FI72214B - Material foer elektrostatisk registrering av information - Google Patents

Description

1 72214

Materiaali sähköstaattista tiedon tallennusta varten

Keksintö kohdistuu elektrofotograafisen tiedon tallennukseen ja sähköpulssijärjestelmästä saadun datan muutta-5 miseen näkyväksi kuvaksi tiedon käsittävälle materiaalille.

Tarkemmin sanottuna keksintö kohdistuu materiaaliin sähköstaattista tiedon tallennusta varten.

Sähköstaattinen tallennus suoritetaan materiaalille, joka muodostuu sähköä johtavasta tukialustasta ja dielektri-10 sestä kerroksesta, jolloin käytetään elektrojärjestelmää, joka puristetaan dielektrisen kerroksen pintaa vastaan. Taltioinnin aikana syötetään jännitepulsseja tallennus-elektrodeille, jotka muodostavat pintavarauksen dielektrisen kerroksen pinnalle, jolloin muodostuu piilevä sähkö-15 staattinen kuva.

Kuljettuaan elektrodijärjestelmän lävitse syötetään materiaali kehitysasemaan, jossa sävytysosasia saostetaan sen pinnan varatuille alueille ja jolloin sävytysosaset on varattu napaisuuteen, joka on vastakkainen sähköstaatti-20 sen piilevän kuvan napaisuuden suhteen. Tunnumerkki materi aalin kyvylle muodostaa kuva on sen maksimivarauskyky, joka määritetään dielektrisen kerroksen varauksen maksimipotenti-aalin suhteen avulla sen paksuuteen ilmaistuna voltteina 1 mikrometriä kohti kerroksen paksuutta.

25 Tyydyttävä optinen sävyero materiaalin kahden alueen välille voidaan saada, jos pontentiaaliero niiden välillä on 1,5-2 volttia mikrometriä kohti, koska sävytysaineen itsestään tapahtuva sorptio, mikä aiheuttaa sävytyksen sekoittumista, muodostaa taustan, joka vastaa suurusluokkaa 30 0,5-1 V^um olevaa varautumista.

Muodostettaessa puolisävykuva, jonka optinen maksimi- tiheys on 1,0 ja optisen tiheyden porrastus on suuruusluokkaa 0,02 (mikä karkeasti vastaa keskimääräisen henkilön silmän herkkyyttä), on välttämätöntä käyttää materiaalia, 35 joka pystyy havaitsemaan piilevän sähköstaattisen kuvan noin 50 esteen sävyeron arvolla 1,5-2 V^urn, jolloin materi- 2 7 2 2 4 aalin maksimivarauskyvyn täytyy olla vähintään 75-100 V^um. Tämä varauskyky vastaa sähköistä läpilyöntijännitettä useimpien sähköä eristävien materiaalien suhteen, joten dielektrisen kerroksen koostumukselle asetetaan suuret vaa-5 timukset.

Dielektrinen kerros muodostuu polymeerisideaineesta ja pigmentistä, joka vaaditaan sävytysosasten kiinnittämiseksi kehityksen avulla.

Alalla tunnetaan materiaali, jossa dielektrinen ker-10 ros sisältää kaoliinia ja metakryylihapon kolmoiskopolymeeriä akryylihappoesterien kanssa(kts. Katahiri K., Ishikawa S., et ai, "Elektrostatic Recording Material and Method for the Production thereof", US-patentti 4 268 585, 1981).

Toisessa tunnetussa materiaalissa dielektrinen kerros 15 sisältää kolloidista piidioksidia ja metakryylihapon kopo- lymeeriä nrertakrylaatin tai akrylaatin kanssa (vrt. Kitahara M., et ai., "Electrostatic Recording Material Having a Dielectric Copolymer Coated Layer", US-patentti 4 097 646, 1978). Pigmentin käyttö hydofiilisen pinnan kanssa, joka 20 pidättää merkittäviä määriä absorboitunutta vettä, dielektri sen kerroksen koostumuksessa ei salli suurta varauskykyä ja varauksen säilymistä määrätyn ajan.

Tämä epäkohta voidaan poistaa käyttämällä dielektrisen kerroksen pigmenttinä kerrosta hienojakoista pyrogee-25 nistä piidioksidia, jonka pinta on alkyloitu tai modifioitu organopiiyhdisteillä kuten dimetyylidikloorisilaanilla, sen johdannaisilla tai polymetyylisyklosiloksaaneilla (vrt. USSR Invertors Certificates nro 1 035 558, Off. Bull, nro 30, 1983; nro 1 004 951, Off, Bull, nro 10, 1983; 30 nro 1 011 576, Off, Bull, nro 14, 1983; nro 1 056 125,

Off. Bull, nro 43, 1983 vastaavasti).

