DE2548477A1

DE2548477A1 - Druckmessbogen und verfahren zu seiner anwendung

Info

Publication number: DE2548477A1
Application number: DE19752548477
Authority: DE
Inventors: Hiroharu Matsukawa; Yasuhiro Ogata
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1974-10-29
Filing date: 1975-10-29
Publication date: 1976-05-06
Also published as: JPS5150771A; GB1517027A; BE834904A; JPS5724852B2; ES442045A1; US4002060A

Description

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN

DR.M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT 2548477

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON·. 555476 8000 M ö N CH E N 2,

TELEGRAMME: KARPATENT MATH I LD ENSTRASSE TELEX : 529068 KA R P D

W 42 419/75 - Ko/Ja 29. Oktober 1975

Fuji Photo Film Co. Ltd., Minami Ashigara-Shi, Kanagawa (Japan)

Druckmeßbogen und Verfahren zu seiner Anwendung

Die Erfindung betrifft einen Druckmeßbogen und ein Verfahren zur Druckmessung unter Verwendung des Druckmeßbogens. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Druckmeßbogen, der Mikrokapseln mit einem volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser und einer numerischen mittleren 7/and stärke" in einer spezifischen Beziehung, ziz~

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einander aufweist.

Gemäß der Erfindung wird ein Druckmeßbogen angegeben," der einen Träger und eine darauf^sefindliche Mikrokapseln enthaltende Schicht aufweist, worin das Verhältnis der zahlenmäßigen durchschnittlichen Wandstärke (ei) zum volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser (D) der Mikrokapseln im folgenden Bereich liegt: cT/D = etwa 1,5 χ 10 bis etwa 3,0 χ 10 . Ferner wird ein Verfahren zur Druckmessung unter Anwendung des oben beschriebenen Druckmeßbogens angegeben, wobei der Druckmeßbogen mit der zu messenden Fläche in Berührung gebracht wird, unter Bildung von Farbe Druck aufgebracht wird und der aufgegebene Druck aus den Veränderungen der optischen Dichten oder Farbschattierungen bestimmt wird, wobei die Farbe durch Kontakt unter Druck zwischen einer Mikrokapseln enthaltenden Schicht und einer ein Adsorptionsmittel enthaltenden Schicht gebildet wird.

In jüngster Zeit wurde es wichtig, verschiedene planare Drücke und lineare Drücke, wie beispielsweise den Spanndruck von Bolzen bzw. Schrauben in Maschinen, den Druck von Kraftfahrzeugbremsen, den Druck in Formen, Formschließdrücke, Verbindungsdrücke zwischen Formwänden und einem Harz in der Form oder den Forinungsdruck innerhalb einer Form in thermoplastischen oder hitzehärtenden Formungsverfahren, den Kontaktdruck von Federn, die planeren Spanndrücke von Vergaserverbindungsstücken, Kraftstoffrohren, Kraftstofftanks und dgl. in einem Kraftstoffsystem, den während der Kollision zwischen einem menschlichen Körper und anderen Gegenständen in einem Automobil erzeugten Druck, lineare und planare Drücke von Gummi- und Kunst-, stoffwalzen, die effektive Grenze und die Wirksamkeit von Packungsdichtungen, hydraulischen. Druck in Bremsen, den Druck des Zahradkontaktes, den planaren Kontaktdruck zwischen Feststoffen, den Kontaktdruck eines Hahns in~einc-ra Hahnventil, den Kontaktdruck zwischen gekrümmten öberiMä-

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chen, den Kontaktdruck von Walzen, die bei der Fabrikation von Stahlblechmaterial verwendet werden, den Druck zwischen der Sohle des Fußes einer Person und dem Boden, den Druck zwischen einem menschlichen Körper und einem Stuhl oder dgl., physikalisch zu messen. Jedoch sind Methoden zum leichten Messen der oben beschriebenen Druckarten rar und die meisten vorhandenen Methoden erfordern komplizierte Vorgänge.

Übliche Methoden zur Messung von planeren Drücken oder linearen Drücken und dgl. umfassen eine Methode unter Verwendung eines Spannungsmessers, die von der Beziehung zwischen einer Spannung und der dadurch verursachten Dehnung Gebrauch macht, eine Methode unter Anwendung eines Belastungsmessers und die Verwendung eines druckempfindlichen Anstrichs (spannungsempfindlicher Lack) und dgl.

Die Verwendung' eines Spannungsmessers zur Messung des planaren Drucks, linearen Drucks oder dgl. erfordert jedoch nicht nur Einrichtungen in großem Maßstab einschließlich Verstärkern, Detektor-, Aufzeichner- und andere Geräte, sondern erfordert auch gut ausgebildetes und erfahrenes Bedienungspersonal für die Einrichtungen und komplizierte Berechnungen bezüglich der Stärke des Materials. Diese Methode besitzt den weiteren Nachteil, daß die Oberfläche der zu messenden Materialien eben und glatt sein muß aufgrund der dem Spannungsmesser eigenen Natur. Spannungsmesser sind im einzelnen von J. Yarnell in "Strain Gauges", (veröffentlicht von Electronic Engineering Co. Ltd., London, 1957) beschrieben.

Die Verwendung eines druckempfindlichen Anstrichs (spannungsempfindlicher Lack) führt häufig zu Unebenhei-.ten in dem Anstrichüberzug, die Haftung des Anstrichinit-.tels ist häufig schlecht und es sind komplizierte Maßnahmen erforderlich..

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Die Verwendung eines Belastungsmessers verhindert die Verkleinerung des Meßsystems und ist daher für die Messung, von planaren oder linearen Drücken nicht geeignet.

Es gibt auch eine bekannte Methode unter Verwendung eines druckempfindlichen Schichtstoffs (vgl. US-Patentschrift 3 647 504), der aus einem Einblatt-Aufzeichnungspapier besteht, das Mikrokapseln verschiedener Wandstärken aufweist, die entsprechend verschiedene Markierungsfarblösungen, die je nach der Wandstärke differieren, enthalten. In diesem druckempfindlichen Schichtstoff werden verschiedene Mikrokapseln mit unterschiedlichem Grad an aufgegebenem Druck zur Freigabe der Markierungslösungen verschiedener Farben zerbrochen und daher kann der aufgegebene Druck durch Prüfung der Dichten oder Farbschattierungen der freigegebenen Farbstoffe bestimmt werden.

