DE1522643A1 - Photoleitfaehige Bildtraeger - Google Patents

Description

Priorität; v. :7₀Februar I966 in USA Serial No₀: 525 29h

Die Erfindung betrifft einen verbesserten pftotoleitfähigen Bildträger aus einem photoleitfähigen Material und Faserstoff, dessen Fasern reaktive Gruppen mit der Fähigkeit zur chemischen Assoziierung eines Photoleitermateriales besitzen und zu einem sich selbsttragenden Bogen geformt sind, der eine ausreichende Menge eines praktisch dauernd angelagerten Photoleitei'materials für dLo Lieferung eines photoleitfähigen Bildträgers enthält. Es sind Bildträger für elektrostatische Photographic bekannt, die aiifveiner Unterlage eine Schicht mit einem photoleitfähigen in einem Bindemittel dispergierten Material enthalten, um die Teilchen aneinander und an die Unterlage zu bLuden. Diese Binder sind üblicherweise Kunst- oder Naturharze bzw. Polymere, die elektrisch isolierend wirken und den Photoleiter an seinem Platz auf der Unterlage halten. Es gind verschiedenerlei Unterlagen, wie Metalle oder Metallfolien, Papier und elektrisch leitfähige Kunststoff-

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bogen verwendet worden. In "jedem Fall wird die photoleitfählge Obex-flächenschicht auf der Unterlage durch einen Auftraguiigsvorgang gebildet, der nach Erzeucunc der Unterlage durchgeführt wird.

Im Falle eines Bild trägers mit einem Überzug auf einer Papierunterlage wird letztere nach üblicher Papierherstellungstechnik gefox^mtjund gewöhnlich besitzt die P ap ie runt erläge selbst eine sogenannte "Drahtseite" und eine "Filzseite*¹. Die beiden Bogenseiten haben verschiedene Eigenschaften. Die Filzsei te ist die glatte, und die übliche Technik geht dahin, die Photoleiter-Binderschicht auf die Filzseite des Bozens aufzubringen. Bisweilen verwendet man eine Beieimungsschicht auf der Drahtseite oder der Filzseite des Bogens, um eine glatte Oberfläche zu erhalten, auf der die photoleitfähige Schicht aufgebracht wird. In einigen Fällen benutzt man diese Zwischenschicht zur Schaffung einer elektrisch leitfähigen Schicht zwischen der Paplerungerlage und dem photoleitfähigen Überzug. Diese Zwischenschicht kann auch als eine Sperrschicht dienen, um die Wanderung von Bestandteilen aus dem Papier zur photoleitfähigen Schicht zu verhindern.

Das Gewichtsverhältnis von Photoleiter zu Binder in einem Bildträger der oben beschriebenen Ai-t schwankt von 1 : 1 bis 25 : Der Photoleiter ist gewöhnlich photoleitfähiges Zinkoxyd, das nach dem französischen Verfahren hergestellt ist, wie in der Elektrophotographie allgemein bekannt. Der erhaltene gestrichene Papierbogen hat gewöhnlich ein verhältnismäßig hohes Grundgewicht im Vergleich "u üblicherweise Überzogenen Papieren und einen beträchtli^r >en Gewichtsanteil in der photoleitfähigen Schicht

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Ein anderes Merkmal von geatriohenem Bildlrägerpapier unter Verwendung eines relatLv hohen Anteiles an phoLoleitfähigem Zinkoxydpigment im Üborisug besteht in der etwas abreibenden Natur des überzogenen Bogens« Andere für diese Zwecke verwendete pliotoloitrüige FlgwfMiLe, v.ie Titandioxid oder Zinlcsulfid, zeigen ähnliche schleifmitLelarlige Eigenschaften.

Der Ilarzbestandteil und der dispergiex'te Photoleiter des beschichteten Bildträgers können axis einem organischen Lüsnngs-

bestehen mittel, «aus einem wässrigen Medium/odex- mittels einer heißen Schmelze aufgebracht werden. Das übliche Vorfahren besteht darin, daß man eine Überzugsmischung zubereitet, din auf einem Band des Uriterlagsmaterials mit einer üblichen Papicrbehandlungseinrichtuiig, wie einem Luftmesser, gegenläufige Walzen, Abstreichiuesser oder dergleichen, als Auftrageinriehtung abgelagert wird.

Falls eine photoleltfäliige Schicht auf jeder Unterlagsseite vorhanden sein soll, sind zvvoi Steichvorgänge erforderlich, und man muß beim zweiten Streichvorgang sorgfältig darauf achten, daß der zuvor auf der gegenüberliegenden Unterlageseite gebildete Überzug nicht beschädigt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Verwendung eines Binders oder Klebemittels mit dispergiertem Photoleiter zur Bildung einer getrennten Schicht auf der Unterlage ausgeschaltet. Stattdessen wird eine ausreichende Menge photoleitfähiges Material praktisch bleibend mit dem Fadenmaterial eines selbsttragenden Bogens chemisch verein^, um einen photoleitfähigen Bildträger zu er-

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geben. Die chemische Vereinigung gemäß der Erfindung beruht vermutlich auf einer ionischen Bindung zwischen einor i'eaktionsfähigen Seite odex· Bindungsstelle an dex· Faser und dex· Obex*- fläche des betreffenden Photoleiters odex' abex· auf einei- chemischen Sorption bzw. einei· Kombination beider Bindungsarten. Sie unterscheidet sich von einem bloßen mechanischen Einschluß des Photoleiters dui'ch das verfilzte Fasei'material.

