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Elektrostatisches Aufzeichnungselement Die Erfíndung betrifft ein
elektrostatisches Aufzeichnungselement mit einer.leitenden Schicht und einer Oberflächenschicht,
die elektrostatisch nach Anlage eines elektrischen feldes aufladbar ist, wobei die
Oberflächenschicht aus einer oberen Aufzeichnungsschicht und einer unteren Isolierschicht
besteht und wobei die Aufzeichnungsschicht ein hochgradig isolierendes hydrophobes
Harz und eine erhöhte Menge eines anorganischen oder organischen Pigments enthält,
während die Isolierschicht entweder allein aus einem hochgradig isolierenden hydrophoben
Harz besteht oder nur eine kleine Menge Pigment zusammen mit dem Harz enthält, wobei
das Aufzeichnungselement mit wasserlöslicher Farbe bzw. Tinte ohne Beeinträchtigung
der Aufzeichnungseigenschaften beschreibbar oder bedruckbar bzw. bestempelbar ist
und gleichzeitig keine Fingerabdrücke annimmt und ferner als lithographische Druckplatte
verwendet werden kann.
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Die Erfindung bezieht sich also auf ein Aufzeichnungselement zur Verwendung
bei einem elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren zur direkten Bildung eines elektrostatischen
latenten -Bildes durch Anlegen eines hohen elektrischen Feldes und
insbesondere
auf ein elektrostatisches Aufzeichnungselement, das mit wasserlöslicher Farbe ohne
Beeinträchtigung der Aufzeichnungseigenschaften beschreibbar oder bedruckbar ist
und gleichzeitig keine Fingerabdrücke annimmt und das ferner als lithographische
Druckplatte verwendet werden kann.
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Bekannte elektrostatische Aufzeichnungselemente, die in der Praxis
verwendet werden, können grob folgendermaßen eingeteilt werden: (n) Aufzeichnungselemente
aus einem Substrat mit einem Durchgangs- widerstand von 105 - 1011 Ohm/cm2 und einer
daniberliegenden Schicht aus nichtfotosensitivem dielektrischen Material mit einem
Oberflächenwiderstand von 1012 - 1016 Ohm und (2) Isoliersubstrate mit darüberliegender
leitender Schicht mit einem Oberflächenwiderstand von 105 bis io11 Ohm und einer
Schicht aus nichtfotosensitivem dielektrischen Platerial, die über der leitenden
Schicht liegt. Diese eine nichtfotosensitive dielektrische Schicht bildende Oberflåchenaufzeichnungsschicht
baut sich im allgemeinen aus einem hochgradig isolierenden hydrophoben Harz mit
einem Oberflächenwiderstand von 1012 - 1016 Ohm zur Erzielung von Aufzeichnungsbildern
auf, die gegen atmosphärische Feuchtigkeit beständig sind; eine derartige Aufzeichnungsschicht
ist daher mit wasserlöslichen Farben nicht beschreibbar oder bedruckbar. Die Anwendungsmöglichkeiten
derartiger Aufzeichnungselemente sind demgemäß infolge dieser Eigenschaft begrenzt.
Daneben weisen diese Aufzeichnungselemente den Nachteil auf, daß Fingerabdriicke,
die eventuell auf der Oberflachenellfzeichnungsschicht beim manuellen Handhaben
eines derartigen Aufzeichnungselements vor der Aufzeichnung auftreten, die Bildung
eines elektrostatischen latenten Bildes verhindern. Die Zugabe von Pigmenten zu
den hochgradig isolierenden hydrophoben Harzen, die zur
Erzielung
einer mattierten Oberfläche unter Verbesserung der Beschreibbarkeit oder Bedruckbarkeit
behandelt wurden, hat sich nicht als so wirksam erwiesen, daß ein Vergleich mit
glattem Papier möglich ist; die Zugabe ist wenig wirksam, um Fingerabdrücke zu verhindern.
