Чувствительный к давлению материал для записи - SU462358A3
Код документа: SU462358A3
Чертежи
Описание
Изобретение касается чувствительных к давлению материалов для записи.
Известны чувствительные к давлению материалы для записи, имеющие подложку и покрытие , содержащее мельчайшие капельки жидкости, распределенные в покрытии и изолированные разрывающимся под действием давления пленкообразующим материалом.
Известные чувствительные к давлению материалы для записи в больиюй степени зависят от частиц или буферов, защищающих капсулы от случайных повреждений и вытекания из них чернил. Такие частицы или буферы выступают над плоскостью отдельных мельчайших капелек в покрытии и защищают капельки от случайного воздействия внещней среды. Известные материалы не всегда бывают в виде монослоя и толщина их иногда соответствует нескольким диаметрам капелек. Метод защиты, включающий использование защитных частиц, принят повсеместно, поэтому изготовлялись более тонкие покрытия, наносившиеся на бумагу со все уменьшающимися капсулами , для чего требовалась увеличенная плотность стежок.
Целью предлагаемого изобретения является улучщение стойкости материала для записи к образованию загрязняющих пятен.
Для этого предложено применять чувствительные к давлению материалы, включающие
подложку и покрытие, наносимое на поверхность подложки, содержащее каиельки жидкости , распределенные в покрытии и изолированные разрывающимся под действием давления полимерным материалом, а также связующее , ограничивающее пузырьки или полости , содержащие газ или воздух.
Желательно связующее подвергать предварительному отверждению, а в качестве связующего использовать твердые частицы сетчатого пенопласта. Желательно также, чтобы покрытие содержало мельчайщие частицы наполнителя между капельками жидкости, занимающие часть пространства между ними. В
качестве наполнителя предпочтительно использовать смесь гранул крахмала и асбестового волокна.
Введение в покрытие связующего обеспечивает некоторую сжимаемость покрытия до
разрыва полимерного пленкообразующего материала и вытекания жидкости для записи.
Улучщенная защита от образования загрязняющих пятен, т. е. от случайных повреждений и вытекания чернил, для листовых материалов , чувствительных к давлению, может быть достигнута с помощью сухого толстого, сходного с прокладкой, покрытия, выдерживающего действие малых давлений, возника ющих при недостаточно осторожном обращеНИИ , например при сжатии и упаковке на первой стадии, без вытекания жидкости и сминающегося под действием больших давлений при печатании или письме на второй стадии с вытеканием жидкости. Такое покрытие (слой), разрушаемое на второй стадии, содержит частицы, представляющие собой мельчайшие капельки жидкости, свободно расположенные и случайно распределенные в связующем . Мельчайшие капельки жидкости ограничены стенками из полимерной пленки в сплошной эмульсионной пленке (высушиваемой испарением растворителя или затвердевающей от желатинирования, химической или термической обработки или полимеризации, проводимой in situ), или заключены в индивидуальные мелкие капсулы. Наполнитель занимает пространство между свободно расположенными капельками жидкости.
Таким образом, чувствительный к давлению материал, имеющий подложку и слой, наносимый на поверхность листового материала и содержащий мельчайшие капельки жидкости для записи, случайно распределенные в слое и индивидуально изолированные материалом полимерной пленки, разрывающейся под действием давления, а также связующее для изолироваппых мельчайших капелек.
Для придания материалу повышенной стойкости к образованию загрязняющих пятен связующее ограничивает пространства, пузырьки или полости с газом или воздухом. Это сообщает покрытию некоторую сжимаемость до разрыва полимерной пленки и вытекания жидкости .
Ограничивают и изолируют жидкие капельки чернил в материале полимерной пленки предпочтительно обволакиванием жидких капелек чернил жидким раствором органического полимерного пленкообразующего материала , который затем отверждают для получения микрокапсул с твердыми стенками из полимерной пленки и жидкими чернилами внутри.
Для эффективности слои, сходные с прокладками и содержащие капельки жидких чернил, должны быть достаточно толстыми и свободно упакованными в сухом состоянии. Тогда они могут выдержать действие сжатий до возникновения давления, вызывающего вытекание чернил из ограниченных полимерной пленкой капелек. Такие покрытия, как правило , имеют толщину в два и более диаметра капелек.