Die Bildung eines Bildträgers dieser Ax*t gemäß der Erfindung bietet mehrere Vorteile. Im Fall von zellulosehaltigern Faserstoff, wie Holzfciser, kann" zunächst einmal dex· Bogen durch Zu-

Pülpe gäbe des Photoleitex\<? zu dem wässrigen /Bi-ei, und Formung des Bildträgers während dex· Verfilzung dex· Fasern auf der Papiex·- maschine gebildet werden. Ein Bogen mit Obei'f lachen von praktisch gleichen physikalischen Eigenschaften auf " j odex- S^ito kann dux'ch Verwendung einer senkrecht arbeitenden Pap!eismaschine, wie einer Verti-Forma-Maschine, erhalten werdn, deinen Einzelheiten Jn den USA-Patentschriften 2 9O9 ll-'l und Re. 25 333 beschrieben sind.

Demgemäß ist es eine Hauptaufgabe der Erfindung, einen selbsttragenden Bildti^äger von hohem elektx-ischen Widerstand in der Dunkelheit mit einem Gehalt an photoleitjBhigem Material und Faseistoff zu erzeugen, bei dem mindestens ein Teil des photoleitfähigen Materials px^aktisch permanent mit den Fasern des Ti-ägers chemisch vereinigt ist.

Ein weiterer Vorteil dex· Erfindung besteht in dem leichten Ge-

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wicht des elektrolichtleitfähigeni Faserbogens mit verkleinertem PhOtoleLfcer, von dem mindestens ein Teil unmittelbar an die Bogenfasern bleibend chemisch assoziiert ist. Vorzugsweise enthält das Fasermaterial, wie schon erwähnt, Zellulose.

Bei dem elektrophotographischen Bildträgermaterial nach der Erfindung enthält der Faserstoff reaktionsfähige Gruppen, die entweder von Natur vorhanden oder durch chemische Umsetzung an der Faserstruktur gebildet sind und die beispielsweise aus Carboxylgruppen bestehen. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der elektrophotographische Bildträger nach der Erfindung einen Photoleiter, Faserstoff und ein Polymer mit x'eaktiven Gruppen, wobei der Photoleiter in der Lage ist, sich mit den betreffenden reaktionsfähigen Gruppen zu vereinigen, die vorzugsweise aus Carboxylgruppen bestehen.

Der elektrophotographische Bildträger nach der Erfindung besitzt mindestens an einem äußeren Oberflächenteil einen Photoleiter, chemisch vereinigt mit einem Netzwex^k von Zellulosefasern unter Einwirkung von reaktionsfähigen Gruppen derselben.

Die Herstellung kann unter Verwendung eines zerkleinerten Photoleiters nach Methoden erfolgen, wie sie für andere Zwecke, zum Beispiel bei der Herstellung üblichen ungestrichenen Papieres. auf der üblichen Papiermaschine Anwendung finden.

Die Erfindung hat jedoch auch bevorzugte Methoden- für die Formung des elektrophotographischen Bildträgers zum Gegenstande.

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Dei einer Ausführungsform besteht der elekbrophobographische Bildträger der Erfindung aus einem selbst bragendeii, nachgiebigen Bogen .aus miteinander verfilzten Fasern mit reaktiven Gx'uppen, die natürlich vox'handen sind oder in der nachstehend beschriebenen Veise hinzugefügt \imrden. Prakbisch gleichförmig durch den ganzen Bogen verteilt und damit dauerhaft vereinigt ist ein Photoleiter, der durch chemische Assoziierung mib den reaktiven Gruppen der Fasern im Bogen fixiert gehalten wird. Die Fasern enthalten vorzugsweise Zellulose, wie Holzbrei, Baumwolle und andere natürlich vorkommende Zellulosefaserstoffe. Für die nachstehende Beschreibung wird jedoch auf Fasermaterial Bezug genommen, wie es aus Holz erhältlich ist.

Natürliche Fasern in Holz, Baumwolle usw. sind in Fibrilentoündein geordnet, und die Zellulose stellt den Hauptteil der Fibrilen dar. Je nach der Herkunft schwanken die Abmessungen der Fibrilen, und obgleich ihre genauen Dimensionen nicht definiert sind, haben sie bekanntlich größere Länge als ein Molekül und auch größere Dicke. Xm allgemeinen haben die Fibrilen ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser, das größer als 5 * 1 ist, und der Durchmesser ist ein kleiner Bruchteil eines Mikrons. Eine ungereinigte natürliche Zellulose, wie sie in Holz vorkommt, enthält auch Lignin und Polyglucuronsäuren; letztere haben eine ähnliche Struktur wie chemisch reine Zellulose, enthalten aber Carboxylgruppen an Stelle der Methylalkoholgruppen jedes Ringes der Molekülkette.

Bei der chemisch"» t Aufbereitung oder Breibildung aus Holzschnitzern

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wird eine beträchtliche Ligninmenge entfernt, und es verbleiben Zellulose und Polyglucuronsäure in der einzelnen Faserstruktur. Einige carboxylhaltlge Materialien der Fasern sind allgemein als IleiuiZellulose mit Polyglucuronsäux-e eingeordnet worden.

