Полимерная капсула Советский патент 1974 года по МПК D21H5/00 B01J13/00 

1

Изобретение относится разрупдаемым под действием давления капсулам для использования в чувствительном к давлению записывающем материале.

Известные чувствительные к давлению записывающие материалы содержат мельчайшие, разрушающиеся под действием капсулы, имеющие стенки из гидрофильных полимерных материалов, раствор в органической жидкости бесцветного хромогеииого материала, который при выпуске в результате разрушения нанесенных на лист капсул с записывающим материалом реагируют с copeагентом, нанесенным на тот же или на другой лист, с образованием окрашенной метки на листе. Способы производства таких капсул включают процессы, основанные на разделении жидкостных фаз коацерваиии комплекса желатина и гуммиарабика из их раствора, причем этот комплекс диспергирован в остаточном водиом растворе с помощью интенсивиого перемешивания и откладывается вокруг капелек маслообразного раствора с образованием капсул.

Стенки капсул обычно нодвергаются гелеобразованию охлаждением и отверждением и с помощью химической обработки, например, альдегидом, который обеспечивает сшивание желатина.

Такие капсулы обычно нельзя использовать для заключения внутри и удерживания водных жидкостей в течение времени, приемлемого для коммерческого производства. Это ведет к исключению большого числа весьма полезных водорастворимых материалов из числа подвергающихся капсулированию с помощью и при использовании этих относительно экономичных способов и материалов. В общем случае предполагают, что водные материалы пригодны для капсулироваиия только с полющью сложных ц дорогих процессов, использующих гидрофильные полимеры в качестве материала, образующего стенки капсулы.

Цель изобретения - повыщение эффективности капсулы.

Для этого в качестве органической жидкости капсула содержит соединение из группы, включающей трикрезилфосфат с трибутилфосфатом и Ы,К-диэтилдеканамид, а в качестве красителя или цветообразующего агента - ее водный раствор.

Капсула может быть изготовлена с помощью любого подходящего способа. Предпочтителен способ, включающий стадии изготовления мельчайших каисул, каждая из которых имеет окружающую стенку из водопроницаемого гидрофильного полимерного

материала и содержит указанную органическую жидкость. Капсулы погружают в водный раствор указанного красителя или цветообразующего агента до тех пор, пока водиый раствор красителя или цветообразующего агента не окажется раствореиным в органической жидкости.

Продукт предлагаемого процесса представляет собой микрокапсулу, имеющую стенку из полимерного гидрофильного пленочного материала (желательно отвержденного) с капелькой масла в середине. Материал стенок кансул может представлять собой любой из множества известных органических, гидрофильных, полимерных, пленкообразующих материалов, включая желатин, гуммиарабик, метилцеллюлозу, поливиниловый сиирт, зеин, казеин и их комбинации. Единственным требованием в этом отнощении является то, что стеночный материал должен быть маслозадерживающим и водопроницаемым. Предпочтительной комбинацией является желатин - гуммиарабик.

Сердцевинной органической жидкостью может быть любая маслообразующая жидкость, способиая к растворению максимум 1 - 10 вес. % воды. Масла, в которых может быть растворено менее одного вес. % воды дают при использовании очень низкий выход выбранного водорастворимого агента. Естественно, необходимое к моменту использования количество этого агента будет зависеть от нотенциальной силы агента. Для практических целей предпочтительны масла, растворяющие 2 вес. % воды. Верхний предел водорастворяющей емкости в выбранном масле определяется процессом изготовления капсул. Масла, которые растворяют воды более, чем 10% от всего веса проявляют тенденцию к ухудщению капсулирования гидрофильным стеночным материалом в водной нроизводственной среде. Кроме того, каисулы с более высоким содержаиием воды в своем сердцевинном материале нроявляют тенденцию к потере своей преимущественно маслянистой природы, так что продолжительное удержание содерл ;имого оказывается затруднительным. Масла из сред с низкой летучестью и вязкостью являются предпочтительными из-за того, что их обработка в процессе капсулирования сказывается менее трудна и обеснечивает лучщее удержание внутри стенок капсул. Кроме того, это облегчает процесс переноса на копии. На практике довольно точно удовлетворяют указанным критериям органические эфиры фосфорной кислоты: триалкил- и триарилфосфаты, иредпочтительно смеси трикрезилфосфата и трибутилфосфата. Обнарул :ено, что пригодны и другие масла, такие, как 2-этил-капроиовая кислота, ди(2этил-гексил)-фосфоновая кислота, 2-этилгексанол, изооктанол (смесь изомеров), диизобутилкарбииол, 3-метилбутиральдегид, три(2этилгексил) фосфат, 1,М-дц-бутил-бутирамид и дибутилфосфонат.

