DE2500770A1

DE2500770A1 - Elektrophotographisches vervielfaeltigungsmaterial

Info

Publication number: DE2500770A1
Application number: DE19752500770
Authority: DE
Inventors: Paul Heinzer; Reinhard Mueller
Original assignee: WIFO FORSCHUNGSINST AG
Current assignee: WIFO FORSCHUNGSINST AG
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1975-01-10
Publication date: 1975-07-17
Also published as: JPS50104028A; GB1453411A; FR2257933A1; CH587506A5

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R¥eickmann,

Dipl.-Ing. K.V/eickmann, Dipl.-Phys. Dr.K.Fincke H/WE/MY D1PL.-ING. F. /,.TiicMANN, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

■ο,-,ο MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22

Case P.432 <983921/22>

WIFO WISSENSCHAFTLICHES FORSCHUNGS-INSTITUT A.G. 18 Binzstraße, 8045 Zürich / Schweiz

Elektrophotographisches Vervielfältigungsmaterial

Es ist gut bekannt, bei der Elektrophotographie Vervielfältigungsmaterial oder Kopiermaterial mit einer photoleitfähigen Schicht zu verwenden, die Zinkoxyd enthält. Solche Materialien müssen eine hohe Kapazität bei der Ladungsaufnahme und eine hohe Lichtempfindlichkeit besitzen, so daß man sie mit hoher Geschwindigkeit durch eine moderne Photokopiervorrichtung leiten kann. Das Vervielfältigungsmaterial (darunter soll im folgenden auch Kopiermaterial verstanden werden) muß für viele Zwecke soweit wie möglich normalem, nichtbehandeltem Papier ähneln.

Die Vervielfältigungsmaterialien, die zur Zeit zur Verfügung stehen, erfüllen diese Erfordernisse nicht vollständig. Die Mengen an Zinkoxyd und anderen Zusatzstoffen, die in der photoleitfähigen Schicht erforderlich sind, um die gewünschte Ladungskapazität und Lichtempfindlichkeit zu ergeben, sind im allgemeinen beträchtlich, so daß die photoleitfähige Schicht eine unerwünschte, wachsartige Oberfläche besitzt und beim Gebrauch schlechte Eigenschaften aufweist.

509829/0875

Viele Versuche wurden unternommen, um diese Schwierigkeit zu beseitigen. Diese Versuche hatten jedoch nur teilweise Erfolg. Man hat eine hohe Ladungskapazität der Schicht erreicht, indem man bestimmte Mischungen aus Polymeren als Bindemittel verwendete. Die Hauptschwierigkeit ist die, daß eine Maßnahme, die eine Verbesserung in einer der gewünschten Eigenschaften ergibt, üblicherweise eine andere verschlechtert.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrophotographisches Vervielfältigungsmaterial, das einen Träger enthält, der haftend eine photoleitfähige Schicht enthält,die ein harzförmiges Bindemittel mit Zinkoxyd und calciniertem Kaolin enthält, wobei das Gewichtsverhältnis in der Schicht von calciniertem Kaolin zu Zinkoxyd von 0,1:1 bis 2:1 beträgt.

Die Mitverwendung von calciniertem Kaolin in der Schicht mit dem oben angegebenen Gewichtsverhältnis gegenüber Zinkoxyd ergibt eine wesentliche Erhöhung in der spezifischen Ladungskapazität der Schicht, d.h. dem Potentialverhältnis in Volt, das von dem Beschichtungsgewicht der Schicht in g/m aufgenommen wird, ohne daß ein Verlust der Lichtempfindlichkeit auftritt. Man kann auch die Lichtempfindlichkeit durch die Mitverwendung eines größeren Anteils an Sensibilisierungsfarbstoff als es früher möglich war erhöhen, da die Verfärbung nicht länger stark bemerkbar ist und durch die Anwesenheit des Kaolins kompensiert wird.

