Область техники, к которой относится группа изобретений
Группа изобретений относится к устройствам для точной регистрации факта превышения одной или нескольких пороговых температур горячей поверхности, представляющим собой необратимые термоиндикаторные наклейки, а также к способам изготовления таких устройств.
Уровень техники
Повышение температуры - один из первых и самых частых признаков развития дефектов различного оборудования, таких как рост переходного контактного сопротивления в электроэнергетике, межвитковые замыкания в обмотке электродвигателей, выход из строя зарядных устройств или аккумуляторов в бытовых приборах, нарушения в работе подшипников в механике. Своевременное выявление таких перегревов позволяет устранить неисправность и не допустить выхода оборудования из строя, отключений или пожаров. 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.).
В настоящее время среди известных видов контроля температуры широкое применение приобрел термоиндикаторный контроль. Метод основан на использовании термоиндикаторов, позволяющих зарегистрировать факт происходящего или происходившего нагрева выше определенной (пороговой) температуры. Термоиндикаторы могут быть выполнены в виде самостоятельных составов (например, лаки и краски) или устройств, содержащих термочувствительные компоненты (например, наклейки, клипсы, наконечники и т.п.).
Наиболее широкое применение в технике получили термоиндикаторные наклейки в силу простоты их монтажа, доступности и удобства использования.
Как правило, термочувствительный компонент таких наклеек в заводских условиях равномерно, тонким слоем наносят на основу с клеевым слоем. Адгезия клеевого состава обеспечивает плотное прилегание наклейки к поверхностям объекта контроля. Выполнение термоиндикаторного устройства в виде наклейки позволяет обеспечить его быстрое, удобное и надежное крепление на поверхности объекта контроля различной геометрии, в том числе выполненные из неадгезионных материалов, а также производить замену сработавших устройств без демонтирования оборудования или отдельных его частей.
Часто внешнюю сторону наклейки дополнительно покрывают защитной полимерной пленкой. Наличие защитного слоя обеспечивает сохранность нанесенного термочувствительного материала до и после срабатывания, не позволяя расплаву термочувствительного материала стекать после превышения пороговой температуры на поверхности объекта контроля. Также защитный слой наклейки снижает воздействие на термочувствительный материал неблагоприятных внешних факторов, таких как механические нагрузки, влага, УФ-излучение и другие.
Термоиндикаторные компоненты можно разделить на обратимые, т.е. изменяющие внешний вид только в нагретом состоянии и возвращающие его при охлаждении, и необратимые, которые изменяют внешний вид после превышения пороговой температуры и сохраняющие его после охлаждения.
Особенностью обратимых термоиндикаторов является то, что они позволяют проинформировать только о текущем перегреве, то есть о превышении пороговых значений температуры в момент осмотра. В отличие от них, необратимые индикаторы позволяют выявить факт перегрева за все время эксплуатации, независимо от нагрузки и температуры электрооборудования в момент осмотра.
Важность использования именно необратимых термоиндикаторов для диагностики электрооборудования раскрывается, в частности, в работе Львова М.Ю., Лесива А.В. «Термоиндикаторный контроль контактов и контактных соединений электрооборудования и линий электропередачи». М.: НТФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2023. С.67-74. В статье Львова М.Ю., Никитиной С.Д., Львова Ю.Н., Лесива А.В. О стандартизации требований к термоиндикаторному контролю состояния контактов и контактных соединений при эксплуатации электроустановок // Энергия единой сети. 2023. №1 (68). С. 67-74 приведены типовые требования к термоиндикаторам, принципы их выбора и методология оценки состояния контролируемых объектов с помощью термоиндикаторов. Среди прочего отмечается, что для контроля состояния необходимо использовать только необратимые термоиндикаторные наклейки.
Необратимые термоиндикаторные наклейки могут быть выполнены в однотемпературном и многотемпературном вариантах. Однотемпературные термоиндикаторы позволяют зафиксировать факт превышения заданной температуры, например, предельно допустимой температуры, регламентируемой для контролируемых электротехнических устройств и узлов электроустановок. Такие однотемпературные термоиндикаторные наклейки позволяют своевременно проинформировать персонал о возникновении аварийной или предаварийной ситуации, но не позволяют определить степень развития дефекта.
Необратимые многотемпературные термоиндикаторные наклейки позволяют определить не только факт превышения заданной температуры, но и численное значение максимальной температуры поверхности из представленного в наклейке набора значений температуры, до которой нагревался контролируемый элемент в процессе эксплуатации. Это позволяет отследить динамику развития дефекта, обеспечить возможность сравнения температур перегревов идентичных деталей (узлов) оборудования, определить избыточную температуру, коэффициент дефектности и их максимальные значения.
При использовании термоиндикаторных наклеек в энергетике к ним предъявляется ряд дополнительных требований, включающих:
- необратимость и невозвратность срабатывания (в том числе отсутствие возврата внешнего вида (цвета) сработавшего индикатора в исходное состояние при длительной выдержке после срабатывания в самых различных условиях);
- длительный срок службы;
- точность регистрации заданной температуры;
- отсутствие срабатывания при длительной выдержке термоиндикатора при температуре, незначительно ниже пороговой;
- сохранение работоспособности и заявленных выше характеристик в широком диапазоне температур окружающей среды и неблагоприятных воздействиях.
Принцип действия большинства необратимых термоиндикаторов основан на фазовом переходе и внешне проявляется в увеличении прозрачности термочувствительного компонента вследствие его плавления при достижении пороговой температуры. Преимущества необратимых термоиндикаторов, основанных на фазовом переходе, связаны с тем, что фазовый переход, в частности плавление термочувствительного компонента, определяется температурой, и для индивидуальных веществ находится в узком температурном диапазоне, предпочтительно, менее одного градуса Цельсия. При этом фазовый переход не происходит при сколь угодно долгой выдержке термочувствительного компонента при температуре ниже, чем температура фазового перехода, например, температура плавления, и, напротив, гарантированно происходит при нагреве термочувствительного компонента выше температуры фазового перехода.
Тем не менее, с течением времени в таких материалах могут происходить процессы, в результате которых значительно снижаются их эксплуатационные характеристики. Во-первых, на поверхности кристаллов могут образовываться твердые растворы с полимерным связующим за счет проникновения молекул связующего в кристаллическую решетку термочувствительного компонента. Это приводит к сглаживанию границ кристаллов, уменьшению площади границ раздела фаз и, как следствие, увеличению прозрачности материала и риску ложной фиксации перегрева.
