nosné kapa-lině byl nezávadný, což vzhledem ke složitostijeho složení a k těžko odstranitelné přítom-nosti sloučenin síry a zbytků polymeračníchprocesů je opět těžko realizovatelné. Třetí mož-nost, ekonomicky nej výhodnější, představuje vy-tvoření nosné kapaliny z upravené ropné frakcetypu kvalitního lakového benzínu z třídy s níz-kým obsahem aromátů a ze stabilizačních látek,které zajistí dostatečně dlouhou stabilitu nejensamotné nosné kapaliny, ale i vývojky s jejípomocí vytvořené. Pokud jde o stabilizaci vý-vojky, nejedná se pouze o stabilizaci chemickou.Ke koagulaci částic disperze dochází tehdy, ztrati-li částice svůj elektrický náboj. Stabilizační látkymusí proto této ztrátě náboje bránit. Vytvářenígelovitých útvarů je zase spojeno s přítomnostízbytků polymerace, která probíhala při přípravětoneru, a je nutno mu bránit zamezením vznikupříznivých podmínek pro obdobnou polymeracive vývojce. Z uvedených důvodů nevyhovuje prostabilizaci vývojky naprostá většina známých anti-oxidačních činidel, která sice chemicky stabilizujíkapalinu, většinou však zhoršují elektrické vlast-nosti vývojky. Při provádění zkoušek vlastnostístabilizovaných elektrografických vývojek užíva-jících běžného černého toneru, jehož základem jeprodukt zpracování sazí, lněného oleje, kyselinyolejové, kobaltnaftenátu a dalších složek, a nosnýchkapalin na bázi upravených ropných frakcí typukvalitních lakových benzínů z třídy s nízkým obsa-hem aromátů, jsme objevili takové složení nosnékapaliny, která dává, pokud jde o stabilitu vývojky,výsledky zcela srovnatelné jako při užití drahýchsyntetických a dovezených nosných kapalin, u ně-kterých tonerů dokonce výsledky lepší. Dociluje setoho tím, že nosná kapalina je směsí upravenéropné frakce zmíněného typu a látek příznivěmodifikujících vlastnosti jak samotné kapaliny,tak i vývojky z ní připravené a to zejména v nej-potřebnějším směru ke zvýšení stability a k dosa-hování výborné jakosti vyvolaného obrazu. Důleži-tou roli přitom hraje nejen výběr modifikačníchlátek, ale i jejích koncentrace. Při příliš malýchkoncentracích je působení těchto látek zanedba-telně malé, při velkých koncentracích se zpravidlazhoršují elektrické vlastnosti vývojek á tedy i jakostobrazu. V použitelném rozsahu koncentrací jemožno přihlédnout k vlastnostem konkrétních tonerůa k hlediskům ekonomickým. Výše uvedené nedostatky nemají nosné kapalinypro elektrografické disperzní vývojky podle vyná-lezu, které sestávají z uhlovodíkových ropnýchfrakcí o rozmezí bodů varu 140 až 240 °C a o boduvzplanutí minimálně 29 °C, obsahující převážněsměs nasycených normálních alkanů a izoalkanů,maximálně 12 % hmotnosti cykloalkanů, maxi-málně 5 % hmotnosti aromátů a maximálně 1 %hmotnosti olefinů, a z modifikačních látek z oblastiderivátů fenolu substituovaných v polohách 2, 4, 5alkylovými skupinami o 1 až 10 uhlíkových ato-mech, rozpustných v alifatických uhlovodících, v kombinaci s látkami z oblasti extraktů obilníchklíčků a nebo z oblasti olejových podílů terpentýno-vého balzámu obsahujících jako hlavní složku a-a /S-pinen vedle dalších terpenů a/nebo z oblastialkyl- a etoxyderivátů chinolinu, přičemž vzájemnýpoměr složek kapaliny je takový, že na 1000 hmot-nostních dílů ropné frakce připadá 0,1 až 5,1 dílu·modifikačních látek.

Vysokou vlastní stabilitu a příznivý účinek nastabilitu vývojky a na jakost obrazu vykazujenosná kapalina sestávající z výše definované ropnéfrakce a z modifikačních látek, jimiž jsou 2,6-diterc-butyl parakresol. a tokoferol ve vzájemném hmot-nostním poměru 10 :1 do 2 : 1, v níž s výhodou při-padá 0,2 až 0,5 hmotnostního dílu modifikačníchlátek na 1000 hmotnostních dílů ropné frakce.Vývojka s touto nosnou kapalinou připravená sizachovává své výborné vlastnosti minimálně podobu několika dní, velmi často i několika týdnů,přičemž čichový vjem je neutrální.

