Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
ELEMENTS TRANSPARENTS POUR PHOTOCOPIE ELECTROSTATIQUE
La présente invention a pour objet des éléments transparents comportant
un support polyester pour photocopie électrostatique.
On sait que des photocopies projetables sur un écran au moyen d'un
rétroprojecteur sont aisément obtenues à partir d'un document source par
photocopie
électrostatique sur un support transparent. Selon ce procédé, on confère une
charge
électrostatique uniforme, positive ou négative, à une surface photoconductive
conservant cette charge lorsqu'elle est maintenue à l'abri de la lumière, puis
on forme
sur ladite surface l'image d'un sujet à copier (texte, dessin, etc...) au
moyen d'un
système optique et d'une source lumineuse. Dans les zones où la surface
chargée est
frappée par la lumière, la charge électrique est dissipée par mise à la terre,
les autres
zones constituant alors l'image électrostatique du document source ; des
particules
d'une encre électrostatique en poudre (ci-après toper) de charge opposée à
celle de la
surface électrostatique sont alors déposées sur cette dernière par attraction
électrostatique puis on met en contact l'image ainsi obtenue avec un support,
par
exemple transparent, auquel on confère une charge électrique opposée pour
transférer
le toper de la surface électrostatique sur le support. L'image ainsi obtenue
est fixée sur
le support par traitement thermique et/ou par traitement sous pression.
Les supports transparents utilisés pour réaliser des photocopies
électrostatiques projetables doivent répondre à diverses exigences pour
permettre
l'obtention d'images projetées d'excellente qualité, en particulier d'images
nettes. Ils
doivent présenter notamment une transparence, une stabilité dimensionnelle et
un
pouvoir glissant élevé, une faible aptitude à accumuler les charges
d'électricité statique
et une bonne adhésion au matériau d'impression de l'image. On sait que ces
supports
doivent présenter plus particulièrement une transparence telle que le
pourcentage de
lumière dispersée par le passage d'un rayon lumineux à travers leur épaisseur,
ou
turbidité, soit inférieur ou égal à 7 %. On sait également que ces supports,
lorsqu'ils sont
obtenus à partir d'un film bi-orienté, notamment un polyester, doivent
présenter une
stabilité dimensionnelle telle que leur retrait à 150-170°C, c'est-à-
dire dans les
conditions de température nécessaire à la fixation du toper, soit inférieur à
1 % dans les
directions d'étirage.
2
En raison de leurs excellentes propriétés mécaniques, physiques et
chimiques, les films polyester constituent un matériau de choix pour réaliser
des
supports transparents pour photocopies électrostatiques projetables.
Cependant, leur
faible aptitude au glissement, leur grand pouvoir d'accumulation d'électricité
statique par
frottement ou induction et leur relative inertie chimique, qui se traduit par
une faible
adhérence du toner au support, sont la source de problèmes qui ont exigé des
solutions
compliquant l'obtention de supports transparents et la rendant plus onéreuse.
Ainsi, le
problème du glissant des films polyester ne peut âtre résolu par création
d'une rugosité
de surface au moyen de particules d'une charge dispersée dans la masse du
polyester.
En effet, en raison de (épaisseur des films destinés à servir de support de
photocopie
électrostatique qui se situe entre 50 et 200 pm, la présence de charge dans
toute leur
épaisseur leur confère une turbidité élevée incompatible avec un tel usage. La
transparence ne peut âtre obtenue qu'au prix d'une diminution de la teneur en
charge
qui compromet le glissant des supports et par conséquent l'aptitude des
supports à
glisser les uns sur les autres dans les rames utilisées dans les machines de
photocopie
ou à glisser sur les surfaces métalliques desdites machines. La faible
affinité des films
polyester pour le toner se traduit par une facile élimination de ce dernier au
cours de la
manipulation des photocopies et par une détérioration progressive de l'image.
De son
côté, l'aptitude à accumuler l'électricité statique du support polyester
perturbe à la fois le
dépôt régulier du toper sur le support lors de la photocopie, ce qui nuit à la
qualité de
l'image, et l'alimentation feuille par feuille des supports à partir d'une
rame.
Pour résoudre les problèmes posés par l'adhésion du toper au support, la
transparence, le glissant et l'aptitude à accumuler les charges, on a proposé
de déposer
par enduction sur au moins une face d'un film polyester transparent exempt de
charge,
un revétement constitué par un liant polymère ayant au moins une bonne
adhésion au
toper, contenant des charges créant sur le support une rugosité suffisante
pour lui
conférer le~glissant nécessaire et le cas échéant un agent antistatique ;
selon une
variante de cette solution, on dépose sur une face du 1~ilm polyester un
revétement
primaire d'adhésion chargé et sur l'autre face un revêtement antistatique.
Ainsi, dans le brevet américain US 4 526 847, on a proposé de déposer sur
un film polyester exempt de charge un revêtement d'une composition constituée
par une
solution de nitrocellulose dans un solvant organique (esters, cétone)
contenant un
plastifiant, une charge ayant une dimension de particules de 0,3 à 10 pm
(silice colloïdale par exemple) et un agent antistatique.