Nach dieser Methode wird der Druck jedoch nur in einer, ungefähren Größenordnung angezeigt und exakte Druckwerte sind schwierig zu ermitteln. Ferner ist bei der praktischen Anwendung der druckempfindliche Schichtstoff mit Nachteilen verbunden, da beträchtliche Farbfleckenbildung an Händen und der Kleidung und dgl. erfolgt.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen wurde eine Reihe von Untersuchungen an Methoden zur Druckmessung in sämtlichen Bereichen ohne großtechnische Vorrichtung, die Notwendigkeit hochqualifizierten Bedienungspersonals oder komplizierter Berechnungen durchgeführt und als Ergebnis wurde eine Methode entwickelt, bei der ein Aufzeichnungsbogen mit einem Gegenstand, bei dem Druck zu messen

wird
ist,in Berührung gebracht/ wobei unter Druck Farbe entwikkelt wird und der Druck aufgrund von Veränderungen in den optischen Dichten oder Farbschattierungen der auf dem Aufzeichnungsbogen gebildeten gefärbten Bilder abgelesen wird, wobei die Farbbildung sich aus dem Kontakt unter Druck zv/i-

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sehen einer Mikrokapselschicht, die einen Farbbildner enthält land einer Adsorptionsmittelschicht ergibt (vgl. japanische Patentveröffentlichung 33 789/74).

Jedoch ist ein druckempfindliches Aufzeichnungspapier oder ein druckempfindliches Kopierpapier gemäß den US-Patentschriften 2 712 507, 2 730 456, 2 730 457, 2 418 250 und 3 425 327 nachteilig, wenn es als Meßbogen verwendet wird, da die Druckmessung im Bereich zwischen etwa 1 kg/cm und etwa 200 kg/cm ungenau ist. Die Untersuchungen wurden fortgesetzt, um diese Nachteile zu beseitigen und als Ergebnis wurde gemäß der Erfindung ein Druckmeßbogen entwickelt, der eine ausgezeichnete Genauigkeit für Druckmessungen im Bereich von etwa 1 kg/cm bis etwa 200 kg/cm aufweist.

Eine erste Aufgabe der Erfindung besteht in einem Druckmeßbogen, der Drücke, wie beispielsweise planare Drükke, lineare Drücke und dgl. von zu messenden Materialien ohne großtechnische Vorrichtung, hochqualifiziertes Bedienungspersonal oder komplizierte Berechnungen durchführen kann.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Messung von Drücken, wie beispielsweise planaren Drücken, linearen Drücken und dgl. durch eine einfache dynamische Messung unter Verwendung eines wie oben beschriebenen Druckmeßbogens.

Eine dritte Aufgabe der Erfindung besteht in einem Druckmeßbogen, der zur Messung von Drücken, wie planaren Drücken, linearen Drücken und dgl. im Bereich von etwa 1 kg/cm bis etwa 200 kg/cm mit hoher Genauigkeit befähigt ist.

Eine vierte Aufgabe der Erfindung besteht in einem Druckmeßbogen mit dem mit Leichtigkeit die Verteilung der Drücke, wie beispielsweise planarer Drücke, linearer Drükke und dgl. zusätzlich zu einer bloßen Punktmessung gemes-

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— ο —

sen werden kann.

Eine fünfte Aufgabe der Erfindung besteht in einem Druckmeß bogen, der das Verteilungsmuster des gemessenen Drucks während eines langen Zeitraums speichern kann.

Eine sechste Aufgabe der Erfindung besteht in einem Druckmeßbogen, welcher Hände oder Kleidung nicht befleckt und der mäßige Farbmarkierungen bildet.

Diese und andere Aufgaben der Erfindung werden durch das Verfahren erreicht, das folgende Stufen aufweist:

Die Herstellung eines Druckmeßbogens durch Aufziehen von Mikrokapseln,deren cf/D-Verhältnis im Bereich von

—^ —2

etwa 1,5 x 10 ^J bis etwa 3 x 10 liegt, wobei D der volumenmäßige mittlere Teilchendurchmesser und / die numerische mittlere Wandstärke der Kapseln darstellt, auf einen Träger;

Kontaktierung des Druckmeßbogens mit dem Teil des Gegenstandes, wo der Druck gemessen werden soll, um unter Druck Farbe auszubilden und

Ermittlung des aufgegebenen Drucks aufgrund der Veränderung der optischen Dichte oder der Farbschattierung des auf dein Druckmeßbogen ausgebildeten Farbbildes, wobei die Farbbildung durch Kontakt unter Druck zwischen einer einen Farbbildner enthaltenden Mikrokapselschicht und einer Adsorptionsraittelschicht erhalten wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführung s formen beschrieben.

Gemäß der Erfindung liegt das Verhältnis <//D zwischen dem volumenmäßgen mittleren Teilchendurchmesser (D) und der numerischen mittleren Wandstärke (cT) vorzugsweise im Bereich von etwa 1,5 x 10 ^J bis etwa 3,0 χ 10 , stärker bevorzugt 2,0 χ 10 ^J bis 3,0 χ 10 und am stärksten bevorzugt im Bereich von 2,5 x 10"³ bis 3,0 χ 10~².

Wenn das Verhältnis <//D für die Mikrokapseln größer als dem obigen Bereich entsprechend ist, wird die Zunahme

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der Farbdichte bei Farbbildung verringert, was die Genauigkeit der Druckmessung herabsetzt. Dagegen verschlechtert ein geringeres Verhältnis als das dem o"bigen Bereich entsprechende die Wärmebeständigkeit der Mikrokapseln und verringert deren physikalische Festigkeit. Darüber hinaus ergeben sich in den Kapselwänden leicht Nadellöcher und behindern deren praktische Verwendung.