Koska kuitenkin pyrogeenisenpiidioksidin pinnan vastaanotto-ominaisuudet ovat heikot, sillä on destabiloiva vaikutus polymeerisideaineiden esimolekylääriseen rakenteeseen, 35 joita sideaineita käytetään kerrosta muodostettaessa, mikä rajoittaa materiaalin sähköfysikaalisten perusominaisuuksien arvoa.

Il 3 rp ο ο -λ * I λ Δ. ί h1·

Alalla tunnetaan lukuisia materiaaleja, jotka sisältävät titaanidioksideja pigmenttinä ja sideaineena fenoli-formaldehydin ja vinyyliasetaatin seosta (vrt. Brown,A.D., Heights C., Blumental J., "Electrographic Record System 5 Having a Self-Spacing Medium", US-patentti 3 711 859, 1973), vinyyliasetaatin ja krotonihapon kopolymeeriä (ver.

Funderbark K., "Reseiver Sheets for Electrostatic Recording", US-patentti 3 861 954, 1975) ja vinyyliasetaatin ja vinyy-likloridin kipolymeerin sekä nitroselluloosan seosta 10 (vert. Fujie S., Miyashima T., "Electrically Sensitive Paper, JN-patentti 55-33995, 1980).

Näiden materiaalien varautumaskyky on arvoon 30-40 V^um saakka, mikä antaa hyvän sävyeron kuvalle, mutta joka on riittämätön puolisävyjen toistamiseen. Tämä aiheu-15 tuu titaanidioksidin ominaisuuksista, joka on puolijohde huomattavassa määrässä eikä eriste niin, että sen ominais-vatus on epäsopiva.

Alalla tunnetaan materiaali sähköstaattista tiedon taltiointia varten, joka muodostuu sähköisesti johtavasta 20 alustasta ja dielektrisestä kerroksesta, joka sisältää hienojakoisen pyrogeenisen titaanioksidin ja piidioksidin seka-oksidia, jossa titaanipitoisuus on välillä 10-50 massapro-senttia ja polymeeristä sideainetta (vrt. USSR Invertor's Certificate nro 1 046 736, Off. Bull, nro 37, 1983). Aine-25 osienpitoisuudet kerroksessa massaprosentteina ovat seu- raavat:

Sekoitettu titaani- ja piioksidia 17-75

Polymeerisideainetta 25-83

Sekaoksidin pinta voidaan modifioida polyalkyyli-30 kloorisilaanilla tai sen johdannaisilla.

Tämän materiaalin dielektrisen kerroksen varautumis-kyky on suuruusluokkaa 50-60 V^um niin, että sitä voidaan käyttää kohtalaisen laadun omaavien puolisävykuvien valmistamiseen, mutta tämä va rautusmiskyky ei riitä korkealaatuis-35 ten puolisävyoriginaalien taltioimiseen.

4 / /. / ! Lr Tämän materiaalin varautumiskykyä rajoittaa käytetyn sekaoksidin pinnalla olevien aktiivisten ryhmien läsnäolo, jotka ovat mahdollisesti varauksenkantajia. Sekaoksidin pinnan modifiointi alkyylikloorisilaaneilla tai niiden 5 johdannaisilla ei paranna materiaalin varautusmikykyä, vaikka tällainen modifiointi on todettu tehokkaasi puhtaalle piidioksidille (vrt. USSR Invertor's Certificate nro 1 004 951, nro 1 011 576).

Keksinnön kohteena on materiaalin kehittäminen sähkö-10 staattista tiedontallennusta varten, jolloin puolisävyku- vien laatu paranee.

Tämä kohde voidaan saavuttaa siten, että materiaalissa sähköstaattista tiedontallennusta varten, joka muodostuu sähköisesti johtavasta alustasta ja dielektrisestä kerrok-15 sesta, joka sisältää polymeerisideainetta ja pigmenttiä hienojakoisen pyrogeenisen pii- ja titaanioksidin sekaoksi-dien muodossa, joka sisältää 10-50 massaprosenttia titaania, keksinnölle tunnusomaisesti dielektrinen kerros sisältää pigmenttinä mainittua piin ja titaanin sekaoksidia, joka on mo-20 difioitu polymetyylisyklosiloksaanilla ja jonka koostumus on 17-80 massaprosenttia polymeerisideainetta ja 20-83 massaprosenttia mainittua piin ja titaanin sekaoksidia.