3
Dans la demande de brevet européen EP-A-332 183, on a décrit des
éléments transparents pour photocopie électostatique constitués par un support
polyester exempt de charge portant une couche d'un revëtement d'un liant
acrylique
contenant une charge et un agent antistatique. II est toutefois nécessaire
d'interposer
entre le revêtement acrylique et le polyester un primaire facilitant
l'adhésion au polyester
de la couche destinée à recevoir le toper.
Dans la demande de brevet européen EP-A-104 074, on a encore suggéré
de déposer sur une face d'un film polyester support un revêtement acrylique
contenant
une charge et apportant l'adhésion au toper et sur l'autre face du support
polyester, un
revêtement constitué par un polymère électro-conducteur ; la mise en place
d'un
revêtement primaire entre le support polyester et la couche réceptrice du
toper est
encore préconisée.
Les solutions proposées dans l'art antérieur précité ne sont que
partiellement satisfaisantes. En effet, l'emploi de compositions à base de
solvants
organiques pose des problèmes de sécurité et d'hygiène. Certaines des
solutions
retenues impliquent de multiplier les couches de revêtements : a) mise en
place d'un
primaire ayant une bonne adhérence au support polyester et à la couche
réceptrice du
toper ; b) dépôt d'une couche réceptrice apportant.l'adhérence au toper, un
bon glissant
et, le cas échéant, une bonne électroconductivité ; et c) éventuellement
dépôt, sur la
face du film-support opposée à celle recevant le toper, d'un revêtement
antistatique. On
a constaté par ailleurs que l'introduction d'un agent antistatique dans la
couche
d'adhérence destinée à recevoir le toper peut, suivant la nature dudit agent,
diminuer
l'efficacité de l'adhésion du toper à la couche réceptrice. La présence de
charges dans
la couche réceptrice du toper a en outre pour inconvénient de nécessiter une
épaisseur
de ladite couche qui va au-delà de ce qui est nécessaire du seul point de vue
de
l'amélioration de l'adhésion du toper au support.
La présente invention se propose précisément de résoudre de façon simple
le problème posé par l'obtention d'éléments transparents pour la photocopie
électrostatique lesdits éléments présentant une excellente transparence, un
bon
glissant, une bonne adhésion du toper au support et une bonne
électroconductivité et
exempts des inconvénients des éléments transparents antérieurs.
Plus spécifiquement, la présente invention a pour objet des éléments
transparents pour photocopie électrostatique comprenant un support polyester
transparent (S) comportant sur au moins une de ses faces un revêtement
primaire (P)
d'adhésion du toper au support polyester, caractérisés en ce que fe support en
polyester
(S) est un composite constitué par
4
a) une couche (A) épaisse en polyester semi-cristallin ;
b) sur au moins une des faces de la couche épaisse (A), une couche mince
(B) en polyester identique ou différent de celui constituant la couche (A)
et en ce que le revêtement primaire (P) comprend un polymère acrylique ayant
une
température de transition vitreuse comprise entre 10°C et 50°C,
un taux de fonctions
carboxyliques libres -COOH inférieur à 50 millimoles pour 100 grammes dudit
polymère
acrylique et en ce que ledit revêtement primaire (P) a une épaisseur égale ou
inférieure
à 0,3 pm.
Au titre de la présente invention, on désigne par l'expression "éléments
transparents pour la photocopie électrostatique" des éléments utilisables
directement
pour réaliser des photocopies projetables sur un écran et pris sous forme d'un
film
continu ou de feuilles de format convenable obtenues par découpage des films.
Les fonctions carboxyliques libres sont les fonctions carboxyliques libres
totales du polymère acrylique.
Les polyesters constituant les couches (A) et (B) du film support (S) peuvent
ëtre identiques ou différents, bien qu'il soit plus simple d'utiliser le même
polyester pour
les deux types de couches. A ce titre, on peut, pour la couche (A), faire
appel aux
polyesters utilisés habituellement pour obtenir des films semi-cristallins bi-
orientés. II
s'agit de polyesters linéaires filmogènes, cristallisables par orientation et
obtenus de
façon usuelle à partir d'un ou plusieurs acides aromatiques dicarboxyliques ou
leurs
dérivés (esters d'alcools aliphatiques inférieurs, halogénures par exemple) et
d'un ou
plusieurs glycols aliphatiques. Comme exemple de diacides aromatiques, on peut
citer
les acides phtalique, téréphtalique, isophtalique, naphtalènedicarboxylique-
2,5 ;
naphtalènedicarboxylique-2,6. Ces acides peuvent être associés à une quantité
mineure
d'un ou plusieurs acides dicarboxyliques aliphatiques tels que les acides
adipiques,
azélaïque, hexahydrotéréphtalique. Comme exemples non limitatifs de diols
aliphatiques, on peut citer féthylèneglycol ; le propanediol-1,3 ; le
butanediol-1,4. Ces
diols peuvent être associés à une quantité mineure d'un ou plusieurs diols
aliphatiques
plus condensés en carbone (néopentylglycol par exemple) ou cycloaliphatiques
(cyclohexanediméthanol). Préférentiellement, les polyesters filmogènes
cristallisables
sont des polytéréphtalates ou des polynaphtalènedicarboxylates d'alkylènediols
et, en
particulier, le polytéréphtalate d'éthylèneglycol (PET) ou de butanediol-1,4
ou des
copolyesters comportant au moins 80 % en moles de motifs téréphtalate ou
naphtalène-
dicarboxylates d'alkylèneglycols. Avantageusement, le polyester est un
polytéréphtalate
d'éthylèneglycol dont l'indice de viscosité, mesuré dans un mélange 50/50 en
poids de
phénol et de dichloro-1,2 benzène selon la norme ISO 1628-5, est compris entre
55 ml/g
et 75 ml/g.
