DE3587330T2

DE3587330T2 - Riechstoffe freisetzende auseinanderzuziehende Blätter.

Info

Publication number: DE3587330T2
Application number: DE19853587330
Authority: DE
Inventors: Jack W C O Minneso Charbonneau; Norman P C O Minnesota Sweeny; Orville F C O Minnesota Wienke
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1984-05-07
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2005-04-27
Also published as: EP0161091A2; DE3587330D1; EP0161091A3; EP0161091B1; CA1243259A; AU4085285A; AU573326B2

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft mikrogekapselte Substanzen, mikrogekapselte Substanzen enthaltende Gegenstände sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Gegenstände. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung mikrogekapselte Substanzen, die derart zwischen zwei temporär verklebten, beschichteten Papieroberflächen klebend befestigt sind, daß beim Trennen der zwei Oberflächen die Kapseln bersten und eine in ihnen befindliche Substanz freisetzen.

Hintergrund der Erfindung

Gekapselte Substanzen werden seit vielen Jahren bei einer großen Zahl kommerzieller Anwendungen eingesetzt. Erste Anwendungen gekapselter Materialien umfassen Papier, das mit Kapseln beschichtet ist, in denen sich färbende Substanzen befinden, die als ein aufzeichnendes Medium benutzt werden können. Die US-P-3 016 308 offenbart einen der ersten Versuche zur Verwendung von gekapselten Substanzen als Bildquelle für aufzeichnendes Papier. Die US-P-4 058 434 und 4 201 404 zeigen weitere Verfahren zur Anwendung von gekapselten färbenden Substanzen auf Papiersubstraten, die als abbildende Medien u. dgl. zu verwenden sind. Die US-P-3 503 783 zeigt Mikrokapseln mit darin enthaltener färbender Substanz, die durch Anwendung von Wärme, Druck und/oder Strahlung aufgrund eines Metallüberzugs auf der Oberfläche der Kapseln berstfähig sind. Diese berstfähigen Mikrokapseln können in einer Ausführungsform zwischen einem Substrat und einer photoleitfähigen Deckschicht befestigt sein, um das System zu einer lichtempfindlichen Abbildung fähig zu machen.
Es existiert eine große Zahl von Verfahren, nach denen Mikrokapseln hergestellt werden können. Diese zahlreichen Verfahren ermöglichen unterschiedliche Methoden zur Herstellung von Kapseln verschiedener Größen, von alternativen Materialien für die Zusammensetzung der Hülle der Kapsel und zahlreiche verschiedene funktionelle Substanzen im inneren der Hülle. Einige dieser zahlreichen Verfahren sind in den US-P-3 516 846, 3 516 941, 3 778 383, 4 087 376, 4 089 802, 4 100 103 und 4 251 386 und den GB-P-1 156 725, 2 041 319 und 2 048 206 gezeigt. Ebenfalls kann eine große Zahl verschiedener Materialien zur Herstellung der Hüllen der Kapseln verwendet werden. Ein verbreitetes Material zur Herstellung der Hülle ist das Reaktionsprodukt der Polymerisation von Harnstoff und Formaldehyd oder Melamin und Formaldehyd oder die Produkte der Polykondensation von monomeren oder niedermolekularen Polymeren von Dimethylolharnstoff oder mit Aldehyden methylolierter Harnstoffe. Eine Reihe von kapselbildenden Materialien wurden beispielsweise in den US-P-3 516 846 und 4 087 376 und der GB-A-2 006 709 und 2 062 570 offenbart.
Wie in diesen zitierten Stellen gezeigt wird, ist der wichtigste Einsatz von mikrogekapselten Substanzen die Ausbildung einer Oberfläche, die mit Mikrokapseln in einem Bindemittel beschichtet ist. Die Mikrokapseln werden durch verschiedene Maßnahmen zum Freisetzen der in ihnen enthaltenen Substanzen zum Bersten gebracht. Zusätzlich zum Freisetzen von physikalisch wahrnehmbaren Substanzen, wie beispielsweise Farbe zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes, wurden auf diese Weise andere Arten aktiver Bestandteile gewährt, wie beispielsweise Geruch freisetzende Substanzen, bakteriostatische Substanzen, chemisch aktive Substanzen u. dgl.
Die US-A-349 4505 gehört zum Stand der Technik und offenbart Mittel zur Probengabe von Parfümduftnoten. Sie umfaßt eine Rolle Papier, die sich in einem Spender befindet. Das Band ist ein Papierträger mit einer polymeren Feuchtigkeitsbarriere, auf der sich eine Beschichtung mit Mikrokapseln befindet, die mit Parfüm gefüllt sind und Hüllen aus einem Harnstoff-Formaldehydpolymer aufweisen. Der Spender ist mit einem Schlitz ausgebildet und einer zugehörigen Einrichtung wie beispielsweise eine solche, die beim Durchlaufen des Bandes die Kapseln auf der Bandbeschichtung zerdrückt.
Die US-A-418 6743 gehört zum Stand der Technik, bei der ein Hygienetuch eine mit dem Körper im Kontakt befindliche Oberfläche aufweist, sowie eine mit einem Haftkleber beschichtete Oberfläche, die sich im im Kontakt mit der Kleidung befindet. Der Haftkleber wird durch eine abziehbare Schicht geschützt, die auf ihrer einen, an der Haftkleberschicht befindlichen Seite einen mit Mikrokapseln gefüllten Kleber aufweist. Die Kapseln sind druckzerbrechlich und enthalten ein Deodorant. Beim Abziehen dieser Schutzschicht zerbrechen einige der Mikrokapseln, um das Deodorant freizusetzen. Nach diesem Stand der Technik sind daher zwei separate Kleber vorhanden, von denen einer ein Bindemittel für die Kapseln darstellt und der andere druckempfindlich ist. Das Bindemittel ist so beschaffen, daß viele der darin befindlichen Kapseln nicht an der Oberfläche des Bindemittels sind und damit für den Angriff des Haftklebers nicht zur Verfügung stehen, so daß sie beim Abziehen der abziehbaren Schicht zerdrückt werden könnten.
