Полимерная капсула

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ тнт 44ITI6

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. D 21h 5/00

В 011 13Ю0 (22) Заявлено 14.06.72 (21) 1 98634/29-33 (32) Приоритет 02.07.71 (31) 159312 (33) США

Опубликовано 15.08.74. Бюллетень ¹ 32

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 676.2.02 (088.8) Дата опубликования описа тия 24.10.75 (72) Автор изобретения

Иностранец

Брюс Вилфорд Брокет (США) Иностранная фирма

«Нэшнл Каш Реджистер Компани» (США) (71) Заявитель (54) ПОЛИМЕРНАЯ КАПСУЛА

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

Известные чувствительные к давлению записывающие материалы содерхкат мельчайшие, разрушатощиеся под действием капсулы, имеющие стенки из гидрофильиых полимерных материалов, раствор в органической жидкости бесцветного хромогеииого материала, который при выпуске в результате разрушения нанесенных на лист капсул с записывающим материалом реагируют с сореагентом, нанесе|шым иа тот хке или на другой лист, с образованием окрашенной метки на листе. Способы производства таких капсул включают процессы, основанные на разделении жидкостных фаз коацервации комплекса желатина и гуммиарабика из их раствора, причем этот комплекс диспергирован в остаточном водном растворе с помощью интенсивного перемешивания и откладывается вокруг капелек маслообразного раствора с образованием капсул.

Стенки капсул обычно подвергаются гелеобразованию охлаждением и отверждением и с помощью химической обработки, например, альдегидом, который ооеспечивает сшивание ж ел атин а.

Такие капсулы обычно нельзя использовать для заключештя 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

1о оощем случае предполагают, что водные материалы пригодны для капсулирования только с помощью сложных и дорогих процессов, использующи; гидрофильные полимеры в качестве материала, образующего стенки кап15 сулы.

Цель изобретения — повышение эффективности капсулы, Для этОГО в качестве органическОЙ жидкости капсула содержит соединение из группы, 20 включающей трикрезплфосфат с трибутилфосфатом и Х,Х-диэтилдеканамид, а в качестве красителя или цветообразующего агента — ее водный раствор.

Капсула может быть изготовлена с помо25 щью любого подходящего способа. Предпочтителен способ, включающий стадии изготовления мельчайших капсул, каждая из которых имеет окружающую стенку из водопроницаемого гидрофильного полимерного

441716 материала и содержит указанную органическую жидкость. Капсулы погружают в водный раствор указанного красителя или цветообразующего агента до тех пор, пока водный раствор красителя или цветообразующего агента не окажется растворенным 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 капсул может представлять собой любой из множества известных органических, гидрофильных, полимерных, пленкообразующпх г i 1I13p 3бик, метилцеллюлозу, поливиниловый спирт, зеин, казеин и их комбинации. Единственным требованием в этом отношении является то, что степочный материал должен быть маслозадерживающим и водопроницаемым. Предпочтительной комбинацией является желатин — гуммиарабик.

Сердцевинной органической жидкостью может быть любая маслообразующая жидкость, способная к растворению максимум 1—

10 вес. /о воды. Масла, в которых может быть растворено менее одного вес. /О воды дают при использовании очень низкий выход выбранного водорастворимого агента. Естественно, необходимое к моменту использования количество этого агента будет зависеть от потенциальной силы агента. Для практических целей предпочтительны масла, растворяющие

2 вес. /о воды. Верхний предел водорастворяющей емкости в выбранном масле определяется процессом изготовления капсул. Масла, которые растворяют воды более, чем 10 /о от всего веса проявляют тенденцию к ухудшению капсулирования гидрофильным стеночным материалом в водной производственной среде. Кроме того, капсулы с более высоким содержанием воды в своем сердцевинном материале проявляют тенденцию к потере своей преимущественно маслянистой природы, так что продолжительное удержание содержимого оказывается затруднительньвr. Масла из сред с низкой летучестью и вязкостью являются предпочтительными из-за того, что их обработка в процессе капсулирования сказывается менее трудна и обеспечивает лучшее 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, предпочтительно смеси трикрезилфосфата и трибутилфосфата.