~~.~9~'~~
La couche mince (B) peut ëtre constituée par le mëme polyester
cristallisable que la couche (A) ou par un polyester non cristallisable ou
moins
cristallisable que le polyester constituant la couche (A). On fait alors appel
à des
polyesters comportant des quantités plus ou moins importantes de motifs
amorphisants
tels que ceux dérivés de l'acide isophtalique, du néopentylglycol ou du
cyclohexane-
diméthanol. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention en utilisant
un
mélange d'un polyester cristallisable et d'un polyester à motifs amorphisants
pour
réaliser la couche chargée mince (B). Ainsi, on pourrait utiliser des mélanges
comportant de 20 à 80 % en poids d'un polyester cristallisable et de 80 à 20 %
en poids
d'un polyester à motifs amorphisants. La couche (B) pour-ait également être
constituée
par un copolyester présentant une pluralité de groupes sulfoniques ou leurs
sels de
métaux alcalins, alcalino-terreux ou d'ammonium (désigné ci-après copolyester
sulfoné),
ou par des mélanges de copolyesters de ce type avec un ou plusieurs polyesters
ne
comportant pas de groupes sulfoniques tels que les polyesters semi-
cristallisâbles ou
les polyesters à motifs amorphisants.
Le polymère acrylique comprend des motifs choisis parmi les motifs dérivant
de l'acide acrylique, de l'acide méthacrylique, des acrylates d'alkyle, des
méthacrylates
d'alkyle, de l'acrylonitrile, du méthacrylonitrile, de l'acrylamide, du
méthacrylamide, du N-
méthylolacrylamide, du N-méthoxyméthacrylamide, du styrène, du butadiène, des
esters
vinyliques, une partie au moins de ces motifs provenant d'un acrylate d'alkyle
et/ou d'un
méthacrylate d'alkyle.
De préférence, le polymère acrylique mis en oeuvre dans l'invention
comporte au moins des motifs dérivant d'acrylates d'alkyle choisis parmi
l'acrylate de
méthyle, l'acrylate d'éthyle, les acrylates de propyle et les acrylates de
butyle et/ou des
motifs dérivant de méthacrylates d'alkyle choisis parmi le méthacrylate de
méthyle, le
méthacrylate d'éthyle, les méthacrylates de propyle et les méthacrylates de
butyle. Les
copolymères acryliques comportant des motifs dérivant de facrylate de méthyle
et/ou
d'éthyle et de méthacrylate de méthyle et/ou d'éthyle conviennent
particulièrement pour
constituer le revêtement primaire (P) des éléments transparents de
l'invention. Le
polymère acrylique peut également comporter des motifs acide acrylique etlou
acide
méthacrylique, dans la mesure où le taux de fonctions acide carboxylique
libres est
inférieur à 50 millimoles pour 100 grammes dudit polymère acrylique et de
préférence
demeure inférieur ou égal à 30 millimoles pour 100g.
Le polymère acrylique entrant dans la composition du revêtement primaire
(P) des éléments de l'invention présente de manière avantageuse une
température de
transition vitreuse comprise entre 15°C et 30°C.
CA 02159271 1998-11-03
6
Le caractère antistatique des éléments pour photocopie électrostatique est
un paramètre important.
Pour améliorer ce caractère antistatique, le polymère acrylique constituant
le primaire (P) des éléments pour photocopie peut comporter jusqu'à 25 % en
poids d'un
composé (monomère ou polymère) à groupements ammonium quaternaire.
Ce composé à groupement ammonium quâtemaire peut étre présent en
mélange avec le polymère acrylique décrit précédemment ou peut constituer une
partie
des motifs dudit polymère acrylique. Autrement dit, on peut mettre en oeuvre
un
mélange du polymère acrylique avec un composé à groupements ammonium
quaternaire ou un copolymère comportant des motifs décrits précédemment pour
le
polymère acrylique et des motifs à groupements ammonium quaternaire.
De préférence, le composé à groupements ammonium quaternaire
représente de 2 % à 15 % en poids par rapport au poids de l'ensemble polymère
acrylique/composé à groupements ammonium quaternaire.
Les composés à groupements ammonium quaternaire, qui sont mis en
oeuvre ou qui sont à l'origine de polymères à groupements ammonium quaternaire
eux-
mémes mis en oeuvre, répondent à la formule générale suivante (I)
~R2
R1- N~ R3 (I)
R4
-
X
dans laquelle
- R1 représente un radical acyloxyalkyle ou acyl-
aminoalkyle comprenant un groupement acyle saturé
ou comportant une double liaison éthylénique
carbone-carbone, un radical alcoxy-alkyle, un
radical aryloxyalkyle, un radical alkylaryloxy-
alkyle, un radical alcényloxyalkyle, un radical
alcénylaryloxyalkyle,
CA 02159271 1998-11-03
7
- R2, R3 et R4, identiques ou différents, représentent un radical alkyle ayant
de 1 à 6 atomes de carbone, un radical polyoxyéthylène -(CH2-CH2-O-)n-H
ou -(CH2-CH2-O-)n-CH3 avec n représentant un nombre de 1 à 12,
- X représente un anion choisi dans le groupe comprenant les halogénures,
en particulier le chlorure, le sulfate, le sulfonate, les alkylsulfonates tels
que méthyl-sulfonate, les arylsulfonates, les arylalkylsulfonates, le
carbonate, les alkyl-carbonates tels que méthyl-carbonate, le nitrate, le
phosphate, les alkyl-phosphates ou des mélanges de ces anions.
