NO126872B - - Google Patents

Description

Trykkfølsomt arkmateriale og fremgangsmåte til dets fremstilling.

Foreliggende oppfinnelse vedrører et trykkfølsomt væske-

holdig arkmateriale som normalt er tørt ved berøring, men som avgir et væskeinnhold når arkmaterialet utsettes for utvendig trykk og/eller varme, samt en fremgangsmåte til fremstilling av dette arkmateriale. Nevnte væsker kan f.eks. bestå av midler for rensing, fjerning av fettflekker, antiseptiske anvendelser, oppløsningsmidler slik som for beleggpolymerer eller klebemidler, klebemidler i seg selv, møbel-poleringsmiddel eller skopussematerialer, vegetabilske og andre oljer for smøring, parfymer, lav-trykks-innåndingsmidler for nasale eller orale anvendelser, merkedannende materialer, og for mange andre for-

mål.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt et trykkfølsomt arkmateriale inneholdende væskeformige dråper av et aktivt materiale isolert i trykk-bristbart filmdannende materiale,

og festet til et basisark, kjennetegnet ved at basisarket stedvis er forsynt med perforeringer som danner et mønster og at det filmdannende materiale inneholdende dråpene av det aktive materiale befinner seg i og fyller perforeringene i basisarket.

Ifølge oppfinnelsen er det videre tilveiebragt en fremgangsmåte til fremstilling av det væskeholdige arkmaterialet, og denne fremgangsmåte er kjennetegnet ved at en papirhane perforeres stedvis ved hjelp av nåler og at det dannes en oppløsning av et filmdannende materiale i en fordampbar væskebærer hvori den utfyllende væske ikke er blandbar, oppløsningen iblandes en mengde av den utfyllende væsken og denne emulgeres til nødvendig dråpestørrelse eller den utfyllende væske innesluttes i kapsler som dispergeres i oppløsningen, idet blandingen påføres det perforerte ark ved hjelp av en papirbeleggingsmetode således at blandingen fyller perforeringene, hvoretter væskebæreren fordampes slik at den tørre blandingen utfyller og fastklebes til perforeringene.

I norsk patent nr. 120 965 beskrives arkformet fibermateri-ale som inneholder bristbare kapsler fordelt gjennom hele det fiber-holdige materiale. Foreliggende arkmateriale fremviser imidlertid mer fordelaktige egenskaper enn dette kjente materiale og dette skyl-des at det væskefylte arkmateriale ifølge oppfinnelsen kan inneholde betydelig større mengder kapsler og også at en film med åpen fase inneholdende dråpene også kan inkluderes i perforeringene og beskyttes mot for tidlig frigjøring. En slik film kan bare belegges på den tidligere kjente arktype, men ikke inkorporeres i denne.

Det foreliggende perforerte arkmaterialet kan i seg selv være porøst for således delvis eller helt å absorbere væsken når den frigjøres og materialets porøsitet kan økes ved å gi det en mikro-porøs struktur i dets ellers faste struktur. Arket kan f.eks. være fibrøst slik som papir eller annet celluloseholdig materiale, som kan gjøres mer porøst ved tildannelse av meget små hulrom mellom fibrene. På den annen side kan arket bestå av en tynn perforert film av et plastisk polymermateriale som i alt vesentlig er et ikke-absorbsjons-middel av den inneholdte væske slik at ved brudd på det omsluttende filrfidannende materiale er all den frigjorte væsken tilgjengelig for

utvendig anvendelse.

De små væskedråper kan inneholdes som en dispergert fase i en kontinuerlig fase av et filmdannende materiale og således danne en emulsjon som fyller perforeringene, eller de små dråpene kan alternativt være innelukket i en vegg av filmdannende materiale for således å danne meget små kapsler som holdes sammen i perforeringene enten ved hjelp av deres iboende adhesjonsevne eller ved hjelp av et bindemiddel.

De forskjellige måter "på hvilken oppfinnelsen kan utføres

og anvendes i praksis er beskrevet ved hjelp av eksempler i den følgende beskrivelse, som bør leses i forbindelse med den vedlagte tegning hvor: fig. 1 viser et oppriss av en del av et perforert arkmateriale som brukes ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser, i større målestokk enn fig. 1, et snitt av arkmaterialet tatt langs den avbrutte linjen som vist på fig. 1,

fig. 3 viser et oppriss av en del av et snitt av arkmaterialet for å illustrere fyllingen av perforeringene,

fig. 4 viser et snitt av en del av arkmaterialet som enten er forsynt med et belegg eller som samvirker i et helt system med et annet ark eller flere ark eller legemer i overflatekontakt med disse,

fig. 5 gir en forstørret illustrasjon av en perforering fyllt med en sammenblanding av innkapslede små dråper av væsken og partikler av et annet materiale, og

fig. 6 er en forstørret representasjon av meget små kapsler med et væskeinnhold.