Свободно упакованные частицы материала - это частицы, между которыми имеется свободное пространство. Благодаря этому при возникновении давления они могут деформироваться или сдвигаться, перегруппировываясь до меньщего объема (это воздушные каналы, промежутки, поры, зазоры или полости), или частично закрываться и представлять собой сфероидальные пространства (замкнутые пространства , заполненные газом), или пузырьки, ограниченные твердыми пленками. Свободные простоанства, как правило, создаются в структуре слоя во время сушки вследствие замены воздухом испарившейся летучей части полимерного материала. Благодаря этому частицами на участках, до сушки занятых летучей частью полимерного материала, образуются свободные открытые пространства. Замкнутые сфероидальные свободные пространства легко создаются в структуре покрытия между частицами наполнителя во влажной смеси материала, образующего стенки пузырьков газа. Такие стенки являются твердыми или потенциально твердыми. Образовавшиеся пространства остаются незатронутыми в высушенном (слое), но легко уменьшаются
под действием давления.
Материал пленки (стенки газовых пузырьков ), может быть введен в матрицу покрытия в виде наполнителя различными методами . Предварительно подготовленные газовые
пузырьки могут быть включены в покрытие введением пены. В другом случае, предварительно подготовленные газовые пузырьки (например , полые стеклянные микросферы или полые микросферы из полимерного пленкообразующего материала) могут быть введены и связаны посредством связующего. Другой простой метод состоит в использовании раствора полимерного пленкообразующего связующего в качестве жидкой фазы шлама для нанесения
покрытия. Воздух или какой-либо другой газ можно вводить в жидкое полимерное пленкообразующее связующее любым способом с тем, чтобы после сушки или схватывания оно служило одновременно в качестве связующего
и материала для образования стенок воздушных пузырьков. Такой пленкообразующий материал , обволакивающий газ с образованием газовых пузырьков, может состоять из прочно связанных друг с другом частиц наполиителя , обеспечивающих свободное пространство в структуре и создающих свободное пространство между капельками чернил.
Изолированные капельки чернил должны
быть сравнительно свободно распределены или разделены имеющимися свободными пространствами для того, чтобы было допустимо их перемещение и близкое расположение без повреждения изолирующей полимерной пленки . Практически расстояние между соседними изолированными капельками чернил должно, в среднем, соответствовать радиусу средней капельки или иметь несколько большую величину . Частицы материала-наполнителя служат
для придания жесткости влажной композиции и для придания ей и покрытию жесткости. Оь/. должны быть размещены между изолированными капельками чернил таким образом, чтобы твердый материал не заполнял все имеющиеся свободные пространства между капельками . Частицы наполнителя могут быть расположены в покрытиях близко друг к другу (тесная упаковка) при условии, что они содержат газ для создания стенок пузырьков,
легко поддающихся сокращению для обеспечения перемещения изолированных капелек чернил без их вытекания.
Относительно свободная упаковка капелек зависит от применяемой рецептуры покрытия.
В противоположность известным, предлагаемые композиции обеспечивают возможность образования покрытий, толщина которых мало уменьшается за время сущки. Так, одна из композиций, содержащая только 32,6% твердых компонентов, нанесена на бумажную подложку при помощи стержня Майера № 40. Толщина влажной пленки - около 0,071 мм. В связи с низким содержанием-твердых компонентов толщина известного покрытия после сушки была бы равна только 0,017 мм вследствие его оседания за счет упаковки .
После сущки получено покрытие толщиной 0,0635 мм. Это показывает, что уменьшение толщины покрытия во время сушки составляет 10,7%. Таким образом, применение композиций изобретения позволяет получать толстые , сжимающиеся, свободно упакованные сухие покрытия.
В композиции для нанесения покрытий могут быть введены как твердые, так и жидкие тиксотропные агенты. Рекомендуется вводить мельчайшие частицы нерастворимого тиксотропного агента как часть кусочков материала-наполнителя . Такие нерастворимые, но суспендированные кусочки тиксотропного материала представляют собой микротонкие волокна асбеста, кремнистые материалы, например бентонитовая глина и порошкообразная гидрофильная двуоокись кремния. В композиции для нанесения покрытия могут быть введены растворимые камеди и полимерные смолы , которые вызывают тиксотропное поведение шлама для нанесения покрытия и являются частью связующего после испарения летучих компонентов.
Толстое покрытие может быть получено без частиц твердого материала-наполнителя нанесением на подложку слоя капсул жидких чернил , толщина которого соответствует не менее двум диаметрам капелек, вместе со сминаемым связующим при условии, что по меньшей мере частью связующего является тиксотропный агент, предотвращающий сминаниё покрытия во время сушки. Такое покрытие обеспечивает высокий порог давления для вытекания чернил, однако включение частиц твердого наполнителя позволяет легче и эффективнее достигнуть этой же цели.
Требуемых между капельками расстояний как без кусочков твердого наполнителя, так и с ними, достигают созданием свободных пространств между капельками в сухом покрытии . Для этого могут быть использованы различные методы желатинирования.
Если шлам легко испаряется и сухое покрытие образуется вследствие испарения летучей части композиции, то композиция должна быть достаточно жесткой после нанесения, чтобы обеспечить сохранение на подложке по
меньшей мере 70% покрытия по отношению к влажному слою.
