DE1472945B2 - Elektrographisches Aufzeichnungsmaterial - Google Patents

Description

Es ist schon bekannt, elektrisch isolierende Filme oder Folien als Registriermaterial zu benutzen, indem dieses Material zwischen Elektroden gebracht wird, an die eine Spannung gelegt wird. Es entsteht in der Isolierschicht auf diese Weise ein latentes elektrisches Ladungsbild von der Form der Elektrode. Das latente Bild kann durch farbige Pulver entwickelt werden, die durch elektrostatische Kräfte auf dem latenten Bild festgehalten und durch Wärmeeinwirkung oder ein Lösungsmittel fixiert werden. Die auf die beschriebene Weise erhaltene Registrierung ist nur auf einem Blatt oder einer Folie vorhanden.

Aus der USA.-Patentschrift 2 900 515 und der deutschen Auslegeschrift 1 070 923 sind elektrographische Aufzeichnungsmaterialien bekannt, die neben einer hochisolierenden Schicht eine weitere Schicht mit größerer Leitfähigkeit enthalten. Es ist auch bekannt, neben diesen Schichten eine dritte sogenannte Basisschicht zwischen den beiden erstgenannten Schichten anzuordnen. Diese bekannten Aufzeichnungsfolien dienten nicht der gleichzeitigen Herstellung mehrerer Vervielfältigungen.

In dem älteren deutschen Patent Γ 259 201 ist ein elektrographisches Aufzeichnungsmaterial zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Vervielfältigungen mit einer isolierenden Aufzeichnungsschicht und einer elektrisch leitenden Schicht beschrieben. Die elektrisch leitende Schicht soll eine Leitfähigkeit von ΙΟ"¹⁰ bis 10~¹² S/cm² aufweisen. Es hat sich erwiesen, daß, wenn mehrere aufeinander geschichtete Lagen dieses Aufzeichnungsmaterials mit einem durch ein elektrisches Signal erzeugten latenten elektrostatischen Bild behaftet sind, eine Beeinträchtigung der Aufzeichnung durch den bei der späteren Auftrennung der einzelnen Lagen zu erwartenden Spannungsanstieg eintritt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die elektrische Leitfähigkeit des gesamten Aufzeichnungsmaterials, insbesondere der leitfähigen Schicht dieses Materials, so einzustellen, daß elektrostatische Störerscheinungen mit Sicherheit vermieden werden.

Bei einem elektrographischen Aufzeichnungsmaterial zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Vervielfältigungen mit einer isolierenden Aufzeichnungsschicht und einer elektrisch leitenden Schicht wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die leitende Schicht eine Volumenleitfähigkeit zwischen 10-° und 10-^ß S/cm² hat.

Mit dem elektrographischen Aufzeichnungsmaterial nach der Erfindung können saubere Durchschläge von gleichmäßiger Qualität in jeder einzelnen Lage des Aufzeichungsmaterials erhalten werden, weil die Leitfähigkeit der leitenden Schicht so eingestellt ist.

daß elektrostatische Reibungsaufladungen vermieden werden und bei der späteren Auftrennung der einzelnen Lagen keine die Aufzeichnung störenden Spannungsanstiege eintreten. Die ausgewählte Leitfähigkeit ist jedoch auch nicht so groß, daß die leitende Schicht eine gegenseitige Abschirmung der einzelnen Lagen bewirken könnte.

In den F i g. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele eines Aufzeichnungsmaterials nach der Erfindung

ίο dargestellt.

In Fig. 1 besteht eine Basis 1 aus Papier oder einem Kunststoffilm. Diese Grundschicht soll eine spezifische Volumenleitfähigkeit von 10~⁶ bis 1O^-11 S/cm² haben, wobei unter Volumenleitfähigkeit

die in Richtung der Schichtdicke zu messende Leitfähigkeit verstanden werden soll. Ein Material mit einer Leitfähigkeit unter 10~⁶ S/cm² weist einen Abschirmeffekt gegenüber dem durch das aufgezeichnete Signal hervorgerufenen elektrischen Feld auf. Bei einem Material mit einer Leitfähigkeit von 1O^-11 S/cm² treten einige Effekte der später zu beschreibenden Auflageschicht nicht auf. Mit 2 ist eine verhältnismäßig leitfähige Harzschicht bezeichnet, die den Ladungszustand einer Ladungsschicht 3 steuert.