Velmi dobré aplikační vlastnosti vykazuje kapa-lina, v níž jsou modifikačními látkami 2,6-diterc-butyl parakresol a olejový podíl terpentýnovéhobalzámu obsahující jako hlavní složku a- a /5-pinenvedle dalších terpenů vé vzájemném hmotnostnímpoměru od 1:1 do 1 : 10, dále kapalina, v nížjsou modifikačními látkami tokoferol a výše uve-dený olejový podíl terpentýnového balzámu opětve vzájemném hmotnostním poměru od 1:1 do1: 10, a rovněž kapalina, v níž jsou modifikačnímilátkami 2,6-ditercbutyl parakresol a tokoferol vevzájemném poměru od 10 : 1 do 2:1 a olejovýpodíl terpentýnového balzámu, jehož poměr kesměsi obou uvedených složek se pohybuje od1:1 dó 10 : 1. Ve všech těchto případech se přizachování stability kapaliny i vývojky pozorujeještě další zvýšení kvality obrazu, zejména sní-žením a zjemněním celkového závoje obrazu. Navícjak kapalina, tak i vývojka získávají příjemnouvůni.

Doplní-li se modifikační látky nosné kapalinymající kterékoliv z výše uvedených složení ještěo 0,05 až 0,1 hmotnostního dílu 6-etoxy-2,2,4-tri-metyl-l,2-dihydrochinolinu, zvyšuje se jejich odol-nost proti působení ozónu, který se může ve zvý-šené míře vyskytovat v blízkosti zásobníku vývojkyu některých reprografických zařízení. Výhodou vynálezu je, že nosná kapalina podlevynálezu přináší reálnou možnost nahradit synte-ticky vyráběné nosné kapaliny technologicky a eko-nomicky mnohem dostupnějšími kapalinami zalo-ženými na užití ropných frakcí. Přitom v případěvelmi dobrých tonerů se stabilním eluátem dávajíoba druhy kapalin stejně dobré uživatelské vlast-nosti elektrografických vývojek a vyvolanýchobrazů, v případě méně dokonalých tonerů kapa-lina podle vynálezu syntetické nosné kapaliny díkysvým příznivým účinkům na stabilitu vývojkya na kvalitu obrazu předčí. Ve srovnání s dosavad-ními pokusy o užití ropných frakcí jako nosné kapa-liny elektrografických vývojek přináší nosná kapa-lina podle vynálezu podstatný pokrok, nebof zajiš-ťuje pro praxi dostatečně dlouhodobou stabilituvývojek a kvality obrazu a současně odstraňuje

Claims (6)

1. nepříjemný čichový vjem, který se při užití ropnýchfrakcí často projevuje. Nelze zanedbat přínos těchvariant nosné kapaliny podle vynálezu, které zjas-ňují obraz a současně dodávají vývojkám příjem-nou vůni, ani variant zvyšujících odolnost protiozónu přítomnému v reprografických zařízeních.Přitom je třeba podotknout, že všech těchtovyšších a nových účinků se dosahuje pomocí modi-fikaěních látek vesměs hygienicky nezávadnýcha snadno dostupných. Příklad 1 V tomto a ve všech dalších případech byly modi-fikační látky rozpuštěny v kapalné ropné frakcio rozmezí bodů varu od 140 do 185 °C a o boduvzplanutí 3Ó°C s obsahem 1,8 % hmotnosti aromátůa 8 % hmotnosti hafténů,. tyto roztoky byly připřípravě nosné kapaliny vhodně naředěny, potépodle potřeby smíchány a doplněny ještě takovýmmnožstvím kapalné ropné frakce, aby výslednánosná kapalina měla požadované složení. Do vzorkůrůzných variant nosné kapaliny byly přidáványa v kapalině rozmíchány různé černé elektrogra-fické tonery na bázi sazí, kyseliny olejové, lněnéhooleje, kobaltnaftenátu a dalších činidel a vlastnostivýsledných elektrografických disperzních Vývojekbyly dlouhodobě sledovány. Prvním příkladem je nosná kapalina obsahujícína 1000 hmotnostních dílů uvedené kapalné ropnéfrakce 0,3 hmotn. dílu 2,6-ditercbutyl parakresolua 0,1 hmotn. dílu tokoferolu. Vývojka připravenápomocí této nosné kapaliny vykazuje kvalitníobraz a neutrální čichový vjem. První náznakynepříznivých změn byly v nej horším případě po-zorovatelné po 7 dnech od okamžiku přípravyvývojky, většinou však až po několika týdnech.Příklad 2 Nosná kapalina obsahující 0,3 hmotn. dílu 2,6--ditercbutyl parakresolu a 0,3 hmotn. dílu olejovéhopodílu terpentýnového balzámů na 1000 dílůuvedené kapalné ropné frakce. P ř í k 1 a d 3 Nosná kapalina obsahující 0,1 hmotn. dílu toko- 1 PŘEDMĚT

