EP1603989B1 - Zusammensetzung zur herstellung eines duroplasten mit thermochromen eigenschaften - Google Patents

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EP1603989B1
EP1603989B1 EP04718647A EP04718647A EP1603989B1 EP 1603989 B1 EP1603989 B1 EP 1603989B1 EP 04718647 A EP04718647 A EP 04718647A EP 04718647 A EP04718647 A EP 04718647A EP 1603989 B1 EP1603989 B1 EP 1603989B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermoset
composition according
thermochromic
components
temperature
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04718647A
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English (en)
French (fr)
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EP1603989A1 (de
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Arno Seeboth
Detlef Lötzsch
Jörg KRIWANEK
Andreas Lutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stowe Woodward F & E GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Stowe Woodward F & E GmbH
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
Application filed by Stowe Woodward F & E GmbH, Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Stowe Woodward F & E GmbH
Publication of EP1603989A1 publication Critical patent/EP1603989A1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B3/00—Presses characterised by the use of rotary pressing members, e.g. rollers, rings, discs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/08—Pressure rolls
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F5/02—Drying on cylinders
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0233—Soft rolls

Definitions

  • the invention relates to a composition for producing a thermoset having thermochromic properties according to the preamble of patent claim 1 and to the use of such a composition according to the preamble of patent claim 13.
  • Thermosets are needed for a variety of applications. Often, these applications relate to areas where temperature critical processes are performed and / or where active temperature control is required. Such temperature controls are od so far in a conventional manner, ie od with a thermometer, with thermocouples. Like. Temperaturmeßhabilit and the associated electronics, so usually very indirect, carried out in an indirect manner. Furthermore, usually only a local temperature measurement is carried out by hitherto customary temperature measuring methods, which is assumed to be representative of a larger range; However, an exact temperature determination over a large area is not possible or very expensive with these conventional methods.
  • thermochromic compositions and laminates have been developed which change their optical properties at certain temperatures.
  • previously known compositions change in the course of a temperature increase or decrease from an opaque to a transparent appearance. Exact statements about a particular temperature can not be made or only very roughly.
  • thermochromic property which is on the one hand lichtabtranend and on the other hand translucent.
  • a thermochromic material is enclosed therein in a transparent resin, so that the local laminate appears either transparent or opaque depending on the temperature.
  • thermochromic, opaque transparent composition containing a dispersion in a vinyl chloride-vinyl acetate copolymer matrix resin and obtained by mixing a reversibly thermochromic material with a hindered amine compound.
  • the coloring components are first processed into small particles and then distributed in the vinyl chloride-vinyl acetate copolymer matrix in the form of a dispersion. In this way it is avoided that reactive resin starting components react to a significant extent with coloring components, which has always resulted in a significant loss of color intensity and a loss of sensitivity for a color change with temperature changes.
  • a disadvantage of the method disclosed therein is the fact that the small particles at least are superficially attacked by the reactive, the resin-forming components, wherein, depending on the curing rate of the resin also mentioned above disadvantages occur.
  • the local method is only applicable for relatively few dyes, as they must be processed to solids.
  • the object of the present invention is to provide a composition for the production of a thermoset with thermochromic properties, which avoids the above-mentioned disadvantages, wherein the wide variety of usable dye and resin systems compared to the prior art is extended.
  • thermoset with thermochromic properties which consists of a mixture of a thermochromic composite and starting components for the production of thermosets, wherein the thermochromic composite each having at least one of the following components: dye, developer, flux, surface-active Fabric and polymer.
  • thermochromic component herein is the dye-developer combination, including a suitable flux, which components are each specifically combined for a particular color change at a particular temperature.
  • the surfactant and / or surfactant in combination with the flux advantageously permits the use of a wide variety of dye-developer systems because the surfactant or combination of the surfactant with the flux provides shielding of the functional groups of the starting components Production of the thermoset over the dye-developer system takes place.
  • the surfactant components and fluxes can also be based on a high molecular weight structure.
  • thermosets are not subject to any limitation.
  • surfactant and, depending on the dye system and the flux to adapt to the respective requirements.
  • thermochromic composite in the mixture is substantially inertized in relation to the starting components for producing the thermoset.
