Электрографический проявляющий порошок

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«i>753368 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 28.08.74 (21) 2057006/28-12 (23) Приоритет (32) 02. 11. 73 (3! ) 412524 (33) (51) N. Кл.

G 03 0 9/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 300780. Бюллетень 36 28 (53) УДК 772.93 (088.8) Дата опубликования описания 300780

Иностранцы

Роберт Мермельштайн (Канада) и Джон A. Критура (СИЛ) (72) А,вторы изобретения

Иностранная фирма

"Ксерокс Корпорейшн" (СШЛ) (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЯВЛЯОЦИЙ ПОРОШОК

3-10 4- 7

Размер частиц, 3Q мкм

5-75 10-50 30,0

Изобретение относится к области электрографии, а именно к электро" графическому проявлению.

Известен электрографический проявляющий порошок, содержащий пигмент, диспергированный в смоле $1j.

Недостатком известного проявляющего порошка является его невысокое качество.

С целью обеспечения высокого качества проявляющего порошка в предлагаемом порошке в качестве пигмента использована печная сажа, имеющая удельную поверхность 275-300 м /г, кислородсодержание 3-10%, структуру

70-250 сма/100 ДБП и размер частиц

5-75 мкм, а концентрация ее составляет 5-20Ъ от веса проявляющего порошка.

В качестве пигмента может быть использована печная сажа, имеющая удельную поверхность 450-600 мя/г, кислородсодержание 4-7Ъ, стру-<туру

80-125 см /100 r ДВП и размер частиц 10-50 мкм, а концентрация ее составляет 8-14Ъ от веса проявляющего порошка.

В качестве пигмента может быть

Использована и печная сажа, имеющая удельную поверхность 500 м /г, кислородсодержание 5,5%, структуру

100 см /100 r ДВП и размер частиц

30 мкм, а концентрация ее составляет 12% от веса проявителя.

Согласно проведенным исследова ниям для обеспечения высокого качества пигмента сажа должна иметь следующие параметры — см.табл.1.

f0 .Таблица 1

Концентрация,t 5-20 8-14 12,0

Удельная плоЩ щадь поверхности, м /г 275-800 450-600 500,0

Кислородсодержание, Ъ

Структура, смз/100 г ДВП 70-250 80-125 100,0

753368

Сажа, имеющая указанные выше параметры, соединяется в обвесной промышленной установке с соответствующей смолой, в результате чего получается выраженный электрографический проявитель, обладающий требуемыми диэлектрическими свойствами.

Сажевые красители могут быть получены печным способом, при котором используется цилиндрическая камера, футерованная соответствующим огнеупором. Камера образует рабочий реактор. Природные газы, сжигаемые с воздухом в расположенных по касательной входных окнах или горелках, завихряются, создавая ударное горение со скоростями порядка 200-400 м/с (600-1200 фут./c).

В зону высокоскоростного горения газов впрыскивается углеводород или жидкое масло. 3а счет того, что в зоне горения имеется избыток воздуха, впрыск масла приводит K увеличению температуры выше того уровня, который необходим для разложения масла в сажу. Продукты реакции охлаждаются непосредственно водяной пеленой, длина которой составляет несколько футов. Далее охлажденный продукт поступает в обычное коллекторное оборудование, где происходит сепарация сажи и ее накопление.

В сочетании с сажей-красителем может Использоваться любая подходящая смола, например термопластики, включая полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен; полимеры, такие как полибутадиен, полиизобутилен и полихлоропрен; винил, виниловые полимеры и сополимеры винила, такие как полистирен, политилакрилат, стирен-бутилметакрилатные сополимеры, стирен-акрилонитриловые сополимеры, акрилонитрил-бутадиенстиреновые термополимеры, полиметилметакрилат, полиакрилы, поливинильный спирт,поливинилхлорид, поливинилкарбазол, поливиниловые эфиры и поливиниловые кетоны, фторуглеродистые полимеры, такие как политетрафторэтилен и фтористый поливинилиден, гетероциклические термопластики, такие как полиамиды, полиэфиры,полипептиды, казеин, полигликоли,полисульфиды и поликарбонаты; целлофаны, такие как искусственная целлюлоза, ацетат н нитрат целлюлозы.

В качестве основы электрографического проявителя применяются хлористый натрий, аммоний, калий, нитрат натрия, азотнокислый алюминий, хлорноватокислый калий, циркониевый песок, кремниевый песок, метилметафтаилат, стекло, двуокись кремния, флинтглас, железо, сталь, феррит, никель, карбору нд.

