DE1698092C3

DE1698092C3 - Temperaturempfindliche Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE1698092C3
Application number: DE1698092A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: National Cash Register Co
Current assignee: Adare Pharmaceuticals Inc
Priority date: 1967-02-27
Filing date: 1968-02-24
Publication date: 1974-02-21
Also published as: SE350125B; CA940699A; GB1161039A; CH486089A; FR1572257A; JPS5245673B1; DE1698092B2; DE1698092A1

Description

CH - CH₂ - CYL - CH₂ - CH

CH-,

Chi,

R - X

worin X eine chemische Verbindung aus der Ester, Äther und Karbonat enthaltenden Gruppe darstellt und worin R ein Kohlenvvasserstoffrest aus der gesättigte oder ungesättigte Alkyle, Aryle, arylsubstituierte Alkyle, alkylsubstituierte Aryle und von den genannten Stoffen abgeleitete halogen- und nitrosubstituierte Verbindungen enthaltenden Gruppen ist. Bei anderen sich eignenden Cholesterinderivaten kann X ein Halogen sein, wobei R wegfällt. Jede dieser Verbindungen kann als molekulare Masse in Abhängigkeit von der Temperatur des Stoffes in mindestens drei physikalischen Phasen vorhanden sein. Unterhalb einer für eine bestimmte Verbindung in einer gegebenen Umgebung charakteristischen Obergangstemperatur sind die Cholesterinderivate in Form einer festen kristallinen Phase vorhanden, während sie sich oberhalb einer anderen bestimmten Übergangstemperatur in einem flüssigen isotropen Zustand mit unregelmäßiger Molekülanordnung befinden. Beim Wechsel von der festen kristallinen Phase mit streng geordneter Molekülanordnung zur flüssigen isotropen Phase mit unregelmäßiger, ungeordneter Molekülanordnung in Abhängigkeit von der Temperatur existiert zumindest eine Zwischenphase, d. Ii. eine zwischen dem festen und dem flüssigen Zustand liegende Phase. Eine sich in dem genannten mesomorphen Zustand befindende Verbindung wird zwar gemeinhin »flüssiger Kristall« genannt, doch ist die Bezeichnung »mesomorph« richtiger und anschaulicher und wird daher im folgenden verwendet. Es gibt drei Mesopliasen: die smektisehe. die renialische und die cholesterische. Eine bestimmte Verbindung b -audit nicht alle diese Phasen aufzuweisen. Der cholesterische Stoff in einer Mesophase ist eine molekular-isotrope Flüssigkeit mit zusammenhängender Struktur, in der Domänen ausgerichteter Moleküle in voneinander beabsiandeien Schichten willkürlich verleih sind, dii auffallendes Licht /u rellekliereii \cr-HiOL¹CIi. Eine allgemeine Erläuteruni: von Mcsivh;:sen und mesomorphen Verbindungen findet sich in der Veröffentlichung »Molecular Structure and the Proporties of Liquid Crystals« von G. W. Gray, herausgegeben 1962 durch Academic Press, New York und London. Unter entsprechenden Bedingungen itinerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs sind die Domänen ausgerichteter Moleküle in der cholesterischen Mesophase in der Lage, auffallendes Licht so zu beeinflussen, daß es in Abhängigkeit von der Temperatur in einer deutlichen Spektralfarbe, nor-

4" malerweise in Bändern, reflektiert wird, wobei sich in den meisten Fällen in Abhängigkeit von der Qualität des auffallenden Lichtes ein irisierender Effekt ergibt.

Eine besonders zweckmäßige Methode zur Schaffung eines Systems, das diesen Effekt aufweist, besteht darin, dünne Schichten mesomorpher Stoffe in ihrer diolesterisch.cn Mesophase auf einen undurchsichtigen oder duichsichtigen, farbigen oder farblosen Träger aufzubringen. Um eine gute visuelle Er-

5" kennbarkeit des Irisierens dieser Stoffe zu erzielen, kann eine Schicht mit einer Dicke von mehreren hundertstel Millimetern verwendet werden. Bei Verwendung eines schwarzen, undurchsichtigen Trägers für die Schicht erhält man einen geeigneten Kontrast.

