DE1522740B2

DE1522740B2 - Elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial

Info

Publication number: DE1522740B2
Application number: DE19661522740
Authority: DE
Inventors: Richard Lee New Haven Conn. Savage (V.St.A.)
Original assignee: Uniroyal Inc
Current assignee: Uniroyal Inc
Priority date: 1965-10-01
Filing date: 1966-09-29
Publication date: 1970-10-15
Also published as: DE1522740A1; US3469977A; GB1135674A; NL135096C; LU52062A1; BE687445A; NL6613528A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrophotographisches Aufzeichnungsmaterial aus einem vorgestrichenen Papier und einer photoleitfähigen Schicht.

Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 106 599), für elektrophotographische Verfahren Aufzeichnungsmaterialien aus einem vorgestrichenen Papier und einer photoleitfähigen Schicht zu verwenden.

Ferner ist bekannt (USA.-Patentschrift 2 724 707), Terpolymerisate aus Styrol, Butadien und einer ungesättigten mehrbasischen Carbonsäure herzustellen.

Die Qualität der Tonerbilder hängt in erster Linie von den elektrischen. Eigenschaften des Aufzeichnungsmaterials ab. ,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrophotographisches Aufzeichungsmaterial aus einem vorgestrichenen Papier und einer photoleitfähigen Schicht anzugeben, das unabhängig von der relativen Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre ein gleichmäßig leitendes Papier, das auch widerstandsfähig gegen das Eindringen von Lösungsmitteln ist, enthält.

Der Gegenstand der Erfindung geht von einem Aufzeichnungsmaterial aus einem vorgestrichenen Papier und einer photoleitfähigen Schicht aus und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstrich 30 bis 70 Gewichtsteile eines Terpolymerisats aus Styrol, Butadien und einer ungesättigten, mehrbasischen Carbonsäure und 70 bis 30 Gewichtsteile eines Alkalisilikats, in "dem das Verhältnis Alkalioxyd zu SiO₂ zwischen 1 :4 und 1:1,6 liegt, enthält.

Das Verhältnis der Monomeren, aus denen das Terpolymerisat hergestellt wird, kann in weiten Grenzen schwanken, doch soll die ungesättigte, mehrbasische Carbonsäure in Mengen von 1 bis 15%, vorzugsweise 1 bis 5%, des Gewichtes der gesamten Monomeren vorhanden sein. Natürlich ist es erforderlich, daß das Terpolymerisat kautschukartige Eigenschaften besitzt. Dazu wird nach der Polymerisation das nicht stabilisierte Reaktionsgemisch (USA.-Patentschrift 2 724 707), das einen pH-Wert von kleiner als 7 hat, mit Natriumhydroxyd auf einen pH-Wert zwischen 9 und 11, vorzugsweise zwischen 10 und 11, eingestellt. Auf diese Weise wird auch eine vorzeitige Koagulation verhindert, wenn zur Herstellung der Beschichtungsflüssigkeit das Alkalisilikat zugegeben wird.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß ein Aufzeichnungsmaterial zur Verfügung steht, dessen Schichtträger genügend leitend ist und das äußerst widerstandsfähig gegen das Eindringen von aromatischen oder aliphatischen ,Kohlenwasserstoffen ist. Die letzte Eigenschaft ist für ein glattes Aufbringen der photoleitfähigen Schicht unerläßlich und verleiht auch erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber flüssigen elektrophotographischen Entwicklern.

Vorzugsweise enthält das Terpolymerisat als ungesättigte mehrbasische Carbonsäure Itaconsäure, wobei es dann in vorteilhafter Weise aus 52 Gewichtsprozent Styrol, 44 Gewichtsprozent Butadien und 4 Gewichtsprozent Itaconsäure besteht.

Vorzugsweise besteht das Alkalisilikat aus Natriumsilikat, in welchem das Verhältnis Na₂O zu SiO₂ vorzugsweise gleich 1 : 3,75 ist, oder aus Kaliumsilikat.

Gut eignen sich auch Natrium- oder Kaliumsilikate, die ein Alkalimetalloxyd-zu-Siliciumdioxyd-Verhältnis zwischen 1:4,0 und 1 :1,16 aufweisen, wobei für Kaliumsilikate ein Verhältnis von 1 : 3,29 besonders empfehlenswert ist.

Mit der Anwendung von Kaliumsilikat wird erreicht, daß ein geringes Ausbluten des Vorstrichs bei hoher Feuchtigkeit verhindert wird oder daß das Papier eine größere elektrische Leitfähigkeit erhält. Das Gewichtsverhältnis von Terpolymerisat zu Alkalisilikat kann je nach der erwünschten Biegsamkeit des Vorstrichs zwischen 30:70 und 70:30 schwanken. Die Verwendung von größeren Alkalisilikatmengen liefert einen Vorstrich, der spröde ist und leicht bricht. Alkalisilikatmengen, die kleiner sind als

ίο die oben angegebenen, machen den Vorstrich klebrig. Vorzugsweise besteht der Vorstrich aus 50 Gewichtsteilen des Terpolymerisats und 50 Gewichtsteilen des Alkalisilikats.