Polymetyylisyklosiloksaanin pitoisuus pigmentin pinnalla on edullisesti välillä 7-10 massaprosenttia. Polyme-25 tyylisyklosiloksaani voi olla heksametyylitrisyklosiloksaa- nin, oktametyylitetrasyklosiloksaanin tai niiden seoksen muodossa.

Polymeerisideaine voi olla vinyyli-, akryyli-, alky-di- tai styreenipolymeeriä tai näiden seosta.

30 Keksinnön mukaisen materiaalin v^rautumiskyky on 100-120 V^um, mikä antaa mahdollisuuden kuvan muodostamiseen, jonka sävyeroasteikko on 50-60, joka vastaa siten keskimää- 5 7221 4 räisen henkilön silmän erottelukykyä.

Materiaali soveltuu siten korkealaatuisten puolisävy-kuvien sähköstaattista taltiointia varten.

Tämä käyttökelpoinen tulos on yllättävä, koska voi-5 täisiin olettaa, piidioksidia sisältävien dielektristen kerrosten tuntemukseen perustuen, että erilaisten organopiimo-difoijien käyttö pigmentin pinnalla voisi parantaa materiaalin sähköfysikaalisia ominaisuuksia, erikoisesti sen va-rautumiskykyä, poistamalla kemiallisesti aktiiviset pinta-10 ryhmät.

Kuitenkaan hienojakoisen, pyrogeenisen pii- ja titaani-oksidin sekaoksidin suhteen ei saavuteta käyttökelpoista tulosta, jos ne modifioidaan alkyylikloorisilaaneilla tai niiden johdannaisilla, kun taas tulokset,jotka saadaan modi-^5 foitaessa polymetyylisyklosiloksaaneilla, ovat huomattavasti paremmat kuin voitaisiin olettaa modifioidulla piidioksidilla suoritettujen kokeiden tulosten perusteella. Materiaalin tämä varauskykyn parantuminen aiheutuu siitä,että modifioitaessa titaani-ja piioksidin sekaoksidin pinta polymetyvli-2q syklosiloksaanilla ei pelkästään poisteta kemiallisesti aktiivisia ryhmiä vaan muodostetaan myös optimaaliset olo suhteet sekaoksidin fysikokemaillista reaktiota varten poly-meerisideaineen kanssa, mikä aiheutuu määrätystä tasapainosta pinnan luovutus- ja vastaanotto-ominaisuuksien välillä 25 pii- ja titaaniatomien vuorotellessa oksidirakenteessa, jolloin saadaan kvalitatiivisesti homogeeninen sideaineen esi-molekyläärinen rakenne kerrosta muodostettaessa.

Toisaalta tämä tasapaino sekaoksidin pinnan luovutus- ja vastaanotto-ominaisuuksien välillä rajoittaa poly-3Q alkyylikloorisilaanien ja niiden johdannaisten tehokkuutta kemiallisesti aktiivisiin ryhmiin.

Täten prosessien mekanismit, jotka tapahtuvat modifioitaessa piidioksidia tai titaanin ja piian sekaoksidia organopiiyhdisteillä, ovat huomattavasti erilaiset.

25 Tämä käyttökelpoinen tulos voidaan saavuttaa vain seuraavilla aineosien osuuksilla eristävässä kerroksessa: 6 722^4 17-80 massaprosenttia polymeerisideainetta, 20-83 massapro-senttia mainittua piin ja titaanin sekaoksidia modifioituna 7-10 massaprosentilla polymetyylisyklosiloksaania.

Jos polymeerisideaineen pitoisuus on pienempi kuin 5 17 massaprosenttia tai jos mainitun pigmentin osuus on suurempi kuin 83 massaprosenttia vastaavasti, tapahtuu kerroksen vaurioituminen, mikä aiheutuu sideaineen puutteesta, joka johtaa heikkoihin mekaanisiin ja sähköfvsikaalisiin ominaisuuksiin kerroksessa.

10 Jos polymeerisideaineen osuus on suurempi kuin 8C

massaprosenttia tai jos mainitun pigmentin osuus on pienempi kuin 20 massaprosenttia vastaavasti muuttuu kerros hartsi-maiseksi ja menettää kykynsä absorboida voimakkaasti sävy-aineita kehityksen aikana.

15 Optimipitoisuus polymetyylisyklosiloksaaneille mai nitun piin ja titaanin sekaoksidin pinnalla on välillä 7-10 massaprosenttia.

Modifioivan aineen pitoisuus voi olla tämän alueen ulkopuolella, mutta modifioivan aineen osuuden suurenta-20 minen suuremmaksi kuin 10 massaprosenttia on epäedullista, koska se haittaisi sen kondensaatiota kerroksen muodostamisen aikana, millä voi olla haitallinen vaikutus materiaalin sähköfysikaalisiin ominaisuuksiin.