Selon que le radical R1 comprend une double liaison éthylénique ou
non, le composé à groupements ammonium quaternaire de formule (1) sera
copolymérisable avec le polymère acrylique ou sera utilisé en mélange avec
ledit
polymère acrylique.
Parmi les composés de formule (I), non polymérisables, on peut citer le
nitrate de stéaramidopropyl diméthyl ~i-hydroxyéthyl ammonium.
Parmi les composés de formule (I) polymérisables, on peut mentionner plus
particulièrement les monomères de formules générales (II) ou (III)
~Rg
R5'Ç=Ç_CO_O'R11' \ R9 (II)
Rg R7 ~ R10
X
Rg
Rb-Ç = Ç-CO-NH-R11 - N-Rg
Rg R~ ; R10
X
dans lesquelles
- R5, Rg et R~, identiques ou différents, représentent un atome
d'hydrogène, un radical méthyle ou un radical éthyle,
- Rg, Rg et R10, identique ou différents, représentent un radical alkyle ayant
1 à 4 atomes de carbone, un radical polyoxyéthylène -(CH2-CHZ-O-)m-H'
CA 02159271 1998-11-03
7a
ou -(CH2-CH2-O-)m-CHg avec m représentant un nombre de 1 à 8, -
- R11 représente un radical divalent tel que polyéthylène ou
hydroxyalkylène ayant 1 à 8 atomes de carbone,
- X représente un anion choisi dans le groupe comprenant les halogénures,
en particulier le chlorure, le sulfate, le sulfonate, les alkylsulfonates tels
que méthyl-sulfonate, les arylsulfonates, les arylalkylsulfonates, le
carbonate, les alkyl-carbonates tels que méthyl-carbonate, le nitrate,
le phosphate, les alkyl-phosphates ou des mélanges de ces anions.
Lorsque fon utilise un composé à groupements ammonium quaternaire, le
l0 polymère acrylique ne comporte pas de fonction acide carboxylique libre.
~~ ~9~.~~
8
L'antistatisme est évalué à partir de la mesure d'un temps de demi-
décharge. La surface du film est chargée avec un traitement corons à un
potentiel de
500 V. Le dispositif de charge corons est arrëté et on observe la décroissance
du
potentiel de surface. La mesure relève le temps pour atteindre un potentiel de
surface
de 250 V. Plus le temps est court, plus le film est antistatique. On considère
généralement qu'un niveau d'antistatisme satisfaisant est atteint dès lors pue
ce temps
de demi-décharge est inférieur ou égal à 20 secondes et de préférence
inférieur ou égal
à 10 secondes.
L'épaisseur du revêtement primaire (P) est de préférence égale ou
inférieure à 0,2 gym.
II est en général préférable qu'il n'y ait pas de particules de charges dans
la
couche épaisse (A) et que lesdites charges soient présentes dans les couches
minces
(B), afin que les films supports aient une transparence aussi élevée que
possible, c'est-
à-dire une turbidité (ou haze) inférieure ou égale à 7 %.
La nature des charges présente dans la couche (B) n'est pas critique et on
peut faire appel aux charges utilisées habituellement pour communiquer aux
films
polyester une rugosité suffisante pour leur assurer une bonne machinabilité.
On fait
appel de préférence à des charges minérales tels que les oxydes et les sels
des
éléments des groupes II, III et IV de la classification périodique. A titre
illustratif, on peut
citer des sels métalliques tels que le carbonate de calcium ou le sulfate de
barium ; des
oxydes tels que la silice, l'alumine, la zircone, les mélanges d'oxydes, des
silicates ou
des aluminosilicates. Ces charges peuvent avoir subi un traitement destiné à
limiter ou à
empécher l'agglomération des particules qui les composent et/ou à limiter ou à
empêcher la décohésion à l'interface polyester/particule.
La concentration en particules est choisie de façon à assurer au film support
à la fois une turbidité inférieure ou égale à 7 % et une rugosité suffisante
(Rz inférieur
ou égal à 0,6 pm). En général, la concentration et la granulométrie des
charges sont
choisies en fonction de l'épaisseur de la couche (B) et du point de fusion du
(ou des)
polymères) la constituant et peuvent ëtre déterminées par l'homme de métier
pour
conférer aux éléments la transparence et la rugosité désirées. On peut tout
particulièrement se référer à l'enseignement du brevet EP-A-0 260 258 qui
décrit des
films pouvant très bien convenir comme support polyester transparent des
éléments
transparents pour photocopie électrostatique de l'invention.
II est particulièrement avantageux de faire appel à des charges ayant une
distribution des diamètres de particules relativement étroite, c'est-à-dire à
des charges
monodisperses.
