DE1671528B2

DE1671528B2 - Elektrisch leitfaehiges papier

Info

Publication number: DE1671528B2
Application number: DE1968C0044719
Authority: DE
Inventors: Merwin Frederick Bethel Park; Schaper Raymond Joseph Pittsburgh; Pa. Hoover (V.St.A.)
Original assignee: Calgon Corp., Pittsburgh, Pa. (V-StA.)
Priority date: 1967-03-13
Filing date: 1968-02-27
Publication date: 1977-04-28
Also published as: US3486932A; NL161896C; DE1671528A1; AT278521B; NL161896B; SE357783B; NL6803477A; BE711310A; FR1566640A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisch leitfahiges Papier, insbesondere ein solches, welches zur elektrostatischen Reproduktion von Bildern geeignet ist und welches mit bestimmten hochmolekularen Polymeren beschichtet ist, deren Ketten quaternäre Ammoniumsalze enthalten.

Elektrisch leitfähige Papiere können dazu dienen, die elektrischen Kräfte bei verschiedenen Isoliermitteln auszugleichen (siehe z. B. US-Patentschrift 31 48 107). Wenn man elektrisch leitfähiges Papier beim schlagfreien Drucken verwendet, so enthält dieses im allgemeinen ein Substrat, eine Beschichtung auf der Rückseite und eine Imprägnierschicht aus elektrisch leitfähigem Stoff (vgl. z. B. Vaurio und Fird, »Electrically Conductive Paper for Nonimpact Printing«, TAPPI, Dezember 1964, Vol. 47, Nr. 12,163A-165 A).

Man kennt verschiedene schlagfreie Druckverfahren, wie beispielsweise elektrostatographische, elektrophotographische, elelctrographische Verfahren, das »Elektrofax«-Verfahren und andere. Im allgemeinen benötigen derartige Verfahren den Aufbau einer elektrischen Ladung auf dem Papier. Dies kann durch eine Coronarentladung geschehen, und bei den meisten Verfahren wird die elektrische Ladung im Dunkeln auf das Papier gebracht.

Das Papier kann auch mit bestimmten lichtempfindlichen oder photoleitfähigen Stoffen oder Schichten versehen sein. Heute benutzt man vorzugsweise eine besonders behandelte Zinkoxydschicht auf dem Papier. An den Stellen des Papiers, die von Licht getroffen werden, verschwindet die elektrische Ladung. Es entsteht dabei ein Negativ aus geladenen und ungeladenen Stellen.

Die aufgeladenen Stellen sind in der Lage, einen entgegengesetzt geladenen, pulverisierten oder anderweitig in Teilchenform überführten bildaufbauenden Stoff anzuziehen. Das Pulver wird durch die dem Licht ausgesetzten Flächenteile nicht angezogen, und es wird dann in einem solchen Muster auf dem Papier niedergeschlagen, welches den geladenen Flächen entspricht Im allgemeinen wird dann das bildaufbauende Material geschmolzen oder anderweitig auf dem Papier behandelt, um das Bild dauerhaft zu machen. Heute verwendet man beispielsweise einen feinverteilten, wachsbeschichteten Ruß, wobei nach Erhitzen aul dem Papier das Wachs schmilzt
Andere Verfahren zur elektrostatischen Reproduktion unterscheiden sich vom obengenannten Verfahren darin, daß das Bild durch elektrische Verteilung der statischen Aufladung auf den Negativflächen erzeugt wird. Bei diesen und bestimmten anderen Verfahren (siehe die Literaturstelle Vaurio und F i r d, die oben angegeben ist) wird als gemeinsames Merkmal ebenfalls ein elektrisch leitfahiges Grundpapier benutzt Die elektrisch leitfähige Schicht auf dem Papier gewährleistet eine schnelle Entladung, wenn und wo diese gewünscht wird, und trägt außerdem zur gleichmäßigen Verteilung der ursprünglichen Aufladung bei.

