DE2322257C3

DE2322257C3 - Verfahren zum Verbessern der Empfindlichkeit von photoleitfähigem Zinkoxid

Info

Publication number: DE2322257C3
Application number: DE2322257A
Authority: DE
Inventors: Kaizer Esufali Jabalpurwala; Henryk Malinowski
Original assignee: Zochem Ltd
Current assignee: Zochem Ltd
Priority date: 1972-05-05
Filing date: 1973-05-03
Publication date: 1978-11-09
Also published as: AU468501B2; CA993181A; US3897248A; NL7306279A; DE2322257B2; GB1408425A; AU5524473A; NL163882C; NL163882B; DE2322257A1; FR2183828A1; FR2183828B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbessern der Empfindlichkeit von photoleitendem Zinkoxid, bei dem, bezogen auf das Zinkoxid, 0,005 bis 0,5 Gewichtsprozent eines Schwefel enthaltenden Mittels 10 Sekunden bis 3 Stunden lang mit Zinkoxidpulver zur Reaktion gebracht werden. Es ist bekannt (DE-AS 12 41 709) zur Herstellung eines elektrofotografischen Aufzeichnungsmaterials, ein fotoleitendes Zinkoxidpulver mit einer Lewissäure zu behandeln, das behandelte Pulver in einer Lösung eines einen Binder bildenden Isolierfilms zu dispergieren und die erhaltene Dispersion als Schicht auf einem Träger aufzubringen und zu trocknen. Nachteilig ist bei dem erhaltenen Aufzeichnungsmaterial dessen geringe elektrostatische Aufladbarkeit und dessen schlechte Lichtverfalls- und dessen große Dunkelabfallsgeschwindigkeit (Volt/sec), wodurch bei einer mit dem bekannten Material hergestellten Fotokopie nur geringe Kontaste auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bekannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß die Empfindlichkeit des fotoleitenden Zinkoxids noch weiter erhöht, also dessen Ladungsaufnahme vergrößert, dessen Lichtabfallgeschwindigkeit verbessert und dessen Dunkelabfallgeschwindigkeit herabgesetzt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Reaktion in einer nicht reduzierenden Atmosphäre bei einer Temperatur von 500 bis 950⁰C durchgeführt und danach das Reaktionsgemisch so schnell wie möglich auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Durch die Reaktion in einer nicht reduzierenden oder inerten Atmosphäre kann der Schwefel des schwefelhaltigen Mittels mit dem das Zmkoxidpulver zur Reaktion gebracht wird, nicht in einer Elementarform verbleiben, sondern wird oxidieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt aus diesem Grunde eine Sulfatisierung oder eine Sulfatierung dar, was sich grundlegend von einem Sulfidierungsverfahren unterscheidet, was bislang verwendet wurde. Durch die auf diese Weise verbesserte Empfindlichkeit können dann, wenn das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelte Zinkoxid zur Beschichtung von Fotokopierpapier benutzt wird, wesentlich bessere Fotokopien erhalten werden, deren Kontrast zwischen schwarz und weiß wesentlich größer ist und deren Randschärfe der schwarzen Abbildungen wesentlich besser ist

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann als Schwefel enthaltendes Mittel Schwefelblumen, Schwefeldiosid, Schwefelsäure oder Zinksulfad verwendet werden, was die Herstellung des zu reagierenden Gemenges wesentlich vereinfacht Die optimale Temperatur, bei der die Reaktion durchgeführt wird, hängt jedoch von den physikalischen Eigenschaften des verwendeten Zinkoxids ab. Die optimale Reaktionszeit hängt wiederum von der gewählten Temperatur ab. Für eine bestimmte Temperatur muß die Reaktionszeit ausreichend sein, damit eine Reaktion im Zinkoxid-Schwefelsystem erfolgen kann. Sie darf jedoch nicht so lang sein, daß ein Sintern oder teilweises Sintern des Reaktionsgemisches erfolgt In einem Fall, in dem 0,01 Gewichtsprozent pulverförmiger Schwefel der Menge an Zinkoxid zugesetzt wurde, das nach dem französischen Verfahren hergestellt war, wobei die Reaktion in Luft erfolgte, wobei beim Reagieren ein ständiges Mischen stattfand, wurden optimale Ergebnisse erzielt wenn, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Reaktion 90 Minuten lang bei einer Temperatur von 550⁰C durchgeführt wird. Das erhaltene Reaktionsgemisch wurde nach dem Reagieren so schnell wie möglich auf Raumtemperatur abgekühlt, was in einem Zeitraum von etwa 90 Minuten erfolgte. Zur Durchführung der Abkühlung erwies sich ein Schneckenförderer mit Wassermantel am zweckmäßigsten.

In jedem der nachstehend aufgeführten Beispiele, die lediglich das Verfahren veranschaulichen sollen, ist ein fotoleitfähiges Zinkoxid das Ausgangsmaterial, das mindestens eine brauchbare Fotoempfindlichkeit hat Der Begriff »Foloempfindlichkeit« ist willkürlich gewählt und soil die Fähigkeit des Zinkoxids definieren, wenn dieses in ein Fotokopiersystem cingeführ! wird, das Sensibilisatoren aufweist, einen bestimmten prozentualen Anteil einer angelegten elektrostatischen Ladung

*o zu verlieren, wenn das Zinkoxid einem Lichtimpuls von 2 Fuß Kerzen zwei Sekunden lang ausgesetzt wird.