Figurene 1, 2 og 3 viser et perforert papirark 1, med perforeringer 2. Perforeringene kan ha en form som avhenger av enten det kreves at arket skal motstå sprekking i hver retning eller at det skal ha utvidelsesevne enten i lengde eller bredderetning. Utvidelsesevnen over papirets bredde kan f.eks. gis ved hjelp av de i alt vesentlig eliptiske perforeringer som vist, mens arket i alt vesentlig ikke vil • kunne utvides i lengderetningen. Dette ville også fremkomme med rhombeformede perforeringer med forskjellige lengder på de to aksene. Ikke-utvidelsesevne i begge retninger kan gis hvis perforeringene lages sirkelformede eller med like dimensjoner langs begge akser. I

et spesielt eksempel kan en perforering ha en største dimensjon i området av ca. 1.5 mm og en minste dimensjon på ca. 0.4 mm.

Perforeringene 2 kan inneholde små dråper 3, fig. 2 og fig. 3, av en væske som kan være•frittflytende eller viskøs. Disse små dråper kan inneholdes som en emulsjon i en kontinuerlig fase 4 i et filmdannende materiale slik som gelatin eller kasein, eller de små dråpene kan alternativt inneholdes som kjerner omsluttet av vegger for således å danne adskilte små kapsler, som vist ved 5 i fig. 6.

Når papiret utsettes for et trykk som er tilstrekkelig til

å briste det filmdannende materiale som omslutter væskedråpene, vil væsken frigjøres og strømme til utsiden av papiret for bruk til det tiltenkte formål.

Arkmaterialet kan alternativt gjøres porøst som vist ved 6, fig. 2, for å hjelpe inntrengning av væsken i materialets struktur og således fuktiggjøre selve arkmaterialet.

Arkmaterialet kan ha et belegg på en eller begge sider som vist ved 7, fig. 4, som kan anbringes enten for å tjene som mekanisk beskyttelse eller for et annet formål. Belegget kan £eks. bestå av et tørt klebende stoff, f.eks. nitrilgummi, og de væskeformige små dråpene kan inneholde et oppløsningsmiddel for klebestoffet, f.eks. toluen, slik at ved bristing av det omsluttende filmdannende materiale, frigjøres oppløsningsmidlet slik at belegget fuktes og gjøres klebrig. Væsken kan alternativt i seg selv være et klebemiddel som kan tørke slik at ved plassering av et arkmateriale på en eller begge sider, se avbrutte linjer tilstøtende den høyre side, frigjøres klebemidlet på de anbragte ark slik at de fester seg. Et slikt ark kan naturligvis brukes for sammenføyning av to faste legemer.

Som et alternativ kan de små dråpene omfatte et fargeløst fargestoff i et oppløsningsmiddel for dette, slik som krystallfiolett-lakton, og de adskilte øvre og nedre ark 7 kan være forsynt med et belegg av et stoff, slik som en fenolpolymer som er surt overfor fargestoffet, og som samordnes med de belagte sider mot arkmaterialet. Når trykk påføres denne kollasjonerte oppstilling, vil de omsluttende vegger av filmdannende materiale briste og frigjøre fargestoffet som •vil strømme til polymeroverflaten og således gjøre at fargestoffet antar en farge over et område eom i form tilsvarer det sted hvor trykket påføres. Por at et virkelig avtrykk skal bli synlig på oversiden av frontarket.7, må arket 7 være gjennomsiktig eller absorberende for å tillate det fargede fargestoff å gjennomtrenge minst en del av arkets tykkelse for å bli synelig fra oversiden.

Fig. 5 viser en perforering som er fyllt med to reagerende midler som normalt holdes adskilt av veggene i kapslene.3jsom inneholder en av bestanddelene. Kapslene er vist som sirkler 3 og det samvirkende materiale ved prikker 9. Kapselveggene brister når trykk påføres for således å frigjøre det innkapslede, materiale i samvirkende forhold med det reagerende materiale. Kapslene kunne f.eks. inneholde en epoksyharpiks og katalysatoren som adskilte små dråper eller faste enheter i et bindemiddel. Når kapslene og bindemidlet brister vil de to reaktantene trykkes ut for overføring til et annet legeme som et aktivt klebemiddel, eller for adhesjon av ett eller annet legeme til materialet. For å gi anledning for at det aktiverte klebemiddel kan trykkes ut bare fra en side av materialet, kan den andre siden isoleres ved hjelp av et ugjennomtrengelig belegg eller et påført lag.