Обнаружено, что пригодны и другие масла, такие, как 2-этил-капроновая кислота, ди (2этил-гексил)-фосфоновая кислота, 2-этилгексанол, изооктанол (смесь изомеров), днизобутилкарбинол, З-метилбутиральдегнд, три(2этилгексил) фосфат, N,N-ди-бутил-бутирамид и дибутилфосфонат.

Водорастворимые материалы для включения

65 в сердцевинный материал в качестве загружаемого агента определяются конечным использованем мпкрокапсул. Множество водорастворнмых агентов приведено в таблице. Пригодные водорастворимые агенты предпочтительно должны быть растворимыми в воде и объеме приблизительно 20 вес, /о. Можно использовать и окрашенные красители, но предполагаегся, что это изобретение найдет свое наиболее широкое применение в системах на основе неокрашенной копировальной бумаги, в которой в общем случае используются бесцветные цветообразователи, такие, как соли металлов илн органические соединения, которые способны к осуществлению реакции с пригодным сореагентом нри высвобождении из капсул с образованием окрашенного маркирующего материала. .1истовые материалы для записи могут быть типа и структуры, известной под названием

«ХС1 — Рарег». В них могут быть использованы различные листовые материалы, такие как пластиковые пленки, синтетические «бумаги», кожа, ткань и бумага, но, естественно, предпочитается бумага. Копировальные бумаги и формы па основе копировальной бумаги, которые могут использовать микрокапсулы в соответствии с изобретением, включают листы для переllocd изображений, листы для формирования изображений при ударе о них и множительные системы на основе копировальной бумаги, имеющие переносно-приемные листы, в которы.; содержащие жидкость микрокапсулы распределяются в листе или на пем на одной и;ш нескольких поверхностях одного или большсго числа листов бумаги, Подходящие приемные листы для использования с капсулосодержащими переносными листами зависят от водорастворнмого агента, выбранного для переноса на них. Из-за того, что переносимая при использовании жидкость, несмотря на свой водный «груз», масляниста по природе, поверхность принимающего листа должна быть масловоспринимающей и маслочувствительной. То есть поскольку при использовании переносится водорастворимый агент, который подвергается цветообразующей химической реакции с сореагентом на приемном листе, то сореагент на поверхности приемного листа должен быть предпочтительно маслорастворимым на своей поверхности.

Следует указать, что процесс в соответствии с этим пзооретением не включает замены маслянистого содержимого капсул водным материалом. Маслянистая органическая жидкость, первоначально присутствовавшая в момент изготовления капсул, остается во время всего процесса модицификации и использования капсул в соответствии с изобретением. Процесс основывается на снабжении указанного масляного содержимого загрузкой требуемого водного агента, выбор которого зависит от требующегося конечного использования капсул. Внутреннее масло выбирается для обеспечения растворения максимум 1—

441716

35 ао

10 вес. /О 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 хорошо 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 обеспечивает производство стабильных маслосодержащих капсул, которые представляют существенные количества воды и водорастворимых агентов, когда стенки разрушаются.

В нижеследующих примерах все части или отношения являются весовыми.

Пример 1. Капсулу со стенками из желатина-гуммиарабика, содержащую капельки жидкого масла (смесь 1: 1 трикрезплфосфата и трибутилфосфата) приготавливают с помощью известных методов и после отверждения при сшивании глутаральдегидом, обрабатывают в производственной транспортной среде для введения различных водорастворимых материалов в капсульный сердцевинный материал. Капсульную смесь разделяют па 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. Капсульную смесь перемешивают 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 большинстве случаев в качестве разделительных частиц использовались хлопьеобразпые волокна альфа-целлюлозы (16 вес. ч. на

100 вес, ч. капсул) 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 спирт из-за того, что крахмал B этом случае является цветопроявляющим сореагентом. Капсульные смеси затем наносят на 5,2 кг проклеенной бумаги с помощью штифта Майера № 18 и высушивают 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

30 испытания на интенсивность отпечатка на пишущей машине для каждого типа листа, используемого на подходящем соприкасающемся приемном листе, Испытание на определение интенсивности заключается в выпечатыванип на непокрытой стороне покрытого капсулами переносного листа с покрытой капсулами стороной, обращенной к приемному листу.

