DE2303604A1

DE2303604A1 - Elektrographischer druckbogen und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2303604A1
Application number: DE2303604A
Authority: DE
Inventors: Nils Theodore Anderson; Jun John Estes Hanby
Original assignee: Crown Zellerbach International Inc
Current assignee: Crown Zellerbach International Inc
Priority date: 1972-01-26
Filing date: 1973-01-25
Publication date: 1973-08-02
Also published as: FR2169199A1; JPS4884638A; IT978388B; NL7300994A; BE794419A

Description

DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN

S/C 20 -

ZELLEREJiCH IHTERiTAT'IOHAL INC., San Francisco, Kalifornien / USA

Elektro-~raphischer Druckbogen und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Bogen mit einer Oberfläche mit hohem snezifis;hen TJiderstand, der zum elektrographisehen Drucken geeignet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herste!lung dieses Bogens.

Has eleKtrogranhische Drucken (dieser Beariff wird häufig in der Industrie verwendet) besteht darin, 1. eine elektrostatische Ladung, cb.3 ein latentes Bild definiert, auf einer dielektrischen Oberfläche eines in geeigneter Weise hergestellten Bogens zu bilden und dann 2. das latente Bild in der Weise zu entwickeln, daß der Bogen mit einem Toner kontaktiert wird, der nur an den geladenen, ein Bild definierenden Stellen des Bogens anhaftet. ^TJine üblicne Methode zur Herstellung derartiger Bögen besteht darin, zuerst ein tragendes Substrat als Bogen aus zellulosehaltigen Fasern herzustellen und dann das Substrat mit einem ^f!berzug aus einem dielektrischen Material zu überziehen.

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Der erfindungsgemäße Bogen zum elektrogranhischen Drucken aus einem Substrat und einer dielektrischen Oberfläche auf dem Substrat (wobei das Substrat relativ leitend ist, die Oberfläche relativ widerstandsfähig ist) ist dadurch gekennzeicnnet, daß die dielektrische Oberfläche wenigstens 60 Gew.-?s Polyolefinfasern enthält, die miteinander verschmolzen sind. Die dielektrische Oberflächenschicnt kann bis zu 100 %'· der Polyolefinfasern enthalten.

Die Fasern der Oberflächenschicht besitzen eine Mornhologie . ähnlich derjenigen von zellulosehaltigen Papiererzeugungsfasern und weisen Größen in dem Größenbereich auf, wie er für die zellulosehaltigen Papiererzeugungsfasern üblich ist. Sie bestehen jedoch aus einem Olefinoolymeren und nicht aus Cellulose. Durch Wärme oder durch eine Kombination aus Wärme und Druck können die Polyolefinfasern unter Bildung eines endlosen Films verschmolzen werden. In einem Vlies aus Zellulosefasern sind die Fasern mechanisch miteinander verflochten, in einem Vlies aus Fasern, das wenigstens 60 % Polyolefinfasern enthält, können die Fasern jedoch durch Wärme integriert werden.

Die verschmolzene Schicht, die hauDtsächlich Polyolefinfasern enthält,, ist ein dünner Film mit einer Dicke zwischen 5 und 4O ,u (0,2 bis 1,5 mils). Vorzugsweise liegt die Dicke unterhalb 15₇u (0,6 mil). Zweckmäßigerweise weist die verschmolzene Schicht

9 einen spezifischen Widerstand von wenigstens 10 Ohm/Ouadrat auf. Die geschmolzene Schicht sollte einen spezifischen Widerstand besitzen, der wenigstens eine Größenordnung größer ist als der spezifische Widerstand des Substrats der elektrographischen Druckplatte. Die dielektrische Schicht aus Polyolefinfasern sollte eine Dichte von mehr als 0,7 g/ccm aufweisen.

Die Polyolefinfasern mit einer Morphologie und Größe ähnlich Sellulosefasern, die erfindungsgenäß eingesetzt werden, unterscheiden sich von Stapelfasern hinsichtlich ihrer Oberfläche.

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Stapelfasern aus synthetischem Material v/erden durch Verspinnen eines endlosen Fadens aus dein synthetischen Material und anschließendes Zerkleinern der gesponnenen Fäden zu kürzeren Längen, die als Stanellängen bezeichnet werden, hergestellt. Stapelfasern besitzen eine geringe Oberfläche. Beispielsweise besitzen 3 den-PolyäthylenstapeIfasern eine Oberfläche von ungefähr 0,2 m /g, v/ährend die Oberfläche der erfindungsgemäß eingesetzten Polyolefinfasern, gemessen durch Gasadsorption,

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immer größer als 1 m /g ist und bis zu 100 m /g oder darüber betragen kann. Im Gegensatz zu zellulosehaltigen Fasern, deren Oberfläche beim Trocknen infolge eines Zusammenfallens der Faser abnimmt, scheinen die erfindungsgemäß eingesetzten Polyolefinfasern nicht zusammenzufallen, so daß die Faseroberfläche von Vliesen, die aus wässrigen Aufschlämmungen erzeugt werden, wobei diese Vliese anschließend im Ofen getrocknet werden, ungefähr die gleiche ist wie diejenige von gefriergetrockneten Fasern. Im allgemeinen schwankt die Oberfläche der erfindungsgemäß eingesetzten Polyolefinfasern von ungefähr 1 bis 10 m /g.