For et selvstendig eller autogent kopieringsmateriale, kan alternativt et oppløst fargestoff være innkapslet og partikler av et surt reagerende stoff, slik som en leire, kan være innført i perforer^ingene tilstøtende til dette fargestoff i et bindemiddel slik at når kapslene brister under trykk, frigjøres fargestoffet for således å komme i berøring med det surt reagerende middel og derved anta en farge. Som før kan baksiden isoleres ved hjelp av et belegg eller på-ført lag av et ugjennomtrengelig stoff for hindring av uttredelse av væsken, og det kan være belagt på forsiden med f.eks. gelatin for å

gi en glatt skriveoverflate. Som et alternativ til innføringen av det reagerende stoff i filmmaterialet i perforeringene, kan det dispergeres i hele det ovenfor nevnte gelatinbelegg.

Selv om det ovenfor er blitt henvist til bristing av kapselveggene eller bindemidlet under anvendelse av trykk, skal det også forståes at materialet i bindemidlet eller kapselveggene kan være slik at det vil smelte og frigjøre væskeinnholdet under varme.

Et perforert papir-råmateriale egnet for anvendelse i foreliggende' oppfinnelse er kjent og kan fremstilles i en papirmaskin, f. eks. en Fourdrinier-maskin, ved å forsyne wiren med en flerhet av ver-tikale nåler anordnet i et perforert mønster som skal frembringes i papirarket, idet nålenes lengde er lik eller såvidt overskrider tykkelsen på den endelige papirbane, hvorved laget av ekstrudert masse fra innløpskassen legger seg rundt nålene slik at perforeringene holder seg når banen passerer fra wiren, i en tilstrekkelig fast tilstand, til maskinens'tørre ende.

Perforeringene kan naturligvis dannes i.en ferdig papirbane ved hjelp av en mekanisk perforeringsmaskin..

Det er nødvendig at. papiret gis en mønstret-, porøsitet i til-legg til den naturlige, porøsitet som tilveiebringes.-ved orienteringen-av de filtede fibre.. Perforeringene kan f remb ringes . i strukturen- ved å innføre partikler,av et materiale.som er uoppløselig i'massen, men., som, etter at banen er dannet, kan utlutes ved å .føre banen gjennom

et bad av et oppløsningsmiddel for. materialet, hvilket; oppløsnings-middel er inert såvidt papiret angår, for således å.frembringe en. - sammenbundet cellestruktur i papiret, eller et varmesublimerbart fyll? stoff kan anvendes.

Med hensyn til bruken av perforert polymerfilm som papir-materiale kan, på., grunn av vanskelighetene .med å fremstille'en. slik film i perforert form, et kontinuerlig ark av filmen. føres- gjennom en perforeringsmaskin av en hvilken som helst egnet form for å punktere arket i et ønsket perforeringsmønster.

Ved-fremstillingen .av et arkmateriale. som er.fyllt ifølge oppfinnelsen i kan de væskeformige-, små dråpene som tidligere . nevnt. inneholdes som en dispergert fase i en kontinuerlig fase av et-filmdannende materiale overfor hvilket de væskeformige små dråpene.naturligvis må være kjemisk -og -fysisk inert..r--... •»

I dette tilfelle .blir et filmdannende papirbeleggmateriale, - slik som gelatin, kasein,- polyvinylalkohol, eller en .blanding derav, oppløst eller blandet i en - væskefrembringende bærer ved en forhøyet temperatur over geldannelsespunktet til beleggmaterialene som. kan■ danne en gel eller dette gjøres for å hjelpe tilfor å-gjøre materi-alene som ikke kan danne geler oppløselig.. I denne oppløsning blandes en mengde av det væskeformige fyllmateriale i en mengde som er av-hengig av den konsentrasjon av små dråper som det kreves skal være tilstede i det ferdige arkmaterialet. Det. væskeformige fyllmateriale må være ikke-blandbart. med<p>g kjemisk inert overfor beleggmaterialet og også overfor bæreren. Det flytende fyllmateriale blir deretter emulgert i oppløsningen eller blandingen av beleggmaterialet, slik som i en kolloidmølle, til den nødvendige dråpestørrelse.