Im Verfahren der Erfindung umfaßt der Druckmeßbogen eine Mikrokapselschicht und eine Adsorptionsmittelschicht auf einer Seite oder auf gegenüberliegenden Seiten des Trägers oder jede dieser beiden Arten von Schichten kann auf einem getrennten Träger aufgebracht sein.

Verfahren zur Bildung von Mikrokapseln, die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsbogens geeignet sind, können beispielsweise auf folgenden Methoden beruhen. Koazervie-rungsmethoden gemäß den US-Patentschriften 2 800 457, 2 800 458, 3 041 289, 3 687 865 und dgl., Grenzflächenpolymerisationsmethoden gemäß den US-Patentschriften 3 492 380 und 3 577 515 und den britischen Patentschriften 950 433, 1 046 469, 1 091 141 und dgl., innere Polymerisationsmethoden gemäß der britischen Patentschrift 1 237 498 und den französischen Patentschriften 2 060 818, 2 090 862 und dgl. und äußere Polymerisationsmethoden gemäß der britischen Patentschrift 989 264 und den japanischen Patentveröffentlichungen 12 380/62, 14 327/ 62, 29 483/70, 7313/71, 30 282/71 und dgl.

Lösungsmittel, die hier zur Lösung der Farbbildner verwendet werden, sind nicht in irgendeiner Weise besonders beschränkt und jedes übliche Lösungsmittel kann gemäß der Erfindung verwendet werden. Dazu gehören beispielsweise synthetische aromatische Öle, wie beispielsweise alkylierte Naphthaline, alkylierte Biphenyle, hydrierte Terphenyle, alkylierte Dipheny!methane mit 1 bis 4 Alkylgrup-

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pen, die entsprechend etwa 1 bis 5 Kohlenstoffatome enthalten, Erdölfraktionen, wie beispielsweise Kerosin, Naphtha, Paraffinöl und dgl., synthetische aliphatische Öle, wie beispielsweise chlorierte Paraffine, pflanzliche Öle, wie beispielsweise Baumwollsamenöl, Sojab'ohnenöl, Leinöl oder deren Gemische. Es bestehen keine besonderen Beschränkungen bezüglich des Verhältnisses von Farbbildner zu Lösungsmittel, jedoch liegt das Gewichtsverhältsnis von Farbbildner zu Lösungsmittel vorzugsweise bei etwa 0,01 bis etwa 50 Gew.%, am stärksten bevorzugt bei 0,5 bis 25 Gew.%.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Farbbildner sind farblose Verbindungen, welche bei Berührung einer festen Säure eine Farbe bilden und sie können als elektronenabgebende farblose organische Verbindungen definiert werden.

Die Typen, Arten und dgl. der verwendeten Farbbildner haben keine wesentliche Yfirkung auf die Erfindung und somit kann jeder übliche Farbbildner verwendet werden. Dazu gehören beispielsweise Verbindungen der Triarylmethanreihe, Verbindungen der Diarylmethanreihe, Verbindungen der Xanthenreihe, Verbindungen der Thiazinreihe, Verbindungen der Spiropyranreihe und dgl.

Zu spezifischen Beispielen für Farbbildnerverbindungen gehören Triphenylmethanverbindungen, wie beispielsweise 313-Bis-(p-dimethylaminophenyl)-6-dimethylaminophthalid (bezeichnet als Kristallviolettlacton), 313-Bis-(p-dimethylaminophenyl)-phthalid, 3-(p-Dimethylaminophenyl)-3-(1,2-dimethylindol-3-yl)-phthalid,

3- (p-Dimethylaminophenyl)-3-( 2-methylindol-3-yl)-phthalid, 3- (p-Dimethylaminophenyl) -3- ( 2-phenylindol-3-yl) -phthalid, 3,3-Bis-(1,2-dimethylindol-3-yl)-5-dimethylaminophthalid, 3,3-Bis-(1,2-dimethylindol-3-yl)-6-dimethylaminophthalid, 3,3-Bis-(9-äthylcarbazol-3-yl)-5-diciethylariiinophthalid,

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3,3-Bis-(2-phenylindol-3-yi)-dimethylaminophthalid, 3_p_Dimethylaminophenyl-3-(1-methylpyrrol-2-yl)-6-dimethylaminophthalid oder dgl., Verbindungen der Diphenylmethanreihe, wie beispielsweise 4,4^f -Bis-dimethylaminobenzhydrinbenzyläther, K-Halogenphenylleucoauramin, N-2,4,5-Trichlorphenylleucoauramin und dgl., Xanthenverbindungen, wie beispielsweise Rhodamin-B -ani lino lactam, Rhodamin-(p-nitroanilino)-lactam, Rhodamin-B·?· (p-chloranilino) -lactam, 7-Bimethylamino-2-methoxyfluoran, 7-Diäthylamino-2-methoxyfluoran, y-Diäthylamino^-chlor^-methylfluoran, 7-Diäthylamino-3-(acetylamino)-fluoran, 7-Diätyhlamino-3-(dibenzylamino)-fluoran, 7-Diäthylamino-3-(methylbenzylamino)-fluoran, 7-Diäthylaraino-3- (chloräthylinethylamino ) -f luoran, 7-Diäthylaraino-3-(diäthylamino-fluoran oder dgl., Verbindungen der Thiazinreihe, wie beispielsweise Benzoylleucomethylenblau, p-Nitrobenzylleucomethylenblau oder dgl., Verbindungen der Spiroreihe, wie beispielsweise 3-Methyl-spiro-dinaphthopyran, 3-Äthyl-spiro-dinaphthopyran, 3,3 *-Dichlor-spiro-dinaphthopyran, 3-Benzyl-spiro-dinaphthopyran, 3-Methyl-naphtho-(3-methoxybenzo)-spiropyran, 3-Propyl-spiro-dibenzopyran oder dgl.

