DE2528339A1

DE2528339A1 - Fluessigentwickler fuer farbelektrophotographie und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2528339A1
Application number: DE19752528339
Authority: DE
Inventors: Hansjuerg Dipl Chem Hermann; Eugen Dipl Phys Dr Mohn
Original assignee: Turlabor AG
Current assignee: Turlabor AG
Priority date: 1975-06-25
Filing date: 1975-06-25
Publication date: 1976-12-30
Also published as: FR2315709A1; GB1542143A; US4155862A; DE2528339C3; JPS5857109B2; JPS524841A; CH601843A5; DE2528339B2; CA1087014A

Description

T 2067

Patentanwälte Manitz, Fin.:: :v-::i & Grämkow ²⁵" ^{Junl 1975}

8 Münche;, Ί.Ι, hubüii-Uuuh-Straße!

252833g,

TUELABOR AG

Geissacherstraße 6 CH-8126 Zumikon/Schweiz

Flüssigentwickler für Farbelektrophotographie und Verfahren zur Herstellung desselben

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Flüssigentwickler für Farbelektrophotographie und auf ein Verfahren .zu seiner Herstellung.

Die Erzeugung von farbigen oder bunten Bildern nach elektrophotographischen Verfahren kann beispielsweise nach dem schweizerischen Patent Nr. 548 056 erfolgen. Nach diesem Patent wird ein Bild dadurch gewonnen, dass eine photoleiten de Schicht in Abhängigkeit von einer Vorlage belichtet und dadurch auf oder in dieser Schicht ein der Vorlage entsprechendes Leitfähigkeitsbild erzeugt wird, mittels welchem ein im Raum zwischen der photoleitenden Schicht und einem zum Tragen des zu erzeugenden Bildes bestimmten Träger mittels zweier Elektroden erzeugtes Feld gesteuert wird, und dass durch dieses Feld im genannten Raum befindliche elektrisch geladene Tonerteilchen bewegt werden, wobei entweder die Polarität der Tonerteilchen und die Polarität der der photcleitenden Schicht zugeordneten Elektrode ent gegen g es et.:·': geviihlt werden, so dass -lie Tonarteilehen

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sich auf der photoleitenden Schicht ablagern, oder die genannten ten Polaritäten gleich gewählt werden, so dass sich die Tonerteilchen auf dem Träger ablagern und anschliessend das elektrische Feld zum Zusammenbrechen gebracht wird, wodurch im ersten Fall Tonerteilchen von der photoleitenden Schicht zum Träger wandern und auf diesem das der Vorlage entsprechende Positivbild erzeugen, und im zweiten Fall Tonerteilchen vom Träger zur photoleitenden Schicht wandern und damit auf dem Träger das der Vorlage entsprechende Negativbild hinterlassen.

In den Raum zwischen der photoleitenden Schicht und dem Träger für das zu erzeugende Bild werden die Tonerteilchen vermittels eines flüssigen Entwicklers eingebracht.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf einen Flüssigentwickler für Farbelektrophotographie, insbesondere nach dem Verfahren nach dem" genannten schweizerischen Patent.

Mit bereits bekannten Entwicklern gelingt zwar nach dem genannten Verfahren Farbbilder elektrophotographisch zu erzeugen, doch lassen die so erzeugten Bilder bezüglich Kontrast, Schärfe, Auflösung und Farbsättigung noch zu wünschen übrig. Zudem ergeben sich auch gewisse Schwierigkeiten bei der Erzeugung bunter Bilder mittels Ueberlagerung mehrerer Farbteilbilder, beispielsweise dadurch, dass zusammen mit Farbpigmenten eines Teilbildes abgeschiedene

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Fixiermittel des Entwicklers die Oberfläche des mit dem Teilbild versehenen Bildträgers derart modifizieren, dass ein nachfolgender Abbildungsschritt für ein nächstes Farbteilbild hierdurch wesentlich gestört ist.

Diese Schwierigkeit lässt sich nun aber nicht einfach durch Weglassen des Fixiermittels im Entwickler beheben, weil dadurch andere wesentliche Eigenschaften des Entwicklers in untragbarer Weise verschlechtert wurden. Eine weitere Forderung an solche Entwickler beziehungsweise an ihre Farbpigmente besteht darin, dass die damit erzeugten Bilder dauerhaft, licht-und lösungsmittelbeständig sind. Bei den bekannten Entwicklern sind die Farbpigmente in eine Harzhülle eingebettet. Die Farbpigmentharzmasse muss hierbei auf einen genügenden Feinheitsgrad verkleinert werden, was jedoch bei den hier verwendeten Pigmenten durch mechanische Mittel nicht in ausreichendem Masse gelingt.

