DE2109047A1 - Process for improving the electrical conductivity of paper - Google Patents
Process for improving the electrical conductivity of paperInfo
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Description
Mappe 22499 - Dr0 K/biOase D,22555Folder 22499 - Dr 0 K / biOase D, 22555
IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITBD, London S. Vi- 1, GrosabritannienIMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITBD, London S. Vi- 1, Greater Britain
"Verfahren aiar Verbesserung der elöktrischen Leitfähigkeit von Papier""Procedure aiar improvement of the electrical conductivity of paper "
Prioritäten: 25. Februar 1970 - Großbritannien undPriorities: February 25, 1970 - Great Britain and
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Papier und insbesondere auf ein Verfahren zar Verbesserang der elektrischen Leitfähigkeit von Papier0 The invention relates to a method for the treatment of paper and more particularly to a method czar Verbesserang the electrical conductivity of paper 0
Bs ist bereits bekannt, Papier für verschiedene Kopier« prozesse dadurch geeignet zu machen, dass man daß Papier mit Materialien behandelt, dia die elektrische Leitfähigkeit verbessern.Bs is already known, paper for various copier « to make processes suitable by having that paper treated with materials that improve electrical conductivity.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren aur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit von Papier, welches dadurch ausgeführt wird, dass man auf mindestens eine Oberfläche desThe invention relates to a method of improvement the electrical conductivity of paper, which is carried out by touching at least one surface of the
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Papiere eine wässrige Lösung eines Polymere oder Mischpoly mers aufbringt, welches im Molekül eich wiederholende Einheiten der FormelPapers apply an aqueous solution of a polymer or mixed polymer, which is repeated in the molecule Units of the formula
-CH9 - CR- .1 C-CH 9 - CR- .1 C
COOAN^ X (I)COOAN ^ X (I)
enthält. worin E für Waaserstoff oder Methyl steht, R fürcontains. where E is hydrogen or methyl, R is
2 32 3
Methyl oder Äthyl steht, R wad Br unabhängig voneinander für Methyl oder Äthyl stehen oder gemeinsam für eine (Jruppierong der Formel· -CH2CH2OCH2CH2- oder -(GH2)n~ stehen (worin η 4t 5 oder 6 bedeutet), A für Alkylen oder substituiertes Alkylen steht und X~ für ein Chlorid- oder Acetation steht,. wobei das Polymer oder Mischpolymer ein durchschnittliches Molekulargewicht im Bereich von 5000 bis 2 000 000 aufweist»Methyl or ethyl, R wad Br independently represent methyl or ethyl or together represent a group of the formula -CH 2 CH 2 OCH 2 CH 2 - or - (GH 2 ) n ~ (in which η 4t 5 or 6 means), A stands for alkylene or substituted alkylene and X ~ stands for a chloride or acetate ion, the polymer or copolymer having an average molecular weight in the range from 5000 to 2,000,000 »
Bevoraugt hat das Polymer oder Mischpolymer «in Molekulargewicht von 10 000 biB 500 000»Prevented the polymer or mixed polymer «in molecular weight from 10,000 to 500,000 »
Ein Beispiel für ©in Alkylenradikal, das in JOrmel I durch A dargestellt wird, ist Äthylen, Substituierte Alkylenradikale sind z.Bc hydroxysubstituiertθ Alkylenradikale, wie ζ,Β, 2-Hydroxytrimethyle&oAn example of © in alkylene radical, which in JOrmel I by A is represented is ethylene, substituted alkylene radicals are e.g. hydroxysubstituiertθ alkylene radicals, such as ζ, Β, 2-Hydroxytrimethyls & o
Die beim erfindungegesaässen Verfahren verwendeten Polymere oder Mischpolymere können hergestellt werden durch eine radikaliech katalysierte Polymer!satiob eines Monomers der Formel CH^CRCOQaSr R R .X~r wobei gegebenenfalls ein weiteres Vinylmonomer anwesend iat» oder durch eine radikalisch kata-The polymers or copolymers used in the erfindungegesaässen methods can be prepared by a catalyzed polymer radikaliech! Satiob a monomer of formula CH ^ CRCOQaSr RR .X ~ r wherein optionally another vinyl monomer iat present "or free radical catalyzed by a