Die Aufarbeitung des zellulosehaltigen Faserstoffes für die Herstellung von Papiexriniifaßt gewöhnlich die .Verwendung von Zusatzstoffen, die das Zetapotential der Zellulose voändern und Reste odex' Verunreinigungen, im fex"fcigen Bogen zurücklassen, die -.für die El ekt-r qphorfc Qgr-aphie schädlich sind. Diese Zusatzstoffe, die zum Vorhandensein von beweglichen ionisch, geladenen Trägern führen, sind allgemein gekennzeichnet als Materialien, die ionisch geladene Träger odex· Materialien ergeben, welche andere Verbindungen löslich machen, um ionisch geladene Träger zu liefern. In jenem Fall wirken sie unter -Erhöhung-der elektrischen'Leitfähigkeit des. Bogens bis zu einem Punkte, wo er nicht mehr in der Elektropho Logx'aphie. ve'mrendlmr ist. Bezeichnend für solche Matex-i allen sind Alkallsalze von geringem Molekulargewicht und flüchtige Amine und Amide, og^rani.sche nichtionische Materialien, die hygroskopisch sind, wie polare nichtionische obex^flachenaktive. Mittel, einschließlich ihrex' nichtflüchtigen Reste, stickstoffhaltige Materlallen und Alkohole. Die nichtionischen organischen Verütii'e Lnigungen zeichnen sich auch durch niedriges Moiekula-rgewtcht und hohes Dipolmöinent gegenüber der Zellulose aus.

Einige diesex^ Zusatzstoffe beeinträchtigen die -felektropliotographis dien Eigenschaften des Bogens durch Ionisierung infolge Wechselwirkung mit..!fässer-.,, was von dem Bogen aus der Luft ab-

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sorbicrt "wird, unter Bildung von ionisch geladenen TrÜgexn; Zu diesen Zusatzstoffen gehören zum Beispiel saurer Papiermnch-eT-alaun, innere Leimungszusätze, wio me talloxvganische Salze und Füllstoffe, wie einige Tone und Chrvsotil-Asbestfasern, velehe die elektrische Leitfähigkeit des Bogens erhöhen. Der schädliche ■Rinfluß einiger dieser Stoffe läßt sich ζμάτ dui'ch wirksame V γ-Minderung des Wassergehaltes in dem Bogen übei-winden, indem man ihn z.B. knochen trocken macht, bevor man das elektr-ophotographisehe Verfahren durchführt, aber vorzugsweise wii'd gemäß der Erfindung die Gegenwart dieser Stoffe völlig ausgeschalte-t. Ein w'lrksmar Weg zur Entfernung einiger dieser Stoffe besteht darin, daß man den Bred in einer oder mehreren Stufen wäscht, bevor man ihn auf das Abtropfsieb der Papiermaschine aufbringt. In anderen Fällen läßt sich der Zusatzstoff durch übliche Tfaschvorgänge nur schwierig entfernen, und infolgedessen sollen die Maßnahmen, der Papiervorbex'eitung derart sein, daß diese Zusätze völlig ausgeschaltet werden.

In einigen Fällen sind die Ladungstx'äger von niedx-lgem Molekulargewicht flüchtig, und ein Teil hiervon kann dux'ch Waschen entfernt werden, aber der Rest oder ein erheblicher Anteil des Zusatzstoffes kann während des BogentrocknungsVorganges entfernt werden. . ■

In üblicher- Weise zubereitete Papierstoffg unter Verwendung eines oder mehrere*· Zusatzstoffe der oben beschriebenen Art wui'den bei einein Versuch verwendet, um ei non elektropho-togr aphis ohen Bildträger zu formen, bei dem Zinkoxyd nach dem französischen Ve-r-

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fahren mit dem StοÜl^/iaLschfc und zu einem Dogen geformt wurde.

Das Zinkoxyd war im fertigen Bogen in einer Menge zwischen und JfOG "o, bezogen auf das knochen trockene Gewicht des Stoffes, vox-handen. Die Ergebnisse zeigten, daß kein Bild erzeugt werden konnte, und ferner zeigten Elektrome terpx'üfungen, daß der Bogen infolge Fehlens jeder meßb.ix'en Lichtabfallclinx'okteristik nicht bedruckt werden konnte. Durch Extraktion des Stoffes in der oben beschriebenen lieise zur Entfernung dieser Verunreinigungen erhielt man einen chemisch gexeinigten Stoff, der zur Bildung eines Bogens gemäß der Erfindung durch Zusatz eines zerkleinerten Photo- i leiters, zum Beispiel von Zinkoxyd, benutzt wurde, Der Bogen wurde geladen, exponiex't und entwickelt und zeigte ein Bild.

Beispielsweise wurden mehrere Bogen hergestellt, indem zwischen 1 und. 3 g chemisch gereinigten Holzbreies Verwendet wurden, der auf eine Konsistenz von 0,3 '/S verdünnt wurde. Ein wässriger Brei von photoleitfähigem Zinkoxyd wurde dem wässrigen Faserbrei unter Mischen zugesetzt. Die Zinkoxydmenge im Brei wurde zwischen 1 und h Gew.-Teilen des Papiers (knochentrockenes Gewicht) ver-

ändert, und die erhaltenen Mischungen wurden zu Handbogen von etwa 20 mal 20 cm ( 8 mal 8 Zoll) geformt, wobei in jedem Fall eine ausreichende Menge Zinkoxyd zurückgehalten wurde, um zwischen 50 $ und h00 ^a im fertigen Bogen zu ergeben. Diese Bogen wurden fünf Minuten auf der Trommel zwischen etwa 95 und 110 C (200 bis 230 JB) getrocknet und anschließend kalandert. Vor dem Drucken ließ man die Bogen eine relative Feuchtigkeit von weni ger als etwa hj $ erreichen, und dann wurde aufgeladen und gegenüber elnom Original zwei bis vier Sekunden unter Verwendung

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einer 250 Watt Photoflutlampe belichtet. Bei der Exposition der Bogen wui^%de ein kontrastreiches Transparentpositiv verwendet und dicht auf den zu exponierenden Bogen gelegt. AnsolilLeßend wurden die Bogen mit einem flüssigen Entwickler entwickelt., und eine Kopie war zu beobachten. Durch Veränderung der Menge an chemisch gereinigten Fasern für eine gegebene Bogengröße konnte diis Grundgewicht des Papiers, d.h. des Gewichtes je Flächeneinheit, verändert werden.