Außer den oben angegebenen elektronenabgebenden farblosen organischen Verbindungen können als Farbbildner gemäß der Erfindung verschiedene Pigmente, die beispielsweise in »Pigment Manual" New Eddltion, Seite 7 bis 49, herausgegeben von Japan Pigment Technology Association und ver-

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öffentlicht von Seibundo Shinkosha, 1. Ausgabe, beschrieben sind und solche Pigmente, die in "Engineering Handbook for Color Material", Seite 92 bis 226, herausgegeben von Color Material Association und veröffentlicht von Asakura, beschrieben sind, verwendet werden.

Zu typischen Pigmenten gehören beispielsweise organische Pigmente, wie z.B. Phthalocyaninblau, Phthalocyaningrün, Benzidingelb, Hansagelb, Lake-Red, Carmin 6B und dgl., anorganische Pigmente, wie beispielsweise Ultramarin, Berliner Blau, Ruß, Fe₂O,, HgS, PbCrO^, PbO, TiO₂, ZnS, BaSO^, CaCO, und dgl.

Die oben erwähnten Farbbildner können ohne Begrenzunge frei gewählt werden und können allein oder als Gemische derselben verwendet werden.

Auf diese Weise wird eine Überzugslösung, welche Mikrokapseln mit einem oder mehreren der obigen Farbbildner aufweist, erhalten; während bevorzugt wird, daß die Mikrokapseln eine Monokernstruktur aufweisen, können gemäß der Erfindung auch solche mit einer zusammengesetzten Kernstruktur verwendet werden.

Gewöhnlich liegen Mikrokapseln im Größenbereich zwischen etwa 0,1 bis etwa 100 μ, bevorzugt etwa 0,5 bis 50 μ. Gemäß der Erfindung können Mikrokapseln etwa dieser Größe verwendet werden.

Die die Mikrokapseln enthaltende Überzugslösung liegt gewöhnlich in Form einer Kapseldispersion, bevorzugt mit etwa 5 bis etwa 50 Qe\i.% Kapseln darin, vor und kann daher als solche auf den Träger aufgezogen v/erden. Es kann auch ein Binder, wie beispielsweise ein Latex (Styrol-Butadienkautschuklatex oder dgl.) oder eine wasserlösliche hochmolekulare Substanz (Stärke, Carboxyäthylcellulose, Polyvinylalkohol, Gummiarabicum, Casein,- Gelatine und dgl.) zu der Kapsellösung mit oder ohne Trennung der Mikrokapseln

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von der Kapseldispersion zugesetzt werden und das System kann dann auf den Träger aufgezogen werden. Die Menge von Binder zu Kapseln beträgt O bis etwa 30 Gew.% in den meisten Fällen, jedoch stellt dies keine Einschränkung dar.

Ferner können Kapselverstärkungsmittel, wie beispielsweise fein zerteilte Cellulose gemäß der US-Patentschrift 2 711 375, fein zerteilte Polymere gemäß der US-Patentschrift 3 625 736, fein zerteilte Stärke gemäß der britischen Patentschrift 1 232 3^7 und Mikrokapseln frei von Farbbildnern gemäß der britischen Patentschrift 1 235 991 zu der Kapselüberzugslösung oder Kapseln enthaltenden Schicht zugesetzt werden. Gewöhnlich ist bis zu etwa 0,5 % jedes dieser Materialien die maximal zugesetzte Menge. Vorzugsweise werden die Kapselverstärkungsmittel in oder auf die Kapselschicht zugegeben, d.h. vorzugsweise liegen sie nicht als eine kontinuierliche Schicht vor, sondern sind in oder auf der Kapselschicht eingestreut.

Die Überzugsmenge der Kapseln liegt vorzugsweise in Bereichen (als Feststoffgehalt) zwischen etwa 0,5 bis 17 g/a des Trägers, am stärksten bevorzugt bei 2 bis 6 g/m des Trägers.

Der verwendete Träger ist üblich und umfaßt Kunststofffilme, Metallfolien, Papier, harzüberzogenes Papier, synthetische Papiereund dgl. Die Stärke des Trägers ist zur einfachen Handhabung, im Hinblick auf die Flexibilität, die Verfügbarkeit im Handel und zur Lieferung bester Ergebnisse vorzugsweise etwa 10 bis 350 μ, obgleich dieser Stärkenbereich nicht vorgeschrieben ist.

Die Mikrokapselschicht wird auf wenigstens eine Seite des Trägers oder über oder unter eine Schicht des nachfolgend zu beschreibenden Adsorptionsmittels oder auf eine Oberfläphe eines Trägers gegenüber einem getrennten Träger, der die Adsorptionsmittelschicht aufweist, aufgebracht.

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Der hier verwendete Ausdruck "Adsorptionsmittel" bedeutet eine feste Säure, insbesondere eine elektronenaufnehinende feste Säure. Beschreibungen von Adsorptionsmitteln finden sich in den oben erwähnten Patentschriften, und zu spezifischen Beispielen für Adsorptionsmittel,gehören Tone, beispielsweise saurer, weißer Ton, aktiver, weißer Ton, Attapulgit und dgl.; organische Säuren, beispielsweise aromatische Garbonsäuren, wie z.B, Salicylsäure; aromatische Hydroxyverbindungen, wie beispielsweise p-tert.-Butylphenol, p» tert.-Amylphenol, o-Chlorphenol, m-Chlorphenol, p-Chlorphenol oder deren Metallsalze, z.B. Zn^Mg, Ca, Al, Na, K und dgl. Salze, Gemische von organischen Säuren und Metallverbindungen, beispielsweise Oxide, Hydroxide und Carbonate von Ca, Mg, Al, Zn und dgl.; saure Polymere, z.B. Phenol-Formaldehydharze, Phenol-Acetylenharze und dgl. Zahlreiche geeignete Adsorptionsmittel sind in den US-Patentschriften 3 501 331, 3 669 711, 3 427 180, 3 455 721, 3.516 845, 3 634 121, 3 672 935 und 3 732 120 und in den japanischen Patentveröffentlichungen 48 545/70, 49 339/70, 93 245/70, 93 245/70, 92 246/70, 93 247/70, 94 874/70, 109 872/70, 112 038/70, 112 039/70, 112 040/70, 112 753/70, 112 754/70, 118 978/70, 118 979/70, 86 950/71 und dgl. beschrieben.