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lysierte Polymerisation eines Monomers der Formel CfH2-CRCOOAHa1R2, wobei gegebenenfalls ein weiteres Vinylaonomer anwesend ist, worauf sich eine Quaternieierung des Polymere oder Mischpolymers mit einem geeigneten Quaternisierungsmittel anschliesst»lysed polymerization of a monomer of the formula CfH 2 -CRCOOAHa 1 R 2 , with a further vinyl monomer optionally being present, followed by quaternizing the polymer or mixed polymer with a suitable quaternizing agent »
Geeignete Mischpolymere für die Verwendung genäse der Erfindung enthalten vorzugsweise mindestens 15 Gewo-5* Einheiten der Formel I0 Comonomere der Vinylreihe, die bei.der Herstellung der Mischpolymere verwendet werden können, sind i ZoBo: Styrol. Methylmethacrylat, Metfaylacrylat, Äthylacrylat, Butylacrylat, Äthylhexylacrylat, Acrylonitrile Vinyltoluol, Vinylacetat, ß-Äthoxyäthylmethacrylat, ß-Hydroxyäthylmethacrylat, Äthylenglykol-dimethacrylat, Acrylamid, Diacetonacrylamid, Äthylen, Propylen und Divinylbenzol.Copolymers suitable for use according to the invention preferably contain at least 15% by weight of the formula I 0 comonomers of the vinyl series which can be used in the production of the copolymers are i ZoBo: styrene. Methyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, ethylhexyl acrylate, acrylonitrile vinyl toluene, vinyl acetate, ß-ethoxyethyl methacrylate, ß-hydroxyethyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, acrylamide, diacetone acrylamide, ethylene, propzolene and divinylbenzole.
Wenn in Mischpolymer als Comonoeer »in solches verwendet wird, das ein wasserunlösliches Polymer bildet, dann sues dar Anteil des Comonomers derart sein, dass di· Mischpolymere wasserlöslich sind. ,If in the mixed polymer as a comonoe »is used in such, that forms a water-insoluble polymer, then the portion of the comonomer be such that the copolymers are water-soluble. ,
Es wurde in unerwarteter Weise festgestellt, dass Copolymer«, " die einen vergleichsweise hohen Anteil niaht-quaternarer Einheiten enthalten, die Leitfähigkeit eines Papiere Ib wesentlichen genauso wirksam wie ein quaternäres Hoeopolyaer erhöhen können. In dieser Hinsicht besondere brauchbare nicht* quatsrnäre Einheiten sind solche, die durch Verwendung von Vinylstyrol, Vinyltoluol, 2-Äthylheiylacrylat und Methylmethacrylat erhalten werden= Mischpolymere, die 15 bis 80 G«w^-# Einheiten der Porciel J. enthalten, sind sowohl wirksam als auch wirbachaftlich attraktiveIt has unexpectedly been found that copolymers "" which contain a comparatively high proportion of non-quaternary units can increase the conductivity of a paper Ib substantially as effectively as a quaternary hoopolyer. In this regard particularly useful non-quaternary units are those obtained by using vinyl styrene, vinyl toluene, 2-ethylhexyl acrylate and methyl methacrylate = copolymers containing 15 to 80 percent by weight units from Porciel J. are both effective and economically attractive
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Zusätzlich au den wirtschaftlichen Vorteilen, die durch Verwendung eines billigen nieirfc-quaternären Comonomere erlialten werden, ergibt sich ein weiterer und unerwarteter Vorteil darausj dass hierdurch das Standhaltevermögen gegen Lösungsmittel verbessert wird« Das Standhaltevenaögen gegen Lösungsmittel ist ein Mass für das Vermögen des behandelten Papiers, eine Verhinderung der Eindringung von organischen Lösungsmitteln in das Papier zu bewirken. Ein gutes Standhaltevennögen gegen Lösungsmittel ist in einem handelsüblichen Electrofax-Grundpapier erforderlich, ua eine Eindringung eines in einem Lösungsmittel angesetzten fotoleitenden Mittels in das elektrischleitende Grundpapier zu verhindernIn addition to the economic advantages of using of a cheap non-ferrous quaternary comonomer there is another and unexpected benefit as a result, the ability to withstand solvents is improved «The steadfastness against Solvent is a measure of the ability of the treated paper to prevent the penetration of organic substances To effect solvents in the paper. A good resistance against solvents is in a commercially available one Electrofax base paper required, including penetration a photoconductive one made up in a solvent Means to prevent in the electrically conductive base paper