Die obige Verfahrensweise wurde unter Verwendung von Ansätzen von 30 g Fasex'stoff mit zwischen 50 und ^00 f> photolei tfähigem Zinkoxyd in den fertigen Bogen, bezogen auf knochentrockenes Fasex'gewicht, durchgeführt, und es wurden ähnliche ErgebnLr.se beobachtet. Durch Steigerung der Fasermenge wurde das Grundgewi ent des Bogens erhöht.

In der oben beschriebenen Welse geformte Bogenhaiidmus ter wurden mit unterschiedlichen Luftgehalten, z.B. lockere Flocken mit ungefähr 85 5» Luft, gefertigt. Nach der Ladung, Belichtung und Entwicklung wurde ein Bild -erhalten. Durch Kalandern wurde die Qualität des Bildes, insbesondere die Bilddichte und die Kontinuitätjbis zum Fünffachen verbessert.

Unter Verwendung chemisch gereinigte« Papierstoffes erhaltene Versuc he deuteten das Vorhandensein von reaktionsfähigen Gx-u^pen. in der Holzfaser entweder längs deren Oberfläche oder im Inneren des Fa's-er teilchen an, und solche Gruxjj>en wirken zusammen, um das Zinkoxyd oder den sonstigen Plotoleiter, wie Titandio&yd oder

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Zinksixlfid, praktisch dauex-haf t chemisch an die Faser gebunden aufrecht zu Erhalten. Vex-mutlich lagern sich die Z ink oX3'dte lichen längs⁷ dex* Außenfläche jeder i'asoi der Papierinasse an oder bilden eine geordnete Kellte- entsprechendv'der Steuerung durch die Verteilung "Von reaktiousfiüiigen Cui'boxylgruppeu längs der Faser. Ve im ein Bogen gebildet 1st, bildet sich ein verfilmtes Netzvex>k der Fasern in eitiex' selbs ttx-agenden Strulctux¹.

zur Herstellung dex* Bogen nach den obigen Beisxjielen ver wendeten Fasern'- waxen' ungerähr 2 500 bis 5 000 Miki^cnlang und i ungeriihr 10 bis 30 Mik^ron dick, während "der acrkleiiiex'te Photo-, leiter eWa 6,2 hl* 0_tk liikrou Durchmesser hatte. . ·

Ein bezeichnendes Merkunl der "Krrindung besteht in dex- Stoigerung des Gehalites an reaktionsfähigen Gruppen der Fasern gegenüber. . dom natürlichen Voxlcoiiinien, um die ZurUcldialtung des !Photoleiters iii "fertigen Bogexi zu efhülieu. Eine Metliocip zur Vergruflerung der Menge an_; x-eakt Ions fähige η Gruppen in dex? Faser bestand in ..der . ... Bleiehung-des chemisch reinen Papierstoffes, denn der Bleichvorgang eihüht den Ciijrbo^ylgehalt durch Oxidation. Dex- Stoff .. ., ifurde darauf gewaschen, um X'estllehes Bleichmittel und sonstige Vex*urireinigungen zu entf exTien, darauf ex'folg te die Formung,zu den Bildträgern.

-Elite andere Methode--aur S teigerung: dei' reaktionsfähigen Gruppen an* der frispr be^taiid dai'in, dnßmoii. den Stoff in einem, wässrigen i-iediiHm dlsxjex"giex*te und diesem' Bivei JTei'roionen zusetzte, yuaß : diu Fpx'i'oionen in Ionenaustausch mit den Cax^boxylgrupperi traten *

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Darauf wurde=eiii carboxylhaltiges, äthyleniseh ungesättigtes Monoiuez', wie' Acrylsäure, dex*- Mischung zusammen mlL-i; 'Wassers '-peroxy dka ta Iy satoi- zugesetzt, so daß das Monomer chemisch üiit dG i¹ Faser nahe den Stellen miig e s e t ζ t wurde, wo d ieCctrb'oXyI--gruppen der Fasern in Ionenaus Lausoll mit dem Ferroion eingetreten waren, Zur iireitei^en ■ Erlüuteruuc däcsos Verfallrens ivii'cl' bezug genommen auf die USA-Patentschrift 3 083 118. Mit dieser Methode wurden zusätzliche Cai'Tjoxylgruppen an den Fasern angelagert, um so die Zurückhaltung von zerkleinertem Photoleiter längs der Faser und damit, die Qualität des elektrophotographischen Druckes zu erhöhen. · o.