Подходящим связующим является крахмал, казеин, поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза , водорастворимые или диспергируемые в воде камеди и латексы, пригодные для нанесения покрытий. Для напесепия покрытий из композиций, содержащих растворители , пригодны также поливинилацетат, полиБинилхлорид , полиолефины, сополимеры бутадиена со стиролом, неопрен, бутиловый каучук , полиуретаны, растворимые в органических растворителях целлюлозные материалы. Пригодно также неорганическое связующее,
например растворимое стекло, специальное связующее (полимеризующееся или термическое связующее), клеи, воски и полиэтилен. Жидкие чернила могут представлять собой суспензию пигмента или раствор красителя в
жидкости. Предпочтительны чернила, содержащие пигмент, например, суспензии частиц твердого пигмента в минеральном масле (титанат бария, окись цинка, угольная сажа, графит , магнитные окиси железа, цветные пигменты ). Особенно ценны и эффективны чернила для шариковых ручек, например содержащие частицы графита диаметро.м от 0,5.мк до 1,0 мк, минеральное масло и смачиватель. Применение частиц пигмента различных размеров придает чернилам лучшие характеристики по текучести. Частицы пигмента включают в количестве не большем 30% (по весу) от веса чернил. Как летучую часть чернил применяют нетоксичную инертную жидкость,
обладающую хорошей текучестью, низкой упругостью паров и не затвердевающей при старении , например легкое бесцветное минеральное масло. Полезной особенностью толстых покрытий,
состоящих более, чем из одного слоя, на одной поверхности подложки является то, что один слой может содержать чернила одного цвета (например, черные), а второй слой чернила другого цвета (например, красный). Между двумя слоями может быть расположен промежуточный слой из материала, стойкого к чернилам, например из поливинилового спирта.
Важным преимуществом покрытий является
их восприимчивость к клеям.
На фиг. 1 (а-() схематически показаны структуры толстых покрытий; на фиг. 2-5 показаны различные системы для записи с использованием копировального материала описываемого изобретения.
Фиг. 1 (а-д) представляют собой сильно увеличенные схематические поперечные сечения различных материалов для записи.
Листовой материал подложки 1 имеет ежимаемое и сминаемое покрытие, содержащее капсулы капелек чернил 2, кусочки наполнителя 3 (гранулы крахмала) или материала, образующего стенки газовых пузырьков, и связующее 4. Обязательно наличие свободных
пространств 5.
Вариант фиг. 1 б представляет собой увеличенное изображение, выполненное для иллюстрирования тонких структурных характеристик матрицы покрытия, содержащего тиксотропный агент (асбестовые волокна 6), связующее 4, иллюстрирует рекомендуемый вариант (как остатки асбестовых волокон и материала связующего после сушки в случае смачивания асбестовых волокон раствором связующего до испарения летучей части щламма ).
Вариант в представляет листовой материал с покрытием, идентичным варианту а без кусочков наполнителя. Практически композиция, использованная для покрытия, показанного в варианте в фиг. 1, предпочтительно содержит тиксотропный агент, которым может быть часть растворимого связующего 4 или тонкие асбестовые волокна.
Вариант г фиг. 1 иллюстрирует наполнитель , который является материалом стенок, ограничивающих мельчайщие газовые пузырьки (например воздушные), имеющие прочные , но легко сминаемые стенки из твердого пленкообразующего материала. Сминаемый материал стенок пузырьков, представляющий собой кусочки наполнителя, создает требующиеся свободные пространства 5 для придания покрытию сжимаемости. Используемый для стенок газовых пузырьков пленкообразующий материал служит также связующим.
Вариант е фиг. 1 изображает покрытие из сетчатого пенопласта, в котором стенки пузырьков , сходные с показанными на фиг. 1, г, показаны их плоскости и линии взаимного пересечения .
На фиг. 2-4 дано поперечное сечение листов бумаги с покрытием, собранных в виде систем записи для промышленных предприятий . Листы складывают так, чтобы был контакт лицевых поверхностей (без разделяющего их воздущного пространства). Собранные лицевыми поверхностями друг к другу листы могут быть скреплены или употребляться в виде свободно уложенной стопы. Кусочки в покрытиях изображены белыми круглыми площадями , а содержащие чернила капсулы - черными круглыми площадями. Показаны зоны разломавшихся капсул, участки покрытий, в которых имеются потоки чернил, а также отпечатки, полученные при проведении по верхнему листу устройством, не имеющим чернил . Пе выступающие на поверхность освободившиеся чернила показаны пунктирными столбиками, проходящими сквозь листовой материал . Стрелка показывает направление течения из зоны капсул, подвергщихся разрушению . Конец пунктирного столбика на поверхности листового материала показан черной штриховой линией, которая свидетельствует о присутствии чернил у поверхности листового материала или вблизи нее, когда они становятся видимыми на поверхности и образуют характерный рисунок. Конец пунктирного столбика на поверхности с покрытием показывает наличие изображения 7, сходного со штриховыми линиями на других поверхностях , которые непригодны для визуального чтения. В случаях, если покрытия бесцветны 5 благодаря использованию бесцветных хромогенных чернил и если в них присутствует достаточное количество бесцветных хромогенных чернил, то сходные с прокладкой покрытия могут вести себя подобно губке и поглощать
10 некоторое количество окрашенных чернил обратно из инициирующего развитие окраски принимающего изображение листового материала для создания отчетливого и полезного изображения 7.