Viele Verfahren zur Herstellung von Nichtstapelpolyolefinfasern sind bereits bekannt. Beispielsweise kann man eine Lösung des Polymeren schnell abkühlen oder einer Flash-Verdampfung unterziehen, oder man kann eine wässrige Dispersion einer Lösung des Polymeren flashverdampfen. In der DT-OS 19 51 5 76 wird die Herstellung derartiger Polyolefinfasern durch Auskristallisieren des Polymeren aus dem Polymerisationsmedium beschrieben. Die BE-PS 765 506 beschreibt die Bildung eines faserartigen Polyolefingels, das dann zur Freisetzung von Polyolefinfasern vermählen wird. In der BE-PS 784 363 wird die Erzeugung von Polyolefinfasern durch teilweises Flashverdampfen einer Polyolefinlösung beschrieben. In der NL-OS 72/13 707 wird die Bildung von PoIyolefinfasern durch Flashverdampfen einer wässrigen Dispersion einer Polyolefinlösung beschrieben.

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Polyolefinfasern. mit großer Oberfläche, die nach einem der vorstehend geschilderten Verfahren hergestellt werden können, können als Hauptfaserkomponente in der verschmolzenen dielektrischen Oberflächenschicht in dem elektrographischen Druckblätt gemäß vorliegender Erfindung vorliegen. In der BE-PS 780 177 wird angegeben, daß ein Vlies aus Polyolefinfasern dann, wenn es verschmolzen wird, um thermisch die Fasern zu integrieren, transparent oder durchscheinend wird (d.h. Opazität verliert). Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine ähnliche Wärmebehandlung angewendet, jedoch nur auf eine Seite des Vlieses sowie während einer kurzen Zeitspanne, so daß nur eine sehr dünne Oberflächenschicht des Vlieses integriert und transparent wird. Der Rest des Vlieses bleibt porös und undurchsichtig.

Das kristalline Polyolefinpolymere kann jedes der in den vorstehend angegebenen Veröffentlichungen beschriebenen Polymeren sein. Besonders bevorzugt werden lineares Polyäthylen, isotaktisches Polypropylen sowie Copolymere aus Äthylen und Propylen.

Die Grobmorphologie sowie die Größe der Polyolefinfasern, die nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden, sind sehr ähnlich der Grobmorphologie sowie der Größe von natürlichen zellulosehaltigen Papiererzeugungsfasern. Die Länge der Fasern schwankt zwischen ungefähr 0,3 und ungefähr 5 mm. Die Fasern bilden typischerweise eine durchschnittliche Grobfasrigkeit zwischen ungefähr 3 und 10 Dezigrexs. Die Breite oder der Durchmesser dieser Fasern liegt ".-. typischerweise zwischen ungefähr 20 und 400 ,u. Die Fasern können in einer solchen Weise hergestellt werden, daß sie Größenverteilungen (gemessen nach Standard Faserklassifizierungstests) besitzen, die den Größenverteilungen von Hartholz, Weichholz und/oder Holzschliff sehr ähnlich sind.

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Die bevorzugten Polyolefinfasern, die in der dielektrischen Schicht des erfindungsgemäßen elektrographischen Druckblattes eingesetzt werden, besitzen eine große Oberfläche (wenigstens

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1 m /g, bestimmt nach der B.E.T.Methode). Eine derartige große Oberfläche liegt bei einer fibrillaren MikroStruktur vor, die im Falle von Stapelfasern fehlt. Die MikroStruktur kann aus Makrofibrillen mit einem Durchmesser zwischen 1 und 2O,u bestehen. Diese Makrofibrillen sind mechanisch als Bündel verflochten, wobei die Bündel die Fasern sind. Wahlweise kann die MikroStruktur aus gerollten Pclyolefinfolien, die extrem dünn sind, bestehen. Diese Folien werden bei der Flash-Verdampfung einer Lösung erhalten, wobei die Rollen die Fasern darstellen.

Die Polyolefins können ein hohes Molekulargewicht besitzen. Das Viskositätsmlttel des Molekulargewichts kann bis zu 10 Millionen betragen, v/obei jedoch niedrigere Molekulargewichte zwischen 40 000 und 250 ü00 im allgemeinen eingehalten werden. In der BE-PvS 765 506 wird die Bestimmung des Viskositätsmittels des Molekulargewichts beschrieben.

Die Polyolefinfasern besitzen einen hohen Mahlgrad, der im allgemeinen größer als ungefähr 6OO ecm Canadian Standard Freeness ist.

