Состав барьерного электропроводного покрытия электрографической бумаги

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р \

Э

° а сФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3447109/28-12 (22) 08.06,82 (46) 30.08..83. Бюл. и 32 (72) А.В.Морев, В.А.Смирнов, P.À.Åâëàõîâà, А.С.Головков, И.P.Çàëîгенайте, А.В.Пасвянскас и И.И.Шуклявичус (71) Центральный научно-исследовательский институт бумаги (53) 676,489(088.8) (56) 1. Патент США И 42 16055, кл. Х) 21 H 5/00, опублик. 1975. — 2. Патент Великобритании 1525231, кл. G 03 G 5/14;

В 05 0 5/12 опублик. 1978.

3. Патент США Н 3861954, кл. 1 03 С 5/02, опублик. 1975 (прототип). (54)(57) 1. СОСТАВ БАРЬЕРНОГО ЗЛЕКТРОПРОВОДНОГО ПОКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОГРАФИ—

„„SU„„1038920 А

p(g) G 03 G 5/14; 0 21 H 5/00

ЧЕСКОИ БУМАГИ, содержащий барьерный агент, электропроводное вещество " четвертичное аммониевое соединениеи белый пигмент, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения электропроводности и уменьшения впитываемости покрытия органических растворителей, он содержит указанные компоненты s следующих количествах, мас.3:

Барьерный агент 6-38

Четвертичное аммониевое соединение 57-63

Белый пигмент 5 31

2. Состав по и, l, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве барьер- ного агента содержит смесь водораство- Е римой карбамидной смолы и кислотного g+ отвердителя при соотношении смолы и отвердителя от 20:1 до 300:l. С

1 1038

Изобретение относится к технологии изготовления барьерных электропроводных покрытий электрографических видов бумаги, применяемой в копировальной и регистрирующей аппаратуре и изготавливаемой путем нанесения электрографического слоя на бумажную подложку с барьерным электропроводным покрытием.

Покрытие служит для переноса элект-10 . рических зарядов в ходе формирования изображения на электрографической бумаге и повышение его электропроводности позволяет записывать более короткие информацйойные импульсы. Кро- > ме того, покрытие предназначено для предотвращения миграции компонентов электрографического слоя вместе с растворителями в бумажную подложку.

Известен состав барьерного электропроводного покрытия, содержащий барьерный агент — окисленный крахмал и электропроводное вещество " четвертичное аммониевое соединение (1)

Однакб данный состав плохо совмес- у5 тим с электрографическим слоем, наносимым из органических растворителей, вследствие чего необходимо покрытие и электрографический слой распо- лагать с разных сторон бумажной . подложки. то обстоятельство приводит к ухудшению условий переноса электрических зарядов в процессе формирования изображения и соответственно к снижению качества получаемых отпечатков.

Известен также состав барьерного электропроводного покрытия, содержащий мас.ь:. барьерный агент - окисленный крахмал - 6,3-6,7; электропроводное вещество — четвертичное аммониевое соединение - 6,3-26,6 и белый пигмент - каолин - 66,7-83,4 j2J

Однако указанный состав обладает низкой электропроводностью и большой

45 впитываемостью органических растворителей.

Для обеспечения барьерных свойств состава в электрографический слой требуется вводить анионную компоненту„ которая реагирует с катионной ком50 понентой состава, образуя соединения типа полисоли, устойчивой к действию органических растворителей.

Введение анионной компоненты в электрографический слой нарушает баланс диэлектрических и фотополупроводниковых свойств слоя, ухудшая его качество и, как следствие, качество по920 2 лучаемых отпечатков. Кроме того, в составе покрытия обязательно должна присутствовать катионная компонента, что резко уменьшает BblGop применяемых электропроводных веществ °

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является состав барьерного электропроводного покрытия электрографической бумаги, содержащий барьерный агент, электропроводное веществочетвертичное аммониевое соединение и белый пигмент 3

В качестве барьерного агента данный состав содержит эфирное производное картофельного крахмала, а в качестве белого пигмента - смесь каолина и тетрапирофосфата натрия. соотношение компонентов состава следующее, о мас ° o ss

Барьерный агент 14-16

Четвертичное аммониевое соединение 20-30

Белый пигмент 56-64

Недостатками известного состава

ЛВляются низкая электропроводность и высокая впитываемость органических растворителей, что обуславливает быстрый спад потенциала зарядки электрографической бумаги и соответственно делает невозможным применение состава в электрографических материалах для систем с длительной визуализацией изображения (например для ЭВМ);

Кроме того, указанный состав может наноситься только на специально уплотненную бумажную подложку и при его изготовлении используются пищевые материалы (картофельный крахмал).

Цель изобретения — увеличение элект ропроводности и уменьшение впитываемости покрытия органических растворителей.