9
La forme des particules des charges introduites dans la (ou les) couches)
(B) n'est pas critique et on peut faire appel à des charges de formes
diverses,
sphériques ou non.
Lorsqu'une couche (B) est mise en place sur chacune des faces de la
couche (A), les deux couches (B) peuvent se distinguer l'une de l'autre par
leur
épaisseur, la nature, la concentration ou le diamètre de particule de la
charge. Pour des
raisons évidentes de simplicité, les deux couches (B) sont de préférence
identiques.
Bien que le film polyester composite support puisse âtre obtenu par tous les
procédés connus pour l'obtention des films composites, on fait appel de
préférence à
des films composites obtenus par coextrusion qui présentent une excellente
cohésion à
l'interface de la couche (A) et de la (des) couches(s) (B).
A cet effet, on extrude à l'aide d'une première extrudeuse un flux (A) de
polyester cristallisable et, simultanément, à l'aide d'une deuxième extrudeuse
un flux du
polyester (B) destiné à former la (ou les) couches) (B). Les deux extrudeuses
sont
reliées à une boite de coextrusion dans laquelle le flux (B) peut être, le cas
échéant,
divisé en deux flux (B). Les courants de polymères fondus sont transformés en
un film
amorphe multicouche par passage dans une filière plate et le film amorphe
ainsi obtenu
est soumis aux opérations usuelles de filmature : trempe, étirage,
thermofixation et
bobinage.
Les conditions de filmature sont celles mises en oeuvre habituellement
industriellement pour l'obtention de films polyesters semi-cristallins
orientés. Au sortir de
la filière, le film composite amorphe est refroidi à une température comprise
entre 10°C
et 45°C sur un tambour de coulée.
Les conditions d'étirage du film composite extrudé sont celles
habituellement mises en oeuvre dans la fabrication des films polyester semi-
cristallins.
Ainsi, on peut procéder à un mono-étirage ou un bi-étirage effectué
successivement ou
simultanément dans deux directions en général orthogonales ou encore par
séquences
d'au moins 3 étirages où la direction d'étirage est changée à chaque séquence.
Par
ailleurs, chaque étirage mono-directionnel peut lui-même ëtre effectué en
plusieurs
étapes. On pourra ainsi associer des séquences d'étirage comme par exemple
deux
traitements successifs de bi-étirage, chaque étirage pouvant être effectué en
plusieurs
phases.
De préférence, le film composite est soumis à un bi-étirage dans deux
directions perpendiculaires. On peut, par exemple, procéder d'abord à un
étirage dans
la direction de déplacement du film (étirage longitudinal), puis à un étirage
selon une
direction perpendiculaire (étirage transversal) ou inversement. En général,
l'étirage
longitudinal est effectué à un taux de 3 à 5 (c'est-à-dire que la longueur du
film étiré
~~.~92'~~
représente de 3 à 5 fois la longueur du film amorphe) et à une température de
80 à
135°C et l'étirage transversal est effectué avec un taux de 3 à 5 à une
température de
90 à 135°C et de préférence entre 100 et 125°C.
Après étirage, le film composite est soumis à un traitement thermique à une
température comprise entre 160 et 240°C.
L'étirage peut également être effectué de manière simultanée, c'est-à-dire à
la fois dans le sens longitudinal et dans le sens transversal, par exemple
avec un taux
d'étirage de 3 à 5 et à une température de 80 à 120°C.
Le débit des extrudeuses dépend des épaisseurs désirées pour les couches
10 (A) et (B) après étirage.
L'épaisseur eA de la couche (A) peut varier dans de larges limites ; en
général, elle est comprise entre environ 50 ~m et environ 150 gym. Bien que
l'épaisseur
eB de la couche (B) ne soit pas critique, elle doit être choisie de façon à ce
que le film-
support conserve une excellente transparence et en particulier une turbidité
inférieure
égale à 5 % et de préférence inférieure ou égale à 4 %. L'épaisseur permettant
d'atteindre cet objectif dépend, dans une certaine mesure, de la concentration
et de la
dimension des particules de la charge présente dans la couche (B) ; d'une
manière
générale, il est préférable que l'épaisseur de la couche (B) soit égale ou
inférieure à
3 gym. De préférence, eB est comprise entre 0,5 ~m et 1,5 gym.
En raison des températures auxquelles sont soumis les éléments
transparents au cours des opérations de photocopie électrostatique, le support
polyester
doit présenter une excellente stabilité dimensionnelle à 150°C. Plus
spécifiquement, le
support doit présenter un taux de retrait à 150 C° dans les deux
directions d'étirage,
inférieur ou égal à 1 % et de préférence inférieur ou égal à 0,7 %. Cet
objectif est atteint
en soumettant le film biétiré et thermofixé à un traitement de relaxation dans
le sens
transversal et dans le sens longitudinal selon les modalités usuelles bien
connues de
l'homme de l'art. De préférence, les taux de retrait dans le sens longitudinal
et dans le
sens transversal sont choisis de façon à ce qu'ils ne présentent pas une
différence de
valeur trop importante, de façon à éviter la formation de microondulations des
éléments
transparents après leur passage dans les machines de photocopie. II est
préférable que
la différence des valeurs de retrait dans les deux sens soit inférieure ou
égale à 0,3 %.