Die Lösung dee Polymers oder Mischpolymers kann auf daß Papier durch jedes zweckmassige Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise duroh Beschichtung, Tauchen, Streichen oder Imprägnierenn Das Polymer oder Mischpolymer kann aus einer wässrigen Lösung oder einer wässrigen Zusammensetzung aufgebracht werden, die das Polymer oder Mischpolymer gemeinsam mit ein oder mehreren weiteren Zusätzen enthält, die die Aufbringeigensehaften oder die Eigenschaften des fertigen Papiers verbessern. Geeignete Zusätze sind z.B„ Stärke, wasserlösliche Cellulosederivate, Polyvinylalkohol, Calciumcarbonat und Pigmente. Die zur Erzielung der erwünschten elektrischleitenden Eigenschaften aufzubringende Menge Polymer oder Mischpolymer kann leicht durch Versuch bestimmt werden*,The solution dee polymer or mixed polymer can be deposited on that paper by any suitably bulky methods, for example duroh coating, dipping, spreading or impregnating n The polymer or copolymer may be applied from an aqueous solution or an aqueous composition containing the polymer or copolymer together with contains one or more further additives that improve the application properties or the properties of the finished paper. Suitable additives are, for example, starch, water-soluble cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, calcium carbonate and pigments. The amount of polymer or mixed polymer to be applied to achieve the desired electrically conductive properties can easily be determined by experiment *,
Das durch das erfindungsgeaässe Verfahren behandelte Papier eignet sich besonders als Grundpapier für elektrografisch^ Drucken.The paper treated by the method according to the invention is particularly suitable as a base paper for electrographic ^ To press.
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Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. Alle Teile und Prozentangaben sind in Gewicht ausgedruckt ο The invention is illustrated in more detail by the following examples. All parts and percentages are expressed in weight ο
Ein geschlichtetes gehleichtes chemisches Holzpulpenpapier mit einem Gewicht von 70 g/m wird auf einer Oberfläche mit einer 3,7 #igen wässrigen Lösung von Poly(trimethy1-ßmethacryloylozyäthyl->a&2moniumchlorid)f das ein durchschnittliches Molekulargewicht von 52 000 aufweist, beschichtet, so dasB ein Belaggewicht von 1 g/m (bezogen auf trockene Polymerbestandteile) erhalten wirdo Nach einem 48 Stunden dauernden Stehen in einem Raum mit einer sirkulierenden Atmosphäre von 200C und 20 % relativer feuchte wird der» Oberflächenwiderstand bei einer Spannung von 500 V Gleichstrom zwischen zwei Messingelektroden von 25 χ 25 » gemessen, die auf der behandelten Oberfläche des Papiers la Abstand vonA sized, whitened chemical wood pulp paper with a weight of 70 g / m 2 is coated on one surface with a 3.7 # aqueous solution of poly (trimethyl-β-methacryloylozyäthyl-> α & 2moniumchlorid) f which has an average molecular weight of 52,000, so the B. a coating weight of 1 g / m (based on dry polymer components) obtained permanent standing wirdo After a 48 hours in a room with a sirkulierenden atmosphere of 20 0 C and 20% relative humidity, the "surface resistance at a voltage of 500 V DC between two Brass electrodes of 25 χ 25 »measured, which are spaced on the treated surface of the paper by la
25 mm angeordnet sind. Der Widerstand wird au 3,9 χ 10 Obs gefunden»25 mm are arranged. The resistance will be 3.9 χ 10 Obs found"
Zum Vergleich wird unbehandeltea Papier und ein in der gleichen Weise wie oben aber unter Verwendung von Calgon 26t beschichtetes Papier (ein handelsübliches Produkt) Calgon ist ein Warenzeichen der Calgon Corp.) getestet, wobei Widerstände von 3 χ 10 0hm bzw„ 6x10 0hm gemessen werdestFor comparison, one is untreated paper and one in the same Same as above but using Calgon 26t coated paper (a commercial product) Calgon is a trademark of Calgon Corp.) using resistors from 3 χ 10 0hm or “6x10 0hm” can be measured
Die Oberflächenwiderstände eines Papiere, welches wie in Beispiel 1 beschichtet und getestet worden ist, sind in der folgenden Tabelle angegeben.The surface resistances of a paper which has been coated and tested as in Example 1 are shown in FIG given in the following table.
