DE1101146B

DE1101146B - Verfahren zur Herstellung der zu elektrophotographischem Material gehoerenden photoleitfaehigen Isolierschichten

Info

Publication number: DE1101146B
Application number: DEK37115A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz-Herrmann; Dr Hans Behmenburg; Dr Wilhelm Neugebauer
Original assignee: Kalle GmbH and Co KG
Current assignee: Kalle GmbH and Co KG
Priority date: 1959-02-28
Filing date: 1959-02-28
Publication date: 1961-03-02
Also published as: FR1249167A; GB938366A; NL248857A; NL132171C

Description

DEUTSCHES

Unter den modernen Vervielfältigungsverfahren gewinnt das elektrophotographische Verfahren, auch Xerographie genannt, in zunehmendem Maße an praktischer Bedeutung. Dieser Trockenprozeß wird für einige Gebiete, beispielsweise für die Bürovervielfältigung, besonders interessant und besteht darin, daß man auf ein aus einer elektrisch leitenden Unterlage und einer darauf haftenden photoleitenden Isolierschicht bestehendes Material eine elektrostatische Ladung aufbringt und der Isolierschicht damit Lichtempfindlichkeit verleiht. Derartiges lichtempfindliches Material ist für die Erzeugung von Bildern auf elektrophotographischem Wege brauchbar. Man belichtet es unter einer Vorlage und zerstreut dadurch die elektrostatische Ladung der Schicht an den Stellen, wo sie vom Licht getroffen wird. Das damit gewonnene unsichtbare elektrostatische Bild wird durch Einpudern mit feinverteiltem gefärbtem Kunstharz sichtbar gemacht (»entwickelt«) und dadurch unverwischbar gemacht (»fixiert«) j daß man die Unterlage erwärmt.

Man kennt verschiedene Methoden zur Herstellung der photoleitenden Isolierschichten. So ist es bekannt, die photoleitenden Isolierschichten unter Verwendung von Selen oder Schwefel oder von Zinkoxyd oder von organischen Substanzen, beispielsweise Anthracen oder Anthrachinon, in der Weise herzustellen, daß man die vorgenannten photoleitf ähigen Substanzen unter Zusatz eines löslichen Bindemittels in organischen Lösungsmitteln löst oder dispergiert und dann auf die Unterlage aufträgt. Es ist ferner beschrieben, die photoleitfähigen Isolierschichten dadurch herzustellen, daß die photoleitfähigen Substanzen und die schichtbildenden Bindemittel in Wasser dispergiert und die wäßrigen Dispersionen auf elektrisch leitende Träger, in erster Linie Metallfolien, aufgetragen und getrocknet werden. Als Bindemittel für diese Herstellungsmethode werden wasserunlösliche Verbindungen, wie natürliche oder künstliche Harze, Wachse, Silikonharze, Celluloseester, Polystyrol und Schellack, genannt. Der Zusatz von Hydrophobierungsmitteln soll bei der Beschichtung mit wäßrigen Dispersionen der photoleitfähigen Substanzen besondere Vorteile mit sich bringen.

Es wurde nun gefunden, daß man die zu elektrophotographischem Kopiermaterial gehörenden bindemittelhaltigen photoleitfähigen Isolierschichten aus harzhaltigen wäßrigen Dispersionen der photoleitfähigen Substanzen mit großem Vorteil in der Weise herstellen kann, daß man wäßrige Dispersionen der photoleitfähigen Substanzen verwendet, denen hohen elektrischen Widerstand besitzende, saure Gruppen enthaltende wasserunlösliche Harze oder harzartige Substanzen in Kombination mit solchen flüchtigen Basen zugesetzt sind, die mit der Harzkomponente wasserlösliche Salze bilden, und nach dem Auftragen Verfahren zur Herstellung

der zu elektrophatographischem Material gehörenden photoleitfähigen

Isolierschichten

Anmelder:

Kalle Aktiengesellschaft,
Wiesbaden-Biebrich, Rheingaustr. 190-196

Dr. Heinz-Herrmann, Dr. Hans Behmenburg

und Dr. Wilhelm Neugebauer, Wiesbaden-Biebrich,

sind als Erfinder genannt worden

auf geeignete Unterlagen aus den Dispersionsschichten die flüchtigen Basen entfernt.