Кроме того, возможно протекание перекристаллизации за счет частичного растворения кристаллов в связующем, в результате которой произойдет укрупнение кристаллов, что также приведет к уменьшению площади границ раздела фаз и снижению непрозрачности;
Также, при образовании твердых растворов на границах раздела фаз, могут возникать твердые эвтектические смеси, обладающие меньшей температурой плавления, чем каждый из компонентов в отдельности. Это приводит к изменению температуры срабатывания устройства и снижению точности регистрации факта превышения температуры.
Перечисленные выше процессы могут значительно ускорятся при эксплуатации устройств при температурах, незначительно ниже пороговых значений, особенно для наклеек с высокой пороговой температурой. Как результат, срок службы таких устройств будет сильно снижен даже относительно заявляемых в прототипе значений, о чем и заявляют производители.
Для обеспечения необратимости, в том числе при длительной выдержке в реальных условиях, авторами настоящей группы изобретений были разработаны термочувствительные материалы особой структуры, содержащие внутри термочувствительного слоя полости, заполненные газовой фазой.
В описании полезной модели к патенту RU 220377 (опубл. 11.09.2023) раскрыт 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.
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. 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, а срок службы составляет не менее пяти лет, предпочтительно не менее десяти лет.
В описании полезной модели к патенту RU 221997 (опубл. 05.12.2023) раскрыта термоиндикаторная наклейка для необратимой регистрации превышения температуры выше по меньшей мере одного порогового значения, включающая: клеевой слой, обеспечивающий адгезию не менее 10 Н/25 мм к нержавеющей стали, измеренную методом FINAT ТМ1 после 24 ч; гибкую основу, на которую нанесены информационные элементы, включающие численное значение по меньшей мере одной пороговой температуры, и по меньшей мере один покрытый защитной полимерной пленкой термочувствительный материал, который:
- в исходном состоянии непрозрачен по крайней мере для части видимого света;
- выполнен с возможностью необратимо увеличивать прозрачность при нагреве выше пороговой температуры;
- включает полимерные вещества;
- содержит распределенные по объему пустоты, доля которых в термочувствительном материале составляет не менее 10 об. %.
В описании изобретения к патенту RU 2800396 (опубл. 21.07.2023) предложено устройство для визуальной регистрации превышения температуры выше по меньшей мере одного порогового значения, имеющее слоистую структуру, включающую:
- непрозрачную по крайней мере для части видимого света основу, на лицевую поверхность которой нанесены надписи с указанием по меньшей мере одного численного порогового значения температуры;
- по меньшей мере один непрозрачный по крайней мере для части видимого света термочувствительный материал, нанесенный на отдельные участки основы, микроструктура которого включает частицы твердого органического вещества и пустоты, заполненные газовой фазой;
- прозрачный защитный слой, частично или полностью покрывающий лицевую поверхность устройства;
при этом в исходном состоянии частицы твердого органического вещества преимущественно ориентированы параллельно поверхности основы, а устройство выполнено с возможностью необратимо изменять свой внешний вид при достижении указанной на нем по меньшей мере одной пороговой температуры за счет разрушения микроструктуры соответствующего термочувствительного материала,
сопровождающегося сплавлением частиц твердого органического вещества, уменьшением доли пустот по меньшей мере в 2 раза относительно исходного состояния и увеличением его прозрачности с проявлением цвета основы.
Структура таких наклеек включает основу, тыльная сторона которой покрыта клеевым слоем, который может быть защищен релизом, и термочувствительный материал, покрытый полимерной защитной пленкой. При этом основа, предпочтительно, является гибкой для обеспечения плотного прилегания термоиндикатора к поверхности объекта контроля, а термочувствительный материал имеет микроструктуру, включающую твердое органическое вещество и распределенные по объему термочувствительного материала пустоты, заполненные газовой фазой.
Полимерная защитная пленка не только предохраняет термочувствительный материал от негативного воздействия окружающей среды, но и не позволяет ему стекать во время срабатывания. При герметичном защитном слое обеспечивается также возможность создания пониженного или избыточного давления газа внутри термоплавкого материала.
Микроструктура описываемых термочувствительных материалов в исходном состоянии является газонаполненной и содержит твердые частицы, ориентированные параллельно поверхности основы, а также пустоты, заполненные газовой фазой. Это обеспечивает большую укрывистость материала при небольшой толщине слоя за счет множественного преломления света на границе поверхности раздела фаз «газ-твердое». Уменьшение толщины слоя термоплавкого материала позволяет увеличить скорость и точность срабатывания.
При превышении пороговой температуры частицы термоплавкой фазы сплавляются с уменьшением доли пустот, по меньшей мере, в 2 раза относительно исходного состояния, а газовая фаза выходит на поверхность материала. Укрывистость затвердевшей твердой фазы, образующейся после охлаждения термоплавкого материала, снижается по сравнению с исходным состоянием в силу уменьшения границ раздела фаз «газ-твердое», на которых происходит отражение и рассеивание цвета. Обратная диффузия газа в затвердевший слой с образованием непрозрачного материала невозможна, что исключает возврат материала в исходное состояние при выдержке сработавшей термоиндикаторной наклейки при низких температурах и при перепадах температур. Это позволяет достичь необратимого увеличения прозрачности материала с проявлением цвета основы, т.е. газонаполненный термочувствительный элемент обладает необратимостью срабатывания.
В приведенных технических решениях при плавлении газонаполненного термоплавкого материала (ГТПМ) происходит необратимое разрушение структуры материала, разделение газовой и жидкой фазы, приводящее к увеличению прозрачности. Однако, газонаполненные наклейки имеют ряд особенностей, которые, в определенных обстоятельствах, следует рассматривать как недостатки. Одна из таких особенностей связана с необходимостью герметичной защиты термочувствительного слоя от жидких сред, агрессивных газов и загрязнений. Попадание жидкости (атмосферной влаги, смазки, масла и других промышленных загрязнений) в полости газонаполненного термоплавкого материала приводит к резкому увеличению его прозрачности, поскольку светорассеяние на границе раздела фаз «газ-твердое» существенно выше, чем в системе «газ-жидкое». Внешне это может выглядеть как ложное срабатывание термоиндикатора.
При использовании в термоиндикаторе защитного слоя, герметично прикрепленного к основе, возникает сложность с регистрацией температуры нагрева поверхностей, температура которых существенно выше, чем температура окружающей среды.