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Polymerpolymer
IDureh-Sßchnittl. !Molekulargewicht IDureh-Sßchnittl. ! Molecular weight
Belaggewicht Lining weight
Oberfl£- chenwider-Surface resistance
etand (Ohm)etand (ohm)
Mischpolymer aus gleichen Mengen Trimethyl-ß~* methacryloyloxyäthylammoni tunchlor id. xxnä StyrolMixed polymer from equal amounts of trimethyl-ß ~ * methacryloyloxyäthylammoni tunchlor id. xxnä styrene
Poly (diäthyl-methyl-ßmethacryloyloxyäthylaaanoniuaacetat) Poly (diethyl-methyl-ßmethacryloyloxyäthylaaanoniuaacetat)
Poly (methyl-Q-aethacryloyloxyäthyl«-pyrrolidinium-Chlorid) Poly (methyl- Q- ethacryloyloxyethyl-pyrrolidinium chloride)
Poly (me thy 1 -ß -me thacryl oyloxyäthyl-piperidiniiHa- Poly (me thy 1 -beta -me thacryl oyloxyäthyl-piperidiniiHa-
chlorid)chloride)
Poly(diäthyl-methyl-ßmethacryloyloxyäthyl" ammoniumchlorid )Poly (diethyl-methyl-ßmethacryloyloxyäthyl " ammonium chloride)
Poly (methyl-iS-methacry 1-oyloxyäthyl -morpholiniumchlorid) Poly (methyl-iS-methacrylic 1-oyloxyethyl -morpholinium chloride)
oa, 150 000oa, 150,000
162 000162,000
138 0OO138 0OO
400 000400,000
42 00042,000
1
21
2
9,0 χ 10" 1,7 ι 10ö 9.0 χ 10 "1.7 ι 10 ö
.8.8th
17 χ 10( 17 χ 10 (
2,3 χ 108 R 0,44 x2.3 χ 10 8 R 0.44 x
28 χ 10 9,3 x 10' 53 χ ld28 χ 10 9.3 x 10 '53 χ ld
Die Oberflächenwiderstände hei 20 % relativer Feuchte eines Papiers, dae mit 1 g/m der verschiedensten Hisehpolymere und eines Homopolymers beschichtet sind, werden Sim Vergleich, in der folgenden Tabelle angegeben«The surface resistances at 20 % relative humidity of a paper, since it is coated with 1 g / m 2 of the most varied of hisehpolymers and a homopolymer, are given in the following table for comparison.
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10°10
10 °
COQCH-COQCH-
25*75 30 »70
25 * 75
20 χ 7.1 x
20 χ
I +I +
Dae StandhalteT-ermögen gegen Lösungsaiittel wird dadurch bestimmt, dass Z ιοί einee Löeungsmittele, welches den farb stoff C. I. Solvent Red 24 enthält, auf die behandelt« Ober fläche einee Grundpapiers aufpipettiert werdeno lach 5 Sekanten wird das überschüssige Lösungsmittel mit einem Tintenlöscher entfernt, und die durchschnittliche Any^>o der Sadellöcher Dae prior Hold-Property Assets against Lösungsaiittel is determined that Z ιοί einee Löeungsmittele containing the color material C. I. Solvent Red 24, surface on the treated "upper einee base paper are pipetted o lol 5 secants the excess solvent with a blotter removed, and the average any ^> o of the Sadel holes
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Je 6,45 cm wird auf der anderen Seite gezählt„ Die verwendeten Lösungemittel sind Toluol und MIsopar Gr" (Esao Petroleum Company).Each 6.45 cm is counted on the other side " The solvents used are toluene and M Isopar Gr" (Esao Petroleum Company).