Dans les éléments transparents pour photocopie électrostatique selon
l'invention, le support polyester composite (S) présente, de préférence, une
turbidité
inférieure ou égale à 7 %, un taux de retrait dans les directions
longitudinale et
transversale d'étirement à 150°C inférieur ou égal à 1 % et une
rugosité totale Rz
inférieure ou égale à 0,6 pm.
11
Le dépôt du revëtement (P) sur le film polyester composite peut être réalisé
par les différentes techniques connues de (homme du métier. Ainsi, une
dispersion ou
une solution aqueuse du polymère acrylique choisi peut être déposée par
gravité à partir
d'une couleuse à fente, ou par passage du film dans l'émulsion ou la solution
ou encore
au moyen de rouleaux de transfert. L'épaisseur de la couche est contrôlée par
tout
moyen approprié. Le dépôt du revêtement peut avoir lieu soit avant tout
étirage du film
(enduction en ligne), soit après étirage avant ou après thermofixation
(enduction en
reprise). On préfère toutefois procéder à l'enduction du film polyester avant
l'étirage ou
entre deux étirages.
De préférence on mettra en oeuvre un latex du polymère acrylique, préparé
par polymérisation en émulsion, en microémulsion ou, le cas échéant, par
polymérisation en milieu organique. Ces techniques familières à l'homme du
métier ne
seront pas rappelées ici.
Donc les polymères acryliques, utilisés dans le cadre de la présénte
invention, sont mis en oeuvre de préférence sous forme de dispersions stables,
ou
latex, dans l'eau ou un milieu hydro-organique. Lorsque le polymère ne
comporte pas de
groupe hydrophyle permettant d'obtenir aisément un latex, on peut lui associer
un ou
plusieurs tensioactifs ioniqûes ou non-ioniques, tels que ceux utilisés
habituellement
pour l'obtention de dispersions aqueuses et bien connus de l'homme du métier.
Pour
l'obtention des particules, la teneur en polymère des latex n'est pas critique
et peut
varier dans de larges limites. En général, des latex contenant de 1 à 50 % en
poids de
polymère conviennent bien ; de préférence, on fait appel à des latex contenant
de 5 à
% en poids de polymère. La dimension des particules du polymère constituant le
latex est choisie de telle façon que l'épaisseur finale du revêtement (P)
n'efface pas la
rugosité de la couche chargée (B) sous-jacente ; en général, on fait appel à
des latex
dont le diamètre des particules de polymère est compris entre environ 0,01 ~m
et
0,3 ~m et de préférence entre 0,05 pm et 0,15 pm.
La quantité de composition aqueuse d'enduction déposée sur le film
dépend d'une part de sa teneur en extrait sec et, d'autre part, de (épaisseur
désirée
30 pour le revêtement du film fini, c'est-à-dire après étirage et
thermofixation lorsque
l'enduction a lieu en ligne. Cette quantité dépend également du moment de
l'enduction ;
on doit évidemment tenir compte de la variation d'épaisseur du revêtement
avant et
après étirage, lorsque l'enduction est réalisée avant étirage.
Après enduction, le film polyester est traité à chaud pour éliminer l'eau
contenue dans le revëtement et, le cas échéant, pour provoquer la réticulation
du
polymère. Dans le cas de l'enduction en ligne, il n'est en général pas
nécessaire de
procéder à un traitement thermique ; le séchage et éventuellement la
réticulation sont
12
réalisés au cours de (étirage et de la thermofixation. On ne sortirait
cependant pas du
cadre de la présente invention en procédant, dans ce cas, préalablement à
l'étirage et à
la thermofixation, à un traitement thermique suffisant pour provoquer le
séchage de la
couche enduite.
L'épaisseur eP de la couche de revétement (P) est telle qu'elle n'efface pas
la rugosité de la couche chargée (B) sous-jacente. Le récours à l'enduction en
ligne et le
choix du polymère acrylique permettent d'atteindre cet objectif, sans pour
autant nuire à
l'adhésion du toner. En général, eP est comprise entre 0,02 et 0,2 pm et de
préférence
entre 0,02 et 0,15 gym.
Le recours à un support (S) constitué par une couche non chargée épaisse
(A) et au moins une couche mince (B) contenant de préférence une charge,
permet
d'accéder aisément, après dépôt de la couche d'adhésion (P) à des éléments
transparents pour photocopie électrostatique qui présentent l'ensemble des
propriétés
de transparence, de machinabilité et d'adhésion au toner requis. II n'est,
enfin, pas
nécessaire de multiplier le dépôt des couches d'adhésion sur le support (S),
par
exemple primaire d'adhésion puis couche réceptrice du toner, et d'introduire
dans cette
dernière des charges qui peuvent être l'objet d'une abrasion au cours de
l'utilisation des
transparents. Par ailleurs, le recours à un support composite (S) coextrudé
permet de
réaliser sans difficulté un bon compromis entre la transparence et la
machinabilité.
Les exemples qui suivent illustrent l'invention.
Exemple 1
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 853 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
La solution est portée à 80°C.
On ajoute 1,05 g de persulfate d'ammonium dissous dans 18,95 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h le mélange suivant
- acrylate d'éthyle 175,5 g
- méthacrylate de méthyle 117,9 g
- acide méthacrylique 4,5 g
- diméthacrylate d'éthylèneglycol 2,1 g
13
b) pendant 8 h la solution suivante
persulfate d'ammonium 0,84 g
- bicarbonate de sodium 1,23 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
- eau 46,4 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 80°C, puis est refroidi.