Durch einen solchen Träger wird eine Abschwächung des abgegebenen irisierenden Lichtes durch vom Träger selbst reflektiertes oder durchgelassenes Licht vermieden. Außerdem hat ein schwarzer Träger den Vorteil, daß das System bei Temperaturen oberhalb und unterhalb der zur Herstellung des cholesterischen mesomorphen Zustandes erforderlichen Temperaturen schwarz erscheint. Die von einer Schicht aus cholestrischem mesomorphen Stoff erhaltene übliche Farbwirkung ist ein leuchtendes Farbmuster. bestehend aus Bändern oder Bereichen des Spektrums /wischen Rot und Blau. Die Farben sind eine Funktion der Temperatur der Schicht, wobei das Svstem im allgemeinen beim Njistcigen der Temperatur Lieht

mil verhältnismäßig kürzerer Wellenlänge liefen, obwohl in der Literatur Ausnahmen bekanntgeworden sind, bei denen die Wellenlängen des abgegebenen Lichtes bei Temperaturanstieg größer werden. Es versteht sich, daß oberhalb und unterhalb der zur Erzielung einer sichtbaren Farbanzeige erforderliehen Temperaturen eine Reflexion von ultraviolettem bzw. infrarotem Licht in größerem oder kleinerem Ausmaß erfolgt, je nach Art des zu unti rauchenden Systems und der Qualität des auffallenden Lichtes.

Mit wenigen Ausnahmen bestehen die zur Temperaturanzeige für einen bestimmten Verwendungszweck gewählten Systeme aus zwei oder mehr mesomorphen Verbindungen, die mit dem Ziel ausgewählt und kombiniert werden, eine Farbänderung innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches zu bewirken.

Zwar werden mit Mischungen dieser Cholesterinderivate arbeitsfähige Schichtsysteme erhalten, doch ist zu beachten, daß die Farbe, zeugungstemperatur für eine solche Mischung nicht der bekannten Farberzeugungstemperatur für den jeweils einzeln verwendeten Stolf entspricht, sondern im allgemeinen niedriger als die Temperatur ist, bei der bei dem Stoff mit den höchsten Temperaturparametern zuerst eine Färbung auftritt, und in manchen Fällen niedriger sein kann, als die Farberzeugungstemperatur des Stoffes mit dem niedrigsten Temperaturparanietern.

Bisher war die Verwendungsmöglichkeit cholesierischer mesomorpher Stoffe in tempenUurempfindlichen Systemen aus verschiedenen Gründen stark begrenzt. Einige der Schwierigkeiten waren:

1. Systeme, die eine Schicht aus einer Mischung von einer oder mehrerer mesomorphen Verbindungen aufweisen, kristallisieren bei den gewünschten Arbeitstemperaturen in großen Flächen. Infolge dieser unerwünschten Kristallisierung wird einer der aktiven Stoffe jeweils an der betreffenden Kristallisationsstelle konzentriert, wodurch er von den anderen Komponenten einer solchen mesomorphen Mischung getrennt wird. Diese Komponentenahtrennung führt (a) zu einem Verlust an Genauigkeit und Intensität der Farbänderung bei der gewünschten Temperatur und (b) zu anomaler Farbänderungsaktivität bei anderen Temperaturen.

2. Mesomorphe Cholesterinderivate sind bei und oberhalb ihrer Schmelztemperaturen ölige Flüssigkeiten. Bestehen sie als Schicht auf einer beliebigen Oberfläche, dann ist diese Schicht im flüssigen Zustand anfällig für Beschädigungen verschiedenster Art und erfährt eine erhöhte Alterung infolge der unmittelbaren Einwirkung der Unigebungsbedingungen. Staubteilchen werden leicht von der flüssigen Oberfläche aufgenommen und dienen dann als unerwünschte Keimbildner für die Kristallisierung. Es besteht auch die Gefahr, daß solche Schichten mit irgendwelchen Stollen oder Gegenständen in Berührung kommen, woraus sich eine Desorganisation des mesomorphen Stolfes und eine Dickenänderung in bestimmten Bereichen ergeben kann, wodurch die Ansprechenipfindlichkeit des Systems geändert würde.

3. Die betrelTenden mesomorphen Systeme mit nasser Schicht haben die Tendenz /u anomalem Farbünderungsverhalten im Falle der geringsten Verunreinigung des Systems durch verschiedene gelöste Stolfe. Diese Verimreiniguiiü kann ein Selbstirisieren bei einer 'jcücbenen Temperatur bewirken, ohne dal.' eine Farber/eimunu in der Gesamtschiclu

oder sie kann /u erheblichen Verschiebungen der Farberzeugungstemperatur nach oben oder unten führen.

