PL47951B1 - - Google Patents

Description

Opis wjdano drukiem dnia 25 stycznia 1964 r.£ A POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDO**F OPIS PATENTOWY JNr 47951 KI. 57 b KI. internat. G 03 c &» Filmowy Osrodek Dosuriadczalno-Uslugoiug *) Przedsiebiorstwo Panstiroiue Warszawa, Polska Papier rejestracyjny do zapisu metoda wyladowania iskrowego i sposób jego wytwarzania Patent trwa od dnia 26 czerwca 1962 r.Przedmiotem wynalazku jest papier rejestra¬ cyjny do zapisu metoda wyladowania iskrowe¬ go i sposób jego wytwarzania.Papiery rejestracyjne do zapisu metoda wy¬ ladowania iskrowego stosowane sa powszech¬ nie w nawigacji morskiej i lotniczej do zapisu, przebiegów przy sondowaniu ultradzwiekowym poziomym i pionowym oraz przenoszeniu karc pogody, w rybolóstwie do zapisów przy sondo¬ waniu ultradzwiekowym lawic ryb, w automa¬ tyce przemyslowej do rejestracji przebiegów sterowania i kontroli, w technice pomiarowe) *) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa inz. Antoni Jaroszew¬ ski, mgr Malgorzata Blizniak, inz. Jan Woja- kowski, mgr inz. Arkadiusz Maitusiak i mgr Grzegorz Kaganowicz. do rejestracji mierzonych wielkosci fizycz¬ nych iitp.Metoda zapisu za pomoca wyladowania iskro¬ wego polega, jak v7iadomo, na wykorzystaniu energii wyladowania do zmiany wlasciwosci materialu, na którym dokonywany jest zapis, w miejscu zapisu. W ten sposób, material na którym dokonywamy jesit zapis w miejscu wy¬ ladowania iskrowego, moze de w efekcie zmie¬ niac pod wzgledem uksztaltowania, zarówno wewnatrz, jak i na powierzchni, pod wzgledem swych wlasciwosci optycznych w swietle odbi¬ tym i, (lub) przechodzacym, pcd wzgledem wla¬ sciwosci elektrycznych powierzchniowych i skrosnych, lub moga w m:m zachodzic pewne okreslone reakcje chemiczne. W ten sposób wykonany zapis sitanowi zbiór informacji ore- jestrowanym przebiegu pomiaru w czasie i (lub) przestrzeni.Zapis metoda wyladowania iskrowego doko¬ nuje sie na {plaskich tasmach, i arkuszach, na których wyladóspranóa iskrowe wywoluja zmia¬ ne najczesciej wlas€«uw!osai optycznych.Tasmy te i arkusze wyrabiane sa obecnie ja¬ ko uklady jednowarstwowe, dwuwarstwowe lub wielowarstwowe, które wskutek skrosnego wy¬ ladowania iskrowego zmieniaja w danym miej¬ scu swoja barwe.'Tego rodzaju materialy skladaja sie, jak wiia- l domio, z podloza, wlasciwie ukszitalitowanego i (tasma, arkusz) przewodzacego elektrycznosc lub bedacego clielektrykiem, ewemfcuaiLniie nasy¬ conego lub wypelnionego odpowiednimi srodka¬ mi chemicznymi. Podloze to moze byc równiez zaopatrzone w odpowiednie powloki z jednej lub z obu stron. Podobnie jak podloze, powlo¬ ki te równiez moga byc dielektirylkamii lub ma¬ terialami przewodzacymi elektrycznosc. Znane jest stosowanie jako podloza cienkich folii me¬ talicznych, fol:i z tworzyw sztucznych lub pa¬ pieru, przewodzacego iub nieprzewodzacego elektrycznie.Znane obecnie papiery rejestracyjne z war¬ stwa kontrastowa wykonywane sa z reguly ja¬ ko uklady tnzywarstwowe, przy czym jedna z warstw stanowi1 podloze papierowe