Wahrscheinlich das am besten bekannte und sehr verbreitete Reproduktionssystem der obenerwähnten Arten ist das direkte elektrostatische Verfahren (vgl. z. B. Chemical & Engineering News, 20.7.1964, Seiten 88 und 85 und US-Patentschrift 30 52 539).

Dieses Verfahren ist dem xerographischen Kopierverfahren ähnlich; die leitfähige Grundschicht ist jedoch im Papier eingebaut, anstatt sich auf einer getrennten Trommel oder einer anderen Vorrichtung zu befinden.

Andere Patente, die sich auf leitfähiges Papier zur elektrostatischen Reproduktion beziehen, sind beispielsweise die US-Patentschriften 32 64 137 und 32 48 279.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrisch leitfähigen Schichten solcher Papiere zur Verwendung bei den oben erwähnten Reproduktionsverfahren zu verbessern. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet

Die Verwendung von Polymeren mit quaternären Ammoniumgruppen als leitfähig machende Komponente für Papier ist zwar aus der BE-PS 6 82 255 an sich bekannt. Diese bekannten Polymere sind jedoch nicht filmbildend; ein Film kann nur dann erhalten werden, v/enn das Polymer auf dem Papier vernetzt wird, wodurch aber die Leitfähigkeit zurückgeht

Es wurde nun gefunden, daß bestimmte lineare, filmbildende, wasserlösliche kationische Polymere, im allgemeinen solche mit quaternären Ammoniumgruppen, welche sich in der Kette eines im wesentlichen linearen Polyäthylens befinden, und zwar über eine Amido- oder Esterbindung, von besonderem Vorteil zur Herstellung eines Papiers mit einer elektrisch leitfähi gen Schicht sind. Erfindungsgemäß haben verwendbare Polymere im allgemeinen ein Molekulargewicht, wclches ausreicht, einen transparenten, selbsttragenden Film bein· Trocknen aus einer wäßrigen Lösung zu erzeugen, und sie weisen wiederkehrende Gruppen

-CH₂-C-C--O

^ NII

jnd/oder

R
—CH,-C-

C=O O

R₃

/τ Ν

und R₂ als

-(A)-N-(R₃I₃

auf. In jeder Formel bedeutet R Wasserstoff oder eine niedere Alkylgruppe wie die Methylgruppe; Ri ist eine quatemierts N-Methyl-pyridylgruppe oder eine quaternäre Ammoniumdi- oder trimethylengmppe, beispielsweise:

(CH₃)₃

Rj ist eine quaternierte Ammoniumgruppe aliphatischer Natur wie beispielsweise:

OH X^r<

-CH₂-CH-CH₂-N-(CH₃J₃

X"

—CH₂-CH₂-N—(CH₂-CH₃J₂
CH₃

wiedergegeben werden, worin A eine gegebenenfalls durch Hydroxy oder niederes Alkyl substituierte niedere Alkylengruppe und R3 eine niedere Alkylgruppe bedeuten und selbstverständlich gleich oder verschieden sein kann.

Polymere dieser allgemeinen Formeln sind schon bekannt, sie sind beispielsweise in den US-Patentschriften 25 95 907, 30 08 851, 30 14 896, 30 23 162 und 31 66 540 beschrieben. Wie aus diesen Patentschriften und auch anderweitig aus der Literatur hervorgeht, können Acrylmonomere, von denen die oben angegebenen wiederkehrenden Einheiten abgeleitet sind, in wäßrigem Medium unter Verwendung eines Redoxkatalysators polymerisiert werden, beispielsweise in ähnlicher Weise wie bei der Polymerisation von Acrylamid.