Auf Grund der sauren Gruppen, die in den wasserunlöslichen Harzen vorhanden sind, bilden sich aus den erfindungsgemäß verwendeten Harzbindemitteln und flüchtigen Basen wasserlösliche Salze, die beim Erwärmen gespalten werden unter Rückbildung der wasserunlöslichen Harze (oder harzartigen Substanzen) und damit zur Bildung der elektrophotographischen Isolierschichten mit hohem elektrischem Widerstand beitragen.

Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor allem darin zu sehen, daß es ohne Verwendung von besonderen Dispergierungsmitteln durchgeführt wird. Dadurch gelingt es, daß man, ohne auf die Anwendung von organischen Lösungsmitteln angewiesen zu sein, nur durch Gebrauch von Wasser als Verteilungsmittel photoleitfähige Isolierschichten erhält. Daß die erfindungsgemäß hergestellten Isolierschichten frei sind von Dispergiermitteln, ist als besonderer Vorzug zu werten, weil in der Isolierschicht vorhandene Dispergierungsmittel infolge ihres Elektrolytcharakters die Dunkelentladung der elektrostatisch aufgeladenen Schichten begünstigen. Mit den erfindungsgemäß hergestellten photoleitfähigen Isolierschichten erhält man sehr gut haltbare elektrostatische Bilder und daraus durch Entwicklung und Fixierung mit oder ohne Umdruck kontrastreiche elektrophotographische Bilder.

Die bekannteste, bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise zu verwendende flüchtige Base ist Ammoniak. Ammoniak wird mit Vorteil in Form seiner konzentrierten wäßrigen Lösungen, gegebenenfalls als

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gesättigte Lösung angewendet, doch können ohne : nennenswerten Unterschied bei den Ergebnissen auch weniger konzentrierte wäßrige Ammoniaklösungen angewendet werden. Als weitere Beispiele für die erfindungsgemäß zu verwendenden flüchtigen Basen seien genannt: Morpholin, Triäthylamin, Piperidin, Methylamin, Diniethylamin, Trimethylamin, Äthylamin, Diäthylamin, Propylamin, iso-Butylamin, n-Butylamin, Äthylendiamin, Allylamin, Hydrazin.

Als Beispiele für die saure Gruppen enthaltenden wasserunlöslichen Harze seien Maleinat- und Phthalatharze sowie Kolophonium-Umwandlungsprodukte genannt, ferner Sandarak und trocknende Öle, die durch Einführung saurer Gruppen modifiziert sind.

Der Zusatz von Sensibilisatoren, der für die photoleitfähigen Isolierschichten an sich bekannt ist, ist auch bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise mit dem zu erwartenden Erfolg durchführbar. Bei der Auswahl der Sensibilisatoren ist darauf zu achten, daß diese in den schwach basischen Dispersionen, mit denen nach der vorliegenden Erfindung gearbeitet wird, beständig sind. Das Natriumsalz der Perylen-3,4,9,10-tetracarbonsäure hat sich als besonders vorteilhaft zu verwendender Sensibilisator erwiesen.

Zur Austreibung der Basen aus den photoleitf ähigen Isolierschichten ist die übliche Trockentemperatur manchmal nicht ausreichend. Man muß dann über 100° C liegende Temperaturen anwenden bis etwa 130° C. Wird Papier als Schichtträger verwendet, so kann es vorkommen, daß die Unterlage bei den vorgenannten Temperaturen zu sehr austrocknet, womit gleichzeitig eine Erhöhung ihres elektrischen Widerstandes eintritt. Dieser kann dabei so hoch werden, daß auf diese Weise hergestellte Papiere erst dann gebraucht werden können, wenn sie nachkonditioniert sind und einen Feuchtigkeitsgehalt erhalten haben, der zwischen 4 und 7 % liegt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die erfindungsgemäßen wäßrigen Dispersionen in der Weise auf die Unterlage aufzutragen, daß das Gewicht der aufgetragenen Schicht je Quadratmeter nach erfolgter Trocknung mindestens 15 g, vorteilhafter aber 30 bis 40 g beträgt. Bei Verwendung von Zinkoxyd als photoleitende Substanz ist das Verhältnis ZnO : Harzen am günstigsten in den Werten 1:0,1 bis 1:1.