5 Стопа листов с покрытиями на фиг. 2 с одним простым бумажным нижним листом 8, расположенным между не содержащим чернил пищущим устройством 9 и пластиной 10. Показанное штриховой линией изображение на
0 втором листе образовано чернилами, поступающими из двух источников, а именно, чернилами , которые двигались вверх из покрытия второго листа, и чернилами, движущимися вниз из покрытия первого листа. Благодаря
5 этому на втором листе образуются особенно интенсивные отпечатки, которые появляются и па последующих расположенных ниже листах , так как последние воспринимают чернила как сверху, так и снизу. Можно добавить
0 дополнительно вторые листы для того, чтобы общее число листов достигло 8-10 и они располагались между верхним листом и нижним листом и давали 10-12 копий с отчетливыми отпечатками. Число дополнительных листов с
5 покрытиями, которые могут быть помещены в стопе для получения дополнительных, пригодных для чтения копий, зависит от веса и жесткости бумажной подложки, а также от общего количества чернил в покрытиях и от
0 силы, с которой пищущее устройство может нажимать на верхний лист, а также от других факторов. Вариант стопы для получения копий на промышленных предприятиях и в торговых организациях с применением только одо ного пишущего стержня может быть изготовлен без затруднений в случае использования описанной выше копировальной бумаги настоящего изобретения.
Па фиг. 3 изображена стопа, предназначенная для применения на промышленных предприятиях и в торговых организациях, в которой листы с покрытием 11 чередуются в стопе с чистыми листами бумаги 8, что в большей или меньшей степени напоминает стандартную
5 форму используемой копировальной бумаги, за исключением того, что в данной системе используют специальное «обратное течение чернил в пределах листа с покрытием, в связи с чем лист, предназначенный для переноса
0 изображения или надписи, создает пригодную для прочтения копию на той поверхности, которая не имеет покрытия и образует ценную копию. Два верхних и два нижних листа, показанные в виде двух отдельных пар на фиг. 3,
образуют листы для переноса и воспринимающие изображение листы. Такую комбинацию применяют на промышленных предприятиях и в торговых организациях. В этой системе образующиеся в нижней части изображения не становятся более интенсивными из-за течения чернил из смежных покрытий, как это имеет место в случае системы, изображенной на фиг. 2, в связи с чем данная система не обеспечивает возможности получения столь большого числа копий. Однако она является более экономичной, чем система фиг. 2, и все же позволяет получать до 12 пригодных для чтения копий в одной и той же стопе.
Наиболее экономичную структуру (фиг. 4) применяют на промышленных предприятиях я в торговых организациях, в которой используют покрытия настоящего изобретения. В данном случае три пригодные для чтения копии получают при применении только одного листа с покрытием 11. В случае стопы, показанной на фиг. 4, вытекающие чернила подаются в обильном количестве из-за использования большого количества более крупных капсул . Ценные изображения появляются не только на поверхности бумаги, расположенных непосредственно над и под листом, в котором произошли разрывы капсул в покрытии, но и на поверхности верхнего листа бумаги, расположенного над листом с покрытием. Этот эффект может быть наиболее полно использован , если листы бумаги пористы и сравнительно тонки. Такая система показана на фиг. 5.
Ценной модификацией промышленных форм является введение, например, листа бумаги без покрытия или листа с печатным заголовком между верхним листом, показанным на рисунках, и устройством для письма.