Diese Nachteile werden bereits durch die in der Hauptpatentanmeldung beschriebene Anzeigevorrichtung vermieden. Es wurde jedoch festgestellt, dall sich die im folgenden genannten weiteren Vorteile erreichen lassen, wenn die Anzeigevorrichtung statt einer Beschichtung aus einzelnen, die Tröpfchen des

ίο mesomorphen Stoffes enthaltenden Kapseln eine Beschichtung aufweist, die gemäß der vorliegenden Erfindung aus einer getrockneten Emulsion besteht, in der Tröpfchen des mesomorphen Stotles enthalten sind.

Bei der vorliegenden Erfindung sind also Jie Tröpfchen des mesomorphen Stoffes nicht in einzelnen Kapseln enthalten, sondern bilden Einschlüsse in der zusammenhängenden Phase der Emulsion. Die erlindungsgemäße Emulsion oder Beschichtungsflüssigkeit läßt sich durch ein einfaches, billiges, aus einem Schritt bestehendes Verfahren herstellen, d. h., komplizierte Kapselherstellungsgeräte und -techniken und die sich daraus ergebenden hohen Herstellungskosten entlallen. Die erfindungsgemäße Emulsion bewirkt.

wenn sie als Beschichtung auf einem Körper, dessen Temperaturmuster anzuzeigen ist. getrocknet wird, daß auffallendes Licht nur durch eine einzige Art von Stoff hindurch übertragen wird, um von den nicht eingekapselten Tröpfchen des cholesterischen mesomorphen Stoffes irisierend reflektiert zu werden. Auf Grund der extrem kleinen Tröpfchengröße, die in einer Emulsion nicht eingekapselter Tröpfchen der cholesterischen mesomorphen StoITe aufrechterhalten werden kann, weisen aus einer solchen Emulsion hergestellte Beschichtungen, ein hohes optisches Auilösuniisvermöuen sowie eine sehr glatte Oberfläche auf.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur optischen Anzeige von Oberflächentemperaturen nach

•to Patent 1 648 266, die gekennzeichnet ist durch eine zusammenhängende Schicht aus einem lichtdurchlässigen Polymer, in dem sehr kleine Tröpfchen eines oder mehrerer Stoffe dispergiert sind, die im anzuzeigenden Temperaturbereich eine cholesterische Mesophase annehmen.

Als filmbildendes Polymer für die erfindungsgemäße Emulsion kann ein beliebiges Polymer verwendet werden, das in einer Flüssigkeit löslich ist. die den darin zu emulgierenden Stoff, der den flüssigen Kristall bildet, nicht löst oder wesentlich chemisch beeinflußt. Eine weitere Bedingung für den filmbildenden Stoff besteht darin, daß das Polymer im getrockneten Zustand so viel Licht übertragen muß. daß die Farbreflexionseigenschaften der Einschlüsse des den flüssigen Kristall bildenden Stoffes ausgenutzt werden können. Repräsentative Beispiele einiger solcher !Umbildenden Poh niere sind Gelatine, Gummiarabicum, Polyv inv !alkohol. Polyvinylpyrrolidon. Polyäthylenoxid. Polyäthylenmaleinsäureanhydrid-

Mischpolymerisat. Polyvinylmethyläthermaleinsäureanhvdrid-Mischpolymerisal und Polyakrylat.

Die durch Trocknen der erfindungsgemäßen Emul-Mon hergestellten Schichten, die Flüssigkeitströpfchen enthalten, können, tails erwünscht, gespannt oder getönt werden, so daß sie als Farbfilter für das zu dein cholesterischen mesomorphen Stoff übertragene und \on diesem kommende Lieht dienen. Ein solches Schichlswem konnte dort verwendet werden, wo eine

Verengung der breiten irisierenden Wirkung erwünscht ist. Für bestimmte Zwecke können die erlindungsgemäßen Schichten auch leicht pigmentiert werden. Die in der Emulsion verwendete Menge des Pigmentstoffes oder nicht reflektierenden Stoffes muß jedoch sorgfältig gewählt werden, da eine zu große Menge des Pigmentstoffes od. dgl. der Leuchtkraft der Färbung infolge Absorption bzw. Interferenz des auffallenden und reflektierten Lichts abträglich ist.

schichten innerhalb ihrer Dickenausdehnung enthalten. Die Größe der Tröpfchen kann zwischen etwa 5 und 25 μΐη betragen oder auch geringfügig höher sein. Vorzugsweise haben die Tröpfchen einen Durchmesser von 10 bis 20 (im. Jc nach den Bedingungen und Erfordernissen für die Verwendung der herzustellenden Beschichtung können mehrere Schichten, die mesomorphe Stoffe verschiedener Tcmperaturansprcchbcreichc enthalten, direkt oder in über-