Denne fyllblanding.eller emulsjon blir ved hjelp av en hvilken som helst vanlig papi.rbeleggingsteknikk anbragt på en perforert . papirbane enten på eller fjernet fra maskinen når banen er tilstrekkelig tørr således at den ikke absorberer beleggblandingen, idet banen føres over et underlag'for å hindre at blandingen beveger seg til arkets underside, mens'ef skrapeblad settes nær arkets øvre side slik at beleggblandingen fyller perforeringene, og etterlater' en forut-bestemt tykkelse' av belegget hvis dette også er nødvendig, eller bladet kan alternativt plasseres like inntil for i alt vesentlig å fjerne all blandingen fra papirets overflate.

Den således fyllte bane blir deretter tørket f.eks. ved gjennomføring i en tørketunnel, eller ved hjelp av en annen metode som f.eks. opphengig i et tørkekammer.

I det således fremstilte materiale inneholdes de væskeformige dråper i det filmdannende materiale innen porenes grenser, som gir beskyttelse mot frigjøring av dråpene under normal håndtering, arkbehandling, eller oppvikling, men i hvilket materiale dråpene fri-gjøres når tilstrekkelig trykk anbringes for å briste det filmdannende materiale.

I den konstruksjon hvor de væskeformige små dråpene danner kjernene i små kapsler, fremstilles disse kapsler fortrinnsvis ved hjelp av en fremgangsmåte som benytter et polymervegg-dannende materiale som, når det-er i oppløsning, kan påvirkes til å bli utskilt i opp-løsningsmidlet som en væskefase som er rik på polymeren, og etterlate oppløsningsmidlet med et lavt polymerinnhold. Hvis de væskeformige små dråpene, som er ikke-blandbare med oppløsningsmidlet, er tilstede i systemet, slik som ved emulgering i dette, enten før eller etter fasesepareringen er utført, og hvis systemet holdes i omrørt tilstand, vil enhetene som utgjøres av den polymerrike fasen avsette seg på og omslutte de væskeformige dråper for således å danne embryokapsler, som deretter størknes og herdes om ønskelig. Slike metoder er f. eks.-beskrevet i norsk patent nr. 87 953, nr. 98 771 og nr. 98 066. Ifølge norsk patent nr. 78 953 kan separering av en rik væskefase av gelatin foranlediges i en gelatinsol, ved en temperatur over geldannelsespunktet til gelatinen, ved tilsetning av salt, eller i en kompleks sol av gelatin og gummi arabikum ved tilsetning av en organisk syre slik som eddiksyre. Hvis dråper av en væske som ikke er blandbar i og inert med hensyn til oppløsningsmidlet, og i alminnelighet kalt en olje, blandes i den nevnte sol før eller etter fasesepareringen er foranlediget, og mens blandingen holdes under omrøring, vil enhetene eller konglomerat-aggregåtene av den rike fasen av kolloidmateriale avsette seg på de væskeformige dråpene for således å omslutte dem etter hvilket temperaturen senkes til og under gelpunktet for å gjøre de fordannede vegger stive. Veggene kan etter dette herdes ved inn-føring av et herdemiddel slik som formaldehyd eller glutaraldehyd.

Fremgangsmåten til fremstilling av kapsler danner ingen del av foreliggende oppfinnelse og enhver annen metode for mikro-innkaps-ling "en masse" kan anvendes.

Når det gjelder fylling av et papir med en væskeoppslemming av kapsler fremstilt ifølge fremgangsmåten i norsk patent nr. 87 953 eller nr. 98 771, kan oppslemmingen,.hvis den er tilstrekkelig viskøs, i seg selv anbringes på den perforerte banen ved hjelp av en egnet papirbeleggingsprosess, eller, hvis den ikke er tilstrekkelig viskøs, ved tilsetning av et bindemiddel for å gi den mer fylde slik som kasein, polyvinylalkohol eller en papirbeleggstivelse. Perforeringene fylles med oppslemmingen med eller uten et tynt belegglag, idet papiret deretter tørkes i en tørketunnel eller kammer. ' I et slikt papir holdes kapslene i perforeringene enten ved hjelp av bindemidlet i den kontinuerlige fase i beleggoppslemmingen, eller på grunn av at kapslene kleber seg til hverandre.

Hvis det kreves at partiklene av et fast materiale slik som en leire, skal forefinnes i beleggoppslemmingen i sammenblanding med kapslene, blir disse partikler, som må være uoppløselige i bæreren, blandet i oppslemmingen etter fremstilling av kapslene. Således vil perforeringene i det endelige tørkede belegg fylles med kapsler og partikler i sammenblandet berøring med hverandre.