Разница между температурой срабатывания термоиндикатора (температурой плавления ГТПМ) и температурой контролируемой поверхности определяет погрешность термоиндикатора. В случае если температура окружающей среды (Токр) приблизительно равна температуре контролируемой поверхности, то срабатывание термоиндикатора будет происходить при нагреве контролируемой поверхности до температуры плавления термоплавкого материала, а погрешность регистрации температуры будет минимальной. Однако, если температура окружающей среды Токр значительно меньше температуры контролируемой поверхности Тпов, то срабатывание термоиндикатора будет происходить при температуре нагрева контролируемой поверхности выше, чем температура плавления термоплавкого материала. Это связано со следующим обстоятельством. В равновесном состоянии, когда температура всех элементов термоиндикатора постоянна во времени, температура каждого следующего слоя термоиндикатора будет ниже, чем предыдущего (фиг. 1). В конечном счете, полное срабатывание произойдет, когда температура ТГТПМ будет равна температуре плавления. Разница температур верхнего слоя термочувствительного элемента (равная температуре плавления ГТПМ) и контролируемой поверхности будет составлять погрешность термоиндикатора в равновесном режиме.
На фиг. 1 изображен термоиндикатор в виде наклейки, структура слоев которого включает клеевой слой, основу, ГТПМ, защитный слой, размещенный на поверхности объекта контроля. В случае нагрева поверхности до температуры Тпов и температуры окружающей среды Токр:
(а) температура верхней поверхности клеевого слоя может быть представлена как
(б) температура верхней поверхности основы может быть представлена как
(в) температура верхней поверхности термочувствительного материала может быть представлена как
(г) температура верхней поверхности защитного слоя может быть представлена как
Тем самым, в случае, показанном на фиг. 1 срабатывание ТИ при плавлении ГТПМ произойдет при температуре контролируемой поверхности равной
где:
ΔТклей - разность температур на границах клеевого слоя;
ΔТосн - разность температур на границах основы;
ΔТГПТМ - разность температур на границах ГПТМ;
ΔТЗС - разность температур на границах защитного слоя.
Уменьшение температуры на границах раздела от слоя к слою, выраженное через ΔT, связано с разницей температур Тпов-Токр, а также пропорционально толщинам слоев и термическим сопротивлениям материалов, из которых данные слои выполнены.
Представленные выше зависимости применимы только при достижении равновесного температурного режима, для установления которого требуется продолжительный нагрев до достижения постоянной температуры. В случае неравновесного режима, например, при кратковременных перегревах погрешность термоиндикатора будет еще больше, поскольку температура поверхности, при которой термочувствительный материал будет прогрет до Тпл будет значительно выше.
Однако главная причина высокой погрешности термоиндикаторов с газонаполненным термочувствительным элементом заключается в следующем. При нагреве воздух внутри газонаполненного термоплавкого материала расширяется и возникает единый объем газовой фазы, называемый в описании «воздушным пузырем», имеющий значительное термическое сопротивление. Точность срабатывания термоиндикатора зависит от расположения данного пузыря. Во всех описанных в литературе методиках изготовления термоиндикаторов защитный слой представляет собой самоклеющуюся пленку или полимерный лак, которыми покрывают термоиндикатор после изготовления. В этом случае пленка оказывается прочно приклеена к верхнему слою ГТПМ. При возникновении пузыря в этом случае происходит разрыв слоя ГТПМ: нижняя часть слоя остается на основе и расплавляется при достижении температуры, близкой к пороговой, с точностью в соответствии с фиг. 8б (Тпл+ΔТклей+ΔТосн+ΔТГТПМ', где ΔТГТПМ' - толщина слоя ГТПМ до образовавшегося пузыря). При этом верхняя часть ГТПМ, оставшаяся на защитной пленке, поднимается вверх и расплавляется позже и при большей температуре, после преодоления дополнительно ΔТвоз(Тпл+ΔТклей+≈Тосн+ΔТГТПМ'+ΔТвоз+ΔТГПТМ'', где ΔТГПТМ'' - толщина слоя ГТПМ после образовавшегося пузыря).
Образование воздушного пузыря между основой и защитным слоем с приклеенным к нему ГТПМ вносит максимальный вклад в точность срабатывания термоиндикаторов с газонаполненным термочувствительным элементом.
Таким образом, существует потребность в создании необратимых термоиндикаторов, выполненных с возможностью точного определения превышения одной или нескольких пороговых температур горячих поверхностей, а также в создании способов изготовления таких термоиндикаторов.
Термины, определения и сокращения, используемые при описании настоящей группы изобретений
Следующие термины, определения и сокращения, используемые при описании настоящего группы изобретений, предназначены для лучшего и более точного понимания настоящей группы изобретений, однако не ограничивают данное изобретение указанными формулировками.
Термин «термоиндикатор (ТИ)»- устройство, изменяющее свой внешний вид (в частности, цвет) при нагреве выше одной или нескольких пороговых температур. Обычно термоиндикатор состоит из основы, предназначенной для закрепления термоиндикатора на контролируемой поверхности, и расположенными на лицевой стороне основы одним или несколькими термочувствительными элементами, изменяющими цвет при нагревании.
«Термоиндикаторная наклейка (ТИН)» - устройство, представляющее собой ТИ, выполненный с возможностью приклеивания на объект контроля за счет клеевого слоя, нанесенного на тыльную сторону основы. ТИН включает в себя гибкую эластичную основу, тыльная сторона которой покрыта клеевым слоем, защищенным релизом до установки на объект контроля, а лицевая участками с термочувствительным/и составом/ами, включающими ГТПМ, которые, в свою очередь, покрыты защитным полимерным покрытием.
Изменение внешнего вида ТИ или ТИН, произошедшее исключительно вследствие нагрева ТИ или ТИН до любого из возможных пороговых значений температуры, называют «срабатыванием ТИ или ТИН». В контексте описания настоящего изобретения срабатывание ТИ или ТИН обеспечено плавлением действующего вещества термочувствительного элемента.
К однотемпературным термоиндикаторам относят ТИ или ТИН, имеющие один термочувствительный элемент или несколько термочувствительных элементов, которые срабатывают при достижении одной пороговой температуры.
К многотемпературым термоиндикаторам относят ТИ или ТИН, имеющие несколько термочувствительных элементов, отличающихся по температуре срабатывания.
Изменение внешнего вида ТИ или ТИН, в частности, окраски и/или прозрачности в области термочувствительного элемента, произошедшее вследствие внешнего воздействия, отличного от нагрева ТИ или ТИН выше соответствующих пороговых значений температуры, называют «ложным срабатыванием ТИ или ТИН».
Термин «необратимый» определяет ТИ или ТИН, которые после нагревания до температуры срабатывания визуально изменяют внешний вид, в частности - окраску, таким образом, что после охлаждения ниже температуры срабатывания не происходит возвращения их внешнего вида к виду, визуально неотличимому от исходного.