Das Gewichtsverhältnis von Kaolin zu Zinkoxyd beträgt bevorzugt 0,2:1 bis 1,5:1 und mehr bevorzugt 0,6:1. Bevorzugt beträgt das Gewichtsverhältnis im Überzug aus Zinkoxyd plus Kaolin zu harzförmigem Bindemittel von 2:1 bis 12:1 und mehr bevorzugt 8:1.

Bedingt durch die erhöhte Lichtempfindlichkeit und Ladungskapazität des Materials, ist es möglich, eine dünnere photo-

5 0 9829/0875

leitfähige Schicht als früher zu verwenden, und diese Schicht "besitzt bevorzugt ein Beschichtungsgewicht bzw. Überzugsgewicht von 10 bis 18 g/cm . Wenn ein Papierträger einen solchen Überzug enthält, ist er nicht wesentlich schwerer als nichtbehandeltes Papier. Bevorzugt liegt die Teilchengröße des calcinierten Kaolins zwischen 10 und 40/u. Ein bestimmter Anteil der Kaolinteilchen ragt, aus der photoleitfähigen Schicht heraus und ergibt eine rauhe Oberfläche und einen zufriedenstellenden Griff.

Das calcinierte Kaolin wird bevorzugt durch Calcinieren nach dem Trocknen bei einer Temperatur, die nicht über 1200⁰C liegt, und mehr bevorzugt durch Calcinieren bei 500⁰C nach dem Trocknen bei 200⁰C hergestellt. Ein derartiges Produkt wird als Kaolin M 100 oder Molochid von English China Clays Sales Co. Ltd. verkauft. Dies ist ein amorphes Produkt mit keinem Glühverlust und einem verminderten Oberflächenbereich, verglichen mit Ton.

Im Gegensatz zu den früheren Versuchen, die Ladungskapazität und Lichtempfindlichkeit von photoleitfähigen Schichten, die Zinkoxyd enthalten, zu verbessern, besitzt die Mitverwendung von calciniertem Kaolin in der Schicht in den oben angegebenen Anteilen keine nachteilige Wirkung auf andere gewünschte Eigenschaften des Vervielfältigungsmaterials.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken. Die Teile sind durch das Gewicht ausgedrückt.

Beispiel 1

Die folgenden Materialien werden in einem geeigneten Reaktionsgefäß vermischt und unter Bildung eines Lackes mit einem Ultraschalltrichter desintegriert:

509829/0875

7500770

(a) 1,8 g einer 55%igen Lösung in Äthanol eines Polyvinylacetat-maleatcopolymeren (Gelva MPS 264 Monsanto),

1 g Polyamid (Versamid 930 Schering), 10 g Toluol,

2 ecm einer Lösung in Äthanol aus einer Mischung von Methylenblau, Bromphenolblau und Eosin als Sensibilisatoren,

18 g ZnO (Electrox 2035 Durham UK),

2 g Methylmethacrylatcopolymer (Elvacite 6014 Dupont) als 40%ige Lösung in einer Mischung aus Äthylen bzw. Äthylalkohol und Toluol;

(b) ein weiterer Lack wird auf ähnliche Weise aus den gleichen Bestandteilen hergestellt, aber die 18 g ZnO werden durch eine Mischung aus 10,3 g ZnO und 7,7 g Kaolin MIQQ ersetzt.

Papierträgermaterialien werden dann mit den Lacken mit einem

Beschichtungsgewicht von ungefähr 20 g/m beschichtet und getrocknet. Das mit dem Lack (b) beschichtete Material besitzt einen angenehmen Griff, der dem von normalem Papier ähnelt.

Versuche für die Ladungskapazität und die Lichtempfindlichkeit ergeben die in Tabelle I aufgeführten Ergebnisse, worin U^ die Ladungskapazität des Materials bedeutet, ausgedrückt als Potential in Volt, wobei der Wert 10 Sekunden nach der Einwirkung während 5 Sekunden einer 7000 Volt Koronaentladung gemessen wird,

G ist das Beschichtungsgewicht in g/m , U_D/G ist die spezifische Ladungskapazität und t^ /p ist die Halbwertszeit, d.h. die Einwirkungszeit in Sekunden, die erforderlich ist, um eine 50%ige Verminderung in dem Oberflächenpotential der Schicht zu ergeben.