Da für das beschriebene Verfahren zur elektrophotographischen Bilderzeugung noch kein optimaler Entwickler bekannt ist, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen ." Flüssigentwickler für die Erzeugung farbiger beziehungsweise bunter Bilder mittels Eiektrophotographie zu schaffen, welcher die genannten Nachteile nicht aufweist und sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass er kontrastreiche, scharfe und eine hohe Bildauflösung aufweisende Farbbilder ergibt, welche eine hohe Farbsättigung aufweisen,

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und welcher Flüssigentwickler die einwandfreie Ueberlagerung der einzelnen Farbteilbilder bei der Erzeugung bunter Bilder gewährleistet. Die Aufgabe umfasst auch die Schaffung eines Verfahrens zur Erzeugung des genannten Flüssigentwicklers.

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Flüssigentwickler für Farbelektrophotographie mit einer organischen Flüssigkeit als Dispersionsmedium, mit mindestens einem lichtechten, organischen Farbpigment ohne ausgeprägte Photoleitereigenschaft en und mindestens einem Schutzpolymer, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Dispergierung mindestens eine Metallseife und zur Erreichung der Alterungsbeständigkeit
des Flüssigentwicklers mindestens ein Oxidationsschutzmittel im Flüssigentwickler enthalten ist und als Schutzpolymer ein Paraffin vorgesehen ist.

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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des genannten Flüssigentwicklers.

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Im folgenden wird die Erfindung beispielweise näher erläutert.

Flüssigentwickler gemäss vorliegender Erfindung sind im gebrauchsfertigen Zustand charakterisiert durch folgende Daten:

Viskosität 1-10 cP

Spezifischer Widerstand 10^ - 10 ohm cm Spezifische Ladung 200 - 2000 iiC/g
Pigmentteilchengrösse 0,1 - 2 yum

Da ein Flüssigentwickler der genannten Art während längerer Zeit, beispielsweise während vier Wochen gebrauchsfertig sein soll, ist es wichtig, dass sich die Eigenschaften des Flüssigentwicklers in dieser Zeitspanne nicht verändern, beispielsweise durch irreversible Agglomeration der Farbpartikeln. Auch hinsichtlich der Bildauflösung und der gewünschten Farbsättigung ist es wichtig, eine vorteilhafte Grössenverteilung der als Farbpigment verwendeten Teilchen zu wählen. Für den erfindungsgemässen Farbentwickler sind sodann nur solche Substanzen geeignet, welche nach erfolgter Ausscheidung eines Farbteilbildes die Oberfläche des Bildträgers nicht in einer solchen Weise modifizieren, dass die weitere Erzeugung von Teilbildern erschwert oder verunmöglicht wird. Der erfindungsgemässe Flüssigentwickler gewährleistet ferner eine vollständige Ausscheidung des vorhandenen Farbpigmentmaterials während des betreffenden Abbildungsschrittes

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an den belichteten Stellen, wobei die auf den ausgeschiedenen Teilfarbbildern jeweils zurückbleibende Ladung so geringfügig ist, dass in darauffolgenden Bilderzeugungsschritten kein weiterer Transport der bereits niedergeschlagenen Pigmentteilchen durch elektrische Felder mehr möglich ist.

Obwohl der erfindungsgemässe Flüssigentwickler keines der in bekannten Entwicklern üblichen Fixiermittel enthält, erweisen sich die mit dem erfindungsgemässen Entwickler erzeugten Teilfarbbilder als ausreichend widerstandsfähig, um die im Bilderzeugungsprozess sich folgenden Operationen, wie Abquetschen des überflüssigen Dispersionsmittels, Aufnahme eines weiteren Farbteilbildes, Laminieren usw. zu überstehen, ohne dabei Schaden zu nehmen.

Ein Flüssigentwickler gemäss vorliegender Erfindung besteht aus folgenden Komponenten:

1. Dispersionsmedium: Organische, hochisolierende Flüssigkeit niedriger Polarität mit folgenden Eigenschaften:

Spezifischer Widerstand mindestens 10 ohm cm Dielektrizitätskonstante höchstens 4 Siedepunkt zwischen 130 und 180 ⁰C.

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2. Organisches Farbpigment: L.ichtechte, spezifisch leichte Materialien, welche für die Erzeugung von Farbbildern einer der idealen subtraktiven Grundfarben gelb, purpur, blaugrün, möglichst genau entsprechen.

Teilch en durchmess er 0,1 - 5 yum Spezifisches Gewicht höchstens 2 g/cm Pigmentmaterialen dürfen keine ausgeprägten Photoleitereigenschaften haben.