Die US-A-4487801 offenbart eine Vorrichtung zur Exponierung einer Flüssigkeit an der Atmosphäre, um ein Reagieren oder mindestens teilweises Verdampfen der Flüssigkeit zu ermöglichen, wobei die Vorrichtung umfaßt:
(1) mindestens zwei Blätter, die über eine einzelne Schicht einer nichtdruckempfindlichen Kleberzusammensetzung verbunden sind,
(2) die Schicht der Kleberzusammensetzung Mikrokapseln mit der Flüssigkeit enthält, die sich im inneren der Hülle der Mikrokapseln befindet, und (3) die Mikrokapseln einen mittleren Durchmesser zwischen 8 und 30 Mikrometern haben und die Kohäsionsfestigkeit der Schicht der Kleberzusammensetzung kleiner ist als die Haftfestigkeit zwischen der Kleberzusammensetzung und den Blättern und die Zerreiß-Berstfestigkeit der Mikrokapseln kleiner ist als die Kohäsionsfestigkeit der Kleberzusammensetzung.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zum Exponieren einer Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung aufweist:
mindestens zwei Oberflächen von beschichtetem Papier und eine Schicht einer nichtdruckempfindlichen Kleberzusammensetzung, die sich dazwischen befindet und mit jeder der zwei beschichteten Papieroberflächen in Kontakt ist;
die Schicht der Kleberzusammensetzung, welche Mikrokapseln mit der Flüssigkeit im inneren der Umhüllungen der Mikrokapseln enthält;
die Kohäsionsfestigkeit der Schicht der Kleberzusammensetzung kleiner ist als die Haftfestigkeit zwischen der Kleberzusammensetzung und den beschichteten Papieroberflächen und die Zerreiß-Berstfestigkeit der Mikrokapseln so groß ist, daß der Kohäsionsbruch des Klebers zum Bruch der Mikrokapseln führt;
die Kleberzusammensetzung ein Dickungsmittel aufweist;
die Mikrokapseln einen mittleren Durchmesser zwischen 4 und 80 Mikrometer haben und
die Zerreiß-Berstfestigkeit zwischen den zwei Oberflächen bei 20 ºC und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit mindestens 4,5 g/cm und weniger als 90 g/cm beträgt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gegenstand, umfassend mindestens zwei Oberflächen, Blätter oder einander gegenüberliegende Seiten eines gefalteten einzelnen Blatts, die temporär mit Hilfe einer Kleberschicht befestigt sind, in welcher Mikrokapseln dispergiert sind, wobei der Kleber einen Zusatz zur Erhöhung der Viskosität aufweist. Diese(s) Oberflächen, Blatt oder Blätter der vorliegenden Erfindung umfassen beschichtetes Papier. Im allgemeinen werden flexible Blätter aus Papier bevorzugt. Beschichtetes Papier ist handelsüblich und im Handel ein Standardartikel. Im allgemeinen ist es ein faseriges Blatt mit einer harzartigen Beschichtung auf einer oder beiden Oberflächen, die ein Pigment trägt. Normalerweise verleiht das Pigment dem Blatt eine weiße, schwarze oder elfenbeinartige Farbe. Am häufigsten werden Pigmente verwendet, die eine weiße Farbe erzeugen. Das in der harzartigen Beschichtung verwendete Bindemittel ist im allgemeinen farblos und/oder transparent. Das Bindemittel ist im allgemeinen ein synthetisches oder natürliches organisches polymeres Material. Typische Pigmente für die Herstellung von weißem beschichtetem Papier sind feine weiße Pigmente, wie beispielsweise Ton, Calciumcarbonat, Titanoxid, Silica, Siliciumdioxid, Zinkoxid, usw. Typische Bindemittel umfassen Kunstharzdispersionen (z. B. Styrol-Butadien, Butadien-Acrylonitril, usw.), schichtbildende Polymere (z. B. Polymethylmethacrylat) und natürliche Harze (z. B. Casein, Ammoniumcaseinat, Stärke, usw.). Die Beschichtungen umfassen im allgemeinen zwischen 65 und 90 Gewichtsprozent Pigment, vorzugsweise 70 bis 80 Gewichtsprozent Pigment, und 10 bis 35 Gewichtsprozent Bindemittel, vorzugsweise 20 bis 30 Gewichtsprozent Bindemittel. Papiere, deren beide Seiten beschichtet sind, werden im werbenden Handel bevorzugt.
Das Klebermaterial für die Kapseln muß zu den beschichteten Oberflächen der Blätter eine Verbindung herstellen, die stärker ist als die Kohäsionsfestigkeit des Klebers mit den darin dispergierten Kapseln. Wenn in die Kleberzusammensetzung Kapseln mit einbezogen werden, kann die wirksame Klebefestigkeit des Klebers herabgesetzt werden. Kleber, die allein bei der Trennung eine Beschädigung der Blätter hervorrufen würden, können in der Praxis der vorliegenden Erfindung in Kombination mit Kapseln aufgrund der herabgesetzten wirksamen Kohäsionsfestigkeit verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Kapseln können beliebige berstfähige Kapseln aufweisen, die darin einen aktiven Bestandteil enthalten. Die Zerreiß-Berstfestigkeit der Kapseln muß so beschaffen sein, daß der Kohäsionsbruch des Klebers zu einem Bruch der Kapsel führt. Ebenfalls wurde festgestellt, daß die Größe der Kapseln bei der Verwendbarkeit der Kapseln in zerreißfähigen Bögen entsprechend der Praxis der vorliegenden Erfindung eine Rolle spielt. Im allgemeinen sollten die Kapseln einen mittleren Durchmesser zwischen 6 und 50 um und vorzugsweise zwischen 12 und 30 um haben, wenn die Beladung der Kapseln zwischen 80 und 90 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der Kapseln beträgt. Besonders bevorzugt ist ein mittlerer Durchmesser der Kapseln zwischen 14 und 26 um und ganz besonders bevorzugt ein Durchmesser der Kapseln zwischen 15 und 25 um. Diese Abmessungen spielen in der Praxis der vorliegenden Erfindung eine überraschend wichtige Rolle bei der Fähigkeit des relativen Berstens der Kapseln. Bei niedrigeren Beladungen (z. B. 70 bis 80 %) sollten die Kapseln größer sein, um die erforderliche Berstfestigkeit zu gewähren. Der breiteste Bereich der Kapselgröße sollte bei beliebigen Bedingungen etwa 4 bis 80 um betragen, wobei 8um-Kapseln mit einer Beladung von 90 bis 95 Gewichtsprozent verwendet werden. Im allgemeinen werden Kapseln mit 8 bis 30 um bevorzugt.