zwykle pólprzewodzace. (Znane sa Jednak równiez roz¬ wiazania z podlozem papierowym nieprzewodza- cym. Wtedy stosowana jest zwykle dodatkowa powloka przewodzaca elektrycznie). Pólprzewo¬ dzace podloza papierowe uzyskiwane sa prze¬ waznie przez dodanie okolo 30% sadzy, drobno zdyspergowanego wegla lub grafitu, do masy celulozowej i dlatego maja one barwe czarna.Grubosc itych podlóz, w zaleznosci od zastoso¬ wania^ wynosi od 0,04 do 0,1 mm.Na podloze nakladana jest z jednej strony kryjaca warstwa kontrastowa, zwana niekiedy warstwa czynna, której barwa powinna kon¬ trastowac z barwa podloza, lub w przypadku podloza nieprzewcdzajcego z barwa dodatkowej powloki przewodzacej.Kryjace wlasciwosci warstwy czynnej i jej kontrastowosc z barwa podloza otrzymywane sa ananymi sposobami przez zastosowanie bialych pigmentów, np. zwiazków olowiu, baru, wap¬ nia, tytanu i cynku, i w roztwoirze koloidalnym materialu powloki drobnych struktur rozpraszajacych swiatlo, dzieki zastosowaniu srodków wytracajacych, np. nadmiaru rozcienczalników w stosunku do roz¬ puszczalników i (lub) wilgoci w procesie susze¬ nia powloki.Na przeciwna, w stosunku do warstwy czyn¬ nej, Strone podloza nakladana jest z reguly elektrycznie przewodzaca warstwa metaliczna lub tzw. przeciwwaiTstwa, przy czym substan¬ cja metaliczna w tej warstwie moze byc ciagla lub dyspergowana. Jako warstwa ciagla moze byc uzyta np. folia metaliczna, a warstwa dys¬ pergowana moze byc uzyskana przez nalozenie drobnych czastek metali w zawiesinie lub przez napylenie.- Taki papier rejestacyjny moze byc uzyty do zapisu przebiegu pomiaru w urzadzeniu zapisu¬ jacym. W procesie zapisu metaliczna przeciw- warstwa przylega swa powierzchnia (lub jej czescia) do jednej z metalowych elektrod ukla¬ du zapisujacego, a mianowicie do elektrody nie¬ ruchomej (tzw. statora). Elektroda ta, jest zwy¬ kle uksztaltowana plasko i' ma stosunkowo du¬ za powierzchnie. Druga, ruchoma elektroda me¬ talowa, zakonczona ostrzem, styka sie z war¬ stwa czynna i przesuwa po jej powierzchni.Wlasciwy zapis zachodzi, gdy miedzy elek¬ trodami urzadzenia zapisujacego wystapi wy¬ starczajaco duza róznica potencjalów to jest napiecie elektryczne, które wywola wyladowa¬ nie iskrowe na wskros papieru rejestracyjnego.Energia wyladowania iskrowego wywoluje zloi- zone procesy 'termo-chemiczne i elektro-kine¬ tyczne w obszarze swego dzialania. W efekcie kontrastowa warstwa czynna odslania podloze wzglednie zmienia swa barwe. Powstale slady wyladowania isitanowia wlasciwy zapis.Jedna z najwazniejszych z punktu widzenia eksploatacji wlasciwoscia papieru rejestracyj¬ nego jest jego zdolnosc rejestrowania slabych impulsów napiecia tj. czulosc, wyrazajaca sie granicznie mala wielkoscia napiecia w woltach, potrzebna do wywolania czytelnego zapisu.Wiadomo, ze wlasciwosci warstwy czynnej, jako najmniej przewodzacej elektrycznie, maj.) istotny wplyw na wielkosc tego parametru, a tym samym na jakosc papieru rejestracyjnego.W szczególnosci grubosc warstwy czynnej ma bezposredni wplyw na czulosc