Gegebenenfalls können die Adsorbentien mit einem Binder auf einen Träger aufgezogen v/erden. Beispiele für die Träger sind vorstehend aufgeführt. Zu verwendeten Bindern . gehören solche, die in den oben aufgeführten Patentschriften und Patentanmeldungen angegeben sind, beispielsweise Styrol-Butadienkautschuklatices, Styrol-Butadien-Acrylnitrillatices; Proteine, wie beispielsweise Gelatine, Gummiarabicum, Albumin, Casein und dgl.; Cellulosederivate, wie. beispielsweise Carboxymethylcellulose, Hydroxyäthylcellulose und dgl.; wasserlösliche natürliche Materialien mit hohem Molekulargewicht, wie beispielsweise Polysaccharide, z.B. Agaragar, Natriumalginat, Stärke, Carboxyinethyl-

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stärke; wasserlösliche synthetische hochmolekulare Materialien, wie beispielsweise Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylsäure, Polyacrylamid und dgl.; Materialien von hohem Molekulargewicht, die in organischen Lösungsmitteln löslich sind, wie beispielsweise Nitrocellulose, Äthylcellulose, Polyester, Polyvinylacetat, Polyvinylidenchlorid, Copolymere von Vinylchlorid und Vinylidenchlorid und dgl. Diese Binder können auch für die Kapseldispersion verwendet werden. Das Verhältnis von Binder zu Adsorptionsmittel beträgt im allgemeinen 0 bis etwa 0,50 Gew.%, jedoch stellt dies keine Begrenzung dar. Die Adsorptionsmittel können gegebenenfalls zusammen mit üblichen Zusätzen vorliegen, beispielsweise UV-Absorptionsmitteln, Benetzungsmitteln, Emulgatoren, Stabilisatoren, Mattierungsmitteln und dgl.

Bezugnehmend auf die für den Druckmeßbogen der Erfindung erforderlichen Eigenschaften sollte zunächst eine Wechselbeziehung zwischen dem Belastungsdruck und Veränderungen der optischen Dichte oder der Schattierung in gefärbten Bildern durch Kontakt unter Druck innerhalb des zu messenden Druckbereiches hergestellt werden (beispielsweise eine proportionale oder umgekehrt proportionale Beziehung und dgl.). Meßfehler sollten für die vorstehende Wechselbeziehung gering sein und die Genauigkeit der Messung hoch.

Es wurde eine Reihe von Untersuchungen insbesondere bezüglich des obigen zweiten Erfordernisses durchgeführt und als Ergebnis wurde festgestellt, daß ein Druckmeßbogen, der geringe Meßfehler und äußerst hohe Meßgenauigkeit ergibt, für die Messung von Drücken, wie beispielsweise planaren Drücken, linearen Drücken und dgl. im Bereich von etwa 1 kg/cm bis etwa 200 kg/cm unter Anwendung von Mikrokapseln, bei denen das cf/D-Verhältnis im

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Bereich von etwa 1,5 x 10 ^ bis etwa 3,0 χ 10 liegt, wobei D den volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser (μ) und cf die numerische mittlere Wandstärke (μ) der Mikrokapseln darstellt, erhalten werden kann.

Gemäß der Erfindung wird in Betracht gezogen, daß der Durchmesser verschiedener Teilchen und die Wandstärke verschiedener Teilchen im wesentlichen so lang variieren kann als der volumenmäßige mittlere Teilchendurchmesser und die zahlenmäßigen mittleren Wandstärkewerte der vorliegenden Erfindung erfüllt werden. Das Verhältnis von Wandmaterial zu Farbbildneröl, die mechanischen Rührbedingungen bei der Emulgierung und die Menge des Emulgiermittels können unter Verwendung üblicher Maßnahmen auf dem Gebiet abgestimmt werden, um die Eigenschaften der Kapseln frei zu verändern, so daß sie die Erfordernisse der Erfindung erfüllen.

Bei der Durchführung der Erfindung wird ein Aufzeichnungsbogen zwischen die Teile gebracht, wo der Druck von dem zu messenden Gegenstand aufgebracht werden soll und Druck wird auf die T_eile aufgegeben, wobei der Aufzeichnungsbogen eine Farbe bildet je nach der Größe des aufgegebenen Drucks. Dann werden die Veränderungen der optischen Dichten oder Schattierungen der gebildeten Farbe abgelesen, um somit den Druck zu ermitteln. Der Belastungsdruck kann durch irgendein übliches Instrument abgelesen werden, wie beispielsweise ein Densitometer.oder es kann eine kalibrierte Kurve oder es können graphisch dargestellte Linien, die vorher hergestellt wurden, verwendet werden, welche die Beziehung zwischen den Dichten oder Farbtönen und dem aufgegebenen Druck zeigen.

Das Verfahren zur Messung von Drücken gemäß der Erfindung ist vorteilhaft, weil es einfach ist und keine großtechnischen Apparaturen benötigt, wie beispielsweise Ver-

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stärker, Detektoren, Aufzeichner und dgl. sowie keine hochqualifizierten Techniker oder komplizierte Berechnungen hinsichtlich der Festigkeit der Materialien benötigt im Gegensatz zu den üblichen Methoden zur Messung von Drücken, wie beispielsweise planare Drücke, lineare Drücke und dgl. unter Verwendung von Spannungsmessern, Belastungsmessern, druckempfindlichen Anstrichmitteln und dgl. Ferner ergibt das Verfahren der Erfindung, da es kaum durch die ebene Gestaltung der Oberfläche eines zu messenden Materials beeinflußt wird, einen weiteren Auswahlbereich für die zu messenden Materialien. Ein anderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß eine breite Druckverteilung, beispielsweise planare Drücke, lineare Drücke und dgl., gemessen werden kann und das Muster der Druckverteilung kann leicht während langer Zeiträume in Form eines Aufzeichnungsbogens gespeichert werden, während die meisten anderen üblichen Druckmeßmethoden lediglich eine punktweise Messung ergeben.

