DE2304662C2

DE2304662C2 - Verfahren zum Speichern und Abfragen von Informationen

Info

Publication number: DE2304662C2
Application number: DE2304662A
Authority: DE
Inventors: Adi Montreal Quebec Eisenberg; Stanford R. Bloomfiedl Hills Mich. Ovshinsky
Original assignee: Energy Conversion Devices Inc
Current assignee: Energy Conversion Devices Inc
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1983-03-31
Also published as: GB1410433A; US4103044A; NL7302488A; IT988591B; DE2304662A1; CA976354A; IL41311A0; IL41311A; FR2173574A5; BE795669A; JPS4897544A; DD103741A5; JPS5720158B2; AU5155773A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Speichern und Abfragen von Informationen mit Hilfe elektromagnetischer Energie der im Oberbegriff des Patentanspruches I genannten Gattung.

Ein derartiges Verfahren ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 22 33 827). Dabei werden anorganische und organische Materialien für die Abbildungsschicht verwendet.

Darüber hinaus ist ein organisches, vernetztes Polymermaterial mit einem sogenannten »elastischen Gedächtnis« bekannt (US-PS 22 34 994), das für Zwecke des Zahnersatzes, und zwar zur Herstellung künstlicher Zähne verwendet wurde. Die Eigenschaft dieses Polymermaterials, in Abhängigkeit von der Erwärmung seine Farbe zu ändern, gibt dem Dentisten die Möglichkeit, die künstlichen Zähne ziemlich genau auf die Nuance der natürlichen Zähne des Gebißträgers einzustellen. Dabei soll jeweils das Aussehen des Gesamtkunstzahnes geändert werden.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Gattung dahingehend zu vei bessern, daß wahlweise lediglich bestimmte Teile der Abbildungsschicht so umgewandelt werden können, daß diesen umgewandelten Bereichen entsprechende Informationen gespeichert und zuverlässig abfragbar sind. Mit anderen Worten soll sich das Verfahren durch einfache Verfahrensschritte und schnelles sowie genaues Speichern und Abfragen der Informationen auszeichnen.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht.

Bei der Erfindung werden die in der Ausgangsform im wesentlichen kugelförmigen Teilchen — nach der einen Alternative der Erfindung — so durch Erwärmen und Druckanwendung »bearbeitet«, daß sie eine flache Form annehmen und diese Form auch nach dem schnellen Abkühlen beibehalten. Erst beim bildmäßigen Bestrahlen mit elektromagnetischer Energie gehen sie in den bestrahlten Bereichen wieder in ihre ursprüngliche Ausgangsform — in die Kugelform bei dieser Alternative der Erfindung — zurück. Da die elektromagnetische Energie, insbesondere Lichtstrahl, sehr exakt selbst auf sehr kleine Bereiche konzentriert werden kann, ist daher auch ein genaues und schnelles Speichern sowie späteres Abfragen möglich.

Vorzugsweise sind die abgeflachten oder tlockenförmigen Teilchen in der Abbildungsschicht derart ausgerichtet, daß ihre Hauptebenen (die Ebenen größter Ausdehnung) im wesentlichen oder zumindest möglichst weitgehend zur Hauptebene oder Fläche der Abbildungsschicht parallel liegen. In dieser Weise wird eine »dunkle« (undurchsichtige) Schicht erzeugt, wenn für das Lesen oder die Ausgabe elektromagnetische Strahlung verwendet wird. Bei wahlweiser Einwirkung von Energie oberhalb einer gewissen Schwelle »erweichen« die abgeflachten, flockenartigen Teilchen und nehmen ihre ursprüngliche, im wesentlichen kugelförmige Ausgangsform wieder an. Auf diese Weise wird eine ursprünglich mehr oder weniger zusammenhängende, aus Flocken gebildete Abbildungsschicht in eine Vielzahl von im wesentlichen kugelförmigen Einzelteilchen aufgebrochen. Wenn nun kein Träger oder Substrat verwendet wird, fallen die so gebildeten kugelförmigen Teilchen aus und lassen in einer sonst durchgehenden Schicht von Flocken offene Hohlräume zurück, die das Bild erzeugen.

Im allgemeinen ist vorzuziehen, daß die durchgehende Abbildungsschicht auf einem Träger eines Materials angebracht ist, das für die zum Lesen verwendete Energie durchlässig bzw. reflexionsfähig ist. In diesem Fall können die »dispergierten«, im wesentlichen

kugelförmigen Teilchen abfallen oder sie können am Träger anhaften. Im letzten Falle sind die von den Einzelflocken gebildeten im wesentlichen kugelförmigen Teilchen voneinander durch beträchtliche Abstände getrennt und machen daher die Fliehen der sie enthaltenden Abbiidungsstruktur für die Leseenergie im wesentlichen durchlässig und erzeugen auf diese Weise das gewünschte Bild.