i dlatego war¬ stwa czynna powinna byc jak najciensza. Do¬ pelnienie tego warunku jest jednak sprzeczne z wymaganiami co do sily krycia warstwy czynnej, a wiec i wymaganej konitraisitowosci, oraiz posrednio, z wymaganiami co do wytrzy¬ malosci mechanicznej tej warstwy. Jak wiado-mc, w nowoczesnych urzadzeniach rejestracyj¬ nych, elektroda zapisujaca przesuwa sie tpo po¬ wierzchni wairstwy czynnej z duza predkoscia, wynoszaca czesto kilkadziesiat centymetrów na sekunde, przy czym wielkosc nacisku ostrza moze wynosic 100 g/mm2. Ponadto warstwa •czynna powinna byc dostatecznie elastyczna, co jest wazne przy przewijaniu papieru.Jak wiadomo, maksymalne wypelnienie war¬ stwy czynnej pigmentem, z uwagi na wytrzy¬ malosc mechaniczna, w zaleznosci od rodzaju uzytego pigmentu zawiera sie w granicach od 30 do 50%. Przy tego (rodzaju wypelnieniach grubosc warstwy zapewniajacej dostateczna si¬ le krycia wynosi 5—8 mikronów.Papiery z taka warstwa czynna maja czulosc okolo 120 V, uznawana, w Wielu przypadkach, za niewystarczajaca.W celu zwiekszenia czulosci stosowano' papier .podlozowy o profilowanym przekroju. W ten .sposób, nalozona na podloze warstwa czynna miala miejscami mniejsza grubosc, umozliwia¬ jaca wystapienie wyladowania juz przy mniej¬ szym napieciu, przy czym wskutek obecnosci grubszych miejsc, wytrzymalosc [mechaniczna i sila krycia, jako powiazane raczej ze srednia gruboscia, pozostawaly niezmienione lub prawie -niezmienione. Czulosc takich papierów rejestra¬ cyjnych wynosila okolo 90 V.Dalsze podniesienie czulosci papierów reje¬ stracyjnych do okolo 60 V stalo sie mozliwe przez tworzenie w warstwie czynnej drobnych struktur o obrazie miikroporowaitosoi, wytwo¬ rzonych przez stracenie sroidka blonlotwórozego."Struktura mikroporowata zabezpieczala wyma¬ gana sile krycia nawet przy obnizonym wypel¬ nieniu warstwy pigmentem. Jednoczesnie drob¬ ne kanaliki w warstwie czynnej, dzieki joniza¬ cji zawairtego w nich powietrza ulatwialy wy¬ ladowanie iskrowe. Podobne wyniki uzyskiwa - v tie byly, przez dodanie do warstwy czynnej e- lektrolitów lub materialów przewodzacych, jak sole metali, tlenki metali, proszki metali, gra¬ fitu lub sadzy.Wymiitenicne sposoby powiekszenia czulosci wykazuja wiele niedogodnosci. I tak w pierw¬ szym z wymienionych sposobów trudno utrzy¬ mac profil przekroju podloza w zakresie wy¬ maganych tolerancji, w drugim warstwa czyn¬ na jest szczególnie wrazliwa na warunki klima¬ tyczne i wymaga dlatego dodatkowej trudnej technologicznie obróbki (preparacji). Proste wprowadzenie elektrolitów do warstwy czyn¬ nej bez wykorzystania opisanych dalej zjawiisk, co stanowi przedmiot wynalazku, równiez nie daje wymaganego efektu.Najwieksza jednak niedogodnoscia znanych dotychczas papierów rejestracyjnych jest ich niska czulosc ograniczajaca zakres zastosowania.Stwierdzono, ze niedogodnosci tych mozna uniknac i uzyskac papier rejestracyjny o czu¬ losci okolo 30 V.Wedlug wynalazku warstwa czynna papie* ru rejestracyjnego dla uzyskania pozadanych wlasciwosci kryjacych i malej