Die Verwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten photoleitfähigen Isolierschichten zur Herstellung von elektrophotographischen Bildern erfolgt in an sich bekannter Weise. Die Schichten werden aufgeladen, unter einer Vorlage oder durch episkopische oder diaskopische Projektion belichtet und die latenten Bilder dann sichtbar gemacht (entwickelt), was im allgemeinen mit einem angefärbten Harzpuder geschieht. Die Fixierung des elektrophotographischen Bildes erfolgt in ebenfalls an sich bekannter Weise unmittelbar oder nach vorheriger Übertragung des Bildes auf geeignetes Übertragungsmaterial, beispielsweise auf Papier. Auch auf dem Reflexwege können Bilder hergestellt werden, wenn als Unterlage für die photoleitfähige Schicht genügend lichtdurchlässiges Trägermaterial verwendet wird.

Beispiele

1. Zinkoxyd und Wasser werden im Verhältnis von 1 Gewichtsteil Zinkoxyd und 4 Volumteilen Wasser in einer Kolloidmühle oder Kugelmühle vermählen. 200 Volumteile der so erhaltenen Dispersion versetzt man unter gutem Rühren mit der wäßrig-ammoniakalischen Lösung, die man erhält, wenn man 15 Gewichtsteile ölfreies Alkydharz (beispielsweise das unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung »Alftalat« 420 A im Handel befindliche Erzeugnis) in einer Mischung aus 15 Volumteilen Wasser und 4 Volumteilen konzentrierter wäßriger Ammoniaklösung (25°/oig) löst. Zu der Mischung setzt man zwecks Sensibilisierung der herzustellenden photoleitfähigen Schicht kleine Mengen eines oder mehrerer optischer Sensibilisatoren hinzu, z.B. 0,08 Gewichtsteile perylen-3,4,9,10-tetra-carbonsaures Natrium, das man zuvor in wenig Wasser auflöst. Die Mischung wird auf Papier aufgestrichen und zu einer homogenen Schicht getrocknet, die noch 20 bis 30 Minuten lang auf 130° C erhitzt wird zur Wiederabspaltung des Ammoniaks. Nach dieser Trocknung besitzt der Papierträger keine genügende elektrische Leitfähigkeit. Man läßt daher das beschichtete Papier zur Wiederaufnahme von Wasser mehrere Tage an feuchter Luft liegen oder behandelt es kurzzeitig mit Wasserdampf.

Zur Herstellung der Lösung des ölf reien Akydharzes kann man an Stelle der wäßrigen Lösung von Ammoniak mit gleich gutem Ergebnis die wäßrige Lösung einer anderen flüchtigen Base verwenden, z. B, die Lösung von 4 Volumteilen Morpholin in 15 Volumteilen Wasser.

2. 10 Gewichtsteile feingepulvertes modifiziertes Kolophonium (beispielsweise das unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung »Laropal« S im Handel befindliche kolophoniumhaltige Kondensationsharz) werden in 10 Volumteilen warmem Wasser dispergiert und durch Zugeben von 5 Volumteilen einer konzentrierten Ammoniaklösung (25°/oig) in Lösung gebracht. Man stabilisiert die ammoniakalische Harzlösung mit 2 Volumteilen Methanol und vermischt sie dann gut mit 100 Volumteilen der im Beispiel 1 beschriebenen wäßrigen Zinkoxyddispersion. Die Mischung, die einige Stunden haltbar ist, wird auf Papier oder einen anderen Schichtträger, z. B. Aluminiumfolie, aufgestrichen und getrocknet. Um aus der getrockneten Schicht das Ammoniak zu entfernen, erhitzt man das Material etwa 10 Minuten lang auf 130° C oder läßt es 3 bis 4 Wochen bei Raumtemperatur liegen. Erhitzte Schichten werden behandelt, wie im Beispiel 1 angegeben.

Bei Verwendung von Papier als Träger für die photoleitfähige Isolierschicht muß man, wie es im Beispiel 1 angegeben ist, dafür sorgen, daß es nach dem Erhitzen auf Temperaturen über 100° C wieder den zur Ableitung elektrostatischer Ladungen notwendigen Wassergehalt erhält.