Ein Beispiel für das Verfahren, nach welchem die verschiedenen Acrylmonomeren erhalten werden können, ist dasjenige, in dem N-(3-Dimethylamino-propyl)-acrylamid durch Reaktion von Acrylylchlorid und einem Propylendiamin erhalten wird. (J.A.C.S. 72, Teil 2, Seiten 2299 und 2300, Mai 1950 und US-Patentschrift

35 25 95 907). Diese erste Reaktion lautet:

40 CH₂=CHCOCl + H₂N-CH₂-CH₂N(CH₃),

CH₂=CH -C-N-CH₂CH₂CH₂N-(CH₃),

X^f

-CH₂-CH₂-N-(CHj)₃

wobei X® ein Halogen- oder Methosulfation ist

In den obigen Formen kann der Methylrest des quaternierten Stickstoffatoms im allgemeinen durch niedere Alkylgruppen ersetzt sein, und Äthylen- und Trimethylengruppen sind ebenfalls austauschbar; es können auch andere niedere AlkylenkeUen vorliegen. Demgemäß kann die Erfindung im allgemeinen mit Verbindungen der oben angegebenen Struktur ausgeführt werden, in denen Ri eine der Formeln:

(A) N-(R₃).,

Das Produkt, N-(3-Dimethylamino-propyl)-acrylamid, kann dann mit Dimethylsulfat oder anderen Niederalkyl-sulfaten, Methylchlorid u. a. quaterniert werden. Anionen anderer Mineralsäuren können später durch Anionenaustausch eingeführt werden.

Die monomeren Salze, beispielsweise in Form des Chlorids, Methosulfats usw., können leicht zur Bildung

5.S geeigneter Polymere polymerisiert werden, wie aus den folgenden Beispielen hervorgeht, welche zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignete Stoffe beschreiben.

Homopolymer des 2-Hydroxy-3-methacryloyloxypropyl-trimethyi-ammoniumchlorids

Beispiel I

Das Monomer dieses Beispiels ist ebenfalls ein bekannte Verbindung und kann folgendermaßen herge stellt werden.

CH₃ CH₃

CH₂- C—C-ONa + CH₂ CH-CH₂Cl + CH₃-N

O O CH₃

Natriummcthacrylat Epichlorhydrin Trimethylamin

CH₃ Cl CH₃

CH₂=C-C-O-CH₂-CH-CH₂-N-CH₃ O OH CH₃

Die Zwischenverbindung,

methacrylat, ist Gegenstand des US-Patentes 25 56 375, und die Zugabe von Trimethylamin zu dieser Verbindung ist ein bekanntes Verfahren zur Bildung quaternärer Verbindungen.

100 g festes 2-Hydroxy-3-methacryloyloxy-propyltrimethylammoniumchlorid wurden in 400 g Wasser gelöst Zu dieser Lösung wurden 0,0299 g Äthylendiamin-tetraessigsäure-tetranatriumsalz (EDTA), 0,298 g Natriumsalicylat und 0,151 g Nitrilo-tris-propionamid (NTP) gegeben. Der pH-Wert wurde auf 6,5 eingestellt und die Lösung eine Stunde bei 50° geklärt Nach der Klärung wurden 0,075 g Ammoniumpersulfat zugegeben, und 2 Minuten später wurde eine Lösung von 0,75 g Natriummetabisulfit und 0,0587 g Kupfersulfat-pentahydrat in einem Liter mit einer Geschwindigkeit von 0,1 ml/Min, eingepumpt. Im Polymerisationssystem stieg die Temperatur innerhalb 60 Min. von 48° C auf 73°C, und die Lösung wurde außerordentlich viskos. Sie wurde noch eine Stunde bei 75° C gehalten. Dann wurde die Polymerlösung mit Wasser verdünnt, mit Aceton gefällt und der Rückstand im Vakuum getrocknet. Man erhielt ein weißes und sehr hygroskopisches Polymer mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 3,10 in 1 n-NaClbei30°C.