   1. Nosná kapalina pro elektrografické disperznívývojky s příznivým účinkem na stabilitu vývojkya na jakost obrazu vyznačená tím, že sestáváz 1000 hmotnostních dílů kapalné ropné frakce orozmezí bodů varu 140 až 240 °C a o bodu vzplanutíminimálně 29°C, obsahující převážně směs nasy-cených normálních alkanů a izoalkanů, maximálně12 % hmotnosti cykloalkanů, maximálně 5 %hmotnosti aromátů a maximálně 1 % hmot-nosti olefinů, a z 0,01 až 5,1 hmotnostního, dílumodifikačních látek z oblasti derivátů fenolusubstituovaných v polohách 2,4,6 alkylovýmiskupinami o 1 až 10 uhlíkových atomech, rozpust-ných v alifatických uhlovodících, v kombinaci s lát-kami z oblasti extraktů obilních klíčků a/neboz oblasti olejových podílů terpentýnového balzámu ferolu a 0,3 hmotn. dílu olejového podílu terpen-týnového balzámu na 1000 hmotn. dílů uvedenékapalné ropné frakce. Přikládá Nosná kapalina obsahující 0,3 hmotn. dílu 2,6-; -ditercbutyl parakresolu, 0,1 hmotn. dílu tokoferolua 0,5 hmoto, dílu olejového podílu terpentýnovéhobalzámu na 1000 hmotn. dílů uvedené kapalné ropné frakce. Nosné kapaliny podle příkladů 2, 3 a 4 dávajívývojky, které se stabilitou vyrovnají příkladupředešlému. Bylo u nich pozorováno zlepšeníobrazu způsobené snížením úrovně a zjemněnímcelkového závoje obrazu. Vykazují příjemný či-chový vjem. Příklad 5 Modifikační látky připadající na 1000 hmotn.dílů uvedené kapalné ropné frakce podle příkladů1 .až 4 byly ještě pro každý případ doplněnyo 0,08 hmotn. dílu 6-etoxy-2,2,4-trimetyl-l,2--dihydrochinolinu. Takto upravené nosné kapalinyneztratily své vlastnosti uvedené v předešlýchpříkladech a vykazovaly ve srovnání s nosnýmikapalinami podle předešlých příkladů větší odol-nost proti ozónu,, jehož zvýšené koncentraci bylypři zkouškách vlastností vystaveny. Nosná kapalina podle vynálezu je použitelná provyvolávání latentních elektrostatických obrazů nafotovodivých vrstvách ZnO a jejižh modifikacíchpři přímé elektrografii, pro vyvolávání přenosemlatentního obrazu nebo elektrostaticky vytvořenýchlatentních zobrazení na dielektrických materiálecha pro vyvolávání latentních obrazů na transpa-rentních fotopolovodičích užívaných pro elektro-grafické diapozitivní snímky nebo negativy. Vevšech těchto případech je s to vytvořit kvalitnía stabilní elektrografickou disperzní vývojku s po-zitivně i s negativně vyvolávajícími disperznímitonery. VYNÁLEZU obsahujících jako hlavní složku a- a /3-pinen vedledalších terpenů a/nebo z oblasti alkyl- a etoxy-derivátů chinolinu.
2. 2. Nosná kapalina podle bodu 1 vyznačená tím,že modifikačními látkami jsou 2,6-ditercbutyl-parakresol a tokoferol ve vzájemném hmotnostnímpoměru od 10 :1 do 2:1, přičemž s výhodoupřipadá na 1000 hmotn. dílů ropné frakce 0,2 až0,5 hmotn. dílu těchto modifikačních látek.
3. 3. Nosná kapalina podle bodu 1 vyznačená tím,že modifikačními látkami jsou 2,6-ditercbutyI-parakresol.a olejový podíl terpentýnového balzámuobsahující jako hlavní složku a- a /3-pinen vedledalších terpenů ve vzájemném hmotnostním po-měru od 1: 1 do 1: 10. 5
4. 4. Nosná kapalina podle bodu 1 vyznačená, tím,že modifikačními látkami jsou tokoferol a olejovýpodíl terpentýnového balzámu obsahující jakohlavní složku a- a /3-pinen vedle dalších terpenůve vzájemném hmotnostním poměru od 1:1 do 1:10.
5. 5. Nosná kapalina podle bodu 2 vyznačená tím,že obsahuje ještě olejový podíl terpentýnového balzámu obsahující jako hlavní složku oc- a /3-pinenvedle dalších terpenů, přičemž poměr modifikačníchlátek k uvedenému olejovému podílu činí od 1: 1do 1: 10.
6. 6. Nosná kapalina podle kteréhokoliv boduz bodů 2 až 5 vyznačená tím, ze modifikační látkyjsou doplněny ještě o -0,05 až 0,1 hmota, dílu6-etoxy-2,2,4-trimetyl-l,2-dihydrochinolinu. OPRAVA popisu vynálezu k autorskému osvědčení č. 214 586 (51) Int. CL3 - G 03 G 9/12 ·. * - ' ' ' · . V popisu vynálezu k autorskému osvědčení č. 214586 má býtv záhldví - jméno autora vynálezumísto: ... ŠTĚPÁNKOVÁ JANA ing., CESKÝ BROD správně: . . ŠTĚPÁNOVA JANA ing„ ČESKÝ BROD Úřad pro vynálezy a objevy