Beispiel 1

200 g Zinkoxid mit einer Fotoempfindlichkeit von

«5 25% wurden mit 0,02 g Schwefelpulver in einer Schale gemischt Die Schale wurde dann in einen elektrisch geheizten Muffelofen gesetzt, der auf einer Temperatur von 55O°C gehalten wurde. In Intervallen von 15 Minuten wurde die Schale schnell gewendet und die Reaktion wurde 90 Minuten lang fortgesetzt. Am Ende dieses Zeitabschnittes wurde die Schale aus dem Ofen entnommen, und man ließ sie bis auf Raumtemperatur abkühlen. Das entstandene pulverförmige Reaktionsgemisch wurde als Beschichtung auf ein leitendes Grundpapierblatt aufgetragen und in einem Statiometer für elektrostatisches Papier getestet Es wurde eine Fotoempfindlichkeit von 97% festgestellt.

Eine Probe des Ausgangszinkoxids wurde in der gleichen Weise, jedoch ohne den Zusatz von Schwefelpulver behandelt und getestet Als Fotoempfindlichkeit wurden 55% gemessen.

Beispiel 2

200 g Zinkoxid mit einer Foloempfindlichkeit von

ΐ'ΐ 25% wurden mit einer genau bestimmten Menge SC>2-Gas behandelt, das allmählich zugesetzt wurde.

wobei eine heftige Reaktion zwei Minuten lang erfolgte.

Die Menge des SCh-Gases, entsprach einer Schwefel-

konzentration von 0,01 Gewichtsprozent ZnO, d. h. das Gewicht des zugesetzten SO₂-Gases betrug 0,04 g. Das behandelte Zinkoxid wurde dann in einem Muffelofen 90 Minuten lang auf einer Temperatur von 550⁰C zur Reaktion gehalten, wobei das Pulver alle 15Minuten gerührt wurde.Nach der Reaktion wurde das Pulver auf Raumtemperatur gekühlt und in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise getestet Die Fotoempfindlichkeit des erhaltenen Reaktionsgemisches betrug 96%.

Beispiel 3

200 g Zinkoxid mit einer Fotoempfindlichkeit von 25% wurden, mit pulverförmigem Zinksulfad gemischt, das, bezogen auf den Schwefelgehalt, 0,01 Gewichtsprozent des Zinkoxids betrug. Das Gemisch wurde wiederum in einem Muffelofen 60 Minuten lang auf einer Temperatur von 550⁰C gehalten. Nach dem Kühlen auf Raumtemperatur hatte das Reakdonsgcmisch eine Fotoempfindlichkeit von 90%.

Beispiel 4

Während der Herstellung von Zinkoxid mit einer Fotoempfindlichkeit von 25% wurde eine 2,2fache Lösung Schwefelsäure in die Flamme des Zinkoxid gesprüht. Dies stellte eine Zugabe von 0,011 Gewichtsprozent Schwefel zum Zinkoxid dar. Eine Menge dieses behandelten Oxides wurde dann in einem Muffelofen 90 Minuten lang auf einer Temperatur von 550⁰C gehalten. Nach dem Abkühlen hatte das Reaktionsgemisch eine Fotoempfindlichkeit von 91%.

Beispiel 5

Der Versuch wurde unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen durchgeführt, jedoch wurde die Reaktion in einem Muffelofen bei einer Temperatur von 950⁰C nur 10 Sekunden lang durchgeführt Nach dem in der gleichen Weise wie beim ίο Beispiel 1 durchgeführten Test wurde eine Fotoempfindlichkeit von 99,5% festgestellt

Beispiel 6

Der Versuch wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 durchgeführt Der Muffelofen wurde jedoch auf einer Temperatur von 500⁰C gehalten und die Reaktionszeit betrug 3 Stunden. In diesem Falle wurde ein Reaktionsgemiscb erhalten, dessen Fotoempfiridlichkeit 65% betrug.

Beispiel 7

Der im Beispiel 1 durchgeführte Versuch wurde wiederholt wobei der Zusatz von Schwefel, bezogen auf das Zinkoxid, 0.04 Gewichtsprozent betrug. Das Reaktionsgemisch hatte eine Fotoempfindlichkeit von 85%.

Dies zeigt daß das erhaltene Reaktionsgemisch eine wesentlich höhere Fotoempfindlichkeit hat, als die bisher bekannten behandelten Zinkoxide.

Claims

1 Patentansprüche;

1. Verfahren zum Verbessern der Empfindlichkeit von photoleitfähigem Zinkoxid, bei dem, bezogen auf das Zinkoxid, 0,005 bis 0,5 Gewichtsprozent eines Schwefel enthaltenden Mittels 10 Sekunden bis 3 Stunden lang nut dem Zinkoxidpulver zur Reaktion gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei einer Temperatur von 500 bis 950⁰C durchgeführt wird und danach das Reaktionsgemisch so schnell wie möglich auf Raumtemperatur abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwefel enthaltendes Mittel Schwefelblumen, Schefeldioxid, Schwefelsäure oder Zinksulfat verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion 90 Minuten lang bei einer Temperatur von 550⁰C durchgeführt wird.