Поставленная цель достигается тем, что состав барьерного злектропроводногс покрытия электрографической бумаги, содержащий барьерный агент,,электропроводное вещество - четвер" тичное аммониевое соединение и белый пигмент, согласно изобретению, содержит указанные компоненты в следующих количествах, мас. :

Барьерный агент 6"38

Четвертичное аммоНИЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ 57-63

Белый пигмент 5-31

Кроме того, в качестве барьерного агента состав содержит смесь водорастворимой карбамидной смолы и кис".

3 10389 лотного отвердитедя при соотношении смолы и отвердителя от 20:1 до 300:1.

Увеличение электропроводности предлагаемого состава покрытия обеспечивается повышением содержания электро" проводного вещества - четвертичного аммониевого соединения. Введение небольших количеств белого пигмента также увеличивает электропроводность состава в силу того, что пигмент сор- 10 бирует на свою поверхность влагу из воздуха. Влага же способствует образованию ионов - переносчиков электри" ческих зарядов при ионном механизме электропроводности, характерном для четвертичных аммониевых соединений.

Введение больших количеств белого пигмента соответственно уменьшает содержание в составе электропроводного вещества, что понижает электропровод- 20 ность покрытия. Кроме того, покрытие становится рыхлым и возрастает впитываемость органических растворителей, Применение в качестве барьерного агента смеси водорастворимой карба" мидной смолы и кислотного отвердителя за счет химического взаимодействия между молекулярными цепями смолы уменьшает дефектность и рыхлость покрытия, что приводит к уменьшению впитываемости им органических растворителей, В качестве барьерного агента могут быть использованы также такие вещестЭ - 35 ва, как эмульсии на основе поливинилацетата, винилиденхлорида, полиакриламида, полистирола, бутадиен; стирольные латексы, поливиниловый

40 спирт, эфиры целлюлозы, декстрин, крахмал или их смеси.

Использование вышеперечисленных веществ в предлагаемом составе покры" тия также приводит к увеличению электропроводности и уменьшению впитывае4S мости органических растворителей, но эффект уменьшения впитываемости имеет место в меньшей степени, чем при использовании смеси карбамидной смолы и кислотного отвердителя.

В качестве белого пигмента используется двуокись кремния, двуокись титана, окись цинка, сернокислый барий, каолин, тальк или их смеси.

В качестве водорастворимой кар- 55 бамидной смолы используют водорастворимые меламино-формальдегидные или мочевино-формальдегидные смолы, 20 4 а в качестве кислотного отвердителя органические кислоты, их ангидриды или соли слабых оснований и-сильных кислот °

B необходимых случаях в состав могут быть введены целевые добавки, не изменяющие количественного содержания основных компонентов, в частности многоатомные спирты для придания пластичности покрытию, неорганические соли типа хлористого или сернокислого.калия или натрия для, увеличения времени сохранности растворов состава, Предлагаемый состав барьерного электропроводного покрытия электрографической бумаги изготавливают следующим образом.

В стеклянный стакан, оборудованный мешалкой, помещают необходимые количества водорастворимой карбамидной смолы, кислотного отвердителя, четвертичного аммониевого соединения и белого. пигмента, разбавляют водой до концентрации сухих веществ 20-25ь и перемешивают,до полной гомогенизации.

Состав наносят на бумажную подложку на лабораторном ракеле Майера, высушивают в сушильном шкафу йри температуре 105 С в течение 5 мин, кондиционируют при относительной влажности воздуха 20,56,783 в течение 24 ч и измеряют удельное поверхностное сопротивление и впитываемость органических растворителей состава барьер.ного электропроводного покрытия электрографической бумаги, Пример 1. flo указанной тех" нологии изготавливают состав покрытия, содержащий мас.Ф: мочевино-формальдегидную смолу 36,874; лимонную кислоту 0,126; четвертичное аммо3 ниевое соединение - поливинилбензилтриметиламмоний хлорида 57 и пирогенную двуокись кремния - аэросил ,марки А-300 - 5. !

Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице.

П р и.м е р 2. Изготавливают состав покрытия, как в примере 1, содержащий, мас.4: меламино"формальдегидную смолу 5,72; хлористый аммоний 0,28; поливинилдиаллиламмоний хлорида 63 и окись цинка 31. Сверх

100 мас.4 состава вводятся целевые добавки: 0,5 мас.Ж хлористого калия и 5 мас,В глицерина. Композиция пе-

1038920

Впитываемость

Отношение смолы органичесБарьер- Электный аген ропроводное вещество

Белый к от564

78

Пример ких растворителей, с вердителю, ч пи гмент

3,3 10

2,7 10

300:1 2,8 10

20:1 9,7"1Р

9,4»10

5,2 ° 10

6,0 10

6,7 .10

131

63

2,8 10 124

3,0 10 82

1 9 1 1 О

2,3 ° 10

18

22 179: 1

60 ремешивается до полной гомогенизации.

Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице. 5

Пример 3. Изготавливают состав, как в примере 1, содержащий, мас. 3: мочевино-формальдегидную смолу марки М 19-62 17,9; щавелевую кислоту A, l; поли-(М-диметил-) -3,5-метиленпиперидиний хлорида 60; сернокислый барий 12 и каолин 10.

Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице. 15

Пример 4 ° Изготавливают состав как в примере 1, содержащий, мас.3: эмульсию поливинилацетата 28,0

P-ìåòàêðèëoêñèýòèë 7ðèìåòèëàììoHèé хлорида 60;.двуокись; èòàíà 4 и 20 тальк 3, Сверх 100 мас.4 состава вво,дится целевая добавка - 20 мас. 4 гли-. церина и композиция смешивается с помощью мешалки до полной гомогенизации.

Соотношение компонентов состава и 25 резульаты испытаний приведены е таб" лице.

Пример 5. Изготавливают состав как в примере 1, содержащий

20 мас.1 этилированного картофель- 30 ного крахмала, 60 мас.l поливинилбензилтриметиламмоний хлорида и

20 мас, i каолина, Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 6 (по прототипу).

Изготавливают состав барьерного электропроводного покрытия электрографической бумаги, как в примере: 1, при 4п этом он содержит мас.l: этилированный

Содержание компонентов в составе покрытия, мас,3 картофельный крахмал 15; каолин

59,004; тетрапирофосфат натрия 0,006 и поливинилбензилтриметипаммоний хлорида 25.

Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице.

Для подтверждения эффекта увеличения электропроводности при введении небольших количеств белого пигменга изготавливают контрольный состав, не содержащий пигмента, Пример 7 (контрольный). Изготавливают состав, как в примере 1, содержащий 36,5 мас,1 мочевино-формальдегидной смолы марки М 19-62;

1,5 мас ° хлористого аммония и

62 мас.Ф поливинилдиаллиламмоний хлорида.

Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 8 (контрольный). Изготавливают состава, как в примере содержащий, мас.I: меламино-формальдегидную смолу 2,993; хлористый аммоний 0,007; поливинилбензилтриметиламмоний хлорида 62 и двуокись кремния марки А-300 35.

Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 9 (контрольный), Изготавливают состав, как в примере 8, при этом он содержит, мас.3: меламиноформальдегидную смог у 41.8; хлористый аммоний 0,2; поливинилбензилтриметиламмоний хлорида 55 и каолин 3.

Соотношение компонентов состава и результаты испытаний приведены в таблице.

Удельное поверхностное сопротивление, Ом при влажности

Продолжение таблицы

10 38920

Впитываемость органических растворителей,с

Удельное поверхностное сопротивление, Ом при влажности

Отношение смолы

Содержание компонентов в составе покрытия, мас.Ф

- Пример

Белый пигмент

Электропроводное вещество барьерный агент к отвердителю,ч

783

563

204

3,0. 10В

1,0 107 3,6.10- 63

20 °

6 (про- тотип) 15

25

7 (контроль- . ный) 38

24:1 3,3 10 1,7 ° 10 1,0 10 104

62.8

: (контрольный).

7,8-10 57

427:1 3,5 ° 10 1 310

8 7.

35.9 (контрольный) 209:1 5,7il0 3,2;10 2,2 i10 101

Составитель В.Шиманская

Техред А.Бабинец -Корректор Ю.Макаренко

Редактор М.Рачкулинец

Тираж 473 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

««ф филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6228/54

Из таблицы видно, что предлагаемый состав барьерного э4ектропроводного покрытия электрографической бумаги по сравнению с известным обеспечивает увеличение электропроводности в l,2"27 раз. Одновременно достигается уменьшение впитываемости органических растворителей для состава с барьерным агентом из.смеси карбамидной смолы и кислотного отвердителя в 2,2,-2,6 раз, а с другим барьерным агентом - в 1,21,6 раз по сравнению с известным составом.

Сравнение с данными контрольного примера 7 показывает, что введение пигмента увеличивает электропроводУ

8,5 ° 10 1 4 10 4,1!Î 51

I ность состава в 1,1-3,7 раз по срав35:нению с составом, изготовленным без применения пигмента.

Анализ данных контрольных примеров-8 и 9, изготовленных при количест" венных соотношениях компонентов, вы"

4о ходящих за пределы предлагаемых показывает, .что умейьшение доли барьерно- го агента и увеличение доли белого пигмента приводит к снижению электро.проводности и повышению впитываемости

45 органических. растворителей, а увеличение доли барьерного агента и уменьшение доли электропроводного вещества и белого пигмента - к снижению элект ропроводности .состава покрытия.