Бесцветный переносный агент высвобождают из разрушенных давлением мпкрокапсул и проявляют с помощью сореагента на обращенной к переносному листу стороне приемного листа. Переносному отпечатку дают возможность состариться в течение двадцати минут для минимизации различий и скорости проявления цвета отпечатка, прежде чем были определены величины коэффициента отражения на печатных участках приемного листа и на подложечпых участках этого же листа. Интенсивность переноса Т l определялась как умноженный на 100 коэффициент отражения печатного участка, разделенный

»а коэффициент отражения подложечного участка. Таким образом Тl-значение, равное 100, соответствует неразличимому отпечатку, а меньшие значеьп1я соответствуют более темным (менее отражающим) отпечаткам. Обычно получают Tl-значение около

50 или немного ниже, когда использу1от спс1емы на основе продажной копировальной бумаги. В таблице приведены результаты испытаний для каРкдого пз nolIpbiTIIII капсулами листов, описанных выше.

Калькозпновый зеленьш В представляет собой водорастворпмый зеленый краситель, а не бесцветный предшествующий красителю материал.

«Vermillion» представляет собой бесцветный предшествующий красителю материал, 2-хлоро-6-дпэтпламппо-3-метил-сппро (9-Нксантен-9,1 -фталпд), который обеспечивает цвет киновари при проявлении кислотой.

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

СМВ1РЯ представляет собой 1,3,3-триметпл-6-хлоро-8-метоксп- (2 -Н-1 — бензопиран-2,2 -индолип).

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

П р» м е р 2. Проводят процедуру по примеру 1 за исключением того, что в этом случае капсулы изолируют с помощью фильтрования и высушпванпя на воздухе, после чего производят их модификацию обрабатывая добавленными водорастворимымп агентами.

Капсулы сохраняются в течение бесконечных периодов времени, начиная от нескольких

441716

Водорастворимый агент

Сореагент на приемном листе

Цвет отпечатка

Зеленый

Калькозиновый вел "ный

В

Хлорид меди

Бензоил-лейкометиленовый синий

От голубовато-серого до синезеленого

Синий

Кристаллический фиолетовый лактоновый (КВЛ)

„Uer million"-„Pink"

К ВЛ-„ver m ill ion"

КВЛ-CMBIPS

N-фенилаурамин-КВЛ

Бензоат железа

Пирогаллол

N,N-бис (дибензил)-дитиооксамид Ч,N-бис (дибензил)-дитиооксамид

Крахмал

Хлорид цинка

68

46

38

31

Красный

Пурпурный

Сине-черный

Сине-черный

Черный

Коричнево-черный

Зеленый то же! )

Пирог аллол

Хлорид железа то же

Красный

Красно-коричневый

Ацетат никеля

Иод-иодид калия

Предмет изобретения

Составитель В. Безбородова

Техред М. Семенов

Корректор E. Хмелева

Редактор Е. Даич

Заказ 2423/3 Изд. № 1371 Тираж 456 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 недель до нанесения на бумаги без скольконибудь серьезной потери активности. Если высушенные капсулы 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 хороших функционирующих листов.

Пример 3. Процедуру по примеру 1 повторяют за исключением того, что вместо смеси 1: 1 трикрезилфосфат-трибутилфосфат в качестве сердцевинного материала используют N,N-диэтилдекапамид. Листы с этими образцами работают удовлетворительным образом, однако, опи не столь хороши, как листы по примеру 1.

1. Полимерная капсула для производства чувствительных к давлению записывающих материалов, содержащая стенку из гидрофильного полимерного материала, органическую жидкость и цветообразующий агент, отл ич а ю ща яся тем, что, с целью повышения эффективности капсулы, в качестве органической жидкости она содержит по меньшей мере один эфир фосфорной кислоты, а в качестве цветообразующего агента — ее водный раствор.

2. Капсула по п. 1, отл ич а юща яся тем, что в качестве органической жидкости она содержит смесь трикрезилфосфата с трибутилфосфатом.

3. Капсула по пп. 1 и 2, отл ич а ю ща яс я тем, что в качестве цветообразующего

20 агента она содержит хлорпд цинка.