3. Ladungskontrollmittel: Metallseifen mit einem mehrwertigen Kation und Fettsäureresten mit 8 bis 14 C-Atomen.
Dissoziationskonstante etwa 10

4. Schutzpolymer:

Höhermolekulare, insbesondere verzweigte Paraffine mit 10 ^. M ^L. 10 ⁶ . Das Schutzpolymer dient zur Einstellung der optimalen Viskosität bei der mechanischen Verkleinerung (Erhöhung der Scherkräfte und damit des Mahlwirkungsgrades) sowie zur Erhöhung der Stabilität des fertigen Flüssigentwicklers.

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5. Oxidationsschutzmittel: Kohlenwasserstoff lösliche Phenolderivate, welche eine rasche Alterung des Flüssigentwicklers durch oxidative Vorgänge, insbesondere bei höheren Temperaturen, verhindern. Beispiele für die genannten Komponenten sind:

1. Dispersionsmedium:

Isopar E (ESSO) Isopar G (ESSO) Isopar H (ESSO) Shellsol (SHELL) Kerosen

Polysiloxane Fluorkohlenwasserstoffe.

2. Farbpigmente:

Gelb: Disazofarbstoffe, vorzugsweise der Benzidinreihe

Oppasingelb 141 (BASF, Ludwigshafen,BRD) Helioechtgelb GRN (BAYER, Leverkusen,BRD) (Colour Index I: Pigment Yellow 13/ Colour Index II: Nr. 21 100)

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Purpur: Farblacke von sauren oder basischen Xanthenfarbstoffen

Fanalrosa SM 4830 (BASF, Ludwigshafen, BRD) (Colour Index I : Pigment Red 8l/ Colour Index II: Nr. 45 160).

Blaugrün: nicht oder nur schwach photoleitende, modifizierte Phthalocyanine

Helioechtblau GO (BAYER, Leverkusen, BRD) (Colour Index I: Pigment Blue 15/Col'our· Index II:

Nr. 74 160). 3.Ladungskontrollmittel:

Metallseifen mit vorzugsweise mehrwertigen Kationen und Fettsäureresten zwischen Cg bis C14

Co-dekanat (SCADO) Zr-dekanat (SCADO)

Ca-dekanat ( SCADO). 4.Schutzpolymer Höhermolekulare, insbesondere verzweigte Paraffine

Polyisobutylen Oppanol B3 (BASF)» 5.Oxidationsschutzmittel:

Kohlenwasserstofflösliche Phenolderivate Ionol CP (SHELL) 2,6-Ditert.-Butyl-4-Methylphenol

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Ionox 330 (SHELL)

1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris (3, 5-di-t-Butyl-4-Hydroxibenzyl)Benzol

Die bevorzugten Konzentrationen der einzelnen Komponenten im fertigen Flüssigentwickler betragen, in Gewichtsprozenten:

- Pigment 0,1 bis 5 %
vorzugsweise 0,3 bis 0,8 %

- Ladungskontrollmittel 10-4 bis 10~l molar vorzugsweise 10"^ - 10~² molar

- Schutzpolymer 0,1 bis 10 %

- Oxidationsschutzmittel 0,001 bis 1 % vorzugsweise 0,1 %.

Der Flüssigentwickler..wird vorzugsweise wie folgt zubereitet: Eine zähflüssige Mischung von Farbpigment, Schutzpolymer, und falls das Schutzpolymer ein fester Körper ist, auch Dispersionsmittel, wird mindestens dreimal in einem Dreiwalzenstuhl abgetieben.

Die so erhaltene Masse wird mit Dispersionsmittel unter Zugabe von Ladungskontrollmit'tel und Oxidationsschutzmittel soweit verdünnt, bis der Farbpigment gehalt noch 10 Gewichtsprozente ausmacht.Zur Erzielung einer guten Durchmischung geschieht dies unter ständigem Umrühren in einem Hochfrequenzdispergator. In dieser Form kann der Flüssigentwickler als Konzentrat über lange Zeit aufbewahrt werden, ohne dass sich derselbe verändert.

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Für die Herstellung des gebrauchsfertigen Flüssigentwicklers verdünnt man unter stetem Umrühren eine bestimmte Menge des Konzentrates weiter auf die gewünschte Pigmentkonzentration.