Der Druckmeßbogen der Erfindung ist ferner insofern vorteilhaft, als er die Nachteile der bisherigen druckempfindlichen Schichtstoffe, wie beispielsweise Kohlepapier, wodurch Hände und Kleidung verschmutzt werden und übermäßige Farbmarkierung erfolgt, beseitigt.

Darüber hinaus werden, wenn der Druckmeßbogen der Erfindung zur Messung von Drücken, wie beispielsweise planaren Drücken, linearen Drücken oder dgl. im Bereich von 1 kg/cm bis 200 kg/cm verwendet wird, äußerst zuverlässige Meßwerte mit geringerem Fehler und hoher Genauigkeit erhalten. Der volumenmäßige mittlere Teilchendurchmesser (D) und die numerische mittlere Wandstärke (cf) der in dieser Beschreibung verwendeten Mikrokapseln werden nach den nachfolgend beschriebenen Methoden bestimmt.

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(A) Methode zur Messung des volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmessers der Mikrokapseln

Zu 100 ml einer 1%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung wird eine Kapsellösung zu einer Konzentration von 10 bis 100 ppm (Feststoffgehalt) zugegeben und das System wird gerührt. Dann wird ein Coulter-Counter Modell TA, die allgemeine Meßvorrichtung für die Teilchengrößenverteilung (hergestellt von Coulter Electronics Co., Hialeah, Florida, U.S.A.) für die Messung verwendet, wobei der volumenmäßige mittlere Teilchendurchmesser (D) in üblicher Weise bestimmt wird.

(B) Messung der zahlenmäßigen mittleren Wandstärke der Mikrokapseln

Eine Mikrokapsellösung wird auf eine PET-Filmgrundlage aufgezogen, die einer üblichen Koronaentladungsoberflächenbehandlung unterzogen worden war, in Epoxyharz eingebettet, einen Tag und eine Nacht bei 6O³C stehengelassen, um das Epoxyharz zu härten und durch ein Supermicrotom-Gerät (Modell MT-I, hergestellt von Portablum Co.) so geschnitten, daß die Mikrokapseln in zwei Hälften geschnitten werden, um genaue Querschnittsabschnitte für die Wandstärkenbestimmung herzustellen. Es wird eine Photographic der so hergestellten mikrodünnen Scheiben unter Verwendung eines Transmissionselektronenmikroskops, Modell HII-12A..(herge-

. vergrößerung un-.

stellt von Hitachi Ltd.) bei etwa 10 000 bis 50 OOOfacnen / ter Anwendung einer Beschleunigungsspannung von 100 kV auf einem photographischen Film (Fuji-Electron-Mikroskop-FiIm, hergestellt von Fuji Photo Film Co. Ltd.) gemacht und die Wandstärke wird aus der Photographic gemessen und gemittelt, wodurch die numerische mittlere Wandstärke (μ) erhalten wird.

Die praktischen Wirkungen des Druckmeßbogens und das •Verfahren zur Druckmessung gemäß der Erfindung werden wei- I ter durch die folgenden bevorzugten Beispiele beschrieben, ·

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die lediglich zur Erläuterung und nicht zur Begrenzung dienen. Sämtliche Maßnahmen erfolgten bei Raumtemperatur, · falls nicht anders angegeben, und sämtliche Teile, Prozentgehalte und Verhältnisse sind auf das Gewicht bezogen, falls nicht anders angegeben.

Beispiel 1

5 Teile säurebehandelte Schweinehautgelatine und 4 Teile Gummiarabicum wurden in 350 Teilen Wasser bei 4O⁵C gelöst und 0,1 Teile Türkischrotöl wurden als Emulgiermittel weiterhin zugesetzt, wonach 45 Teile Farbbildneröl darin durch Emulgierung dispergiert wurden. Das Farbbildneröl war ein Öl aus 4 Teilen Diisopropylnaphthalin und 1 Teil Kerosin und enthielt darin gelöst 3 % Kristallviolettlacton. Zu dieser Dispersion wurde Wasser von 40⁰C zur Herstellung von 900 Teilen der Gesamtdispersion zugegeben und das Rühren wurde fortgesetzt, wobei darauf geachtet wurde, daß die Flüssigkeitstemperatur unterhalb hCPO gehalten wurde. Dann wurde 10%ige Essigsäure zur Einstellung des pH-Wertes der Lösung auf 4,0 bis 4,2 zugegeben, um Koazervierung bei 20⁰C herbeizuführen. Nach kontinuierlichem Rühren bei 2CPG während weiterer 20 min wurde die Lösung mit Eis-Wasser gekühlt, um den koazervierten Film, der sich rund um die Öltröpfchen abgeschieden hatte, zu gelieren. Nachdem die Flüssigkeitstemperatur 20⁰C erreicht hatte, wurden 7 Teile 37%iger Formaldehyd zugegeben und nachdem die Flüssigkeitstemperatur 1O⁰C erreicht hatte, wurden 40 Teile des Natriumsalzes von Carboxymethylcellulose zugesetzt und dann eine 15%ige wäßrige Natriumhydroxidlösung tropfenweise zugegeben, wobei darauf geachtet wurde, daß der pH-Wert auf 9 eingestellt wurde. Dann erfolgte während 20 min Erhitzung unter Rühren, um die Flüssigkeitstemperatwr auf

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zu bringen. Die Temperatur wurde dann auf 3CfO verringert und 10 Teile Celluloseflocken (50 bis 300 μ) und 20 Teile Maisstärke (10 bis 100 μ) wurden zugesetzt, um auf diese Weise eine Mikrokapseln enthaltende Überzugsdispersion zu erhalten.

Durch das oben beschriebene Verfahren wurde eine Überzugsdispersion erhalten, welche Mikrokapseln mit einem cT/D-Verhältnis (zwischen der zahlenmäßigen mittleren Wandstärke (Ζ) und dem volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser (D)) von 9,1 x 10"^ enthielt.