3. 100 Volumteile einer Zinkoxyd und Wasser im Verhältnis 1 :4 enthaltenden wäßrigen Zinkoxyddispersion versetzt man mit einer wäßrigen Lösung eines trocknenden Öls, das durch Einführung von sauren Gruppen und nachfolgende Salzbildung mit flüchtigen Basen löslich gemacht ist (beispielsweise mit 5,1 Volumteilen des unter der Bezeichnung »Aquasol« E 114 im Handel erhältlichen 45°/oigen Produktes) und mit 2 Volumteilen konzentrierter wäßriger Ammoniaklösung (25¹⁰ZoIg). Das Ammoniak verhindert, daß zwischen Zinkoxyd und dem modifizierten trocknenden Öl eine Reaktion eintritt. Die durch gutes Rühren homogenisierte Mischung wird auf Papier auf gestrichen und getrocknet. Man läßt die Schicht zur Entfernung des darin enthaltenen Ammoniaks 3 Wochen bei Raumtemperatur liegen oder erhitzt sie einige Minuten auf 130° C. Im Falle des Erhitzens muß die Papierunterlage der Schicht erst wieder eine ausreichende Menge Feuchtigkeit aufnehmen, bevor sich latente elektrostatische Bilder auf der Schicht herstellen lassen.

4. Man vermahlt Zinkoxyd und Wasser im Verhältnis von 1 Gewichtsteil Zinkoxyd zu 3 Volumteilen Wasser in einer Kugelmühle oder Kolloidmühle zu einer Dispersion. 90 Volumteile dieser Dispersion werden mit einer Lösung vermischt, die durch Auflösen von 12 Gewichtsteilen Maleinatharz (beispielsweise das unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung »Hobimal« P 48 im Handel befindliche Produkt) in einer Mischung aus 30 Volumteilen Wasser und 10 Volumteilen konzentrierte wäßrige Ammoniaklösung (25°/oig) hergestellt ist. Die nun harzhaltige Zinkoxyddispersion wird durch Zusatz eines handelsüblichen Entschäumungsmittels (z. B. des unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung »Etingal« A im Handel befindlichen Produktes) von Schaum befreit und dann so auf Papier gebracht, daß sich beim Trocknen eine nicht zu dünne Schicht bildet. Zur Austreibung des Ammoniaks aus der Schicht erwärmt man das beschichtete Papier 10 Minuten auf 130° C. Nachdem das die Schicht tragende Papier wieder genügend Feuchtigkeit resorbiert hat, ist die Zinkoxyd-Harz-Schicht zur Erzeugung elektrostatischer Bilder brauchbar.

5. 100 Volumteile einer im Verhältnis von 3 Volumteilen Wasser zu 1 Gewichtsteil Zinkoxyd hergestellten Dispersion versetzt man unter gutem Rühren mit einer Lösung von Maleinatharz, die durch Auflösen von 3,5 Gewichtsteilen Maleinatharz (beispielsweise das unter der warenzeichenrechtlich geschützten Bezeichnung »Alresat« 444 C im Handel erhältliche Produkt) in 25 Teilen wäßriger Ammoniaklösung mittlerer Konzentration (etwa 13°/oig) hergestellt ist. Diese Zinkoxyd-Harz-Mischung trägt man auf eine geeignete Unterlage, beispielsweise eine Metallfolie oder Papier, auf und trocknet den Auftrag. Die gebildete Schicht wird einige Minuten auf etwa 130° C erhitzt. Nach der Konditionierung ist die beschichtete Unterlage für die Elektrophotographie brauchbar und liefert kontrastreiche elektrophotographische Bilder.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. A'erfahren zur Herstellung der zu elektrophotographischem Material gehörenden photoleitfähigen Isolierschichten aus Harzbindemittel enthaltenden wäßrigen Dispersionen der photoleitfähigen Substanzen, dadurch gekennzeichnet, daß man wäßrige Dispersionen der photoleitfähigen Substanzen verwendet, denen hohen elektrischen Widerstand besitzende, saure Gruppen enthaltende wasserunlösliche Harze oder harzartige Substanzen in Kombination mit solchen flüchtigen Basen, gegebenenfalls auch mit Sensibilisatoren, zugesetzt sind, die mit der Harzkomponente wasserlösliche Salze bilden, und nach dem Auftragen auf geeignete Unterlagen aus den Dispersionsschichten die flüchtigen Basen entfernt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das beschichtete Material zur Entfernung der flüchtigen Basen auf Temperaturen über 100° C, vorteilhaft auf etwa 130° C, erwärmt.