Es folgt nun noch je ein ausführliches Rezept für einen Flüssigentwickler für die Farbe Gelb, für die Farbe Purpur, und für die Farbe Blaugrün:

Beispiel 1 / Flüssigentwickler gelb:

250 g Gelbpigment Helioeahtgelb GRN (BAYER) werden zusammen mit 750 g Oppanol B3 (BASF) auf einem Dreiwalzenstuhl zu 1000 g einer 25 %-igen Paste zweimal abgerieben mit einem vorgängigen Mischgang. 100 g dieser 25 %-igen Paste werden mit 25 g Zirkondekanat (SCADO) (12 % Metallgehalt), 5 g Ionol CP (SHELL) auf 250 g mit Isopar G (ESSO) verdünnt, gut verrührt, und 10 Minuten lang mit einem Hochfrequenzrührer gerührt. Von diesem 10 %-igen Konzentrat werden 50 g mit Isopar G (ESSO) auf 1000 g verdünnt und gut aufgeschüttelt. Dabei entsteht der gebrauchsfertige Flüssigentwickler, welcher 0,5 % Pigment, 1,5 % Oppanol B3 (BASF), 0,5 % Zirkondekanat (SCADO) und 0,1 % Ionol CP (SHELL) enthält.

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Beispiel 2 / Flüssigentwickler purpur:

Alle Operationen und Gewichtsanagaben sind dieselben wie beim vorstehenden ersten Beispiel mit Ausnahmen: statt Gelbpigment wird Purpurpigment Fanalrosa SM 4830 (BASF), und statt Zirkondekanat wird Kobaldekanat (SCADO) (8 % Metallgehalt) verwendet». Die Gebrauchskonzentrationen des fertigen Flüssigentwicklers belaufen sich somit auf:

0,5 % Pigment
1,5 % Oppanol B3 (BASF)
0,5 % Kobaltdekanat (SCADO)
0,1 % Ionol CP (SHELL).

Beispiel 3 / Flüssigentwickler blaugrün:

Alle Operationen und Gewichtsangaben sind dieselben wie beim 1. Beispiel mit folgenden Ausnahmen:

statt Gelbpigment wird Blaugrünpigment (Cyanpigment) Helioechtblau GO( BAYER), und statt 25 g Zirkondekanat werden 5 g Zirkondekanat (SCADO) verwendet.

Die Gebrauchskonzentrationen des fertigen Blaugrün-Flüssigentwicklers belaufen sich somit auf:

0,5 % Pigment

1,5 % Oppanol B3 (BASF)

0,1 % Zirkondekanat (SCADO)

0,1 % Ionol CP (SHELL).

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Claims

— Δ. J —

Pat entansprüche:

(1J Flüssigentwickler für Farbelektrophotographie mit einer organischen Flüssigkeit als Dispersionsmedium, mit mindestens einem lichtechten, organischen Farbpigment ohne ausgeprägte Photoleitereigenschaften und mindestens
einem Schutzpolymer, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Dispergierung mindestens eine Metallseife und zur Erreichung der Alterungsbeständigkeit des Flüssigentwicklers mindestens ein Oxidationsschutzmittel im Flüssigentwickler enthalten sind und als Schutzpolymer
ein Paraffin vorgesehen ist.

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_ i6 _
2. Flüssigentwickler nach Patentanspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallseife ein mehrwertiges Kation sowie einen organischen Rest mit 8 bis 12 C-Atomen enthält.
3. Flüssigentwickler nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Metallseife Kalziumdekanat und/oder Kobaltdekanat und/oder Zirkondekanat verwendet wird.
4. Flüssigentwickler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsschutzmittel mindestens ein Phenolderivat verwendet wird.
5. Flüssigentwickler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsschutzmittel 2,6-Ditertiär-Butyl-4-·Methylphenol verwendet wird.
6. Flüssigentwickler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsschutzmittel 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris (3,5-di-t-Butyl-4-Hydroxibenzyl) Benzol verwendet wird.
7. Flüssigentwickler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Schutzpolymer ein höhermolekulares Paraffin verwendet wird.

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8. Flüssigentwickler nach den Ansprüchen 1 und 7-, dadurch gekennzeichnet , daß als Schutzpolymer ein verzweigtes Paraffin verwendet wird.
9- Flüssigentwickler nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -. zeichnet , daß als Schutzpolymer Polyisobutylen verwendet wird.
10. Verfahren zur Herstellung des Flüssigentwicklers nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet , daß in einem ersten Verfahrensschritt eine zähflüssige Mischung aus Farbpigment und Schutzpolymer mehrmals in einem Dreiwalzenstuhl abgerieben wird, worauf in einer zweiten Verfahrensstufe die erhaltene Masse mit Dispersionsmittel, unter Zugabe von Ladungskontrollmittel und Oxidationsschutzmittel, unter Umrühren soweit verdünnt wird, bis der Farbpigmentgehalt noch 10 Gew.-% ausmacht, dies um ein lagerfähiges Konzentrat des Flüssigentwicklers zu erhalten, welches in einer dritten Verfahrensstufe für den Gebrauch weiter verdünnt wird.