On obtient un latex A à 25 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
20°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 17 millimoles pour 100 g de
polymère.
Exemale 2
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 730 g
- émulsifiant à fonction amine quaternisée par des
groupes hydroxyéthyle (Ethoquad C12~) 1,5 g
- acrylate d'éthyle 13,8 g
- méthacrylate de méthyle 10,2 g
La solution est portée à 75°C.
On ajoute 0,30 g d'initiateur hydrosoluble de type composé diazoïque à
groupe ammonium quaternaire (V50) dissous dans 9,7 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h les mélanges suivants
- acrylate d'éthyle 124,2 g
- méthacrylate de méthyle 91,8 g
et
- chlorure d'acryloxyéthyl triméthyl ammonium 75 g
- eau 45 g
b) pendant 8 h la solution suivante
- initiateur V50 3,6 g
- émulsifiant Ethoquad C12~ 1,5 g
- eau 50 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 75°C, puis est refroidi.
On obtient un latex B à 26 % d'extrait sec.
14
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de 21
°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 0 millimole pour 100 g de
polymère.
Exemple 3
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 760 g
- émulsifiant Ethoquad C12~ 1,5 g
10i La solution est portée à 60°C.
On ajoute 0,30 g d'initiateur V50 dissous dans 9,7 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h le mélange suivant
- acrylate d'thyle 172,8 g
- mthacrylate de mthyle 127,2 g
b) pendant 8 h la solution
suivante
- initiateur V50 3,6 g
- mulsifiant Ethoquad C12~ 1,5 g
- eau 50 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 60°C, puis est refroidi.
On obtient un latex C à 27 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
20°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 0 millimole pour 100 g de
polymère.
A partir de ce latex, on prépare deux mélanges contenant respectivement
1,6 % (C1) et 3,6 % (C2) en poids de nitrate de stéaramidopropyl diméthyl
(3-hydroxyéthyl ammonium par rapport au poids total du latex (pour avoir après
dilution à
17 % d'extrait sec total respectivement 1 % et 2 % du composé à ammonium
quaternaire).
Exemple 4
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 730 g
- émulsifiant Ethoquad C12~ 1,5 g
- acrylate d'éthyle 16,5 g
- méthacrylate de méthyle 12 g
15
La solution est portée à 75°C.
On ajoute 0,30 g d'initiateur hydrosoluble V50 dissous dans 9,7 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h les mélanges suivants
- acrylate d'éthyle 148,5 g
- méthacrylate de méthyle 108 g
et
- chlorure d'acryloxyéthyl triméthyl ammonium 19 g
- eau 30 g
b) pendant 8 h la solution suivante
- initiateur V50 3 g
- émulsifiant Ethoquad C12~ 1,5 g
- eau 50 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 75°C, puis est refroidi.
On obtient un latex D à 27 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
23°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 0 millimole pour 100 g de
polymère.
Exemple 5
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 665 g
- émulsifiant Ethoquad C12~ 1,5 g
- acrylate d'éthyle 10,5 g
- méthacrylate de méthyle 7,5 g
La solution est portée à 75°C.
On ajoute 0,30 g d'initiateur hydrosoluble V50 dissous dans 9,7 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h les mélanges suivants
- acrylate d'éthyle 94,5g
- méthacrylate de méthyle 67,5 g
et
- chlorure d'acryloxyéthyl triméthyl ammonium 150 g
- eau 60 g
~1~~~'~.~.
16
b) pendant 8 h la solution suivante
- initiateur V50 3,6 g
- émulsifiant Ethoquad C12~ 1,5 g
- eau 50 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 75°C, puis est refroidi.
On obtient un latex E à 27 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
17°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 0 millimole pour 100 g de
polymère.
Essai comaaratif 1
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 848,5 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
La solution est porte 80C.
On ajoute 1,05 g de persulfate d'ammonium
dissous dans 18,95 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h le mlange suivant
- acrylate d'thyle 162 g
- mthacrylate de mthyle 99 g
- acide mthacrylique 39 g
b) pendant 8 h la solution suivante
- persulfate d'ammonium 0,84 g
- bicarbonate de sodium 1,23 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
- eau 46,4 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 80°C, puis est refroidi.
On obtient un latex I à 25 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
33°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 150 millimoles pour 100 g de
polymère.
17
Essai comparatif 2
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 751 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
- polyester hydrodispersable 93 g
Le polyester hydrodispersable utilisé est un copolyester à motifs dérivant de
l'acide téréphtalique, de l'acide isophtalique, de l'acide isophtalique-5-
sulfonate de Na et
de féthylèneglycol, commercialisé sous la marque Gérol PS20.
La solution est portée à 80°C.
On ajoute 0,72 g de persulfate d'ammonium dissous dans 19,28 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h le mélange suivant
- acrylate d'éthyle 58,5
- méthacrylate de méthyle 120 g
- acide méthacrylique 26,4 g
- diméthacrylate d'éthylèneglycol 2,1 g
b) pendant 8 h la solution suivante
- persulfate d'ammonium 0,58 g
- bicarbonate de sodium 0,85 g
- laurylsulfate de sodium 1,05 g
- eau 47,52 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 80°C, puis est refroidi.