К числу преимуществ толстых покрытий настоящего изобретения относятся резкость и острота перенесенных изображений или надписей . Известные покрытия, в которых вытекание чернил происходит под действием приложенного давления, как правило, дают изображения , имеющие значительно более широкие линии, чем оригинал или первая копия. Перенесенные при помощи чернил изображения , получаемые при использовании покрытий настоящего изобретения, дают лишь самое незначительное увеличение толщины линий при переходе от одной копии к другой, расположенной ниже ее, в стопе бумаги, которую применяют на промышленных и торговых предприятиях . Так, например, стандартный характер изображения на четвертой копии (пятый лист) стопы, применяемой на промыщленных предприятиях, в которой использовано известное покрытие, может дать 50-60% увеличение ширины линий по сравнению с соответствующими характеристиками изображения на первой копии или на втором листе. Такое же испытание, проведенное для листов бумаги с покрытиями настоящего изобретения и расположенных , как показано на фиг. 2, привело лишь к 18-25% увеличению ширины
по сравнению с шириной линии на первом отпечатке . Можно считать, что в покрытиях известного типа, в которых отдельные элементы тесно связаны между собой, благодаря сравнительно несжимаемой конструкции тесно упакованных частиц, ударное давление передается более эффективно на больших площадях поверхности и, кроме того, капсулы, расположенные непосредственно вблизи площади , к которой прилагают ударное давление, но пе под ней, более легко повреждаются, так как тесная упаковка, имеющая место в случае известных покрытий, не оставляет пространства для смещения расположенных по соседству капсул с пути, по которому движется фронт прилагаемого давления. В то же время капсулы в покрытии настоящего изобретения, занимающие такое же положение или находящиеся вблизи перемещающегося фронта прилагаемого ударного давления, легко избегают повреждения из-за возможности бокового смещения во многие имеющиеся пустоты, находящиеся между соседними частицами. В случае покрытий настоящего изобретения
при ударном печатании порог давления, вызывающий вытекание чернил, приводит к получению перенесенного изображения или надписи , интенсивность которых не зависит от всех тех факторов, от которых зависит стойкость
к образованию загрязняющих пятен. Покрытия настоящего изобретения впервые обеспечивают возможность эффективно разграничить факторы, от которых зависят интенсивность изображения или надписи, получаемые
при ударном печатании, и способность к образованию грязных пятен.
В тех случаях, когда применены капсулы с красителями или пигментами чернилами, иногда на покрытие, в котором имеются капсулы , наносят непрозрачный верхний слои для
того, чтобы замаскировать цвет чернил. Для этого применяют белые пигменты, в частности , глины и твердые полимерные пеномат риалы, отражающие световые лучи.
Пример.
Чернила. Рецептуры чернил от А до Т примениемы в покрытиях изображения при использовании их в качестве внутренней фазы микрокапсул. В отсутствие особых указаний,
приведенные чернила капсулируют в виде капелек диаметром 10-15 мк (по способу, приведенному в примере 2) с рецептурой Л.
Пигментные чернилаВесовая часть
A.Угольная сажа4 Краситель Азо-сине-черный В2
Сорбитантриолеат4
Минеральное масло (Фармакопея США)90 Б. Литоль бариевый красный40
Минеральное масло (Фармакопея США)140
Хлопковое масло20
B.Фталоцианиновый зеленый
(пигмент)
11
Минеральное масло (Фармакопея США)140 Хлопковое масло20 Г. Магнитная окись железа 40 Минеральное масло (Фармакопея США) 150 Агент для диспергирования (лецитин, олеиновая кислота)10 Д. Оранжево-красный флуоресцирующий пигмент фирмы «Радиент Колор Компани 40 Сорбитантриолеат 160 Можно также использовать известные пигменты и чернила, например для шариковых ручек, после их разбавления. Е. Графитовые чернила «Винас-Эстербрук 100
Минеральное масло (Фармакопея США)100 Ж. Графитовые чернила «Винас-Эстербрук 100
Хлопковое масло25
Минеральное масло (Фармакопея США)75 3. Дисперсия угольной сажи
«Хилтон Девис 100
Минеральное масло (Фармакопея США)70 И. Кодисперсия 22R25 (или
кодисперсия 45R13)100
Парафенилфенолформальдегидная смола40
Масло Адмекс 710 (или
масло Адмекс 746).100
Чернила на основе предшественника красителя для использования при проявлении окраски на принимающей поверхности, сенсибилизированной кислотным материалом, вес. ч.: К. Лактон кристаллический
фиолетовый3
Арохлор 1221136
Масло А4агнафлакс68
Композицию К вводят в капсулы со стенками из желатины.
Проявитель чернил на основе предшественника красителя для использования при проявлении окраски на принимающей поверхности, сенсибилизированной бесцветными хромогенными материалами, такими как лактон кристаллический фиолетовый . Л. /г-Фенилфенолформальдегидная смола25
Ксилол75
Чернила на основе красителя и м а с л а. Чернила на базе красителя и масла с удовлетворительными свойствами изготовляют растворением различных красителей в ксилоле вместе со смолами для получения основы , а также для снижения склонности к выпотеванию чернил на базе красителя. Пять
12
чернил на базе красителя приготовляют растворением следующих материалов в 100 весовых частях ксилола, вес. ч.: Ml. Масляный бриллиантовый синий BMiN4
ft-Фенилфенолформальдегидная смола33
Н. Иозоль красный4
л-Фенилфенолформальдегидная смола33
О. Судан П2,2
Акрилоид В-6611
П. Иозоль красный3,2
Абиетиновая кислота3,2
«-Фенилфенолформальдегидная смола2,1
Р. Маслорастворимый зеленый Д68221,1 Акрилоид В-66 11 Чернила на базе красителя и воды.