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11. Verfahren nach Patentanspruch 10. , dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verfahrensstufe unter Einhaltung eines Mischungsverhältnisses von 250 Gewichts teilen Gelbfarbpigment zu 750 Gewichtsteilen Schutzpolymer zu total 1000 Gewicht s teil en einer zähflüssigen, 25 fe igen Paste gemischt und gut abgerieben werden, worauf in der anschliessenden zweiten Verfahrensstufe unter Einhaltung eines Mischungsverhältnisses von 100 Gewichtsteilen der genannten Paste zu 25 Gewichtst eil en Zirkondekanat mit 12 % Metallgehalt als Ladungskontrollmittel zu 5 Gewichtsteilen Ionol CP als Oxidationsschutzmittel und unter Zugabe von 120 Gewichtsteilen Isopar G als Dispersionsmittel unter guter Verrührung insgesamt 250 Gewichtsteile eines Konzentrates erzeugt werden, worauf in der dritten Verfahrensstufe durch Verdünnung von 50 Gewichtsteilen des genannten Konzentrates mit 95Ο Gewichtsteilen Isopar G als Dispersionsmittel 1000 Gewichtsteile gebrauchsfertiger Flüssigentwickler mit 0,5 % Pigment, 1,5 % Schutzpolymer, 0,5 % Ladungs-

kontrollmittel und 0,1 % Oxidationsschutzmittel gebildet wird.

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12. Verfahren nach Patentanspruch 10,-dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verfahrensstufe unter Einhaltung eines Mischungsverhältnisses von 250 Gewichtsteilen Purpurfarbpigment zu 750 Gewichtsteilen Schutzpolymer zu total 1000 Gewichtsteilen einer zähflüssigen, 25 zeigen Paste gemischt und gut abgerieben werden, worauf in der anschliessenden zweiten Verfahrensstufe unter Einhaltung eines Mischungsverhältnisses von 100 Gewichtsteilen der genannten Paste zu 25 Gewichtsteilen Kobaltdekanat mit 8 % Metallgehalt als Ladungskontrollmittel zu 5 Gewichtsteilen Ionol CP als Oxidationsschutzmittel und unter Zugabe von 120 Gewichtsteilen Isopar G als Dispersionsmittel unter guter Verrührung insgesamt 250 Gewichtsteile eines Konzentrates erzeugt werden, worauf in der dritten Verfahrensstufe durch Verdünnung von 50 Gewichtsteilen des genannten Konzentrates mit 950 Gewichtsteilen Isopar G als Dispersionsmittel 1000 Gewichtsteile gebrauchsfertiger Flüssigentwickler mit 0,5 % Pigment, 1,5 % Schutzpolymer, 0,5 % Ladungskontrol!mittel und 0,1 % Oxidationsschutzmittel gebildet wird.

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Verfahren nach Patentanspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verfahrensstufe unter Einhaltung eines Mischungsverhältnisses von 250 Gewichtsteilen Blaugrünfarbpigment zu 750 Gewichtsteilen Schutzpolymer zu total 1000 Gewichtsteilen einer zähflüssigen, 25 %-igen Paste gemischt und gut abgerieben werden, worauf in der anschliessenden zweiten Verfahrensstufe unter Einhaltung eines Mischungsverhältnisses von 100 Gewichtsteilen der genannten Paste zu 5 Gewichtsteilen Zirkondekanat mit 12 % Metallgehalt als Ladungskontrollmittel, zu 5 Gewichtsteilen Ionol CP als Oxidationsschutzmittel und unter Zugabe von 140 Gewichtsteilen Isopar G als Dispersionsmittel unter guter Verrührung insgesamt 25Ο Gewichtsteile eines Konzentrates erzeugt werden, worauf in der dritten Verfahrensstufe durch Verdünnung von 50 Gewichtsteilen des genannten Konzentrates mit 95Ο Gewichtsteilen Isopar G als Dispersionsmittel 1000 Gewichtsteile gebrauchsfertiger Flüssigentwickler mit 0,5 % Pigment, 1,5 % Schutzpolymer, 0,1 % Ladungskontrollmittel und 0,1 % Oxidationsschutzmittel gebildet

TURLABOR AG

GEISSACHERSiFRASSE )6

Dr. E. Stromer J. Vontobel

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