Jos modifioivan aineen pitoisuus on pienempi kuin 25 7 massaprosenttia, kemiallisesti aktiivisia ryhmiä ei voida poistaa täydellisesti pigmentin pinnalta, millä on haitallinen vaikutus materiaalin varautumiskykyyn,

Esillä olevan keksinnön mukainen materiaali sähköstaattista tiedon tallennusta varten valmistetaan seuraa-30 vasti.

Eristävän kerroksen aineosien suspensio orgaanisissa liuottimissa kuten syklisissä hiilivedyissä, alkoholeissa, ketoneissa ja eettereissä hienonnetaan kuulamyllyssä tunnin aikana.

35 Suspensiota levitetään sähköisesti johtavalle tuki- alustalle 2-6 g/m oleva määrä päällvstyskoneessa kastovals- 7 n o ^ Ί / / /.Z : ^ sin avulla, liuotin poistetaan täydellisesti kuivaamalla 105°C lämpötilassa viisi minuuttia ja materiaalinäytteet ilmastoidaan 20 % suhteellisessa kosteudessa 24 tunnin aikana. Materiaalinäytteiden maksimivarautumiskyky tutkitaan 5 sitten testauslaitteen avulla. Sähköä johtava tukialusta voi olla paperia tai polymeerikalvoa, jolle on levitetty sähköä johtava polymeeripäällyste, mikä antaa suuruusluok--4 -9 kaa 10 - 10 Siemensiä olevan sähkönjohtokyvyn pinnalle.

Tätä tarkoitusta varten materiaali varataan korona-10 purkauksen avulla, jolloin koronajännite On 10-12 kV ja maksimi varauspotentiaali mitataan koskemattoman menetelmän avulla dynaamista elektrometriä käyttäen; tulos jaetaan mik-rometritulkin avulla mitatun eristekerroksen paksuudella.

Piin ja titaanin sekaoksidi, joka sisältää 10-50 nassapro-15 senttiä titaania, modifioidaan polymetyylisyklosiloksaa- nilla seuraavasti. TiC^/SiC^-sekaoksidimäärälle suoritetaan ensin lämpökäsittely tyhjiössä 200-250°C lämpötilassa tunnin aikana ja saatetaan sitten kosketukseen polymetyylisyklo-siloksaanin kanssa 250-500°C lämpötilassa 0,5-1 tunnin 20 ajaksi. Reaktion päättymiskohta määrätään IR-spektrosko- pian avulla. Reagoimattomat aineet ja muodostuneet reaktio-sivutuotteet poistetaan lämpökäsittelyn avulla tyhjiössä.

Keksintöä esitellään seuraavissa esimerkeissä.

Esimerkki 1 25 Tätä ja seuraavia esimerkkejä varten valmistettiin materiaali seuraavassa esitettävän menettelyn mukaan.

Materiaali sähköstaattista tallennusta varten valmistettiin käyttäen dielektristä kerrosta, joka sisälsi 20 massaprosenttia piin ja titaanin sekaoksidia, jolloin 30 titaanipitoisuus oli 10 massaprosenttia, modifioituna hek-sametyylitrisyklosiloksaanilla, 60 massaprosenttia kloorattua polyvinyylikloridia ja 20 massaprosenttia glyse-riinin kopolymeeriä ftaalihappoanhydrin kanssa. Modifioidun oksidin pinnalla oli 7 massaprosenttia heksametvylitri-35 sykloheksaania. Materiaalin varautumiskyky oli 127 V^um.

i 8 n r\ r-, s f l Z Z :

Esimerkki 2

Valmistettiin materiaalia, jonka dielektrinen kerros sisälsi 83 massaprosenttia piin ja titaanin sakaoksi-dia, jossa titaanipitoisuus oli 40 massaprosenttia, modi-5 fioituna oktametyylitetrasyklosiloksaanilla ja 17 massapro senttia polystyreeniä. Modifioitu oksidi sisälsi 10 massa-prosenttia oktametyylitetrasyklosiloksaania pinnallaan. Materiaalin varautumiskyky oli 113 V^um.

Esimerkki 3 10 Valmistettiin materiaali, jonka dielektrinen kerros sisälsi 51 massaprosenttia piin ja titaanin sekaoksidia, joka sisälsi 20 % titaania, modifioituna seoksella, joka sisälsi (massaprosentteina) heksametyylitrisyklosiloksaa-nia - 30 ja oktametyylitetrasyklosiloksaania - 70 ja 49 15 massaprosenttia butyylimetakrylaatin kopolymeeriä metakryy- lihapon kanssa.