Ferner fahrt eine Erhöhung der Pigmentkonzentration in der Oberflächenaufzeichnungsachicht
zur Erhöhung der vorstehend angeführten Wirkungen zu einem herabgesetzten Oberflächenwiderstand
der Schicht, mit der sich unter Umständen keine Aufzeichnungen erzielen lassen,
die gegen atmosphärische Feuchtigkeit -beständig sind. Die Höchstgrenze für eine
derartige Zugabe von Pigmenten beträgt 40 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile
Harz selbst bei hochgradig isolierendem Harz, das gegen atmosph.-srische Feuchtigkeit
und in einem weiten Bereich von Bedingungen relativ beständig ist, obgleich -diese
Grenze in gewissem Ausmaß in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Pigments variiert
werden knnn; die Zugabe einer derartigen Menge ist'zur Verbesserüng der Beschreibbarkeit
oder Bedruckbarkeit als auch zum Verhindern von Fingerabdrücken weitaus nicht befriedigend.
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So ist die vorliegende Erfindung auf ein elektrostatisches Autzeichnungselement
gerichtet, mit dem eine elektrostatische Aufzeichnung praktisch ohne Beeinflussung
durch An*erung der atmosphärischen Feuchtigkeit, und gleichzeitig Beschreibbarkeit
und Bedruckbarkeit, vergleichbar mit den Verhältnissen bei glattem Papier, erzielt
werden können und ferner die Adhäsion von Fingerabdrücken verhindert wird, wobei
das Element ein Substrat, das einer Leitbehandlung unterworfen qiin1e, x d und eine
Oberflåchenschicht mit Zweischichtenstruktur umfaßt, von denen sich die eine, die
dem Substrat nicht anliegt, aus hochgradig isolierendem hydrophoben IIarz und einer
erhöhten Menge anorganischen oder organischen Pigments zusammensetzt, während sich
die andere, die
dem Substrat anliegt, entweder allein aus hochgradig
isolierendem hydrophoben Harz oder aus dem Harz mit einer kleinen Menge eines derartigen
Pigments aufbaut.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Aufzeichnungselements gemäß der Erfindung,
bei dem die Oberflächenschicht aus zwei Schichten besteht, der Schicht a und der
Schicht b.
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Die oberste Schicht a besteht im wesentlichen aus mindestens einem
hochgradig isolierenden hydrophoben Harz als Bindematerial, wie Vinylacetatharz,
Vinylchloridharz, Vinylidenchloridharz, Acrylharz, Siliconharz, Vinylchlorid/Vinylacetatmischpolymeres
und Methylmethacrylat/thylacrylatmischpolymeres, und mindestens einem anorganischen
oder organischen Pigment, vorzugsweise mindestens einem nichtfotosensitiven Pigment,
wie Titanoxid, Calciumcarbonat, Lithopon , Tonerde, Talk, Siliciumdioxid oder Stärke,
in einer Menge von 30 bis 1500 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des
Bindematerials. Obgleich eine weitere Zugabe von Pigment zur Verbesserung der Beschreibbarkeit
und Bedruckbarkeit und zur Verhinderung von Fingerabdrücken wirkungsvoller ist,
soll die Menge des Pigments 1500 Gewichtsteile, vorzugsweise 1000 Gewichtsteile,
bezogen auf 100 Gewichtsteile Harz, nicht überschreiten, da eine überschüssige Menge
die Ladeeigenschaften und die Schichtfestigkeit nachteilig beeinflußt und wenig
geeignete Elemente liefert. Obgleich sich auch fotosensitive Pigmente für diesen
Zweck verwenden lassen, ist die zuzugebende Menge wegen des raschen Abfalls des
elektrischen Widerntandes beim Aussetzen an Licht begrenzt. Zinkoxid kann z.B. nur
in einer Menge von 100 Gewichtsteilen verwendet werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile
Harz.