Zwischen den Faktoren der Ablösekraft, dem Gewicht der Kleberschicht und dem mittleren Kapseldurchmesser besteht eine
allgemeine Beziehung. Diese Beziehung kann ausgedrückt werden, als P = k(Cw/d²), worin P die Ablösekraft, Cw das lineare Klebergewicht, d der mittlere Durchmesser der Kapseln und k der Koeffizient ist, der die Eigenschaften von Bindemittel und Substrat in Zusammenhang bringt. Die Ablösekraft sollte im Bereich von 17 bis 134 Gramm pro cm (1,5 bis 12 ounces per linear inch), vorzugsweise 17 bis 89 Gramm pro cm (1,5 bis 8,0 ounces per linear inch) betragen. Das Schichtgewicht des Klebers und der Mikrokapseln sollte bei einem Schichtgewicht von etwa einem kg für 61,44 bis 163,8 m² (ein Pound für 300 bis 800 square feet) liegen. Vorzugsweise sollte das Schichtgewicht zwischen näherungsweise einem kg für 81,9 bis 133 m² (ein Pound für je 400 bis 650 square feet) liegen. Bei höheren Schichtgewichten neigt die Oberfläche der Deckschichten zum Reißen, während bei niedrigeren Schichtgewichten die Blätter zum Auseinanderziehen neigen und die Bindung von Papier und Kleber vor den darin enthaltenen Kapseln reißen kann. Die Kapseln sollten zwischen 20 und 90 Volumenprozent der gesamten Kleberzusammensetzung bilden und vorzugsweise zwischen 50 und 85 Prozent des Gesamtvolumens der Kleberzusammensetzung. Bei Verwendung bestimmter Materialien für die Hüllen der Mikrokapseln, wie beispielsweise Gelatine, können die Kapseln bis zu 100 Prozent der Kleberzusammensetzungen aufweisen.
Selbst unter Beachtung dieser Angaben könnten die beschichteten Oberflächen des beschichteten Papiers nicht erfolgreich eingesetzt werden, da die klebend verbundene Oberfläche bei der Herstellung von zwei Seiten oder Blättern dazwischen freisetzbare, mikrogekapselte Substanzen enthält. Es wurde festgestellt, daß die Klebung der herkömmlichen Kleber an der Beschichtung auf dem Papier und die Verteilung des Klebers nicht gleichförmig sind. Die klebende Verbindung zwischen der Papierbeschichtung und dem Kleber, der die Kapseln trägt, würde noch vor der Kohäsionsfestigkeit des Klebers, der die Kapseln trägt, versagen, und die Fasern wurden entweder von dem Papier abgezogen werden, oder der Kleber würde ohne Zerbersten des großen Anteils der Kapseln versagen. Es war schwierig, den Kleber, der die Kapseln trägt, mit der beschichteten Papieroberfläche bei unregelmäßigem Aussehen und nichtgleichförmiger Entwicklung der Haftfestigkeit zufriedenstellend zu verkleben. Darüber hinaus zeigte der Kleber die Tendenz zum Einziehen in das Papier, was zur Folge hatte, daß die Mikrokapseln an der Oberfläche unzureichend klebten oder die Klebung zwischen den Blättern zu schwach war.
Es wird bevorzugt, daß die Berstfestigkeit zwischen den Blättern größer ist als 8,0 g/cm und kleiner als 80 g/cm, und besonders bevorzugt größer als 16 g/cm und kleiner als 75 g/cm. Die Mindestfestigkeit unter diesen Außenbedingungen (d. h. 20 ºC und 50 Prozent relative Luftfeuchtigkeit) ist erforderlich, um die Blätter infolge von Kräften an dem Auseinanderfallen zu hindern, die während der Handhabung auftreten. Dieses Problem trat oftmals bei Magazinbeilagen auf, bei denen beschichtetes Papier verwendet wurde. Die Obergrenze der Berstfestigkeit ist erforderlich, um das Papier an einem Zerreißen (bezeichnet als Faserausziehen oder Faserbruch) zu hindern, bevor Kleber und Kapseln brechen. Dieses würde das Freisetzen der Flüssigkeit aus den Kapseln verhindern.
Ebenfalls wird angestrebt, daß die Konstruktion gegenüber den Einflüssen verschiedener Außenbedingungen widerstandsfähig ist. Bestimmte, gegenwärtig auf unbeschichtetem Papiermaterial verwendete Produkte funktionieren einwandfrei unter Außenbedingungen, versagen jedoch beim Transport oder der Lagerung, wenn sich Temperatur und Luftfeuchtigkeit ändern. Angesichts der Tatsache, daß einige dieser Zusammensetzungen sogar unter Standardbedingungen versagen (20 ºC und 50 % relative Luftfeuchtigkeit), neigen sie zu schlimmeren Ausfällen bei extremeren Bedingungen, wie beispielsweise 30 ºC und 80 % relative Luftfeuchtigkeit oder unter trockenen Bedingungen.
Beispielsweise trocknen einige Bindemittel oder Kapseln durch Lagerung in beheizten Lagerhäusern während des Winters und werden so brüchig, daß sie bei einfacher Handhabung brechen. Beschwerden kamen von Verbrauchern von Magazinen, daß alle der verschiedenen Duftstoffe in Einlagen noch vor der Benutzung des Magazins freigesetzt worden waren. Das gesamte Magazin schien einen starken Mischgeruch von zahlreichen Duftstoffen zu haben, anstatt in der Lage zu sein, unterscheidbare einzelne Duftnoten zu vermitteln. Es wird daher angestrebt, daß die Berstfestigkeit nach Lagerung bei 49ºC (1200 F) und weniger als 1 % relativer Luftfeuchtigkeit für 72 Stunden größer ist als 4,0 g/cm. Dieser Test wird ausgeführt durch Lagerung in einem Trockenschrank, Herausnehmen an eine neutrale Umgebung (z. B. versiegelter Beutel oder Gefäß), bis der Gegenstand Raumtemperatur erreicht hat, wonach die Messung der Berstfestigkeit erfolgte. Unter diesen Bedingungen wird eine Berstfestigkeit von mindestens 8,0 g/cm und besonders eine Berstfestigkeit von mindestens 16 g/cm bevorzugt. Der Gegenstand muß immer noch eine Berstfestigkeit zwischen 4 und 90 g/cm bei 20 ºC und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit zeigen.