50 9 829/0875

7500770

	^UD	Tabelle I	U_D/G	^ti/2
	230	G	10,9	4,0
(a)	25O	21,6	10,2	4,5
	420	24,6	18,6	4,5
(b)	370	22,5	19,7	4,0
	18,8

Aus dieser Tabelle ist erkennbar, daß die spezifische Ladungskapazität des erfindungsgemäßen Materials beim Lack (b) fast doppelt so groß ist wie bei dem bekannten Material mit dem Lack (a). Die Halbwertszeit ist ungefähr gleich.

Beispiel 2

Die folgenden Materialien werden in einer Kugelmühle gemahlen und als Überzüge auf Papier wie in Beispiel 1 aufgebracht;

(a) Die gleiche Mischung wie in Beispiel 1 (b), die aber 62 g ZnO ohne Kaolin enthält;

(b) 50 g Toluol

0,1% o-Palmitinsäure
42 g ZnO
20 g Kaolin

14,3 g Pliolit S5B (Styrol-Butadien-Copolymer,

Goodyear)

1,95 g Cereclor 48 (chloriertes Paraffin, ICI).

Die Ergebnisse dieser Versuche für die Ladungskapazität sind in der folgenden Tabelle angegeben.

	^UD	Tabelle II	U_D/G	^ti/2
	250 260	G	7,9 7,2	3,5 4,0
(a)	240	31,5 36,0	12,2	3,3
(b)	19,6

509829/087S

Es ist erkennbar, daß die spezifische Ladungskapζitat des erfindungsgemäßen Materials (b) ungefähr doppelt so groß ist wie die des bekannten Materials (a), während die Empfindlichkeit, die durch die Halbwertszeit dargestellt ist, bei beiden Materialien im wesentlichen gleich ist.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wird die Mischung von Beispiel 1 (a) unter Zugabe verschiedener Mengen an Kaolin M 100 geprüft. Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

	0	Tabelle	III	U_n/G	t	1/2
	10	^un	G	L)	2,8
Gew.Teile Kaolin M100	20	L)		9,2	3,6
pro 100 Teile ZnO	50	180	19,6	18,3	4,0
(i)	75	240	18,3	14,7	6,7
(ü)	100	280	19,1	18,0	7,6
(iü)	130	370	20,6	21,0	9,6
(iv)	370	17,6	22,2	16,0
(v)	390	17,6	24,0
(vi)	420	17,6
(vii)

Es ist erkennbar, daß eine Erhöhung in der Menge an Kaolin M 100 eine wesentliche Erhöhung in der spezifischen Ladungskapazität und ebenfalls eine Erhöhung in der Halbwertszeit ergibt. Dies kann jedoch durch die Zugabe von weiterem Sensibilisator kompensiert werden, ohne daß sich die Farbe der Schicht wesentlich ändert.

Der Versuch (v) in Tabelle III (75% Teile Kaolin 100/100 Teile ZnO) wurde mit einem Material wiederholt, welches sonst gleich war, abgesehen von der Einarbeitung weiterer 280 ppm Sensibilisator. Das Ergebnis ist in der folgenden Tabelle angegeben.

509829/0875

Tabelle IV G U_D/G-

370 20,4 18,1 4,8

Es ist erkennbar, daß die Mitverwendung dieser geringen Menge an weiterem Sensibilisator eine wesentliche Erhöhung in der Lichtempfindlichkeit ergibt, ohne daß die spezifische Ladungskapazität nachteilig beeinflußt wird.. Die Schicht war fast weiß und der Schleier absolut neutral.