Da viele bei der Durchführung der Erfindung nützlichen organischen Polymermaterialien für elektromagnetische Strahlung des zum Lesen allgemein verwendeten Typs durchlässig oder im wesentlichen durchlässig oder reflexionsfähig sind, ist es im allgemeinen vorzuziehen, daß das feinzerteilte Polymermaterial zusammen mit einem Material gemeinsam verwendet wird, das jenes für die zum Lesen verwendete Strahlung »undurchsichtig« oder nicht-reflexionsfähig macht

Im Falle sichtbarer elektromagnetischer Strahlung können in das organische polymere Material dunkle Farbstoffe, beispielsweise Ruß oder feinzerteiltes Metall, oder sonstige Pigmente eingebaut werden. Auf diese Weise werden die der Abbildungsenergie ausgesetzten Bereiche für die Leseenergie durchlässig, während diejenigen Bereiche der Schicht in der Abbildungsstruktur, die der Abbildungsenergie nicht ausgesetzt waren, undurchsichtig oder im wesentlichen undurchlässig bleiben. Mit anderen Worten, die soeben beschriebenen Materialien erzeugen ein positives Bild von einer Positivmaske, d. h., die Materialien sind »positiv-wirksam«.

Dieser Umstand sowie ihre niedrigen Kosten machen diese Materialien besonders geeignet zur Verwendung bei Bürokopiermaschinen o. dgl., wie im folgenden noch eingehend beschrieben wird.

Das feinzerteilte organische Polymermaterial kann anstatt mit einem Material, das jenes undurchsichtig oder reflexionsfähig macht, mit einem solchen versehen werden, das jenes reflexionsfähig macht. Beispiele solcher Materialien sind feinzerteilte Pigmente von heller Farbe, beispielsweise Zinkoxyd, Titandioxyd. Aiuminiumflocken o. dgl. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zur Erzielung unterschiedlicher Reflexionsfähigkeit für das einwandfreie Lesen mit dem menschlichen Auge vorzugsweise ein dunkler oder nicht-reflexionsfähiger Träger verwendet.

Die soeben beschriebenen Abbildungsmaterialien enthalten das polymere Dispersionsabbildungsmaterial in der überführten Form abgeflachter oder flockenartiger Teilchen zur Erzeugung positiver Bilder. Die Erfindung bezieht sich aber auch auf Abbildungsmaterialien, die durch einen ähnlichen Mechanismus »negativ-wirksam« sind. In diesem umgekehrten Falle werden in der ursprünglichen Ausgangsform flache oder flockenartige Teilchen eines vernetzten Polymeren in einen im wesentlichen kugelförmigen, feinzerteilten Zustand gebracht, indem sie über eine kritische Übergangs- bzw. Schwellentemperatur hinaus erhitzt und in die Kugelform eingefroren werden. Wenn das diese Teilchen enthaltende Material ir« ausgewählten Bereichen selektiv einer Abbiidungsenergie ausgesetzt wird, die das Material durch Energieabsorption oberhalb der Schwelle »erweicht«, werden die im wesentlichen kugelförmigen Teilchen flach und bilden dann an den Stellen, an denen die elektromagnetische Abbildungsenergie wirksam war, undurchsichtige Bereiche. In den bildfreien Bereichen, d. h. in jenen Bereichen, die keine Abbildungsenergie erhalten haben, bleibt die Schicht für die Leseenergie durchlassig, so daß ein negatives Bild erzeugt wurde. Im allgemeinen ist jedoch die Verwendung des Materials gemäß der Erfindung in »positiv-wirksamer« Weise vorzuziehen. Die Erfindung bezieht sich also auf ein Verfahren, bei dem das Abbildungsmaterial eine Abbildungsschicht enihält, die verformbares, feinzerteiltes, vernetztes organisches Polymermaterial, insbesondere in der Form abgeflachter Kugeln, enthält, das ein »Gedächtnis« für seinen ursprünglichen feinzerteilten Zustand bzw. für die ursprüngliche Teilchenform hat und fähig ist, bei Einwirkung von elektromagnetischer Energie oberhalb einer gewissen Schwelle die feinzerteilte Ursprungsform wieder anzunehmen. Beispiele geeigneter Polymermaterialien sind Polystyrol, wie es durch Emulsion oder in Anwesenheit von Vernetzungsmitteln erhalten v-ird, oder Polyäthylen in feinzerteilter Form, das durch Einwirkung einer Strahlung hoher Energie vernetzt wurde.

In der Zeichnung sind einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt.

F i g. 1 ist ein Schnitt eines im wesentlichen kugelförmigen Teilchens eines vernetzten organischen Polymeren, wie es als Ausgangsmaterial bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Verwendung finden kann; F i g. 2 ist ein Schnitt durch das Teilchen gemäß F i g. 1 nach Abflachen desselben bei erhöhter Temperatur und Einfrierer im abgeflachten Zustand-, Fig.3 ist eine perspektivische Darstellung einer

3f Abbildungsstruktur gemäß der Erfindung mit einer Schicht des organischen Dispersionsabbildungsmaterials auf einem Substrat und eines darauf erzeugten Bildes; und

F i g. 4 ist ein Ausschnitt der Struktur gemäß F i g. 3 in Ansicht von oben in größerem Maßstab zur Veranschaulichung der »dispergierten« kugelförmigen Teilchen in den Bildbereichen und einer undurchsichtigen, durchgehenden Fläche in den bildfreien Bereichen.