Es wurde eine Reihe von Verfahren gefunden, mit denen diese Bedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung eingehalten werden können. Die Verwendung von Mitteln zur Erhöhung der Viskosität in dem Bindemittel gewährt eine gleichmäßigere Beschichtung und eine solche, die zerreißt, bevor das Faserausziehen beginnt. Die Verwendung zusätzlicher Beschichtungen auf dem beschichteten Papier, die von dem Bindemittel der Kleberschicht verschiedene Polymere enthalten und die mit dem Bindemittel der Kleberschicht keine Lösung oder chemische Bindung eingehen, schafft einen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendbaren Gegenstand. Die Verwendung von Kapseln größerer Abmessung kann die Kohäsionsfestigkeit des Kleberverbunds herabsetzen und das Faserausziehen verhindern. Die Verwendung von Kapseln, die in Kombination mit diesen großen Kapseln, (d. h. größer als 30 um und bis zu 95 um) nicht feuchtigkeitsempfindlich sind, gewährt eine verwendbare Kleberschicht. Höhere Anteile von Kapsel/Binder setzen die Kohäsionsfestigkeit des Klebers herab, wie das auch bei Zusatz von feinverteilten Füllstoffen der Fall ist, die die Viskosität nicht erhöhen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß mit dem Verfahren des Zusetzens von Mitteln zur Erhöhung der Viskosität (Dickungsmittel) sämtliche vorstehend aufgeführten Probleme der Verwendung von beschichtetem Papierträger aus nicht bekannten Gründen gelöst sind. Die Verwendung von Dickungsmitteln setzt auch die Empfindlichkeit in bezug auf die Proportionen der Materialien herab und schafft erhöhte Beschichtungs- und Herstellungstoleranzen. Mittel zur Erhöhung der Viskosität oder Dickungsmittel sind in der Technik bekannt. Jede Substanz, die in der Beschichtungslösung in einer Menge von nicht mehr als 10 Gewichtsprozent vorliegt und die Viskosität um mindestens 5 % erhöht, ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Dickungsmittel. Vorzugsweise wird die Viskosität um mindestens 20 % erhöht. Sie sind entweder anorganische feinverteilte Materialien (z. B. Silica, amorphes Silica, Bentonit-Ton, Montmorillonit-Ton, usw.) oder organische feinverteilte oder lösliche Materialien (z. B. Acrylharzteilchen, die im Wasser erweichen können, im Wasser quellfähiges Polymethylmethacrylat, wasserlösliche oder in organischen Lösungsmitteln lösliche Polymere, usw.). Die anorganischen Teilchen werden bevorzugt. Die Dickungsmittel haben sich in Anteilen der Trockensubstanz der Klebermischung in Mengen von 0,25 bis 12 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 5 % bis 12 Gewichtsprozent, als erforderlich erwiesen. Im allgemeinen betragen die erfindungsgemäßen Gewichtsanteile der Substanzen in den getrockneten Kleberschichten:
Mikrokapseln 21 bis 80 %
Kleber 19,75 bis 70 %
Dickungsmittel 0,25 bis 12 %
Weitere wahlweise Bestandteile, wie beispielsweise oberflächenaktive Mittel, Beschichtungs-Hilfsmittel u. dgl. können anwesend sein. Bevorzugte Anteile dieser Bestandteile sind:
Mikrokapseln 44,5 bis 80 %
Kleber 19,5 bis 55 %
Dickungsmittel 0,5 bis 10 %
Die Möglichkeit zur Verwendung von beschichtetem Papier bei der Herstellung dieser Gegenstände ist wichtig, weil dieses Material das Standarddruckmedium des Handels ist. Derartige Papiere ermöglichen in Verbindung mit den erfindungsgemäßen freisetzbaren Substanzen die Erzeugung von Drucken in höchster Qualität Der Kleber (mit Mikrokapseln) kann zwischen zwei separaten Blättern entweder in einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Form aufgetragen werden. In der Regel wird angestrebt, mindestens einen gewissen Teil von mindestens einer äußeren Kante der Blätter unverklebt zu belassen, um eine Fläche zu gewähren, von der aus die Trennung leicht begonnen werden kann. Ein einzelnes Blatt kann so gefaltet werden, daß es zwei einander gegenüberliegende Blätter bildet, die entlang einer Kante vereint sind. Der Kleber kann auf der Innenfläche neben der Faltung aufgetragen werden. Dadurch wird ein Gegenstand geschaffen, in dem die Kapseln bersten, und dennoch nach dem Gebrauch anstelle von zwei Bögen ein einzelnes Artefakt zurückgelassen wird.
Es wird bevorzugt, daß der mit dem Kapsel tragenden Kleber beschichtete innere Anteil der einzelnen Blätter (z. B. von der Faltung bis zum Ende des Klebers) 5 % bis 40 % der Oberfläche der Blätter ausmacht. Bei Konstruktionen mit zwei Blättern wird eine Bedeckung mit Kleber von 10 % bis 95 % verwendet. Einige Anwendungen können lediglich zulassen, daß eine einzelne Ecke unbeschichtet bleibt, um damit den Ausgangspunkt für das Trennen der Blätter zu schaffen, wobei jedoch der Rereich von 5 % bis 40 % bei Konstruktionen mit zwei Blättern bevorzugt wird und besonders bevorzugt von 10 % bis 30 %.