Bruken av kapselstrukturen tillater også innføring av små dråper av en annen væske i nær berøring med kapslene. Dvs. etter fremstilling av kapslene kan en annen væske som er uoppløselig i opp-løsningsmidlet emulgeres i systemet til en størrelse av fine små dråper for således å forekomme som naboer til kapslene, idet en slik ytterligere væske f.eks. består av en ko-reaktant med væsken i kapslene, slik som i et fargedannende system, eller kapslene kan inneholde et polymert klebemiddel og den ytterligere væsken kan være et herdemiddel eller en katalysator for klebemidlet. De krefter som anvendes for emulgering av den ekstra væsken, slik som i. en kolloidmølle, må ikke være så store at man risikerer at kapslene brister.

I det tilfelle kapslene har vegger av polymerisert materiale er det nødvendig å inkludere et bindemiddel i fy11blandingen som tidligere nevnt, slik som f.eks. gelatin, kasein, polyvinylalkohol, papirbeleggstivelse, slik at kapslene i det ferdige belegg med eller uten sammenblandede partikler, holdes sammen ved hjelp av bindemidlet. Dette er også tilrådelig i det tilfellet hvor kapsler, som har vegger av et hydrofilt polymermateriale, slik som gelatin alene eller med en annen polymer, separeres fra den nevnte sol og tørkes. Disse tørkede kapsler blandes i en bindende fyllblanding og belegges på det perforerte materiale for å fylle perforeringene med eller uten et tynt overliggende belegg.

Som en alternativ metode for fylling av papir, kan tørre kapsler sprøytes eller forstøves på arkbanen ettersom denne dannes fra wiren på en papirmaskin hvor arket er selvbærende, men fremdeles inneholder tilstrekkelig fuktighet til å fukte veggene på kapslene som blåses eller forstøves på arkmaterialet, i en slik grad at veggene gjøres tilstrekkelig myke for å klebes sammen og for å feste seg til perforeringenes grenseområder. Et vannoppløselig bindemiddel kan på-sprøytes sammen med kapslene.- Overskudd av kapsler på overflaten av banen kan skrapes av ved hjelp av luftblåsing eller et tett plasert skrapet» lad.

Diameteren på kapslene kan variere fra mikroskopisk til makro-skopisk, men fortrinnsvis er diameteren i området mellom 200 - 500 mikron. Væskeinnholdet i kapslene kan variere mellom 70 til 99 % av den totale massen. Når det kreves et maksimalt væskeinnhold, fore-trekkes det at kapslene er så store som mulig og de kan da ha en dia-meter opp til nesten tykkelsen på arkmaterialet.

En ytterligere modifikasjon av et slikt fyllt poreforsynt fibørst materiale, er å tilveiebringe et findelt partikkelformet poly-meriserbart materiale som et tørt fyllstoff dispergert i fibrene til materialet og inneholde innen kapslene som fyller perforeringene, et herdemiddel eller en katalysator for polymeren. Et således tildannet ark ville normalt være fleksibelt, men ved bristing av kapslene ville herderen eller katalysatoren strømme til det polymeriserbare materiale og forårsake at det polymeriseres til dets herdede tilstand, og således forårsake at materialet antar en stiv form.

Claims (5)

1. Trykkfølsomt arkmateriale inneholdende væskeformige dråper av et aktivt materiale isolert i trykk-bristbart filmdannende materi-alé og festet til et basisark,karakterisert vedat basisarket stedvis er forsynt med perforeringer som danner et mønster

og at det filmdannende materiale inneholdende dråpene av det aktive materiale befinner seg i og fyller perforeringene i basisarket.

2. Trykkfølsomt arkmateriale ifølge krav 1,karakterisert vedat væskedråpene utgjør innholdet av meget små kapsler som har vegger av et polymermateriale.

3. Trykkfølsomt arkmateriale ifølge krav 2,karakterisert vedat partikler, flytende eller faste, av et stoff som er reaktivt med den utfyllende væsken ved kontakt med denne, som i og for seg kjent er spredd innimellom kapslene i et bindemiddel.

4. Fremgangsmåte til fremstilling av et væskeholdig arkmateriale ifølge krav 1,karakterisert vedat en papirbane perforeres stedvis ved hjelp av nåler og at det dannes en opp-løsning av et filmdannende materiale i en fordampbar væskebærer hvori den utfyllende væske ikke er blandbar, oppløsningen iblandes en mengde av den utfyllende væsken og denne émalgerestil nødvendig dråpestørr-else eller den utfyllende væske innesluttes i kapsler som dispergeres i oppløsningen, idet blandingen påføres det perforerte ark ved hjelp av en papirbeleggingsmetode således at blandingen fyller perforeringene, hvoretter væskebæreren fordampes slik at den tørre blandingen utfyller og fastklebes til perforeringene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4,karakterisertved at et beskyttende belegg anbringes på minst en side av arkmaterialet etter at dette er behandlet med fyllblandingen.