В качестве фотопроводящего материала могут быть использованы: сера, селен, сульфид цинка, окись цинка, цинкокадмиевый сульфид, окись цинка с магнием, кадмиевый селенид, силикат цинка, кальциевостронциевый сульфид, сульфид кадмия, трисульфид индия, триселенид галлия, дисульфид мышьяка, трисульфид индия, триселенид галлия, дисульфид мышьяка, трисульфид мышьяка, триселенид мышьяка, трисульфид сурьмы, кадмиевый сульфоселенид и их смеси.

Пример 1. Контрольная проба получается путем использования стандартного ксерографического проявляющего порошка,. состоящего из

9 вес.ч. канальной сажи типа Неоспектра Марк ((,имеющей удельную площадь поверхности 787 мЗ/г, кислородсодержание 8% и структуру 224 см f100 г

ДБП, 9 вес. ч. поливинилбутираля и

82 вес. ч, стирен-2-бутилметакрилаткого сополимера с весовым соотноше2О нием компонентов 65/35 и с молекулярным весом равным по меньшей мере

40 000. После расплавления и перемешивания в смесителе состав пропускается через бегунковый барабан, охлаждается, дробится и в мелкодисперсном состоянии выдувается через пульверизатор в виде окрашенных частиц (или виража), средний размер которых равен приблизительно 5-15 мкм.Далее

ЗО готовится образец для электрических испытаний. Для этого приготавливаются диски путем прессования при комнатной температуре под давлением

5070 кг/см> (41200 фунт/дюйм ). Электрические параметры образцов определяются на частоте 1 кГц. Испытываемые образцы имеют следующие рабочие параметрЫ: диэлектрическая постоянная 4,9; коэффициент рассеива4 ния 0,0170, коэффициент потерь О 0833.

* I .О Проявитель приготавливается из описанного выше проявляющего порошка путем использования 2 вес.ч. его и 98 вес.ч. 450 мкм-полимера, армирующего стальной сферический порошок. Этот состав разминается 5 мин и помещается в стандартную промьпцленную копировальную установку, в которой осуществляется многокомпонентное проявление и в которой получается полутоновый негатив с твердым средним участком. Такой способ позволяет получить до 150 000 копий хорошего качества со штриховыми участками, сплошным участком и полутона55

Диэлектрические свойства проявляющего порошка измеряются по АТМ

Д-150-65-Т программе.

Пример 2. Проявляющий порошок приготавливается в соответствии с примером 1, за исключением того, что вместо сажи Неоспектра Марк II используются 9 вес.ч. суперкарброварной сажи, имеющей удельную площадь поверхности 4,6 м /г структуpv 157 см >/100 г ДБП. Диэлектрические

753368 свойства этого проявляющего порошка следующие: диэлектрическая постоянная 4,1 коэффициент рассеивания 0,0110, коэффициент диэлектрических потерь 0,0450. После оценки в копировальном устройстве установлено, что могут быть получены только около 15-250 000 копий, после этого копии будут иметь следы твердых частиц ингредиента, качество сплошного участка изображения на копиях и полутонов резко падает, в результате чего получаются слабоконтрастные и расплывчатые иэображения.Таким образом, в то время. как обычная канальная сажа, использованная в примере 1, дает положительные результаты, данная канальная сажа обладает существенными недостатками..Следовательно не все виражи, выполненные из канальных саж, обладают удовлетворительными рабочими

Характеристиками.

Пример 3. Проявляющий порошок готовится в соответствии с примером 1, за исключением того, что вместо сажи Неоспектра Марк !! используется 9 вес.ч. сажи Перл-Л, имеющей удельную площадь поверхности 135 м /r, кислородсодержание

4,2%, структуру 69 см /100 r ДБП.

° Диэлектрические свойства этого проявляющего порошка следующие: диэлектрическая постоянная 3,5, коэффициент рассеивания 0,0144; коэффициент диэлектрических потерь

25

30 ровальной установке.

Такой проявляющий порошок позволяет получить только около 5000 копий. После этого копии будут иметь следы проявляющего порошка и будут получаться размытыми. При этом качество сплошного и полутональных участков изображения падает, в результате чего получаются размытые и слабоконтрастные изображения.Таким образом очевидно, что проявляю45 щие порошки, содержащие печную сажу> имеющую параметры, отличающиеся от предлагаемых в данном изобретении, не будут иметь удовлетворительное качество.