Homopolymer aus 2-Methacryloxyäthyltrimethyl-ammoniumchlorid

Beispiel Π

Dieses Monomer wurde durch Zugabe von Dimethylsulfat zu Dimethylaminoäthyl-methacrylat und anschließende Überleitung einer Lösung des Methosulfats über eine Ionenaustauscherkolonne zur Umwandlung des Monomers in die Chloridform hergestellt

CH₃

CH,

CH₂=C-C-O-(CH₂I₂-N

O CH₃

(CH₃)₂SO₄

Chloridioncnaustausch

CH₃ Cl CH₃

CH₂-C-C-O-(CH₂J₂-N-CH₁

Il I

O CH₃

100 g dieses quaternären Salzes wrrden in 400 g Wasser ge!" Jt Zur Lösung wurden 0,0343 g EDTA, 0341 g Natriumsalicylat und 0,174 g NTP gegeben. Das pH wurde auf 6,5 eingestellt und die Lösung bei 50° C eine Stunde lang geklärt Nach der Klärung wurden 0,082 g Ammoniumpersulfat zugegeben, und eine Minute später wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,1 ml/Min, eine Lösung von 0,855 g Natriummetabisulfit und 0,0672 g CuSO₄ ■ 5 H₂O im Liter eingepumpt Die Polymerisationstemperatur stieg im Verlaufe von 100 Minuten von 49° C auf 58° C, und die Lösung wurde sehr viskos. Die viskose Polymerlösung wurde bei 60° C 30 Minuten lang gehalten und dann mit Methanol/Äther ausgefällt Die Fällung wurde im Vakuum getrocknet und ergab ein weißes, festes, hygroskopisches Polymer mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 3,625 in 1 n-NaClbei30°C.

Homopolymer aus 2-Acryloyloxyäthyl-diäthylmethylammoniumchlorid

Beispiel III

Dieses Monomer wurde durch Zugabe von Dimethylsulfat zu Diäthylaminoäthylacrylat und anschließende Überleitung einer Lösung des Methosulfats über eine Ionenaustauscherkolonne zur Umwandlung des Monomers in die Chloridform hergestellt:

709 517/132

CH.,
CH₂
C-O-(CH₂J₂-N

Il I

0 CH₂

ίο

(CH₃J₂SO₄ Chloridionenaustausch

100 g dieses Monomers wurden in 400 g Wasser gelöst. Zu dieser Lösung wurden 0,0322 g EDTA, 0,32 g Natriumsalicylat und 0,163 g NTP gegeben. Das pH wurde auf 6,5 eingestellt und die Lösung eine Stunde lang bei 5O⁰C geklärt Nach der Klärung wurden 0,077 g Ammoniumpersulfat zugegeben, und 1 Minute später wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,1 ml/Min, eine Lösung von 0,803 g Natriummetabisulfit und 0,063 g CuSC>4 · 5 H2O im Liter eingepumpt. Die Polymerisavionstemperatur stieg im Verlaufe von 100 Minuten von 5O⁰C auf 58° C; die Lösung wurde dick. Die Lösung wurde bei 6O⁰C 30 Minuten lang gehalten und dann mit Aceton gefällt Die Fällung wurde in einem erwärmten

CH₃

CH₂=CH-C-NH-(CH₂J₃-N

(CH₃)₂SO₄

CH,

95 g des quaternären Salzes wurden mit 380 g Wasser verdünnt Zu dieser Lösung wurden 0,0374 g EDTA, 0,373 g Natriumsalicylat und 0,19 g NTP gegeben. Das pH der Lösung wurde auf 6,5 eingestellt und die Lösung bei 50° C eine Stunde lang geklärt Nach der Klärung wurden 0,0945 g Ammoniumpersulfat zugegeben, und 2 Minuten später wurde eine Lösung von 0,945 g Natriummetabisulfit und 0,0742 g CuSO₄ ■ 5 H₂O im Liter mit einer Geschwindigkeit von 0,1 ml/Min, eingepumpt Die Polymerisationstemperatur stieg im Verlaufe von 80 Min. von 51 auf 65° C, und schließlich war die Masse zum Rühren zu dick. Die viskose Lösung wurde bei 70⁰C eine Stunde lang gehalten und das Polymer dann durch Zugabe von Aceton ausgefällt Die Fällung wurde im Vakuum getrocknet, und man erhielt ein weißes, festes, hygroskopisches Polymer mit einer Grundviskositätszahl von 3,45 in 1 n-NaCI bei 3O⁰C.