Die obige Überzugsdispersion wurde auf eine Kunststofffilmgrundlage (Polyäthylenterephthalat, das einer Koronaentladung sbehandlung unterzogen worden war) durch Walzenüberziehen zu einer Stärke von 5 g/m , bezogen auf Feststoffbasis, aufgezogen (die Überzugsmenge wird nachfolgend in gleicher Weise ausgedrückt) und unter Erhalt eines Druckmeßbogens (a) getrocknet.

Andererseits wurden 100 Teile saurer weißer Ton (4 bis 80 μ; durchschnittlich 8 μ), der mit Schwefelsäure behandelt war, 20 Teile Nitrocellulose und 350 Teile Äthylacetat in einer Kugelmühle während 24 Std. unter Erhalt einer Adsorptionsmittelüberzugsdispersion kömpoundiert. Die Überzugsdispersion wurde in gleicher Weise auf eine Kunststoffilmgrundlage in einer Überzugsmenge von 6 g/m unter Bildung des Druckmeßbogens (b) aufgezogen.

Die so erhaltenen Druckmeßbögen wurden zur Messung des Bindungsdrucks einer an der Verbindung zwischen einem Motorzylinderblock und dem Zylinderkopf befindlichen Dichtung verwendet, wobei die Druckmeßbögen (a) und (b) zwischen die Dichtung und den Zylinderkopf gebracht wurden, wobei die Farbbildner- und Adsorptionsmittelschicht einander gegenüberlagen, und wurden dann unter Druck unter Bildung von Farbe kontaktiert. .

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Um eine Wechselbeziehung von Druck und Farbe zu ermöglichen, wurden die gleichen Druckmeßbögen wie oben beschrieben in der gleichen gegenüberliegenden Weise angeordnet und miteinander unter Bildung von Farbe unter Druck im Bereich von 1 kg/cm bis 200 kg/cm stufenweise mit Druckanteilmengen von 2,5 kg/cm kontaktiert. Die so erhaltenen Farbmarkierungen wurden mittels eines Densitometers und graphisch dargestellter Linien, welche die Beziehung zwischen Druck und Farbdichte ergeben, gemessen.

Die zwischen der Dichtung und dem Zylinder wie oben angegeben, angeordneten Druckmeßbögen (a) und (b) wurden entfernt und die auf dem Druckmeßbögen (b) (mit Adsorptionsmittel überzogener Bogen) gebildete Farbdichte und die gefärbten Bilder wurden mittels des obigen Densitometers gemessen. Das Ergebnis wurde mit den graphisch dargestellten Linien zur Ermittlung des Druckwertes verglichen.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Spannungsmesser (hergestellt von Baldurin Locomotive Works) wurde zwischen eine Dichtung und einen Zylinderkopf wie in Beispiel 1 beschrieben als ein Vergleich angeordnet und der aufgegebene Druck wurde gemessen. Diese Methode unter Anwendung eines Spannungsmessers erfordert großtechnische Vorrichtungen einschließlich Verstärkern, Detektoren, ,AufZeichnern und dgl. und darüber hinaus konnte die Druckverteilung für breite Bereiche zwischen der Dichtung und den Zylinderkopf, die nach dem Verfahren der Erfindung gemessen werden konnte, nicht bestimmt werden.

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Verglelchsbeisplel 1-2

Als Vergleich wurde eine Überzugsdispersion, die Nitrokapseln mit einem Verhältnis der numerischen mittleren Wandstärke zu dem volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser cf/D = 3,5 x 10~² enthielt, in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Druckmeßbögen (a) und (b) wurden auch in der gleichen Weise v/ie in Beispiel 1 hergestellt und sie wurden zwischen der Dichtung und dem Zylinderkopf angeordnet, um den darauf aufgegebenen Druck zu messen.

Mit dieser Vergleichsmethode konnten exakte Druckmessungen nicht durchgeführt werden, da hohe Fehler und geringe Genauigkeit auftraten.

Die folgende Tabelle I zeigt die.Genauigkeiten der Druckmessung für den Druckbereich von 1 kg/cm bis 20 kg/cm unter Verwendung der Druckmeßbögen gemäß der Erfindung und der Druckmeßbögen des oben beschriebenen Vergleichsbeispiels.

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Tabelle I Genauigkeit

+1kg/cm² +2,5kg/cm +5kg/cm² +7,5kg/cm +lOkg/cm² +15kg/cnr

Erfindung

Vergleichsbeispiel
1-2 x

^₄ Die Symbole in der obigen Tabelle besitzen folgende Bedeutung:

-n4 ο : Meßbar obgleich mit gewissem Fehler

^m Δ : Beträchtlicher Fehler

χ : Nichtmeßbar

Es ist aus der Tabelle ersichtlich, daß die Verwendung des Druckmeßbogens gemäß der Erfindung Druckmeßwerte von viel höherer Genauigkeit und geringerem Fehler liefert als der Bogen des Vergleichsbeispiels

Beispiel 2

3 Teile Rhodamin-B-lactam und 3 Teile 3-Diäthylamino-7-methylfluoran wurden in 35 Teilen alkyliertem (Gemisch von Dibutyl-, Monobutyl- und Tributyl-)dipheny!methan gelöst, wozu 1 Teil des Additionsproduktes von Triraethylolpropan und Toluoldiisocyanat {Molverhältnis 3:1), 0,5 Teile des Additionsproduktes von Trimethyl ο !propan und Hexamethylendiisocyanat und 0,2 Teile des Additionsproduktes von Propylenoxid und Äthylendiamin zugesetzt wurden und darin gelöst wurden. Die so hergestellte Lösung wurde in einer Lösung dispergiert (emulgiert), welche 40 Teile Wasser enthielt, das 2 Teile Carboxymethylcellulose und 2 Teile darin gelösten Polyvinylalkohol enthielt. Die Temperatur während der Emulgierung betrug 2O⁵C. Nach Beendigung der Emulgierung wurden 150 Teile Wasser zugesetzt und das System unter Ruh-. ren auf 70⁰C erhitzt. Dann wurde die Temperatur auf 30⁰C herabgesetzt und bei 30⁰C wurden 5 Teile Celluloseflocken und 10 Teile oxidierte Stärke (beide wie in Beispiel 1) zugegeben, wobei eine Mikrokapseln enthaltende Überzugsdispersion erhalten wurde.