Fig. 1 zeigt ein kugelförmiges Teilchen 10. wie es bei j« einem Beispiel gemäß der Erfindung als Ausgangsmaterial verwendet werden kann. Das Teilchen 10 kann au.s einem vernetzten organischen Polymeren einer im folgenden zu beschreibenden Zusammensetzung bestehen. Für die Vorbereitung der Abbildungsstruktur gemäß der Erfindung wird an dem Teilchen 10 Energie in einer Menge zur Wirkung gebracht, die ausreicht, die Temperatur des Teilchens auf einen Wert oberhalb der Glasübergangstemperatur ig bzw. der Schmelztemperatur im zu bringen, je nach dem ob das Material amorph oder kristallin ist. Bei dieser Temperatur oder darüber erweicht oder schmilzt das Polymer, während die Vernetzung intakt bleibt. Obwohl die Vernetzung erhalten bleibt, erweicht das Polymer und verliert bei der erhöhten Temperatur tgbzw. tm oder darüber seine V) Festigkeit, bleibt jedoch kautschukartig. Das Polymer wird anschließend zusammengedrückt, beispielsweise zwischen beheizten Walzen, so daß ein flacher »Kuchen« oder eine Flocke 12 (siehe Fig. 2) von annähernd kreisförmigem Umriß gebildet wird. Dieser bo Kuchen oder diese Flocke wird »blitzgekühlt«, so daß sie in ihrer abgeflachten Form eingefroren wird. Infolge der Vernetzung hat diese Flocke ein »Gedächtnis« ihrer ursprünglichen kugeligen Form.

Wenn der Durchmesser des kugelförmigen Teilchens gemäß Fig. 1 D= I beträgt, ist der Durchmesser Dr der Flocke größer und beträgt vorzugsweise ein Vielfaches. In der Zeichnung ist es ca. fünf- bis sechsmal so grof3 wie Ddargestellt. Je nach dem Material kann er

das Doppelte bis Zwanzigfache von D oder, wenn erwünscht, darüber, betragen. Wenn D/ in dem Beispiel gemäß F i g. 2 fünfmal so groß ist wie D, ist die von der Flocke 12 bedeckte Fläche 25mal so groß wie der von der Kugel (10) in Fig. 1 verdeckte Bereich. Im allgemeinen verhalten sich die von dem ebenen Kuchen oder der Flocke und von dem ursprünglichen, kugelförmigen Teilchen 10 verdeckten Flächen annähernd wie die Quadrate der Durchmesser derselben.

Die obige Betrachtung geht von der Annahme aus, daß die Flocke vorzugsweise kreisförmig ist. Dies braucht in der Praxis nicht der Fall zu sein, und die Erfindung schließt jede gewünschte unregelmäßige Form der Flocken oder des Kuchens ein. Da die Flocke oder der Kuchen wegen der Vernetzung in dem ursprünglichen Polymeren ein Gedächtnis ihrer ursprünglichen Gestalt hat, kehrt sie annähernd in diese ursprüngliche Gestalt zurück, sobald das Polymer über die Übergangstemperatur tg bzw. Schmelztemperatur tm erhitzt wird und wird also, wie durch die unterbrochene Linie 14 in Fig. 2 angedeutet, wieder kugelig.

Für praktische Zwecke wird eine Temperatur gewählt, die wesentlich oberhalb der Temperatur tg bzw. im des Polymeren liegt, so daß sich das Polymer ohne wesentliches Aufbrechen der Vernetzung oder Keilen verformen läßt. Wie unten erläutert, gelten ähnliche Betrachtungen für die Temperatur und/oder Schwelle der beim Abbilden zur Wirkung gebrachten Abbildungsenergie.

Das Teilchen 10 ist als vollkommene Kugel dargestellt. Für die Funktionsfähigkeit ist es jedoch nicht erforderlich, daß die Ausgangsteilchen tatsächlich Kugeln sind. Sie können beliebige, davon abgeleitete, regelmäßige oder unregelmäßige Formen haben. Sie können die Form abgeflachter Kugeln, unregelmäßig gezackter Teilchen, von Würfeln oder Pyramiden oder beliebige von diesen abgeleitete Formen haben. Wichtig ist lediglich, daß ihre Abmessungen in der Richtung aller drei Achsen in der gleichen allgemeinen Größenordnung liegen und beispielsweise mit einer Verhältniszahl von nicht mehr sls es. zwei oder drei ^von Hpm Mittelwert abweichen. Für die Zwecke der Erläuterung der Erfindung werden die Teilchen aller dieser mannigfaltigen Formen als »kugelförmige Teilchen« bezeichnet, obwohl sie in Wirklichkeit nicht geometrisch kugelförmig sein müssen.

Die ursprünglich kugelförmigen oder sonstwie geformten Teilchen können in einer beliebigen gewünschten Weise hergestellt werden. Sie können durch Emulsionspolymerisation in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Vernetzungsmittels hergestellt werden. Im Falie von Polystyrol o. dgl. werden sie z. B. vorzugsweise durch Emulsions- oder Perlpolymerisation in Anwesenheit einer ausreichenden Menge an Vernetzungsmittel zur Erzeugung des gewünschten Vernetzungsgrades hergestellt In diesen Fällen können die kugelförmigen Ausgangsteilchen einfach durch Filtrieren des Polymerisationsgemisches gewonnen werden. Vorzugsweise werden die ausgefilterten Teilchen vor der Umwandlung in abgeflachte Kuchen durch im folgenden noch zu beschreibende Maßnahmen gewaschen und getrocknet.