Modifioitu oksidi sisälsi 8,5 massaprosenttia poly-metyylisyklosiloksaanien seosta pinnallaan. Varautumiskyky maveriaalissa oli 122 V^um.

20 Esimerkki 4 (vertailu)

Valmistettiin materiaali, jonka dielektrisessä kerroksessa aineosien määrälliset osuudet olivat esitetyn alueen ulkopuolella.

Kerros sisälsi 10 massaprosenttia sekaoksidia modi-25 fioituna heksametyylitrisyklosiloksaanilla ja 90 massapro senttia kloorattua polyvinyylikloridia.

Modifioitu oksidi sisälsi 8 massaprosenttia heksa-metyylitrisyklosiloksaania pinnallaan. Materiaalin varautumiskyky oli 86 V^um.

30 Esimerkki 5 (vertailu)

Valmistettiin materiaali, jonka dielektrisessä kerroksessa aineosien määrälliset osuudet olivat esitetyn alueen ulkopuolella. Dielektrinen kerros sisälsi 85 massaprosenttia titaanin ja piin sekaoksidia, joka oli modifioitu 35 oktametyylitetrasyklosiloksaanilla ja 15 massaprosenttia kloorattua polyvinyylikloridia.

9 “7 ΓΊ <' * ί L·. /_ I i ?

Modifioitu sekaoksidi sisälti 9 massaprosenttia okta-metyylitetrasyklosiloksaania pinnallaan. Varautumiskyky materiaalissa oli 72 V^um.

Esimerkki 6 5 Valmistettiin materiaali patenttikirjoituksen USSR Invertor's Certificate nro 1 046 735 mukaan, jolloin dielektrinen kerros sisälsi 50 massaprosenttia hienoksija-ettua, pyrogeenista piin ja titaanin sekaoksidia, joka oli modifioitu dimetyylikloorisilaaneilla ja 50 massaprosenttia 10 butyylimetakrylaatin kopolymeeriä metakryvlihapon kanssa.

Modifioitu oksidi sisälsi 3,07 massaprosenttia di-metyylikloorisilaania pinnalla. Materiaalin varautumiskyky oli 59 V^um.

Esimerkki 7 15 Valmistettiin materiaali US-patentin 3 711 859 mu kaan. Materiaalin varautumiskyky oli 38 V^um.

Esimerkkien 1-3 tulokset osoittavat, että keksinnön mukainen sähköstaattinen materiaali soveltuu korkealaatuiseen puolisävykuvien tallennukseen käytettäessä aineosien 20 esitettyjä osuuksia dielektrisessä kerroksessa.

Claims (5)

1. Materiaali sähköstaattista tiedon tallennusta varten muodostuen sähköisesti johtavasta alustasta ja öie- 5 elektrisestä kerroksesta, joka sisältää poiyneerisideainet-ta ja pigmenttiä, joka on hienojakoista pyrogoenistä piin ja titaanin sekaoksidia joka sisältää 10-50 massaprosent-tia titaania, tunnettu siitä, että dielektrinen kerros sisältää pigmenttinä mainittua piin ja titaanin seka- 10 oksidia, joka on modifioitu polymetyylisyklosiloksaanilla ja jonka koostumus on 17-80 massaprosenttia polymeeriside-ainetta ja 20-83 massaprosenttia mainittua piin ja titaanin, sekaoksidia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen materiaali säh- 15 köstaattista tiedon tallennusta varten, tunnettu siitä, että polymetyylisyklosiloksaanin pitoisuus öielektri-sessä kerroksessa on 7-10 massaprosenttia.

3. Patenttivaatimusten 1 ja 2 mukainen materiaali sähköstaattista tiedon tallennusta varten, tunnett u 20 siitä, että dielektrinen kerros sisältää mainittua piin ja titaanin sekaoksidia, joka on modifioitu heksametvylitri-syklosiloksaanilla.

4. Patenttivaatimuksien 1 ja 2 mukainen materiaali sähköstaattista tiedon talennusta varten, tunnettu 25 siitä, että dielektrinen kerros sisältää mainittua piin ja titaanin sekaoksidia, joka on modifioitu oktametvylitetra-syklosiloksaanilla.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen materiaali sähköstaattista tiedon tallennusta varten, tunnettu siitä, 30 että dielektrinen kerros sisältää mainittua piin ja titaanin sekaoksidia, joka on modifioitu heksametyylitrisyklo-siloksaanin ja oktametyylitetrasyklosiloksaanin seoksella. Il