in der Praxis der vorliegenden Erfindung kann jede Klasse von Klebern ohne Schwierigkeiten verwendet werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Polyurethane, Polyacrylate, Polyvinylharze (z. B. Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid), Polyamide, Polyester, Polyolefine, Stärken, Gummiarabikum, Gelatine, u. dgl. Durch Waschen der Kapseln vor ihrem Mischen mit dem Kleber kann eine bessere Konsistenz ihrer Eigenschaften durch Entfernung der niedermolekularen nichtumgesetzten Materialien gewährt werden.
Bei der besten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird angestrebt, daß bestimmte Eigenschaften des Gegenstands für die jeweils verwendeten Materialien entsprechende Werte haben. Die Kohäsionsfestigkeit des Blattmaterials sollte größer sein als die Haftfestigkeit zwischen dem Bindemittel und dem Blatt. Die Haftfestigkeit des Bindemittels an dem Blatt sollte größer sein als die Kohäsionsfestigkeit des Bindemittels und der darin enthaltenen Kapseln. Die Kohäsionsfestigkeit des Bindemittels sollte größer sein als die Zerreiß-Berstgrenzen der Kapseln.
Wie bereits erwähnt, hat die Größe der Kapseln einen bedeutenden Einfluß auf die Ausführung der vorliegenden Erfindung. Bei Kapseln, die kleiner sind als 8 um, besteht eine geringere Neigung zum Bersten der Kapseln, wodurch das nützliche und wirksame Freisetzen der Substanzen verhindert wird. Oberhalb von 30 um sind die Teilchen so groß, daß sie bereits durch die Handhabung der Blätter und bei den Herstellungsverfahren bersten. Darüber hinaus ist es aufgrund der Einflüsse auf den Kleber und die Klebeeigenschaften der Materialien, die sich im Kontakt mit den Kapseln befinden, außerordentlich schwierig, das Bersten beim Trennen der Blätter zu regeln. Die bevorzugten Bereiche von 8 bis 30 und von 15 bis 25 um sind für die Praxis der vorliegenden Erfindung von Bedeutung. Innerhalb dieser Grenzen kann mühelos ein Bersten der Kapseln von mehr als 50 % erzielt werden. Oftmals kann in der Praxis der vorliegenden Erfindung das Bersten von mehr als 80 % der Kapseln innerhalb dieser Grenzen erreicht werden.
Die Kapseln können eine große Vielzahl von aktiven Substanzen enthalten. Die zu einer Einbeziehung darin am wenigsten brauchbaren Substanzen wären färbende Mittel, da die Trennung der Blätter im allgemeinen eine gleichförmige Färbung erzeugen würde anstelle einer unterscheidbaren Abbildung. Die am meisten bevorzugten Arten von Bestandteilen sind Duftstoffe (wie beispielsweise Essenzen und Parfüme) oder Substanzen, die chemisch wirksame Dämpfe oder Flüssigkeiten (z. B. Bakteriostatika oder Desodoriermittel) bereitstellen, welche auf eine andere Oberfläche aufgewischt oder auf diese übertragen werden sollen. Diese können unter Umständen ebenfalls gefärbt sein. Beispielsweise könnte ein Zubehör zum Prüfen auf die Anwesenheit chemischer Dämpfe hergestellt werden, indem in den Kapseln eine Substanz bereitgestellt wird, die in der Dampfphase mit der Substanz reagieren würde, auf deren Leckage untersucht werden soll. Durch Trennen des Blatts, Bersten der Kapseln und Exponieren der dampfförmigen Testsubstanz ließe sich mühelos eine Farbbildungsreaktion in Luft oder auf dem Blatt beobachten. Eine weitere, besonders brauchbare Form wäre die Einbeziehung der Mikrokapseln in einen durch Wasser anfeuchtbaren Kleber und die Verwendung der Mischung als Kleber für neuartige Briefhüllen. Die Mikrokapseln könnten beispielsweise die aromatische Essenz von Babyöl, Kuchen oder Pizza für Einladungskarten zu Kindtaufen, Hochzeiten (oder Geburtstagspartys) bzw. allgemeine Partys enthalten. Die Seiten an den Blättern mit dem darauf befindlichen Kleber, der die Kapseln trägt, werden bevorzugt unter dem Kleber oder neben dem Kleber bedruckt.
Die vorliegende Erfindung kann in einer Reihe verschiedener Modifikationen ausgeführt werden, mit denen neue und brauchbare Gegenstände oder Verfahren gewährt werden. Beispielsweise kann die Kleberzusammensetzung mit Kapseln mit zahlreichen gedruckten Aufmachungen zusammengebracht werden, um neuartige Artikel zu schaffen. Das Äußere der Blätter oder die exponierten Innenseiten der Blätter können Fragen oder Geschichten oder Reime enthalten, während sich unterhalb des Klebers ein gedrucktes Bild zur Beantwortung der Frage, zur Darstellung der Geschichte oder zur Vervollständigung des Reims befindet und der freigesetzte Duftstoff das Bild noch stärker betont.
In der erfindungsgemäßen Konstruktion kann die Kleberschicht, welche die Kapseln trägt, ebenfalls als eine Sicherheitsvorrichtung verwendet werden. In einem Artikel, wie beispielsweise einem Kupon, Lotterielos oder einer Spielkarte, könnte die wichtige Anzeige unterhalb des Klebers angeordnet werden. Ist der Artikel erst einmal geöffnet und der Duftstoff freigesetzt, würde jeder nachfolgende Empfänger von dessen vorangegangenen Gebrauch Kenntnis erhalten und könnte von der Möglichkeit des Mißbrauchs gewarnt werden. Da der Kleber nichtdruckempfindlich ist, läßt er sich nicht wieder in Position bringen, so daß die Blätter nicht ohne weiteres erneut verklebt werden können und es zu keinem Freisetzen von Duftstoffen kommt, wenn die Blätter mit einem zusätzlichen Kleber verklebt und geöffnet werden, der keinen Duftstoff enthält. Das Fehlen oder die verringerte Menge des Duftstoffes wäre ein Hinweis darauf, daß an dem Artikel manipuliert worden ist.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1