Пример 4. Проявитель готовится из 1 вес.ч. проявляющего порошка, описанного в примере 1, и 99 вес.ч. 100 мкм-полимера, нанесенного на ферритовую основу. Этот проявитель помещается в обычную ксерографическую машину, в .которой осуществляется магнитно-щеточное проявление скрытых изображений. В качестве испытательного образца используется. документ или оригинал, 55

0,0504. Материал оценивается в копи- 35 имеющий в сплошном изображении плотность пятен 1,0 (машина отрегулирована так, чтобы на получающихся копиях она была равна 1,00 = 0,05).

Согласно техническим данным машины, она выходит на устойчивый режим после изготовления около 1000 копий, затем изготавливаются последующие

100 копий. При этом на каждой десятой копии проверяется задний фон или план, который сравнивается со стандартными сериями изображений. Максимальный фон на каждой копии регистрируется и среднее значение десяти измерений берется в качестве среднего значения максимального фона.

Допустимое среднее значение максимального фона или заднего плана должно составлять менее 0,010. Чем ниже это значение, тем лучше качество проявляющего порошка. Рассматриваемый в этом примере проявляющий порошок имеет среднее значение максимального фона 0,006. Таким образом очевидно, что проявляющий порошок с канальной сажей, использующейся для магнитно-щеточного проявления, может иметь удовлетворительные рабочие характеристики.

Пример 5. Проводится аналочно примеру 1. Готовится проявляющий порошок из 10 вес.ч. печной сажи, имеющей удельную площадь поверхности 525 м /г, кислородсодержание 5,0%, структуру 105 смз/100 г

ДБП, размер частиц 30 мкм, н

90 вес.ч. стирен/2-бутил-метакрилатного сополимера, имеющего весовое соотношение компонентов 65/35 при молекулярном весе 40 ООО.Диэлектрические свойства этого проявляющего порошка следующие: диэлектрическая постоянная 4,3, коэффициент потерь 0,0400. После проверки на копировальной машине, как описано в примере 1, хорошее качество копий (сплошной участок, полутон, штриховка) достигается, по меньшей мере, на 2 000 000 экземпляров. Таким образом очевидно, что настоящее изобретение позволяет получить проявляющий порошок с удовлетворительными рабочими параметрами, в котором используются печные сажи.

Пример ы 6-19. Способом, описанным в примере 1, получают экспериментальные проявляющие порошки, состоящие из стирен/и-бутил-метакрилатного сополимера сажи в процентном содержании, укаэанном в примере 1.Во всех случаях размер частиц сажи должен быть равен 30 мкм.Свойства сооветствующих саж приведены в табл.2.

753368

Таблица 2

723 3,0

723 3,0

274 3,0

156

7 952 14

162

8 1402

162

284

3,0

162

276 5,1

276 5,1

95

332

3,5

332 3,5

583 6,6

583 6,6

533 3,4

533 5,4

595 5, 4959 5,4

91

122

112

171

171 мере 4, при этом проявляющие порошки получены на основе канальных саж, 40 а проявление осуществляется магнитнощЕточным способом.

Диэлектрические параметры и рабочие характеристики проявляющихся порошков приведены в табл. 3.

Таблица 3

Диэлектрические свойства рассматриваемых в этих примерах проявляющих порошков измерялись так же, как и .з примере 1. Далее иэ каждого проявляющего порошка приготавливается проявитель. Его рабочие параметры оцениваются по способу, описанному в при-

Коэффи- Фон циент потерь

Диэлек Коэффицитричес- ент раская пос- сеивания тоянная

Пример, Р

2 3 4 В

2,8

0,0054

0,0140

0,0055

0,0079

0,0035

0,0126

0,0062

4,7

3,0

3,9

3,9

3,6

2, 9

9 1402 14

10 1712 б

11 1672 14

12 1672 б

13 1672 14

14 1742 б

15 1742 13

16 . 2022 б

17 2022 14

18 1922 б

19 1922 14

0,0655 0,012

0,0655 0,006

0,0165 0,016

0,0408 0,009

0,0137 0,015

0,0460 0,070

0,0178 0,015

753368

3,6 0,0091 0,0330 0,010

4,8 0,0187 0,8700 0,050

3,5 0,0064 0,0220 0,012

4,1 . 0,0105 0,0430 .0,005

3,1 0,0077 0,0222 0,014

4,7 0,0110 0,5180 0,006

16

18

Т а б л и

2,79

0,0064 0,0197

0,0071 0,0243

О, 016

0,010

3,42

22

10

0,0104 0,0455

0,0142 0,0730

0,0183 0,.1091

0,050

0,000

0,000

25

26

Из этих примеров видно, что если проявляющий порошок получают по способу, рассмотренному в примере 1, то оптимальные диэлектрические свойства проявителя достигаются при высоких концентрациях сажи и использовании сажи, имеющеЙ относительно большую площадь поверхности, высокое кислородсодержание и мелкую стуктуру..