Um das Aufschlämmen der Polyolefinfasern in Wasser zu erleichtern, so daß ein Vlies aus den Fasern nach üblichen Papiererzeugungsmethoden hergestellt werden kann, ist es vorzuziehen, Fasern zu verwenden, die in einer solchen Weise behandelt worden sind, um sie in Wasser dispergierbar zu machen und ihre Ausflockungsneigung in wässrigen Aufschlämmungen zu reduzieren. In der DT-OS 2 208 554 sowie in der BE-PS 787 060 sind verschiedene Behandlungsmethoden beschrieben, die angewendet werden können. Diese Behandlungen bestehen darin, den Fasern ein hydrophiles, kolloides oder polymeres Additiv, beispielsweise anionischkationische Komplexe, Stärke oder Polyvinylalkohol, zuzusetzen. Vorzugsweise macht das Behandlungsmittel ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Gew.-% der Faser aus.

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Bei bestimmten nachfolgend näher erläuterten Ausfuhrungsformen zur Erzeugung der Vliesstoffe, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrographischen Blätter verwendet werden, wird angegeben, daß die Vliese aus einer wässrigen Aufschlämmung erzeugt werden. Derartige Vliese können aus den vorstehend beschriebenen Polyolefinfasern in, üblicher Weise hergestellt werden, beispielsweise im Labor in einer Handbogenform oder in technischem Maßstabe unter Verwendung einer Papiermaschine durch Aufbringen einer derartigen wässrigen Aufschlämmung mit den üblichen, bei der Papiererzeugung eingehaltenen Konsistenzen auf eine durchlöcherte Oberfläche, durch Ablaufenlassen des Wassers und durch Trocknen.

Wenn auch vorzugsweise erfindungsgemäß die Herstellung des Vlieses in der üblichen Weise aus einer wässrigen Aufschlämmung von Fasern erfolgt, so ist dennoch auch eine Herstellung durch Abscheidung aus einem Lösungsmittel oder durch ein Aufbringen aus Luft möglich.

Das Verfahren zur Herstellung des elektrographischen Druckbogens ist Teil der Erfindung. Es besteht darin, zuerst ein Blatt mit Oberflächenabschnitt herzustellen, der wenigstens 60 und bis zu 100 Gew.-% Polyolefinfasern mit einer Grobmorphologie und Größen in der gleichen Größenordnung wie zellulosehaltige Papiererzeugungsfasern enthält, und dann die Polyolefinfasern in dem Oberflächenabschnitt unter. Ausbildung einer dielektrischen Oberfläche zu verschmelzen und zu integrieren. Es gibt drei Möglichkeiten, das Blatt herzustellen, dessen Oberflächenschicht anschließend verschmolzen und integriert wird. Bei der Durchführung einer Methode werden getrennte Vliese erzeugt, wobei das Vlies,welches das Substrat des Blattes werden soll, gegebenenfalls die vorstehend erwähnten Polyolefinfasern enthalten kann, wobei jedoch das Vlies, welches den Oberflächenabschnitt bilden soll, wenigstens eine ausreichende minimale Menge dieser Polyolefinfasern enthält, und zwar in einer solchen Menge, die dazu ausreicht, daß die Fasern in dem Oberflächenabschnitt unter Ausbildung einer Oberfläche mit den gewünschten

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dielektrischen Eigenschaften verschmolzen und integriert werden, wenn die Vliese miteinander unter der Einwirkung von Wärme und Druck verbunden werden. Eine zweite Methode besteht darin, eine wässrige Aufschlämmung aus den Substrat bildenden Fasern mit den üblichen, für eine Papiererzeugung eingehaltenen Konsistenzen auf eine übliche durchlöcherte Oberfläche aufzubringen und eine wässrige Aufschlämmung der den Oberflächenteil bildenden Fasern auf die Oberfläche der feuchten Substratfasern aufzuschichten. Ttfasser wird aus dem aufgeschichteten Vlies ablaufen gelassen, das dann in üblicher Weise getrocknet wird. Der Oberflächenabschnitt enthält eine spezifische minimale Menge Polyolefinfasern, wobei jedoch die Zumengung derartiger Polyolefinfasern zu dem Substrat nur gegebenenfalls erfolgt. Wärme und Druck werden angewendet, um die Fasern unter Ausbildung einer Oberfläche mit den gewünschten dielektrischen Eigenschaften zu verschmelzen und zu integrieren. Eine dritte Methode besteht darin, ein einziges Vlies nach üblichen Papierherstellungsmethoden herzustellen. Dieses Vlies enthält eine ausreichende minimale Menge der vorstehend erwähnten Polyolefinfasern, die gleichmäßig in dem Vlies verteilt sind. Bei der Durchführung dieser dritten Methode wird nur eine Oberfläche des geformten Vlieses der Einwirkung von ausreichender Wärme und ausreichendem Druck unterzogen, um die Polyolefinfasern zu verschmelzen und zu integrieren, und zwar nur teilweise durch das Vlies hindurch, um den elektrpgraphischen Bogen mit einem gewünschten dielektrischen Oberflächenabschnitt zu bilden, der jedoch ein halbporöses Substrat aufweist, das mit einem geeigneten leitenden Material beladen werden kann.