CH,= CH- C—Cl + H₂N

Il ο

Cl CH, CH₂

CH₂=CH-C-O-(CH₂J₂-N-CH₃ O CH₂

CH₃

Exsikkator im Vakuum getrocknet; man erhielt ein festes, bräunliches Polymer mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 0,604 in 1 n-NaCl bei 3O⁰C.

Homopolymer aus 3-Acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid

Beispiel IV

Dieses Monomer wurde durch Zugabe von Acryloylchlorid zu Ν,Ν-Dimethylaminopropylamin, Quaternierung mit Dimethylsulfat und nachfolgenden Ionenaustausch zur Überführung des Monomers in die Chloridform hergestellt:

Chloridionenaustausch

Cl CH₃

CH₂=CH-C-NH-(CH₂J₃-N-CH₃

CH₃

Homopolymer aus N-(3-Pyridyl)-acrylamidmethylammoniumchlorid

55

C = O

NH

XyN-CH₃ Cl"

Dieses Monomer kann nach dem folgenden Re tionsschema hergestellt werden:

' CH₁=CH-C-NH-

5630

Γ 16 528

11 12

N (CHj)₂SO₄ Chloridionenaustausch

CH₁=CH-C-NH

Eine 30%ige Lösung von 204,4 g oder 0,442MoI dieses Monomers wurde bereitet und ,r pH auf 6,5 eingestellt; sie wurde bei 80°C eine Stunde lang geklärt. Nach der Klärung wurde eine Lösung von Ammoniumpersulfat mit 0,1 ml/Min, eingepumpt, und zwar entsprechend 5 · 10"⁵MoI Katalysator/Mol Monomer pro Minute, im Verlaufe von 100 Minuten. Die Polymerisationstemperatur stieg von 80 auf 85°C. Die Lösung wurde noch 1 Stunde bei 85° C gehalten, und dann wurde das Polymer durch Zugabe von Methanol/ Äther ausgefällt; man erhielt einen hellbraunen Feststoff mit einer grundmolaren Yiskositätszahl von 0,259 in In-NaCl bei 30° C.

Die nach den vorstehenden Beispielen hergestellten Polymere können zur Herstellung eines elektrisch lekfähigen Papiers dienen, welches für die oben angegebenen elektrostatischen Kopierverfahren geeignet ist.

Zur Herstellung eines solchen Papiers können die Polymere der vorliegenden Erfindung auf Papier oder

eine cellulosehaltige Bahn nach bekannten Methoden, beispielsweise durch Beschichten, Tauchen, Aufbürsten, durch Zugabe am nassen Ende der Papiermaschine usw. aufgebracht werden. Die Menge an aufgebrachtem Polymer liegt im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 0,48 bis 4,9 g/m² je nach der verwendeten Kombination aus Polymer und Papier und dem Ausmaß der erwünschten elektrischen Leitfähigkeit In manchen Fällen kann noch weniger Polymer verwendet werden, beispielsweise herunter bis zu 0,162 g/m². Eine obere Grenze der Menge an zugegebenem Polymer scheint nicht vorhanden zu sein, außer daß diese Menge nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten festgelegt wird. Der angegebene Gesamtbereich von etwa 0,162 bis 43 g/m² ist daher als reiner Anhaltspunkt der benötigten Polymermenge zu betrachten, welche einem cellulosehaltigen Substrat Leitfähigkeitseigenschaften verleiht.