Ungefähr 3 S chemisch gereinigter Papierfaser wurde, wie dien beschrieben, behanddt, um Methacrylsäuremonomer auf der Faser zu polymerisieren, so dafi eine Gewichtszunalune der Papierfaser von 1 7* eintrat. Zu einem wässrigen Brei der behandelten Faser bei pH 7 oder höher, und' zwar durch Verwendung von Ammoniak oder Essigsäure, je nach Bedarf, wurden ungefähr 100 bis 300 Gew.-?j, bezogen auf knochentrocknes Fasergewicht, an photoleitfähigem Zinkoxj'-d zugesetzt, und,wie oben beschrieben, xmrden Bögen von Hand gebildete Kach Ladung, Belichtung und Entwicklung unter Verwendung eines kontrastreichen Ti^ansp ar entpositives waren Bildei? sichtbar» Andere. Materialien, die zur Aufpfropfung von Carboxylgruppen auf die Faser benutzt werden können, sind beispielsweise ^v- oder ß-Methacx-ylsäure, einschließlich. Crontonsäure, Itaconsäure, Acrylsäure und Maleinsäure. Diese Säuren lagern sich an der Faser entweder als Homop4yiuer oder als Misd> polymer, mit nichtsauren Vinylmontomeren und deren Gemischen an.

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Diese Materialien können allgemein als äthylenisch ungesättigte Monomersäuren mit ein oder mehr Carboxylgruppen bezeichnet werden. Bevorzugte saure Materialien sind auch durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie wasserlöslich sind.

Ein anderes Verfahren zur Steigerung des Carboxylgehaltes 4e* des Faserstoffes besteht in einer Vermischung mifc einem Latex von carboxyIierten Polymeren, wie einem Mischpolymer von Crotonsäure und Vinylacetat mit; relativ niedrigem Gehalt an Carboxylgruppen oder mit einem carboxylierten Styrol-Butadienlatex. Der Prozentsatz an Carboxyl!erung dieser Latices ist realtiv klein, denn die Carboxylgruppen in der Latexstruktur dienen dazu, die LatexteiLchensuspension gegen Zusammenballung und Flockung zu stabilisieren, im Gegensatz zur Verwendung von Seifen oder anionischen oder kationischen Dispergierungsmitteln. Diese besonderen Latexmaterialien enthalten also keine üblichen Dispergiermittel in ausreichenden Mengen, um als Verunreinigungen in der Elektrophotographie zu wirken.

Andere Latexpolymere, die benutzt werden können, sind z.B. Terpolymere von Styrol, Butadien und ein oder mehreren äthylenisch ungesättigten Monomerensäuren, z.B. Akrylsäure, Fumarsäure oder Crotonsäure. Der Styrolgehalt des Polymers beträgt mindestens 30 $, während der Gehalt an monomerer Säure zwischen 1 und 10 # liegt, wobei die Latexteilohen eine Größe zwieohen 700 und 5 000 Angstrom haben. Das Terpolymer besitzt ein· Glas-Übergang stemperatür von weniger als 105 0» vorzugsweise im Bereich von 25 bis 35°C, und eine Viskosität entsprechend einem

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durchschnittlichen Molekulargewicht über 200 000. Für die Zwecke der Erfindung kann carboxyliertes Latexmaterial mit einer Glasübergangs temperatur, wie oben beschrieben, verwendet werden, um den Carboxylgehalt des Faserjpaterials asu erhöhen.

Eine Reihe von Bogen wurde durch Verdünnung von 3 g Papierfasex· auf 0,3 /a Feststoffkonsistenz mit Wasser gefertigt. Die vorstehend beschriebene Latexart wurde tx*opf enteise unter Rühren zugesetzt, \*ährend die Dispersion auf einem pH-Wert von etwa 7 gehalten wurde. Latex wurde in unterschiedlichen Mengen zwischen 1 und 25 $ Feststoff, bezogen auf knochentrockenes Fasergewicht, zugesetzt. Ein wässriger Brei von Zinkoxyd wurde augegeben, während die Mischung gerührt wurde. Die zuzusetzende Zinkoxydnienge schwankte zwischen 3 und 12 g* Die erhaltenen wässrigen Breie aus Latex, Faser und Zinkoxyd wurden In den Kopfkasten einer Handpapierinaschino gegeben, und es wurden Bogen von ungefähr 20 mal 20 cm (δ mal 8 Zoll) geformt. Die erhaltenen Bogen wurden auf der Trommel zwischen etwa 95 und 110 C (200 und 230⁰F) fünf Minuten getrocknet und dann kalandert. Darauf wurden in einigen Fällen die Bogen unmittelbar bedruckt, in anderen Fällen wurden sie in einen Gleichgewichtszustand in einer Atmosphäre von weniger als etwa 50 $ relativer Feuchtigkeit kommen-gelassen und dann bedruckt.

Die Verwendung von Latex dient zur Erhöhung der Trocken- und *Feu;i?chtfestigkeit des fertigen Bogens, wärend eine erhöhte Menge .Zinkoxyd zurückgehalten wird. Za siesem Zweck hat die Latex vorzugsweise eine gleichmäßige Teilchengröße von wm iger als

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etwa 1 000 A und eine durchschnittliche Teilchengröße von ungefähr 750 A. Biese Teilehenkleiiiheit dex- Latex ist erwünscht, weil sie anscheinend sich auf der Faser niederschlägt, daran durch chemische KohSsionskräfte, d.h. sekundäre Vnleiizkräf te, anhaftet und dazu beitx^ägt, daß die Faser wirksamer Zinkoxyd aufnimmt. Vermutlich kommt die Latex, die an die Faser angezogen wix-d, nicht an solche Bereiche, wo aktive Carboxylseiteiiketten vorhunden sind. Es ist zweckmäßig, daß die Latex nicht in größerer Menge als etwa 25 Gev.-^i, bezogen auf knochentrockenes Papiex¹-fasergewicht, vorhanden ist, und es wurde beobachtet, daß bei einer Menge von ungefähr 1 'fa die Latex in befriedigendex" l.^reise wix-kt.