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Die zweite Schicht b stellt eine hochgradig isolierende Schicht mit
einem Oberflächenwiderstand größer als der der Schicht a dar und besteht entweder
allein aus einem hochgradig isolierenden hydrophoben Harz oder aus dem Harz und
30 Gewichtsteilen oder weniger anorganischen oder organischen Pigments, bezogen
auf 100 Gewichtsteile Harz. Die Aufgabe der Erfindung kann infolge des Durchgangswiderstands
kleiner als 1010 Ohm/cm2 nicht gelöst werden, wenn die Pigmentmenge 30 Teile übersteigt.
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Die leitende Schicht c, die einen Oberflächenwiderstand von 105 jbis'-l011'Ohm
besitzt, besteht aus einem bekannten Material niedrigen elektrischen Widerstands,
z.B. einer polymeren Vinylbenzyltrimethylammoniumverbindung.
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Die unterste-Substratschicht d besteht aus Papier- oder Eueststoffflachmaterial.
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Die Funktionen des auf diese Weise aufgebauten Aufzeichnungselements
gemäß der Erfindung werden anhand der Figuren 2 und 3 erläutert. Figur 2 zeigt die
Ladungseigenschaften des elektrostatischen Aufzeichnungselements, das gemäß Beispiel
1 der Erfindung hergestellt wurde, und ferner die Beziehung zwischen dem Oberflächenladungspotential
und der Zeit. nach elektrostatischer Aufladung mit einer Koronaentladung von -6000
V.
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Diese Figur zeigt deutlich, daß das Ladungspotential zur Brzielung
eines stabilen Bildes mit späterem geringen Abfall ausreichend hoch ist, was in
scharfem Gegensatz zu Figur 3 steht, die die Ladungseigenschaften eines elektrostatischen
Aufzeichnungselements (das in gleicher Weise einer Koronaentladung von -6000 V ausgesetzt
wurde) als Vergleichsbeispiel mit einer einzigen Aufzeichnungsschicht aus 100 Gewichtsteilen
Acrylharz und 50 Gewichtsteilen Titanoxid auf - einem leitenden Substrat zeigt.
Figur 3 zeigt, daß das Aufzeichnungselement
des Vergleichsbeispiels
nicht länger ein stabiles Bild infolge der herabgesetzten Ladungsmenge und des raschen
Ladungsabfalls bilden kann. Dieser Unterschied kann vermutlich auf die Tatsache
zuriickgeführt werden, daß gemäß der Erfindung die elektrische Ladung, die infolge
eines Durchgangswiderstands kleiner als 1010 Ohm/cm2 in der Schicht a mit erhöhtem
Pigmentgehalt schwindet, durch die Einführung der hochgradig isolierenden Schicht
b unter Schi-cht a beibehalten wird, während beim bekamlten elektrostatischen Aufzeichnungselement
die elektrostatische Ladung zum Schwinden neigt, wenn die Aufzeichnungsschicht mit
erhöhtem Pigmentgehalt unmittelbar mit der leitenden Schicht in Berührung gebracht
wird, die darunter angeordnet ist.
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Auf diese Weise kann gemäß der Erfindung infolge der hochgradig isolierenden
Schicht b unter der Schicht a in der Schicht a ein viel höherer Pigmentgehalt als
bei Aufzeichnungsschichten bekannter Aufzeichnungselemente ohne irgendwelche Nachteile
für die Aufzeichnungseigenschaften zugelassen werden; gleichzeitig werden eine hervorragende
Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit erzielt, die mit denen von glattem Papier vergleichbar
sind. Ferner steht fest, daß eine derartige Aufzeichnungsschicht mit einem reichen
Pigmentgehalt in wirksamer Weise der Adhäsion von Fingerabdrücken entgegenwirken
kann, die als schwerwiegender Nachteil bekannter elektrostatischer Aufzeichnungselemente
angesehen werden.