Водорастворимые материалы для включения

в сердцевинный материал в качестве загружаемого агеита онределяются конечным использованием мнкрокапсул. Множество водорастворнмых агентов приведено в таблице. Пригодиые водорастворимые агенты нредночтительно должны быть растворимыми в воде в объеме приблизительно 20 вес. %. Можно использовать и окрашенные красители, но предполагается, что это изобретение найдет

свое наиболее широкое применение в системах на основе неокрашенной конировальной бумаги, в которой в общем случае используются бесцветные цветообразователи, такие, как соли металлов или органические соедипения, которые снособны к осуществлению реакции с пригодиым сореагентом ири высвобождении из капсул с образованием окращещюго маркирующего материала.

Листовые материалы для записи могут быть

типа и структуры, известиой под иазваннем «KCR-Paper. В них могут быть исиользоваиы различные листовые материалы, такие как пластиковые пленки, синтетические «бумаги, кожа, ткаиь и бумага, но, естественно,

предноч ггается бумага. Копировальные бумаги и формы на основе копировальной бумаги, которые могут использовать микрокапсулы в соответствии с изобретением, включают листы для переноса изображений, листы для формирования изображений при ударе о пих и множительные системы на основе конировальной бумаги, имеющие переносио-ириемные листы, в которых содержащие жидкость микрокапсулы распределяются в листе или на нем на одпой или нескольких поверхностях одного или большего числа листов бумаги. Подходящие ириемиые листы для использования с капсулосодержащими переносными листами зависят от водораствори.мого агента, выбранного для

нереноса на них. Из-за того, что переиосимая при иснользованни жидкость, несмотря на свой водный «груз, масляниста по природе, юверхность приннмающего листа должна быть масловоспринимающей и маслочувствительной. То есть поскольку при использовании переносится водорастворимый агент, который подвергается цветообразующей химической реакции с сореагентом на нриемиом листе, то сореагент на поверхности приемного

листа должен быть иредпочтительно маслорастворнмым на своей поверхности.

Следует указать, что ироцесс в соответствии с этим изобретением не включает замены маслянистого содержимого водным материалом. Маслянистая органическая жидкость, первопачалыю присутствовавшая в момент изготовления кансул, остается во вре.мя всего нроцесса модицификации и исиользования капсул в соответствии с изобретением. Процесс основывается на снабжении указанного масляного содержнмого загрузкой требуемого водного агента, выбор которого зависит от требующегося конечного использования кансул. Виутреииее масло выбирается для

обеспечения растворения максимум 1 -

10 вес. % воды и во время процесса капсулирования оно будет поглощать воду из водной производственной транспортной жидкости. Поглощенная вода обладает склонностью к удержанию внутри стенок капсулы до того времени, пока там содержится масло, которое, как это хорощо известно в области производства капсул, может там находится в течение нескольких лет. За счет обеспечения положительного использования этого свойства некоторых масел для удержания заметных количеств воды (свойства, которое игнорировалось в известных системах) способ в соответствии с этим изобретением обеснечивает производство стабильных маслосодержащих капсул, которые представляют существенные количества воды и водорастворимых агентов, когда стенки разрущаются.

В нижеследующих примерах все части или отнощения являются весовыми.

Пример 1. Капсулу со стенками из желатина-гуммиарабика, содержащую капельки жидкого масла (смесь 1 : 1 трикрезилфосфата и трибутилфосфата) приготавливают с помощьЕО известных методов п после отверждеиия при сщивании глутаральдегидом, обрабатывают в производственной транспортной среде для введения различных водорастворимых материалов в капсульный сердцевинный материал. Капсульную смесь разделяют на семь равных частей и каждую часть обрабатывают одним из нижеследующих водорастворимых агентов: калькозиновый зеленый раскраситель, хлорид меди, хлорид цинка, пирогаллол, хлорид железа, ацетат никеля и йодйодид калия. Каисульную смесь перемещивают прерывистым образом в течение одного часа в присутствии добавленного агента теперь уже в водной транспортной системе. К концу этого времени добавляют защитные разделительные частицы и связующий материал к водным смесям капсул, как это обычно делается в производстве бумажных покрытий. В больщинстве случаев в качестве разделительных частиц использовались хлопьеобразные волокна альфа-целлюлозы (16 вес. ч. на 100 вес. ч. кансул) и сваренный крахмал в качестве связующего материала (20 вес. ч. 20процентного по весу водного сваренного раствора крахмала на 100 вес. ч. капсул). Если капсулы содержат йод-йодид калия комбинацию, используют в качестве связующего поливиниловый сиирт из-за того, что крахмал в этом случае является цветопроявляющим сореагентом. Капсульные смеси затем наносят ца 5,2 кг проклеенной бумаги с помощью штифта Майера № 18 и высущивают с образованием чувствительного к давлению материала для записи. Полный сухой вес покрытия в каждом случае составляет около 1,8 кг на стопку из 500 листов размером 0,64 м на 0,97 м. Способность покрытых листов к переносу добавленного водорастворимого агента затем измеряют с помощью стандартного