Wenn es nicht möglich ist, das Polymer durch Emulsions- oder Perlpolymerisation zu erzeugen, kann das Polymer durch ein beliebiges anderes gewünschtes Verfahren, beispielsweise durch Blockpolymerisation mit oder ohne Vernetzungsmittel hergestellt werden.

Das Polymer kann dann beispielsweise durch Schleifen bei niedrigen Temperaturen, Reiben, Mahlen, Fräsen, Hobeln, Schneiden od. dgl. in die im wesentlichen kugelförmigen Teilchen aufgebrochen werden. Wenn erwünscht, kann das Polymer vor oder nach dem Aufbrechen desselben in die im wesentlichen kugelförmigen Teilchen in einem getrennten Arbeitsgang vernetzt werden, indem es beispielsweise der Bestrahlung von einer Strahlungsquelle, beispielsweise Kobalt 60 o. dgl. ausgesetzt wird. Dieses letztere Verfahren ist im Falle von Polyäthylen und ähnlichen Polymeren allgemein vorzuziehen, da dann die durch die Strahlung angeregte Vernetzung vorzugsweise erfolgt, während das Polymer sich im geschmolzenen Zustand befindet. Das vernetzte Polymer kristallisiert beim Abkühlen. Das Bestrahlen mit Kobalt 60 oder mittels ähnlicher Strahlungsquellen verursacht bekanntlich das Vernetzen polymerer Materialien mannigfaltiger Arten ohne sonstige Beeinträchtigung des Polymeren. Wie erwähnt, kann die durch Strahlung angeregte Vernetzung vor oder nach dem Aufbrechen des Polymeren in die gewünschten, im wesentlichen kugelförmigen Teilchen der gewünschten Größe erfolgen. Im Interesse bester Betriebswirksamkeit ist es jedoch vorzuziehen, im Falle von Polyäthylen oder eines ähnlichen Materials die Polymerenteilchen durch ein geeignetes Polymerisationsverfahren zur Formung der Teilchen aus linearem Polymeren vorzubereiten, die anschließend in der Form einer Schlemme oder eines Latex o. dgl. oder in trockener Form durch die genannte Strahlungsquelle oder durch eine beliebig andere radioaktive Quelle vernetzt werden können. Wenn das Polymer aus äthylenungesättigten Monomeren, beispielsweise Polystyrol " o. dgl., hergestellt werden soll, ist es im allgemeinen eher wünschenswert, dem Polymerisationsgemisch ein Vernetzungsmittel zuzusetzen, wie dies in der Technik bekannt ist, so daß die Teilchen mit dem gewünschten Grad der Vernetzung direkt erzeugt werden. Im Falle von Kondensationspolymeren kann das Vernetzen durch Zusatz von Vernetzern, beispielsweise tri-funktionellen Reagentien, oder durch anschließendes Bestrahlen in der oben beschriebenen Weise erreicht werden.

Die kugelförmigen Teilchen können aus einem beliebigen gewünschten polymeren Materia! zusammengesetzt sein, das in vernetzter Form ein »plastisches Gedächtnis« hat oder entwickelt. Es werden solche Polymere vorgezogen, die von einem äthylenungesättigten Monomeren, beispielsweise Äthylen, Styrol, Butadien, Acrylsäure und deren Derivaten usw. abgeleitet sind. Durch geeignete Wahl der Monomerengemische und gegebenenfalls des Vernetzungsmittels als Ausgangsmaterial für das Polymer kann dem vernetzten polymeren Materia! jede beliebige Eigenschaft mitgeteilt werden, um den Erfordernissen eines bestimmten Abbildungsmaterials oder einer gegebenen Abbildungsaufgabe Rechnung zu tragen. Durch geeignete Wahl der Monomeren oder des monomeren Gemisches kann ein Polymer mit niedrigem lg bzw. tm erzeugt werden, das folglich für die Rückumwandlung der flockenartigen flachen Teilchen in die dispergierten kugelförmigen Teilchen einer nur geringen Abbildungsenergie bedarf. Wenn aus irgendeinem Grund ein höheres tg bzw. tm gewünscht wird, kann der Abbildungsenergiebedarf durch später im Zusammenhang mit der Durchführung des neuen Abbildungsverfahrens zu beschreibende Maßnahmen gering gehalten werden. Vorzuziehen sind feine Teilchen, die anschlie-

Bend durch Strahlung hoher Energie vernetztes Polyäthylen enthalten oder aus solchem bestehen. Es ist also vorzuziehen, ein Polyäthylen zu verwenden, das eine sehr breite Molekulargewichtsverteilung aufweist. Andere geeignete polymere Materialien sind u. a. die mannigfaltigen Polyamide, Polyester und andere Kondensationspolymere, die im vernetzten Zustand ein Gedächtnis haben und bei erhöhter Temperatur verformbar sind. Jedes beliebige andere Polymer, das diese Erfordernisse erfüllt, kann ebenfalls verwendet werden, und hierzu gehören sogar einige organische Materialien, die normalerweise nicht als polymere Materialien betrachtet werden.