wytrzymalosci elektrycznej na przebicie, zawiera pigment o znacznej anizotropii ksztaltu, na przyklad o czastkach iglastych, przy czym czastki te po¬ kryte sa czesciowo Lub nawet calkowicie cienka warstwa substancji elektrycznie przewodzacej.Moze to byc powloka metaliczna i (lub) sub¬ stancjami 'powierzchniowo czynnymi o budowie jonowej,, takimi jak np. czwartorzedowe zwiaz¬ ki, amoniowe, sole amin z kwasami nieorganicz¬ nymi i organicznymi, kwasy alkilo- i (lub) arylo-sulfonowe wzglednie ich sole, soile dwu- i trój-eltanoloaminy z kwasami dwukarboksy- lcwymi lub estrami kwasów nieorganicznych, sole guanidyny i estrów kwasu siarkowego, ze- stryfikowanych glicerydów kwasu fosforowego itp. krtf ich mieszaniny. W zaleznosci od na¬ tury tej substancji, przewodzenie elektryczne moze sie odbywac przez przenoszenie ladunków elektronowych (przewodzenie elektronowe) i (lub) ladunków jonowych (przewodzenie jo¬ nowe).Jest rzecza zrozumiala, ze przewodzenie elek¬ tronowe bedzie sie odnosic do warstw w szcze¬ gólnosci metalicznych wytworzonych na czast¬ kach pigmentu, zas przewodzenie jonowe do warstw typu elektrolitów. Wymienione pokry¬ cia czastek pigmentu uzyskuje sie znanymi sposobami.Zgodne z wynalazkiem wlasciwe i pelne wy¬ korzystanie pigmentu o czastkach anizotiropo- wych, pokrytych czesciowo lub nawet calkowi¬ cie substancja elektrycznie przewodzaca dla zwiekszenia czulosci papieru rejestracyjnego mozliwe jest w iszozególoosioi w przypadku ist¬ nienia odpowiedniiej flokulacji czastek, powo¬ dujacej zwiekszenie przewodnosci warstwy v; obszarach indywidualnych flokulatów. Flo- kulacja czastek pigmentu oznacza ich wzajemne laczenie sie w sieci prze¬ strzenne, w fazie nakladania warstwy czynnej w postaci zawiesiny. Te sie- - 3 -ci przestrzenne nie ulegaja istotnym zmia¬ nom w procesie zestalania sie warstwy. Floku- laoja czastek pigmentu w zawiesinie powstaje samorzutnie w obecnosci odpowiedniicih dla da¬ nego ukladu srodków powierachniowo-czynnych.Od zawartosci tycn srodków i ich natury zale¬ zy stopien flokulacji oraz jej mikrostruktura.Znanym i wypróbowanym od lat w technologii pokryc srodkiem flckulacyjnym jest m. in. wo¬ da. Przy zawartosci wody rzedu 0,1% w pew¬ nych zawiesinach obserwuje sie np. drobne flo- kulaty o srednicy srednio okolo 0,1 mm, pod¬ czas gdy przy zawartosci 1% wielkosci flokula- tów wzrasta kilkadziesieciokrotnie.Wlasciwa dla warstwy czynnej papierów reje¬ stracyjnych wedlug wynalazku, wielkosc flo- kulatów uzyskana jest przez zastosowanie w zawiesinie pigmentu srodka powierzchniowo- ozynnego, który stanowia aminy lub ich sole, kwasy organiczne i ich sole, zwlaszcza z meta¬ lami takimi jak olów, cynk, wapn Lub magnez, glicerydy zestryfikowane reszta kwasu alkilo- fosforowegO', sole kwasów sulfonowych lub od¬ powiednie mieszaniny tych zwiazków ewen¬ tualnie innych znanych zwiazków powierzchnio- wo^czynnych. Powoduje to, ze zapewnione jest pozadane zwiekszenie przewodnosci warstwy czynnej w obszarach flokulatów i uniemozli¬ wiony ewentualny widoczny ujemny efekt