Под термином «невозвратность срабатывания» понимается длительное сохранение внешнего вида сработавших ТИ или ТИН во всех эксплуатационных режимах в течение всего срока службы. Предпочтительно, установленный срок службы ТИ или ТИН по настоящему изобретению составляет 2 года, более предпочтительно он составляет 5 лет, еще более предпочтительно он составляет 10 лет.
Термин «видимый свет» определяет узкую область в спектре электромагнитных волн в интервале частот 3,8⋅1014 - 7,9≥1014 Гц, что соответствует длинам волн в вакууме от ~400 до ~760 нм, которую различает человеческий глаз.
Под термином «непрозрачный, по меньшей мере, для части видимого света» понимается материал, не пропускающий сквозь себя весь спектр видимого света или его часть.
Под термином «прозрачный, по меньшей мере, для части видимого света».
понимают материал, пропускающий сквозь себя весь спектр видимого света или его часть.
«Скорость срабатывания ТИ или ТИН» максимальное время, требующееся на переход ТИ или ТИН из исходного в сработавшее состояние после нагрева до температуры срабатывания с учетом заданной точности регистрации превышения пороговой температуры.
Для целей заявленной группы изобретений термин «пороговая температура» обозначает значение температуры, при которой происходит изменение внешнего вида ТИ или ТИН, определенное с заданной точностью.
Под термином «точность регистрации превышения пороговой температуры» понимают границы интервала значений температуры, отвечающие следующим условиям (1)-(3):
(1) до достижения пороговой температуры за вычетом значения заданной точности соответствующий ГТПМ остается непрозрачным для, по меньшей мере, части видимого света, а ТИ или ТИН в данной области не изменяют внешнего вида;
(2) при превышении пороговой температуры с учетом заданной точности, соответствующий ГТПМ визуально наблюдаемо увеличивает свою прозрачность, а ТИ или ТИН в данной области приобретают внешний вид, отличный от исходного;
(3) точное значение температуры фазового перехода плавления основного вещества находится внутри заданного диапазона и дополнительно не устанавливается. Точность регистрации превышения пороговой температуры, определяемой настоящей группой изобретений, составляет не более 5°С, преимущественно не более 2°С.
Термин «газонаполненный термоплавкий материал (ГТПМ)» определяет материал, включающий твердую фазу или фазы, а также газовую фазу, находящуюся в полостях твердой фазы. Как минимум одна из твердых фаз ГТПМ, называемая «термоплавкой фазой», выполнена с возможностью расплавления при нагревании до пороговой температуры. Преимущественно газовая фаза распределена равномерно внутри всего ГТПМ, причем большинство пор сообщаются между собой, обеспечивая возможность беспрепятственного распределения и выхода газа из них при нагревании материала и/или его плавлении. Давление газа внутри пор может быть меньше атмосферного давления, равно атмосферному давлению или больше атмосферного давления.
В состав ГТПМ в виде твердой фазы могут дополнительно входить частицы твердого вещества с температурой плавления выше пороговой, прочность которых преимущественно превышает прочность термоплавкой фазы, полимеры, полностью или частично покрывающие термоплавкую фазу; а также иные включения. Такие вещества или включения применяют для повышения механической прочности ГТПМ. В настоящей группе изобретений ТИН может включать как один ГТПМ для регистрации факта превышения одной пороговой температуры, так и несколько ГТПМ для регистрации фактов превышения нескольких пороговых температур.
Термоплавкая фаза содержит «действующее (основное) вещество ГТПМ» это вещество, в частности органическое вещество, определяющее температуру плавления ГТПМ (пороговую температуру срабатывания ТИ). Массовое содержание основного вещества в структуре ГТПМ преимущественно превышает содержание других компонентов ГТПМ. Термин также относится к смеси таких веществ.
Термин «органические вещества» ограничивает класс химических веществ, в состав которых входят атомы углерода, связанные с атомами других химических элементов, за исключением карбидов металлов, карбонатов металлов и аммония и оксидов углерода.
Термин «газовая фаза» по умолчанию относится к порам заполненным газом, находящимся внутри ГТПМ. Газовая фаза может представлять собой воздух, азот, инертные газы или другие вещества, находящиеся в агрегатном состоянии «газ» в условиях эксплуатации ТИ или ТИН.
Под термином «доля газовой фазы в ГТПМ» понимают отношение объема пор внутри ГТПМ к общему объему ГТПМ, или отношение площади участков, заполненных газом, к общей площади участка ГТПМ в одном из срезов. Применительно к настоящей группе изобретений, доля газовой фазы может быть определена одним из названных ниже способов.
Первый способ включает сканирующую электронную микроскопию поверхности среза ГТПМ с применением программного обеспечения, позволяющего вычислять общую площадь внешней поверхности твердых частиц образца и их агломератов в срезе. Вычисляют площадь участков, заполненных газом, путем вычитания общей площади поверхности твердых частиц и их агломератов из площади анализируемого участка. Для определения доли газовой фазы делят полученное значение площади участков, заполненных газом, на площадь анализируемого участка. Измерения проводят на 5-7 участках ГТПМ и вычисляют среднее значение.
Второй способ основан на применении метода рентгеновской микротомографии. Пробоподготовку проводят аналогичным первому способу образом. Участок ГТПМ известного объема анализируют с помощью лабораторного цифрового рентгеновского томографа с программным обеспечением, позволяющим вычислять процентное содержание газа в заданном объеме образца. Проводят измерения 5-7 участков материала, получая среднее значение доли газовой фазы, выраженное в процентах.
Любой из способов определения доли газовой фазы можно применять к готовым изделиям, содержащим ГТПМ, таким как ТИН. При пробоподготовке, в частности, вырезают однородный участок изделия и снимают с него защитный слой так, чтобы обеспечить сохранность ГТПМ.
В контексте описания ГТПМ под «фазой» следует понимать гомогенную часть ГТПМ, отделенную от остальных частей видимой поверхностью раздела, на которой скачком меняются какие-либо характеристики фазы, например, плотность, состав, оптические свойства. При этом совокупность отдельных гомогенных частей системы, обладающих одинаковыми свойствами, считается одной фазой.
В состав ГТПМ могут дополнительно входить частицы твердого вещества с температурой плавления выше пороговой, прочность которых преимущественно превышает прочность термоплавкой фазы, а также иные включения.