Nachdem das Vlies erzeugt worden ist, wird es getrocknet. Infolge des Vorliegens der beschriebenen Polyäthylenfasern kann das Trocknen mit einer größeren Geschwindigkeit durchgeführt werden als im Falle von vollständig aus Zellulose enthaltenden Fasern bestehenden Vliesen, und zwar infolge der Tatsache, daß das Wasser lockerer festgehalten wird. Es wird so lange getrocknet, bis der Feuchtigkeitsgehalt auf ungefähr 5 Gew.-% oder darunter vermindert worden ist.

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Bei der Durchführung einer jeden Methode zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektrographischen Bogens wird so verfahren, daß wenigstens der Oberflächenabschnitt eines jeden Bogens ungefähr 60 bis 100 Gew.-% und vorzugsweise mehr als 80 Gew.-% der beschriebenen Polyolefinfasern enthält. Diese Polyolefinfasern werden in diesem Oberflächenabschnitt unter Bildung einer filmähnlichen Schicht mit einer Dichte, die vorzugsweise größer als ungefähr 0,7 g/ccm ist, verschmolzen und integriert. Der Rest, und zwar bis zu 40 Gew.-% der Oberflächenschicht, besteht aus zellulosehaltigen Papiererzeugungsfasern. Der dielektrische Oberflächenabschnitt sollte so dünn als möglich sein, um die elektrographischen Druckeigenschaften zu optimieren, wobei immer noch eine erstrebte Kontinuität aufrechterhalten werden soll, um einen spezifischen Oberflächenwiderstand von wenigstens ungefähr 10 Ohm/Quadrat zu erielen. Die Dicke dieses geschmolzenen und integrierten Oberflächenabschnittes sollte in typischer Weise, zwischen ungefähr 5 und 37,5,u (0,2 und 1,5 mils) liegen und vorzugsweise dünner als ungefähr 15,0,u (0,6 mil) sein. Der Oberflächenabschnitt eines jeden Blattes kann bis zu ungefähr 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Zellulose und Polyolefinfasern, zellulosehaltige Fasern und gegebenenfalls weitere Materialien, wie z.B. Pigmente oder Füllstoffe enthalten.

Der auf den Bogen ausgeübte Druck sowie die Temperatur, die auf den Bogen einwirken gelassen wird, sollte dazu ausreichen, den Oberflächenabschnitt zu einer filmähnlichen dielektrischen Schicht zu verschmelzen, welche die vorstehend beschriebenen Eigenschaften aufweist. Temperaturen von nur ungefähr 127°C bei Drucken von 70 kg/cm (1000 psi) haben ein wirksames Verschmelzen und eine Integrierung der vorstehend beschriebenen Polyolefine mit niederem Molekulargewicht zur Folge, wobei jedoch die Temperatur, die zum Bewirken eines Schmelzens und einer Integration der Fasern mit höherem Molekulargewicht angewendet wird, wenigstens 5 bis 10° höher sein sollte als im Falle der Fasern mit niedrigem Molekulargewicht. In bestimmten Fällen ist

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es möglich, sehr geringe Drucke einzuhalten, wenn die Temperatur dazu ausreicht, die erforderliche Verschmelzung und Integration zu bewirken. Die maximale einzuhaltende Temperatur wird nur durch die Temperatur begrenzt, die einen Abbau oder eine Zersetzung des Blattes zur Folge hat. Im allgemeinen übersteigt die Temperatur nicht ungefähr 17O°C im Falle von Polyäthylenfasern oder 200 C im Falle von Polypropylenfasern. Die Temperatur sowie die Drucke, die in wirksamer Weise eingehalten bzw. angewendet werden können, können innerhalb eines sehr breiten Bereiches schwanken.

Der Substratabschnitt des erfindungsgemäßen elektrographischen Bogens kann ein beliebiger Substratbogen sein, beispielsweise ein Bogen, der aus zellulosehaltigen Fasern erzeugt worden ist. Es handelt sich um Bögen, wie sie in üblicher Weise zum elektrographischen Drucken verwendet werden. Bei diesen Bögen weist das Substrat einen spezifischen Widerstand auf, der wenigstens eine Größenordnung unter dem spezifischen Widerstand des dielektrischen Widerstands liegt. Um diese relative Leitfähigkeit in dem Substratvlies zu erzielen, ist es üblich, dieses mit einer Lösung eines wasserlöslichen leitenden Salzes zu imprägnieren, beispielsweise mit Ammoniumnitrat, Calciumchlorid, Natriumnitrat ,Natriumchlorid oder im Handel erhältlichen wasserlöslichen polymeren leitenden Salzen, wie z.B. ECR-34 von Dow Chemical Company und Polymer 261 von Merck & Co., Inc.

Wenn auch übliche Substrate zur Herstellung des erfindungsgemäßen elektrographischen Bogens verwendet werden können, so ist es immer vorteilhaft, mehr als ungefähr 5 Gew.-% PoIyolefinfasern in dem Substrat einzusetzen. Die Zumengung von derartigen Fasern vermindert die Neigung des Bogens, sich bei hoher Feuchtigkeit zu wellen. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß diese Polyolefinfasern hydrophob sind und daher eine geringere Menge eines leitenden Salzes zu erfordern scheinen, um die gewünschte Leitfähigkeit in dem Substrat zu erzielen, und zwar im Vergleich zu zellulosehaltigen Fasern, die hydrophil sind und

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relativ große Mengen an leitenden Zusätzen zu ihrer Sättigung erfordern.