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Ferner kann das elektrostatische Aufzeichnungselement gerlaß der Erfindung
als lithographische Druckplatte bei elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren eingesetzt
werden, die durch rasche Desensibilisierungsbehandlung und eine ausreichende Länge
der Durchführung gekennzeichnet sind. Die Oberflachenschicht einer lithographischen
Druckplatte dieser Art erfordert im allgemeinen einen erhöhten Gehalt an anorganischem
Pigment
zur Erhöhung der Hydrophilität von Nichtbildbereichen, jedoch konnten derartige
erhöhte Gehalte in elektrostatischen Aufzeichnungsverfahren infolge des Verlusts
an Oberflächenladung im Substrat (wie vorstehend erläutert wurde) nicht realisiert
werden. Demgegenüber verhindert gemäß der Erfindung die hochgradig isolierende Schicht
b diesen Verlust und ermöglicht den erhöhten Gehalt an Pigment in der'obersten Schicht
a, was wiederum eine -befriedigende hydrophile Behandlung ermöglicht. Daneben ermöglicht
die Mehrschichtstruktur aus der Schicht a mit einem hydrophoben Harz als Bindemittel
und der darunterliegenden Schicht b mit einem Harz -mit stärkerem hydrophoben Charakter
eine längere Dauer der Durchführung. Ferner kann gemäß der Erfindung eine lithographische
Druckplatte besserer Qualität durch geeignete Wahl des zu verwendenden Pigments
erhalten werden. Das Pigment, das gemaß der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise
nichtfotosensitiv, wie bereits erläutert wurde, und besteht vorzugsweise aus Berylliumoxid
oder Magnesiumoxid, da diese einen geringen Abfall des elektrischen Widerstands
beim Aussetzen an Licht zeigen und stark hydrophile Filme bilden können. Der Grund
für diese ausgezeichneten Eigenschaften der anorganischen Pigmente scheint - obgleich
nicht völlig geklärt - auf die Tatsache zurückführbar zu sein, daß sie stabile Atonstrukturen
besitzen, hochgradig isolieren und nichtfotosensitiv sind und stark hydrophile Filme
durch stabile chemische Bindungen mit L5sungen zur hydrophilen Behandlung bilden
können, da sie in Säure und Alkali lösljcb sind. Derartige Pigmente können entweder
allein oder mit anderen gegen Licht weniger sensitiven Pigmenten, wie 'tonerde oder
Titanoxid, zur Verminderung der Kosten eingesetzt werden.
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Nachstehend wird die Erfindung durch Beispiele näher erläutert.
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Beispiel 1 Es wurde ein Blatt Papier einer Stärke von 50 ju mit einer
wässerigen Lösung eines kationischen Polyelektrolyten (Dow Chemical: ECX-34) zur
Herstellung einer leitenden Schicht einer Stärke von 3 S überzogen, danach mit einem
Ni schpolymerkunststoffanstrich aus hauptsächlich Methylmethacrylat mit einem Walzenbeschichter
mit einem Überzugsgewicht von 4,0 g/m2 und danach mit einem Anstrich mit einem Gehalt
von 100 Gewichtsteilen Vinylacetat/Vinylchloridmischpolymerem und 200 Gewichtsteilen
Titanoxid mit einem Walzenbeschichter zur Herstellung einer Aufzeichnungsschicht
mit einem Uberzugsgewicht von 4,5 g/m² überzogen, wobei ein elektrostatisches Aufzeichnungselement
erhalten wurde. Das elektrostatische Aufzeichnungselement, das auf diese Weise erhalten
wurde, lieferte ein ausgezeichnetes Bild, wenn mit einem elektrischen Potential
von 1000 V 50 Fs aufgenommen wurde. Auch zeigte das elektrostatische Aufzeichnungselement
eine ausgezeichnete Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit, wobei sich Fingerabdrücke
deutlich besser verhindern ließen.