  • thermochromic composite is obtained by surrounding the composite or, in particular, the dye with a protective shield consisting of a surfactant and / or a polymer and / or a mixture of surfactant and polymer consists.
  • the shield is preferably constructed in the form of a micelle.
  • the surfactant is present in the overall system in a concentration which has advantageously reached or exceeds the critical micelle concentration CMC in a polar solvent.
  • Water is preferably used as the reference solvent, but there are no restrictions in this respect, and the solvent system used can be adapted at will at any time to the components of the thermochromic composite as well as to the starting components for the production of thermosets. The same applies to the pH to be used as well as the reaction temperature, which are adapted to the respective material system in each case chosen so that a micelle formation can take place.
  • at least the dye-developer system is advantageously shielded from the reactive groups of the starting components for producing the thermoset, so that destruction or denaturation of the coloring substances is avoided.
  • the melting agent serves to improve the intermixability of the thermochromic composite with the starting components for producing the thermoset material also in turn shielding the dye-developer system from the resin-forming components. Furthermore, it initiates the temperature-controlled change of the state of aggregation of the complex.
  • the structure of the flux ensures a balanced hydrophobicity-hydrophilic balance.
  • the functional groups are arranged in close proximity to a terminal hydrophobic structural part.
  • precondensates or monomers are also included here in a broad sense. All starting components for the production of thermosets may have more than one active functional group.
  • the components of the composition are selected from one or more of the substances mentioned in Table 1 below: ⁇ u> Table 1 ⁇ / u> dye Phthalides, fluorones, spiropyranes developer Phenols, organic acids and their derivatives flux Paraffins, saturated and unsaturated alcohols, acids, esters, amides, amines surfactant Ionic and nonionic surfactants, dioctylsulfosuccinate, C-12 sulfobetaine, C-16 amine oxide, Na dodecyl sulfate, cetyltrimethylammonium bromide
  • Starting components for the production of thermosets Polyesters, formaldehyde resins, epoxy resins, polyurethanes, hydroxycarboxylic acids, dialcohols, diepoxides, diisocyanates, diamines, vinyl monomers, diene adducts of maleic acid, phthalic acid derivatives polymer PVA, polyacrylic acid, polyether, polyester,
  • inventively preferred concentrations of the components of the composition are shown in Table 2 below: ⁇ u> Table 2 ⁇ / u> component Wt .-% preferably wt.% particularly preferred% by weight dye 0.005 to 0.8 0.01-0.5 0.1-0.25 developer 0.005 to 1.6 0.01-1.0 0.1-0.5 flux 0.5-6.5 0.1-6.0 1.0-3.0 surfactant 0.008 to 2.3 0.01-2.0 0.2-0.6 Starting components for the production of thermosets 87.5 to 99.9 90.0 to 99.5 95.0 to 98.5 polymer 0.05 to 7.3 0.11 to 6.1 0.5-3.0
  • thermochromic composite according to the invention enables the production of a thermoset which, depending on the temperature, exhibits at least one clearly defined color change.
  • the color change in this case corresponds to a defined color transition from a first color to a second color, wherein a color transition in the form of mixed colors of the first and the second color is not or at most very subordinate takes place.
  • a color change from blue as a first color to red as a second color without violet nuances is possible.
  • the composition according to the invention can advantageously be used for the production of thermosets which, at a specific transition temperature, show a clearly defined color change and thus can be used, for example, as indicators of critical temperatures without an interpretation of a color transition, which is often subject to subjective influences. must be made.
  • thermochromic composite may contain a plurality of dye-developer systems, each of which stands for at least one clearly defined color change, so that a large temperature range can be covered with several transition temperatures.
  • preferred dye-developer systems can carry out at least one further optically representable transition into the transparent in addition to at least one clearly defined color change. In this way, depending on the dye-developer system, ensures that depending on the temperature for the viewer only one dye-developer system optically active appears so that mixed colors by interference of different dye-developer systems be avoided.
  • the use of the thermochromic composite in the composition according to the invention further enables the production of a thermoset in which, depending on the temperature, a particularly reversible, sharp color change takes place within a clearly defined temperature interval.
  • the temperature interval i. the temperature range within which the color change is completed, in a range of 15 K, preferably within a temperature interval of 8 K and particularly preferably within a temperature interval of 2 K.
  • thermally unproblematic systems for example, a high color change temperature interval of 15 K or higher can be selected, while thermally sensitive systems with a small color change temperature interval of 2 K or possibly also be equipped smaller.
  • thermochromic composite of the composition according to the invention makes it possible to produce a thermoset material which has a plurality of color changeover points. This can be realized by the fact that a dye-developer system can perform several color changes. In one alternative, multiple color-change switching points are achieved in that the thermochromic composite has a plurality of dye-developer systems, each active at different temperatures. It may also be possible that two or more dyes each with one or more developer (s) at different temperatures show an activity in terms of the formation of different colors.
  • thermoset can be produced with the composition according to the invention, which has the same color properties in all spatial directions.
  • thermoset orientation of the thermoset material is irrelevant, whereby processing of the thermoset to a product such as a molded part is considerably simplified.
  • At least one color change is irreversible.
  • thermochromic composite may be functionally present within a supramolecular molecular structure.
  • the flux and the surface-active substance are suitable for this purpose, wherein a chemical combination of dye and / or developer and / or flux and / or surface-active substance within a structure, but here at different bonding points of the invention is included.
  • the object of the invention by use of an aforementioned composition for the production of housings, in particular of bearings or pumps, scrapers, covers, in particular for machines, monitoring and display devices and for a visible temperature control, in particular in the adhesive bonding and quality assurance ,
  • sulfobetaine with a chain length of 12 carbon atoms and 0.25 g of polyacrylic acid.
  • the mixture is heated to 85 ° C and stirred at 750 rpm.
  • 2.5 g of the dye complex This consists of bisphenol A, crystal violet lactone and 1-octadecanol in the weight ratio of 2: 1: 15.
  • the mixture is stirred for a further 2.5 hours at 85 ° C.
  • a stable emulsion is formed.
  • 30 g of an aqueous 7.5% solution of methylolmelamine over a period of 5 minutes. The mixture is stirred again for 3 hours.
  • thermochromic composite can be easily filtered and dried.
  • the TK is doped with stirring directly into a resin-hardener mixture (ratio by weight 10: 4), wherein 4.5 wt .-% TK are in the mixture.
  • the finished thermoset or the finished duromer has stable thermochromic properties. It reversibly switches between blue and colorless at 60 ° C.

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  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Herstellung eines Duroplasten mit thermochromen Eigenschaften gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie die Verwendung einer solchen Zusammensetzung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.
  • Duroplaste werden für eine Vielzahl von Anwendungen benötigt. Oftmals betreffen diese Anwendungen Bereiche, in denen temperaturkritische Verfahren durchgeführt werden und/oder in denen eine aktive Temperaturkontrolle notwendig ist. Solche Temperaturkontrollen werden bislang auf herkömmliche Weise, d.h. mit einem Thermometer, mit Thermoelementen od. dgl. Temperaturmeßverfahren und der zugehörigen Elektronik, also in aller Regel auf indirekte Weise sehr aufwendig, durchgeführt. Des weiteren wird durch bisher übliche Temperaturmeßverfahren in aller Regel nur eine lokale Temperaturmessung vorgenommen, die als repräsentativ für einen größeren Bereich angenommen wird; eine exakte Temperaturbestimmung über einen großflächigen Bereich ist mit diesen herkömmlichen Verfahren jedoch nicht möglich oder sehr aufwendig. Insbesondere eine optische Kontrolle scheidet unter der Verwendung vorgenannter Verfahren praktisch völlig aus, da eine solche, selbst bei Heranziehung sehr vieler Temperaturmeßsensoren eine sehr großflächige Anzeigeeinrichtung mit sehr vielen unübersichtlichen Temperaturangaben erfordern würde. Insbesondere in kritischen Bereichen würde eine solche, zwangsläufig unübersichtliche Anzeigetafel unvermeidlich zu Problemen führen.
  • Es besteht deshalb ein dringendes Bedürfnis an einer einfachen Temperaturüberwachungsvorrichtung, die insbesondere für die Temperaturüberwachung großflächiger Bereiche geeignet ist. Für eine solche Anwendung wurden deshalb thermochrome Zusammensetzungen und Laminate entwickelt, die bei bestimmten Temperaturen ihre optischen Eigenschaften ändern. In aller Regel verändern sich bisher bekannte Zusammensetzungen hierbei im Verlauf einer Temperaturerhöhung oder -erniedrigung von einer undurchsichtigen in eine durchsichtige Erscheinungsform. Exakte Aussagen zu einer jeweiligen Temperatur lassen sich damit nicht oder nur sehr grob machen.
  • Hierzu beschreibt die EP 1 211 299 A2 ein Laminatbauteil mit einer reversiblen thermochromen Eigenschaft, die darin besteht, einerseits lichtabschirmend und andererseits lichtdurchlässig zu wirken. Zu diesem Zweck wird dort ein thermochromer Stoff in ein transparentes Harz eingeschlossen, so daß das dortige Laminat je nach Temperatur entweder transparent oder lichtundurchlässig erscheint.
  • Ferner beschreiben die US 4,617,350 und die US 4,861,835 Polymerzusammensetzungen für die Anwendung in optischen und optoelektronischen Geräten, die auf einem Acrylsäure- oder Metacrylsäureesterbasispolymer beruhen, das mit einem Copolymer von Vinylidenfluorid und Hexafluoraceton versetzt ist. Diese dort offenbarten Harzzusammensetzungen weisen keine Farbwechseleigenschaften auf, sondern zeigen nur einen Opak-Transparent-Übergang.
  • Demgegenüber beschreibt die EP 0 677 564 eine thermochrome, opak-transparente Zusammensetzung, die eine Dispersion in einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer-Matrixharz enthält und durch Mischen eines reversibel thermochromen Materials mit einer sterisch gehinderten Aminverbindung erhalten wird. Die farbgebenden Komponenten werden dort zunächst zu kleinen Teilchen verarbeitet und anschließend in der Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymermatrix in Form einer Dispersion verteilt. Auf diese Weise wird vermieden, daß reaktive Harzausgangskomponenten in erheblichem Umfang mit farbgebenden Komponenten reagieren, was bis dato immer zu einem erheblichen Verlust an Farbintensität und zu einem Verlust an Empfindlichkeit für einen Farbwechsel bei Temperaturänderungen geführt hat. Nachteilig bei dem dort offenbarten Verfahren ist jedoch die Tatsache, daß die kleinen Partikel zumindest oberflächlich von den reaktiven, das Harz bildenden Komponenten angegriffen werden, wobei in Abhängigkeit der Aushärt-Geschwindigkeit des Harzes ebenfalls oben genannte Nachteile auftreten. Darüber hinaus ist das dortige Verfahren nur für relativ wenige Farbstoffe anwendbar, da sich diese zu Feststoffen verarbeiten lassen müssen. Darüber hinaus dürfen die dortigen Farbstoffe nur eine geringe Reaktivität gegenüber den Harzausgangskomponenten aufweisen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusammensetzung zur Herstellung eines Duroplasten mit thermochromen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, mit der die oben genannten Nachteile vermieden werden, wobei die Variationsvielfalt der verwendbaren Farbstoff- und Harzsysteme gegenüber dem Stand der Technik erweitert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Zusammensetzung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Zusammensetzung zur Herstellung eines Duroplasten mit thermochromen Eigenschaften gelöst, die aus einer Mischung eines thermochromen Komposits und Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten besteht, wobei das thermochrome Komposit jeweils zumindest eine der folgenden Komponenten aufweist: Farbstoff, Entwickler, Schmelzmittel, grenzflächenaktiver Stoff und Polymer.
  • Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt in der Verwendung eines grenzflächenaktiven Stoffs in Kombination mit einem Farbstoff-Entwickler-System und einem Schmelzmittel. Die thermochrome Komponente besteht hierbei in der Farbstoff-Entwickler-Kombination, einschließlich eines geeigneten Schmelzmittels, wobei die Komponenten jeweils spezifisch für einen bestimmten Farbwechsel bei einer bestimmten Temperatur kombiniert sind. Der grenzflächenaktive Stoff und/oder der grenzflächenaktive Stoff in Kombination mit dem Schmelzmittel ermöglichen in vorteilhafter Weise die Verwendung sehr zahlreicher Farbstoff-Entwickler-Systeme, da durch den grenzflächenaktiven Stoff oder einer Kombination des grenzflächenaktiven Stoffs mit dem Schmelzmittel eine Abschirmung der funktionellen Gruppen der Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten gegenüber dem Farbstoff-Entwickler-System erfolgt. Die grenzflächenaktiven Komponenten und Schmelzmittel können auch auf einer hochmolekularen Struktur basieren. Somit ist es möglich, nahezu beliebige Farbstoff-Entwickler-Systeme zu verwenden, wobei auch die Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten keiner Limitierung unterliegen. Je nach verwendetem System ist es lediglich notwendig, insbesondere den grenzflächenaktiven Stoff und je nach Farbstoffsystem auch das Schmelzmittel den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.
  • Erfindungsgemäß ist das thermochrome Komposit in der Mischung gegenüber den Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten im wesentlichen inertisiert.
  • Eine solche Inertisierung kann je nach Farbintensität des jeweiligen Farbstoffs durch eine Mikroverkapselung unter Inkaufnahme der damit einhergehenden Nachteile, wie beispielsweise einer Opakisierung der Kapsel stattfinden. Erfindungsgemäß ist es jedoch bevorzugt, daß die Inertisierung des thermochromen Komposits dadurch erhalten wird, daß das Komposit bzw. insbesondere der Farbstoff von einem Schutzschild umgeben ist, der aus einem grenzflächenaktiven Stoff und/oder einem Polymer und/oder einem Gemisch aus grenzflächenaktivem Stoff und Polymer besteht. Der Schutzschild ist vorzugsweise in Form einer Micelle aufgebaut. An dieser Stelle sei betont, daß das Polymer und der grenzflächenaktive Stoff, insbesondere Tensid, nicht zwingend als Gemisch im physikalischen Sinne vorliegen müssen, sondern auch chemisch miteinander verbunden sein können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt der grenzflächenaktive Stoff im Gesamtsystem in einer Konzentration vor, die in einem polaren Lösungsmittel vorteilhafter Weise die kritische Micellkonzentration CMC erreicht hat oder überschreitet. Als Referenzlösungsmittel wird bevorzugt Wasser verwendet, jedoch bestehen in dieser Beziehung keinerlei Einschränkungen, wobei das verwendete Lösungsmittelsystem jederzeit beliebig auf die Komponenten des thermochromen Komposits sowie auf die Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten angepaßt werden kann. Selbiges gilt für den zu verwendenden pH-Wert sowie die Reaktionstemperatur, die dem jeweiligen Stoffsystem angepaßt jeweils so gewählt werden, daß eine Micellbildung stattfinden kann. Innerhalb der Micellen werden erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise zumindest das Farbstoff-Entwickler-System gegenüber den reaktiven Gruppen der Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten abgeschirmt, so daß eine Zerstörung bzw. Denaturierung der farbgebenden Substanzen vermieden wird.
  • Das Schmelzmittel dient einerseits einer besseren Durchmischbarkeit des thermochromen Komposits mit den Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten als auch seinerseits einer Abschirmung des Farbstoff-Entwickler-Systems gegenüber den harzbildenden Komponenten. Des weiteren initiert es temperaturgesteuert die Änderung des Aggregatzustandes des Komplexes. Die Struktur des Schmelzmittels gewährleistet eine ausgewogene Hydrophobie-Hydrophilie-Ballance. Hierzu sind die funktionellen Gruppen in enger Nachbarbarschaft mit einem endständigen hydrophoben Strukturteil angeordnet. Als polymere Komponenten werden hier im weitgefassten Sinn auch Vorkondensate oder Monomere einbezogen. Alle Ausgangskomponente zur Erzeugung der Duroplaste können mehr als eine aktive funktionelle Gruppe besitzen. Erfindungsgemäß sind die Komponenten der Zusammensetzung aus einer oder mehrerer der gemäß nachfolgender Tabelle 1 genannten Substanzen ausgewählt: Tabelle 1
    Farbstoff Phtalide, Fluorone, Spiropyrane
    Entwickler Phenole, organische Säuren und deren Derivate
    Schmelzmittel Paraffine, gesättigte und ungesättigte Alkohole, Säuren, Ester, Amide, Amine
    grenzflächenaktiver Stoff Ionische und nichtionische Tenside, Dioctylsulfosuccinat, C-12 Sulfobetain, C-16 Aminoxid, Na-Dodecylsulfat, Cetyltrimethylammoniumbromid
    Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten Polyester, Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyurethane, Hydroxycarbonsäuren, Dialkohole, Diepoxide, Diisocyanate, Diamine, Vinylmonomere, Dienaddukte der Maleinsäure, Phthalsäurederivate
    Polymer PVA, Polyacrylsäure, Polyether, Polyester, Styren, Polyacrylamid, Polyethylen, Polypropylen, Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Melamine
  • Die erfindungsgemäß bevorzugten Konzentrationen der Komponenten der Zusammensetzung sind nachfolgender Tabelle 2 zu entnehmen: Tabelle 2
    Komponente Gew.-% bevorzugt Gew.-% besonders bevorzugt Gew.-%
    Farbstoff 0,005-0,8 0,01-0,5 0,1-0,25
    Entwickler 0,005-1,6 0,01-1,0 0,1-0,5
    Schmelzmittel 0,5-6,5 0,1-6,0 1,0-3,0
    grenzflächenaktiver Stoff 0,008-2,3 0,01-2,0 0,2-0,6
    Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten 87,5-99,9 90,0-99,5 95,0-98,5
    Polymer 0,05-7,3 0,11-6,1 0,5-3,0
  • In vorteilhafter Weise ermöglicht das erfindungsgemäße thermochrome Komposit die Herstellung eines Duroplasten, der in Abhängigkeit der Temperatur zumindest einen klar definierten Farbwechsel zeigt. Der Farbwechsel entspricht hierbei einem definierten Farbübergang von einer ersten Farbe in eine zweite Farbe, wobei ein Farbübergang in Form von Mischfarben der ersten und der zweiten Farbe nicht oder allenfalls sehr untergeordnet stattfindet. Somit ist beispielsweise ein Farbumschlag von Blau als erster Farbe nach Rot als zweiter Farbe ohne violette Zwischentöne möglich. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann dementsprechend in vorteilhafter Weise zur Erzeugung von Duroplasten verwendet werden, die bei einer bestimmten Sprungtemperatur einen klar definierten Farbwechsel zeigen und somit beispielsweise als Indikatoren für kritische Temperaturen verwendet werden können, ohne daß eine Interpretation eines Farbübergangs, die oft subjektiven Einflüssen unterliegt, vorgenommen werden muß.
  • Erfindungsgemäß kann das thermochrome Komposit mehrere Farbstoff-Entwickler-Systeme enthalten, die jeweils für wenigstens einen klar definierten Farbwechsel stehen, so daß ein großer Temperaturbereich mit mehreren Sprungtemperaturen abgedeckt werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß bevorzugte Farbstoff-Entwickler-Systeme neben zumindest einem klar definiertem Farbwechsel zumindest einen weiteren optisch darstellbaren Übergang ins Transparente vollziehen können. Auf diese Weise ist, je nach Farbstoff-Entwickler-System, gewährleistet, daß in Abhängigkeit der jeweiligen Temperatur für den Betrachter jeweils nur ein Farbstoff-Entwickler-System optisch aktiv in Erscheinung tritt, so daß Mischfarben durch eine Interferenz verschiedener Farbstoff-Entwickler-Systeme vermieden werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ermöglicht die Verwendung des thermochromen Komposits in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weiterhin die Herstellung eines Duroplasten, bei dem in Abhängigkeit der Temperatur ein, insbesondere reversibler, scharfer Farbwechsel innerhalb eines klar definierten Temperaturintervalls stattfindet. Erfindungsgemäß liegt das Temperaturintervall, d.h. der Temperaturbereich, innerhalb dessen der Farbwechsel vollendet ist, in einem Bereich von 15 K, bevorzugt innerhalb eines Temperaturintervalls von 8 K und besonders bevorzugt innerhalb eines Temperaturintervalls von 2 K.
  • In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, spezifisch auf eine notwendige Empfindlichkeit hinsichtlich einer Temperaturüberwachung einzugehen, wobei bei thermisch unproblematischen Systemen beispielsweise ein hohes Farbwechseltemperaturintervall von 15 K oder höher gewählt werden kann, während thermisch empfindliche Systeme mit einem kleinen Farbwechseltemperaturintervall von 2 K oder gegebenenfalls auch kleiner ausgestattet werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ermöglicht das thermochrome Komposit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung die Herstellung eines Duroplasten, der mehrere Farbwechselschaltpunkte aufweist. Dies kann zum einen dadurch realisiert sein, daß ein Farbstoff-Entwickler-System mehrere Farbwechsel vollziehen kann. Gemäß einer Alternative werden Mehrfach-Farbwechsel-Schaltpunkte dadurch erreicht, daß das thermochrome Komposit mehrere Farbstoff-Entwickler-Systeme aufweist, die jeweils bei unterschiedlichen Temperaturen aktiv sind. Es kann ebenso möglich sein, daß zwei oder mehr Farbstoffe jeweils mit einem oder auch mehr Entwickler(n) bei unterschiedlichen Temperaturen eine Aktivität hinsichtlich der Ausbildung unterschiedlicher Farben zeigen.
  • In vorteilhafter Weise ist mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ein im wesentlichen isotroper Duroplast erzeugbar, der in alle Raumesrichtungen dieselben Farbeigenschaften aufweist. Somit ist bei der Verarbeitung des Duroplasten die Orientierung des Duroplasten unerheblich, wodurch eine Verarbeitung des Duroplasten zu einem Produkt wie beispielsweise einem Formteil erheblich vereinfacht ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verläuft zumindest ein Farbwechsel irreversibel. In vorteilhafter Weise ist es erfindungsgemäß möglich, einen solchen irreversiblen Farbwechsel beispielsweise zur Qualitätssicherung oder für eine sonstige, insbesondere kritische Temperaturkontrolle einzusetzen.
  • Wie bereits oben erwähnt, können gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zumindest zwei der Komponenten des thermochromen Komposits funktionell innerhalb einer supramolekularen Molekülstruktur vorliegen. Hierfür eigenen sich insbesondere das Schmelzmittel und der grenzflächenaktive Stoff, wobei auch eine chemische Verbindung von Farbstoff und/oder Entwickler und/oder Schmelzmittel und/oder grenzflächenaktivem Stoff innerhalb einer Struktur, hier jedoch an unterschiedlichen Bindungspunkten von der Erfindung umfaßt ist.
  • Darüber hinaus wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Verwendung einer vorgenannten Zusammensetzung zur Herstellung von Gehäusen, insbesondere von Lagern oder Pumpen, Schabern, Abdeckungen, insbesondere für Maschinen, Monitoring- und Anzeigevorrichtungen sowie für eine sichtbare Temperaturüberwachung, insbesondere in der Klebetechnik und der Qualitätssicherung gelöst.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
    • Ausführungsbeispiel:
  • Zu 250 ml destilliertem Wasser werden 0.35 g Sulfobetain mit einer Kettenlänge von 12 Kohlenstoffatomen und 0.25 g Polyacrylsäure gegeben. Das Gemisch wird auf 85°C erwärmt und mit 750 U/min gerührt. Anschließend erfolgt die Zugabe von 2.5 g des Farbstoff-Komplexes. Dieser besteht aus Bisphenol A, Kristallviolettlakton und 1-Octadecanol im Gew.-Verhältnis von 2 : 1 : 15. Das Gemisch wird weitere 2.5 Std. bei 85°C gerührt. Eine stabile Emulsion bildet sich aus. Hierzu werden 30 g einer wässerigen 7.5 %igen Lösung von Methylolmelamin über einen Zeitraum von 5 min zugesetzt. Die Mischung wird nochmals für 3 Std. gerührt. Das gebildete thermochrome Komposit (TK) läßt sich in einfacher Weise filtrieren und trocknen. Das TK wird unter Rühren direkt in eine Harz-Härter-Mischung (Gew.-Verhältnis 10 : 4) dotiert, wobei sich 4.5 Gew.-% TK in der Mischung befinden. Der fertige Duroplast bzw. das fertige Duromer besitzt stabile thermochrome Eigenschaften. Es schaltet bei 60°C reversibel zwischen blau und farblos um.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß alle oben beschriebenen Details für sich alleine und in jeder Kombination als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Claims (11)

  1. Zusammensetzung zur Herstellung eines Duroplasten mit thermochromen Eigenschaften, bestehend aus einer Mischung eines thermochromen Komposits, das jeweils zumindest eine der folgenden Komponenten
    - Farbstoff,
    - Entwickler,
    - Schmelzmittel,
    - grenzflächenaktiver Stoff,
    - Polymer
    aufweist, und Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten, wobei das thermochrome Komposit in der Mischung gegenüber den Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten im wesentlichen inertisiert ist, und wobei das Komposit zur Inertisierung von einem Schutzschild umgeben ist, der aus einem grenzflächenaktiven Stoff und/oder einem Polymer und/oder einem Gemisch aus grenzflächenaktiven Stoff und Polymer, insbesondere einer Micelle, besteht.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der grenzflächenaktive Stoff in der Mischung in einer Konzentration vorliegt, welche die kritische Micellkonzentration erreicht oder überschreitet.
  3. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Komponenten der Zusammensetzung aus einer oder mehrerer der gemäß nachfolgender Tabelle genannten Substanzen ausgewählt sind: Farbstoff Phtalide, Fluorone, Spiropyrane Entwickler Phenole, organische Säuren und deren Derivate Schmelzmittel Paraffine, gesättigte und ungesättigte Alkohole, Säuren, Ester, Amide, Amine grenzflächenaktiver Stoff Ionische und nichtionische Tenside, Dioctylsulfosuccinat, C-12 Sulfobetain, C-16 Aminoxid, Na-Dodecylsulfat, Cetyltrimethylammoniumbromid Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten Polyester, Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyurethane, Hydroxycarbonsäuren, Dialkohole, Diepoxide, Diisocyanate, Diamine, Vinylmonomere, Dienaddukte der Maleinsäure, Phthalsäurederivate Polymer PVA, Polyacrylsäure, Polyether, Polyester, Styren, Polyacrylamid, Polyethylen, Polypropylen, Maleinsäureanhydrid-Copolymere, Melamine
  4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Komponenten der Zusammensetzung in einer Konzentration gemäß nachfolgender Tabelle vorliegen: Komponente Gew.-% bevorzugt Gew.-% besonders bevorzugt Gew.-% Farbstoff 0,005-0,8 0,01-0,5 0,1-0,25 Entwickler 0,005-1,6 0,01-1,0 0,1-0,5 Schmelzmittel 0,5-6,5 0,1-6,0 1,0-3,0 grenzflächenaktiver Stoff 0,008-2,3 0,01-2,0 0,2-0,6 Ausgangskomponenten zur Erzeugung des Duroplasten 87,5-99,9 90,0-99,5 95,0-98,5 Polymer 0,05-7,3 0,11-6,1 0,5-3,0
  5. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das thermochrome Komposit die Herstellung eines Duroplasten ermöglicht, der in Abhängigkeit der Temperatur zumindest einen klar definierten Farbwechsel zeigt.
  6. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das thermochrome Komposit die Herstellung eines Duroplasten ermöglicht, bei dem in Abhängigkeit der Temperatur ein, insbesondere reversibler, scharfer Farbwechsel, insbesondere innerhalb eines Temperaturintervalls von 15 K, bevorzugt innerhalb eines Temperaturintervalls von 8 K und besonders bevorzugt innerhalb eines Temperaturintervalls von 2 K, stattfindet.
  7. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das thermochrome Komposit die Herstellung eines Duroplasten ermöglicht, der Mehrfach-Farbwechsel-Schaltpunkte aufweist.
  8. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein isotroper Duroplast erzeugbar ist.
  9. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest ein Farbwechsel irreversibel ist.
  10. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest zwei der Komponenten des thermochromen Komposits funktionell innerhalb einer supramolekularen Molekülstruktur vorliegen.
  11. Verwendung einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Herstellung von Gehäusen, insbesondere von Lagern oder Pumpen, Schabern, Abdeckungen, insbesondere für Maschinen, Monitoring- und Anzeigevorrichtungen sowie für eine sichtbare Temperaturüberwachung, insbesondere in der Klebetechnik und der Qualitätssicherung.
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