Beispiel 4

Die folgenden Materialien werden in einer Sandmühle vermählen, nur daß restliche 5% der Mischung eine Teilchengröße so groß wie 20 bis 40/U besitzen, bestimmt mit dem Regmann 5-6 Grindometer (Verkleinerungsvorrichtung) von Erichsen GmbH;

(a) 80 g Toluol

0,03 g Methylenblau

0,06 g Bromphenolblau

0,03 g Eosin

0,07 g Fluorescein 40 g ZnO (Photox 80) 30 g Kaolin (M 100) 14,4 g Gelva 264 (vergl. Beispiel 1) 12 g Elvacite 6014 (vergl. Beispiel 1)

(b) die gleiche Mischung, aber das Kaolin M 100 wird durch die gleiche Menge ZnO ersetzt.

Leitfähigkeitspapier wird mit den Lacken beschichtet und in einem heißen Luftstrom getrocknet. Die folgenden Versuchsergebnisse werden erhalten:

509829/087S

	^UD	G	Tabelle	V	^UD	/G	^ti/2
	340 300	16 20			20 14	,6 ,6	5,8 6
(a) (b)		VJl VJl

Es ist erkennbar, daß das erfindungsgemäße Material (a) die gleiche Empfindlichkeit, aber eine wesentlich höhere Ladungskapazität besitzt als das Vergleichsmaterial (b).

Beispiel 5

In diesem Beispiel wird erläutert, daß eine hohe spezifische Ladungskapazität und eine hohe Lichtempfindlichkeit erreicht werden, wenn das Bindemittel geändert wird und verschiedene Mischungen der folgenden Materialien als Bindemittel verwendet werden:

A) RP 927 a)

) Vinylacetatcopolymere (Monsanto)

B) RP 927 b)

Vervielfältigungsmaterialien werden wie zuvor hergestellt: eines mit einer Schicht (a), die kein Kaolin enthält, und das andere (b) enthält ZnO und Kaolin in einem Gewichtsverhältnis von 1:0,8. Das Gewichtsverhältnis von ZnO plus Kaolin zu Bindemittel beträgt in beiden Fällen 8:1. Man erhält die folgenden Ergebnisse:

Tabelle VI

A B U_D G U_D/G t_i/2

(a) IO 90 230 24,0 9,6 2,0 50 50 290 24,9 11,5 4,0 90 10 310 24,6 12,2 5,0

(b) 10 90 350 23,5 14,9 6,8 50 50 400 20,7 19,4 9,6 90 10 380 19,0 20,0 " 14,0

Alle Materialien (b), die Kaolin enthalten, besitzen höhere Werte für die spezifische Ladungskapazität. Die niedrigere Lichtempfindlichkeit kann durch die Mitverwendung von etwas mehr Sensibilisator ausgeglichen werden.

509829/0876 '

Claims

- 9 Patentansprüche

Elektrophotographisches Vervielfältigungsmaterial, enthaltend einen Träger mit einer haftenden photoleitfähigen Schicht, die ein harzförmiges Bindemittel mit Zinkoxyd und calciniertem Kaolin enthält, wobei das Gewichtsverhältnis in der Schicht von calciniertem Kaolin zu Zinkoxyd von 0,1:1 bis 2:1 beträgt.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis 0,2:1 bis 1,5:1 beträgt.
3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis 0,6:1 beträgt.
4. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis in dem Überzug an Zinkoxyd plus calciniertem Kaolin zu harzförmigem Bindemittel von 2:1 bis 12:1 beträgt.
5. Material nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis 8:1 beträgt.
6. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchengröße des calcinierten Kaolins zwischen 10 und 40/U liegt.
7. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaolin nach dem Trocknen bei einer Temperatur calciniert wurde, die nicht über 1200⁰C liegt.
8. ■ Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaolin nach dem Trocknen bei 200°C bei einer Temperatur von 500⁰C calciniert wurde.

509829/0875

- ίο -
9. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsgewicht der lichtempfindlichen Schicht 10 bis 18 g/ .m² beträgt.

509829/0875