Wie bereits erwähnt,besteht eine Methode zur Herstellung des elektrographischen Bogens erfindungsgemäß darin, übliche Papiererzeugungsmethoden anzuwenden, um zuerst getrennte Vliese herzustellen, von dem eines, das als Substratvlies bezeichnet wird, im fertigen Zustand das Substrat des elektrographischen Bogens bildet, während das andere Vlies,das als Oberflächenvlies bezeichnet wird, im fertigen Zustand des Bogens der dielektrische Oberflächenabschnitt wird. Das Substratvlies besitzt in. typischer Weise ein Basisgewicht zwischen ungefähr 40 und 80 g/m (25 und 50 pounds pro reäm) und kann mit einem geeigneten leitenden Material vor oder nach der Verbindung mit dem Oberflächenvlies beladen werden. Das Oberflächenvlies enthält 60 bis 100 Gew.-% der erwähnten Polyolefinfasern und besitzt in typischer Weise ein Basisgewicht von weniger als 24 g/m^z (15 pounds per ream), wobei das Basisgewicht vorzugsweise zwi-

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sehen ungefähr 4,9 und 13,0 g/m (3 und 8 pounds per ream) liegt.

Auf diese Weise kann dieses Vlies nach dem Verschmelzen und der Integration der Polyolefinfasern die gewünschte dünne dielektrische Oberfläche bilden. Die zwei Vliese werden integral miteinander verbunden, beispielsweise durch Durchschicken durch den Walzenspalt zwischen einem Paar einen Druck ausübenden Walzen. Eine der Walzen wird erhitzt, um die Wärme zu liefern, die dazu erforderlich ist, die Polyolefinfasern zu einer filmähnlichen Oberfläche mit den vorstehend erwähnten dielektrischen Eigenschaften zu verschmelzen und zu integrieren. Liegen in dem Substrat Polyolefinfasern vor, dann ist es zweckmäßig, in entsprechender Weise die Temperatur, den Druck und die Kontaktzeit einzustellen, so daß die Polyolefinfasern in dem Substrat nicht in merklichem Außmaße verschmelzen. Eine derartige Verhinderung eines Faserverschmelzens in der Substratschicht läßt sich beispielsweise derart bewerkstelligen, daß die Walze oder die Platte, welche dieses Vlies kontaktiert, gekühlt wird.

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Eine andere Methode zur Herstellung des elektrographischen Bogens gemäß vorliegender Erfindung besteht darin, eine wässrige Aufschlämmung der Fasern, die das Substrat bilden, aus dem Stoffauflaufkasten auf einer durchlöcherten Oberfläche aufbringen und anschließend eine wässrige Aufschlämmung der Fasern als obere Schicht auf die feuchten Substratfasern unter Erzeugung einer Verbundstruktur, und zwar eines zweischichtigen Vlieses, aufzuschichten. V7asser wird aus dem Verbundvlies ablaufen gelassen, worauf dieses getrocknet wird. Die obere Schicht enthält 60 bis 100 Gew.-% Polyolefinfasern und besitzt ein Flächengewicht von weniger als ungefähr 16 g/m (10 pounds per ream). Eis zu ungefähr,40 Gew.-% Zellulosefasern können in der Oberschicht enthalten sein. Die Substratschicht kann gegebenenfalls Polyolefinfasern enthalten. Das Verbundvlies wird dann in der T7eise behandelt, daß es beispielsweise durch den Walzenspalt eines Druck ausübenden Walzenpaares geschickt wird, wobei die Xfalze, welche die Oberschicht kontaktiert, erhitzt ist, um die Polyolefinfasern in der Oberschicht zu schmelzen und zu Integrieren, um zu den angestrebten dielektrischen Oberflächeneigenschaften zu gelangen. Die Substratschicht kann dann von der der dielektrischen Schicht entgegengesetzten Oberfläche her mit einem geeigneten leitenden Material imprägniert werden, um die gewünschte Leitfähigkeit in dem Substrat zu erzielen.