Die Schichten der getrockneten Emulsion können io läppender Weise einander auf einer Oberfläche überselbsttragend sein oder nicht, je nachdem, was für lagert werden. Es können aber auch diskrete Bereiche den betreffenden Zweck erwünscht oder am besten einer Fläche mit Schichten versehen werden, die vergeeignet ist. Bei Verwendung einer selbsttragenden sciiiedcne Arten von mesomorphen Stoffen enthalten, Schicht der getrockneten Emulsion, d. h. einer Schicht um ein dem Beschichtungsmustcr und dem Bcschichohne Träger, die durchsichtig oder nicht reflektierend 15 tungsmaterial entsprechendes Temperaturansprechen ist, sollte diese Schicht zur Erreichung der bestmög- zu erzielen.

liehen Ergebnisse in direktem Kontakt mit dem Kör- Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht einer

per stehen, dessen Temperaturmuster darzustellen ist. selbsttragenden Schicht mit sehr kleinen Tröpfchen Fehlt ein solcher direkter Kontakt zwischen der 11 einer einzigen Art eines mesomorphen Stoffes, der Schicht und dem Testkörper, dann ergibt sich nicht 20 in einem polymeren Bindemittel 12 dispergiert ist. nur eine unrichtige Anzeige des Temperatiirmuslcrs. Diese Schicht ist in einer Dicke von nur wenigen sondern infolge der »Rückreflexion« von auffallen- Tröpfchendurchmessern gezeigt. In der Praxis kann dem Licht von der Rückseite der Schicht wird auch sie jedoch jede beliebige Dicke zwischen etwas mehr die Leuchtkraft der Farbreflexion stark vermindert. als einem Tröpfchendurchmesscr als Minimum bis zu DurchsichtigeTemperaUirmustcranzeigeschichterioder 25 mehreren Millimetern als Maximum haben. Die in ähnliche durchscheinende Schichten, für die ein F i g. 2 sowie in den F i g. 1 a und 1 b und in Fi g. 3 lichtsarkes Ansprechen unter Farbbildung gewünscht gezeigte farbige Schicht 13 kann je nach Wunsch vorist, können mit geeigneten nicht reflektierenden Stof- gesehen werden oder nicht. Ihr Zweck besteht darin, fen schwarzer oder beliebiger anderer Farbe auf eine die eine Oberfläche der Schicht zu färben und/oder ebene Fläche aufgetragen werden. Für auf Trägern 30 undurchsichtig zu machen und dadurch als Hintervorgesehene Schichten der getrockneten Emulsion grund für die Färbung oder zur Verstärkung der kann als Trägermaterial jeder geeignete dicke oder Farbbrillanz der Anzeige zu dienen, dünne, farbige oder farblose, durchsichtige oder im- Fig. 3 ist eine schematische Seitenansicht einei

durchsichtige Stoff verwendet werden. Eine durch selbsttragenden Schicht, die „jhr kleine Tröpfchen 1 i Auftragen der Emulsion auf einen Testkörper mit un- 35 von mehr als einer Art eines mesomorphen Stolle», regelmäßiger Oberfläche hergestellte Schicht, die auf enthält, der in einem polymeren Bindemittel 12 cli

diesem Testkörper getrocknet wird, wird als getragene Schicht mit Träger betrachtet, da sich der BcgrifT -Schichte auf die Dicke und nicht auf die Glattheil oder Regelmäßigkeit bezieht.

In den zur Erläuterung der Erfindung dienenden Zeichnungen sind alle Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Fig. la ist eine schematische Seitenansicht eines

spergicrt ist. Fig. 3 zeigt zwei verschiedene Arten mesomorpher Stoffe in der Beschichtung, und zw.i eine erste Art, für die die Umgebungstemperatur dti Schicht entweder oberhalb oder unterhalb der Tenperatur ihres mesomorphen Zustandes liegt, und eine /weite Art, die bei der Umgebungstemperatur in; mesomorphen Zustand ist. Es versteht sich, daß anti mehr als zwei verschiedene Arten mesomorpher Stolt.