Im allgemeinen können die kugelförmigen Teilchen des polymeren Materials jede beliebige gewünschte Größe haben, vorausgesetzt, daß sie in bequemer Weise in den abgeflachten, flockenförmigen Zustand gebracht werden können. Im Interesse der Zweckmäßigkeit und der Erzielung optimaler Ergebnisse haben die kugelförmigen Einzelteilchen vorzugsweise eine solche mittlere Größe, daß der Film aus abgeflachten Flocken in dem Abbildungsmaterial vorzugsweise aus einer einzigen Schicht oder aus einer kleinen Anzahl von Schichten der flockenförmigen Teilchen gebildet wird. Es leuchtet ein, daß bei Vorhandensein zu vieler Schichten der flockenförmigen Teilchen in dem Film die Wirksamkeit des Abbildungsmaterials abnimmt. Am besten ist also eine einzige Schicht oder eine Doppelschicht der flachen Flocken in dem Abbildungsfilm. Zur Erzielung einer ausreichenden Dunkelheit oder Undurchsichugkeit sollten die abgeflachten Teilchen weder zu dünn noch zu klein ausgeführt sein. Teilchen geeigneter Größe ergeben bei geeignetem Abflachungsverhältnis Filmschichtdi-ken von 0,01 bis ca. 5 μΐη mit ausreichender Undurchsichtigkeit, wenn genügend organischer Farbstoff, wie Nigrosin, oder Pigment, wie Ruß, dem Polymeren zugesetzt wird. Wegen ihrer im Verhältnis zur verfügbaren Fläche verhältnismäßig geringen Abmessungen ergeben die kugelförmigen Teilchen des bevorzugten Größenbereiches im dispergierten Zustand im Falle eines durchsichtigen Substrates eine nahezu vollständige Durchsichtigkeit bzw. bei Verwendung eines reflexionsfähigen Substrates eine nahezu vollständige Reflexion. Auf diese Weise lassen sich mit den Abbildungsmaterialien gemäß der Erfindung im Verein mit Substraten, wie Glas, durchsichtigem oder durchscheinendem Kunststoff, wie Celluloseacetat, Mylar, Polyester o. dgl. oder auf reflexionsfähigen Substraten, beispielsweise Papier, Pappe o. dgl., mühelos Bilder mit scharfem Kontrast erzeugen. Die niedrigen Kosten der polymeren Materialien und die geringen Kosten der Erzeugung der Abbildungsstrukturen gemäß der Erfindung machen das Material gemäß der Erfindung besonders nützlich für den Gebrauch in Kopiermaschinen mannigfaltiger Arten. Wenn Materialien, wie Polyäthylen auf Papier, verwendet werden, kostet ein Blatt des Kopiermaterials gemäß der Erfindung kaum mehr als ein Blatt des üblicherweise als Schreibmaschinenpapier verwendeten Qualitätspapiers. Daher sind die Materialien gemäß der Erfindung als Kopiermaterial für den allgemeinen Gebrauch im Büro und im Heim in hohem Maße erwünscht Da als Abbildungsenergie im allgemeinen nur Strahlungswärme benötigt wird, können Kopiermaschinen zur Verarbeitung dieses Materials sehr billig hergestellt werden.

Wenn der Wert tg bzw. tm des polymeren Materials so gewählt wird, daß er nahe bei der Raumtemperatur liegt, kann die Differenz der Wärmedurchlaßfähigkeiten durch das Original in den durchlässigen Bereichen einerseits und den weniger durchlässigen Bereichen andererseits ausreichend sein, um die selektive Dispersion in dem Kopiermaterial hervorzurufen. Wenn höhere Werte von tg bzw. tm im Interesse größerer Beständigkeit der Kopie erwünscht sind, kann das Kopiermaterial gemäß der Erfindung einfach auf eine Temperatur vorgewärmt werden, die nahe bei der ίο Temperatur, bei der die Dispersion stattfindet, jedoch unter dieser Temperatur liegt. Die Wärmedifferenz, die durch die durchlässigen Bereiche des Originals geschaffen wird, reicht dann aus, um die selektive Dispersion in dem Kopiermaterial hervorzurufen. Auf diese Weise können die Werte der zur Wirkung gebrachten Abbildungsenergie niedrig genug gehalten werden, um eine Beschädigung des Originals zu vermeiden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann, wie bereits erwähnt, unter Verwendung von Strahlungswärme als Abbildungsenergie durchgeführt werden. Wenn erwünscht, können andere Energieformen verwendet werden, die durch Auftreffen auf die Schicht des Abbildungsmaterials Wärme erzeugen. Es ist auch möglich, Konvektionswärme oder Berührungswärme als Abbildungsenergie zu verwenden.