Пригодные чернила на базе красителя и воды включают следующие компоненты, вес. ч.: С. Краситель бриллиантовый
зеленый3
Глицерин75
Вода25
Т. Эскон красный4
Сорбит 70%-ный86
Вода14
Композиции рецептуры С и Т капсулируют по способу примера 2.
Применявшийся оранжево-красный флуоресцирующий пигмент производит фирма «Рэдиент Колор Компани под названием «Флуоресцентный пигмент IST-300. «Адмекс 710 представляет собой эпоксидированное соевое масло; «Адмекс 746 - эпоксидированное талловое масло; «Арохлор 1221 представляет собой растворитель на основе хлорированного бифеиила; масло «Магнафлакс - углеводородное масло, перегоняющееся в интервале между 188 и 260°С, «Иозоль красный - красный пигмент, выпускаемый фирмой «Аллайд Кемикал Корпорейшен ; Маслорастворимый зеленый Д6822 Цинссера производит фирма «Цинссер энд Компани ; «Акрилоид В-66 - полимер, полученный из эфиров акриловой и метакриловой кислот; Краситель бриллиантовый зеленый («Колор индекс № 662) - водорастворимый малахитовый зеленый краситель; «Эскон красный (Колор индекс № 678) - водорастворимый алый
трифенилметановый краситель, выпускаемый фирмой «Теннеко Кемикалз Инкорпорейтед.
Пример 2.
А. Капсулы со стенками из упроченного смолой поливинилового спирта. Способ нрименяют для капсулирования каждого из чернил , приведенных в примере 1, за исключени ем К, С и Т.
Водный раствор из 160 мл 5%-ного поливи нилового спирта и 50 мл 11%-ного гуммиара
бика медленно перемешивают при помощи мешалки Уоринга «Блендор в сосуде. Раствор поливинилового спирта готовят следующим образом. 1,5 г поливииилового спирта (мол. вес около 86000) вязкостью 28-32 спуаз в случае 4% (по весу) раствора в воде при 20С и степенью гидролиза 99-100% и 6,5 г поливинилового спирта с мол. вес 125000, вязкостью примерно 35-45 спуаз в случае 4% (по весу) водного раствора при 20°С и степенью гидролиза 87-89% растворяют в воде так, чтобы общий объем раствора был равен 160 мл. 150 мл чернил медленно прибавляют к описанному водному раствору при перемещивании . Перемешивание продолжают для диспергирования чернил в водной среде и получения капелек нужного размера. Прибавляют дополнительно 50 мл 11% раствора гуммиарабика для вызова коацервации материала полимерных стенок капсул, внутри которых заключены капельки чернил. Содержимое сосуда «Блендор переносят в стакан объемом 1500 мл путем декантации и промывки 400 мл 2,5% водного раствора. Присутствие мочевины в промывной воде предотвращает образование агрегатов из образующихся капсул. Продолжают перемешивание , содержимое стакана охлаждают до 15°С и медленно прибавляют 160 мл водного раствора, содержащего 9,6 г резорцина и 0,4 г галловой кислоты. После прибавления смесь перемешивают 40 мин, величину рН смеси устанавливают ниже 2,0 прибавлением 60 мл 10%-ной (по объему) серной кислоты, перемешивают 5 мин, прибавляют 60 мл 37%-ного водного раствора формальдегида. Затем смесь перемешивают в течение ночи при комнатной температуре и еще 1 час при 45°С. После этого смесь охлаждают до комнатной температуры и фультруют с отсасыванием для отделения капсул. Б. Капсулы, стенки которых состоят из желатины. Для образования капсул чернил, описанных в примере 1, применяют следующий способ. Водную эмульсию, содержащую капельки маслянистого материала для записи диаметром 5-6 мк, приготовляют перемешиванием материалов при 55°С: 208 г масляной композиции для чернил, 135 г 11%-ного водного раствора желатины (изоэлектрическая точка при рН 8) и 74 г воды. Эмульсию помещают в стакан при непрерывном перемешивании, величину рН устанавливают при 9 при помощи 20% (по весу) водного раствора гидрата окиси натрия. После этого к эмульсии прибавляют 11 г 5%-ного (по весу) водного раствора (величина рН 8 с помощью 20%-ного раствора гидрата окиси натрия) сополимера метилвинилового эфира и малеинового ангидрида, такого как «сополимер гантрец AN с удельной вязкостью (1 г сополимера в 100 мл бутанола, измерена .