Zur Beurteilung der Wirksamkeit der Polymerbeschichtungen nach der Erfindung wurde folgende Untersuchungsmethode angewandt:

Untersuchungsverfahren zur Bestimmung der Oberflächenleitfähigkeit

45

Das folgende Verfahren wurde zur Bestimmung des Widerstandes eines elektrischen Stromes über die Oberfläche eines flachen Materialstückes, in diesem Falle Papiers, angewandt Es wurde eine Lösung des zu untersuchenden Polymers hergestellt und auf Papier aufgebracht, welches zur Aufnahme elektrisch leitfähiger Schichten geeignet ist, beispielsweise ein Kopier-Gundpapier nach Bergstrom mit einem Gewicht von 75 g/m², mittels einer drahtumwundenen Ziehrolle nach Meyer. Die Beschichtungsmenge kann durch die Größe der Ziehrolle verändert werden.

Das beschichtete Papier wird dann in einem Trockenschrank bei 105⁰C getrocknet, bis es berührungstrocken ist

Nach Trocknung des Papiers wird es in einer Klimakammer mindestens 16 Stunden lang konditioniert.

Dann bringt man das beschichtete Papier in eine andere Klimakammer, welche die gewünschte relative Feuchtigkeit aufrecht erhält, und konditioniert noch einmal 24 Stunden lang.

Tabelle

Dann bringt man das beschichtete Papier mit der beschichteten Seite nach unten in eine Widerstands-Meßapparatur nach K e i t h 1 y, legt eine Spannung (gewöhnlich 100 V) an und mißt den elektrischen Strom über die Oberfläche mit einem Keithly-Elektrometer.

Der Strom wird in Ampere gemessen und die folgende Formel zur Berechnung des Oberflächenwiderstandes angewendet:

Oberflächenwiderstand [Ohm · cm²/cm²] =

V = angelegte Gleichspannung,

A = Elektrometer-Ablesung in Ampere.

so Nach der eben beschriebenen Methode wurden Messungen an Papieren ausgeführt, die gemäß obenstehenden Beispielen 1 bis V beschichtet wurden, und ihre Eigenschaften mit dem unbehandelten Papier und Papier, welches mit einem salzhaltigen Befeuchtungsmittel versehen war, verglichen. Die Resultate dieser Vergleichsversuche finden sich in der folgenden Tabelle.

Beispiel	Meyer	Über	Oberflächen-	Oberflächen	Oberflächen	Oberflächen-	Oberflächen	Oberflächen
	walze	zugs-	strom, A.	widerstand	strom, A	Widerstand,	strom, A,	widerstand
		gewicht	5% rel.	rei. Feuchte	22% rel.	22% rel.	54% rel.	54% rel.
			Feuchtigkeit	5%	Feuchte	Feuchte	Feuchte	Feuchte
	mm	g/m²
Salz	0,075	1,14	<10~^u	>10¹⁸	0,42 · 10"⁷	1,3· 10¹¹	0,90 · ΙΟ"⁵	5,9 · 10⁸
haltiges	5,6	4,2	<io-¹⁴	>10¹⁸	0,18 · 10~⁶	3,0 · 10¹⁰	0,23 · ΙΟ"⁴	2,3 ■ 10⁸
Befeuch-	10	7,1	<io-¹⁴	>io·⁸	0,19 · 10~⁶	2,8 ■ 10¹⁰	0,21 · ΙΟ'*	2,5 · 10⁸
tungsm.

5

-ortscl/ung

14

Beispiel

Meyerwill/e

l'ibcr-

Obi."rfl;ichcn- OherHiichcn-

/iigs- slrom, Λ.

gewicht 5% rel.

I'cuchligkcil
g/nr

widerstiind rel. leuchie

V₁, Oberlliichcnsliom. Λ
::",. rel.