Термин «структура ГТПМ» определяет пространственное взаиморасположение твердых частиц и пор, заполненных газовой фазой, в образце ГТПМ. Структура ГТПМ определяет его физические, оптические и механические свойства. При достижении пороговой температуры происходит расплавление как минимум одной из твердых фаз ГТПМ. В процессе расплавления изменяется структура ГТПМ, то есть пространственное взаиморасположение частиц и/или объемов отдельных фаз материала, их размер и форма. Разрушение структуры может включать следующие стадии: оплавление поверхности частиц ГТПМ, их уплотнение, уменьшение размера пор внутри ГТПМ и площади поверхности раздела фаз «газ-твердое», сплавление частиц вплоть до полного их слияния и образования монолитного слоя (плава) или единой фазы. Процесс разрушения структуры ГТПМ сопровождается необратимым уменьшением объемной доли газовой фазы внутри ГТПМ. Доля газовой фазы в материале, получившемся после срабатывания ТИ, меньше, чем в исходном состоянии ГТПМ.
«Коэффициент яркости» определяют по ГОСТ 8784-75 как отношение яркости покрытия к яркости эталона, измеренных в одинаковых условиях освещения с углом падения света 45°.
Под «связующим» понимают материал или вещество, предпочтительно, высокомолекулярное органическое соединение, которое обеспечивает возможность фиксации твердых частиц друг относительно друга. Связующее твердой термоплавкой фазы, в частности, повышает прочность ГТПМ и снижает его истираемость, а также может обеспечивать приклеивание термоплавкой фазы к основе или впитывающему материалу.
«Клеевой слой или клей с постоянной (остаточной) липкостью» - это клеевой слой или клей, который не затвердевает после нанесения на поверхность материала, а остается липким в течение заявленного срока службы.
«Релиз» - это пленка, защищающая клеевой слой до момента приклеивания к требуемой поверхности. Для обеспечения легкого удаления релиза без повреждения клеевого слоя адгезия клеевого слоя к релизу должна быть существенно ниже, чем к материалу поверхности.
«Самоклеящееся изделие (пленка, лента, наклейка и т.п.)» - изделия, которые выполнены с возможностью прикрепления к поверхности с использованием клея, изначально нанесенного на данное изделие, например, при его изготовлении.
«Двусторонняя клейкая лента» - это пленка, выполненная, как правило, из полимерных материалов, обе стороны которой покрыты одинаковыми или различными клеевыми слоями, предпочтительно образованными клеями постоянной липкости.
Под термином «приваренный к основе защитный слой» понимается скрепление материалов защитного слоя и основы за счет взаимного растворения. Приваривание может происходить за счет использования растворителя, сплавления, нагревания, сдавливания или других воздействий.
Под термином «приклеенный к основе ГТПМ» понимается ГТПМ, удерживаемый на основе с помощью полимерных материалов, например, клеев или полимерных связующих. Под термином «не приклеенный к защитному слою ГТПМ» понимается ГТПМ, соприкасающийся с защитным слоем, но не закрепленный на нем, в том числе с помощью полимерных материалов, клеев или связующих. При разъединении (разрыве) термоиндикатора по настоящему изобретению на две части вдоль плоскости, параллельной плоскости основы и проходящей между защитным слоем и основой, ГТПМ полностью или преимущественно остается на материале основы, а защитный слой остается без ГТПМ или преимущественно без ГТПМ.
Под «герметичным защитным слоем» понимают защитный слой непроницаемый при атмосферном давлении в отсутствии механического воздействия для воздуха и для воды, выполненный без зазоров и отверстий и плотно соединенный с основой свариванием или склеиванием таким образом, что место соединения также является непроницаемым для воздуха и атмосферных воздействий при атмосферном давлении и в отсутствии механического воздействия.
Термин «Изолированный ГТПМ» означает ГТПМ, покрытый защитным слоем таким образом, что при погружении ТИН в воду на глубину до 1 метра при атмосферном давлении и в отсутствии механических воздействий не происходит непосредственный контакт ГТПМ с водой в течение как минимум одного дня.
Под термином «полностью изолирующий от окружающей среды» понимается свойство защитного слоя обеспечивать герметичность ГТПМ, а также предотвращать сообщение ГТПМ с окружающей средой и обеспечивать сохранение работоспособности ТИН при неблагоприятных внешних воздействиях, в том числе атмосферной влаги, брызг, некоторых индустриальных загрязнителей, механического воздействия и т.п.
«Частично изолирующий от окружающей среды» слой предотвращает воздействие неблагоприятных внешних факторов на устройство и, тем самым, обеспечивает его защиту, но не обеспечивает герметичность ГТПМ, в результате чего давление газовой фазы внутри ГТПМ равно давлению окружающей среды.
Термин «сохранение функциональных характеристик», включает в себя сохранение функциональных характеристик ТИ или ТИН (например, пороговой температуры, непрозрачности и коэффициента яркости для ГТПМ, точности и скорости регистрации превышения пороговой температуры и пр.) в установленных заводом-изготовителем границах на протяжении установленного срока эксплуатации во всех эксплуатационных режимах.
Термин «потеря функциональных характеристик» включает в себя нарушение работоспособности одного или нескольких элементов ТИ или ТИН, при которых он целиком или частично перестает выполнять свои функции. В частности, под потерей функциональных характеристик, понимают изменение пороговой температуры срабатывания, существенное снижение контрастности изменения окраски при срабатывании ТИ или ТИН, изменение внешнего вида ТИ или ТИН до или после срабатывания и другие дефекты, возникновение которых приведет к некорректной работе ТИ или ТИН или неверной интерпретации результатов контроля температуры с помощью ТИ или ТИН.
Термин «впитывающий материал» относится к материалу, способному принимать и удерживать любым способом расплавленный термоплавкий материал, например, расплав действующего вещества или термоплавкой фазы. Удерживание может происходить за счет смачивания, адсорбции, абсорбции, проникновения расплава в поры или иные внутренние полости впитывающего материала. Частным случаем впитывающего материала является «сорбирующий материал». В качестве впитывающего материала в рамках настоящей группы изобретений можно применять «пористый материал», который представляет собой твердый материал, содержащий в своем объеме свободное пространство в виде полостей, каналов или пор и характеризующийся развитой поверхностью. Основными параметрами пористых материалов являются пористость, размер пор, распределение пор по размерам и удельная поверхность. Применительно к заявляемой группе изобретений предпочтительно использование «микропористых материалов», содержащих поры диаметром менее 2 мкм.