Zusätzlich zu dem Terpolymerisat und dem Alkalisilikat kann der Vorstrich weitere Bestandteile enthalten. Beispielsweise erhöht der Zusatz von Ammoniumcaseinat in Mengen von 2 bis 20 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Terpolymerisat-Alkalisilikat-Gemisch die mechanische Stabilität des Vor-Strichs und setzt seine Feuchtigkeitsempfindlichkeit herab. In ähnlicher Weise wirken tierischer Leim und Sojaprotein. Der Zusatz einer nicht ionischen Wachsemulsion von Polyäthylenoxyd oder von Calcium-·^ stearat in Mengen von 1 bis 10 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile des Terpolymerisat-Alkalisilikat-Gemisches setzt die Klebrigkeit des Papiers herab. Es kann auch Wasserstoffperoxyd zugegeben werden, um eine Verfärbung des Aufzeichnungsmaterials zu unterdrücken. Gewünschtenfalls können außerdem zur Papierfärbung gebräuchliche Pigmente zugesetzt werden.

Der Vorstrich wird auf das Papier durch Imprägnieren oder vorzugsweise Beschichten aufgegebracht. Die Vorstriche können auf dem Papierbogen mittels Vorrichtungen, wie sie bei der Papierherstellung benutzt werden, aufgetragen werden. Die Beschichtungsflüssigkeit des Vorstriches wird dabei auf Feststoffgehalte von 20 bis 50 Gewichtsprozent eingestellt.

Vorzugsweise beträgt die Menge des Vorstrichs zwischen 0,81 und 12,2 g/m², vorzugsweise 6,5 g/m². Diese Werte beziehen sich auf eine einseitige Beschichtung.
Vorzugsweise ist das Papier auf jeder Seite vorgestrichen.

Der Vorstrich ist von 0,127 bis 0,381 mm dick. Um einen noch dichteren und lösungsmittelbeständigeren Vorstrich zu erhalten, kann das vorgestrichene Papier zwischen 49 und 127⁰C und Walzdrucken von 89 bis 357 kg pro Quadratzentimeter kalandriert werden. Der spezifische Oberflächenwiderstand des mit dem Vorstrich versehenen Papiers soll in der Größenordnung von 1 · 10¹³ bis 1 · 10⁷ Ohm pro Quadratmeter liegen.

Die photoleitfähige Schicht des Aufzeichnungsmaterials kann auch thermoplastisch sein, so daß das Aufzeichnungsmaterial zur Herstellung von Deformationsbildern geeignet ist.
In den folgenden Beispielen sind der spezifische Oberflächenwiderstand σ und der spezifische Volumenwiderstand ρ der Muster nach der ASTM-Testmethode D 257-61 bestimmt worden. Die angewendete Spannung betrug in allen Fällen 100 Volt. 44 Gewichtsteile Butadien, 52 Gewichtsteile Styrol und 4 Gewichtsteile Itaconsäure wurden in üblicher Weise polymerisiert. Das Reaktionsgemisch wies einen pH-Wert von 2,5 auf. Nun wurde mit Natriumhydroxyd in wäßriger Lösung der pH-Wert auf 10,5

eingestellt. Diese Terpolymerisatlösung wurde in allen Beispielen verwendet.

Volumenwiderstände bei einer relativen Feuchtigkeit von 50% bestimmt.

Beispiel 1

Die unten angegebenen Gemische aus dem Terpolymerisat und Natriumsilikat (Na₂O: SiO₂ = 1 :3,75) wurden auf eine 0,0254 mm dicke Aluminiumfolie derart aufgetragen, daß das Beschichtungsgewicht je Seite 8,1 g/m² betrug. Dann wurde der spezifische Volumenwiderstand bei einer relativen Feuchtigkeit von 15 und 50% bestimmt.

Gewichtsverhältnis Terpolymerisat zu Natriumsilikat	Logarithmus de Volumenwid 15% relative Feuchtigkeit	:s spezifischen erstandes ο 50% relative Feuchtigkeit
30:70	11,26	10,36
40:60	11,11	9,23
50:50	10,85	9,68
60:40	11,00	9,83
70:30	11,85	9,58

Dieses Beispiel veranschaulicht, daß der spezifische Volumenwiderstand mit der relativen Feuchtigkeit nur wenig schwankt. Das Beispiel zeigt zugleich das geeignete Gewichtsverhältnis Terpolymerisat zu Natriumsilikat.