Es wurde in ein Harnstoff-Formaldehyd-Kunstharz, das entsprechend dem Verfahren nach Beispiel 20 der US-P-3 516 941 hergestellt wurde, ein Öl mit dem Duftstoff von Rosen eingekapselt. Die Kapseln hatten einen mittleren Durchmesser von etwa 17 Mikrometer und eine Beladung von schätzungsweise 85 Gewichtsprozent (Verhältnis von Öl zum Gesamtgewicht der Kapsel).
Es wurde eine Beschichtungszusammensetzung zubereitet, die 58,30 Teile Kapseln, 31,90 Teile Polyvinylalkohol, 0,9 Teile Glycerin (Weichmacher) und 8,90 Teile amorphes Silica Syloid® als Dickungsmittel in einer wäßrigen Aufschlämmung aufwies. Diese Zusammensetzung wurde mit 1 kg pro 88,74 m² (3,0 lbs. pro 1.300 sq. ft.) (Trockensubstanz) auf ein doppelseitig beschichtetes Papiermaterial aufgetragen. Das Beschichten erfolgte durch ein Abstreifen der Mitte des Papiers und scharfes Falten des Papiers um den Streifen nach dem Beschichten. Das beschichtete und gefaltete Papier wurde unter Außenbedingungen für 2 Tage einer Lufttrocknung unterzogen.
Es wurden Abschnitte des beschichteten Papiers zugeschnitten, um ein gefaltetes Blatt mit einem Anteil von 20 % des von der mit Kleber und Kapseln beschichteten Falte überstehenden Papiers zu erhalten. Die Ränder der Bögen wurden von Hand gegriffen und durch scharfes Ziehen geöffnet. Nach dem Bersten des inneren Kleberstreifens gab es ein plötzliches Auftreten von Rosenduft.
Die gleiche Zusammensetzung ohne den Zusatz von amorphem Silica gewährte einen funktionierenden Gegenstand, jedoch mit sehr viel geringerer Qualität. Die Beschichtung des Klebers war ungleichmäßig, die Mikrokapseln waren agglomeriert, so daß daher ein geringerer Anteil der Kapseln während des Gebrauchs zerbrach.