Eine dritte Methode zur Herstellung des elektrographischen Bogens gemäß vorliegender Erfindung besteht darin, ein einziges Vlies zu erzeugen, in welchem ungefähr 60 bis ungefähr 100 Gew.-% der vorstehend erwähnten Polyolefinfasern gleichmäßig verteilt sind. Das Vlies weist vorzugsweise ein Flächengewicht zwischen ungefähr 40 und 80 g/m (25 und 50 pounds per ream) auf und wird nach üblichen Papiererzeugungsmethoden hergestellt. Nachdem das Vlies erzeugt worden ist, wird eine Oberfläche in einem ausreichenden Maße .derart behandelt, daß die Polyolefinfasern verschmelzen und integrieren, so daß diese Oberfläche filmähnlich wird und einen spezifischen Oberflächenwiderstand von

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wenigstens 10 Ohm/Quadrat besitzt. Das Schinelzerhitzen wird jedoch in einer solchen Weise durchgeführt, daß die Faserver-, Schmelzung nur bis zu einem Teil in dem Vlies erfolgt. Vorzugsweise beträgt die Dicke des verschmolzenen und integrierten Abschnitts weniger als 37 ,u (1,5 rails) und liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 5 und 15 ,u (0,2 und 0,6 mils) . Dieses Oberflächenverschmelzen läßt sich in der Weise bewerkstelligen, daß eine Oberfläche des Vlieses schnell über einen erhitzten Stab oder eine erhitzte Walze oder eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Stäben oder Walzen geleitet wird. Wahlweise kann es zweckmäßig sein, die Oberfläche abzukühlen, die der erhitzten Oberfläche gegenüberliegt, während das Schmelzen durchgeführt wird, um das Ausmaß und die Tiefe, in welcher die dielektrische Oberfläche geschmolzen wird, zu steuern. Nachdem das Verschmelzen stattgefunden hat, ist die Oberfläche, welche der verschmolzenen Oberfläche gegenüberliegt, immer noch so porös, daß diese Oberfläche mit einem geeigneten leitenden Material imprägniert werden kann. Infolge des Verschmelzens sowie der Integration der Fasern in der entgegengesetzten Oberfläche wird jedoch das leitende Material im wesentlichen vollständig in dem Substratabschnitt unterhalb des dielektrischen Abschnittes lokalisiert.

Zur Durchführung der folgenden Beispiele werden Polyäthylenfasern eingesetzt, die nach dem in'der BE-PS 765 506 beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind. Diese Fasern sind mit 1,0 Gew.-% Polyvinylalkohol gemäß der BE-PS 787 060 behandelt worden. Die Sellulosefasern, die in bestimmten Fällen mit den Polyäthylenfasern vermischt werden, sind eine gebleichte Erle-Kraft-Pulpe, die auf einer Canadian Standard Freeness von 150 ecm vermählen worden sind.

Die in den Beispielen beschriebene Methode zur Herstellung von Handbögen entspricht der TAPPI Standard Methode T2O5 M-58. Der erhaltene Handbogen mit einem Durchmesser von 16 cm ( 6 1/4 inches) wird von dem Draht, auf welchem er erzeugt worden ist, abgegautscht, wobei ein Gewebe aus Baumwolle und Synthetiks, an welchem der Handbogen anhaftet, verwendet wird.

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Löschpapier wird gegen die andere Fläche des Ilandbogens gelegt, worauf das Gewebe, der Handbogen und das Löschpapier auf einem Rotationstrockner während einer Zeitspanne von 4 Minuten bei 1O5°C getrocknet werden. In den Fällen, in denen der Handbogen mit einem getrennten leitenden Substratbogen verschmolzen werden soll, wird der Handbogen (der noch an dem Gautschgewebe aus Baumwolle und Synthetiks anhaftet) gegen ein derartiges Substrat während einer Seitspanne von ungefähr 1 Sekunde bei 15O°C verpreßt, um den Handbogen mit dem Substrat zu verkleben, so daß das Gautschgewebe entfernt werden kann.

Die Messungen des spezifischen Oberflächenwiderstandes werden unter Standardbedingungen (50 % Feuchtigkeit und Zimmertemperatur) durchgeführt, wobei eine Modifizierung der ASTM Methode * D 257-61 angewendet wird, bei deren Ausführung der Widerstand an einer quadratischen Fläche des Kopierblattes gemessen wird. Insbesondere wird ein Elektrometer (General Radio Type 123OA) verwendet, der eine Sonde aufweist, die aus zwei parallelen Kupferplatten besteht, welche durch einen Teflonblock.getrennt sind. Die Platten, welche eine Dicke von 3 mm (1/8 inch) aufweisen, besitzen eine Kontaktierungslänge von 2,5 cm (1 inch) und sind über einen Abstand getrennt, welcher der Kontaktierungslänge der Platten entspricht (ein Abstand von 25 mm (linen)). Die Einheit ist abgeschirmt,.um ein elektrisches Rauschen zu vermeiden. Die Messungen werden in der Weise durchgeführt, daß die Sonde aus den zwei Platten gegen die zu testende Oberfläche gebracht wird, worauf der spezifische Widerstand unter Verwendung eines Gleichstroms gemessen wird, der zwischen den zwei Platten angelegt wird. Das Meßgerät wird in der Weise geeicht, daß es direkt eine Ablesung in Ohm/Quadrat gestattet.