при 25°С) 0,9-1,0 пуаз, 91 г 11-%-ного (по весу) водного раствора гуммиарабика и 655 г горячей (температура 65°С) воды. Температуру смеси поддерживают при 55°С, а величину рН-примерно 9. После этого при непрерывном перемещивании прибавляют по каплям 13,5 мл 14%-ного (по весу) водного раствора уксусной кислоты, смесь охлаждают до 12°С и обрабатывают 7,5 мл 25%-ного (по весу) водного раствора глутарового альдегида . Через 1 час прибавляют по каплям 15 мл 5%-ного (по весу) водного раствора сополимера метилвинилового эфира и малеинового ангидрида при рН 8 и через 0,5 час после завершения прибавления величину рН повышают до 10 добавлением 20%-ного раствора гидрата окиси натрия. Полученные капсулы могут быть выделены из среды декантацией, центрифугированием или фильтрованием, промыты и высушены или могут быть использованы без выделения в виде суспензии в водной среде. По указанному выше способу образуются небольшие агрегаты капсул. В том случае, если желательно получить не образующие агрегатов отдельные капсулы, можно использовать другие известные варианты способа получения . Для настояшего изобретения рекомендуется использовать капсулы, не образующие агрегатов и имеющие диаметр около 10- 15 мк. В. Капсулы, материал стенок которых является гидрофобным. Водные чернила рецептуры П и Т капсулируют следующим способом. В стакан объемом 500 мл при комнатной температуре вводят 100 г 5%-ного (по весу) раствора модифицированного сополимера общей формулы ПоливинилхлоридПоливиниловый спиртПоливнннлацетат -с- сЧhe -с- Г в дихлорэтане. Затем при перемещивании вводят 10 г водной внутренней фазы для желательного уменьшения размеров капель. К смеси (эмульсия типа вода в масле) медлепно прибавляют (для разделения фаз) 15 г полидиметилсилоксана (вязкость 500 сстокс) по каплям в течение 3-4 мин для предотвращения агломерации материала, образующего стенки по мере его выделения. Капсулы со стенками из жидкости обрабатывают при перемешивании прибавлением по каплям к 0,2 г тетрабутилтитаната. Это приводит к образованию поперечных связей в полимерном материале в виде жидких стенок капсул с образованием плотного материала в течение нескольких минут.
15
Пример 3. Композиции для нанесения покрытий на бумагу.
А. Для специального применения, при котором употребляют иные красители или чернила или при которых применяют частично пористые или полупросвечивающие бумаги, материалы, описанные в данном примере, могут быть соответствующим образом модифицированы .
Чернила с рецептурой (I) примера 1 капсулируют по способу (а) примера 2 и вводят в следующую композицию для нанесения покрытия на бумагу:
Шлам для получения покрытия наносят при помощи стержня Майера № 40 на 11-фунтовую бумагу, например «Мид 1 -фунтовую копировальную бумагу фирмы «Мид Корпорейщн . Покрытие сущат горячим воздухом.
Пример 4. Модификация материала-наполнителя .
В композициях примера 3 были использованы 8 различных наполнителей. Каждый наполнитель введен в основную композицию (состав приведен ниже) в двух различных количествах для получения 16 композиций: 8 композиций с высоким содержанием наполнителя и 8 композиций с низким содержанием наполнителя .
16 Состав основной композиции :
Наполнители, прибавляемые к основной композиции, приведены в табл. 1.
Порядок прибавления компонентов не имеет существенного значения. Например, воду в случае композиции с высоким содержанием наполнителя (пеномикросферы) прибавляют до микросфер, после них или одновременно с ними.
Микросферы РММА представляют собой полые сферы полиметилметакрилата диаметром от 10 до 30 мк фирмы «Дау Кемикал Компани . Микросферы Саран производит фирма «Дау Кемикал Компани. Они представляют собой полые сферы диаметром 10-30 мк, состоящие из сополимера винилиденхлорида и акрилонитрила; полые стеклянные сферы «Цорцель с стандартными размерами; перлы сополимера стирола с дивинилбензолом представляют собой твердые сферы стандартных размеров фирмы «Дау Кемикал Компани. Вермикулит «пулвазон тонкоизмельченная порощкообразная слюда; «Авиамид-6 - микрокристаллический найлон диаметром 50-
о
100 А; «Солка-флок представляет собой коротковолокнистую альфа-целлюлозу фирмы «Браун Компани.