Trägcrblattes 10. dessen eine Oberfläche mit einer 45 in einer Schicht eingeschlossen werden können. Beschichtung aus sehr kleinen Tröpfchen 11 eines Es folgen einige Ausführungsbeispiclc der Erfin

flüssige Kristalle bildenden, mesoniorphen Stoffes ver- dung, an Hand deren die bei der praktischen Anwensehen ist, die in einem polymeren Bindemitte! 12 di- dung der Erfindung angewandten Techniken veran- »■pergiert sind. Der mesomorphe Stoff ist entweder im schaulicht werden können. Diese Beispiele sollen den isotropen flüssigen Zustand oder im kristallinen 50 Umfang, der Erfiniijne jedoch keineswegs ein festen Zustand, d. h. nicht im mesomorphen Zustand,
gezeigt.

Fig. Ib zeigt das beschichtete Trägerblatt JO der
Fig. la mit dem mesomorphen Stoff 11 im mesoniorphen Zustand. Fi c. la soll die Beschichtung bei 55 wendet, die aus 55 Gewichtsprozent Oleylcholesteiv I einer Temperatur oberhalb oder unterhalb derjenigen carbonat und 45 Gewichtsprozent Cholestervlnon Temperatur darstellen, die zur Färbung des meso- anoat bestand und bei ansteigender Temperatur eiru

Farberzeugungstemperatur \on etwa 33 C hatte. Dei Temperaturbereich für das Farbicwerden dieser Mi schung lag zwischen etwa 33 und etwa 35,5 C. Dre Gewichtsteile der vorgenannten Mischung der meso morphen Stoffe wurden in einem W'arinn-Mischcr mi 5 Gewichtsteilen einer lOgewichtspro/entigen Lösunj von nachstehend beschriebenem Polyvinylalkohol si

jhränken.

Beispiel 1
Hier wurde eine Mischung mesomorpher Stoffe ver-

morphen Stoffes erforderlich ist. während F i g. 1 die gleiche Beschichtung innerhalb des Temperaturbereich»- der Färbung darstellt. Die Schraffierung der Tröpfchen in Fig. 1 b dient lediglich zur Darstellung einer 1 aiKinderung gegenüber F i e. la und soll keine bestimmte Farbe andeuten, da das Irisieren nicht ohne weiteres durch Schraffieren veranschaulicht werden

kann. Die Dicke der Beschichtung kann so bemessen 65 lange gemischt, bis eine Tröpfcheniirößc der meso

morphen Stoffe von etwa 5 bis 20 um erreicht v<.;ir Der in diesem Beispiel verwendete Polyvinylalkoho hatte ein durchscnnittliches Molekularcewicht voi

sein, daß sie nur eine einzige Schicht oder mehrere Schichten flüsviL'ei Kristalltropfchen enthält. Die Beschichuine kann icdoch auch mehrere Tröpfchen-

88 000 und war dadurch gekennzeichnet, daß eine rigcn Lösung von Poiyatrylat-Polymer emulgiert. Das 4gewichtsprozenlige wäßrige Lösung des Stoffes eine Polyacrylat war Ammoniumpolyacrylat und war da-Viskosität von 23 bis 28 cP bei 25 C aufwies und durch gekennzeichnet, daß es einen pH-Wert von 8,? der Stoff zu 97,7 bis 98,4«/o hydrolisicrt war, d.h., bis 9,5 in einer 22gcwichtsprozentigen wäßrigen Lödaß der genannte Prozentsatz der ursprünglich in 5 sung und eine Viskosität von 150 bis 250 cP in einer Molekülen des betreffenden Stoffes vorhandenen 5gewichtsprozentigcn wäßrigen Lösung hatte. Die chemischen Acetatgruppen in Hydroxylgruppen um- Emulsion wurde in einem mit einem Mantel vergewandelt worden war. sehencn Waring-Mischcrbehältcr durchgeführt, der Die Emulsion wurde nach ihrer Bereitung mittels mit einer Widcrstandsdraht-Heizvorriehtung auseiner Aufstreichvorrichtung in Form einer nassen io gestattet war. und die Temperatur der emulgieren Schicht mit einer Dicke von etwa 0.25 mm auf ein ge- Flüssigkeit wurde auf 50' C gehalten, Die Tröpfchen schwärztes Trägerblatt aus PolyäthylentereplHhalat des mesomorphcn Stoffes in der Emulsion hatten aufgebracht. Die Schicht wurde in der Luft bei einer einen Durchmesser von IO bis 20 μην Temperatur von etwa 25' C getrocknet. Erhöhte ir.an Nach Fertigstellung der Emulsion wurde diese als die Temperatur der Beschichtung an einem Punkt, ij Beschichtung aufgetragen und getrocknet, wie im dann erscheinen entsprechend des Tempcratiirgra- Beispiel 2 beschrieben. Das Verhalten der gctroekdieptenmustcrs im Bereich von 33 bis 35 5" C um neten Schicht entsprach bezüglich der Farbänderung einen blauen Mittelring konzentrische Ringe, die mit in Abhängigkeit von Temperatiirändcrungen im wcfallendem Temperaturgradienten alle Spcktralfarbcn scnllicl^n dem Verhalten der gc"iäß Beispiel 2 herbis zum Rot durchliefen. Bei einem Erhöhen oder ao oestelllen Schicht, da die mesomorphc Mischung in Senken der TemperoUir des Punktes zeigte sich eine beiden Beispielen die gleiche war und das getrocknete Expansion oder Kontraktion der Ringe. Systeme von Bindemittel anscheinend nur geringen Einfluß auf die benachbarter) expandierenden md kontrahierenden Beeinflussung des Lichtes hatte. Eine Schicht wurde Ringen von zwei oder mehr Punkten schnitte:! sich, auf einen Glas'rägcr aufgebracht. Die erzielten Er- und die erhaltene Farbe eines Bereichs war jeweils as gebnisse waren mit den vorstehend beschriebenen Er eine Funktion der Temperatur an diesen Schnitt- gebnissen vergleichbar.