Wenn die Leitfähigkeit der Zwischenschicht 2 zu groß ist, ist das Registriermaterial für eine Mehrfachaufzeichnung nicht geeignet, infolge des oben erwähnten Abschirmeffektes. Am besten geeignet ist eine Schicht mit 10~⁶ bis <10-¹⁰ S/cm² Volumenleitfähigkeit und 10"» bis ΙΟ"¹« S/cm² Oberflächen- - leitfähigkeit. Für die ladungsaufnehmende Schicht 3 wird ein Harz mit 10~¹³ bis 10~¹⁵ S/cm² spezifischer Leitfähigkeit verwendet, mit diesem Wert behält die Ladung ihren jeweiligen Ort auf der Schicht bei und bildet dort ein latentes elektrostatisches Bild. Die Dicke der Schicht beträgt 1 bis 10 μ. Sie wird durch eine geeignete Methode hergestellt. Die Volumenleitfähigkeit nach dem Aufbringen der Schicht 3 beträgt ΙΟ"⁸ bis 10-¹⁰ S/cm² und die Oberflächenleitfähigkeit ΙΟ"¹⁰ bis 10-¹³ S/cm². Diese Leitfähigkeit ist klein genug, um die Ladung ortsunveränderlich zu machen. Mit der oben beschriebenen Zusammensetzung des Registriermaterials wird verhindert, daß durch Reibung zwischen den einzelnen übereinander gelagerten Blättern eine zusätzliche Ladung erzeugt wird, die ihrerseits das elektrostatische Bild zerstören oder die Ursache für Schmutzansammlungen werden könnte. Dies ist in erster Linie ein Erfolg, der durch die Zwischenschicht hervorgerufen wird. Beim Trennen der einzelnen Lagen des geschichteten Registriermaterials werden Entladungserscheinungen vollständig vermieden, weil die gegenseitige Einwirkung der Ladungen aufeinander durch die Zwischenschicht geschwächt ist. Unter Schichten sollen Basisschicht, Iadungstragende Schicht und Zwischenschicht einer einzigen Lage des insgesamt mehrlagigen Registrierpacks verstanden werden.

Die Bestandteile und die Herstellungsmethode für die Zwischenschicht des Registriermaterials wird im folgenden beschrieben.

Zu wasserlöslichen Harzen, z. B. wässerige Lösung von Polyvinylalkohol, Polyacrylacidsoda, Methylzellulose, Methylzellulose und Gummi Arabicum usw., werden anorganische Salze hinzugefügt, beispielsweise CaCL, NaNO.,, MgCl₂, NaCH.,COO.

Oder organisches Harz wird durch geeignete Lösungsmittel aufgelöst. Dann werden ionische oder nicht ionische Oberflächenaktivatoren, die ladungsbe-

hindernde Lösungsmittel darstellen, zu den jeweiligen Wenn der Oberflächenwiderstand groß ist, wird organischen Lösungen hinzugefügt, in denen Poly- das elektrische Feld langsam abgebaut, was insgestyrol, Polymethylmetaacrylat, Polycarbonat, Poly- samt die Brauchbarkeit des beschriebenen Registriervinylchlorid, Polyvinylacetat und Polyvinylacetat ge- materials erhöht. Auf die zweite Lage des geschichlöst sind. 5 teten Registriermaterials wirkt eine geringere Span-Zusammengesetzte leitende Schichten können bei- nung, als auf die erste Lage. Der Einfluß von Coronaspielsweise auch durch verteilte feine Pulver von Entladungen ist dadurch geringer. Deshalb kann eine ZnO, ZnS und Cu₂O, CdS, CdSe und SiO₂ usw. er- Schicht von hohem Widerstand dafür benutzt werden, zielt werden. Damit werden die Spannungen, die zwischen jeder Die Leitfähigkeit der einzelnen Schichten kann io Lage anliegen, fast gleich, wenn die Art und die auch durch Vakuumaufdampfung von halbleitendem Dicke der Lagen konstant gehalten werden. Für die oder leitendem Material eingestellt werden. Zur Va- unterste Lage besteht nicht die Notwendigkeit, daß kuumaufdampfung eignen sich beispielsweise CdS, sie von einem elektrischen Feld durchsetzt wird. Aus ZnS, Ge, Si, Zn und Ag usw. Die Überzüge werden diesem Grunde kann eine Zwischenschicht mit großer aus dem Grund vorgesehen, um die obenerwähnten 15 Leitfähigkeit dafür benutzt werden. In diesem Fall Widerstandswerte außer durch Änderung der Harz- ist die an die letztgenannte Schicht angelegte Spandichte, dem Hinzufügen oder Ändern der Filmdicke nung nicht so groß. Die Leitfähigkeit der Zwischenauch durch die Abstimmung der Dicke des auf ge- schicht kann deshalb mehr als 10~⁶S betragen. Es dampften Überzugs einstellen zu können. kann deshalb eine Schicht mit niederem Widerstand,

Die ladungstragende Schicht wird auf die Zwi- 20 beispielsweise eine Metallschicht benutzt werden,

schicht aufgebracht indem aus isolierendem Harz Die Zusammensetzung des Registriermaterials ist

eine Schicht von 1 bis 10 μ auf der Zwischenschicht nicht auf die obenerwähnte Schichtung mit drei bis

gebildet wird durch Überziehen mit einem Film, in vier Schichten beschränkt.