Beispiele 2 bis 3

Beispiel 1 wurde zweimal wiederholt, indem das Silica als Dickungsmittel mit den gleichen Gewichtsmengen von I) einem wasserlöslichen Carboxyvinylpolymer als Dickungsmittel (Carbopol® 691) und 2) Natriumalginat, einem wasserlöslichen Dickungsmittel, ersetzt wurde. Die Beschichtungen hatten ein gleichmäßiges und glattes Aussehen. Nach dem Trennen der klebend miteinander verbundenen Flächen zerbrach ein hoher Anteil der Kapseln.

Beispiele 4 bis 9

Beispiel 1 wurde ohne die Verwendung des viskositätsverstärkenden Mittels wiederholt. Die Berstfestigkeit des Klebers war sodann größer als 45 g/cm, und das Papier wurde ohne deutlichen Bruch des Klebers und der Kapseln zerrissen.
Sodann wurde die gleiche Kleberzusammensetzung auf 5 Blättern von beschichtetem Papier verwendet, die zunächst mit 5 verschiedenen Precoat-Schichten grundiert wurden: 1) hochmolekulares Poly(vinylalkohol), 2) niedermolekulares Poly(vinylalkohol), 3) Poly(vinylpyrrolidon), 4) Acrylharz und 5) Polyurethanharz. Die ersten vier Beschichtungen, die mit dem Kleberauftrag gemischt oder mit ihm chemisch gebunden wurden, erhöhten die Berstfestigkeit auf über 45 g/cm. Lediglich die Beschichtung mit Polyurethan, die in dem Kleberbindemittel weder klebte noch in ihm aufgelöst wurde, gewährte eine verwendbare Beschichtung. Die Haftfestigkeit betrug mit dieser Beschichtung bei 20ºC und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit etwa 4 g/cm.
Es wurde die Bindemittelzusammensetzung nach Beispiel 1 ohne das viskositätsverstärkende Mittel mit 85 um-Kapseln anstelle der 20 um-Kapseln verwendet. Diese Beschichtung erwies sich als gut, wurde jedoch wegen der großen Kapseln nicht bevorzugt, die während der Handhabung ohne Bruch des Klebers zerbrechen konnten. Die Haftfestigkeit auf dem beschichteten Papier lag zwischen 30 und 50 g/cm.