On obtient un latex J à 27 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
30°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 102 millimoles pour 100 g de
polymère.
Essai comaaratif 3
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 848,5 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
La solution est portée à 80°C.
On ajoute 1,05 g de persulfate d'ammonium dissous dans 18,95 g d'eau.
18
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h le mlange suivant
- acrylate d'thyle 105,6 g
- mthacrylate de mthyle 181,5 g
- acide mthacrylique 12,9 g
b) pendant 8 h la solution suivante
- persulfate d'ammonium 0,84 g
- bicarbonate de sodium 1,23 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
- eau 46,4 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 80°C, puis est refroidi.
On obtient un latex K à 25 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
56°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 50 millimoles pour 100 g de
polymère.
Essai comparatif 4
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 848,5 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
La solution est portée à 80°C.
On ajoute 1,05 g de persulfate d'ammonium dissous dans 18,95 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h le mlange suivant
- acrylate d'thyle 111 g
- mthacrylate de mthyle 163 g
- acide mthacrylique 26 g
b) pendant 8 h la solution suivante
- persulfate d'ammonium 0,84 g
- bicarbonate de sodium 1,23 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
- eau 46,4 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 80°C, puis est refroidi.
On obtient un latex L à 25 % d'extrait sec.
19
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de
58°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 100 millimoles pour 100 g de
polymère.
Essai comparatif 5
Dans un réacteur de 1,5 litre muni d'un agitateur à ancre, on introduit
- eau 848,5 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
La solution est portée à 80°C.
On ajoute 1,05 g de persulfate d'ammonium dissous dans 18,95 g d'eau.
On introduit alors en continu
a) pendant 7 h le mélange suivant
- acrylate d'éthyle 85,5 g
- méthacrylate de méthyle 175,8 g
- acide méthacrylique 38,7 g
b) pendant 8 h la solution suivante
- persulfate d'ammonium 0,84 g
- bicarbonate de sodium 1,23 g
- laurylsulfate de sodium 1,5 g
- eau 46,4 g
Le mélange réactionnel est maintenu 1 h à 80°C, puis est refroidi.
On obtient un latex M à 25 % d'extrait sec.
Le polymère acrylique a une température de transition vitreuse de 61
°C et
un taux de fonctions carboxyliques libres de 150 millimoles pour 100 g de
polymère.
Exemples 6 à 11 et essais comparatifs 6 à 10.
Préparation d'éléments transparents pour photocopie.
Le film support des exemples qui suivent est un film en polytéréphtalate
d'éthylèneglycol (PET) biétiré, ayant une épaisseur totale de 100 wm, composé
d'une
couche centrale A de 98,4 pm de film PET non chargé et sur chacune des faces
de la
couche A d'une couche de 0,8 pm de PET comportant 0,3000 % d'une charge
minérale
de diamètre moyen 3,5 pm (Silice de type Sylobloc~), la granulométrie ayant
été
mesurée avec un granulomètre laser de marque Sympathec~ et de type Helos.
20
La préparation s'effectue de la manière suivante. Le film amorphe coextrudé
est tout d'abord monoétiré dans le sens longitudinal avec un taux de 3,8, puis
enduit sur
l'une de ses faces avec un latex tel que préparé dans les exemples et essais
comparatifs décrits précédemment (après dilution pour présenter un extrait sec
de 17
en poids), à raison de 1,4 g/ms (à l'état humide).
L'enduction est séchée, puis le film est étiré dans les sens transversal avec
un taux de 3,8. La couche finale de polymère acrylique est de 0,06 pm.
Le film biétiré est thermofixé à 235°C.
Le film ainsi obtenu présente un haze de 4,5, une rugosité totale Rz de
0,45 ~m et des retraits à 150°C de 0,6 % dans les directions
longitudinale et
transversale.
Sur chacun des éléments transparents pour photocopie ainsi obtenus, on
mesure l'adhésion toper et le temps de demi-décharge (représentatif de
l'antistatisme).
L'adhésion toper est mesurée par photocopie d'une mire à l'aide d'un
photocopieur Toshiba~ BD 2810. Elle est notée de 0 à 10, à partir de
l'évaluation de la
quantité de toper arrachée de l'élément transparent, après pliage et grattage
- 0 correspond au toper totalement arraché (très mauvais)
- 10 correspond au toper pas du tout arraché (excellent)
- des valeurs de 8 à 10 sont considérées comme satisfaisantes.
Le tableau ci-après rassemble les caractéristiques principales des latex
utilisés pour l'enduction des films ainsi que les résultats de mesures
d'adhésion toper et
de temps de demi-charge.
Exemples Latex utilisCOOH Tg C du Adhsion temps de
et du latex latex toper demi-
Essais dcharge
com aratifs
Exem le 6 A 17 20 9 >100 s
Exem le 7 B 0 21 9 1,5 s
Exem le 8 C1 0 20 9 15 s
Exem le 9 C2 0 20 9 4 s
Exem le 10 D 0 23 9 >100 s
Exem le 11 E 0 17 9 <1 s
Essai 6 I 150 33 3 >100 s
Essai 7 J 102 30 4 >100 s
Essai 8 K 50 56 7 >100 s
Essai 9 L 100 58 6 >100 s
Essai 10 M 150 61 3 >100 s