punkten. . .

Die getrocknete Emulsionsschicht dieses Beispiels Beispiel 4

konnte von ihrem Polyäthylenn icphthalatträger ■>!>

gezogen und aucn als frei tragcini': Schicht zum Dar- 30 Mit diesem Beispiel sollte ein Ausführungsbeispiel Meilen von Tcmperalurnradicnk-nmustern verwendet dei Erfindung demonstriert werden, in dem das poly-■verden Die abgezogene Schichi konnte auf einet mere Bindemittel, das die Tröpfchen des mcso-Seiie geschwärzt oder undurchsichtig uemachl wer- inorphen Stolfes in Dispersion enthält, gefärbt wird, den mW, falls erwünscht, auch ohne deraitigi- Ver- um seine Lichtdiirchlässigkcit zu verringern und einen arbeiturig Verwendung finden. 35 besseren Kontrast /11 dem Irisieren der eingeschlossenen Tröpfchen zu schaffen, ohne daß undurchsich-B·: is pie I 2 ligc Triiger oder anderes Kontriistmaterial verwendet

werden muß.

Μκγ wurde eine Mischung aus einem inesoniorphen 3 Gewkhtsteile einer Mischung von 85 Gewichts-

Siolf verwendet die aus ^O Gewiuiispns/.cnt CA· yl- «_u //ozon· Cholesicrylnonanoat und ΐ5 Gewichtsprozent ■ holestc-rvlcarboiiat und 50 Gcwtclm|)iozent ("hole- Oleykholesterylcaibonat wurden mit 5 Gewichlsterylnonanoat bestand. :^! Geweicbtsteile dieser Mi- (eilen emcr im vorangegangenen beschriebenen, farchuni? wurden mit Vl eilen einei lOyewiehtsprozen- bigon Bindemittellösung in einem ummantelten tiRC-n wäßrigen Lösung von Gelatine, mit geeigneter Warinü-Mischbehäller gemischt, wobei die Tcmpe-Schichtbildungsstaik'¹ .'mulgic'¹ Die emulierten «5 ratur der Flüssigkeit auf etwa 50 C gehalten wurde Krönt ehr η des mesoiin ir 1· η S t«· f' ■ s hauen emeGröUe Zum Bereiten der Bindemittellösung wurden 10 g des im Bereich von etwa in l)f-, 20,1m im Beispiel 1 beschriebenen Polyvinylalkohol .11