Beispiel 2

Beschichtungs-

gewicht je Seite

(g/m²)

IO

2,02
4,04
6,06

Logarithmus des
spezifischen Oberflächenwiderstandes

13,89
13,11

12,15

Logarithmus des

spezifischen Volumenwiderstandes

15,60 14,45 14,29

Dieses Beispiel veranschaulicht die Änderung des spezifischen Oberflächen- und Volumen Widerstandes mit der Menge des Vorstrichs.

Beispiel 4

20 In diesem Beispiel wurde ein vorgestrichenes und ein nicht vorgestrichenes Papier mit einer Zinkoxyd-Bindemittel-Schicht beschichtet. Dann wurden das erreichbare Potential, der Dunkelabfall nach jeweils gleicher Zeit und die Restspannung nach einer jeweils gleich lange dauernden Belichtung bei relativen Feuchtigkeiten von 10 un.d 50% bestimmt.

Ein Standardpapier wurde mit einem Gemisch (Feststoffgehalt 32%) aus 50 Gewichtsteilen Terpolymerisat, 50 Gewichtsteilen Alkalisilikat und 5 Gewichtsteilen Natriumcaseinat beschichtet. Auf jede Seite wurden 4,05 g/m² aufgetragen. Dann wurden der spezifische Oberflächen- und Volumenwiderstand bei einer relativen Feuchtigkeit von 15% bestimmt.

30 Erreichbares Potential

10% R. F.
50% R. F.

Dunkelabfall
10% R. F. ..
50% R. F. ..
Restspannung
10% R. F. ..
50% R. F. ..

Nicht

vorgestrichenes Papier

1300V

700 V

18%
7%

280 V 40 V

Vorgestrichenes Papier

685 V 585 V

4% 4%

70 V 30 V

Na₂O: SiO₂
K₂O: SiO₂

Logarithmus des
spezifischen
Oberflächenwiderstandes σ

12,52
12,23

Logarithmus des spezifischen
Volumenwiderstandes ρ

45

13,62
13,58

Dieses Beispiel veranschaulicht, daß sowohl Kaliumsilikat als auch Natriumsilikat technisch befriedigende Ergebnisse liefern.

Beispiel 3

Einer Mischung aus gleichen Teilen (Trockengewicht) Terpolymerisat und Natriumsilikat (Na₂O: SiO₂ = 1:3,75) wurden 2 Gewichtsteile Guarangummi auf 100 Gewichtsteile (Trockengewicht) Mischung als Stabilisator zugegeben, worauf die Mischung mit Wasser auf eine Gesamtfeststoffkonzentration von 27,5% eingestellt wurde. Danach wurde Standardpapier mit verschiedenen Gewichtsmengen beschichtet und die spezifischen Oberflächen- und

Beispiel 5

80,0 g photoleitfähiges Zinkoxyd wurden in einer Lösung aus 10 g eines Styrol-Butadien-Mischpolymerisates in 90 g Toluol dispergiert, die Dispersion mit 0,005 g Rose bengale versetzt und auf eine Seite eines vorgestrichenen und eines nicht vorgestrichenen

Papiers aufgetragen (32,6 g/m²).

Nach einer 24stündigen Dunkeladaption wurden die Aufzeichnungsmaterialien durch ein übliches elektrophotographisches Kopiergerät geführt, das. einen flüssigen Entwickler enthielt. Auf Grund seiner Lösungsmittelfestigkeit verließ das vorgestrichene Aufzeichnungsmaterial das Kopiergerät in einem im wesentlichen trockenen Zustand, wohingegen das nicht vorgestrichene Aufzeichnungsmaterial eine übergroße Menge träger Flüssigkeit adsorbiert hatte und ganz feucht war, als es aus dem Kopiergerät herausgenommen wurde. Ferner neigte das nicht vorgestrichene Aufzeichnungsmaterial wegen seiner geringen elektrischen Leitfähigkeit zu einer Bildumkehr auf der Rückseite und lieferte verschleiertere Tonerbilder.

Claims

5 6

Patentanspruch: wichtsteile eines Terpolymerisats aus Styrol, Bu-

Elektrophotographisches Aufzeichnungsmate- tadien und einer ungesättigten mehrbasischen

rial aus einem vorgestrichenen Papier und einer Carbonsäure und 70 bis 30 Gewichtsteile eines

photoleitfähigen Schicht, dadurch gekenn- Alkalisilikats, in dem das Verhältnis Alkalioxyd

zeichnet, daß der Vorstrich 30 bis 70 Ge- 5 zu SiO₂ zwischen 1:4 und 1:1,6 liegt, enthält.