Термин «сорбция» следует понимать в наиболее обобщенном смысле как поглощение твердым телом различных веществ. Поглощаемое вещество называют «сорбатом», поглощающее твердое тело или жидкость - «сорбентом». В рамках настоящей группы изобретений сорбатом является расплав ГТПМ, т.е. жидкость, а сорбентом различные твердые впитывающие материалы. Предпочтительна «абсорбция» как частный случай сорбции, в результате которой происходит поглощение сорбата всем объемом сорбента с увеличением массы сорбента при незначительном увеличении его объема и изменениях его физических, особенно прочностных, характеристик.
Термин «опорный элемент» или «элемент опоры (ОЭ)» определяет произвольный элемент, расположенный в области ГТПМ, который имеет температуру плавления больше, чем температура срабатывания данного ГТПМ, и который может принимать на себя большую часть механического напряжения, воздействующего на ГТПМ в поперечном направлении, предотвращая тем самым существенное разрушение структуры ГТПМ.
Термин «дефект» указывает на несоответствие объекта контроля требованиям, установленным документацией, хотя бы по одному показателю.
«Коэффициент дефектности» является отношением измеренного превышения температуры контактного соединения к превышению температуры, измеренному на целом участке шины или провода, отстоящем от контактного соединения на расстоянии не менее 1 м.
«Избыточная температура» является превышением измеренной температуры объекта контроля над температурой аналогичных узлов других фаз, находящихся в одинаковых условиях.
Термин «пожароопасный нагрев» указывает на нагрев элемента электроустановки до температуры, при которой возникает опасность возгорания одного или более материалов, из которых элемент изготовлен.
Термин «гибкий» относится к материалам, обладающим способностью изменять свою форму под внешним воздействием таким образом, что после возвращения в изначальную форму их функциональные свойства остаются прежними.
Термины «гибкая/эластичная основа» и «гибкий/эластичный защитный слой» характеризуют материал основы или защитного слоя, относящийся к материалам, обладающим способностью изменять свою форму без разрыва под внешним воздействием.
Термин «эластичность» относится к способности материала или изделия при изгибе вокруг цилиндрической поверхности повторять ее форму без потери функциональных свойств.
Термины «эластичная основа» и «эластичный защитный слой» характеризуют материал основы или защитного слоя, способный изменять свою форму без разрыва под внешним воздействием.
Сущность изобретения
Задачей заявленной группы изобретений является создание термоиндикаторных наклеек (ТИН), содержащих газонаполненный термоплавкий материал (ГТПМ) для точной регистрации факта превышения одной или нескольких пороговых температур горячей поверхности, а также разработка способов их изготовления.
Технический результат заявленной группы изобретений заключается в повышении точности и достоверности выявления факта превышения, по меньшей мере, одного порогового значения температуры горячих поверхностей. Также группа изобретений направлена на расширение арсенала средств для выявления факта превышения, по меньшей мере, одного порогового значения температуры электрооборудования.
В первом изобретении группы указанный технический результат достигается за счет термоиндикаторной наклейки (ТИН) для регистрации превышения, по меньшей мере, одного порогового значения температуры, включающей:
- гибкую основу, покрытую с тыльной стороны клеем постоянной липкости и релизом;
- по меньшей мере, один непрозрачный для, по меньшей мере, части видимого света газонаполненный термоплавкий материал (ГТПМ), выполненный с возможностью необратимого изменения прозрачности при нагреве выше пороговой температуры за счет плавления входящего в состав ГТПМ вещества или группы веществ;
- защитный слой, прикрепленный к основе и герметично закрывающий поверхность ГТПМ, причем, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенная над ГТПМ, является прозрачной для по меньшей мере части видимого света,
отличающейся тем, что ГТПМ приклеен к гибкой основе и не приклеен к защитному слою.
Применение ГТПМ обеспечивает высокую точность, скорость и необратимость срабатывания ТИН, длительный срок службы, а также позволяет использовать минимальную толщину слоя ГТПМ при сохранении высокой укрывистости и высокого коэффициента яркости покрытия. Указанные характеристики достигаются благодаря структуре ГТПМ, включающей твердые частицы термоплавкого материала, пространство между которыми заполнено газом. До момента превышения соответствующей пороговой температуры газ внутри ГТПМ распределен преимущественно равномерно. Это обеспечивает множественные границы раздела фаз «газ-твердое», на которых происходит преломление и отражение света. Такое строение ГТПМ позволяет значимо уменьшить толщину слоя, необходимую для перекрытия цвета основы, по сравнению с толщиной слоя аналогичного вещества, не содержащего газовую фазу, а, следовательно, уменьшить его термическое сопротивление (ΔТГПТМ), что повышает точность регистрации превышения пороговых температур.
За счет малой толщины слоя ГТПМ, а также низких значений теплоемкости газа, такие ТИН позволяют регистрировать кратковременные нагревы выше пороговой температуры. Необходимость регистрации кратковременных перегревов, возникающих, например, при протекании токов короткого замыкания или импульсных перенапряжений, пусковых токах и т.п., является важной составляющей повышения безопасности эксплуатации оборудования.
Использование защитного слоя, прикрепленного к основе с обеспечением герметичности ГТПМ, обеспечивает защиту ГТПМ от паров и капель жидкостей, проникновение которых в ГТПМ может привести к преждевременному изменению его прозрачности и ложному срабатыванию термоиндикатора.
Прозрачность защитного слоя для, по меньшей мере, части видимого света, по меньшей мере, в области, расположенной над ГТПМ, обеспечивает видимость и контрастность изменения прозрачности ГТПМ и внешнего вида ТИН в донной области, и при этом обеспечивает возможность окрашивания других частей защитного слоя. При этом нанесение информационных элементов, например, значений пороговой температуры для данного ГТПМ, возможно, в том числе в области над ГТПМ.
Для достижения технического результата необходимо, чтобы ГТПМ был приклеен к основе и не был приклеен к защитному слою, что напрямую связано с процессом, происходящим при срабатывании ГТПМ.
До момента превышения соответствующей пороговой температуры газ внутри ГТПМ распределен преимущественно равномерно. При нагреве ТИН до соответствующей пороговой температуры происходит необратимый выход газа из объема ГТПМ в пространство между термоплавким материалом и защитным слоем, уменьшение толщины слоя («проседание») ГТПМ и увеличение его прозрачности. Выход газовой фазы на поверхность обеспечивает качественное изменение структуры ГТПМ, что позволяет избежать возвращения внешнего вида ТИН после срабатывания даже при длительной выдержке при низких температурах. Причем, в начальный момент времени происходит плавление только нижнего слоя ГТПМ, который непосредственно контактирует с основой, прилегающей к контролируемой поверхности. Плавление основного вещества в слое ГТПМ, погруженного в расплав при соответствующей температуре срабатывания, происходит значительно быстрее, чем плавление вещества, окруженного газом.