Nach Herstellung der hmulMOii v-upk <lieve mucr «)() ecm Wasser gelöst und der Lösung 10 ecm schwär-Verwendung einer A.ilstreichvoi richtung auf ein Trä- /er Fiillfederhaltcrtinte zugesetzt, türblatt aus' Pol·-:iilv*!enterepluhal;it .r. Form -'iner 50 Nachdem die Emulsion mit einer Tröpfchengröße nassen Schicht nut < im 1 Dicke von etwa 0.25 mm des mcsomnrphen Stoffes von etwa 5 bis 25μΐη beaiiißetra'ijcn Dir so ti/oiiiii- S.'Iik-Ih ·μιγ<1ο boi otw:i rcitot war, wurde sie in Form einer nassen Schicht '5 C in der I ufi gein'ckMi 1 Die Temperatur- mit einer Dicke von etwa 0,25 mm auf ein durchansprecheiBcnschafien'der fciw.uen Sdii'ht entspra- sichtiges, farbloses Blatt aus Polyäthylentercphtlialat, • hen im wesentlichen denjeniuen Ίιτ Schicht nach 55 wie im Beispiel I, unter Verwendung einet Auf Beispiel 1 und die Farberzeiipimßsiemperatur lag bei streichvorrichtung aufgetragen. Dann wurde die Be etwa \5 C wolvi 25 bis 3" <" der Temperatur- schichtung bei einer Temperatur von etwa 25 C an bereich für eine vollständige Sprktralfaibenändening dei Luft getrocknet. Die getrocknete Emulsions _war schicht konnte nach Abziehen vom Träger entweder

Dir nach diesem Beispiel hei gestellte getrocknete 60 als dünne, selbsttragende Schicht oder zusammen mit Schicht konnte vom Träger abgezogen und in der dem Träger verwendet werden, um eine größere Halt Bleichen Weise verwendet werden wie die Schicht barkeit zu erzielen. Infolge einer Temperaturändc nach Beispiel 1 ^mn8 ^{dcr heteuch}<^e'en Schicht ergab sich die charak-

... ■ , teristische Farbänderung, die für diese Mischung von

•ieispie . _6j niesomorphen Stoffen zum ersten Male beim Er-

Hier wurde I Gewichtsleil der im Beispiel 2 her- reichen einer Temperatur von 55' C sichtbar wurde, gestellten Mischung der niesomorphen Stoffe in wobei das Irisieren durch eine Temperaturänderuhg 5 Gewichtsteilen einer 22gewich(spr<i/cntigen wäß- über dem Schichtbereich hervorgerufen wurde.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurden die gleichen Stoffe verwendet wie im Beispiel 4. jedoch wurde die Emulsion mittels einer Luftbürste auf einen Träger aufgesprüht. Die erhaltene getrocknete Schicht hatte Faibreflexionseigenschaften, die denen von Beispiel 4 entsprachen.

Beispiele

Hier wurde als polymeres Bindemittel Zein, ein aus der Alkoholextrahierung von Mais abgeleiteter Prolamin-Filmbildner, verwendet. Das in diesem Beispiel verwendete Lösungsmittci-ivstem war eine Losung von 9 Volumteilen Methylalkohol und 1 Volumteil Wasser. Eine Lösung des Bindemittels wurde durch Lösen von 80 g Zein in 400 ecm des Lösungsmiitelsystems bereitet.

In einem ummantelten Waring-Mischbehälter, der auf einer Temperatur von 50 ' C gehalten wurde, wurde eine Emulsion bereitet, die aus 50 ecm Bindemittellösung und lOccm einer 1 : !-Mischung von Oleylcholesterylcaib-sna! und Cholesterylnonanoat bestand.

Die Emulsion wurde, wie im Beispiel 2, />> einer Schicht geformt, die, in bezug auf das irisieren die gleichen Eigenschaften halte wie die Schicht nach Beispiel 2.

Beispiel 7

Hier wurde die Verwendung einer Emulsion demonstriert, in der zwei verschiedene Arten von mrsomorphen Slolfcn getrennt enthalten sind. Das flüssige Emulsionsbesehichtungssystem wurde dadurch bereitet, daß man zwei Emulsionen miteinander verrührte, in denen verschiedene mesomorphc Stoffe in getrennten Lösungen der gleichen Bindeniittelart emulgiert waren. Die beiden Emulsionen wurden wie folgt hergestellt:

a) 25 ecm einer lOgewichtsprozentigen wäßrigen Polyvinylalkohol-Lösung (wie im Beispiel 1 verwendet) wurden mit 15 g einer Mischung aus 65 Gewichtsprozent Oleylcholesterylcaibonat und 35 Gewichtsprozent Cholesterylnonanoat emulgiert und

b) 25 ecm des lOgewichtsprozentigen wäßrigen Polyvinylalkohol wurden mit 15 g einer Mischung von 85 Gewichtsprozent Cholesterylnonanoat und 15 Gewichtsprozent Oleyicholesterylcarbonat emulgiert.