dem Polystyrol Polycarbonat, Polymethylmeta- Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Schicht 1 diejenige,

acrylat, Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Polyvinyl- 25 in welcher die Leitfähigkeit auf den oben angegebenen

acetal enthalten ist. Andere Harze, Polyäthylen Poly- Wert beschränkt ist. Dabei sind das Papier oder die

propylen, Polytetrafluoräthylen, Polyester Essigsäure- Folie für die Grundlage- oder Basisschicht und die

Zellulose, Äthylzellulose, Essigsäurezellulose und Zwischenschicht zu einer einzigen Schicht zusammen-

Polyisobutylen, werden durch ein geeignetes Lösungs- gefaßt. Es wird dabei eine Schicht verwendet, in der

mittel gelöst und aufgestrichen. 3° das obenerwähnte Zwischenschichtmaterial mit Pa-

Der Volumenwiderstand und der Oberflächen- piet oder einer perforierten Folie zusammenverarbei-

widerstand der ladungstragenden Schicht wird durch tet ist. Es kann auch eines der Materialien verwendet

den Einfluß der Zwischenschicht verringert. Je nach werden, in dem ladungsverhütende Lösungsmittel

Notwendigkeit kann der Volumen- und Oberflächen- oder Salze verteilt sind, um einen Film mit entspre-

widerstand eingestellt werden, die Güte der Aufzeich- 35 chender Leitfähigkeit zu erhalten. Auf die so erhal-

nung kann darüber hinaus verbessert werden durch tene kombinierte Basis- und Zwischenschicht kann

Hinzufügen kleiner Mengen ladungsverhindernder die ladungstragende Schicht 3 aufgelegt sein. Wie in

Lösungsmittel oder anorganischer Salze. In F i g. 1 ist F i g. 3 dargestellt, kann der erstrebte Zweck auch

eine mit 4 bezeichnete Schicht vorgesehen, um das dadurch erreicht werden, daß nicht nur auf einer

Einrollen des Papiers zu verhindern. Diese Schicht 40 Seite der Basis- oder Unterlagenschicht eine zweite

sollte sorgfältig behandelt werden, weil sie mit der Schicht aufgebracht wird, sondern auch indem eine

nächsten Lage des Mehrschichten-Registriermaterials verhältnismäßig leitfähige Schicht 2 auf einer Seite

in Berührung kommen kann. Die Schicht sollte jeden- der Grundlage 1 aus Papier oder Kunststoffilm und

falls so zusammengesetzt und aufgebracht sein, daß auf der anderen Seite die ladungstragende Schicht 3

sie fast den gleichen Volumen- und Oberflächen- 45 vorgesehen ist.

widerstand wie die Basis 1 hat und ihre Dicke 3 bis Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 zu 8 μ beträgt. Als benutztes Material kann Polyvinyl- erkennen. Es besteht aus einem dünnen Film 5 mit 5 alkohol (RVA), Polymethylacrylacid (PMA) oder bis 10 μ Dicke als Basis- und gleichzeitig ladungstra-Polyvinylacetat (PVA) mit einem leitenden Zusatz gende Schicht mit einer aufgebrachten leitfähigen vorgesehen werden. 50 Schicht 6. Das mehrschichtige Registriermaterial, das Von dem Registriermaterial, daß oben beschrieben im Vorstehenden beschrieben ist, kann selbstverständist, werden je nach Anzahl der gewünschten Durch- Hch auch in einzelnen Lagen verwendet werden, woschläge ein bis fünf Lagen zwischen Aufzeichnungs- bei ebenfalls ein sauberes Bild entsteht. Bei einer elektroden gelegt. Sobald die Registrierspannung an- derartigen Verwendung ist es jedoch nicht nötig, den gelegt wird, bildet sich in jeder Lage ein gleichartiges 55 Abschirmeffekt in Betracht zu ziehen, weil das elekelektrostatisches Bild, daß durch Farbpulver ent- trostatische Feld nicht auf eine zweite, tief erliegende wickelt werden kann. Die anzulegende Signalspan- Lage einwirken muß. In diesem Fall ist es dagegen nung richtet sich nach der Papierdicke. Für ein Paket notwendig, daß die Isolation der ladungstragenden von drei Lagen mit 30 μ Dicke werden ungefähr Schicht gut und auch gleichmäßig verteilt ist, weil die 1800 Volt benötigt. Als zeitliche Dauer für die ange- 60 ladungstragende Schicht direkt der Einwirkung von legte Spannung sind 1 bis 100 μβ angebracht. Wenn möglichen Corona-Entladungen ausgesetzt ist. Desdie Spannungsverteilung ungleich ist, im Falle des halb ist es auch nicht angebracht, für die Zwischenpaketierten Registriermaterials, entstehen große elek- schicht eine solche von niederem Widerstand, beitrische Feldstärken, weil der Abstand der Schreib- spielsweise aus Metall, zu verwenden. Das beschrieelektrode zur ersten ladungstragenden Oberfläche 65 bene Registriermaterial wird, wie schon erwähnt, zwigrößer ist als der Abstand zwischen den einzelnen sehen zwei Elektroden gelegt. Zur Ausbildung eines Lagen. In der Folge könnten starke Corona-Entla- latenten Ladungsbildes wird an die Elektroden eine düngen auftreten. Signalspannung angelegt. Die Konstruktion der Elek-