После срабатывания, внутри ТИН между основой и защитным слоем возникает «воздушный пузырь», который поднимает защитный слой.
Как указано выше, приклеивание ГТПМ к защитному слою в исходном состоянии может приводить к тому, что при поднятии защитный слой будет поднимать верхние слои ГТПМ, замедляя или предотвращая их плавление. Это будет приводить к уменьшению контрастности изменения окраски ТИН и снижать точность регистрации перегревов, поскольку полное срабатывание термоиндикатора будет происходить при достижении более высокой температуры равной Тпл+ΔТклей+ΔТосн+ΔТГПТМ,+ΔТвоз+ΔТГПТМ (фиг. 8б). При этом, чем больше будет разница между температурой контролируемой поверхности и температурой окружающего воздуха, тем менее точными будут результаты контроля температуры. Также существенно увеличивается риск пропуска кратковременных перегревов.
Авторами установлено, что при отсутствии приклеивания ГТПМ к защитному слою, в ТИН при поднятии защитного слоя расслоения ГТПМ не наблюдается, что позволяет обеспечить более точное и надежное выявление факта превышения температуры горячих поверхностей, поскольку срабатывание термоиндикатора будет происходить при достижении поверхностью температуры равной Тпл+ΔТклей+ΔТосн+ΔТГПТМ. Кроме того, воздушный "пузырь", который в этом случае будет расположен между срабатывающим ГТПМ и защитным слоем, будет играть роль теплоизолятора и увеличивать точность срабатывания.
Приклеивание ГТПМ к поверхности основы обеспечит отсутствие расслоения ГТПМ при образовании воздушного пузыря в нижних слоях ГТПМ. Также приклеивание ГТПМ к основе необходимо для сохранения структуры материала и увеличения общей прочности устройства, что положительно сказывается, в частности, на сроке службы ТИН.
Таким образом, для точного и достоверного выявления факта превышения температуры горячих поверхностей при использовании ТИН с ГТПМ необходимо, чтобы ГТПМ был приклеен к гибкой основе и не был приклеен к защитному слою.
Использование ТИН с ГТПМ достаточной площади также позволяет определить, какая часть контролируемой поверхности была нагрета выше пороговой температуры. То есть изменение окраски ТИН при (увеличении прозрачности ГТПМ будет происходит только в том участке ГТПМ, который был нагрет выше соответствующей пороговой температуры, с сохранением исходного внешнего вида других участков ГТПМ, температура которых не превышала соответствующую пороговую температуру. Это свойство ГТПМ является следствием присутствия в ГТПМ большой доли газовой фазы с низкой теплопроводностью и позволяет выявлять место дефекта контролируемого оборудования с высокой точностью.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения гибкая основа ТИН выполнена из полимерного материала, включающего атомы галогена, преимущественно из поливинилхлорида, наиболее предпочтительно из литого поливинилхлорида. Использование галогенсодержащей полимерной основы обеспечивает возможность использования ТИН для визуальной регистрации превышения температуры выше, по меньшей мере, одного порогового значения поверхностей токопроводящих элементов электроустановок, поскольку указанная основа обладает диэлектрическими свойствами (имеет диэлектрическую прочность не менее 5 кВ/мм) и устойчива к возгоранию. Полимерные материалы, в структуре которых присутствуют атомы галогенов, обладают одними из наиболее высоких показателей гибкости и эластичности среди известных полимеров. Введение атомов галогенов в использующиеся в качестве исходного сырья для полимеризации мономеры нарушает их симметрию и создает множество хиральных центров в полимере. Полимеризация или поликонденсация таких мономеров как друг с другом, так и с другими галогенсодержащими или не включающими атомы галогенов мономерами, приводит к образованию полимерных цепей с большим количеством стереоцентров. Регулярные полимеры, получаемые из негалогенированных мономеров без хиральных центров, склонны к образованию кристаллических структур, что снижает их эластичность, в то время как большое число диастереомеров, возникающих при галогенировании мономеров, придают галогенсодержащим полимерам стереохимическую неупорядоченность, которая предотвращает кристаллизацию. Таким образом, галогенсодержащие полимерные материалы обладают высокой эластичностью и гибкостью в силу особенностей химического строения, обусловленных наличием атомов галогенов в структуре полимеров. Кроме того, галогенсодержащие материалы обладают хорошей адгезией и низкой горючестью, что дополнительно обеспечивает безопасность эксплуатации ТИН.
Также основа ТИН может быть выполнена из полиэфира, полиамида, полипропилена, полиакрилата или других полимерных материалов.
В преимущественных вариантах исполнения ТИН имеет основу толщиной не более 100 мкм, предпочтительно, не более 50 мкм. Это обеспечивает возможность плотного прилегания ТИН к поверхностям сложной геометрии, в том числе с малыми радиусами кривизны, например, к токопроводящим элементам электрооборудования. Также использование основы указанной толщины обеспечивает низкие значения термического сопротивления и позволяет быстро прогревать ГТПМ и полностью переводить его в сработавшее состояние, при возникновении кратковременных перегревов, и перегревов, незначительно превышающих температуру плавления ГТПМ. Это позволяет зафиксировать кратковременные аварийные перегревы, вызванные пусковыми токами или прохождением токов короткого замыкания, избыточной стартовой нагрузкой двигателей, холодным ходом электролизера, переключением или прочими процессами.
Как указано выше, защитный слой обеспечивает защиту ТИН и самого ГТПМ от воздействия неблагоприятных внешних факторов, в том числе жидкостей. Защитный слой предпочтительно выполняют из эластичных полимерных материалов, что обеспечивает не только защиту от воздействия окружающей среды, но и исключает растекание и стекание расплава термоплавкого материала после срабатывания. Эластичность защитного слоя дополнительно обеспечивает возможность установки термоиндикатора на поверхности сложной формы с сохранением функциональных характеристик ТИН. Защитный слой предпочтительно выполняют из полимерного материала, включающего атомы галогена, преимущественно из поливинилхлорида, наиболее предпочтительно из литого поливинилхлорида. Также защитный слой может быть выполнен из полиэфира, полиамида, полипропилена, полиакрилата или других полимерных материалов. Защитный слой может быть прикреплен к основе свариванием, склеиванием или другими способами.