Der Film oder die Schicht, die die abgeflachten kugelförmigen polymeren Teilchen enthält, läßt sich aus den oben beschriebenen kugelförmigen Teilchen durch Zusammendrücken unter Wärmeeinwirkung bei einer geeignet gewählten Temperatur(z. B. ca. 14O⁰C im Falle von vernetzten! Polyäthylen) und durch nachfolgendes schnelles Abschrecken unter den Wert r^ bzw. tm bequem herstellen. In der Praxis können die Schichten dadurch gebildet werden, daß das aus den kugelförmi-

j5 gen polymeren Teilchen bestehende trockene Pulver in den Walzenspalt zwischen beheizten Walzen eingeführt wird, wo diese einachsig zusammengepreßt werden und einen Film bilden, der eine einzige Schicht oder eine Schicht aus einer kleinen Anzahl übereinanderliegender Flocken bilden. Anschließend kann der Film in ein Bad einer kalten Flüssigkeit, wie Wasser, extrudiert werden, so daß ein augenblickliches Kühlen oder Abschrecken unter den Wert tg erfolgt, während sich das Material noch immer in dem plattgedrückten Zustand befindet.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Pulver auf eine kalte oder wassergekühlte Platte gestreut und eine beheizte Walze darübergeführt, so daß die Verformung der kugelförmigen Teilchen für die Bildung eines Filmes flacher Flocken in der beschriebenen Weise augenblicklich erfolgt. Anschließend kann an den Film aus abgeflachten polymeren Teilchen ein Substrat, beispielsweise Papier, angeklebt werden. Nach Abnehmen des Blattes kann neues Pulver aus kugelförmigen polymeren Teilchen aufgebracht und der Arbeitsgang zur Bildung einer beliebigen Anzahl von Blättern des Kopiermaterials wiederholt werden. Bei der Wahl der Temperatur in den verschiedenen Arbeitsgängen muß darauf geachtet werden, daß die Flocken nicht zu straff aneinander anhaften. Das zu straffe Aneinanderhaften kann durch die Wahl der geeigneten Temperatur (beispielsweise 140⁰C im Falle von vernetztem Polyäthylen) in jedem Arbeitsgang in solcher Weise vermieden werden, daß die abgeflachten vernetzten polymeren Teilchen zwar aneinander anhaften und einen zusammenhängenden Film bilden, ohne jedoch ihre Eigenständigkeit zu verlieren. Wegen des vernetzten Charakters des Polymeren kann dieser Zustand gewöhnlich ohne weiteres erzielt werden.

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Wenn die Verformung der kugelförmigen Teilchen auf einem Substrat oder in der Anwesenheit eines Substrates durchgeführt wird, brauchen die einzelnen abgeflachten Teilchen hingegen nicht notwendigerweise aneinander zu haften, vorausgesetzt, daß sie an dem Substrat anhaften.

Fig. 3 zeigt eine Abbildungsstruktur 15 gemäß der Erfindung. Das Substrat 16 kann weißes Papier, beispielsweise ein gefülltes Papier mittlerer Qualität sein. Auf der Oberseite des Substrates ist eine dünne Schicht 18 eines Filmes aus dem abgeflachten polymeren Material laut obiger Beschreibung, beispielsweise leicht vernetztem Polyäthylen, haftend angebracht. F^:ür die Herstellung einer Kopie kann die Abbildungsstruktur mit der Schichtseite nach unten auf ein Original, dieses berührend, aufgelegt werden, das beispielsweise (F i g. 3) den weißen Buchstaben E auf einem schwarzen Hintergrund zeigt. Dann wird beispielsweise auf das Blatt 15 in einem herkömmlichen Gerät, wie es zum thermographischen Kopieren verwendet wird, Strahlungswärme zur Einwirkung gebracht. Der weiße Buchstabe £ reflektiert die Wärme in das Blatt 15 des Kopiermaterials zurück, das daher auf eine Temperatur oberhalb i^bzw. tm hinaus genügend hoch erhitzt wird, um in dem Bereich des Buchstaben E das Dispersionsabbildungsmaterial zum Dispergieren zu bringen und ein Dispersionsabbild 20 des Buchstaben E zu erzeugen. Die abgeflachten undurchsichtigen Teilchen in dem bildfreien Bereich 22 bilden weiterhin einen durchgehenden undurchsichtigen oder schwarzen Hintergrund, so daß eine exakte positive Kopie des Originals gebildet wird. Wie aus Fig.4 ohne weiteres ersichtlich, nehmen die abgeflachten Teilchen in den Bildbereichen, d. h. in den Bereichen, die bei dem Abbiidiingsschritt zur Bildung der »dispergierten« kugelförmigen Teilchen 24 bis über tg bzw. tm hinaus erhitzt wurden, ihre ursprüngliche kugelförmige Gestalt wii-fi,;r ;;■-), Zwischen den Teilchen 24 befindet sich kein 's undurchsichtiges Material, d. h. die Bereiche Zfi "/ui.eTen den Teilchen sind durchlässig oder, wenn ■.;^: :cr Abbüdungsstruktur enthaltene Substrat

reiiexii.insiähig ist, reflexionslahig.