3,91

4,27

4,35

0,15

5,96

Эначения фона или заднего плана, приведенные в этой таблице, вычислены как средние значения по 10-ти испытаниям через каждые 5000 копий, полученных с помощью каждого проявляющего порошка. Приведенные данные показывают, что минимальное значение среднего фона получается при концентрации сажи в вираже порядка 12%.

Пример ы 27-29. Приготавливают наборы проявляющих порошков.Для

Продолжение табл. 3

Пример ы 20-26. Приготавливают наборы экспериментальных проявляющих порошков, используя различные количества требуемой сажи, имеющей свойства, описанные в примере 5.

Рабочие характеристики проявляющих порошков даны в табл. 4.

0,0083 0,0323 . 0,070

0,0094 О, 0400 0,000 этого используют 12 вес.ч. печной сажи, имеющей свойства, описанные в примере 5, и 88 вес.ч. соответствующих полимеров в весовом соотношении, указанном выше. Средний молекулярный вес сополимеров колеблется в пределах 45-50 000.

Диэлектрические свойства полученных проявляющих порошков приведены в табл. 5.

753368

4,80

65/35

80/20

4,50

4,11

Таблица 6

95 4,7 0,0550 0,0259 0,005

90 5,8 0,0085 0,0493 0,005

86 6,9 0,0120 0,083 0,007

31

Формула изобретения

Диэлектрические свойства рассматриваемых проявляющих порошков иэ" мерялись по способу, изложеНному в примере 1, результаты оценки качества магнито-щеточного проявления, которые определялись согласно примеру 4, приведены в последнем столбце таблицы. Таким образом очевидНО, что на качество изображения с точки зрения наличия на нем фона влияет также и сополимерный состав. Так как диэлектрические свойства проявляющеДиэлектрические параметры проявляющих порошков измерялись по способу, изложенному в примере 1, в то время как оценка качества магнитощелочного проявления получена по программе испытаний,,изложенной в примере 4. ф

Следует отметить, что критические параметры, рассматриваемые в настоящем изобретении, относятся не только к проявляющим порошкам, изготовленным из винильных смол,эти данные могут быть распространены и на полиэфирные смолы. несмотря на то, что приведенные примеры даны применительно к определенным условиям и материалам, могут использоваться лЮбые другие подходящие материалы.

Кроме того, операции, рассмотренные в описании изобретения, могут быть заменены в случае необходимости другими и рабочими операциями.

0,0120 0,0576 0,006

0,0101 0,0454 0,005

0,0065 0,0266 0,008 го порошка зависят одновременно от количеств и дисперсности определенной сажи, необходимо учитывать в процессе изготовления проявляющего Щ порошка и вязкость его в расплаве.

П .р и м е р ы 30-32. Приготавливаются наборы проявляющих порошков.

Для этого используется печная сажа, нанесенная на основу из полиэфирной д смолы, имеющая свойства согласно примеру 5, за исключением данных, приведенных в табл.6.

1. Электрографический проявляющий порошок, содержащий пигмент, диспергированный в смоле, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

50 обеспечения высокого качества проявления, в качестве пигмента использована печная сажа, имеющая удельную поверхность 275-800 м /г, кислородсодержание 3-10%, структуру

55 70-250 cM>/100 г ДБП и размер частиц

5-75 мкм, а концентрация ее состав.ляет 5-20% от веса проявляющего порошка.

2. Порошок по п.1, о т л и ч а ющ шийся тем, что в качестве пигмента использована печная сажа, имеющая удельную поверхность 450600 м /г, кислородсодержание 4-7>. структуру 80-125 см /100 г ДБП и размер частиц 10-50 мкм, а конценQ

14

753368

Составитель А. Смолякова

Техред М. Келемеш Корректор B.

Редактор Н. Спиридонова

Тираж 526 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытия

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5228/1

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä,.ул. Проектная,4 трация ее составляет 8-14% от веса проявляющего порошка.

3. Порошок по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве пигмента использована печная сажа, имеющая удельную поверхность 500 м /г, кислородсодержание 5,5%, структуру

100 смЗ/100 г ДБП и размер частиц

30 мкм, а концентрация ее составляет 12% от веса проявляющего порошка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР М 499549, кл. G 03 G 9/10, опублик. 1970.