Eine Überzugsdispersion, die Mikrokapseln mit einem Verhältnis der numerischen mittleren Wandstärke (cf) zu dem volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser (D): cf/D = 5,2 χ 10 aufwies, wurde erhalten.

Die oben beschriebene Überzugsdispersion der Mikrokapseln wurde auf einen Papierträger mit einem Luftmesser in einer Menge von 5 g/m aufgezogen und unter Erhalt eines

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Aufzeichnungsbogens getrocknet.

Andererseits wurden 50 Teile p-Fhenylphenolformaldehyd, 100 Teile Butylacetat und 100 Teile Toluol in einer Kugelmühle während 25 Std. unter Erhalt einer Adsorptionsini ttelüberzugsdispersion vermischt. Die Adsorptionsmitteltiberzugsdispersion wurde auf die oben beschriebene Färbbildnerschicht in einer Menge von 6 g/m aufgezogen und dann unter Erhalt eines Einblatt-Druckmeßbogens getrocknet.

Der so hergestellte Druckmeßbogen wurde in die Verbindung eines Flanschs und eines Ventils zur Messung der Druckverteilung und der Druckwerte in der Verbindung angeordnet und Druck wurde unter Farbbildung aufgegeben.

Ein anderer Druckmeßbogen vom gleichen Typ wurde zur Ausbildung der Farbe unter Druck als Vergleichsprobe ver~ wendet, wobei Druckstufen in Anteilen von Jeweils 5 kg/cm aufgegeben wurden.

Der in der Verbindung von Flansch und Ventil angeordnete Druckmeßbogen wurde herausgenommen, mit der oben beschriebenen Vergleichsprobe verglichen und der Spannungsdruck und dessen Verteilung wurde aufgrund der gebildeten Farbdichte gemessen.

Vergleichsbeispiel 2-1

Eine Ladungszelle unter Verwendung eines Spannungsmessers (Modell HVH-1000-V, Druckübertrager, hergestellt von Showa Sokki Co. Ltd.) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 in die Verbindung eines Flanschs und eines Ventils zum Vergleich angeordnet und der Druck gemessen. Die Druckmessung mit einer Ladungsz&lle erfordert aufwendige Instrumente. Ferner können, obgleich theoretische Ladungswerte je Flächeneinheit der Verbindung ermittelt ,werden können, tatsächlich existierende höhere oder niedrigere Belastungswerte und die Druckverteilung nicht mit

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einer Ladungszelle gemessen werden.

Es ist somit ersichtlich, daß die Verwendung des Druckmeßbogens der Erfindung Druckmessungen im Vergleich zu einer Belastungszelle vereinfacht und dadurch nicht nur punktförmige Drücke ermittelt werden können, sondern auch die Druckverteilung für einen breiten Bereich.

Vergleichsbeispiel 2-2

Ein druckempfindlicher Schichtstoff wurde als ein Vergleichsbeispiel in die Verbindung eines Flansche und eines Ventils in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 zur Messung des Drucks angeordnet. Der druckempfindliche Schichtstoff zeigte deutliche Farbmarkierung und Hände und Kleidung des Bedienungspersonals wurden beschmutzt. Ferner kann der druckempfindliche Schichtstoff, da die Druckabhängigkeit der Farbveränderungen darin weniger empfindlich ist, Druck in höchstens zwei oder drei Stufen wiedergeben und ist somit weit entfernt von einer exakten Druckmessung mit hoher Genauigkeit und geringem Fehler, was jedoch mit dem Druckmeßbogen gemäß der Erfindung erreichbar ist.

Die Erfindung wurde vorstehend im einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben, ohne darauf begrenzt zu sein.

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Claims

Patentansprüche

( 1J Druckmeßbogen gekennzeichnet durch einen Träger und eine darauf aufgebrachte Schicht, die Mikrokapseln enthält, wobei das Verhältnis der numerischen mittleren Wandstärke (cO zu dem volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser (D) der Mikrokapseln im Bereich von cT/D = etwa 1,5 x 10"^ bis etwa 3,0 χ 10~² liegt.
2. Druckmeßbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis cf/D der Mikrokapseln im Bereich von cf/D = 2,0 χ 10"^ bis 3,0 χ 10"² liegt.
3. Druckmeßbogen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis cT/D der Mikrokapseln im Bereich von cT/D = 2,5 x 10"° bis 3,0 χ 10 liegt.
4. Druckmeßbogen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht, die einen Farbbildner enthaltende Mikrokapseln aufweist und eine adsorptionsmittelhaltige Schicht auf den gleichen oder gegenüberliegenden Seiten eines Trägers enthalten sind.
5. Druckmeßbogen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine Schicht, welche einen Farbbildner enthaltende Mikrokapseln aufweist und eine adsorptionsmittelhaltige Schicht auf verschiedenen Trägern enthalten sind.
6. Verfahren zur Druckmessung, dadurch gekennzeichnet , daß ein Druckmeßbogen, der eine

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Mikrokapseln enthaltende Schicht auf einem Träger aufweist, wobei das Verhältnis der numerischen mittleren Wandstärke · (ei) zu dem volumenmäßigen mittleren Teilchendurchmesser (D) der Mikrokapseln im Bereich ö/D = etwa 1,5 x 10 bis etwa

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3,0 χ 10 liegt, mit einer Meßstelle eines zu messenden Gegenstandes unter Farbbildung unter Druck kontaktiert wird und der Druck aus den Veränderungen der optischen Dichten oder Farbtönungen des auf dem Druckmeßbogen erzeugten Farbbildes bestimmt wird, wobei sich die Ausbildung des Farbbildes durch den Kontakt unter Druck zwischen der Schicht, welche die Farbbildner enthaltenden Mikrokapseln aufv/eist und einer adsorptionsmittelhaltigen Schicht ergibt.

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