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Beispiel 2 Es wurde ein Papierblatt (60 ju) mit einer wässerigen Lösung
eines anionischen Polyelektrolyten (Tomoegawa Paper Mfg. Co., Ltd.: Oligo-Z: Polystyrolsulfonat)
mit einem Rberzugsgewicht von 3 g/m² überzogen, danach mit einem Anstrich aus 100
Gewichtsteilen Vinylacetat/Vinylchloridmischpolymerkunststoff und 5 Gewichtsteilen
Lithoponpignient mit einem Uberzugsgewicht von 4,0 g/m2 und danach mit einem Anstrich
aus 100 Gewichtsteilen Acrylharz, 200 Gewichtsteilen Tonerde und 300 Gewichtsteilen
Calciumcarbonat mit einem tiberzugsgewicht von
4,0 g/m2 zur Herstellung
eines elektrostatischen Aufzeich nungselements überzogen. Das auf diese Weise erhaltene.
Aufzeichnungselement zeigte eine sehr klare und stabile Aufzeichnung unter den gleichen
Bedingungen wie beim ersten Beispiel. Ferner zeigte das Aufzeichnungselement eine
ausgezeichnete Beschreibbarkeit und Bedruckbarkeit, wobei sich Fingerabdrücke deutlich
besser verhindern ließen.
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Beispiel 3 Es wurde ein Papierblatt einer Stärke von 100 p mit einer
wässerigen Lösung eines anionischen Polyelektrolyten mit 2 einem Uberxugsgewicht
von 3,5 g/mX zur Herstellung einer Schicht mit niedrigem Widerstand überzogen, danach
mit Acrylharz mit einem Rberzugsgewicht von 4 g/m2 und danach mit einem Anstrich
aus 100 Gewichtsteilen Acrylharz lmd-700 Gewichtsteilen Kartoffel stärke mit einem
Überzugsgewicht von 3,5 g/m² zur Herstellung eines elektrostatischen Aufzeichnungselements
überzogen. Das Aufzeichnungselement, das auf diese Weise erhalten wurde, zeigte
Eigenschaften, die den Beispielen 1 und 2 entsprachen.
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Beispiel 4 Es wurde ein Papierblatt (120 g/m2), das zuvor mit einer
wässerigen Lösung von Natriumalginat zur Herabsetzung des Durch gan gslfiderstands
auf einen Wert von nicht mehr als-108 Ohm/cm2 behandelt worden war, mit einer 20
O/o-igen Lösung von Polyvinylacetat in Toluol zur Erzielung eines Überzugs mit einer
Stärke von ca. 3 S nach Trocknung überzogen und danach mit einem Anstrich, hergestellt
durch Mischen von 100 Gewichtsteilen gepulvertem Nagnesiumoxid, 30 Gewichtsteilen
Polyvinylacetat
und 200 Gewichtsteilen Toluol in einer Kugelmiihle im Verlauf von 24 Stunden, zur
Herstellung eines ueberzugs einer Stärke von 4 leu nach Trocknung überzogen, wodurch
ein Element für eine lithographische Druckplatte für ein elektrostatisches Plattenherstellungsverfahren
erhalten wurde.
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Es wurde eine Druckplatte hergestellt, indem ein elektrisches Feld
von CA. 1000 V an das Element angelegt wurde, bildartiC ein elektrostatisches latentes
Bild hervorgerufen wurde, das Bild mit einem Entwickler entwickelt wurde und das
auf diente Weise entwickelte Bild fixiert wurde. Das Drucken auf einer Offsetpresse
mit der auf diese Weise hergestellten Druckplatte lieferte - nachdem die Druckfläche
mit einer Phosphatlösunr behandelt worden war - 500 Kopien ausgezeichneter Qualität,
wobei die Platte weiterhin zum Drucken verwendbar war.