испытания на интенсивность отпечатка на пишущей машине для каждого типа листа, используемого на подходящем соприкасающемся приемном лнсте. Пспытаиие на определенне

интенсивности заключается в выпечатывании на непокрытой стороне покрытого капсулами переносного листа с покрытой капсулами стороной, обращенной к приемному листу. Бесцветный переносный агент высвобождают

из разрущенных давлением мнкрокансул и проявляют с помощью сореагента на обращенной к переносному листу стороне нриемного листа. Переносному отнечатку дают возможность состариться в теченпе двадцати

минут для минимизации различий и скорости проявления цвета отпечатка, нрежде чем были определены велнчины коэффициента отраження на печатных участках прпемного листа и на подлол ечных участках этого же

листа. Пнтенснвность переноса Т1 определялась как умноженный на 100 коэффициент отраження печатного участка, разделенный на коэффнциент отраження подложечного участка. Таким образом Т1-зиачеиие, равиое 100, соответствует неразличимому отиечатку, а меньшие значения соответствуют более темным (менее отражающим) отиечаткам. Обычно получают Т1-значение около 50 или немного ниже, когда используют системы на основе продажной копнровальной бумаги. В таблице приведены результаты испытаний для каждого из покрытий капсулами листов, описанных выше.

Калькозиновый зеленый В нредставляет собой водорастворимый зеленый краситель, а не бесцветный предшествующнй красителю материал.

«Vermillion представляет собой бесцветный предществующпй красителю материал,

2-хлоро-6-диэтпламнно-3-метнл-спнро (9-Нксантен-9,Г-фталид), который обеспечивает

цвет киновари при проявлении кислотой.

«Pink представляет собой бесцветный нредществующий красителю материал, 9-диэтиламино-спиро- 1,2-Н-бензо- (а) - ксантен12,Г-фталид, который обеспечивает розовую окраску при проявлении кислотой.

CMBIPS представляет собой 1,3,3-триметил-6-хлоро-8-метокси- 2-П-1 - бензопиран-2,2-индолнн.

Во всех случаях вышеописанные покрытые капсулами листы способны работать с хорошими результатами сиустя шесть недель хранения в условиях обычной окружающей среды.

Пример 2. Проводят процедуру по примеру 1 за исключением того, что в этом случае капсулы изолируют с помощью фильтрования и высушивания на воздухе, носле чего производят их модификацию обрабатывая добавленнымн водорастворимыми агентами. Капсулы сохраняются в течение бесконечных

периодов времени, начиная от нескольких недель до нанесения на бумаги без скольконибудь серьезной потери активности. Если высушенные кансулы снова суспензировать в больших количествах воды в течение продолжительного времени (1-2 час и более), то водорастворимые агенты могут быть по меньшей мере частично выщелочены. Однако водные суспензии для нанесения покрытий с содержанием сухого вещества 30% можно приготовить и немедленно нанести с получением хорощих функционирующих листов. Пример 3. Процедуру по примеру 1 повторяют за исключением того, что вместо смеси 1 : 1 трикрезилфосфат-трибутилфосфат в качестве сердцевинного материала используют Ы,Ы-диэтилдеканамид. Листы с этими образцами работают удовлетворительным образом, однако, они не столь хороши, как листы по примеру 1. Предмет изобретения 1.Полимерная капсула для производства чувствительных к давлению записывающих материалов, содержащая стенку из гидрофильного полимерного материала, органическую жидкость и цветообразующий агент, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности капсулы, в качестве органической жидкости она содержит по меньшей мере один эфир фосфорной кислоты, а в качестве цветообразуюшего агента - ее водный раствор. 2.Капсула по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве органической жидкости она содержит смесь трикрезилфосфата с трибутил фосфатом. 3.Капсула по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве цветообразующего агента она сОлЧержит хлорид цинка.