troden ist nicht kritisch. Es können Elektroden verwendet werden, die für elektrostatische Aufzeichnungen allgemein üblich sind.

Praktische Ausführungsbeispiele für die Herstellung des Registriermaterials werden in den folgenden Abschnitten beschrieben. Eine wäßrige Lösung von 5 % PVA und 5 % Lice wird auf ein Papier von 30 μ-aufgebracht. Dann wird eine 5%>ige Polycarbonat-Lösung aufgetragen. Das erhaltene Registrierpapier weist eine Volumenleitfähigkeit von 10~⁸ S/cm² und eine Oberflächenleitfähigkeit von 10-¹⁰ S/cm² auf. Die Dicke des gesamten Papiers wird dann ungefähr 38 μ. Vier Lagen des so erhaltenen Registrierpapiers werden dann zwischen eine Buchstaben- und eine Gegenelektrode gebracht. Durch Anlegen von 2400 V wird cm gleichmäßiges elektrostatisches Bild in jeder einzelnen Lage erhalten. Anschließend werden die Lagen getrennt und entwickelt durch eine Entwicklermasse, die zusammengesetzt ist aus farbigem Harzpulver und Glaskugeln. Die erhaltenen sichtbaren Bilder werden durch Hitze fixiert und so ein sauberes Bild auf jeder Lage erzielt.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel des Registriermaterials nach der Erfindung werden einem dünnen Papier von 25 μ Stärke, bevor das Papier bei seiner Herstellung vollkommen trocken ist, folgende Lösungen zugesetzt: Dem für die 1. Lage bestimmten Papier eine wäßrige Lösung von 10⁰/o PVA und 0,5% Lice; dem für die 2. bis 4. Lage vorgesehenen Papier eine wäßrige Lösung von 5 °/o PVA und 0,5 % Lice. Für die 5. Lage wird dem Papier eine wäßrige Lösung von 5 % PVA und 3 °/o Lice zugeführt. Durch diese Behandlung wird außerdem Knittern vermieden und die Aufrollneigung des Papiers verringert. Die ladungstragende Schicht wird durch Auftragen von 5 °/o PC in ungefähr 5 μ Dicke auf das einzelne Papierblatt erzeugt. Die Leitfähigkeitswerte für die 1. Lage betragen: Volumensleitfähigkeit 10~⁸ S/cm² und Oberflächenleitfähigkeit 1O^-11 S/cm². Für das Papier der 2. bis 4. Lage betragen die Volumensleitfähigkeit 10-9 s/cm² und die Oberflächenleitfähigkeit 10~¹² S/cm². Das Papier, das für die 5. Lage vorgesehen ist, hat eine Volumensleitfähigkeit von 10~⁷ S/cm² und eine Oberflächenleitfähigkeit von 10~⁹ S/cm². Durch Aufeinanderschichten der einzelnen Lagen und Anlegen von 3500 V zwischen Stiftelektroden für die Dauer von 20 μ$&ο und anschließender Pulverentwicklung werden gleichmäßige und saubere Bilder in jeder Lage erzielt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Registriermaterial nach der Erfindung wird erhalten, wenn auf einem Film von Polyäthylenterephthalat mit 6 μ Dicke erne Schicht von 15 μ Dicke aus einer Aufschwemmung von 50 Teilen ZnO-Pulver in 100 Teilen einer 5%igen wäßrigen Lösung von Polyvinylalkohol aufgebracht ist. Die Volumensleitfähigkeit der aufgebrachten Schicht ist 10~⁹ S/cm². Drei Lagen des so erhaltenen Registriermaterials wurden mit einer Impulsspannung von 200 V und 20 μεεσ Dauer behandelt. Nach einer Pulverentwicklung zeigten sich saubere Ladungsbilder von gleichmäßiger Qualität.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Elektrographisches Aufzeichnungsmaterial zur gleichzeitigen Herstellung mehrerer Vervielfältigungen mit einer isolierenden Aufzeichnungsschicht und einer elektrisch leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht eine Volumenleitfähigkeit zwischen ΙΟ"⁹ und 10-6 S/cm² hat.