Eine bildentsprechende Dispersion der abgeflachten Teilchen kann auch dadurch erzielt werden, daß das Kopiermaterial gemäß der Erfindung durch eine Maske oder eine sonstige Abbüdungsstruktur hindurch der Einwirkung von Wärmestrahlungsenergie ausgesetzt wird. In diesem Falle ist das Material ebenfalls »positiv-wirksam«, so wie wenn das Bild in herkömmlieher Weise, beispielsweise in einem Vergrößerungsgerät oder einer anderen Vorrichtung auf das Kopiermaterial projiziert wird.

Die »Dispersion« der abgeflachten Teilchen kann bei einer anderen Ausführungsform des Abbildungsmaterials bzw. des Verfahrens gemäß der Erfindung weitgehend erleichtert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird dem Polymeren ein Material zugesetzt, das bei Einwirkung der Abbildungsenergie aus einem polymeren Zustand in einen monomeren Zustand umgewandelt wird. Ein typisches Material dieser Art ist Poly-oc-methylstyrol, das, wenn es der Einwirkung elektromagnetischer Energie ausgesetzt wird, eni:polymerisiert wird und monomeres a-methylstyrol bildet. Wenn dieses Material dem Polymeren, beispielsweise vernetztem Polystyrol, in den abgeflachten Teilchen zugesetzt wird, wird das Poly-a-methylstyrol in denjenigen Bereichen depolimerisiert, in denen es der eine elektromagnetische Strahlung enthaltenden

Abbildungsenergie ausgesetzt wird. Das monomere a-methyl-styrol hat in den Bildbereichen, in denen es gebildet wird, eine plastifizierende Wirkung, wobei die Übergangstemperatur des Polymeren, aus dem die abgeflachten Teilchen bestehen, gesenkt wird. Auf diese Weise ist zur Erweichung der abgeflachten Teilchen und zum »Dispergieren« derselben bei der Wiederherstellung dar im wesentlichen kugelförmigen Teilchen in den Abbildungsbereichen weniger Wärmeenergie erforder-

io lieh.

Wenn erwünscht, kann dieses Ausführungsbeispiel bzw. diese Verfahrensweise in solcher Weise durchgeführt werden, daß die gesamte Struktur auf eine Temperatur in der Nähe der Übergangstemperatur des Grundpolymeren erhitzt wird, die jedoch nicht ausreicht, um die Dispersion zu bewirken. Das Abbilden erfolgt dann durch die bildgernäße Einwirkung elektromagnetischer Energie allein, die das Poly-a-methyl-styrol depolimerisiert und die Plastifizierung und Dispersion in den Bildbereichen verursacht, während unter der Wirkung der Erwärmung der Struktur als Ganzes in allen denjenigen Bereichen, in denen keine elektromagnetische Energie zur Wirkung gebracht wurde, keine Dispersion erfolgt und daher kein monomeres a-Methyl-styrol gebildet worden ist. Die Einwirkung der elektromagnetischen Abbildungsenergie und der allgemeinen Wärmeenergie kann gleichzeitig oder in zwei getrennten Schritten erfolgen. Beispielsweise kann die Struktur während einer ausreichend langen Zeitspanne einer ausreichenden elektromagnetischen Energie ausgesetzt werden, um ein im wesentlichen vollständiges Depolimerisieren des Poly-a-methyl-styro!s zur Bildung eines plastifizierten Gemisches mit einer Übergangstemperatur tg2 herbeizuführen, die um ein nennenswertes

Maß niedriger als die Übergangstemperatur tg des Gemisches aus dem Polymeren und dem Poly-<x-methylstyrol ist. Anschließend wird die Struktur kurz auf eine heiße Platte aufgelegt oder einer IR-Strahlung oder Heißluft uei einer Temperatur zwischen ig und tgi

H) ausgesetzt, um die Dispersion und eine Wiederherstellung der im wesentlichen kugelförmigen Teilchen in aiien denjenigen Bereichen zu bewirken, die der elektromagnetischen Abbildungsencrgie unterworfen wurden, während in allen denjenigen Bereichen, die der Einwirkung der elektromagnetischen Abbildungsenergie nicht ausgesetzt waren, keine Dispersion stattfindet. Dieses Beispiel des Verfahrens gemäß der Erfindung ist besonders bei Teilchen geeignet, die aus glasartigen Polymeren bestehen.

so Wenn genügend Poly-a-methyl-styrol zugesetzt wird, kann das tg durch das Monomer genügend gesenkt werden, um eine Dispersion in den Bildbereichen bei Raumtemperatur herbeizuführen, so daß ein gesondertes Erhitzen der Struktur entfallen kann.

Die gleichen oder ähnliche Wirkungen können auch mit Polymeren erzielt werden, die in dem flachen, zusammengepreßten Zustand kristallin sind und die durch Zusatz von Poly-a-methyl-styrol und durch Depolimerisation desselben in der gleichen Weise, wie

oben beschrieben, verarbeitet werden können, indem der Schmelzpunkt des Polymeren im kristallinen Zustand durch das in dieser Weise gebildete Monomer gesenkt wird.

Beispiel 1

Polyäthylenteilchen in der Form kleiner Kügelchen mit einem Durchmesser von 10 bis ΙΟΟμίη, die durch einen Rußgehalt schwarz gefärbt sind, werden durch

Bestrahlung oberhalb des Schmelzpunktes des Polymeren im kristallinen Zustand vernetzt.