Bei einexv anderen Ausführung«form dex^ Ex-findung können Holzfasern, die einen erhöhten Cax-boxylgehalt durch vorstehend beschriebene Polynierablagei-ung besaßen, als Ausgangsstoff verwendet werden, zu. dem eine carboxylierte Latex unter Anwendung der vorstehend allgemein beschriebenen Methoden zugesetzt wird. Durch Verändex'ung des Px^ozentgehaltes an Carboxyl gehalt mittels Polymex·- ablagerung durch Polyinerisation oder Zugabe einer carboxylierten Latex kanu das Gleichgewicht zwischen hydx-ophoben und hydrophilen Eigenschaften des Fasermaterials abgewnndelt werden. Ein Bogen beisp/^ielsweäso, dem Latex zugesetzt wurde und in welchem der Carboxylgchalt der Faser erhöht worden ist, ist hydrophober als ein solchex", wöx'in Latex fehlt. Ein Bogen mit einex¹ carboxylierten Labex zeigt gesteigerte Feuchtfestigkeit nf Grund erhöhter hydrophober Natur des Bogens.

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Andere Abwandlungen undMaßnahmen, die angewandt werden können, sind z.B. die Zugabe kleiner Mengen von Ammonium-lignin-sulfonat oder einer Mischung von Ammonium-lignin-sulfonat und Holzzuckern, wie sie gewöhnlich, im Handel unter der Marke ßrzan erhältlich sind. Ungefähr 0_f01 Gew.-^o, bezogen auf knochentrockene Faser, unterstützt die Bildung des wässrigen Breies von Zinkoxyd und gleichzeitig die Steigerung der Fähigkeit des Bogens,eine elektrostatische Ladung zurückzuhalten.

Bei der chemischen CarboxyIierung der Faser wird vorzugsweise ein wesentlicher Faseranteil carboxyliert, so daß die Zunahme des Fasergewichtes infolge Carboxylgruppen weniger als 10 ^o beträgt, obgleich das Gesamtgewicht der Faser bis zu 300 fo ansteigen kann, weil die hauptsächliche Zunahme des Gesamtgewichtes den Nichtcarboxy!bestandteilen der carboxylierten Makromoleküle zuzuschreiben ist, die mit der Faser vereinigt werden. Obgleich die gesamte Gewichtszunahme auf 400 oder mehr Prozent gesteigert werden kann, · verminefern Zunahmen oberhalb 100 $ die Fähigkeit der modifizierten Fasern zur Bildung eines festen Bogens bei niedriger Temperatur. ¥ebungsfreie Fasertechniken unter Verwendung zusätzlicher Klebemittel, die bei niedriger Temperatur klebrig sind,oder AHweHÖHHg hohe? Temperaturen zur Aufschmelzung der carboxylhaltigen Faserzusätze können angewandt werden, um einen Bogen aus Fasern zu bilden, die zu einem Grade von 0,1 bis 10 Gew,~?S carboxyliert worden sind, jedoch eine Gesamtgewichtszunahme von mehr als 100 <fo besitzen.

Ein bezeichnender praktischer Vorteil der Erfindung besteht da-

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rin, daß dünne Bogen mit geringem Grundgewicht zu befriedigenden elektrophotographischen Bogen geformt werdenicönnen. Es ist jedoch zu beachten, daß dicke Bogen von niedrigen Grundgewichten, d.h. Bogen von geringer Dichte, im Rahmen der Erfindung möglich sind und elektrophotographisch bedruckt werden können, um gute Bilder zu liefern. Dicke Bogen haben die Nachteile, daß sie zur Zurückhaltung einer Restladung und zu einer etwas mehr heterogenen statt homogenen Entladung neigen.

Andere Zusatzstoffe, die verwendet werden können, sind anorganische Titangele oder riichtphotoleitf ähige Gele, optische Pigmente zur Änderung der Farbe der Bogenstruktur und Sensibilisierungsmittel, wie sie üblicherweise mit Photoleitern verwendet werden, um den spektralen Ansprechbereich zu erweitern oder die Empfindlichkeit zu steigern.

Bei der Bildung des Bogens und während der Behandlung der Papiermasse wurde beobachtet, daß die Anwendung eines relativ niedrigen pH-Bereiches von beispielsweise 3,5 bis 4,5 zu Bogen führte, die schlechte Drucke ergaben. Infolgedessen ist es zweckmäßig, daß der pPI-¥ert während der Verarbeitung des chemisch reinen Papierbreies und Bildung der Bogen nahe dem Neutralpunkt oder schwach basisch gehalten wird. Der bevorzugte Bereich des Photoleiters liegt zwischen dem 0,5-und Fünffachen des knochentrockenen Gewichtes der Faser. Bei Fasern, deren Carboxylgehalt durch chemische Umsetzung oder Zund.schung erhöht vrordsi ist, können erhöhte Mengen an Photoleiter über das Fünffache des knochentrockenen Pasorgewichfces angewandt worden,

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Gebleichter Kraftpapierstoff kann bessere Ergebnisse als gebleichter Sulfitstpff liefern. Ferner scheint Stoff mit niedriger "Canadafreiheit" ein besseres Bild zu geben als ein Stoff * mit'relativer hoher "Canadafreiheit".