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Beispiel 5 Es wurde ein Film aus Polyäthylen einer Stärke von 4,0
µ mit einer methanolischen Lösung von Vinylbenzyltrlmethyl ammoniumchlorid zur Herstellung
eines Substrats mit einem Oberflächenwiderstand von ca. i06 Ohm überzogen, wonach
mit einer 20 obigen Lösung von Polyvinylacetat in toluol zur Erzielung einer Cberzugstärke
von ca. 3 » und danach mit einem Anstrich, hergestellt durch Mischen von 100 Gewichtsteilen
gepulvertem Berylliumoxid, 40 Gewichtsteilen Vinylchlorid/Vinylacetatmischpolymerem
(86/14) und 200 Gewichtsteilen Toluol in einer Kugelmühle im Verlauf von 24 Stunden,
zur Erzielung einer Uberzugstärke von 4 µ nach Trocknung überzogen wurde, wodurch
ein Element für eine elektrostatische lithographische Druckplatte erhalten wurde.
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Dieses Element lieferte auf einer Offsetpresse in einer der-Beispiel
4 entsprechenden Weise mehr als 1000 Druckkopien, wobei die Betriebsdauer eine Überlegenheit
gegenüber Beispiel 4 anzeigte.
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Beispiel 6 Es wurde ein Blatt Qualitätspapier (120 g/m2), , das zuvor
mit einer wässerigen Lösung von Polystyrolsulfonaten zur Uerabsetzung des Durchgangswiderstandes
auf einen Wert von nicht mehr als 108 Ohm/cm2 behandelt worden war, mit einer 20
%-igen Lösung eines Methylmethacrylat/Äthylacrylatmischpolymeren in Goluol, versetzt
mit 30 Teilen Tonerde, bezogen auf den Beststoffgehalt des Mischpolymeren, zur Erzielung
einer bberzugstärke von ca. 3 A nach Trocknung überzogen und danach mit einem Anstrich,
hergestellt durch Nischen von 100 Gewichtsteiien gepulvertem Magnesiumoxid, 30 Gewichtsteilen
Titanoxid, 40 Gewichtsteilen Polyvinylacetat und 60 Gewichtsteilen Toluol in einer
Kugelmühle im Verlauf von 24 Stunden, zur Erzielung einer überzugstärke von 4 µ
nach Trocknung überzogen, wodurch ein Element für eine lithographische Druckplatte
(elektrostatisches Verfahren) erhalten wurde.
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Das auf diese Weise erhaltene Element lieferte auf einer Offsetpresse
in ähnlicher Weise wie in Beispiel 4 300 ausgezeichnete Druckkopien und war weiter
verwendbar.
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Beispiel 7 Das leitende Substrat, das in Beispiel 6 verwendet wurde,
wurde mit Acrylharz mit einem Überzugsgewicht von 4 g/m² überzogen und danach mit
einem Anstrich aus 100 Gewichtsteilen
Styrolharz und 100 Gewichtsteilen
fotosensitivem Zinkoxid mit einem Überzugagewicht von 3,5 g/m2 überzogen, wodurch
ein elektrostatisches Aufzeichnungselement erhalten wurde.
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Mit dem Aufzeichnungselement, das auf diese Weise erhalten wurde,
wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 4 zur Herstellung eines sehr klaren und
stabilen Bildes aufgezeichnet. Mit der Aufzeichnung, die auf diese Weise erhalten
wurde, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 4 nach dem Offsetverfahren zur Herstellung
von lU0O befriedigenden Druckkopien gedruckt, wobei das Element zum Drucken weiter
brauchbar war. Auch dieses Aufzeichnungselement zeigte eine ausgezeichnete Beschreibbarkeit
und Bedruckbarkeit und Fingerabdrücke ließen sich besser vermeiden.
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Demgegenüber lieferte ein elektrostatisches Aufzeichnungselement,
das unter Verwendung von 150 Teilen anstelle von 100 Teilen Zinkoxid in der obersten
Schicht, bezogen auf 100 Teile Styrolharz, hergestellt wurde, beim Aufzeichnungsverfahren
nach Beispiel 4 eine Aufzeichnung deutlich minderer Bilddichte; dieses Aufzeichnungselement
war daher unbrauchbar.