Die Art der elektrographischen Druckvorrichtung ist nicht kritisch. Eine Druckeinrichtung, die zum Drucken der Proben verwendet wird, die in Beispiel 1 beschrieben sind, ist eine elektrographische Druckvorrichtung mit einer sich bewegenden Nadel, die mit einer Spannungsamplitude von -800 Volt und einer Pulsierungszeit von 100 Mikrosekunden betrieben wird. Übliche

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elektrographische Entwicklungsmethoden können angewendet werden. Die Druckeinrichtung, die zum Bedrucken der Proben gemäß Beispiel 2 eingesetzt wird, weist eine geformte Metallelektrode auf, die einer geerdeten Metallelektrode gegenübersteht. Der elektrographische Bogen wird sandwichartig zwischen die zwei Elektroden gelegt, wobei seine dielektrische Oberfläche in Kontakt mit der geformten Metallelektrode steht. Eine Gleichstromspannung von +800 Volt wird an die geformte Metallelektrode angelegt. Das latente Bild wird in üblicher Weise entwickelt.

Beispiel I

Bei der Ausführung dieses Beispiels wird eine erste Gruppe von

2 Handbögen mit einem Flächengewicht von 16 g/m (10 pounds per ream) hergestellt. Eine zweite Gruppe von Handbögen mit einem Flächengewifcht von 8 g/m (5 pounds per ream) wird erzeugt. Jede der Gruppen weist einige Handbögen mit 60 Gew.-% Polyäthylenfasern und 40 Gew.-% Zellulosefasern (6O/4O-Bögen) auf, während andere Handbögen 80 Gew.-% Polyäthylenfasern und 20 Gew.-% (8O/2O-Bögen) enthalten. Ferner liegen in jeder Gruppe Bögen vor, die 100 % Polyäthylenfasern aufweisen. Jeder der Handbögen wird auf ein übliches Postpapiersubstrat mit einem Flächengewicht von 57 g/m (35 pounds per ream) aufgeschichtet. Dieses Postpapier ist mit wasserlöslichen leitenden Mitteln imprägniert worden, um das Substrat relativ leitend zu machen. Die Laminierung erfolgt in der Weise, daß der Handbogen und das Substrat zwischen erhitzte Teflonplatten gelegt werden, worauf während einer Zeitspanne von 10 Sekunden ein Erhitzen auf eine Temperatur von 15O°C unter einem Druck von 10 kg/cm , absolut (150 osi) durchgeführt wird. In dem erhaltenen elektrographischen Druckbogen sind die Handbögen integral mit dem Substrat verbunden, wobei die Polyäthylenfasern unter Ausbildung einer dielektrischen Oberfläche mit einem filmähnlichen Aussehen verschmolzen worden sind. Die dielektrische Oberfläche aller Ronen wird unter Verwendung einer elektrographischen Druckeinrichtung bedruckt. Die Ergebnisse werden visuell beobachtet. Wenn auch im Falle aller Bögen lesbare Bedruckungen erzielt werden, so sind doch die Efc-

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gebnisse aller 60/40-Bögen im Hinblick auf Bilddichte und Auflösung gerade noch vertretbar. In jedem Falle weisen die 80/20-Bögen bessere Drucke als die 60/40-Bögen auf. Der Bogen mit 100 % Polyäthylenfasern in der dielektrischen Oberfläche ist der beste. Die elektrographischen Bögen mit 8 g/m (pounds per ream) Handbögen in der Oberflächenschicht sind besser be-

2 druckbar als die elektrographischen Bögen mit 16 g/m (10 pounds per ream) Handbögen in der Oberflächenschicht.

Der spezifische Oberflächenwiderstand auf der dielektrischen Oberfläche der elektrographischen Bögen, die aus den 60/40-Handbögen hergestellt worden sind, liegt zwischen 10 und 10 Ohm/Quadrat. Der spezifische TJiderstand auf der dielektrischen Oberfläche der elektrographischen Bögen, die aus den 8O/2O-Handbögen hergestellt worden sind, liegt zwischen 10 und IO Ohm/ouadrat, während der spezifische Oberflächenwiderstand auf der dielektrischen Oberfläche der elketrographischen Bögen, die 100 % Polyäthylenfaser in den Handbögen aufweisen, welche zur Herstellung der dielektrischen Oberfläche verwendet worden sind, wird zwischen 10 und 10 Ohm/Quadrat ermittelt. Der spezifische Oberflächenwiderstand der exponierten Substratoberfläche beträgt in jedem Falle 5 χ IO Ohm/Quadrat oder höchstens weniger als 10''Ohm/Ouadrat.

Beispiel 2

Zur Durchführung dieses Beispiels wird eine Gruppe von Handbögen -aus 100 % Polyäthylenfasern hergestellt. Diese Handbögen

2 besitzen ein Flächengewicht von 65 g/m (40 pounds per ream).