Первые четыре наполнителя (микросферы РММА, микросферы «Саран, полые стеклянные сферы «Цорцель и «Вермикулит пулваТаблица I
17
зон) являются примерами наполнителей, которые обеспечивают создание свободного пространства внутри их собственной структуры. Это означает, что эти четыре материала могут сминаться или сжиматься под действием давления , допуская перемещение соседних капсул с чернилами без их повреждепия. Правильное функционирование последних четырех наполнителей (перлы сополимера, авиамид-6, гранулы крахмала из кассавы, волокна альфацеллюлозы ) полностью или почти полностью зависит от размеров свободных воздушных пространств, вводимых в структуру сухого покрытия между его частицами.
Пример 5. Листовые материалы с покрытием для записи.
Композиции, приведенные в примере 4, наносят на листовую бумагу при помощи стержня Майера J4b 40 и сущат горячим воздухом, температура которого у сопла ручного пистолета составляет 93°С и который перемещает на расстоянии 3-8 см над влажной поверхностью покрытия. Применяют пистолет для сущки горячим воздухом фирмы «Мастер Апплайанс Корпорейщен оф Ресин под названием «Модель № HC-20I. Покрытия готовы к применению после сущки в течение 1-Змин.
Все покрытия обеспечивают высококачественную запись. Крахмал из кассавы и «Пулвазон дают композиции, образующие гладкие покрытия в случае составов с высоким содержанием наполнителя и «мягкие композиции при низком содержании наполнителя. Композиции с пеномикросферами РММА и «Саран позволяют получать покрытия низкой плотности . Покрытия, содержащие сополимер стирола с дивинилбензолом, обладают промежуточной гладкостью. Композиции, содержащие «Цорцель, образуют покрытия с низкой плотностью по сравнению с композициями, содержащими другие наполнители (приведенные в примере 4) с текстурой очень тонкозернистой наждачной бумаги. Композиции, содержащие
18
авиамид, образуют покрытия с несколько грубоватой текстурой.
Пример 6. Варьирование тиксотронных агентов.
В композициях примера 3 используют 10 различных тиксотропных агентов (опыты проведены с высоким и с низким содержанием этих агентов).
Состав основной композиции:
15
20
В основную композицию введены тиксотропные агенты, приведенные в табл. 2.
Из приведенных тиксотропных агентов первые четыре представляют собой тиксотропные наполнители, а последние пять - тиксотропное связующее.
«Зетасбестос представляет собой используемый при производстве бумаги Сорт хризотилового асбеста фирмы «Кери-Кедениен Майнз, Лимитед ; Асбест Т, используемый при производстве бумаги - сорт хризолитового асбеста , содержащий двуокись титана, однородно распределенную путем осаждения на волокнах асбеста, фирмы «Юпион Кербайд Корпорейщен ; Бентонит 625 - обладающий высокой способностью к набуханию - сорт бентонитовой глины, выпускаемый фирмой «Нью Джерси Цинк Компани ; Камедь гхатти - имеющая низкую вязкость природная гидроТаблица 2
19
коллоидная камедь производства фирмы «Морнингстар-Пейсли,Инкорпорейтед ;
«Кельзан - полисахаридная ксантановая смола фирмы «Кельне Компани, «Камедь ропи карайя представляет собой природный гидроколлоид с высокой вязкостью, содержащий анион с большим зарядом; «Бенефайт М-П - микротонкий полиакриламидный порошок фирмы «Морнингстар-Пейсли, Инкорпорейтед . «Бенефайт М-П примера 15 производится под названием «Тайхем 8011 фир-. мой «Стендерд Кемикал Индастриз, Инкорпорейтед ; «Кельгам представляет собой водорастворимую полисахаридную смолу фирмы «Келько Компани.
Пример 7. Варьирование связующего.
В композиции примера 3 вводят 11 различных связующих. При этом получают композиции с высоким и с низким содержанием связующего .
Состав основой композиции приведен ниже.
20
чем крахмал или поливиниловый спирт. Связующие на основе латексов, как правило, образуют щламы более низкой вязкости, в связи с чем легче приготовить и нанести шламы с более высоким содержанием твердых веществ .
Два примера коацерватного связующего обеспечивают хорошие когезивные свойства пленки и хорошую адгезию к бумажной подложке . Смачивающая способность коацерватного связующего обусловливает возможность применения шламмов с необычно высоким содержанием твердых веществ и исключает тем самым необходимость применения связующего на основе латексов, не представляющего собой растворов.
Покрытия, содержащие казеин в качестве связующего, показывают очень хорощую адгезию , но несколько хрупки.
Пример 9. Варьирование летучей части композиции.
Серию из восьми композиций примера 3 приготовляют с применением летучей части. Изменение типа летучей части композиции вызывает необходимость изменения растворяемого связующего. К основной композиции прибавляют 8 различных комбинаций летучей части и связующего для получения 8 композиций .
Состав основной композиции приведен ниже.
Реферат
Формула