flo¬ kulacji w ipositaci r:iejednorodnosci krycia war¬ stwy, oraz ze wskutek znacznych wymiarów7 cibszarów oi zwiekszonej przewodnosci nie zma¬ leje wyrazistosc zapisu.Wedlug wynalazku warstwa czynna zawiera pigmenty anizotropowe, spreparowane, jak to opisano wyzej, powierzchniowo', w ukladzie mo¬ nodyspersyjnym tj. czasteczki pigmentu charak¬ teryzuja sie tym., ze przynajmniej 90% z nich ma srednie wymiary geometryczne zawarte w przedziale ± 20% o'd wartosci sredniej dla ukladu, przy czym najwiekszy sredni wymiar czasteczek zawiera sie od 0,1 do 2,0 x 10-4 cm.Te wymiary czasteczek pigmentu umozliwiaja wytworzenie flokulatów czasteczek o wymia¬ rach optymalnych ze wzgledu na rozpraszanie swiatla i wlasciwosci kryjace.Jako pigmenty moga byc stosowane zasadni¬ czo dowolne ze znanych zwiazków stosowanych jako pigmenty, jezeli spelniane sa wyzej wy¬ mienione warunki anizotropii (czastki iglaste), wymiarów czastek oraz moncdyspersyjnosci.Ze wzgledu jednak na niezbedna prawidlowosc skomplikowanych procesów flokulacji, okresla¬ jacych czulosc warstwy czynnej, ciezar wlasci¬ wy tych zwiazków powinien byc zawarty w przedziale od 4,1 do 6,1 g/cm3.Znane dotychczas papiery rejestracyjne do zapisu metoda wyladowania iskrowego wykazu¬ ja dodatkowe niedogodnosci wynikajace z moz¬ liwosci uszkodzenia mechanicznego warstwy czynnej przez urzadzenie zapisujace. Wedlug, wynalazku na warstwe czynna naklada sie do¬ datkowa warstwe tzw. superwarstwe, cienka,, skladajaca sie ze zwiazków o duzej twardosci, i dobrym, poslizgu np. trudnotopliwych wiosków i oleju silikonowego. Warstwa ta umozliwia zwiekszenie poslizgu elektrody piszacej i zabez¬ piecza papier rejestracyjny pirze'd uszkodzenia¬ mi mechanicznymi. Sposób wytwarzania pa¬ pierów rejestracyjnych do zapisów metoda wy¬ ladowania iskrowego wedlug wynalazku polega na tym. ze pokrycie czastek pigmentu warstwa substancji zwiekszajacej przewodnictwo elek¬ tryczne przeprowadza sie przez dyspersje pig¬ mentów w rozpuszczalnikach organicznych, w których rozpuszczono substancje zwiekszajace przewodnictwo elektryczne a nastepnie uzyska¬ na zawiesine miesza sie z roztworem substan¬ cji wiazacych i nanosi na podloze dowolna me¬ toda. Po naniesieniu warstwy czynnej papier suszy sie. Wysuszona warstwe czynna pokrywa sie dowolna metoda -roztworem twardych i ula¬ twiajacych poslizg zwiazków chemicznych, nip_ trudnotopliwych wosków i olejów silikonowych- Sposób wedlug wynalazku wyjasnia blizej przy¬ klad.Przyklad: Monodyspersyjne TiC2 i ZnO w ilosciach 60 g i 40 g dysperguje sie w celu osia¬ gniecia pokryc:a czastek pigmentu warstwa sub¬ stancji zwiekszajacej przewodnictwo z dodat¬ kiem : Ksylen Toluen Octan butylu Octan etylu - 10 g - 25 g - 5 g - 10 g Zestryfikowany gliceryd kwasu fosforowego — 1,5 g Naftenian metalu ciezkiego — 0,5 g Karbaminian cynku — 0,5 g w mlynie kulowym w ciagu 3 godzin. - 4 -Nastepnie dodaje sie roztwór o skladzie: Polioctan winylu (cz. cz. 20.000 - 50.000) - 15 g Nitroceiluloza — 5 g Zywica gliiptalowa — 1,5 g Aceton — 75 g Octan etylu — 45 g Octan butylu — 20 g Alkohol izopropylowy — 30 g Ksylen — 10 g Toluen - 20 g i dyspenguje sie dalej przez jedna godizine. Uzy¬ skana w ten sposób zawiesine, której wlasciwos¬ ci1 reologiczne odpowiadaja zakresowi od 1,3 do 7,0 g/cm2 (jpróg plyniecia) nanosi sie równomier¬ nie dcwolna metoda na podloze i nastepnie od¬ parowuje rozpuszczalniki. Na warstwe czynna papieru nanosi sie dowolna metoda 0,05% rtozr twór kompozycji woisiku twardego MR-3 i MR-2 w stosunku 2 : 1 w rozpuszczalnikach gainicznych, np. terpentynie. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Papier rejestracyjny do zapisu metoda wy¬ ladowania iskrowego, skladajacy sie z pól- przewodzacego lub nieprzewodzacego pod¬ loza papierowego, zawierajacego sadze, na które naniesiono z jednej strony kontrasto¬ wa warstwe czynna, skladajaca sie z za¬ wieszonego w lepiszczu pigmentu, a z dru¬ giej strony warstwe metaliczna — przeciw- warstwe, przy czyni pomiedzy warstwa czynna a podlozem papierowym moze byc dodatkowo kontrastowa warstwa posrednia przewodzaca elektrycznie zawierajaca sa¬ dze, znamienny tym, ze czastki pigmentu, zawartego w warstwie czynnej, posiadajace anizotropie ksztaltu, sa pokryte czesciowo lub calkowicde substancja przewodzaca elektrycznie na zasadzie elektronowego i jo¬ nowego przenoszenia ladunków elektrycz¬ nych, przy czym sredni wymiar tych cza¬ stek wynosi od 0,1 do 2,0 x 10—4 cm a sred¬ ni ciezar wlasciwy zawiera sie w granicach od 4,1 do 6,1 g/cm*.

2. Papier wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawarte w kontrastowej warstwie czynnej czastki pigmentu lub pigmentów tworza system ograniczonych ukladów przestrzen¬ nych — flokulatów.

3. Papier wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze czastki pigmentu lub pigmentów tworza, uklad, w którym okolo 90% tych czastek ma srednie wymiary geometryczne zawarte w przedziale + 20% od wartosci sredniej dla ukladu.

4. Papier wedlug zastrz. 1 — 3, znamiennym tym, ze lepiszcze kontrastowej warstwy czynnej zawiera do 40% polioctanu winylu- 0 ciezarze czasteczkowym 20.000—60.000 i do 35% nitrocelulozy a reszte stanowia dowol¬ ne polimery.

5. Papier wedlug zastrz. 1 — 4, znamienny tytm, ze na zewnetrzna powierzchnie warst¬ wy czynnej naniesiona jest powloka ochron¬ na, skladajaca sie z dowolnych zwiazków or¬ ganicznych o duzej twardosci i poslizgu.

6. Sposób wytwarzania papieru wedlug zastrz. 1 — 5, znamienny tym, ze czastki pigmentu lub pigmentów pokrywa sie substancjami,, zwiekszajacymi przewodnictwo elektryczne, na drodze dyspersji tych pigmentów w roz¬ puszczalnikach organicznych, w których [rozpuszczono zwiazki zwiekszajace przewod¬ nictwo elektryczne a nastepnie uzyskana zawiesine miesza sie z roztworem substancji wiazacych w rozpuszczalnikach organicz¬ nych, nanosi na papierowe podloze dowolna metoda i po wysuszeniu otrzymanej kon¬ trastowej warstwy czynnej pokrywa sie ja powloka ochronna a nastepnie suszy. Filmowy Osrodek Doswiadczalno- Uslugowy Przedsiebiorstwo Panstwowe 377. RSW „Prasa", Kielce. Nakl. 250 egz. PL