Eine zweite Gruppe von Handbögen, ebenfalls mit einem Flächengewicht von 65 g/m (40 pounds per ream) wird hergestellt.. Diese Bögen enthalten 90 Gew.-% Polyäthylenfasern und 10 Gew.-% Zellulosefasern. Alle Handbögen in jeder Gruppe werden auf eine kalte (0°C) Platte gelegt, worauf die obere Oberfläche schnell mit einem auf160^pC erhitzten Eisen (10 Berührungen pro 5 Sekunden) berührt wird. Eine beobachtbare filmähnliche di-

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elektrische Oberfläche erscheint auf der berührten Oberfläche, woraus hervorgeht-, daß ein Schmelzen der Polyäthylenfasern stattgefunden hat, während die gegenüberliegende Oberfläche nicht geschmolzen zu sein scheint. Die; nichtgeschmolzene Oberfläche wird mit einer wässrigen Methanollösung von Polymer 261 (Merck & Co., Inc.) beschichtet. Dieses leitende Polymer wird in einer Konzentration von 15 % in der Weise aufgebracht, daß

2 es auf das Vlies in einer Menge von ungefähr 1,6 g/m (1 pound per ream), bezogen auf Feststoffbasis, ausgebreitet wird. Die .filmähnliche Oberfläche wird mit einer elektrographischen Druckvorrichtung bedruckt. Bei jeder der Proben erscheint eine lesbare Bedruckung. Der spezifische Oberflächenwiderstand der dielektrischen Oberfläche der Bögen, die aus 100 % Polyäthylenfasern hergestellt worden sind, bewegt sich aufwärts von zweimal 10 Ohm/ Quadrat, während der spezifische Oberflächenwiderstand der gegenüberliegenden Fläche zu dreimal 10 Ohm/Quadrat ermittelt wird. Der spezifische Oberflächenwiderstand auf der dielektrischen Oberfläche der Bögen, die aus 90 % Polyäthylenfasern und 10 % Zellulosefäsern hergestellt worden sind, liegt zwischen 10

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und IO Ohm/Quadrat. Der spezifische Oberflächenwiderstand auf der gegenüberliegenden Oberfläche beträgt siebenmal . 10 Ohm/Quadrat oder höchstens weniger als 10^v Ohm/Quadrat.

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Claims

— 1 / — Patentansprüche

1. Bogen zum elektrographisehen Bedrucken, der eine dielektrische Oberfläche auf einem leitenden Substrat aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus wenigstens 60 und bis zu 100 Gew.-% verschmolzenen und integrierten Polyäthylenfasern mit einer Grobmorphologie und Größen ähnlich der Grobmorphologie und Größen von zellulosehaltigen Papiererzeugungsfasern gebildet ist.

2. Bogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat einen spezifischen Oberflächenwiderstand besitzt, der wenigstens ungefähr 1 Größenordnung geringer ist als der spezifische Widerstand der dielektrischen Oberfläche.

3. Bogen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinfasern auch in dem Substrat enthalten sind.

4. Bogen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ungefähr 60 bis 100 Gew.-% Polyolefinfasern des gleichen Typs enthält, der in der Oberflächenschicht enthalten ist.

5. Bogen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht auf eine Dichte von mehr als 0,7 g/ccm verfestigt ist.

6. Bogen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus verschmolzenen und integrierten Fasern eine Dicke von weniger als 37 ,u besitzt.

7. Bogen nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Oberflächenschicht einen spe-

q zifischen Widerstand von wenigstens 10 Ohm/Quadrat aufweist.

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8. Verfahren zur Herstellung eines elektrographischen Druckbogens, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst ein Bogen mit einem Oberflächenabschnitt auf einem Substrat gebildet wird, wobei der Oberflächenabschnitt zwischen ungefähr 60 und 100 Gew.-% Polyolefinfasern mit einer Grobmorphologie und Größen ähnlich der Grobmorphologie und Größen von zellulosehaltigen Papiererzeugungsfasern enthält, und anschließend die Polyolefinfasern im Oberflächenabschnitt zu einer dielektrischen Oberfläche verschmolzen und integriert werden, die elektrographisch-bedruckt werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fasern enthaltendes Vlies als Substrat und ein zweites Vlies, das Polyolefinfasern enthält, als Oberflächenschicht gebildet werden, und die Vliese durch Wärme und Druck derart verbunden werden, daß das zweite Vlies eine Oberfläche auf dem ersten Vlies bildet, wobei die Fasern in dem zweiten Vlies zur Erzeugung einer dielektrischen Schicht verschmolzen und integriert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bogen in der Weise erzeugt wird, daß eine wässrige Dispersion von Substrat bildenden Fasern auf eine durchlöcherte Oberfläche aufgebracht wird, eine wässrige Dispersion von einen Oberflächenabschnitt bildenden Fasern auf die Substrat bildenden Fasern aufgeschichtet wird und der Verbundbogen vor dem Verschmelzen der Fasern in dem Oberflächenabschnitt getrocknet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Vlies aus Fasern gebildet wird, das wenigstens 60 % der Polyolefinfasern in gleichmäßiger Verteilung enthält, und anschließend das Vlies nur auf einer Seite der Einwirkung von Wärme und Druck in einem solchen Ausmaße unterzogen wird, daß die Polyolefinfasern nur bis zu einer gewissen Tiefe in dem

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Gewebe verschmolzen und integriert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche S bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat mit elektrisch leitenden Substanzen imprägniert wird, nachdem die Oberfläche des Boaens thermisch zur Schaffung einer widerstandsfähigen Oberfläche integriert worden ist.

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