DE3324241C2 - Temperaturanzeigendes Beschichtungsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturanzeigendes Beschichtungsmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs. Solche Beschichtungsmittel dienen dazu, die Erwärmung auf die richtige Temperatur von z. B. wärmeschrumpfbaren Kabelmuffen oder die Überhitzung von Bauteilen oder Maschinen anzuzeigen. Methoden der chemischen Temperaturmessung sind z. B. bekannt aus einem Sonder­ druck der Firma von A.W. Faber-Castell mit dem Titel "Anwendungsgebiete der flächenmäßigen Temperaturbestimmung nach dem Farbumschlagverfahren", von Alfred Zimmler. Dabei werden Schwermetallsalze verwendet, deren Haftfestigkeit durch Beimischen eines Harzes verbessert wird. Der mit Spiritus verrührte streichfähige Brei wird wie eine Farbe aufgetragen. Die Farbänderung beruht auf chemischen Reaktionen, z. B. Abspaltung von Kohlendioxid oder Ammoniak, oder Oxidation und Zersetzung der Pigmente. Die Farbreaktionen im Bereich von 40 bis 150°C beruhen zumeist auf der Abspaltung von Wassermolekülen. Das hat zur Folge, daß der Farbumschlag innerhalb von Stunden oder Tagen je nach der vorhandenen Luftfeuchtigkeit, auf den Ausgangsfarbton zurückgeht.

In Chemical Reviews 68 (1968), Seiten 649 bis 657, wird auf die reversible Farbänderung von Metallegierungen, z. B. Kupfer-Zink, Silber-Zink, bei Erreichen einer bestimmten Temperatur hingewiesen. Aus der DE-AS 12 53 386 ist es bekannt als Temperaturindikator für Temperaturen zwischen 580°C und 1100°C ein pulvriges farbiges Gemisch aus hochtemperaturbeständigen Metalloxyden und Bortrioxyd bzw. Salzen der Borsäure als Bindemittel zu verwenden.

Aus der DE-OS 29 51 921 ist eine temperaturanzeigende Zusammensetzung bekannt, deren Farbänderung im allgemeinen irreversibel ist. Der organische Bestandteil dieser Zusammensetzung schmilzt beim Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur und zersetzt sich. Das Zersetzungsprodukt weist dann eine unterschiedliche Färbung auf. Zusätzlich erfolgt beim Schmelzen gewöhnlich eine Änderung des Brechungsindexes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoff anzugeben, der eine bleibende sichtbare Veränderung an der Oberfläche eines wärmeerholbaren Gegenstandes erzeugt, wenn der Gegenstand auf eine bestimmte Temperatur erwärmt wurde.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst wie im Anspruch ange­ geben. Die erfindungsgemäße Lösung weist folgende Vorteile auf:

• - Die Anzeigetemperatur ist in kleinen Stufen einstellbar durch Wahl geeigneter Metalle oder deren Legierungen.
• - Die chemische Affinität der Metallpartikel zur Oberfläche des zu messenden Körpers ist im allgemeinen geringer als bei Verwendung von farbändernden Pigmenten aus anorgani­ schen oder organischen, chemischen Verbindungen.
• - Die Metalle sind im Gegensatz zu vielen Metallsalzen nicht giftig.
• - Die Erkennbarkeit ist auch bei ungünstigen Beleuchtungs­ verhältnissen günstiger als bei einer reinen Farbänderung von beispielsweise purpur nach blau oder grün nach braun.

Als Werkstoff für die schuppenförmigen Metallpartikel eig­ nen sich je nach gewünschtem Anzeigebereich Zinn, Indium, Blei und deren Legierungen sowie Legierungen die unter der Bezeichnung Leichtmetallote, Silberlote oder Messinglote be­ kannt sind.

Als Bindemittel eignen sich die aus der Farbenherstellung be­ kannten Stoffe, soweit sie sich für den gewünschten Tempera­ turbereich eignen.

Die Größe der Schuppen ist dem jeweiligen Anwendungszweck anpaßbar. Für den Anzeige-Effekt infolge Strukturänderung ist die Größe relativ belanglos, sofern sich der visuell wahr­ nehmbare Effekt der Oberflächenveränderung der Schuppen oder des Schmelzens derselben zur naturgemäßen Kugelform noch ein­ deutig ergibt. Die Temperaturanzeige der metallischen Par­ tikel besteht darin, daß sie schmelzen und dabei ihre Schup­ penstruktur in eine (aufgrund der freiwerdenden Oberflächen­ spannung) Kugelstruktur ändern. Das optische Bild ändert sich dabei (je nach Menge und Größe der Partikel) von einem matten oder auch blanken metallischen Glanz der beschichteten Stelle in eine mit wenigen, kaum mehr erkennbar kleine Schmelzperlen behaftete Stelle.

In der Regel sind selbst Aufschlämmungen aus feinsten Metall­ partikeln durch Verschmelzungseffekte bei Erreichen der Tem­ peratur als Temperaturindikator geeignet. Aber auch relativ großflächige Schuppen bis zu mehreren mm Durchmesser eignen sich je nach Körpergröße des zu messenden Objektes oder des­ sen infolge der Wärmeeinleitung erfolgenden Verformungsgra­ des. Im Grenzfall ist die Beschichtung der zu messenden Ober­ fläche als relativ großflächige folienartige Totalbedeckung vorstellbar. Aus Wirtschaftlichkeitsgründen wird man in der Regel einer Besprühung oder Betupfung mit der thermometri­ schen Beschichtungsmasse den Vorzug geben.

Verfahren zur Aufbringung sind je nach Wahl der Partikel­ größe übliche Spritzverfahren, Pinselauftrag und Bedruck­ ungsverfahren. Für das Aufbringen von größeren Metallschup­ pen (mehrere Millimeter Durchmesser) sind Verfahren ähnlich dem Aufdrucken von Goldbuchstaben oder das als "Letraset"® bekannte Verfahren geeignet.

Ausgeführt wurde die Erfindung mit dem alkohollöslichen Harz Nr. 2831-4 der Fa. Faber-Castell und mit einer Lösung von Polymethacrylat in Butylacetat als Binde- und Haftmittel für schuppenförmige Metallpartikel von ca. 10 bis 20 µm Dicke und 1 mm² bis 20 mm² Fläche. Die Metallpartikel wurden durch Schneiden von Folien aus reinem Zinn, Lötzinn L Sn 60 und reinem Blei gewonnen.

Bei kleinen Metallpartikeln wurde die Mischung aus Bindemittel und Partikeln so gewählt, daß ca. 5 Partikel pro cm² bestrichener Oberfläche abgelagert wurden. Für kleine Partikel wurde Pinselauftrag bevorzugt. Größere Partikel wurden durch Aufstreuen auf die mit Bindemittel vorgestrichene Oberfläche aufgebracht. Die Erprobung mit pulverförmigen Metallpartikeln erfolgte durch Mischungen aus je 50% Volumenanteil Bindemittel und Partikel. Die Auftragung geschah durch Offset-Technik in Form eines Rasters von ca. zwei kreisförmigen Tupfern pro cm² Oberfläche. Jeder Tupfer hatte ca. 2 mm Durchmesser.

Es wurden auch Ausführungen der Erfindung mit Metallfolien erprobt, die vorher auf einer Seite mit einer dünnen Schicht Heißschmelzkleber, z. B. aus der Typenreihe Macromelt von Fa. Henkel (Düsseldorf), beschichtet waren. Der Auftrag erfolgte durch Erwärmen, während sie mit ihrer Heißschmelzkleberschicht auf die zu beschichtende Oberfläche gedrückt wurden. Als vorteilhaft erwies es sich, diese Folien nicht ganzflächig sondern nur als Punkteraster aufzubringen.

Claims (1)

1. Temperaturanzeigendes Beschichtungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es schuppenförmige Partikel aus Zinn, Indium, Blei, deren Legierungen, sowie Leichtmetalloten, Silberloten oder Messingloten und ein Bindemittel oder Haftvermittler enthält.