Beispiel 10

Es wurde die Bindemittelzusammensetzung nach Beispiel 1 ohne das viskositätsverstärkende Mittel mit 85 um-Kapseln anstelle der 20 um-Kapseln verwendet. Diese Beschichtung erwies sich als gut, wurde jedoch wegen der großen Kapseln nicht bevorzugt, die während der Handhabung ohne Bruch des Klebers zerbrechen konnten. Die Haftfestigkeit an dem beschichteten Papier lag zwischen 30 und 50 g/cm.

Beispiel 11

Es wurde die Bindemittelzusammensetzung nach Beispiel 1 ohne das viskositätsverstärkende Mittel mit 20 um-Kapseln verwendet, die anstelle einer Beladung von 85 % eine Beladung von 88 % aufwiesen. Dieses wurde ausgeführt, indem während der Bildung der Mikrokapseln weniger Harz verwendet wurde und eine dünnere Hülle des Gegenstands (damit eine größere Beladung) erzeugt wurde. Die dünnere Hülle erzeugte eine schwächere Kapsel und damit einen schwächeren Kleber. Die Berstfestigkeit lag immer noch an dem oberen Ende des zulässigen Bereichs bei etwa 80 g/cm.

Beispiel 12

Es wurde die Bindemittelzusammensetzung nach Beispiel 1 ohne das viskositätsverstärkende Mittel mit den Kapseln nach diesem Beispiel und zusätzlich 5 Gewichtsprozent bezogen auf Trockensubstanz der 25 um-Silicateilchen verwendet. Diese Teilchen reduzierten die Kohäsionsfestigkeit der Kleberschicht auf etwa 40 g/cm.

Claims

1. Vorrichtung zum Exponieren einer Flüssigkeit, umfassend:

mindestens zwei Oberflächen von beschichtetem Papier und einer Schicht einer nichtdruckempfindlichen Kleberzusammensetzung, die sich dazwischen befindet und mit jeder der zwei beschichteten Papieroberflächen in Kontakt ist;

die Schicht der Kleberzusammensetzung, welche Mikrokapseln mit der Flüssigkeit im inneren der Umhüllungen der Mikrokapseln enthält;

die Kohäsionsfestigkeit der Schicht der Kleberzusammensetzung kleiner ist als die Haftfestigkeit zwischen der Kleberzusammensetzung und den beschichteten Papieroberflächen und die Zerreiß-Berstfestigkeit der Mikrokapseln so groß ist, daß der Kohäsionsbruch des Klebers zum Bruch der Mikrokapseln führt, dadurch gekennzeichnet, daß

die Kleberzusammensetzung ein Dickungsmittel aufweist;

die Mikrokapseln einen mittleren Durchmesser zwischen 4 und 80 Mikrometer haben und

die Zerreiß-Berstfestigkeit zwischen den zwei Oberflächen bei 20 ºC und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit mindestens 4,0 g/cm und weniger als 90 g/cm beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Dickungsmittel zu einer Gruppe gehört, umfassend: Silica, insbesondere amorphes Silica, Bentonit-Ton, insbesondere Montmorillonit -Ton.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Dickungsmittel zu einer der Gruppe gehört, umfassend: gleiche Mengen eines wasserlöslichen carboxyvinylpolymers und ein wasserlösliches Natriumalginat, ein Acrylharz, das in Wasser erweichen kann, ein in Wasser quellfähiges Polymethylmethacrylat, ein in Wasser oder in einem organischen Lösungsmittel lösliches Polymer.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die beschichteten Papiere flexibel sind und das Dickungsmittel von 0,25 bis 12 % Trockenmasse der genannten Schicht der Kleberzusammensetzung aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher das beschichtete Papier auf beiden Seiten mit einem harzartigen Bindemittel und Pigment beschichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Mikrokapseln einen mittleren Durchmesser zwischen 8 und 30 Mikrometer haben.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Mikrokapseln Gelatine aufweisen und zwischen 21 Gewichtsprozent und 100 Gewichtsprozent der Kleberzusammensetzung ausmachen, wobei die Kleberzusammensetzung ein Bindemittel mit bis zu 78,75 Gewichtsprozent der getrockneten Kleberschicht und das Dickungsmittel zwischen 0,25 und 12 Gewichtsprozent der getrockneten Kleberschicht umfassen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 6 oder 7, bei welcher die Mikrokapseln zwischen 50 und 85 Volumenprozent der Kleberzusammensetzung aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Flüssigkeit eine Substanz ist, die einen Geruch freisetzt, und die Hüllen der Mikrokapseln ein Harnstoff-Formaldehydharz aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, 4, 5 oder 6, bei welcher die Flüssigkeit eines Substanz ist, die einen Geruch freisetzt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher eine polymere Beschichtung auf der beschichteten Papieroberfläche vorhanden ist, welche von der Kleberzusammensetzung nicht aufgelöst oder chemisch von ihr gebunden wird.