Dann werden die Teilchen zusammengedrückt und, noch unter Druck, auf eine Temperatur unterhalb ca. 100⁰C, vorzugsweise auf Raumtemperatur, »blitzgekühlt« (schnell abgekühlt), so daß eine Schicht aus an einem Substrat anhaftenden, plattgedrückten Polyäthylenteilchen erzeugt wird.

Wenn ausgewählte Bereiche der Schicht auf eine Temperatur oberhalb des Kristall-Schmelzpunktes erhitzt werden, kehrt das Polyäthylen in diesen ausgewählten Bereichen in die annähernd kugeiförmige Gestalt zurück, in der es vernetzt wurde, so daß diese Bereiche im wesentlichen durchlässig werden und ein Bild erzeugt wird, das aus Bereichen, in denen das Polyäthylen in der abgeflachten Form vorhanden ist, (aus dunklen Bereichen) und aus Bereichen, in denen das Polyäthylen in der im wesentlichen kugeligen Form vorhanden ist, (durchlässige oder weiße Bereiche, wenn ein reflexionsfähiges Substrat, wie Papier verwendet wird) besteht.

Die abgeflachten Teilchen befinden sich im krisiallinen Zustand und schmelzen bei Einwirkung der Abbildungsenergie zu einem kautschukartigen oder geschmolzenen Zustand.

Beispiel 2

Ein Styrol Mischpoürncrisat und eine kleine Menge an Divinyi-Benzol oder Tetraäthylen-Glycol-Dimethyl-Acrylat als Vernetzungsmittel werden in herkömmlicher Emulsionspolymerisationstechnik in fein zerteilter Form vorbereitet. Die kleinen Kügelchen des in dieser Weise erzeugten vernetzten Styrol-Polymerisates werden isoliert, gewaschen und getrocknet.

Das so erhaltene Pulver, das durch einen Gehalt an Nigrosin schwarz gefärbt ist, wird auf eine Temperatur von ca. 40' C oberhalb der Glasübergangstemperatur tg des Polymeren (z.B. auf etwa 14O⁰C) erhitzt und bei dieser Temperatur zusammengedrückt und noch unter Druck auf eine Temperatur unter ca. 100³C abgekühlt.

Die auf diese Weise erhaltene zuammcnhangendc schwarze Struktur wird in ausgewählten Bereichen der Einwirkung einer Abbildungsenergie ausgesetzt, wodurch ein Bild, ähnlich dem im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschriebenen, erzeugt wird.

Das Polymer ist in flacher Form ein Glas und geht bei Erhitzen durch die Abbildungsenergie in ein kautschukartiges Material über, wobei die Rückbildung zu kugelförmigen Teilchen erfolgt, die beim Abkühlen abermals glasartig werden.

Zahlreiche andere Abwandlungen der mannigfaltigen Ausführungsformen bzw. Verfahrensweisen gemäß der Erfindung sind ohne Abweichen vom Erfindungsgedanken möclich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Speichern und Abfragen von Informationen, bei dem zum Speichern den Informationen entsprechende Teile einer Abbildungsschicht, die auf einem elektromagnetische Energie hindurchlassenden oder reflektierenden Träger aufgebracht ist, durch einen Schwellenwert überschreitende elektromagnetische Abbildungsenergie physikalisch verändert und zum Abfragen die physikalische Zustandsänderung der Teile der Abbildungsschicht durch elektromagnetische Energie ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abbildungsschicht (18) ein an sich bekanntes organisches, vernetztes Polymermaterial verwendet wird, dessen im wesentlichen kugelförmige Teilchen beim Erwärmen und unter Anwendung von Druck eine: flache Form einnehmen und diese Form nach dem schnellen Abkühlen beibehalten, wobei die Teilchen beim bildmäßigen Bestrahlen mit elektromagnetischer Energie in den bestrahlten Bereichen in ihre ursprüngliche Ausgangsform zurückkehren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen so vorzugsgerichtet angeordnet werden, daß sich deren Hauptebenen im wesentlichen in der Hauptebene der Abbildungsschicht (18) befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polymermaterial vor dem Herstellen der Abbildungsschicht (18) ein Trübungsmitie'l zugemischt wird, das die Teilchen opak (undurchsichtig) macht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polymermaterial ein Material aus der Gruppe Nigrosin, RuC, feinzerteiltes Metall und Pigmente zugemischt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polvmermaterial ein Reflexionsmaterial zugemischt wirii, das die Abbildungsschicht (18) reflexionsfähig macht.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Reflexionsmaterial ein Material aus der Gruppe Zinkoxid, Titandioxid und Aluminium verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen zu einer Abbildungsschicht (18) mit einer Schichtdicke in der Größenordnung von 0.01 bis 5 μπι angeordnet werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Polymermaterial verwendet wird, dessen Teilchen im abgeflachten Zustand einen Durchmesser aufweisen, der 2 bis 25mal so groß ist wie im unabgeflachten Zustand.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das Polymermaterial eine Mischung aus Polystyrol und Poly-x-methyl-styrol verwendet wird.