Die beiden Emulsionen wurden dann sorgfältig mit der Hand verrührt, nachdem gefunden worden war, daß durch zu starkes Rühren beim Zusammengeben dieser Emulsionen eine Vermischung der Tröpfchen des mesomorphen Stoffes verursacht wurde.

Das zwei verschiedene mesomorphe Stoffe enthaltende Emulsionsbesehichtungssystem wurde auf einen Träger aufgebracht und bei etwa 25° C an der Luft getrocknet.

Der visuelle Effekt einer getrockneten, als Beschichtung aufgebrachten Emulsion nach diesem Beispiel war annähernd der gleiche wie bei den vorstehenden Beispielen, mit der Ausnahme, daß eine Farbänderung in der Beschichtung in zwei Folgen, beginnend bei zwei verschiedenen Temperaturen, auftrat. Als Vergleich zu dem im Beispiel 1 beschriebenen visuellen Effekt für eine nur einen mesomorphen Stoff enthaltende Beschichtung ist der visuelle Effekt einer Beschichtung mit zwei verschiedenen Stoffen wie folgt: Beim Erwärmen eines Testpunktes auf

ao einer Schicht erschien eine erste Folge konzentrischer Farbringe, die den Erwärmungspunkt umschlossen. Erwärmte man den betreifenden l'imVt auf der Schicht weiter bis über die erste FaiKizeugungstemperatur hinaus, jedoch unter der Farrvrzcugungs-

»5 temperatur des zweiten emulgiertcn Stoffos, dann erschien der Testpunkt wieder farblos, wobei jedoch infolge des statischen Temperaturgradienten in einem bestimmten Abstand vom Mittelpunkt dei Wärmequelle der Farbring erhalten blieb. Bei weiterein Erwärmen des Testpunktes auf der Schicht begann eine zweite Giuppc von Farbringen aufzutreten und sich nach außen ;^-u bewegen. Sie erreichte jedoch nie die sich nach außen bewegenden ersten Ringe woraus sich eine visuelle Anzeige der beiden Tcmpe ratiirbereiche an verschiedenen Stellen des beschichteten Trägers ergab. Erwärmte man nicht nur einer Testpunkt, sondern den ganzen beschichteten Träger dann traten die Farbänderungen nicht in Ringen auf Mindern jeweils über die ganze Schicht, wobei zu nächst die Farben infolge des einen mcsomorphcr Stoffes erschienen und dann bei weiterem Erwärmer zunächst eine Entfärbung der Schicht eintrat, wonach die Farben des zweiten mesomorphen Stoffes nach einander durchlaufen wurden. Beim Abkühlen dei Schicht erschienen die Farbänderungen in der umge kehrten Reihenfolge.

Sind in einem gegebenen kleinen Bereich zwe Arten der Flüssigkeitströpfchen vorhanden, die be einer gegebenen Temperatur eine unterschiedliche

jo Farbreflexion zeigen, dann ergibt sich für das mensch liehe Auge erwartungsgemäß eine additive Färb mischung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zur optischen Anzeige von Überflächentemperaturen nach Patent 1 648 266. gekennzeichnet durch eine zusammenhängende Schicht aus einem lichtdurchlässigen Polymer, in dem sehr kleine Tröpfchen eines oder mehrerer Stoffe dispergiert sind, die im anzuzeigenden Temperaturbereich eine cholesterische Mesophase annehmen.

Das Hauptpatent 1 648 266 betrifft eine Vorrichtung zur optischen Anzeige von Oberflächentempe-

CH_:,^

CH, raturen, die aus einem mit einer aus kleinen Kapseln bestehenden Masse beschichteten Träger besteht, wobei die Kapseln jeweils einen flüssigen Kern mn einem oder mehreren Stoflen enthalten, die in einem bestimmten Temperaturbereich eine cholesterisch,. Mesophase annehmen, und der Kern von einem lichtdurchlässigen kapselwandbildenden Stoff umschlossen ist. Innerhalb des genannten Temperaturbereiches durchlaufen mesomorphe Stoffe bei Änderung de;

υ Temperatur die Spektralfarben. Dieser Vorgang wini als »Irisieren« bezeichnet.

Die bei bestimmten Arten sogenannter »flüssige; Kristalle« auftretende Erscheinung der Farbänderung des reflektierten Lichtes ist allgemein bekannt. In de Klasse der »flüssigen Kristalle«, die bei Temperatur änderungen Spektralfarbänderungen erfahren (d. h ,irisieren«), sind die wichtigsten bestimmte Chok· sterinderivate mit der allgemeinen Strukturformel: