RU220377U1 - Необратимый термоиндикатор - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для визуальной регистрации факта превышения температуры выше порогового значения, а именно к термоиндикаторам с необратимым визуальным эффектом срабатывания, в которых необратимость и скорость срабатывания обуславливается структурой термочувствительного материала и содержащихся в нем пустот, заполненных газовой фазой. Термоиндикатор для необратимой визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения, включающий непрозрачную по крайней мере для части видимого света основу; непрозрачный по крайней мере для части видимого света термочувствительный материал, нанесенный на лицевую поверхность основы, микроструктура которого в исходном состоянии включает частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой; прозрачный защитный слой, покрывающий термочувствительный материал. При этом термочувствительный материал выполнен с возможностью необратимого изменения прозрачности при достижении пороговой температуры за счет сплавления частиц, образующих его микроструктуру, и выхода газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность. Полезная модель обеспечивает повышение безопасности эксплуатации как контролируемого оборудования, так и самого термоиндикатор а на всем сроке эксплуатации, за счет регистрации факта превышения температуры выше порогового значения с необратимым визуальным эффектом, и при этом обладающего высокой скоростью. 20 з.п., 10 ил., 33 пр., 3 табл.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к устройствам для визуальной регистрации факта превышения температуры выше порогового значения, а именно к термоиндикаторам с необратимым визуальным эффектом срабатывания, в которых необратимость обуславливается структурой термочувствительного материала и содержащихся в нем пустот, заполненных газовой фазой. Создание устройства направлено на повышение безопасности эксплуатации контролируемого оборудования, а также достоверности и скорости выявления дефектов.

Уровень техники

Повышение температуры - один из первых и самых частых признаков развития дефектов различного оборудования, таких как, рост переходного контактного сопротивления в электроэнергетике, нарушения в работе подшипников в механике, межвитковые замыкания в обмотке электродвигателей, выход из строя зарядных устройств или аккумуляторов в бытовых приборах. Своевременное выявление таких перегревов позволяет заблаговременно устранить неисправность и не допустить выхода из строя оборудования, возникновения аварийных ситуаций и связанных с ними пожаров или отключений. В технических и нормативных документах установлены предельно допустимые температуры, нагрев выше которых следует рассматривать как дефект, требующий незамедлительного прекращения эксплуатации и вывода оборудования в ремонт (например, РД 34.45-51.300-97, РД 153-34.0-20.363-99, ГОСТ 8865-93, 8024-90, 10693-81, 2213-79, 10434-82, 16708-84, 2585-81, 32397-2020, 26346-84, 839-2019, ГОСТ Р 51321.1-2007 и др.).

Для выявления дефектов, связанных с превышением предельно допустимых температур, используются различные методы диагностики. Самым широко используемым методом тепловой диагностики является тепловизионный контроль. Однако тепловизионная диагностика имеет фундаментальное ограничение, связанное с тем, что с ее помощью можно увидеть тепловую картину только в момент осмотра при существующей нагрузке. Поскольку температура нагрева оборудования, в большинстве случаев, линейно или квадратично связана с его нагрузкой, наиболее информативной и достоверной является диагностика в момент пиковых нагрузок (при номинальных или пусковых токах, максимальных оборотах и т.п.). В соответствии с руководящими документами для проведения тепловизионной диагностики рекомендовано создание специальных режимов нагрузки оборудования, механизмов и агрегатов. Однако, большинство современного оборудования не допускает проведение осмотра под нагрузкой в силу конструкционных особенностей или требований безопасности. Таким образом, выявляемость дефектов с помощью тепловизоров является невысокой, а диагностическая ценность метода является случайной.

Для автоматического непрерывного контроля температуры используют электронные приборы, например, термоэлектрические преобразователи (термопары), пирометры и другие сенсоры со специальным записывающим устройством, либо различные индикаторы перегрева. Особенностью электронных датчиков является измерение температуры только в точке контакта сенсора и устройства. Это не позволяет выявлять локальные дефекты, возникающие на отдельном участке большой поверхности, например, межвитковые замыкания трансформаторов или возникновение частичных разрядов в оболочке кабелей или кабельных муфт. В этом случае происходит нагрев небольшого участка внешней изоляции кабеля, имеющий площадь несколько квадратных миллиметров. Увидеть такой нагрев, например, термопарой, закрепленной всего в нескольких сантиметрах от дефекта или проложенной внутри кабеля, невозможно. Кроме того, электронные датчики имеют сложную конструкцию, требуют подвод питания, не позволяют измерять температуру движущихся частей или участков электрической цепи под высоким напряжением.

К другим средствам непрерывного контроля перегрева относят химические или механические индикаторы температуры, которые могут быть двух видов: обратимые (изменяющие внешний вид только в нагретом состоянии и возвращающие его при охлаждении) и необратимые (изменяющие внешний вид после превышения заданной температуры и сохраняющие его после охлаждения). Примером обратимых устройств может служить изобретение, описанное в документе US7600912B2 (дата публикации 20.03.2007) и представляющее собой однослойную или двухслойную наклейку, термочувствительный элемент которой содержит лейко-красители и проявитель в связующем веществе. При достижении определенной температуры связующее плавится, и проявитель реагирует с красителем, окрашивая этикетку. После снижения температуры краситель кристаллизуется и цвет восстанавливается. Неорганический обратимый температурный индикатор, основанный на комплексном соединении хрома (III), описан в документе RU2561737C1 (дата публикации 12.09.2014). Предлагаемый термохромный материал обладает способностью обратимо изменять окраску при нагревании выше температуры 120°С. Особенностью подобного рода изобретений является необходимость визуально фиксировать нагрев в момент превышения температуры без возможности детектирования дефектов вне пиковых нагрузок, поэтому данные устройства не получили широкого распространения.

В отличие от обратимых индикаторов необратимые индикаторы позволяют не только выявить, но и зафиксировать факт превышения пороговой температуры. При этом, в отличие от тепловизора или обратимых индикаторов, осмотр таких наклеек может проводиться без создания режима максимальной нагрузки, в том числе на выведенном в ремонт оборудовании. Осмотр термоиндикаторов проводится оперативным и ремонтным персоналом без специальной подготовки, без использования средств измерения. Оценка состояния делается на основании визуальной фиксации окраски индикатора.

Необратимые индикаторы нагрева можно классифицировать по принципу действия. Известны индикаторы, основанные на механическом разрушении термочувствительного элемента, на химической реакции компонентов состава или на фазовом переходе термочувствительного компонента.

Пример температурного индикатора, основанного на механическом разрушении, описан в источнике [US6176197B1, дата публикации 02.11.1998], согласно которому индикатор температуры представляет собой замкнутую полую прозрачную удлиненную трубку с двумя отличными по цвету составами, изолированными друг от друга полимерной перегородкой, имеющей температуру плавления, близкую к температурам плавления составов. При достижении заданной пороговой температуры происходит разрушение перегородки, плавление составов и их смешение, в результате чего цвет содержимого трубки изменяется. К особенностям изобретения следует отнести невозможность осуществления контроля перегрева всей поверхности, невысокую скорость срабатывания, поскольку для завершения цветового перехода необходимо не только полностью расплавить индикаторный состав и разделяющую их полимерную мембрану, но и время на смешение образующихся жидких фаз, которое ввиду недостаточно быстрых диффузионных процессов вблизи точки плавления может быть затруднено. Кроме того, конструкционные особенности описываемого изобретения не позволяют создавать гибкое устройство, плотно прилегающее ко всей контролируемой поверхности.

Химическая реакция травления металлической подложки активатором, начинающаяся при достижении определенной температуры, описана в патенте [ЕР2288879 В1, дата публикации 04.06.2008]. Индикатор меняет цвет с серебристо-белого или зеркального до бесцветного и может использоваться для контроля температуры в пищевых и медицинских изделиях, а также в электрооборудовании. Металлический слой и слой активатора при этом могут быть нанесены на тонкую пленку, выполненную в виде наклейки, что обеспечивает гибкость изделия и возможность крепления на различные поверхности. Другим примером температурного индикатора, в основе действия которого лежит химическое взаимодействие, является изобретение, описанное в источнике [US6957623B2, дата публикации 09.03.2004]. Термочувствительный материал в данном случае содержит смесь воды, латекса и льдообразующих активных микроорганизмов и до достижения пороговой температуры является прозрачным. При нагревании до заданного значения латекс и льдообразующие активные микроорганизмы взаимодействуют между собой с образованием непрозрачного материала. Среди коммерчески доступных индикаторов, принцип действия которых основан на протекании химической реакции, можно выделить индикатор модели Ретомарк, поставляемый ООО «Инновационная компания «ЯЛОС» (https://www.yalosindicator.com/product/termoindikatory-kontrol-temperatury).

Представленные необратимые термоиндикаторы, принцип действия которых основан на химических реакциях, отличаются невысокой точностью, поскольку в соответствии с уравнением Аррениуса степень протекания химической реакции определяется не только температурой, но и временем. Поэтому длительная выдержка состава при температуре, незначительно меньшей порогового значения, также приведет к срабатыванию изделия. В тоже время, приведенные выше стандарты регламентируют конкретные пороговые значения температур с интервалом не более 5°С, что делает описанные изобретения неподходящими для выявления дефектов. Другой особенностью таких устройств является наличие выраженной зависимости времени срабатывания от температуры: при кратковременном нагреве до порогового значения химическая реакция может не завершиться и изменение окраски индикатора либо не произойдет, либо будет недостаточным для детектирования. Кроме того, за счет обратимости реакций цветового перехода внешний вид некоторых изделий возвращается к исходному состоянию после длительной выдержки при низкой температуре.

Наиболее точными являются индикаторы температуры, основанные на фазовом переходе, а именно - на плавлении термочувствительного компонента. Поскольку, в отличие от химической реакции, температура фазового перехода не зависит от времени воздействия, такие индикаторы имеют большую точность и способны неограниченное время сохранять исходный вид при температуре, незначительно меньшей пороговой.

Необратимые индикаторы, основанные на принципе фазового перехода термочувствительного компонента, могут быть выполнены в виде красок, наклеек или других устройств. Использование температурных индикаторных красок и лаков, принцип действия которых основан на плавлении пигмента, описано в ряде документов, среди которых, например, CN112322134A (дата публикации 23.09.2020), CN111849346A (дата публикации 11.07.2020), CN108610694A (дата публикации 09.12.2016), SU1765145A1 (дата получения 30.10.1989), SU576334A1 (дата публикации 25.05.1976). Как правило, такие краски состоят из синтетических смол, наполнителей и плавких компонентов, диспергированных в воде или растворителе. При нагревании выше заданной температуры происходит расплавление термочувствительного компонента, что приводит к изменению цвета состава за счет изменения коэффициента преломления.

Другим достоинством таких индикаторов является возможность их нанесения на поверхности любой формы и размера.

Тем не менее, индикаторные краски обладают рядом особенностей, к которым следует отнести:

- на краске нельзя указать температуру. При визуальном осмотре оборудования оператор может увидеть только факт превышение температуры, но не может определить численное значение превышенного порога. Для этого необходимо делать специальные пометки. Отсутствие таких записей может привести к ошибке.

- стекание индикаторной краски при превышении пороговой температуры. Под воздействием температуры после расплавления термочувствительного компонента краска становится менее вязкой и может стечь с поверхности на открытые токопроводящие элементы электроустановки или подвижные элементы механизмов, что может привести к коротким замыканиям, потере электрической прочности, нагревам, заклиниваниям, возгораниям и прочим авариям.

- невозможность определения температуры с высокой точностью, поскольку краска наносятся на поверхности неоднородным слоем. Особенно это касается элементов со сложной геометрией поверхности. Как следствие, участки с более толстым слоем краски будут прогреваться дольше, а разница между температурой поверхности и температурой фазового перехода (срабатывания) будет больше, чем на участках с более тонким слоем.

- низкая адгезия и сложность нанесения краски на провода из неадгезионных материалов (силикон, полиэтилен, фторопласт). Большое количество термоплавкого пигмента, необходимое для отчетливой визуализации перегрева, как правило, приводит к снижению доли полимерного связующего в составе и уменьшает адгезию краски. Это приводит к тому, что состав легко отлепляется при механических воздействиях.

- зависимость температуры срабатывания краски от химического покрытия поверхности. Поскольку краска вступает в прямой контакт с материалом, на который она наносится, например, изоляцию кабеля или лакокрасочное покрытие корпуса двигателя, в состав краски могут экстрагироваться различные вещества, в первую очередь, антипирены и пластификаторы. Такие вещества могут приводить к образованию эвтектических смесей с термоплавким компонентом или иным образом влиять на температуру фазового перехода.

Другой особенностью представленных выше изобретений является их ограниченная способность работы в условиях пониженных давлений или вакуума из-за возгонки основных веществ. В источниках SU867919A1 (дата публикации 30.09.1981), SU401214A1 (дата публикации 08.05.1976) описаны термочувствительные составы, предназначенные для визуального и фотографического определения температуры поверхности тел при атмосферном давлении и в вакууме до 10^-4 мм рт.ст. В них раскрываются смеси термочувствительных компонентов, в роли которых используют соли или сложные эфиры высших карбоновых кислот, связующего и этилового спирта. В качестве связующего применяют спиртовые растворы клеев БФ-2 или БФ-4. Однако их исполнение предлагается только в виде термокрасок, общие недостатки которых приведены выше.

Указанные проблемы отсутствуют у специальных термоиндикаторных устройств (таких как наклейки, кембрики, клипсы и т.п.), в которых термоплавкий состав в заводских условиях равномерно тонким слоем наносится на основу, обеспечивающую хорошую адгезию к требуемой поверхности. Кроме того, термоиндикаторный слой дополнительно может покрываться полимерной пленкой, которая защищает его от механического или химического воздействия и не позволяет стечь при расплавлении после срабатывания.

Необратимые термочувствительные устройства могут быть выполнены в однотемпературном и многотемпературном вариантах. Известные из уровня техники термочувствительные устройства, основанные на фазовом переходе термоплавкого компонента, можно классифицировать по принципу работы, обеспечивающему изменение цвета устройства: изменение прозрачности термоплавкого компонента при плавлении или растворение в расплаве красителей.

Среди изобретений, содержащих красители, известен термочувствительный материал, в котором краситель равномерно распределен в твердом полимерном связующем (WO2018176266A1, дата публикации 04.10.2018). При нагревании материала до температуры плавления связующего краситель растворяется в нем, изменяя его цвет. В качестве полимерного связующего используют воски, низкоплавкие полимеры, неполимерные органические вещества (ванилин или трифенилфосфин) или их смеси. Аналогичным образом устроен материал по изобретению US6602594B2, дата публикации 05.08.2003, в котором гранулированный или порошкообразный краситель в исходном состоянии смешан с термоплавким веществом и способен диффундировать в него путем диспергирования или растворения при достижении заданной температуры. В качестве термоплавкого компонента используются производные жирных кислот, спиртов, простых эфиров, альдегидов, кетонов, аминов, амидов, нитрилов, углеводородов, тиолов и сульфидов. К особенностям предложенных методов можно отнести недостаточно контрастный цветовой переход, поскольку краситель в твердом связующем также придает ему соответствующую окраску, а также коагуляция частиц красителя при остывании в некоторых изделиях, что приводит к возвращению исходной окраски при охлаждении.

Ряд изобретений основан на проникновении термоплавкого компонента в материал основы, в результате которого происходит изменение цвета устройства. Воски, нанесенные на цветную бумажную подложку, при достижении температуры плавления становятся прозрачными и пропитывают бумажную основу, проявляя ее цвет (US20060011124A1, дата публикации 15.07.2004). Другим вариантом исполнения является устройство, состоящее из непрозрачной пористой мембраны и нанесенного на нижний слой этой мембраны аморфного полимера или цветного композитного слоя, включающего в себя полимерное связующее, кристаллический материал и краситель (US4428321A, дата публикации 16.11.1981; WO2019090472A1, дата публикации 07.11.2017). При повышении температуры происходит плавление термочувствительного материала и проникновение его в пористую мембрану, в результате чего она становится прозрачной из-за одинакового показателя преломления этого материала и мембраны. Отличительной особенностью устройств такого типа является кристаллизация материала в порах мембраны или основы, за счет которой она может потерять прозрачность, и цветовая индикация, как следствие, будет нарушена.

Из уровня техники известно изобретение, описанное в источнике WO2018176266A1 (дата публикации 14.10.2018) и представляющее собой термическую индикаторную композицию, содержащую органический твердый материал, имеющий температуру плавления выше температуры окружающей среды, и краситель, который контактирует с органическим твердым материалом и способен растворяться в органическом твердом материале при нагревании до температуры плавления органического твердого материала. При этом органический твердый материал представлен в виде непрерывной фазы, в которой распределены частицы красителя в виде кластеров или кристаллов. При достижении устройством температуры плавления органического твердого материала происходит плавление данного материала, в результате чего частицы красителя растворяются в расплавленном материале, окрашивая тем самым весь объем материала в соответствующий красителю цвет. В некоторых вариантах изобретения индикаторная композиция наносится на подложку, содержащую бороздки и углубления. При плавлении органического твердого материала и растворения в нем красителя происходит не только изменение цвета индикаторного слоя, но и проникновение материала в бороздки и углубления подложки, с проявлением соответствующего рисунка. В другом варианте изобретения устройство изготавливают послойным нанесением органического твердого материала с толщиной слоя 1-25 мкм, красителя с толщиной слоя 0,1-0,5 мкм и дополнительных слоев, обеспечивающих необходимые эксплуатационные характеристики: адгезию устройства к поверхности, защиту устройства от внешних воздействий, в том числе, от УФ-излучения. Тем не менее, описанное изобретение имеет ряд особенностей, таких как низкая контрастность цветового перехода при достижении температуры плавления, невысокая точность срабатывания индикаторного состава, если температура устройства не превышает температуру плавления органического материала, а также необходимость подбирать сочетание красителя и твердого органического материала, обеспечивающее максимальную растворимость и образование окрашенного раствора. Кроме того, в источнике не указано, насколько необратимо происходит изменение окраски при охлаждении устройства до температуры ниже температуры плавления органического материала.

На принципе изменения цветности самого термоплавкого компонента без использования дополнительного красителя основаны некоторые коммерческие устройства, представляющие собой наклейки с нанесенным на них слоем термочувствительного вещества, которое при достижении заданной температуры плавится и изменяет прозрачность, при этом не происходит проникновение расплавленного вещества в поры основы. Среди производителей и/или поставщиков таких температурных индикаторных элементов можно выделить ООО «ТермоЭлектрика», ООО «Инновационная компания «ЯЛОС», ЗАО НПФ «Люминофор».

Температурные индикаторные наклейки производства японской компании NiGK Corporation (https://contents.bownow.jp/files/index/sid_9c257787049ca562bbda?client_id=d867dc3c-ab2f-4a08-ba5a-32d9c6b2c5al&access_token=&referer=https%3A%2F%2Fwww.nichigi.co.jp%2Fen%2Fen_downloadform%2Fen_data.html, каталог, посвященный температурным индикаторным материалам). В нем раскрыт ряд необратимых индикаторных наклеек (например, серии LE, 3Е, 4Е, 5Е, 8Е, F, 1K, 3K, 3R, 5S, Mini) представляют собой окрашенную основу, на которую нанесен термочувствительный материал. Высокая точность определения температуры достигается за счет использования эффекта изменения прозрачности очищенного стабильного низкомолекулярного пигмента при достижении им точки плавления, а заметность - за счет проявления цвета основы. При этом индикаторы, как утверждается в каталоге, являются необратимыми и не возвращают первоначальную окраску некоторое время после срабатывания. Однако данные индикаторные наклейки обладают рядом особенностей, существенно ограничивающих их массовое применение, среди которых необходимость крепления наклеек только к ровной поверхности, поскольку крепление к изогнутым поверхностям или углам может привести к неточному срабатыванию устройства, о чем производитель предупреждает на стр. 2 приведенного каталога, а также низкая достоверность срабатывания устройства, поскольку имеет место частичный возврат непрозрачности после срабатывания устройства и возможность потери непрозрачности состава в течение срока эксплуатации, особенно при выдерживании наклеек с пороговой температурой более 130°С при высоких температурах, о чем производитель предупреждает на стр. 2 приведенного каталога.

Кроме того, в данных термоиндикаторах используется сравнительно большой слой термосостава, что приводит к неравномерному прогреву всего объема вещества и большой разнице в значениях между температурой контролируемой поверхности и верхним слоем материала, и, как следствие, низкой скорости срабатывания термоиндикатора, что не позволяет регистрировать кратковременные перегревы с его помощью.

Основными задачами, которые пытаются решить производители подобных термоиндикаторных устройств, в частности являются:

- повышение точности срабатывания;

- обеспечение возможности использования веществ с узким диапазоном температур плавления;

- обеспечение необратимости срабатывания (даже при длительной выдержке при температуре ниже пороговой);

- уменьшение толщины изделия в целом и термочувствительного слоя в частности;

- обеспечение возможности регистрации локальных перегревов;

- увеличение скорости срабатывания;

- увеличение срока службы.

Однако, известные термоиндикаторные устройства решают поставленные задачу лишь частично, не удовлетворяя всем требованиям одновременно.

В качестве прототипа заявляемой полезной модели выбрано изобретение, раскрытое в источнике US 20100247900 А1, дата публикации 30.09.2010, которое описывает термохромный индикатор, включающий подложку и покрытие из частиц кристаллического полимера и воздушных пустот, прозрачность которого уменьшается при превышении пороговой температуры. Полимерные частицы, состоящие из кристаллических гомо- или сополимеров, полученных из акриловых, метакриловых, олефиновых, эпокси-, винил, эфирсодержащих или амидсодержащих мономеров, предпочтительно содержащих линейные полиметиленовые радикалы с 12-50 атомами углерода и/или от 5 до 49 перфорированные метиленовые фрагменты с концевой перфорированной или незамещенной метальной группой имеют внутреннее ядро с заданной температурой плавления и оболочку, обеспечивающих частичную коалесценцию частиц. Использование полимерных термоплавких композиций, особенно содержащих в мономерных звеньях длинные углеводородные заместители, обеспечивает необратимость изменения прозрачности при охлаждении ниже температуры срабатывания, благодаря тому, что после плавления как кристаллические, так и аморфные полимеры, необратимо переходят в стеклообразное состояние без выраженной кристаллической решетки [Скородумов В.Ф. Термодинамические аспекты стеклования под давлением // Журнал физической химии. - 1994. - Т. 68. - №12. - С.2254-2256.]. Причем повторное образование этой решетки и, как следствие, кристаллической твердой фазы, затруднено по кинетическим причинам, обусловленным большими размерами молекул.

Однако в прототипе не раскрывается микроструктура материала, а именно, размер твердых частиц и пустот, их взаимное расположение, связанность и изолированность, а также доля этих пустот, количественно характеризующаяся с помощью кажущейся плотности материала. Также, в данном документе не раскрывается, что происходит с микроструктурой указанного материала (с ее твердыми частицами и пустотами с газовой фазой) при превышении пороговой температуры. При этом, авторами в ходе многочисленных экспериментов было установлено, что данные характеристики являются одними из ключевых для термочувствительного материала подобного типа, и с их помощью можно добиться необратимости и высокой скорости срабатывания термочувствительного материала.

Использование материала с пустотами, размер которых соотносится с размером частиц и которые не сообщаются друг с другом и с поверхностью, приведет к тому, что при плавлении содержащийся в них газ будет расширяться и, не имея свободного выхода на поверхность, вызовет разрушение твердой фазы материала и ее разбрызгивание, что помимо очевидных недостатков, может вызвать сильное уменьшение контрастности визуального перехода при срабатывании, а также потерю необратимости при остывании. Также, в случае отсутствия выхода газовой фазы на поверхность, газ в пустотах будет приводить к неравномерному прогреву термочувствительного материала, и как следствие к снижению скорости и достоверности регистрации перегревов.

Кроме того, использование материала с высокой кажущейся плотностью, или с множественными пустотами, размер которых соотносится с размером частиц, не позволяет использовать слои термочувствительного материала маленькой толщины, ввиду низкой укрывистости из-за низкого коэффициента преломления. При плавлении такого термочувствительного материала разница между содержанием пустот до и после срабатывания будет низкой (менее, чем в 2 раза), микроструктура материала будет схожей, и изменение прозрачности, как следствие, будет незначительным и не контрастным для визуального контроля.

Как уже говорилось выше, скорость срабатывания термочувствительного материала является важным критерием для термоиндикаторов, высокая скорость срабатывания необходима, в частности, для регистрации кратковременных перегревов электрооборудования. Несмотря на то, что микроструктура термочувствительного материала в прототипе не раскрывается, в нем говорится, что время полного обесцвечивания материала составляет 30 секунд при нагреве до температуры срабатывания. Это не позволит зафиксировать кратковременные аварийные перегревы, вызванные пусковыми токами, прохождением токов короткого замыкания, перегревом электрооборудования в период пиковой нагрузки или другими подобными процессами, длительность которых может составлять 2-5 секунд.

Как показали многочисленные эксперименты авторов, наличие в нем большого количества связанных (неизолированных) пустот, преимущественно размер которых сопоставим с размером частиц твердой фазы и большая кажущаяся плотность термочувствительного материала, приводит к схожести микроструктуры до и после срабатывания, ввиду того, что даже небольшая обратная кристаллизация плавкого компонента, которая характерна для любых веществ и приводит к образованию кристаллического вещества и снижению прозрачности, будет драматически сказываться на прозрачности сработавшего материала. Кроме того, поскольку термоиндикаторные наклейки предназначены для эксплуатации на элементах электрооборудования, температура которых может значительно меняется в процессе эксплуатации, тепловое расширение и сужение застекловавшегося термоплавкого вещества приводит к образованию изломов и дополнительному снижению прозрачности, вплоть до возврата исходного внешнего вида термоиндикатора.

Использование в прототипе частиц небольшого размера (менее 10 мкм, предпочтительно менее 5 мкм и более 0,03 мкм) позволяет уменьшить толщину слоя термочувствительного материала до 0,1-0,2 мм, что должно обеспечивать высокую гибкость покрытия. Однако, несмотря на это, механические напряжения в материале, которые могут возникать по причине нанесения покрытия на неровные поверхности или при деформации поверхностей в процессе эксплуатации, приводят к избыточному давлению на термочувствительный материал, изменению его температуры плавления и, как следствие, к недостоверному и неточному определению нагрева контролируемых поверхностей. Указанная проблема может быть устранена за счет использования материала, в котором пустоты преимущественно связаны между собой, а при достижении пороговой температуры необратимое изменение прозрачности обеспечивается за счет сплавления частиц, образующих его микроструктуру, и выхода газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность. Поскольку в этом случае будет наблюдаться упрощенное скольжение частиц относительно друг друга при деформации и сохранение целостности слоя термочувствительного материала.

Исходя из анализа прототипа можно заключить, что использование в качестве термочувствительного материала полимеров позволяет решить задачу создания устройства с необратимым визуальным эффектом, Однако, использование в прототипе полимерных термоплавких композиций приводит к существенной разнице между температурами начала плавления (То), при которой появляется первая капля, и окончания плавления (Тр), при которой исчезает последний кристалл: (Тр-То)<Тр^0,6. При этом Тр может лежать в диапазоне 0-135°С, предпочтительно 35-105°С, т.е. в этих случаях точность срабатывания будет составлять 8-16°С. Широкий диапазон срабатывания полимерных термоплавких композиций может объясняться как высокой кажущейся плотностью материала и наличием в термочувстительном материале в исходном состоянии большого числа пустот, в том числе связанных (неизолированных), размеры которых сопоставимы с размером частиц твердой фазы, так и сложностью изготовления полимеров с узким молекулярным распределением, поскольку процесс полимеризации сложно контролировать и останавливать на стадии получения полимеров с требуемым числом мономерных звеньев. Тем не менее, для целей электротехники необходимо использовать термоиндикаторные устройства с точностью не ниже 5°С, предпочтительно - не ниже 2°С, что регламентируется техническими и нормативными документами, приведенными выше. Также следует отметить, что полимерные материалы подвержены деполимеризации, особенно под воздействием ультрафиолета, что может приводить к изменению молекулярно-массовых характеристик полимеров, а также к образованию сложных смесей мономеров и олигомеров, температура плавления которых будет непредсказуемо отличаться от заявленной температуры срабатывания исходных полимерных термоплавких композиций. Также может происходить деградация полимеров, сопровождающаяся сшивкой, охрупчиванием, разрушением макромолекул, что также приводит к снижению точности срабатывания термоиндикаторов. А использование в термочувствительном материале с микроструктурой, раскрытой в прототипе, низкомолекулярных веществ в качестве веществ, обусловливающих изменение прозрачности термочувствительного материала в узком диапазоне температур, приведет к потере необратимости визуального эффекта срабатывания.

Таким образом, микроструктура термочувствительного материала прототипа не может обеспечить безопасность эксплуатации как контролируемого оборудования, так и самого термоиндикатора, а также скорость, точность и необратимость срабатывания последнего.

Необходимость увеличения точности срабатывания термоиндикатора связана с еще одним обстоятельством. Одной из областей применения необратимых термоиндикаторов является определение профиля поверхности максимальных температур контролируемой поверхности. Правильное и точное определение изолинии, указывающей на границу нагрева, позволяет точно определить место нагрева и установить причину дефекта. Возможность термочувствительного материала обеспечить точную визуализацию (регистрацию) перегрева только той части поверхности, которая была нагрета выше заданной температуры, высокая точность срабатывания и минимальное время срабатывания позволяют комплексно решить эту задачу, повысить точность определения места дефекта и увеличить тем самым надежность и безопасность эксплуатации электрооборудования.

Таким образом, существует потребность в создании термоиндикаторов, комплексно решающих задачи, изложенные на с. 10 настоящего описания. А именно в создании термоиндикаторов с необратимым визуальным эффектом срабатывания, в которых необратимость и точность срабатывания обуславливается структурой термочувствительного материала и содержащихся в нем пустот, заполненных газовой фазой. Создание устройства направлено на повышение безопасности эксплуатации контролируемого оборудования, а также достоверности и точности выявления дефектов.

Термины и определения, используемые в настоящей полезной модели

Под термином "непрозрачный по крайней мере для части видимого света" понимается материал, не пропускающий сквозь себя весь свет видимого диапазона (380-760 нм) или его часть.

"Микроструктура" - это пространственное взаиморасположение частиц или отдельных фаз материала, отражающее формы и ориентацию составляющих материал частиц. В отличие от химической структуры или наночастиц, микроструктура определяет только физические, оптические и механические свойства материала, но не влияет на химические свойства составляющих микроструктуру веществ. Применительно к настоящей полезной модели, под "необратимым изменением микроструктуры" понимается необратимое изменение физических, оптических или механических свойств материала относительно исходного состояния, сопровождающееся изменением его микроструктуры, то есть пространственного взаиморасположения частиц или отдельных фаз материала, их размера или формы вплоть до полного слиянии частиц и образования единой фазы.

Под "частицами" в микроструктуре понимаются условно выделяемые элементы твердой фазы, преимущественно соединенные между собой одной общей плоскостью. Разделение непрерывной фазы на частицы происходит путем достраивания (продления) одной из плоскостей, скрываемой под другими частицами, и позволяет условно разделить непрерывную твердую фазу на отдельные элементы, с целью описания строения микроструктуры.

"Ориентация параллельно поверхности основы" или "плоско ориентированные частицы" описывают расположение частиц в микроструктуре термочувствительного материала относительно основы. Применительно к настоящей полезной модели, частицы термочувствительного материала имеют вытянутую форму и представляют собой зерна, кристаллы, волокна, чешуйки или конгломераты указанных частиц, линейные размеры которых по одной из осей превышают линейные размеры по двум другим осям. При этом более половины частиц расположены на основе таким образом, что ось с максимальным линейным размером частицы преимущественно расположена параллельно поверхности основы.

Под "профилем поверхности максимальных температур" понимается изображение, показывающее распределение максимальных значений температурных полей на контролируемой поверхности и позволяющее определить области поверхности, которые в течение заданного времени нагревались выше пороговых температур.

Термин "твердая фаза" раскрывает структуру материала, содержащую частицы твердого вещества произвольной формы, каждая из которых имеет как минимум одну точку, грань или ребро, соприкасающуюся с соседней частицей и соединенных между собой таким образом, что каждый элемент твердой фазы может быть соединен с другим ее элементом единой ломаной линией, каждая точка которой находится внутри этой фазы. При этом микроструктура не является твердой фазой только в том случае, если такую кривую построить невозможно. В зависимости от формы и размеров частиц твердого вещества непрерывная твердая фаза может иметь ячеистую, зернистую, волокнистую, кристаллическую или чешуйчатую структуру.

Термин "связанные между собой пустоты" характеризует взаимное расположение пустот и означает, что пустоты являются преимущественно "неизолированными" ("связанными"), сообщаются между собой посредством пор или каналов и представляют собой непрерывную газовую фазу. Применительно к настоящей заявке под преимущественно непрерывной газовой фазой понимается такое расположение пустот внутри термочувствительного материала, при котором объем пустот, соединенных между собой и образующих непрерывную газовую фазу, превышает объем изолированных пустот.

Термин "вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры" означает индивидуальное вещество, входящее в состав термочувствительного материала, имеющее температуру фазового перехода вблизи пороговой температуры, обусловливающее изменение внешнего вида термоиндикатора при достижении пороговой температуры, удаление которого из термочувствительного материала приводит к потере свойств необратимого изменения прозрачности при достижении пороговой температуры.

Термин "гибкая основа" относится к материалам, обладающим способностью изменять свою форму под внешним воздействием таким образом, что после возвращения в изначальную форму их функциональные свойства остаются прежними.

Термин "пороговое значение температуры" или "пороговая температура" (Т) обозначает численное значение температуры, при котором происходит резкое изменение внешнего вида термочувствительного материала, например, частичное изменение цвета за счет увеличения прозрачности одного из слоев. В указанной полезной модели точность регистрации превышения пороговой температуры составляет не более 5°С.

Под термином "точность регистрации превышения пороговой температуры" понимается следующее:

1. До момента достижения устройством температуры, равной пороговой температуре соответствующего термочувствительного материала за вычетом значения заявленной точности, изменения прозрачности соответствующего термочувствительного материала и внешнего вида устройства не происходит.

2. При температуре равной или превышающей пороговую температуру соответствующего термочувствительного материала плюс значение заявленной точности соответствующий термочувствительный материал является прозрачным, а устройство имеет внешний вид, отличный от исходного.

3. Точное значение фазового перехода термочувствительного компонента находится внутри заявленного диапазона и дополнительно не устанавливается.

Под термином "укрывистость" понимается способность материала перекрывать цвет поверхности, на которую он был нанесен. В случае нанесения на границу черного и белого участков под "укрывистостью" понимается способность материала уменьшать контрастность между указанными участками поверхности, вплоть до полного исчезновения визуального различия участков. В данной полезной модели укрывистость (D) термочувствительного материала измеряется по методу, аналогичному описанному в ГОСТ 8784-75 (п.1 Визуальный метод определения укрывистости). Термочувствительный материал наносится на предварительно взвешенную стеклянную пластину по методу, приведенному ниже в описании, высушивается до постоянной массы. Взвешивания проводят с необходимой точностью. Количество слоев термочувствительного материала определяется индивидуально для каждого эксперимента. Масса термочувствительного материала вычисляется как разница массы устройства и массы стеклянной пластины. Стеклянную пластину с термочувствительным материалом кладут на контрастную пластину или шахматную доску и наблюдают при рассеянном дневном свете, просвечивают ли белые и черные поля. Считается, что укрывистость достигается при полном исчезновении разницы по светлоте между участками пластины, лежащими на черных и белых полях, и рассчитывается как отношение массы термочувствительного материала, выраженной в граммах, к площади нанесенного на стеклянную пластину слоя термочувствительного материала, выраженной в м².

"Кажущаяся плотность" это отношение массы сухого материала к его общему объему, включая объем пустот, выполненных в материале (согласно ГОСТ 2409-95). Применительно к настоящей полезной модели, кажущаяся плотность определяется следующим образом. Из изделия вырезается однородный кусок, содержащий термочувствительный элемент. Определяются масса с необходимой точностью и объем. Измерение объема может проводиться, например, через измерение линейных размеров с необходимой точностью. Затем изделие разделяется на слои, так, чтобы можно было удалить слой термочувствительного материала, механически удаляется слой термочувствительного материала и измеряется масса и объем оставшихся элементов. Масса и объем термочувствительного материала вычисляется как разница значений до и после удаления термочувствительного материала. Кажущуюся плотность получают делением массы термочувствительного материала на его общий объем.

Под термином "доля пустот" в термочувствительном материале понимается отношение объема газовой фазы к общему объему термочувствительного материала, или отношение площади участков газовой фазы к общей площади участка термочувствительного материала в одном из срезов. Применительно к настоящей полезной модели, доля пустот может определяться одним из приведенных ниже способов. Первый способ основан на использовании сканирующей электронной микроскопии поверхности термочувствительного материала. Для этого из готового изделия вырезают однородный участок, содержащий термочувствительный материал. Затем с этого участка снимают защитный слой так, чтобы обеспечить сохранность термочувствительного материала. Участок термочувствительного материала без защитного слоя анализируют на сканирующем электронном микроскопе с программным обеспечением, позволяющим вычислять общую площадь внешней поверхности твердых частиц образца в данном срезе материала. Вычисляют площадь участков газовой фазы путем вычитания общей площади поверхности твердых частиц из площади анализируемого участка и делят полученное значение на площадь анализируемого участка, получая долю пустот термочувствительного материала в одном из срезов. Измерения проводят на 5-7 участках материала, вычисляя среднее значение доли пустот, выраженное в долях. Второй способ основан на применении метода рентгеновской микротомографии. Пробоподготовку проводят аналогичным первому способу образом. Участок термочувствительного материала известного объема анализируется с помощью лабораторного цифрового рентгеновского томографа с программным обеспечением, позволяющим вычислять процентное содержание газовой фазы в заданном объеме образца. Проводят измерения 5-7 участков материала, получая среднее значение доли пустот, выраженное в процентах.

Под термином "принцип жалюзи" понимается определенная микроструктура термочувствительного материала, в которой твердые частицы имеют преимущественно форму чешуек, ориентированных преимущественно параллельно или перпендикулярно основе, на которую нанесен термочувствительный материал. "Принцип открытых жалюзи" означает расположение частиц твердого вещества преимущественно перпендикулярно слою основы, на которую нанесен термочувствительный материал, а также внешнему слою защитного покрытия. При этом микроструктура такого материала не обеспечивает укрывистость цвета основы. Под "принципом закрытых жалюзи" понимается ориентация частиц твердого вещества преимущественно параллельно слою основы и слою защитного покрытия. Такая микроструктура термочувствительного материала, обеспечивает бóльшую укрывистость цвета основы при той же толщине слоя.

В настоящей полезной модели используется термин "глазирование", обозначающий процесс образования равномерного слоя одной термодинамической фазы вокруг частицы другой термодинамической фазы.

"Фазовый переход" это переход вещества из одной термодинамической фазы в другую при изменении внешних условий.

Под термином "полностью изолирующий от окружающей среды" понимается создание защитного слоя, обеспечивающего герметичность устройства, а также предотвращающего сообщение термочувствительного материала с окружающей средой и обеспечивающего защиту устройства от неблагоприятных внешних воздействий, в том числе, влаги, атмосферных осадков, брызг, индустриальных загрязнителей, механического воздействия и т.п. "Частично изолирующий от окружающей среды" слой также предотвращает воздействие неблагоприятных внешних факторов на устройство и обеспечивает тем самым его защиту, однако не создает герметичность устройства и поддерживает атмосферное давление газовой фазы в объеме термочувствительного материала.

Сущность полезной модели

Задачей заявленной полезной модели является создание термоиндикатора с необратимым визуальным эффектом срабатывания, в котором скорость срабатывания обуславливается структурой термочувствительного материала и содержащихся в нем пустот, заполненных газовой фазой. Создание устройства направлено на повышение безопасности эксплуатации контролируемого оборудования и достоверности выявления дефектов.

Наиболее конкретно, заявленная полезная модель создана для комплексного решения следующих задач:

- обеспечение необратимости срабатывания (даже при длительной выдержке при температуре ниже пороговой);

- повышение точности и достоверности срабатывания;

- обеспечение возможности регистрации локальных перегревов;

- обеспечение возможности использования в качестве плавкого компонента термочувствительного материала веществ с узким диапазоном температур плавления;

- увеличение скорости срабатывания;

- уменьшение толщины изделия в целом и термочувствительного слоя в частности.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении безопасности эксплуатации как контролируемого оборудования, так и самого термоиндикатора на всем сроке эксплуатации, за счет достоверной и точной регистрации факта превышения температуры выше порогового значения с необратимым визуальным эффектом.

Указанный технический результат достигается за счет разработки термоиндикатора для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения за счет необратимого изменения прозрачности термочувствительного материала, включающего непрозрачную по крайней мере для части видимого света основу; непрозрачный по крайней мере для части видимого света термочувствительный материал, нанесенный на лицевую поверхность основы, микроструктура которого в исходном состоянии включает частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой; прозрачный защитный слой, покрывающий лицевую поверхность устройства, в котором термочувствительный материал выполнен с возможностью необратимого изменения прозрачности при достижении пороговой температуры за счет сплавления частиц, образующих его микроструктуру, и выхода газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность.

Как уже говорилось ранее, наличие большего количества изолированных, не связанных между собой пустот может привести к тому, что при достижении пороговой температуры газ в таких пустотах окажется заключен в расплав твердой фазы и не сможет покинуть материал без сопротивления, не вызвав взрывного разрушения образовавшегося пузыря и разбрызгивания расплава твердой фазы вследствие него, что, помимо очевидных недостатков, может вызвать сильное уменьшение контрастности визуального перехода при срабатывании, с потерей необратимости при остывании. Также, в случае отсутствия выхода газовой фазы на поверхность, газ в пустотах будет приводить к неравномерному прогреву термочувствительного материала, и, как следствие, к снижению скорости, точности и достоверности регистрации перегревов.

Микроструктура термочувствительного материала в соответствии с заявленной полезной моделью обладает следующими отличительными особенностями:

- микроструктура содержит связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой;

- при достижении пороговой температуры частицы твердой фазы сплавляются, а газовая фаза необратимо и беспрепятственно покидает материал и выходит на поверхность.

Наличие в микроструктуре материала неизолированных связанных между собой пустот обеспечивает беспрепятственный выход газа из термочувствительного материала при его расплавлении, что обеспечивает равномерный быстрый прогрев термочувствительного материала при превышении пороговой температуры и, как следствие, быструю и точную регистрацию превышения температуры выше порогового значения. Также, поскольку выход газовой фазы из связанных между собой и атмосферой пустот при превышении пороговой температуры будет облегчен, то процесс его выхода на поверхность не вызовет разбрызгивания материала и обеспечит разрушение микроструктуры термочувствительного материала с увеличением прозрачности и невозможность его возвращения до исходного состояния и исходной прозрачности, то есть обеспечит необратимость срабатывания термоиндикатора.

Таким образом, использование термочувствительного материала особой микроструктуры позволило не только обеспечить необратимость визуального эффекта срабатывания, но и решить другие поставленные задачи (скорость, достоверность, точность) комплексно, тем самым многократно увеличивая безопасность эксплуатации как контролируемого оборудования, так и самого устройства регистрации на всем сроке эксплуатации. При плавлении термочувствительного материала с заявленной микроструктурой, происходит качественное необратимое изменение исходной микроструктуры материала с увеличением кажущейся плотности материала и уменьшением в нем доли пустот, связанное со сплавлением частиц твердой фазы и с уменьшением площади границ раздела фаз "твердое-газ", за счет необратимого выхода содержащегося в пустотах газа на поверхность и расслаивания газовой и негазовой сред. В результате при дальнейшем охлаждении термочувствительный материал кристаллизуется уже без пустот, тем самым прозрачность по меньшей мере для части видимого света необратимо увеличивается относительно исходного состояния термочувствительного материала, создавая визуальный эффект изменения внешнего вида термоиндикатора. Использование термочувствительного материала по настоящей полезной модели обеспечивает высокую контрастность цветового перехода, а также высокую точность, скорость и достоверность регистрации превышения температуры выше заданного значения.

При этом, в предпочтительных вариантах общая объемная доля пустот в термочувствительном материале составляет не менее 30%. Использование термочувствительного материала с пустотами, объемная доля которых в исходном состоянии составляет не менее 30%, дополнительно, позволяет увеличить срок эксплуатации и повысить достоверность определения перегрева, за счет невозможности агрегирования частиц твердой фазы через газовую фазу. Также, чем больше доля пустот в термочувствительном материале, тем выше изначальный коэффициент преломления и тем контрастнее изменение внешнего вида (за счет сильного снижения коэффициента преломления) при превышении пороговой температуры, и сильнее разрушение микроструктуры после срабатывания термоиндикатора, с исключением возможности возврата материала в исходное состояние при выдержке материала при низких температурах и при перепадах температур.

Верхняя граница содержания пустот не достигает 100 об.% ввиду наличия твердой фазы, но может приближаться к этому значению, в частности, достигать 95-98 об.%, в зависимости от используемых веществ твердой фазы, размеров ее частиц, способа получения и нанесения термочувствительного материала и других факторов. При этом предпочтительно, чтобы размер связанных между собой пустот, пор и каналов по крайней мере по одному из измерений составлял не менее 10 мкм.

В ходе исследований термочувствительных материалов с различной объемной долей пустот было выявлено, что увеличение объемной доли пустот в исходном состоянии до 30% позволяет значимо уменьшить толщину слоя термочувствительного материала, необходимого для перекрытия цвета основы, по сравнению с толщиной слоя материала, в котором пустоты отсутствуют или их объемная доля менее 30%, необходимого для обеспечения такой же укрывистости (см. примеры 4-5 данного описания). Это достигается за счет множественного преломления света на границе поверхности твердое - газообразное. В изделии по настоящей полезной модели укрывистость термочувствительного материала составляет предпочтительно не более 50 г/м².

Укрывистость основы более тонким слоем термочувствительного материала достигается за счет преломления света на границе раздела "твердое-газ". Большое количество таких границ обусловлено большой долей пустот в микроструктуре термочувствительного материала в исходном состоянии Как следствие, укрывистость, характерная для термочувствительного материала с большой долей пустот, в том числе, связанных, позволяет изготавливать термоиндикаторы с минимальной толщиной термочувствительного слоя. Это обстоятельство позволяет дополнительно повысить скорость цветового перехода, поскольку количество тепла, требуемое на расплавление материала, пропорционально массе термочувствительного состава, которая, в свою очередь, зависит от толщины слоя термочувствительного материала. Кроме того, минимальная толщина изделия не оказывает негативного влияния на работоспособность, надежность и безопасность эксплуатации контролируемого оборудования, создает минимальный теплоизоляционный слой на контролируемом элементе и обеспечивает сохранение гибкости основы для ее плотного прилегания к поверхностям сложной формы, избежание трещин и отслаивания материала от основы. Также, уменьшение толщины слоя термочувствительного материала исключает стекание излишков материала при его плавлении, которое может привести к коротким замыканиям, потере электрической прочности, нагревам, заклиниваниям, возгораниям и прочим авариям.

В предпочтительных вариантах полезной модели кажущаяся плотность термочувствительного материала составляет не более 0,7 г/см³, что обусловлено следующим. Все вещества обладают определенной истинной плотностью (определяемой как отношение массы вещества к его объему без учета пор и пустот), а твердые материалы характеризуются также насыпной и/или кажущейся плотностью (определяемых как отношение массы вещества к его объему с учетом открытых или открытых и закрытых пор и пустот). При этом всегда истинная плотность больше кажущейся плотности, поскольку значение истинной плотности определяется без учета пустот в материале. Кажущаяся и истинная плотности различных веществ в большинстве случаев отличаются в 1,5-1,9 раз [Д.Л. Рахманкулов, С.С. Злотский, В.И. Мархасин, О.В. Пешкин, В.Я. Щекотурова, Б.Н. Мастобаев./Химические реагенты в добыче и транспорте нефти: Справ. изд. - М.: Химия, 1987. - 144 с.]. Например, насыпная плотность сахарной пудры равна 0,8-0,9 г/см³, а истинная плотность - 1,58 г/см³, для талька эти значения составляют, соответственно 1,75 г/см³ и 2,69 г/см³, для соды - 0,8 г/см³ и 1,45 г/см³, для серы - 1,31 г/см³ и 2,07 г/см³, для натриевой селитры - 1,2 г/см³ и 2,26 г/см³, для известняка - 1,55 г/см³ и 2,6 г/см³, для асбеста - 1,6 г/см³ и 2,35 г/см³, битое стекло имеет насыпную плотность 1,6 г/см³, а цельное - 2,5 г/см³ [А.И. Артеменко, В.А. Малеванный, И.В. Тикунова/Справочное руководство по химии: Справ. пособие. - М.: Высш. шк., 1990. - 303 с.]. При этом стоит отдельно отметить, что приведенные табличные данные по значениям кажущейся (или насыпной) плотности определяются для материалов, не обладающих организованной микроструктурой, раскрываемой в заявляемой полезной модели.

Применительно к настоящей полезной модели, термочувствительный материал в исходном состоянии обладает кажущейся плотностью, которая характеризует содержание пустот в этом материале. Чем больше пустот, заполненных газовой фазой, тем меньше кажущаяся плотность. Термочувствительный материал в преимущественных вариантах заявляемой полезной модели имеет кажущуюся плотность не более 0,7 г/см³, что обеспечивает большую объемную долю пустот в этом материале, приводящую к большому числу границ раздела фаз "твердое-газ", за счет рассеивания света на которых удается достичь укрывистости при использовании более тонкого слоя термочувствительного материала. Кроме того, при плавлении такого материала газовая фаза, содержащаяся в пустотах, выходит на поверхность, необратимо покидая материал. Значение плотности полученного материала приближается к истинной плотности, а доля пустот при этом сильно снижается. Наличие микроструктуры, включающей в исходном состоянии твердую фазу и связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, а также способность этой микроструктуры к необратимому разрушению, сопровождающемуся сплавлением частиц твердой фазы и выходу газовой фазы на поверхность материала, приводит к тому, что кажущаяся плотность предпочтительно увеличивается в несколько раз.

Как видно из представленных выше данных, материалы, не имеющие микроструктуру, раскрываемую в настоящей заявке, имеют кажущуюся плотность, превышающую 0,7 г/см³, что приводит к значительно меньшей разнице между значениями кажущихся и истинных плотностей. Тем не менее, этот параметр может использоваться для численной и качественной характеристики ключевого свойства микроструктуры термочувствительного материала заявляемого изделия. Как уже говорилось выше, скорость срабатывания термочувствительного материала также является важным критерием для термоиндикаторов: высокая скорость срабатывания необходима, в частности, для регистрации кратковременных перегревов электрооборудования. Использование термочувствительного материала с невысокой кажущейся плотностью, не превышающей 0,7 г/см³, позволит получать тонкие слои термочувствительного материала с полной укрывистостью, для полного прогревания и, как следствие, перевода в расплав, с изменением прозрачности которых потребуется значительно меньшее количество тепла в сравнении с более толстым слоем этого материала. Это позволит зафиксировать кратковременные аварийные перегревы, вызванные пусковыми токами, прохождением токов короткого замыкания, перегревом электрооборудования в период пиковой нагрузки или другими подобными процессами, длительность которых зачастую составляет 2-5 секунд.

В предпочтительных вариантах полезной модели объемная доля пустот в микроструктуре термочувствительного материала в исходном состоянии не менее чем в два раза превышает объемную долю пустот в микроструктуре термочувствительного материала после нагревания выше пороговой температуры, сплавления и последующего охлаждения ниже пороговой температуры, т.е., например, при использовании материала с объемной долей пустот не менее 50%, в конечном состоянии объемная доля пустот будет составлять не более 25%, предпочтительно, не более 10%, более предпочтительно, не более 2%. Соответственно кажущаяся плотность термочувствительного материала в исходном состоянии отличается не менее чем на 50% от истинной плотности термочувствительного материала, а после срабатывания кажущаяся плотность термочувствительного материала отличается не более чем на 25% от истинной плотности термочувствительного материала. Разница в количестве (объемной доле) пустот в исходном и сработавшем состоянии дополнительно обусловливает заявленную необратимость срабатывания за счет невозможности возвращения термочувствительного состава после срабатывания к исходной микроструктуре, непрозрачность которой в исходном состоянии обусловлена заявленной микроструктурой.

Проведенные нами эксперименты по исследованию термочувствительных материалов с кажущейся плотностью больше и меньше 0,7 г/см³ показали, что при использовании материала с кажущейся плотностью менее 0,7 г/см³, объемная доля пустот при срабатывании преимущественно уменьшается более чем в 2 раза, при этом достигаются требуемые характеристики (высокая точность и скорость срабатывания, необратимость, тонкий слой). При использовании материала с кажущейся плотностью в исходном состоянии больше 0,7 г/см³ уменьшение доли пустот при срабатывании происходит преимущественно менее, чем в 2 раза, при этом не удается достичь требуемых характеристик (высокая точность и скорость срабатывания, необратимость, тонкий слой).

В предпочтительных вариантах осуществления доля изолированных пустот в микроструктуре термочувствительного материала составляет менее 10% от общего объема пустот, размер частиц по каждому измерению не превышает 5 мкм, а размер связанных между собой пустот по меньшей мере по одному измерению превышает линейные размеры частиц не менее, чем в два раза, что дополнительно усиливает технический результат заявленной полезной модели.

Кроме того, в предпочтительных вариантах осуществления, микроструктура термочувствительного материала обладает по меньшей мере одной из следующими особенностями:

- вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, имеет молекулярную массу менее 2000 а.е.м.;

- в исходном состоянии твердая фаза термочувствительного материала представлена частицами, преимущественно более половины которых ориентированных параллельно плоскости поверхности основы. В некоторых вариантах осуществления термочувствительный материал включает вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, с молекулярной массой менее 2000 а.е.м., содержащее структурный фрагмент C_nH_(2n+1), где n≥5. При этом для достижения требуемой упаковки частиц в полезной модели предпочтительно использовать соединения, в состав которых входит одна или более алифатическая углеводородная цепь. Это связано с тем, что такие органические вещества имеют кристаллическую упаковку, в которой вытянутые структурные фрагменты линейных углеводородов ориентируются параллельно друг другу, что обеспечивает формирование в основном плоских частиц, таких как чешуйки или волокна (А.И. Китайгородский, Молекулярные кристаллы, М.: Наука, 1971 г.). Подобная кристаллическая упаковка обуславливает анизотропность твердого органического вещества и, как следствие, микроструктуры термочувствительного материала, в результате которой свойства материала в направлении, параллельном поверхности основы и защитного покрытия, отличаются от свойств материала в направлении, перпендикулярном поверхности основы и защитного покрытия. Анизотропность свойств микроструктуры термочувствительного материала влияет на прочность материала при изгибе и механических воздействиях: приложение воздействия в направлениях, близких к перпендикулярным относительно поверхности основы, не будет приводить к повреждению материала (А.И. Китайгородский, Органическая кристаллохимия, М., АН СССР, 1955 г.).

Как известно, низкомолекулярные вещества склонны к возникновению обратной кристаллизации после плавления, что ограничивает их применение в качестве термочувствительных материалов, поскольку их перекристаллизация ведет к потере или снижению необратимости срабатывания. Для обеспечения возможности использования в термочувствительном материале вещества, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, с низкой молекулярной массой (меньше 2000 а.е.м) авторами настоящей в ходе многочисленных экспериментов было обнаружено, что процесс обратной перекристаллизации, а также снижение необратимости срабатывания можно предотвратить если использовать термочувствительный материал со связанными между собой и с атмосферой пустотами, предпочтительно, чтобы большой долей пустот, по меньшей мере 50% пустот от общего объема газовой фазы которых является связанными пустотами.

Возможность использования низкомолекулярных веществ молекулярной массой меньше 2000 а.е.м., имеющих узкий диапазон температур плавления, повышает точность срабатывания термоиндикатора, что положительно влияет на общую безопасность эксплуатации как контролируемого оборудования, так и самого термоиндикатора. Однако, следует отметить, что заявленная полезная модель не ограничивается использованием низкомолекулярных веществ, в качестве веществ, обусловливающих изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры. В частности, термочувствительный материал может включать полиэтилен, воски, парафины и другие полимеры, обеспечивающие увеличение прозрачности материала при достижении пороговой температуры.

В частных вариантах, вещество термочувствительного материала, содержащее структурный фрагмент C_nH_(2n+1), где n≥5, выбрано из группы: жирные алифатические кислоты, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥12; соли жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥5; алканы, содержащие не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновые кислоты, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥5; амиды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥5; ангидриды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥10; жирные алифатические спирты, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥14; жирные алифатические амины, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥17; нитрилы жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥19, предпочтительно, выбрано из группы: пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, соли насыщенных жирных карбоновых кислот редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия.

Температура плавления конкретного вещества задает пороговую температуру соответствующего термочувствительного материала термоиндикатора. Поэтому вещества выбираются таким образом, чтобы температуры их плавления были вблизи пороговых температур термоиндикатора. Конкретная температура срабатывания обуславливается рядом факторов, в том числе природой связующего. При этом число атомов углерода для каждого класса веществ определяется, исходя из конкретной практической задачи, решаемой с помощью заявленного термоиндикатора (типа оборудования, необходимого шага определяемой температуры перегрева, площади проверяемой на нагрев поверхности и т.д.).

Другим фактором, определяющим выбор вещества термочувствительного материала, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, является его коммерческая доступность, поэтому применение веществ, малодоступных в промышленных или полупромышленных масштабах может быть коммерчески невыгодным несмотря на то, что такие вещества могут удовлетворять остальным требованиям. Предпочтительно, используемые в качестве вещества, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, жирные алифатические кислоты содержат не более 12 атомов углерода (n≥12); соли жирных алифатических кислот содержат не более 66 атомов углерода (n≥66); алканы содержат не более 40 атомов углерода (n≥40); диалкилфосфиновые кислоты содержат не более 20 атомов углерода (n≥20); амиды жирных алифатических кислот содержат не более 22 атомов углерода (n≥22); ангидриды жирных алифатических кислот содержат не более 26 атомов углерода (n≥26); жирные алифатические спирты содержат не более 32 атомов углерода (n≥32); жирные алифатические амины содержат не более 22 атомов углерода (n≥22); нитрилы жирных алифатических кислот содержат не более 22 атомов углерода (n≥22).

В частных случае вещество термочувствительного материала, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, выбрано из группы: пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, соли насыщенных жирных карбоновых кислот, в том числе редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия.

В частных случаях микроструктура термочувствительного материала содержит прозрачное по крайней мере для части видимого света полимерное связующее, температура фазового перехода которого выше температуры фазового перехода вещества, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры. В этом случае термочувствительный материал содержит границы раздела фаз «твердое-твердое-газ», при плавлении также происходит необратимое изменение микроструктуры материала, в результате которой уменьшается число пустот относительно исходного состояния за счет выхода содержащегося в них газа на поверхность материала и происходит расслаивание газовой и негазовой сред, в результате чего наблюдается уменьшение площади контакта твердой фазы и пустот, т.е. уменьшение площади границ раздела фаз. В процессе выхода на поверхность газ, заполняющий пустоты, обеспечивает более высокую скорость диффузионных процессов в твердых телах и вязких жидкостях, чем в системах «твердое-твердое», что не только ускоряет изменение прозрачности термочувствительного материала, но и обеспечивает необратимость этого изменения при охлаждении. Дополнительно, необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала может сопровождаться образованием новых термодинамических фаз, например, твердого раствора. Предпочтительно, полимерное связующее присутствует в термочувствительном материале в количестве 1-30 масс. %. В частных случаях полимерное связующее покрывает каждую отдельную структурную частицу вещества термочувствительного материала, обеспечивая его "глазирование". Связующее выбирается таким образом, чтобы обеспечить смачиваемость, но не растворение, частиц вещества термочувствительного материала в полимерном связующем. Благодаря этому при "глазировании" зерен, кристаллов, волокон, чешуек или конгломератов указанных частиц происходит дополнительный захват газа, в среде которого формируется термочувствительный материал, и его распределения между "глазированными" связующим частицами вещества термочувствительного материала. Приведенный признак обеспечивает наличие микроструктуры материала с увеличенным количеством границ раздела фаз, тем самым усиливая технический результат полезной модели.

В частных случаях, прозрачное полимерное связующее выбрано из фенолформальдегидной смолы, бутилметакриловой смолы, меламинформальдегидной смолы, поливинилбутираля, полибутилметакрилата, полиизобутилметакрилата, поли бутилакрилата, феноксисмолы, полистирольно-акриловой эмульсии, полиолефина, полистирола, полиакрилата, полиэфирсульфона, полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилиденфторида, политетрафторэтилена, полиэфирсульфона, полиизопрена, полипропилена, полибутадиена, полиизобутилена, поливинилацетата, полиметакрилата, этилцеллюлозы, поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, поликарбоната, поликапролактона, полиэтилентерефталатной смолы, полибутилентерефталатной смолы, полиамидной смолы, поливинилиденфторида, полиэфира, полиэфирных смол, гидроксиэтилцеллюлозы, метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, нитроцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, желатина, агар-агара, казеина, гуммиарабика, поливинилового спирта, полиэтиленоксида или их смесей.

Предпочтительно, в микроструктуре термочувствительного материала в исходном состоянии частицы могут быть представлены в виде чешуек, волокон, их конгломератов и т.д. При этом для достижения укрывистости при минимальной толщине слоя термочувствительного материала предпочтительно продольное расположение этих частиц преимущественно параллельно поверхности основы термоиндикатора. В этом случае частицы будут расположены "внахлест" подобно закрытым жалюзи и тем самым будет достаточно более тонкого слоя чешуек для перекрытия цвета основы ("принцип закрытых жалюзи"). Неконтролируемое расположение частиц может приводить к их произвольной ориентации на поверхности основы, при которой могут быть сформированы не только продольные, но и поперечные структуры ("принцип открытых жалюзи"), сквозь которые основа будет просматриваться при той же толщине слоя, при которой будет достигаться укрывистость при соблюдении принципа закрытых жалюзи. При формировании твердой фазы с применением принципа закрытых жалюзи пустоты, заполненные газом, предпочтительно образуют непрерывную газовую фазу. Таким образом, соблюдение принципа закрытых жалюзи позволяет получать материал, микроструктура которого в исходном состоянии имеет преимущественную ориентацию частиц твердой фазы параллельно поверхности основы термоиндикатора.

Благодаря раскрытой выше ориентации частиц твердой фазы термочувствительный материал будет иметь слоистую микроструктуру и может также характеризоваться небольшим процентом площади поверхности основы, непосредственно контактирующей с частицами (нижним слоем частиц). Последующие слои частиц твердой фазы будут преимущественно наслаиваться на уже имеющиеся на поверхности основы частицы, а не на свободные участки основы, наращивая тем самым толщину термочувствительного материала за счет расположения плоских частиц друг над другом, а не равномерно по всей поверхности основы, формируя "столбцы" из частиц твердой фазы, которые обеспечивают укрывистость небольшого слоя материала за счет большого числа границ раздела "твердое-газ", рассеивающих падающий свет.

В этом случае разрушение микроструктуры термочувствительного материала, вследствие которой наблюдается изменение его прозрачности и изменение внешнего вида термоиндикатора, происходит еще на начальном этапе плавления частиц твердой фазы, до момента их полного расплавления. При кратковременном подводе тепла внешняя поверхность частиц начинает плавиться, что приводит к тому, что частицы скользят друг относительно друга, проваливаясь в поры и обеспечивая выход газовой фазы на поверхность с разделением твердой и газовой фазы и уменьшением границ раздела "твердое-газ". Таким образом, для разрушения микроструктуры термочувствительного материала с последующим срабатыванием термоиндикатора по заявленной полезной модели не обязательно расплавлять весь слой материала, необходимо минимальное количество тепла, достаточное только для сплавления частиц. Также, благодаря небольшой толщине термочувствительного материала в исходном состоянии, которая достигается за счет заявленной микроструктуры (что рассмотрено выше), изменение внешнего вида устройства и регистрация превышения температуры происходит с высокой точностью и в более узком интервале температур по сравнению со всеми известными из уровня техники подобными изделиями.

В предпочтительных вариантах термоиндикатор по настоящей полезной модели выполнен таким образом, чтобы прозрачность термочувствительного материала не снижалась до исходных значений после срабатывания и охлаждения до 20°С и выдержке при этой температуре в течение по меньшей мере одного месяца, преимущественно одного года и более.

Микроструктура термочувствительного материала, включающая частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, обеспечивает срок службы термоиндикатора, предпочтительно, не менее 5 лет, более предпочтительно, не менее 10 лет, за счет невозможности агрегирования и слипания частиц твердой фазы, разделенных большим количеством пустот.

Для целей электротехники точность срабатывания, т.е. температурный диапазон плавления вещества, используемого в термочувствительном материале, предпочтительно должна составлять не более 5°С, предпочтительно - не более 2°С, что регламентируется техническими и нормативными документами, некоторые из которых приведены в уровне техники данной заявки. Использование термочувствительного материала с микроструктурой, включающей частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой позволяет, в предпочтительных вариантах полезной модели, сузить диапазон срабатывания, т.е. изменения прозрачности при нагревании до порогового значения температуры, до 5°С, преимущественно до 2°С, относительно пороговой температуры. При реализации полезной модели время изменения прозрачности термочувствительного материала составляет не более 5 секунд, преимущественно, не более 2 секунд, что позволяет регистрировать перегревы, возникающие, например, при кратковременном протекании токов короткого замыкания или импульсных перенапряжений, аварийных перегревах, вызванных пусковыми токами, перегревах электрооборудования в период пиковой нагрузки.

В вариантах осуществления при возникновении локального нагрева контролируемой поверхности происходит изменение прозрачности только той области термочувствительного материала, которая была подвержена нагреву выше пороговой температуры, что позволяет регистрировать точечные перегревы.

Использование термочувствительного материала с раскрываемой микроструктурой, включающей частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, обеспечивает также изменение прозрачности только той области термочувствительного материала термоиндикатора, которая при неравномерном нагревании была нагрета выше пороговой температуры. При этом граница нагретой области определяется с высокой точностью, преимущественно 1-2 мм. Это позволяет с высокой надежностью и достоверностью определить место точечного локального перегрева на поверхности оборудования, например, межвитковых замыканий электрокатушек, пробоя изоляции кабелей, механического повреждения мембраны и пр. Для определения пятна аварийного нагрева на фоне нормальной температуры "не аварийного" участка поверхности необходимо, чтобы термочувствительный материал термоиндикатора изменял прозрачность только в той зоне, которая была нагрета выше пороговой температуры, и сохранял исходный внешний вид в других зонах, температура которых не превышала пороговое значение. При неравномерном подводе тепла и расплавлении части термочувствительного материала на границе раздела "расплав-твердое" начинает происходить диффузия твердых частиц в расплав и наоборот, что изменяет границы нагретого участка, делая их размытыми и нечеткими. В настоящей полезной модели термочувствительный материал выполнен таким образом, что при плавлении нагретого участка происходит резкое изменение микроструктуры, сопровождающееся сплавлением твердых частиц и выхода газовой фазы на поверхность, что приводит к уменьшению толщины слоя за счет необратимого выхода газовой фазы на поверхность и, как следствие, снижению площади контакта сработавшего и несработавшего термочувствительного материала. Благодаря такой микроструктуре удается достичь образования четких и достоверных границ, иллюстрирующих форму и размер участка поверхности, нагретого выше пороговой температуры. Для бóльшей заметности термоиндикатора и облегчения выявления локальных перегревов в некоторых вариантах реализации полезной модели площадь слоя термочувствительного материала составляет не менее 100 мм².

В различных вариантах реализации полезной модели давление газовой фазы внутри пустот термочувствительного материала может быть равно атмосферному давлению или ниже атмосферного давления. При использовании термоиндикатора с давлением ниже атмосферного, скорость сплавления частиц твердой фазы, необратимого изменения микроструктуры, и, как следствие, скорость срабатывания термочувствительного материала, дополнительно увеличивается за счет приложения на материал силы, создаваемой атмосферным давлением, воздействующим на материал через прозрачный защитный слой.

Защитный слой также обеспечивает защиту от воздействия неблагоприятных внешних факторов: влаги, атмосферных осадков, брызг, индустриальных загрязнителей, механического воздействия. Предпочтительно прозрачный защитный слой, покрывающий термоиндикатор, выполнен из эластичного полимерного материала, что обеспечивает не только защиту от воздействия окружающей среды и исключение растекания и стекания термочувствительных составов после срабатывания, но и герметичность устройства и поддержание давления газа внутри пустот ниже атмосферного до нагрева. Также эластичность защитного слоя дополнительно обеспечивает возможность установки термоиндикатора на поверхности сложной формы с сохранением функциональных характеристик устройства.

Ввиду особенности строения термочувствительного слоя, микроструктура которого содержит преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, при превышении пороговой температуры и выходе газовой фазы на поверхность материала может происходить образование воздушного пузыря под защитным слоем. В случае, если давление газовой фазы внутри пустот термочувствительного материала равно атмосферному, а слой термочувствительного материала покрыт прозрачным защитным слоем герметично, при разрушении микроструктуры термочувствительного материала происходит расслаивание газовой и негазовой сред. Поскольку процесс происходит при нагреве, объем образующегося пузыря увеличивается за счет теплового расширения. При дальнейшем охлаждении устройства объем газовой среды уменьшается, и размер пузыря под поверхностью защитного слоя уменьшается. Описываемые процессы объясняют необходимость использования эластичных материалов при изготовлении устройства для сохранения его целостности при эксплуатации в широком диапазоне температур. Для удаления возникающего при превышении пороговой температуры пузыря согласно некоторым вариантам предлагаемой полезной модели, между прозрачным защитным слоем и основой может быть выполнен зазор или в защитном слое могут быть выполнены микроотверстия, обеспечивающие, с одной стороны, возможность выхода выделяющегося при срабатывании газа, а с другой, необходимую защиту термочувствительного материала от внешних воздействий.

В предпочтительных вариантах полезной модели с давлением газа внутри пустот термочувствительного материала ниже атмосферного и герметичным защитным покрытием при превышении пороговой температуры и последующем охлаждении может не наблюдаться образования газового пузыря под защитным слоем. Это связано с тем, что тепловое расширение газа компенсируется давлением газовой фазы внутри пустот ниже атмосферного в исходном состоянии.

Термоиндикатор может представлять собой различные типы изделий, в частности, наклейки, клипсы, кембрики, или наконечники, выполненные с возможностью надежного крепления и плотного прилегания к поверхности контролируемого оборудования, в том числе промышленного, бытового и энергетического назначения. Преимущественно толщина термочувствительного материала предпочтительно составляет не более 800 мкм, толщина основы предпочтительно составляет не более 700 мкм, а толщина прозрачного защитного слоя предпочтительно составляет не более 150 мкм.

В предпочтительных вариантах осуществления полезной модели термоиндикатор может представлять собой наклейку, включающую изолирующий слой, клеевой слой, непрозрачную по крайней мере для части видимого света эластичную основу, выполненную из галогенсодержащих полимеров, предпочтительно имеющую толщину менее 1 мм и диэлектрическую прочность не менее 5 кВ/мм, при этом толщина термочувствительного материала предпочтительно составляет не более 800 мкм, а наклейка в вариантах реализации полезной модели покрыта прозрачным защитным слоем.

Использование галогенсодержащей полимерной основы, например, поливинилхлорида обеспечивает возможность использования заявленного термоиндикатора для визуальной регистрации превышения температуры поверхностей токопроводящих элементов электроустановок, поскольку указанная основа обладает диэлектрическими свойствами и устойчивостью к возгоранию. Исполнение термоиндикатора с эластичной основой толщиной менее 1 мм дает возможность плотного прилегания термоиндикатора к поверхностям сложной геометрии, в том числе к токопроводящим элементам электрооборудования. Также использование основы толщиной менее 1 мм и слоя термочувствительного материала толщиной не более 800 мкм позволяет быстро прогревать термочувствительный материал при возникновении кратковременных перегревов и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом «непрозрачный-прозрачный», а также обеспечивает необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств. Это позволяет зафиксировать кратковременные аварийные перегревы, вызванные пусковыми токами или прохождением токов короткого замыкания, избыточной стартовой нагрузкой двигателей, холодным ходом, переключением или прочими процессами. Кроме того, небольшая толщина устройства позволяет точно выявлять места локальных перегревов поверхностей при использовании наклеек с большой площадью термочувствительного слоя за счет низкого теплорассеяния в основе и термочувствительном материале вдоль плоскости контролируемой поверхности.

В других вариантах осуществления полезной модели устройство может быть выполнено в виде эластичной полой трубки (кембрик, наконечник) или в виде трубки, включающей продольный разрез (клипсу), и предназначенных для крепления на провода, поверхность которых выступает в роли непрозрачной по крайней мере для части видимого света основы, выполненной из галогенсодержащих полимеров, имеющей толщину менее 1 мм и диэлектрическую прочность не менее 5 кВ/мм, на лицевую поверхность которой нанесен термочувствительный материал толщиной не более 800 мкм, предпочтительно покрытой прозрачным защитным слоем.

В отличие от наклейки, клипса, наконечник или кембрик более удобны в монтаже на проводах небольшого сечения в электрических щитках зданий и сооружений.

Для увеличения заметности как самого термоиндикатора, так и факта его срабатывания, а также, как следствие, дополнительного увеличения безопасности эксплуатации оборудования, основа может обладать светоотражающими или люминесцентными свойствами.

В других вариантах выполнения термоиндикатора повышенная точность определения локальных перегревов поверхностей электрооборудования может достигаться тем, что площадь поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом, составляет не менее 100 мм².

Получение термочувствительного материала с микроструктурой, включающей частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, обеспечивается, в том числе благодаря методу получения, нанесения и сушки термочувствительного состава. В частности, такая микроструктура может быть сформирована путем суспендирования частиц твердой фазы в жидкой фазе, растворимость твердой фазы в которой составляет не более 10 г/кг, нанесения одного или более слоев суспензии на основу и удаления жидкой фазы с последующим покрытием лицевой поверхности заготовки прозрачным защитным слоем, при этом по меньшей мере один из вышеуказанных этапов проводится при давлении ниже атмосферного. Другим примером получения требуемой микроструктуры является постадийное нанесение такой же суспензии термочувствительного материала с удалением жидкой фазы при атмосферном давлении при комнатной температуре после каждого нанесения суспензии. При этом при изготовлении термоиндикатора приведенными способами твердая фаза представляет собой частицы, преимущественно выполненные в виде чешуек, волокон, кристаллов или конгломератов указанных или других частиц, имеющих линейные размеры, превышающие толщину.

При реализации способов получения термочувствительного материала с заявленной микроструктурой, включающей частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, предпочтительно использовать разбавленную суспензию частиц твердой фазы в жидкой фазе (разбавление более 50%), поскольку в большом объеме будет проходить ориентация частиц твердой фазы нужным образом и их оседание в упорядоченном виде с образованием преимущественно связанных между собой пустот, заполненных газовой фазой, в отличие от использования более концентрированных суспензий. При постадийном нанесении суспензии термочувствительного материала на основу устройства использование разбавленной суспензии частиц твердой фазы позволяет покрывать за одну стадию нанесения и сушки лишь небольшой процент площади основы. При этом предпочтительно использовать такие методы нанесения суспензии, как трафаретная печать, флексографская печать, тампонная печать, шелкография, которые обеспечивают нанесение каждого следующего слоя преимущественно на уже имеющиеся на поверхности основы частицы, а не на свободные участки основы, что приводит к наращиванию толщины термочувствительного материала за счет расположения частиц твердой фазы друг над другом, а не равномерно по всей поверхности основы. Это является дополнительным фактором, формирующим микроструктуру термочувствительного материала, описанную в заявленной полезной модели.

Следует отметить, что описанные методы получения не являются объектом настоящей полезной модели и не ограничиваются раскрытыми выше приемами, а приведены для большего понимания сущности полезной модели.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет более понятно из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

Фиг. 1 - Различные варианты исполнения термоиндикатор а для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения: 1а - в виде трубки, включающей продольный разрез (клипсы), предназначенной для крепления на провода, 1б - в виде эластичной полой трубки (кембрика), предназначенной для надевания на провода, 1в - в виде наклейки.

Фиг. 2 - Слоистая структура термоиндикатора для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения: 2а - с герметичным прозрачным защитным слоем, 2б - с прозрачным защитным слоем, в котором между защитным слоем и основой выполнен зазор, 2в - с прозрачным защитным слоем, в котором выполнены микроотверстия.

Фиг. 3 - Термоиндикатор для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения: 3а - первоначальный вид термоиндикатора в виде наклейки с основой, обладающей светоотражающими или люминесцентными свойствами, 3б - сработавший вид термоиндикатора в виде наклейки с основой, обладающей светоотражающими или люминесцентными свойствами с визуальным цветовым переходом "белый-черный" (после превышения порогового значения температуры), 3в - слоистая структура термоиндикатора для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения с основой, обладающей светоотражающими или люминесцентными свойствами, покрытой черной краской в зоне термочувствительного материала, с прозрачным защитным слоем, в котором выполнены микроотверстия.

Фиг. 4 - Микроструктура термочувствительного материала с частицами в виде чешуек и их конгломератов без связующего до срабатывания (4а), после срабатывания (4б); чешуек и их конгломератов со связующим, до срабатывания (4в) и после срабатывания (4г); волокон и их конгломератов без связующего, до срабатывания (4д) и после срабатывания (4е).

Фиг. 5 - Термоиндикатор в виде наклейки, для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры при локальном перегреве: 5а первоначальный вид термоиндикатора, 5б - частично сработавший термоиндикатор после точечного нагрева контролируемой поверхности выше порогового значения температуры с изменением прозрачности только той области термочувствительного материала, которая была подвержена нагреву выше пороговой температуры, при сохранении непрозрачной области данного материала в его остальной зоне, которая не подвергалась нагреву.

Фиг. 6 - Микрофотографии термочувствительного материала термоиндикатора для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели, полученные при увеличении 20 и 10 мкм: 6а - до срабатывания, 6б - после срабатывания; полученные при увеличении 2 мкм: 6в - до срабатывания, 6г - после срабатывания; а также полученные при увеличении 2 мкм после обработки с помощью программного обеспечения, позволяющего определять долю пустот и твердой фазы: 6д - до срабатывания, 6е - после срабатывания.

Фиг. 7 - Микрофотографии термочувствительного материала термоиндикатора, изготовленного по известным из уровня техники способам, полученные при увеличении 20 и 10 мкм: 7а - до срабатывания и 7б - после срабатывания.

Фиг. 8 - Фотографии термоиндикатора для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели: 8а - до срабатывания, 8б - после срабатывания, последующего охлаждения до 20°С и выдержке при этой температуре в течение одного месяца; фотографии термоиндикатора, изготовленного по известным из уровня техники способам: 8в - до срабатывания, 8г - после срабатывания, последующего охлаждения до 20°С и выдержке при этой температуре в течение одного месяца.

Фиг.9 - Микрофотографии термочувствительного материала термоиндикатора для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели, полученные при увеличении 2 мкм.

Фиг. 10 - Пример микрофотографии поперечного среза термочувствительного материала термоиндикатора для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели, полученные при увеличении 2 мкм, до обработки (а) и после закрашивания пустот (б), иллюстрирующего связанные пустоты и непрерывность газовой фазы.

На фиг.1 представлены различные варианты исполнения термоиндикатора для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения, представляющие собой трубку, включающую продольный разрез (клипсу) (1а), предназначенную для крепления на провода, с термочувствительным материалом 1, эластичную полую трубку (кембрик) (1б), предназначенную для крепления на провода, с термочувствительным материалом 1 или наклейку (1в) с термочувствительным материалом 1 и надписями 2, включающими численное значение регистрируемой температуры.

На фиг.2 представлена слоистая структура термоиндикатора для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения: (2а), включающий гибкую основу 3 толщины d и нанесенный на нее термочувствительный материал 1 с толщиной D и прозрачным защитным слоем 4, плотно прилегающим к основе и материалу, обеспечивающим герметичность устройства и возможности поддержания давления ниже атмосферного; слоистая структура устройства для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения температуры (2б), включающая гибкую основу 3 и нанесенный на нее термочувствительный материал 1 с прозрачным защитным слоем 4, плотно прилегающим к основе и материалу и имеющим зазор 5а между защитным слоем и основой; слоистая структура устройства для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения температуры (2в), включающая гибкую основу 3 и нанесенный на нее термочувствительный материал 1 с прозрачным защитным слоем 4, плотно прилегающим к основе и материалу и имеющим микроотверстия 5б на его лицевой поверхности.

На фиг.3 представлен термоиндикатор для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения в виде наклейки в исходном состоянии до нагрева (3а) и после нагрева выше порогового значения температуры (3б), включающий гибкую основу 3 со светоотражающими или люминесцентными свойствами, нанесенный на нее термочувствительный материал 1 и надпись 2, включающую численное значение регистрируемого порога температуры; и слоистая структура данного термоиндикатора (3в), включающая гибкую основу со светоотражающими или люминесцентными свойствами 6, нанесенный на нее термочувствительный материал 1, краску черного цвета 7, нанесенную на гибкую основу в зоне под термочувствительным материалом, а также прозрачный защитный слой 4, плотно прилегающий к основе и материалу и имеющий микроотверстия 5б на его лицевой поверхности.

На фиг.4 представлена микроструктура термочувствительного материала 1 без связующего с частицами 8, выполненными в виде чешуек и их конгломератов, и пустотами 9 до нагрева (4а) и разрушенная микроструктура термочувствительного материала 1 с уменьшенной долей пустот более чем в 2 раза и с увеличенной кажущейся плотностью и с частицами, подвергшимися сплавлению и утратившими первоначальную форму, после нагрева выше порогового значения температуры (4б); микроструктура термочувствительного материала 1 со связующим 10 с частицами 8, выполненными в виде ячеек и их конгломератов, и пустотами 9 до нагрева (4в) и разрушенная микроструктура термочувствительного материала 1 со связующим 10 с уменьшенной долей пустот более чем в 2 раза и с увеличенной кажущейся плотностью и с частицами, подвергшимися сплавлению и утратившими первоначальную форму, после нагрева выше порогового значения температуры (4г); микроструктура термочувствительного материала 1 без связующего с частицами 8, выполненными в виде волокон и их конгломератов, и пустотами 9 до нагрева (4д) и разрушенная микроструктура термочувствительного материала 1 с уменьшенной долей пустот более чем в 2 раза и с увеличенной кажущейся плотностью и с частицами, подвергшимися сплавлению и утратившими первоначальную форму, после нагрева выше порогового значения температуры (4е).

На фиг.5 представлен термоиндикатор в виде наклейки, для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры при локальном перегреве, включающий гибкую основу 3 и нанесенный на нее термочувствительный материал 1 до нагрева (5а) и после точечного нагрева (5б) контролируемой поверхности, в результате которого изменение прозрачности произошло только в той области 12 термочувствительного материала 1, которая была подвержена нагреву выше пороговой температуры, при сохранении первоначального вида остальной области термочувствительного материала 1.

На фиг.6 представлены микрофотографии термочувствительного материала термоиндикатора для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели, полученные без защитного слоя при увеличении 20 и 10 мкм в исходном состоянии с частицами 8 и пустотами 9 до срабатывания (6а) с долей пустот более 50 об.% и после срабатывания (6а) с уменьшенной долей пустот более, чем в 2 раза; а также полученные без защитного слоя при увеличении 2 мкм в исходном состоянии до срабатывания (6в) и после срабатывания (6д) и те же фотографии до срабатывания (6г) и после срабатывания (6е), обработанные с применением программного обеспечения, позволяющего определять долю пустот и твердой фазы и вычислять поверхностную площадь 11 частиц 8.

На фиг.7 представлены микрофотографии термочувствительного материала термоиндикатора, изготовленного по известным из уровня техники способам, полученные без защитного слоя при увеличении 20 и 10 мкм в исходном состоянии с частицами 8 и пустотами 9 до срабатывания (7а) с долей пустот менее 50 об.% и после срабатывания (7а) с уменьшенной долей пустот менее, чем в 2 раза.

На фиг.8 представлены термоиндикатор для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели с белым термочувствительным материалом в исходном состоянии до срабатывания (8а) и после срабатывания (8б) с увеличением прозрачности и проявлением цвета основы, окрашенной в черный цвет, и сохранением внешнего вида после срабатывания, и последующего охлаждения до 20°С с выдержкой в течение одного месяца, а также термоиндикатор, изготовленный по известным из уровня техники способам, термочувствительным материалом окрашенным в белый цвет в исходном состоянии до срабатывания (8в) и после срабатывания (8г) с увеличением прозрачности и проявлением цвета основы, окрашенной в черный цвет, с частичным возвращением прозрачности и исходного внешнего вида после последующего охлаждения до 20°С и выдержки в течение одного месяца.

На фиг.9 представлены микрофотографии термочувствительного материала термоиндикатора для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели в исходном состоянии, полученные при увеличении 2 мкм, с пустотами 9, преобладающим количеством частиц 8а, расположенных параллельно поверхности основы (обведены зелеными кругами), а также небольшим числом частиц 8б, расположенных относительно поверхности основы под углами, близкими к прямому.

На фиг.10 в качестве примера представлена одна из микрофотографий поперечного среза термочувствительного материала термоиндикатора для визуальной регистрации превышения порогового значения температуры по заявляемой полезной модели в исходном состоянии, полученная при увеличении 2 мкм, с пустотами 9 в оригинале (а) и после закрашивания пустот (б), которое иллюстрирует связанные пустоты и непрерывность газовой фазы в данном срезе, и частицами твердой фазы 8.

Осуществление полезной модели

Приготовление термочувствительного материала.

Твердая фаза термочувствительного материала может быть выбрана из по меньшей мере одного из приведенных классов органических веществ, но не ограничиваясь представленным списком: жирные алифатические кислоты, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥12; соли жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥5; алканы, содержащие не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновые кислоты, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥5; амиды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥5; ангидриды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥10; жирные алифатические спирты, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥14; жирные алифатические амины, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥17; нитрилы жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты C_nH_(2n+1) с n≥19, - с молекулярной массой менее 2000 а.е.м., или их смеси.

Предпочтительно, используемые в качестве вещества твердой фазы, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, жирные алифатические кислоты содержат не более 12 атомов углерода (n≥12); соли жирных алифатических кислот содержат не более 66 атомов углерода (n≥66); алканы содержат не более 40 атомов углерода (n≥40); диалкилфосфиновые кислоты содержат не более 20 атомов углерода (n≥20); амиды жирных алифатических кислот содержат не более 22 атомов углерода (n≥22); ангидриды жирных алифатических кислот содержат не более 26 атомов углерода (n≥26); жирные алифатические спирты содержат не более 32 атомов углерода (n≥32); жирные алифатические амины содержат не более 22 атомов углерода (n≥22); нитрилы жирных алифатических кислот содержат не более 22 атомов углерода (n≥22).

В частных вариантах полезной модели, вещество твердой фазы термочувствительного материала, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, выбрано из по меньшей мере одного из приведенных веществ: капроната иттрия, бегената иттрия, ундеканата иттрия, лаурата иттрия, тридеканлаурата иттрия, тридеканпентадеканата иттрия, тридеканата иттрия, пентадеканата иттрия, пальмитата иттрия, каприлата иттербия, пальмитата лантана, нонадецината лантана, капроната лантана, ундеканата эрбия, нонадеканоата цинка, пальмитата цинка, капроната цинка, миристината цинка, стеарата цинка, лаурата кадмия, лауринмиристината кадмия, каприната свинца, стеарата свинца, лаурата свинца, лауринмиристината свинца, стеарата меди, стеарата кальция, стеарата лития, стеариновой кислоты, лауриновой кислоты, докозановой кислоты, эйкозановой кислоты, кротоновой кислоты, арахиновой кислоты, миристиновой кислоты, пальмитиновой кислоты, адипиновой кислоты, октановой кислоты, каприновой кислоты, трикозановой кислоты, тетратриаконтановой кислоты, 2,3-диметилнонановой кислоты, брассидиновой кислоты, 2-метил-2-додеценовой кислоты, элеостеариновой кислоты, бегенолевой кислоты, бегеновой кислоты, олеамида, стеарамида, лаурамида, эруциламида, амида каприновой кислоты, амида миристиновой кислоты, амида каприловой кислоты, анилида пальмитиновой кислоты, анилида салициловой кислоты, бетта-нафтиламида капроновой кислоты, фенилгидр азида энантовой кислоты, гексиламида, октакозиламида, N-метилгептакозиламида, салициламида, гексадеканола, экукамида, 1-докозонола, трилаурина, трикозиламина, диоктадециламина, N,N-диметилоктиламина, диоктилфосфиновой кислоты, тритриаконтана, тетракозана, стеаринового спирта, цетилового спирта, хлористого ангидрида стеариновой кислоты, ангидрида пальмитиновой кислоты, ангидрида стеариновой и уксусной кислот, ангидрида лауриновой кислоты или их смесей.

Кроме того твердое органическое вещество термочувствительного материала может быть выбрано из по меньшей мере полиэтилена, воска, парафина или их смесей.

В различных вариантах осуществления, вещество твердой фазы термочувствительного материала, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, может иметь температуру плавления в диапазоне 50-210°С. При этом численные значения пороговой температуры термочувствительного материала выбраны из группы 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, 120°С, 130°С, 140°С, 150°С.

Для изготовления термочувствительного материала твердую фазу, включающую вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, измельчают на шаровой мельнице до размера 2-3 мкм, последовательно добавляют жидкую фазу, представленную водой или органическим растворителем с температурой кипения менее 180°С, и размешивают полученную суспензию, при этом преимущественно, в этот период обеспечивается периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха до получения постоянной плотности смеси. Жидкая фаза, предпочтительно, представляет собой воду или органический растворитель, растворимость в которой твердой фазы термочувствительного материала не превышает 10 г/кг.

В предпочтительных вариантах полезной модели жидкую фазу добавляют в количестве от 50 об.% до 90 об.%.

Разница плотностей жидкой фазы и твердой фазы предпочтительно составляет менее 0,2 г/см³. С этой целью жидкая фаза может быть выбрана из группы: изопропанол, вода, метанол, 1-пропанол, изобутанол, монометиловый эфир этиленгликоля, 1-бутанол, ацетонитрил, уксусная кислота, гексан, гептан, 1,1,1-трифторэтанол, 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропанол, диметилформамид, этанол, бутилацетат, вода, ацетон, толуол или их смеси, но не ограничиваются ими.

При таком методе получения, полученный термочувствительный материал предпочтительно представлен двумя непрерывными фазами: твердой и газовой. При этом, газовая фаза представлена пустотами, преимущественно сообщающимися между собой.

При этом, полученный термочувствительный материал в исходном состоянии является непрозрачным по крайней мере для части видимого света и в исходном состоянии включает твердую фазу и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, объемная доля которых в исходном состоянии предпочтительно составляет не менее 30%, а кажущаяся плотность материала в исходном состоянии составляет предпочтительно не более 0,7 г/см³. При нагревании выше соответствующего порогового значения температуры происходит необратимое изменение прозрачности термочувствительного материала, связанное с изменением его микроструктуры, сопровождающимся сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, а также предпочтительно уменьшением объемной доли пустот, в 2 или более раза. При этом при последующем охлаждении до 20°С и выдержке при этой температуре в течение по меньшей мере одного месяца, преимущественно одного года и более, прозрачность термочувствительного материала не возвращается до исходных значений.

В зависимости от природы твердой фазы и вещества, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, вид получающихся частиц твердой фазы может представлять собой зерна, кристаллы, волокна, чешуйки или конгломераты указанных частиц.

В некоторых вариантах полезной модели измельченную твердую фазу суспендируют в растворе прозрачного по крайней мере для части видимого света связующего в жидкой фазе. В предпочтительных вариантах полезной модели связующее присутствует в получаемом термочувствительным материале в количестве 1-30 мас.%, для обеспечения эффекта глазирования частиц твердого органического вещества.

При этом прозрачное полимерное связующее выбирают из: фенолформальдегидной смолы, бутилметакриловой смолы, меламинформальдегидной смолы, поливинилбутираля, полибутилметакрилата, полиизобутилметакрилата, поли бутилакрилата, феноксисмолы, полистирольно-акриловой эмульсии, полиолефина, полистирола, полиакрилата, полиэфирсульфона, полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилиденфторида, политетрафторэтилена, полиэфирсульфона, полиизопрена, полипропилена, полибутадиена, полиизобутилена, поливинилацетата, полиметакрилата, этилцеллюлозы, поливинилхлорида, поливинилиденхлорида, поликарбоната, поликапролактона, полиэтилентерефталатной смолы, полибутилентерефталатной смолы, полиамидной смолы, поливинилиденфторида, полиэфира, полиэфирных смол, гидроксиэтилцеллюлозы, метилцеллюлозы, этилцеллюлозы, нитроцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, желатина, агар-агара, казеина, гуммиарабика, поливинилового спирта, полиэтиленоксида или их смесей, но не ограничиваются ими.

В этом случае термочувствительный материал содержит границы раздела фаз «твердое-твердое-газ», при плавлении также происходит необратимое изменение микроструктуры материала, в результате которой происходит сплавление частиц твердой фазы, выход газовой фазы, содержащейся в пустотах, из термочувствительного материала на поверхность и расслаивание газовой и негазовой сред.

Полученную без связующего или со связующим суспензию используют для нанесения сразу после получения.

Выбор основы устройства

Заявленный термоиндикатор может иметь исполнение в виде наклейки, клипсы, кембрика или других устройств, выполненных с возможностью надежного крепления и плотного прилегания к поверхности контролируемого оборудования.

Термоиндикатор имеет слоистую структуру, включающую: основу, непрозрачную по крайней мере для части видимого света, термочувствительный материал, нанесенный на поверхность основы, а также прозрачный защитный слой, частично или полностью изолирующий термочувствительный материал от окружающей среды.

В случае клипсы и кембрика в роли непрозрачной по крайней мере для части видимого света основы выступает внешняя поверхность трубки, включающей продольный разрез, или внешняя поверхность эластичного полого цилиндра соответственно.

Толщина основы устройства преимущественно составляет менее 1 мм, преимущественно, не более 700 мкм, для обеспечения скорости срабатывания термочувствительного материала менее 5 секунд при нагреве выше пороговой температуры, преимущественно не более 2 секунд.

Основа для различных видов термоиндикаторов может быть выбрана из следующих материалов: ПВХ пленки OraJet 3106SG, 3951, полиуретановая пленка 3981RA, полиэфирная пленка 3М: 7874 Е или WHITEV ТС 50/RC20/HD70WH самоклеящаяся бумажная пленка, метилметакрилатная пленка ORALITE 5500, но не ограничиваться ими. При использовании галогенсодержащей полимерной основы, в частности, ПВХ, а наиболее предпочтительно литого ПВХ, диэлектрическая прочность устройства предпочтительно составляет не менее 5 кВ/мм, что является предпочтительным, при использовании термоиндикатора в энергетике.

В некоторых вариантах выполнения, на поверхность основы может быть нанесен рисунок, предназначенный для маркировки фаз или узлов электротехнического оборудования, содержащий графическую, численную или текстовую информацию, а сама основа может обладать светоотражающими или люминесцентными свойствами для увеличения заметности как самого устройства, так и факта его срабатывания, что служит дополнительному увеличению безопасности эксплуатации оборудования.

Для увеличения контрастности цветового перехода основа в зоне термочувствительного материала окрашена, например, в черный цвет. В этом случае термочувствительный материал имеет, предпочтительно, белый цвет, тем самым, при срабатывании термочувствительного материала обеспечивается визуальный переход "белый-черный".

Изготовление термоиндикатора для визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения.

В общем виде процесс изготовления устройства включает в себя этапы нанесения на отдельные участки непрозрачной основы одного или более слоя суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе, удаления жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии, а также покрытия лицевой поверхности заготовки прозрачным защитным слоем.

Для получения микроструктуры нанесенного термочувствительного материала, включающей частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой, и обеспечивающей необратимое изменение прозрачности и, как следствие, внешнего вида при достижении пороговой температуры, которое сопровождается сплавлением частиц твердой фазы и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, можно использовать, в частности, следующие приемы на ранее раскрытых этапах способа:

- по меньшей мере один из вышеуказанных этапов способа (нанесение суспензии частиц твердого органического вещества в жидкой фазе, удаление жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии, покрытие лицевой поверхности заготовки прозрачным защитным слоем) проводится при давлении ниже атмосферного.

- проводится не менее 3 циклов нанесения слоев суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе и удаления жидкой фазы из нанесенных слоев этой суспензии, при этом, нанесение суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе производят методом, выбираемым из группы: трафаретная печать, флексографская печать, тампонная печать, шелкография, с получением микроструктуры термочувствительного материала, частицы твердой фазы в котором ориентированы преимущественно параллельно плоскости поверхности основы.

Удаление жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе или из каждого слоя в отдельности может проводиться как при давлении ниже атмосферного, так и при атмосферном давлении, в зависимости от выбранного способа изготовления устройства.

Давление ниже атмосферного, в частных случаях получения устройства, может быть использовано как сразу после нанесения каждого отдельного слоя суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе, так и на этапе сушки (т.е. удаления жидкой фазы) необходимого количества нанесенных слоев суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе. В этом случае происходит спонтанное высвобождение жидкой фазы из объема материала (последовательно из каждого слоя или из всего объема материала) с образованием большего числа связанных между собой неструктурированных пустот.

Послойное нанесение суспензии твердой фазы в жидкой фазе также может обеспечить получение заявленного термоиндикатора. В этом случае после нанесения термочувствительного материала, устройство сушат, выбирая режим удаления жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии, предпочтительно, при температуре (20±2)°С в течение 10 минут в атмосфере воздуха, затем процедуру послойного нанесения повторяют до получения необходимой толщины покрытия. Формирование микроструктуры, включающей частицы твердой фазы и большой доли пустот, заполненных газовой фазой, происходит слой за слоем. Послойное нанесение с выдержкой предпочтительно при комнатной температуре между подходами обеспечивает упорядоченность частиц твердой фазы при их расположении на устройстве и образование связанных между собой пустот, которые преимущественно образуют непрерывную газовую фазу. В случае, если частицы твердой фазы представляют собой чешуйки для того, чтобы достичь укрывистости при минимальной толщине слоя предпочтительно их продольное расположение "внахлест" на основе термоиндикатора. В этом случае чешуйки будут расположены подобно закрытым жалюзи, и будет достаточно тонкого слоя чешуек для перекрытия цвета основы ("принцип закрытых жалюзи"). Благодаря самопроизвольному удалению жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии при комнатной температуре, обеспечивается медленное оседание чешуек и их упаковка в термодинамически выгодном состоянии. При применении указанного приема при приготовлении термочувствительного материала наблюдается преимущественное образование непрерывной твердой фазы, а пустоты, заполненные газом, преимущественно сообщаются между собой посредством пор и каналов и образуют непрерывную газовую фазу. При проведении принудительного удаления жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии при нагревании или при обдуве воздухом кинетические процессы испарения растворителя будут преобладать над термодинамическим упорядочиванием частиц твердой фазы, в результате чего чешуйки будут формировать не продольные, а поперечные структуры ("принцип открытых жалюзи"), сквозь которые будет просматриваться основа при той же толщине слоя, для которой при соблюдении принципа закрытых жалюзи будет достигаться укрывистость.

Такого упорядочивания также удается достичь за счет применения разбавленной суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе (разбавление более 50%), поскольку в большом объеме будет проходить ориентация чешуек нужным образом и их оседание в упорядоченном виде, в отличие от использования более концентрированных суспензий. Кроме того, большое разбавление гарантирует более длительный процесс самопроизвольного испарения жидкой фазы, в ходе которого также будет происходить укладывание чешуек по принципу закрытых жалюзи. Другим фактором, влияющим на скорость и характер осаждения частиц твердой фазы, является относительная разница плотностей растворителя и частиц твердой фазы. При наличии большой разницы плотностей (более 0,2 г/см³) частицы твердой фазы будут оседать из суспензии слишком быстро по принципу открытых жалюзи. При сравнимых плотностях или при разнице плотностей менее 0,2 г/см³ будет наблюдаться медленное оседание частиц твердой фазы с образованием необходимой упорядоченной микроструктуры материала и соблюдением принципа закрытых жалюзи.

Таким образом, соблюдение принципа закрытых жалюзи при формировании микроструктуры термочувствительного материала позволяет получать материал, микроструктура которого в исходном состоянии имеет преимущественную ориентацию частиц твердой фазы параллельно поверхности основы и защитного покрытия.

Нанесение слоев суспензии твердой фазы в жидкой фазе предпочтительно производится способом, выбранным из трафаретной печати, флексографской печати, тампонной печати, шелкографии.

Описанные выше эффекты применимы к вариантам исполнения термоиндикатора, в которых микроструктура термочувствительного материала представлена твердой фазой, частицы которой преимущественно выполнены в виде чешуек, кристаллов или волокон, т.е. таких частиц, у которых линейные размеры превышают их толщину. При этом может наблюдаться образование сростков (конгломератов) отдельных частиц (чешуек, кристаллов или волокон) твердой фазы.

В случае использования термочувствительного материала, содержащего твердую фазу, связующее и пустоты, для его приготовления используют суспензию мелкодисперсной твердой фазы в растворе связующего в жидкой фазе. При испарении жидкой фазы связующее оседает на частицах твердой фазы, покрывая их поверхность тонким равномерным слоем. При этом происходит "глазирование" как отдельной частицы твердой фазы, так и образовавшегося конгломерата частиц.

При нанесении суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе, область лицевой поверхности основы устройства, на которую не должен попасть термочувствительный материал, заклеивают полиэтиленовой пленкой. На незакрытую область основы равномерно наносят слой суспензии частиц твердой фазы в жидкой фазе одним из описанных выше приемов или другими методами, обеспечивающими формирование описываемой микроструктуры.

В преимущественных вариантах исполнения толщина слоя термочувствительного материала составляет не более 800 мкм, предпочтительно не более 450 мкм, наиболее предпочтительно не более 150 мкм. Использование указанной толщины слоя термочувствительного материала обеспечивает его срабатывание со скоростью менее 5 секунд, преимущественно менее 2 секунд, в диапазоне +/-5°С, преимущественно +/-2°С, относительно порогового значения при нагреве выше пороговой температуры. Это обусловлено тем, что такая толщина слоя материала в совокупности с толщиной основы термоиндикатора позволяет прогревать термочувствительный материал при возникновении кратковременных перегревов в период пиковой нагрузки и полностью переводить его в расплав с цветовым переходом «непрозрачный-прозрачный» в течение менее 5 секунд, а также обеспечивает необходимую теплоотдачу при воздушном охлаждении работающих устройств.

Площадь поверхности непрозрачной основы, покрытой термочувствительным материалом, в предпочтительных вариантах, составляет не менее 100 мм².

В некоторых вариантах полезной модели на незакрытую область основы наносят с помощью сольвентных красителей сначала черную краску или надпись, включающую, в частности, численное значение пороговой температуры или другую графическую, численную или текстовую информацию, а уже затем наносят слой термочувствительного материала. При этом, в преимущественных вариантах полезной модели черной краской покрыто не менее 70% площади основы. В случае окрашивания по меньшей мере части основы в черный цвет, термочувствительный материал в исходном состоянии имеет белый цвет, а при нагреве выше пороговой температуры происходит визуальный цветовой переход по меньшей мере части поверхности устройства "белый-черный".

Следует отметить, что заявленная полезная модели не ограничивается использованием только одного термочувствительного материала, и при необходимости термоиндикатор может быть дополнен различными термочувствительными материалами для определения превышения нескольких пороговых температур.

На заключительном этапе приготовления термоиндикатор покрывают прозрачным защитным слоем. В некоторых вариантах полезной модели между защитным слоем и основой может быть выполнен зазор или в прозрачном защитном слое могут быть выполнены микроотверстия, позволяющие газовой фазе после превышения регистрируемой температуры выходить за пределы устройства. Предпочтительно, прозрачный защитный слой выбирается из прозрачных эластичных полимеров и имеет толщину не более 150 мкм. В другом варианте полезной модели происходит выдерживание заготовки устройства при давлении ниже атмосферного и его последующее покрытие прозрачным защитным слоем, обеспечивающим герметичность устройства и поддержание давления внутри пустот с газовой фазой ниже атмосферного давления. С этой целью в данном варианте полезной модели в качестве защитного слоя также используются прозрачные эластичные полимерные пленки.

Принцип работы термоиндикатора.

Термоиндикатор, включающий гибкую основу 3 и нанесенный на нее термочувствительный материал 1 и прозрачный защитный слой 4, устанавливают на поверхность, за которой должен быть обеспечен температурный контроль, с обеспечением плотного прилегания устройства, с помощью крепежных элементов, предусмотренных конструкцией термоиндикатора. В более предпочтительном варианте исполнения термоиндикатор представляет собой наклейку, которая крепится на поверхность с помощью клеевого слоя, с которого предварительно удаляется изолирующий слой. В других вариантах исполнения (наконечник, клипса и кембрик) принцип работы термоиндикатора является аналогичным принципу работы наклейки.

Поскольку термоиндикаторы для визуальной регистрации превышения температуры, используемые в электроэнергетике, преимущественно выполнены в виде наклеек, то далее принцип работы устройства будет рассмотрен на примере наклейки.

Термоиндикатор, выполненный в виде наклейки с нанесенным термочувствительным материалом, работает следующим образом. Нанесенный термочувствительный материал 1 в исходном состоянии и до момента нагрева до пороговой температуры является непрозрачным по крайней мере для части видимого света и, в преимущественных вариантах полезной модели, имеет белый цвет. До момента нагрева всей поверхности термоиндикатора или отдельных его участков, расположенных под термочувствительным материалом 1, до порогового значения температуры термочувствительный материал 1 остается непрозрачным по крайней мере для части видимого света, тем самым сохраняется первоначальный вид термоиндикатора. При нагреве поверхности выше пороговой температуры термочувствительного материала 1 на всей поверхности термочувствительного материала 1 или преимущественно на нагретом участке 12 термочувствительного материала 1, соответственно, происходит необратимое разрушение микроструктуры термочувствительного материала 1, сопровождающегося сплавлением частиц твердой фазы 8, уменьшением доли пустот 9 и, как следствие, увеличением прозрачности. При этом происходит увеличение кажущейся плотности материала. Термочувствительный материал 1 с измененной микроструктурой является прозрачным и проявляет цвет основы 3 под данным материалом или цвет краски 7, нанесенной на основу в зоне термочувствительного материала. При последующем охлаждении контролируемой поверхности термочувствительный материал 1 или его часть 11 остается прозрачным и внешний вид термоиндикатора не возвращается в первоначальное состояние. Тем самым обеспечивается возможность визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения температуры, как в момент перегрева, так и по истечению времени длительного.

При точечном нагреве контролируемой поверхности прозрачная зона 12 образуется только в той области термочувствительного материала, которая была подвержена нагреву выше пороговой температуры, при сохранении непрозрачной области данного материала в его остальной зоне, которая не подвергалась нагреву.

На лицевую сторону основы 3 может быть нанесено численное значение пороговой температуры 2, в частных случаях значение пороговой температуры может быть нанесено в зоне, свободной от термочувствительного материала 1, но рядом с ним, или на основу 3 под термочувствительным материалом 1, в последнем случае, при превышении температуры выше порогового значения, после необратимого изменения микроструктуры термочувствительного материала 1, проявляется цвет основы 3 и численное значение пороговой температуры 2. В частных вариантах реализации основа может быть черной, а термочувствительный материал в исходном непрозрачном состоянии может иметь белый цвет. При этом после превышения температуры выше порогового значения наблюдается изменение внешнего вида термоиндикатора с максимальной контрастностью "белый-черный", что дополнительно обеспечивает заметность сработавшего термоиндикатора и облегчает его визуальное выявление. Аналогичному назначению служит реализация термоиндикатора, при которой основа имеет цвет, отличный от черного, а в зоне под термочувствительным материалом 1, имеющим белый цвет в исходном состоянии, нанесена краска черного цвета. В этом случае также при срабатывании термоиндикатора наблюдается цветовой переход "белый-черный".

В случае термоиндикатора, герметично покрытого эластичным прозрачным защитным слоем 4 при атмосферном давлении, в момент срабатывания в результате разрушения микроструктуры термочувствительного материала 1 и расслаивания газовой и негазовой сред на поверхности защитного слоя 4 будет образовываться пузырь, который уменьшается при охлаждении устройства. При использовании термоиндикатора с герметичным защитным слоем 4 и давлением внутри пустот 9 термочувствительного материала 1 ниже атмосферного не будет наблюдаться образование пузыря на поверхности защитного слоя 4 при превышении пороговой температуры, благодаря тому, что давление газовой фазы внутри пустот 9 ниже атмосферного в исходном состоянии, создаваемое на этапе получения заготовки термоиндикатора при нанесении защитного слоя 4, компенсирует тепловое расширение газа, высвобождающегося при разрушении микроструктуры термочувствительного материала 1. В других вариантах осуществления термоиндикатор а для недопущения возникновения пузыря при превышении пороговой температуры между прозрачным защитным слоем и основой может быть выполнен зазор 5а или в защитном слое могут быть выполнены микроотверстия 5б, обеспечивающие возможность выхода выделяющегося при срабатывании газа.

Варианты исполнения термоиндикатора, в которых в состав термочувствительного материала 1 входят частицы твердой фазы 8, пустоты 9 и связующее 10, имеют схожий принцип работы. При превышении температуры выше порогового значения происходит сплавление частиц 8, "глазированных" связующим 10, с высвобождением газовой фазы и разделением газовой и негазовой сред, в результате чего также происходит необратимое разрушение микроструктуры термочувствительного материала 1, сопровождающегося уменьшением доли пустот 9 и, как следствие, увеличением прозрачности материала.

Таким образом, все варианты исполнения термоиндикатора имеют принцип работы, основанный на необратимом разрушении микроструктуры термочувствительного материала 1, сопровождающегося сплавлением частиц твердой фазы 8, уменьшением доли пустот 9 и, как следствие, увеличением прозрачности материала и необратимым изменением внешнего вида термоиндикатора. Причем при охлаждении термоиндикатора внешний вид не возвращается до исходного состояния, преимущественно снижение прозрачности термочувствительного материала до исходных значений не происходит при охлаждении до 20°С и выдержке при этой температуре в течение по меньшей мере одного месяца, преимущественно одного года и более.

Тем самым, при визуальном осмотре термоиндикатора может достоверно и с высокой точностью (в диапазоне +/-5°С, преимущественно +/-2°С, пороговой температуры) и скоростью (не более 5 секунд, преимущественно не более 2 секунд) регистрироваться факт превышения температуры всей поверхности или ее локального участка выше порогового значения.

Срок службы термоиндикаторов по заявляемой полезной модели составляет не менее пяти лет, предпочтительно, не менее десяти лет.

Ниже представлены предпочтительные варианты осуществления заявленного термоиндикатора, которые являются иллюстрирующими и никак не ограничивают объем испрашиваемой правовой охраны.

Примеры

1. Получение суспензии твердой фазы в жидкой фазе и твердой фазы со связующим в жидкой фазе

Твердую фазу, включающую вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, измельчали до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляли жидкую фазу (вариант 1.1) или раствор связующего в жидкой фазе (вариант 1.2), размешивали, обеспечивая периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха, до получения постоянной плотности смеси. Суспензию твердой фазы в жидкой фазе или суспензию твердой фазы со связующим в жидкой фазе использовали для нанесения сразу после получения.

2. Способы нанесения суспензии твердой фазы (со связующим и без связующего) с применением давления ниже атмосферного

Принцип нанесения суспензии твердой фазы в жидкой фазе и твердой фазы со связующим в жидкой фазе не имеет принципиальных отличий, в связи с чем далее рассмотрен принцип нанесения твердой фазы в жидкой фазе без связующего.

Область лицевой поверхности основы, на которую не должен попасть термочувствительный материал, заклеили полиэтиленовой пленкой.

(вариант 2.1) На незакрытую область основы с помощью валика нанесли один слой суспензии твердой фазы в жидкой фазе, полученной согласно примеру 1.1. Полученный слой выдерживали в течение не менее 1 минуты при давлении 10-300 мм рт.ст., причем в результате этого происходит частичное или полное удаление жидкой фазы, затем повторяли процедуру нанесения и сушки несколько раз до получения заданной толщины слоя термочувствительного материала и необходимой укрывистости, после чего защитную пленку снимали и полученное устройство при атмосферном давлении покрывали прозрачным полимерным защитным слоем.

(вариант 2.2) На незакрытую область основы с помощью валика последовательно нанесли несколько слоев суспензии твердой фазы в жидкой фазе, полученной согласно примеру 1.1, до получения заданной толщины слоя термочувствительного материала и необходимой укрывистости, без сушки слоев между нанесениями. Полученную заготовку выдерживали в течение не менее 10 минут при давлении 1-150 мм рт.ст., причем в результате этого происходит частичное или полное удаление жидкой фазы, затем защитную пленку снимали и полученное устройство при атмосферном давлении покрывали прозрачным полимерным защитным слоем.

(вариант 2.3) На незакрытую область основы с помощью валика последовательно нанесли несколько слоев суспензии твердой фазы в жидкой фазе, полученной согласно примеру 1.1, до получения заданной толщины слоя термочувствительного материала и необходимой укрывистости. Каждый слой сушили в течение не менее 10 минут в атмосфере воздуха перед нанесением следующего слоя, причем в результате этого происходит частичное или полное удаление жидкой фазы, после нанесения последнего слоя полученную заготовку выдерживали в течение не менее 1 часа при атмосферном давлении, причем в результате этого также происходит удаление жидкой фазы из верхнего слоя и удаление остаточной жидкой фазы из предыдущих слоев. Затем защитную пленку снимали и полученное устройство покрывали прозрачным полимерным защитным слоем при давлении 200-650 мм рт.ст., причем в результате этого происходит полное удаление остаточной жидкой фазы, а при покрытии защитным слоем в образовавшихся пустотах дополнительно формируется давление ниже атмосферного.

(вариант 2.4) На незакрытую область основы с помощью валика последовательно нанесли несколько слоев суспензии твердой фазы в жидкой фазе, полученной согласно примеру 1.1, до получения заданной толщины слоя термочувствительного материала и необходимой укрывистости, без сушки слоев между нанесениями. Полученную заготовку выдерживали в течение не менее 10 минут при давлении 1-300 мм рт.ст., причем в результате этого происходит частичное или полное удаление жидкой фазы. Затем защитную пленку снимали и полученное устройство покрывали прозрачным полимерным защитным слоем при давлении 200-650 мм рт.ст., причем в результате этого происходит полное удаление жидкой фазы, а при покрытии защитным слоем в образовавшихся пустотах дополнительно формируется давление ниже атмосферного.

(вариант 2.5) На незакрытую область основы с помощью валика нанесли один слой суспензии твердой фазы в жидкой фазе, полученной согласно примеру 1.1, полученный слой выдерживали в течение не менее 1 минуты при давлении 10-300 мм рт.ст., причем в результате этого происходит частичное или полное удаление жидкой фазы, затем повторяли процедуру нанесения и сушки несколько раз до получения заданной толщины слоя термочувствительного материала и необходимой укрывистости. Затем полученную заготовку выдерживали в течение не менее 10 минут при давлении 30-200 мм рт.ст., причем в результате этого происходит полное удаление остаточной жидкой фазы, после чего защитную пленку снимали и полученное устройство покрывали прозрачным полимерным защитным слоем при давлении 200-650 мм рт.ст., причем в результате этого происходит полное удаление жидкой фазы, а при покрытии защитным слоем в образовавшихся пустотах дополнительно формируется давление ниже атмосферного.

При всех способах нанесения, описанных в данном примере, применение давления ниже атмосферного позволяет сформировать микроструктуру термочувствительного материала, включающую твердую фазу и пустоты, преимущественно связанные между собой, за счет взрывного удаления жидкой фазы. Покидая материал при удалении при пониженном давлении, жидкая фаза сдвигает частицы твердой фазы таким образом, чтобы обеспечить себе выход на поверхность, в результате чего образуются поры и каналы, связывающие между собой пустоты термочувствительного материала, которые заполняются газовой фазой и образуют преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой. При этом в ряде случаев при покрытии защитным слоем в образовавшихся пустотах дополнительно обеспечивается давление ниже атмосферного.

3. Способы нанесения суспензии твердой фазы (со связующим и без связующего) в жидкой фазе на основу тампонной печатью, флексографской печатью, трафаретной печатью

Принцип нанесения суспензии твердой фазы в жидкой фазе и твердой фазы со связующим в жидкой фазе не имеет принципиальных отличий, в связи с чем далее рассмотрен принцип нанесения твердой фазы в жидкой фазе без связующего.

Область лицевой поверхности основы, на которую не должен попасть термочувствительный материал, заклеили полиэтиленовой пленкой.

(вариант 3.1) Тампон, размеры которого превышают размер области, на которую наносится термочувствительный материал, погрузили в суспензию на 1 с, затем позволили стечь избытку суспензии. На незакрытую область основы с помощью тампона нанесли слой суспензии твердой фазы в жидкой фазе, полученной согласно примеру 1.1.

(вариант 3.2) Анилоксовый валик обработали суспензией, затем перенесли суспензию с анилокса на рельефную печатную форму, размеры выпуклых частей которой превышают размер области, на которую наносится термочувствительный материал. На незакрытую область основы с помощью рельефной печатной формы нанесли слой суспензии твердой фазы в жидкой фазе, полученной согласно примеру 1.1.

(вариант 3.3) Трафаретную форму с мелкоячеистой сеткой, размеры которой соответствуют размерам области, на которую наносится термочувствительный материал, закрепляли на лицевой поверхности основы. Суспензию твердой фазы в жидкой фазе, полученную согласно примеру 1.1, равномерно распределили по трафаретной форме с помощью ракеля.

Полученный слой выдерживали в течение не менее 10 минут при атмосферном давлении, причем в результате этого происходит частичное или полное удаление жидкой фазы, затем повторяли процедуру нанесения и сушки несколько раз до получения заданной толщины слоя термочувствительного материала и необходимой укрывистости. Затем полученную заготовку сушили в течение не менее 1 часа при атмосферном давлении, причем в результате этого происходит полное удаление остаточной жидкой фазы, после чего защитную пленку снимали и полученное устройство покрывали прозрачным полимерным защитным слоем.

В результате реализации приведенных в данном примере способов на поверхности термоиндикатора формируется термочувствительный материал с микроструктурой, которая в исходном состоянии включает твердую фазу и преимущественно связанные между собой пустоты, за счет того, что при использовании разбавленных суспензий, приготовленных по примеру 1 достигается ориентация частиц твердой фазы нужным образом и их оседание с образованием преимущественно связанных между собой пустот, заполненных газовой фазой, а проведение стадии сушки при атмосферном давлении позволяет удалить жидкую фазу с сохранением первоначально упорядоченной структуры твердой фазы. При этом нанесение первого слоя обеспечивает покрытие частицами твердой фазы только небольшого процента площади основы, а каждый новый слой наращивает толщину материала на уже имеющемся покрытии, а не покрывает свободные участки основы. Это позволяет создавать столбчатую структуру материала, в которой газовая фаза расположена в связанных между собой пустотах.

4. Определение укрывистости материалов, обладающих заявленной микроструктурой.

В качестве вещества твердой фазы, обусловливающего изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, использовали вещества класса спиртов (цетиловый спирт), алифатических кислот (стеариновая кислота) и солей алифатических кислот (капронат лантана) (100 г), в качестве жидкой фазы использовали 100 г изопропанола, в качестве связующего использовали 100 г 3% раствора фенолформальдегидной смолы в изопропаноле. Суспензию каждой полученной твердой фазы в жидкой фазе использовали для нанесения сразу после получения.

Для определения укрывистости в качестве основы использовали предварительно взвешенные стеклянные пластины. Суспензии, полученные по примеру 1.2, наносили на стеклянные пластины по способам, описанным в примере 2 или 3, за исключением этапа нанесения защитного слоя. Число слоев суспензии твердой фазы в жидкой фазе на образцах составляло от 1 до 20. Для каждого образца определяли среднюю толщину слоя нанесенного термочувствительного материала с точностью 1 мкм и его массу с точностью 0,001 г, затем помещали полученные пластины с термочувствительным материалом на контрастную пластину и наблюдали при рассеянном дневном свете, просвечивают ли белые и черные поля. Результаты испытаний приведены в Таблицах 1-2.

В ходе испытания было установлено, что укрывистость термочувствительных материалов с веществами твердой фазы, обусловливающими изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, любого из выбранных классов, нанесенными по любому из приведенных способов, достигается при количестве слоев термочувствительного материала, равном 3 и более и толщине термочувствительного материала 30 мкм и более.

5. Определение укрывистости материалов, не обладающих заявленной микроструктурой, полученных по способам, известным из уровня техники

Вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, класса спиртов (цетиловый спирт), алифатических кислот (стеариновая кислота) и солей алифатических кислот (капронат лантана) (100 г) измельчали на шаровой мельнице в течение 30 часов до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляли 100 г изопропанола и размешивали в течение еще 10 часов. Смесь не диспергировали, в отличие от примера 1. Суспензию каждого полученного термочувствительного материала использовали для нанесения сразу после получения.

Для определения укрывистости в качестве основы использовали предварительно взвешенные стеклянные пластины. Область лицевой поверхности каждой стеклянной пластины, на которую не должен попасть термочувствительный материал, заклеили полиэтиленовой пленкой. На незакрытую область каждой стеклянной пластины с помощью валика нанесли: на первую пластину - один слой суспензии, на вторую пластину - пять слоев суспензии, на третью пластину - десять слоев суспензии, на четвертую пластину - пятнадцать слоев суспензии, на пятую пластину - двадцать слоев суспензии. Слои наносили последовательно, без промежуточной сушки между нанесением каждого слоя, после нанесения последнего слоя суспензии термочувствительного материала пластины сушили на воздухе при комнатной температуре до постоянной массы. Определяли среднюю толщину слоя нанесенного термочувствительного материала с точностью 1 мкм и его массу с точностью 0,001 г, затем помещали полученные пластины с термочувствительным материалом на контрастную пластину и наблюдали при рассеянном дневном свете, просвечивают ли белые и черные поля. Результаты испытаний приведены в Таблице 3.

В ходе испытания было установлено, что укрывистость термочувствительных материалов с веществами, обусловливающими изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, любого из выбранных классов достигается при количестве слоев термочувствительного материала, не менее 20, и толщине термочувствительного материала более 2100 мкм. Примеры 6-32. Изготовление конкретных устройств.

6. Готовили суспензию тридеканового ангидрида (100 г) с температурой фазового перехода 50°С и 100 г изопропанола по примеру 1.1. Суспензию наносили на ПВХ-пленку OraJet 3951 черного цвета с клеевым слоем, обладающую устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм, а также гибкостью и прочностью, достаточной для установки и прочного прилегания устройства к поверхностям сложной геометрии, с толщиной без клеевого слоя 0,5 мм по способу, описанному в примере 2.1 с использованием давления 10 мм рт.ст.. Толщина термочувствительного материала составила 82 мкм, а общее число слоев составило 5, толщина защитного слоя составила 34 мкм. На лицевой поверхности защитного слоя выполняли микроотверстия. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 50°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 51°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

7. Готовили суспензию капроната иттрия (100 г) с температурой фазового перехода 55°С, 100 г метанола и 100 г 3% раствора фенолформальдегидной смолы в метанола по примеру 1.1. Суспензию наносили на ПВХ-пленку OraJet 3106SG черного цвета с клеевым слоем, обладающую устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм, а также гибкостью и прочностью, достаточной для установки и прочного прилегания устройства к поверхностям сложной геометрии, с толщиной без клеевого слоя 0,8 мм по способу, описанному в примере 2.2 с использованием давления 1 мм рт.ст.. Толщина термочувствительного материала составила 310 мкм, а общее число слоев составило 15, толщина защитного слоя составила 132 мкм. Между защитным слоем и основой выполняли микроотверстия. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 55°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 57°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 1 секунду. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

8. Готовили суспензию каприлата иттербия (100 г) с температурой фазового перехода 60°С, 100 г 1-пропанола и 100 г 1% раствора бутилметакриловой смолы в 1-пропаноле по примеру 1.1. Суспензию наносили на полиуретановую пленку 3981RA черного цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,2 мм, по способу, описанному в примере 2.3 с использованием давления 200 мм рт.ст.. Толщина термочувствительного материала составила 428 мкм, а общее число слоев составило 20, толщина защитного слоя составила 69 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 60°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 64°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

9. Готовили суспензию эйкозановой кислоты (100 г) с температурой фазового перехода 70°С, 100 г изобутанола и 100 г 10% раствора меламинформальдегидной смолы в изобутаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на полиэфирную пленку 3М: 50/RC20/HD70WH желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.4 с использованием давления после нанесения всех слоев 1 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем - 200 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы до нанесения суспензии с помощью сольвентных красителей нанесли черную краску. Толщина термочувствительного материала составила 195 мкм, а общее число слоев составило 10, толщина защитного слоя составила 51 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет и полностью покрывает черную краску, нанесенную на основу.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 70°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 72°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 3 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

10. Готовили суспензию олеамида (100 г) с температурой фазового перехода 75°С, 100 г монометилового эфира этиленгликоля и 100 г 15% раствора поливинилбутираля в монометиловом эфире этиленгликоля по примеру 1.2. Суспензию наносили на полиэфирную пленку 3М: WHITEV ТС черного цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.5 с использованием давления после нанесения каждого слоя 1 мм рт.ст., после нанесения всех слоев 30 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем 200 мм рт.ст.. Толщина термочувствительного материала составила 119 мкм, а общее число слоев составило 7, толщина защитного слоя составила 25 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 75°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 78°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 3 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

11. Готовили суспензию 1-докозанола (100 г) с температурой фазового перехода 70°С, 100 г 1-бутанола и 100 г 25% раствора полибутилметакрилата в 1-бутаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на полиэфирную пленку 3М: 7874 Е черного цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.1. Толщина термочувствительного материала составила 52 мкм, а общее число слоев составило 5, толщина защитного слоя составила 19 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/с до температуры 70°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 72°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 4 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

12. Готовили суспензию диоктадециламина (100 г) с температурой фазового перехода 70°С, 100 г ацетонитрила и 100 г 30% раствора полибутилакрилата в ацетонитриле по примеру 1.2. Суспензию наносили на метилметакрилатную пленку ORALITE 5500 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.2, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 39 мкм, а общее число слоев составило 3, толщина защитного слоя составила 11 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 70°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 71°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним, а также численное значение пороговой температуры. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 4 секунды. Далее термоиндикатор охладили до комнатной температуры, а затем до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

13. Готовили суспензию пропионамида с температурой фазового перехода 80°С (100 г), 100 г уксусной кислоты и 100 г 3% раствора полиэтилена в уксусной кислоте по примеру 1.2. Суспензию наносили на эластомерную пленку Optibelt желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.3, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску. Толщина термочувствительного материала составила 328 мкм, а общее число слоев составило 15, толщина защитного слоя составила 84 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 83°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

14. Готовили суспензию бегената иттрия с температурой фазового перехода 90°С, (100 г), 100 г уксусной кислоты и 100 г 3% раствора поливинилхлорида в уксусной кислоте по примеру 1.2. Суспензию наносили на эластомерную пленку Optibelt желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.3, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску. Толщина термочувствительного материала составила 406 мкм, а общее число слоев составило 15, толщина защитного слоя составила 122 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 90°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 91°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

15. Готовили суспензию пальмитата лантана с температурой фазового перехода 100°С (100 г), 100 г уксусной кислоты и 100 г 3% раствора поликарбоната в уксусной кислоте по примеру 1.2. Суспензию наносили на эластомерную пленку Optibelt желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.3, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску. Толщина термочувствительного материала составила 394 мкм, а общее число слоев составило 15, толщина защитного слоя составила 104 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 100°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 101°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 1 секунду. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

16. Готовили суспензию нонадецината лантана с температурой фазового перехода 110°С (100 г), 100 г 1,1,1-трифторэтанола и 100 г 3% раствора полиэфира в 1,1,1-трифторэтаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на самоклеящуюся ткань Aurora красного цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.3, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, а также на лицевую поверхность основы в зоне, свободной от термочувствительного материала, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 53 мкм, а общее число слоев составило 3, толщина защитного слоя составила 14 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 110°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 110°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

17. Готовили суспензию полиэтилена с температурой фазового перехода 120°С (100 г), 100 г 1,1,1-трифторэтанола и 100 г 3% раствора полиметакрилата в 1,1,1-трифторэтаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на самоклеящуюся ткань Aurora красного цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.3, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, а также на лицевую поверхность основы в зоне, свободной от термочувствительного материала, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 39 мкм, а общее число слоев составило 3, толщина защитного слоя составила 10 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 120°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 118°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 3 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

18. Готовили суспензию нонадеканоата цинка с температурой фазового перехода 130°С (100 г), 100 г 1,1,1-трифторэтанола и 100 г 3% раствора желатина в 1,1,1-трифторэтаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на самоклеящуюся ткань Aurora красного цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.3, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, а также на лицевую поверхность основы в зоне, свободной от термочувствительного материала, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 43 мкм, а общее число слоев составило 3, толщина защитного слоя составила 15 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 130°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 126°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

19. Готовили суспензию пальмитата цинка с температурой фазового перехода 140°С (100 г), 100 г 1,1,1-трифторэтанола и 100 г 3% раствора этилцеллюлозы в 1,1,1-трифторэтаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на самоклеящуюся ткань Aurora красного цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 3.3, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, а также на лицевую поверхность основы в зоне, свободной от термочувствительного материала, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 34 мкм, а общее число слоев составило 3, толщина защитного слоя составила 8 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 140°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 138°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 1 секунду. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

20. Готовили суспензию воска с температурой фазового перехода 65°С (100 г), 100 г 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропанола и 100 г 3% раствора феноксисмолы в 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на силиконизированный картон Silicraft красного цвета с клеевым слоем, обладающий толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.5 с использованием давления после нанесения каждого слоя 150 мм рт.ст., после нанесения всех слоев 100 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем 450 мм рт ст, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, а также на лицевую поверхность основы в зоне, свободной от термочувствительного материала, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 384 мкм, а общее число слоев составило 15, толщина защитного слоя составила 122 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 65°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 65°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

21. Готовили суспензию тетраконтана с температурой фазового перехода 80°С (100 г), 100 г 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропанолаи 100 г 3% раствора полиэфирсульфона в 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на силиконизированный картон Silicraft красного цвета с клеевым слоем, обладающий толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.5 с использованием давления после нанесения каждого слоя 150 мм рт.ст., после нанесения всех слоев - 100 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем - 450 мм рт ст, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, а также на лицевую поверхность основы в зоне, свободной от термочувствительного материала, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 472 мкм, а общее число слоев составило 15, толщина защитного слоя составила 134 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 81°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

22. Готовили суспензию дидецилфосфиновой кислоты с температурой фазового перехода 90°С (100 г), 100 г 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропанола и 100 г 3% раствора полипропилена в 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропаноле по примеру 1.2. Суспензию наносили на силиконизированный картон Silicraft красного цвета с клеевым слоем, обладающий толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.5 с использованием давления после нанесения каждого слоя 150 мм рт.ст., после нанесения всех слоев 100 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем 450 мм рт ст, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, а также на лицевую поверхность основы в зоне, свободной от термочувствительного материала, нанесли численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 434 мкм, а общее число слоев составило 15, толщина защитного слоя составила 142 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 90°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания соответствующей зоны термоиндикатора при температуре 92°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

23. Готовили суспензию капроната цинка (100 г) с температурой фазового перехода 150°С и 100 г диметилформамида по примеру 1.1. Суспензию наносили на ПВХ-трубку черного цвета диаметром 3 мм, обладающую устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм, а также гибкостью и прочностью, толщиной 0,5 мм по способу, описанному в примере 2.2, с использованием давления 300 мм рт.ст. Толщина термочувствительного материала составила 522 мкм, а общее число слоев составило 20, толщина защитного слоя составила 98 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 150°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 149°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

24. Готовили суспензию стеарата лития (100 г) с температурой фазового перехода 210°С и 100 г смеси этанола и воды (50/50 об.%) по примеру 1.1. Суспензию наносили на кабельную клипсу белого цвета, выполненную из ПВХ, диаметром 5 мм, обладающую устойчивостью к возгоранию и электрической прочностью не менее 5 кВ/мм, а также гибкостью и прочностью, толщиной 1 мм по способу, описанному в примере 2.3 с использованием давления 650 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску. Толщина термочувствительного материала составила 84 мкм, а общее число слоев составило 5, толщина защитного слоя составила 28 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 210°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 208°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

25. Готовили суспензию стеариновой кислоты (100 г) с температурой фазового перехода 70°С, 100 г бутилацетата и 100 г 30% раствора полибутилакрилата в бутилацетате по примеру 1.2. Суспензию наносили на метилметакрилатную пленку ORALITE 5500 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.4 с использованием давления после нанесения всех слоев 300 мм рт.ст. и после нанесения защитного слоя - 650 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 680 мкм, а общее число слоев составило 26, толщина защитного слоя составила 148 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 70°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 74°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним, а также численное значение пороговой температуры. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 3 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

26. Готовили суспензию бегеновой кислоты (100 г) с температурой фазового перехода 80°С, 100 г ацетона и 100 г 30% раствора поливинилиденфторида в ацетоне по примеру 1.2. Суспензию наносили на метилметакрилатную пленку ORALITE 5500 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.5 с использованием давления после нанесения каждого слоя 300 мм рт.ст., после нанесения всех слоев - 200 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем - 650 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 282 мкм, а общее число слоев составило 10, толщина защитного слоя составила 88 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 81°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним, а также численное значение пороговой температуры. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

27. Готовили суспензию эрукамида (100 г) с температурой фазового перехода 75°С и 100 г гексана по примеру 1.1. Суспензию наносили на метилметакрилатную пленку ORALITE 5500 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.2 с использованием давления 150 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 429 мкм, а общее число слоев составило 17, толщина защитного слоя составила 34 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 75°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 76°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним, а также численное значение пороговой температуры. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 4 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

28. Готовили суспензию стеаринового спирта (100 г) с температурой фазового перехода 60°С и 100 г гептана по примеру 1.1. Суспензию наносили на метилметакрилатную пленку ORALITE 5500 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.1 с использованием давления 300 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 61 мкм, а общее число слоев составило 4, толщина защитного слоя составила 9 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 60°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 59°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним, а также численное значение пороговой температуры. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 4 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

29. Готовили суспензию цетилового спирта (100 г) с температурой фазового перехода 50°С, 100 г толуола и 100 г 30% раствора нитроцеллюлозы в толуоле по примеру 1.2. Суспензию наносили на метилметакрилатную пленку ORALITE 5500 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,4 мм, по способу, описанному в примере 2.3 с использованием давления 450 мм рт ст, причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 92 мкм, а общее число слоев составило 8, толщина защитного слоя составила 24 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 50°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 51°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним, а также численное значение пороговой температуры. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 1 секунду. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

30. Готовили суспензию дотриаконтан-1-ола (100 г) с температурой фазового перехода 90°С и 100 г смеси этанола и воды (50/50 об.%) по примеру 1.1. Суспензию наносили на ПВХ-пленку OraJet 3951 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,3 мм, по способу, описанному в примере 2.4 с использованием давления после нанесения всех слоев 150 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем 450 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 452 мкм, а общее число слоев составило 18, толщина защитного слоя составила 121 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 90°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 92°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

31. Готовили суспензию пальмитиновой кислоты с температурой фазового перехода 60°С (100 г) и 100 г смеси этанола и воды (50/50 об.%) по примеру 1.1. Суспензию наносили на ПВХ-пленку OraJet 3951 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,3 мм, по способу, описанному в примере 2.4 с использованием давления после нанесения всех слоев 150 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем - 450 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 452 мкм, а общее число слоев составило 18, толщина защитного слоя составила 102 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 60°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 61°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

32. Готовили суспензию докозаннитрила с температурой фазового перехода 55°С (100 г) и 100 г смеси этанола и воды (50/50 об.%) по примеру 1.1. Суспензию наносили на ПВХ-пленку OraJet 3951 желтого цвета с клеевым слоем, обладающую толщиной без клеевого слоя 0,3 мм, по способу, описанному в примере 2.4, с использованием давления после нанесения всех слоев 150 мм рт.ст. и перед покрытием защитным слоем - 450 мм рт.ст., причем на незакрытую область основы с помощью сольвентных красителей до нанесения суспензии нанесли черную краску, включающую численное значение пороговой температуры. Толщина термочувствительного материала составила 452 мкм, а общее число слоев составило 18, толщина защитного слоя составила 138 мкм. В исходном состоянии термочувствительный материал имеет белый цвет.

Термоиндикатор установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 55°С с заданной точностью, остановили нагрев и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора при температуре 55°С посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. Время, за которое произошел фазовый переход и изменение прозрачности термочувствительного материала, составило 2 секунды. Далее термоиндикатор охладили до температуры 20°С и выдержали в течение месяца при этой температуре, после чего было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

33. Длительная выдержка термоиндикатора при температуре, близкой к пороговой

Термоиндикатор по примеру 24 установили при комнатной температуре на нагревательный элемент, который затем контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 140°С и выдерживали при этой температуре в течение 10 часов. Затем остановили нагрев и зафиксировали сохранение исходного вида термоиндикатора: термочувствительный материал не изменил свою прозрачность. При последующем охлаждении термоиндикатора до комнатной температуры изменения прозрачности термочувствительного материала также не произошло, а внешний вид термоиндикатора сохранился в исходном состоянии.

Далее термоиндикатор контролируемо нагрели со скоростью 5°С/мин до температуры 150°С с заданной точностью и зафиксировали факт срабатывания термоиндикатора посредством визуальной фиксации увеличения прозрачности термочувствительного материала: при достижении установленной температуры происходило необратимое изменение микроструктуры термочувствительного материала со сплавлением частиц, образующих его микроструктуру, и выходом газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность, в результате которого он становился прозрачным, проявляя цвет основы под ним. После последующего охлаждения термоиндикатора до комнатной температуры было визуально зафиксировано, что термоиндикатор сохранил свой вид и возвращение прозрачности термочувствительного материала в исходное состояние не произошло.

Далее, сработавший термоиндикатор поместили в холодильную камеру с установленной температурой -20°С, выдерживали при этой температуре в течение недели и зафиксировали сохранение прозрачности термочувствительного материала по истечении этого времени, а также после доведения температуры устройства до комнатной. Таким образом, было установлено, что термоиндикатор до срабатывания сохраняет свое исходное состояние при температуре, близкой к пороговой, а после срабатывания не возвращается в исходное состояние даже при длительной выдержке при пониженной температуре.

Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие ее сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать не ограниченной по объему приведенными описанием и примерами.

Claims (25)

1. Термоиндикатор для необратимой визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения, включающий:

- непрозрачную по крайней мере для части видимого света основу;

- непрозрачный по крайней мере для части видимого света термочувствительный материал, нанесенный на лицевую поверхность основы, микроструктура которого в исходном состоянии включает частицы твердой фазы и преимущественно связанные между собой пустоты, заполненные газовой фазой;

- прозрачный защитный слой, покрывающий термочувствительный материал;

при этом термочувствительный материал выполнен с возможностью необратимого изменения прозрачности при достижении пороговой температуры за счет сплавления частиц, образующих его микроструктуру, и выхода газовой фазы из термочувствительного материала на поверхность.

2. Термоиндикатор по п.1, в котором объемная доля пустот, распределенных в термочувствительном материале и заполненных газовой фазой, составляет не менее 30%.

3. Термоиндикатор по п.1, в котором кажущаяся плотность термочувствительного материала составляет не более 0,7 г/см³.

4. Термоиндикатор по п.1, в котором объемная доля пустот, распределенных в термочувствительном материале и заполненных газовой фазой, при сплавлении частиц уменьшается не менее чем в два раза.

5. Термоиндикатор по п.1, в котором твердая фаза представлена частицами, преимущественно ориентированными параллельно поверхности основы.

6. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что при неравномерном нагревании происходит изменение прозрачности только той области термочувствительного материала термоиндикатора, которая была нагрета выше пороговой температуры.

7. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что термочувствительный материал включает вещество, обусловливающее изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, с молекулярной массой менее 2000 а.е.м., содержащее структурный фрагмент С_nH_(2n+1), где n≥5.

8. Термоиндикатор по п.7, отличающийся тем, что вещество, содержащее структурный фрагмент С_nH_(2n+1), где n≥5, выбрано из группы: жирные алифатические кислоты, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥12; соли жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥5; алканы, содержащие не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновые кислоты, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥5; амиды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥5; ангидриды жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥10; жирные алифатические спирты, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥14; жирные алифатические амины, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥17; нитрилы жирных алифатических кислот, содержащие структурные фрагменты С_nH_(2n+1) с n≥19, предпочтительно, выбрано из группы: пальмитиновая кислота, стеариновая кислота, бегеновая кислота, тетракозан, эрукамид, стеариновый спирт, цетиловый спирт, полиэтилен, воск, парафин, соли насыщенных жирных карбоновых кислот редкоземельных металлов, в частности лантана, иттрия, иттербия, скандия.

9. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что микроструктура термочувствительного материала содержит прозрачное по крайней мере для части видимого света полимерное связующее в количестве 1-30 мас.%.

10. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что после нагревания выше порогового значения температуры охлаждения до 20°С и выдержки при этой температуре в течение по меньшей мере одного месяца, преимущественно одного года и более, не происходит снижение прозрачности термочувствительного материала до исходных значений.

11. Термоиндикатор по п.1, в котором термочувствительный материал выполнен с возможностью изменения прозрачности при нагревании до порогового значения температуры в диапазоне +/-5°С, преимущественно +/-2°С, относительно пороговой температуры, а время изменения прозрачности при нагреве выше пороговой температуры составляет не более 5 секунд, преимущественно не более 2 секунд.

12. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что давление газовой фазы внутри пустот термочувствительного материала ниже атмосферного давления.

13. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что между прозрачным защитным слоем и основой выполнен зазор или в защитном слое выполнены микроотверстия, позволяющие газу, содержащемуся в пустотах, после превышения регистрируемой температуры выходить за пределы термоиндикатора.

14. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что толщина термочувствительного материала предпочтительно составляет не более 800 мкм, толщина основы предпочтительно составляет не более 700 мкм, а толщина прозрачного защитного слоя предпочтительно составляет не более 150 мкм.

15. Термоиндикатор по п.1, основа которого выполнена из полимерного материала, включающего атомы галогена, преимущественно поливинилхлорида, наиболее предпочтительно литого поливинилхлорида.

16. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде наклейки, включающей изолирующий слой, клеевой слой, указанную непрозрачную по крайней мере для части видимого света эластичную основу.

17. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде эластичной полой трубки, предназначенной для надевания на провода, поверхность которой выступает в роли непрозрачной по крайней мере для части видимого света основы.

18. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что выполнен в виде трубки, включающей продольный разрез и предназначенной для крепления на провода.

19. Термоиндикатор по любому из пп.16-18, отличающийся тем, что основа обладает светоотражающими или люминесцентными свойствами.

20. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что площадь поверхности основы, покрытой термочувствительным материалом, составляет не менее 100 мм².

21. Термоиндикатор по п.1, отличающийся тем, что срок службы составляет не менее пяти лет, предпочтительно не менее десяти лет.