Obcrflächcnuidcr.sUuul.
22"/,, rrl.
dichte

Obcrlliichensli (»πι, Λ,
54% rel.
leuchie

Oberflächen wideisliiiul 54% rel. l'euchte

U η behandeltes
Papier

0,075
5,6
10

0,65
'1,8

2,75

0,65
1,45
2,6

0,49
1,62
2,8

0,075	0,65
5,6	1,8
10	2,75

0,075
5,6

0,49
1,95

0,75 · 10 "
0,65 -10"'°
0,10 · 10"⁹

0,70 · 10~ⁿ
0,50 · 10~^I0
0,72 · 10~¹⁰

0,60 -ΙΟ'¹³
0,26· 10-"
0,13- 10"¹⁰

0,90- ΙΟ'¹¹
0,30 ■ 10"¹⁰
0,45 · 10"¹⁰

0,10 10""
0,30 ■ 10"⁹

10"

7.1 · 10¹⁴

8.2 ■ 10¹³

5.3 · 10^!3

0,21 ■ K)-" 2,5 ■ K)¹¹ 0,89 · K) " 6,0· K)"

7,6

1,1
7,4

8,9
2,1
4,1

5,9
1,8
1,2

5,3
1,8

ΙΟ¹⁴ ΙΟ¹⁴ 10"

ΙΟ¹⁶ ΙΟ¹⁵ ΙΟ¹⁴

ΙΟ¹⁴ ΙΟ¹⁴ ΙΟ¹⁴

ΙΟ¹⁵ 10"

0,13 0,11 0,13

0,12 0,61 0,10

0,24 0,21 0,85

0,14 0,39 0,52

0,77 0,40 ΙΟ''¹
ΙΟ'⁵
ΙΟ'⁵

ΙΟ"⁵
10~⁵
ΙΟ"⁴

10""
10"⁵

ίο-⁵

ΙΟ"⁵
K) ⁵
ΙΟ"⁵

ΙΟ"⁷
10"⁵

3,0
4,9
4,1

4,5
8,8
5,3

10¹⁰
10⁹
10⁹

10⁹
10⁸
10⁸

2,2 · 10¹⁰
2,5 ■ iO⁹
6,3· 10⁸

3.8 · 10⁹
1,4· 10⁹
1,0 · 10⁹

6.9 · 10¹⁰
1,3· 10"

0,18
0,86
0,12

0,56
0,28
0,45

0,13
0,90
0,33

0,68

0,17·

0,28

0,41
0,12

10"⁴
ΙΟ"³

ΙΟ"⁴
10 ⁴
10"³

10~⁴
10"⁴

io~³

10"⁴
10 ⁴

ίο--¹

10 -^s
10"⁴

3,0 · 10" 6,2 · 10⁷ 4,5 · K)⁷

9,5 · 10⁷ 1,9 ■ 10⁷ 1,2· IG⁷

4,1 5,9 1,6

7,9 3,1 1,9

1,3

4,5

10" 10⁷ 10⁷

10⁷ 10⁷ 10⁷

K)⁹ IO⁷

Aus vorstehender Tabelle geht hervor, daß das erfindungsgemäß beschichtete Papier bedeutend verbesserte Leitfähigkeitseigenschaften besitzt, insbesondere bei niedriger relativer Feuchtigkeit. Dieses letztere Merkmal ist besonders wichtig, da dieses die im ^ allgemeinen vorherrschende Bedingung in relativ heißen Kopiermaschinen darstellt, und demgemäß muß ein technisch befriedigendes Kopierpapier angemessene Leitfähigkeitseigenschaften insbesondere bei niedrigen Feuchtigkeiten haben.