Gemäß der Erfindung kann der Photoleiter enthaltende Stoff mit einem Mittel vereinigt werden, das !leitfähigkeit liefert, wie z.B. feuchte Laminierung auf eine Schicht aus teilweise entwässertem Papiergrundstoff einer anderen Ax't, der vorhez' auf einem Entwässerungssieb, z.B. aus einem getrennten Kοχ)fkasten, abgelagert wurde. Beispielsweise kann jede der -vorstehend beschriebenen photoleitfähigen Papiermassen als Deckschicht eines Bogens verwendet werden, während der darunterliegende Bogenteil aus Papiermasse gebildet ist, die zwischen ein und zwei Gramm Papierfaser und elektrisch leitfähiges Pigment enthalten kann, wie leitfähiges aber nicht photoleitfähiges Zinkoxyd, das in einer Menge zwischen 100 und 300 $» bezogen auf ofentrockenes FasergewJeht, vorhanden ist. Zu den wahlweise unterzulegenden leitfähigen Papiermassen gehören solöhe, die in Mengenanteilen von 1 bis 2 g Papierfaser gefertigt sind, der zwischen 0,1 und 0,3 g Chrysotil-Asbestfaser augesetzt worden ist, bzw. 1 bis 2 g Papiermasse, der 2 bis 20 $, bezogen auf ofentrockene Pap.-ier-Taser, an einem Alcylkatondimer zugesetzt worden sind, das unter der Handelsmarke "Aquapel" erhältlich ist. Auf diese Weise kann ein Bogen geuonnen lirerden, der sowohl einen elektrophotographischen Teil als auch einen elektrisch leitfähigen Teil besitzt, mu die Bildung und Entwicklung von Bildern zu erleichtern. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Fasern einer solchen Gx'undmr-s s e gemäß

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den oben dargelegten Maßnahmen der Erfindung zu behandeln, so daß daz*in reaktive Gruppen erhalten \ierden und das leitfähige Pigment mit den Fasern chemisch vereinigt ist. Bewegliche" ionische Ladungsträger können, wie schon erwähnt, im wesentlichen ausgeschaltet werden, wenn ihre Gegenwart für den photoleitfähigen Teil des Bogens störend 1st.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, beide Seiten der Grundsse mit photoleitfähigem Papier der vorstehend beschriebenen Ai-t zu bf"=eliicliten. In diesem Fall enthält die Papiergrundlage Papierfasern und Asbestfasern, "Suprafasern" oder Alkylketondimer mit iinkoxyc^ioher Leitfähigkeit bzw. Kombinationen hiervon, wobei jede Seite der Papierunterlage feucht beschichtet und zu einer Einheit mit einem photoleitfähigen Papier der vorstehend beschriebenen Art vereinigt worden ist.

Die Vorteile des verbesserten pliotoleitfähigen Bildträgers nach der Erfindung bestehen darin, daß keine kontinuierliche Binderphase vorlianden ist, wie sie in den üblichen Bildträgern benutzt, wird, die einen zerkleinerten Photoleiter enthalten. Dadurch wird weitgehend das Problem des Zusammenrollens infolge Änderungen 'in. der relativen Luftfeuchtigkeit bzw. auch von Temperaturschwankungen vermindert, well der Bogenaufbau gemäß der Ei-findung symmetrisch ist. Außerdem kann der Bildträger nach der Erfinejtuiig v.*eitgehend in derselben ¥eise behandelt werden, wie unboschiclitete Papierbogen, insofern als das Grundgewi clit, die Bers.(,festigkeit», die Einreißfestigkeit und verschiedene /Eigenschaften abgewandelt werden können, um unterschiedliche physi-

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kausche Eigenschaften ±n dem Bogen je nach dem gewünschten Verwendungszweck zu erhalten. Beispielsweise kann der Bogen dünn wie Seidenpapier oder dick wie Löschpapier gemacht werden, und er ist gleichwohl elektrophotographisch bedruckbar. Ferner kann der Bogen auf jeder Seite bedruckt werden, d.h., man kann ein latentes Bild auf einer Seite erzeugen und entwickeln, während man die Ablagerung vom Entwickler auf der anderen Seite verhindert. Nach der Entstehung des ersten Bildes kann der Bogen auf der abgewandten Seite mit derselben Vorsichtsmaßnahme bedruckt werden, um zu verhindern, daß die vorher bedruckte Seite des Bogens entwickelt wird.

Da in dem Bogen Zusatzstoffe, insbesondere harzartige Materialien und vorzugsweise carboxylierte Stoffe, wie die schon erwähnten Latices, enthalten sein können, kann der Bogen so zubereitet werden, daß sich eine wesentliche Naßfestigkeit ergibt, d.h., ein Bogen erhalten wird, der physikalisch nicht beeinträchtigt wird, wenn er mit einem wässrigen Medium in Berührung ist.