Alle Mittel werden in einer Menge von 1 g/m auf Papier der gleichen Qualität von 70 g/m ^ aufgebracht»All funds are applied in an amount of 1 g / m on paper of the same quality of 70 g / m ^ »
30:7040:60
30:70
11
11
Das vörwordöte Poly(viaylbenzyl-trimethyl-aaimoniumchlorid) igt ein handelsübliches Produkt, welches als eleJctriechleiteaides Harz für Papier verkauft wird und zum Vergleich beigeschlossen ist-The foreword poly (viaylbenzyl-trimethyl-aaimonium chloride) igt a commercially available product, which is used as an eleJctriechleiteaides Resin for paper is sold and is included for comparison-
BAD OB)G(NALBAD OB) G (NAL
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Sine Reihe von Mischpolymeren, welche 57Its range of interpolymers, which 57
Formel -CH2C(CR5) - und 431 Formula -CH 2 C (CR 5 ) - and 43 1
Einheiten der von einem nichtsUnits of one nothing
ClCl
quaternären Comonoxaer abgeleitete Einheiten enthält, wird auf ein Papier in einer Menge von 1 g/m auf gebracht, tmd der Oberflächenwiderstand wird bei 20 $ relativer Feuchte und 25°C gemessen;, wobei 500 V Gleichstrom verwendet werden, die über den ringförmigen Spalt angelegt werden, der zwischen zwei konzentrischen Elektroden mit 5 bzw» 7 ca Burehmeeaer (British Standard 903) gebildet wird« Die erhaltenen Resultate sind in dar folgenden Tabelle angegebenecontains quaternary comonoxaer derived units will applied to paper in an amount of 1 g / m 2, and the surface resistance is at 20% relative humidity and 25 ° C; using 500 V direct current, which are applied over the ring-shaped gap between two concentric electrodes with 5 or »7 ca Burehmeeaer (British Standard 903). The results obtained are given in the table below
ComonomerNon-quaterary B.
Comonomer
liches Moleliches mole
kulargewichtgross weight
wideretandresisted
(0hm)(0hm)
Vinyltoluol
2-Äthylhexylaerylat
Methylme thacrylat
Diacet onacrylamid
Butylacrylat
Aorylonitril
ÄthylaorylatStyrene
Vinyl toluene
2-ethylhexyl aerylate
Methyl methacrylate
Diacetone acrylamide
Butyl acrylate
Aorylonitrile
Ethyl aorylate
25 000
20 200
cao 20 000
23 800
20 000 approx n 20,000
25,000
20 200
approx o 20,000
23 800
20,000
T,7 χ 109 T, 7 χ 10 9
2,9 x 109 2.9 x 10 9
4,8 χ 109 4.8 χ 10 9
1,6 χ 1010 1.6 10 10
3,3 x 1010 3.3 x 10 10
1,1 χ 1011 1.1 χ 10 11
3,5 x 1011 3.5 x 10 11
Eb wird eine Btärkelösung aus 60 Teilen kationischer Stärke und 60 Teilen Wasser hergestellt. 280 Teile siedendes WaeserEb becomes a starch solution of 60 parts of cationic starch and 60 parts of water. 280 parts of boiling water
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werden sugesetgt, und das Gemisch wird 15 Minuten bei 9O°C gerührt. Zu 90 Teilen der abgekühlten Stäricelö r-^ werden 22,4 Teile einer 36»1 ^igen wässrigen Lösung .■ Mischpolymers aus 40 Mol-# Trimethyl-2-methacryloyioxyäthyl-aamoniumchlorid und 60 Μο1-# Styrol zugegeben» Weitere 22,6 Teile Wasser werden zugesetzt, und 6. misch wird gerührt, wobei eine blass-gefärbte Lösung erha ..i wird, die aufgrund der Stärke eine leichte Trübung beeitzt.are sugesetgt, and the mixture is 15 minutes at 90 ° C touched. To 90 parts of the cooled starch r- ^ become 22.4 parts of a 36% aqueous solution. ■ Mixed polymer from 40 mol # trimethyl-2-methacryloyioxyäthyl-aamoniumchlorid and 60 Μο1- # styrene added »Another 22.6 parts of water are added, and 6. the mixture is stirred, leaving a pale colored solution due to the starch is slightly cloudy.
D&a Belaggemisch wird auf eine jede Seite des Papiers in einer Menge aufgebracht, daes ein Belaggewicht von 1,5 g/m auf jeder Seite erhalten wirdo Der Oberflächenwideretand wird bei 20 # relativer Feuchte und 25 0C unter Verwendung der in Beispiel 5 beschriebenen Elektrode gemesseneD & a coating mixture is applied to each side of the paper in an amount that a coating weight of 1.5 g / m DAEs on each side is obtained o The Oberflächenwideretand is the electrode described in Example 5 at 20 # relative humidity and 25 0 C using measured
Das behandelte Papier besitzt einen Oberflächenwiderstand von 4,1 χ 10 0hm, während unbehandelteB Papier einen Oberflächenwiderstand .on 2,7 x 1012 Ohm au. ..«ist«The treated paper has a surface resistance of 4.1 10 ohms, while untreated paper has a surface resistance of 2.7 x 10 12 ohms. .."is"
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