In der Tabelle ist die Schichtdicke durch die Angabe der Messungen an der Ziehwalze nach Meyer in mm angegeben. Dies ist die Dicke der flüssigen Beschichtung bei seiner Herstellung. Das Gewicht pro Quadratmeter der getrockneten Schicht ist aber zutreffender und bedeutsamer. Die Tabelle enthält auch die Meßwerte des Oberflächenstromes, obschon die Messung des Oberflächenwiderstandes technisch wichtiger ist. Die Behandlung mit einem salzhaltigen Befeuchtungsmittel, wie sie sich in den ersten Zeilen der so Tabelle findet, stellt eine übliche BeschcHtungsart dar und besteht aus einer wäßrigen Lösung mit 8% Kaliumchlorid und 0,1% Hydroxyäthylcellulose (im Augenblick des Aufbringens auf das Papier).

Die erfindungsgemäßen Polymerbeschichtungen wurden auf das Papier mit einer Konzentration der wäßrigen Lösung an etwa 4% Polymer aufgebracht.

Aus dem Gesagten geht hervor, daß erfindungsgemäß ein vorteilhaft verbessertes elektrisch ieitfähiges Papier hergestellt werden kann, welches eine Beschichtung <,o aufweist, die als die wichtigste elektrisch leitfähige Komponente ein hochmolekulares, wasserlösliches kationisches Polymer mit wiederkehrenden Ketteneinheiten der Formeln

icl er

-CH₂-C

CO

NH
ί
R,

R
-CH,-C

aufweist. In diesen Formeln besitzen die Symbole R und Ri die oben angegebene Bedeutung, und das Symbol a bedeutet die Anzahl von derartigen Ketteneinheiten im Polymermolekül. Das Beschichtungsverfahren dieser elektrisch leitfähigen Polymerkomponenten auf das Papier ist kein Teil der vorliegenden Erfindung und kann auf bekannte Art geschehen. Die Erfindung ist nicht auf die Aufbringung bestimmter Mengen an Polymer auf das Papier beschränkt, vorausgesetzt natürlich, daß genügend Polymer anwesend ist, um das Papiersubstrat mit den gewünschten Leitfähigkeitseigenschaften zu versehen.

5

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrisch leitfähiges Papier, dadurch gekennzeichnet, daß e. eine Beschichtung trägt, welche als wirksame elektrisch leitfähige Komponente mindestens ein lineares, filmbildendes, wasserlösliches kationisches Polymer mit wiederkehrenden Ket! jneinheiten der Formeln

R -CH,- C-

C=O

NH

-CH₁-C-

C=O

R,

25 enthält, worin

R für Wasserstoff oder niederes Alkyl,
R₁ für einen Rest

oder -A-N-(R₃I₃

/=N—R₃

R₂ für den Rest

-A-N-(R₃).,

steht, worin A einen niederen Aikylenrest, einer hydroxylsubstituierten niederen Aikylenrest odei einen durch niederes Alkyl substituierten niederer Aikylenrest und R3 eine niedere Alkylgrupp« bedeutet und worin χ die Anzahl derartige] Ketteneinheiten im Polymermolekül bedeutet.

2. Elektrisch leitfähiges Papier na^ii Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer dii Formel

CH₃

O = C-OCH₂CHOHCH₂N (CH₃),, Cl" _x

besitzt.

3. Elektrisch leitfähiges Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer die Forme

CH,

CH₂-C-

O = C-OCH₂CH₂N-(CH₃).,, Cl"

besitzt.

4. Elektrisch leitfahiges Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer die Forme

) = C-OCH₂CH₂N(CH₂CH,)₂, Cl"

besitzt.

5. Elektrisch lcitfähiges Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer die Form

—J-CH₂-CH

O -C-NlI CH₂CH₂CH₂-N(CH₃I₃, Cl

6. Elektrisch leitfahiges Papier nach Anspruch 1, daduich gekennzeichnet, daß das Polymer die Formel

besitzt.

7. Elektrisch leitfahiges Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Komponente ein hochmolekulares Polymer ist, welches beim Trocknen einer wäßrigen Lösung einen selbsttragenden Film bildet.

8. Beschichtetes Papier nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es das Polymer in der Beschichtung in einer Menge von 0,16 bis 4,9 g/m² enthält.