Gemäß der Erfindung ist das photoleitfähige Pigment in ausreichender Menge vorhanden, um ein haltbares,latentes,elektrostatisches Bild nach Belichtung eines Ladungsbildes, z.B. durch ein Transparent, zu ergeben. Gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, daß das Verhältnis von Zinkoxyd zu Faser niedrig ist, z.B. 0,5 : 1 beträgt, das Papier arbeitet dann befriedigend unter Lieferung eines olektrophotographischen Bildes. Dieses Verhältnis ist bedeutent niedriger als das Verhältnis von Pho-Loleiter zu harzartigem Binder bei üblichen beschichteten elek(,iö-

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Xiliotographischen Bildträgern, Im Falle -ron Pigmenten, xirie photoleltfähigem Titandioxyd:, Zinkoxyd, Zinksulfirf oder Mischungen hiervon u.dergl., vermindert also eine herabgesetzte Menge solcher im Bogen verteilten Pigmente gleddifalls erheblich die Abi'iebeigenschafteil des Bogens. Auch 1st das Gesamtgewicht des Bogens weit niedi^iger als das eines entsprechenden Bildfcrägers, in welchem der Photoleiter gleichförmig in einem zusammenhängenden Binder als Schicht auf Papier oder sonstiger Unterlage verteilt 1st. ■■■-,-

Der hier beschriebene Gegenstand und sein Herstellungsverfahrenstellen zwar- eine bevorzugte Atlsführungsfox'm der TSrrinduug dai', jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern es können daran Abänderungen vox'genommen werden.

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Claims (20)

1. Patentansprüche

   Elektrophotographi scher Bildträger mit einer Oberfläche aus miteinander verfilzten Fasern und einem fein verteilten Photo leltez-, dadurch gekennzeichnet, daß der Phoboleiter in dem Faserniaterial verteilt ist, das praktisch frei von beweglichen ionischen Ladungsträgern ist und chemisch angelagerte reaktive Gruppen besitzt, an denen der Photoleiter im wesentlichen bleibend chemisch angelagert ist, wobei der Photoleiter in ausx'eieilender Menge für die Erzeugung eines Io ten ten elektrostatischen Bildes bei Belichtung vorhanden ist.
2. 2.) Bildträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial Zellulose enthält.
3. 3.) Bildträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial i'eaktive Carboxylgruppen enthält.
4. k,) Bildträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verfilzte Fasermaterial Zellulose und Carboxylgruppen enthält
5. 5.) Bildträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Photoieiter in einer Meng© zwischen dem 0,5- und Fünffachen des Trookeiigevichteä des Fäsermaterials vorliegt,
6. 6.) Bildträger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gehalt an carböxytiertem Lätexpöiyttler»
7. 7.) Bildträger nach einem der Ansprüche- 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Paseriiiaterial ein Derivat von natürlicher Holzfä-s-err-init erhöht em Gehalt an reaktiven Carboxylgruppen ist.
8. 8.) 'Bildträger nach einem der Ansprüche 1 bis 7. gekennzeichnet ■durc-li einen Gehalt an .fein verteiltem, elektrisch leitfälligem
9. 9. ) BiiJi.i-'-ljn-.- . n-.'i^Ji einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennüeiehnet, d.^'V der Dogen auf* der einen Seite einen elektrisch leitenden Gbex-f lächenteil und auf der anderen Seite ein Photoloiteriualericil enthält.
10. 10.) Bildtz'äge^nach einem dex- Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus dem Polymerisationsprodukt eines Faserstoffes und eines carboX3^rlhaltigen Monomers von hohem elektrischen Widerstand im Dunkeln besteht, wobei das Monomer nicht mehl- als 10 $, bezogen auf das Trockengewicht je Fasermaterial, beträgt, und daß das photoleitfähige Pigment in dem modifizierten Fasermaterial in ausreichender Menge arigelagex't ist, um die Entstehung eines latenten elektrostatischen Bildes auf der Oberfläche zu gestatten.
11. 11.)■Bildträger- nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet/ daß 1 bis 25 Gew.-$ des Fasermaterials aus einem carboxylhaltigen Latexpolymer-" mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als etwa 105°C besteht.

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12. 12.) Bildträger nach. Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dae Fasermaterial au· dem Reaktionsprodukt von natürlicher Holafaser und mindestens einem organischen Carboxylmonomer besteht.
13. 13·) Bildträger naoh Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Fasermaterial KU Zinkoxyd in einem Gewichtsverhältnis von 1 : 0,5 bis 1 t 5 vorhanden ist.
14. Ik.) Bildträger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das " Latexpolymer eine Teilchengroße im Bereich von 700 bis 5000 A hat.
15. 15·) Verfahren zur Herstellung eines elektroph.otographisfa.en Bildträger· nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein reaktive Gruppen aufweisendes Faeermaterial, das frei von beweglichen ionischen Ladungsträgern int, ale wässrigen Brei mit
    einem jfeintei ligen PhotoMter vermischt und diese Mischung unter Bildung eines Bogens entwässert, der einen Oberflächenteil von hohem elektrischem Widerstand im Dunkeln besitzt.

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16. 16.) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der

    zellulosehaltige Faserstoff durch Waschen von beweglichen ionischen Ladungsträgern befreit wird.
17. 17.) Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß natürlich vorkommende Zellulose mit organischerCarbonsäure umgesetzt wird, so daß der Gehalt der Faser an aktiven Carboxylgruppen gesteigert wird.

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18. IS'. ).- 'Verfahren nach. Anspruch. 1*5 _s dadurch gekennzeichnet, daß d*m.-F a ser st off br ei carboxylgruppenhaltiges Lafcexpolymer vor der Zu-' gäbe des Bhotoleiters in solcher Menge zugesetzt wird, daß es 1 bis 25 $ des trockenen Fasergewichtes beträgt.
19. 19·) Verfahren nach Anspruch'17» gekennzeichnet durch die Verwendung eines äthylenisch, ungesättigten Carboxy !monomers in einer Menge von nicht mehr als 10 $ des trockenen Fasergewichtes.
20. 20.) Verfahren nach Anspruch 15» -dadurch gekennzeichnet, daß der Dogen nach seiner Bildung kalandert wird.

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