Также эластичность защитного слоя способствует поддержанию определенного давления газа внутри ГТПМ. В различных вариантах осуществления группы изобретений давление внутри ГТПМ может быть ниже атмосферного давления, равно атмосферному давлению или выше него. В частных случаях, давление внутри ГТПМ составляет менее 53, 3 кПа (400 мм рт.ст.), предпочтительно менее 26,7 кПа (200 мм рт.ст.). При использовании ГТПМ с пониженным давлением внутри пустот увеличивается скорость срабатывания ТИН за счет давления воздуха, находящегося снаружи защитного слоя, на ГТПМ при плавлении твердой термоплавкой фазы. В других вариантах осуществления избыточное давление внутри ГТПМ составляет не менее 29,4 кПа (0,3 атм), предпочтительно не менее 49,0 кПа (0,5 атм). При использовании повышенного давления защитный слой изначально приподнимается над ГТПМ, обеспечивая его защиту от механических воздействий, а также расслаивания.
В качестве клеевого слоя постоянной липкости предпочтительно использование клеевых составов на основе акриловых, полиуретановых, каучуковых, силиконовых, ПВХ полимеров. Предпочтительно адгезия клеевого слоя к нержавеющей стали, измеренная методом FINAT ТМ1, после 24 ч составляет не менее 10Н/25 мм.
Клеевой слой может быть нанесен на тыльную сторону основы различными способами, в частности, с применением микродозаторов, пневмоэлектрических дозаторов, способом отпечатка, ручным нанесением с применением кистей, шпателей, ракелей, щеток, мелкодисперсным распылением. Клеевой слой должен обеспечивать надежное и плотное прилегание ТИН к различным поверхностям, в том числе к поверхностям сложной формы. Для удобства хранения и транспортировки термоиндикаторных наклеек до их монтажа на поверхности объектов контроля клеевой слой защищают релизом, предпочтительно выполненным из силиконизированной бумаги, что обеспечивает сохранение адгезионных свойств клея, предотвращая его загрязнение и истирание.
В частном случае ГТПМ может быть приклеен к основе через впитывающий материал, который в свою очередь может быть приклеен к основе с использованием адгезива. Впитывающий материал предпочтительно выбирают из пористых материалов или волокнистых материалов, предпочтительно микропористых материалов с диаметром пор не более 2 мкм. В частности, впитывающий материал может быть выполнена из бумаги, микрокристаллической целлюлозы, шерсти, шелка, войлока, хлопка, льна, молекулярных сит, цеолитов, силикагеля, микросфер, керамики и т.п. В этом случае при плавлении ГПТМ его расплав впитывается или проникает во впитывающий материал. Затвердевший расплав, впитанный пористым материалом, будет защищен от изломов, вероятность образования трещин в нем будет снижена. Это позволяет сохранять невозвратность окраски при срабатывании ТИН даже в условиях механической нагрузки и перепадов температуры.
Толщина впитывающего материала в предпочтительных вариантах осуществления изобретения составляет не более 100 мкм, предпочтительно не более 50 мкм. С одной стороны, этого достаточно для впитывания всего объема расплава ГТПМ, а с другой стороны, общая толщина ТИН при этом не увеличивается, и, как следствие, обеспечивается хорошая теплопроводность от нагретой поверхности объекта контроля к термоиндикаторному слою.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения действующее вещество ГТПМ включает в себя по меньшей мере одно твердое органическое вещество с молекулярной массой меньше 2 кДа. ТИН, содержащие низкомолекулярные органические вещества, имеют более узкий диапазон температур срабатывания, что приводит к увеличению точности регистрации фактов превышения пороговых температур. Однако применение низкомолекулярных веществ в термоиндикаторах возможно только в случае газонаполненных материалов. В отсутствии газа внутри такого ГТПМ при остывании может возникнуть множество центров кристаллизации, что приведет к образованию непрозрачного твердого вещества и частичной возвратности срабатывания ТИН.
По меньшей мере, одно твердое органическое вещество ГТПМ содержит структурный фрагмент CnH(2n+1), где n≥5. Преимущественно по меньшей мере одно твердое органическое вещество ГТПМ выбрано из группы, состоящей из жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥12; солей жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥5; алканов, содержащих не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновых кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥5; амидов жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥5; ангидридов жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥10; жирных алифатических спиртов, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥14; жирных алифатических аминов, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥17; нитрилов жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥19. Предпочтительными неограничивающими примерами таких веществ являются 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.
Использование в качестве действующих веществ соединений, имеющих длинные алкильные цепи (радикалы CnH2n+1 и длиннее), целесообразно по нескольким причинам.
Во-первых, адгезия таких веществ к полимерным материалам, в том числе к ПВХ, является низкой. Это обстоятельство снижает вероятность склеивания защитного слоя с ГТПМ в процессе всего срока службы.
Во-вторых, использование веществ, в состав которых входит одна алифатическая углеводородная цепь или более, предпочтительно в связи 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, пластинки или волокна (Китайгородский А.И. Молекулярные кристаллы: монография. М.: Наука. 1971. 424 с. С. 228-232). Подобная кристаллическая упаковка обуславливает анизотропность твердого органического вещества, 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 термоплавкого 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 (Китайгородский А.И. Органическая кристаллохимия: монография. М.: Изд-во АН СССР, 1955. 558 с. С. 134-136).
Описываемые форма и характеристики частиц действующего вещества являются предпочтительными, но не ограничивают заявленную группу изобретений. Они могут быть достигнуты также и при использовании замещенных ароматических и гетероароматических соединений. При этом в качестве заместителей могут выступать как длинные углеводородные фрагменты, что дополнительно способствует формированию плоско ориентированных частиц, так и гетероатомные заместители, которые способствуют слоистой упаковке молекул, при которой объемные гетероатомы располагаются в межслойном пространстве (Бокий Г.Б.. Кристаллохимия: монография. 3-е изд. Перераб. и доп. М.: Наука, 1971. 401 с. С. 362-365).
Также следует отметить, что заявленная группа изобретений не ограничивается исключительно применением веществ с молекулярной массой менее 2 кДа, в состав которых входит одна или более алифатическая углеводородная цепь со структурным фрагментом CnH(2n+1), где n≥5. В частности, термоплавкий материал может включать, по меньшей мере, одно твердое полимерное органическое вещество, без ограничения выбранное из полиэтилена, фенольных и фенол-ацетиленовых смол, восков, парафинов и других веществ, обеспечивающих увеличение прозрачности материала при достижении пороговой температуры и обладающих необходимыми свойствами.
В предпочтительных вариантах исполнения объемное содержание газовой фазы в ГТПМ составляет не менее 10%, наиболее предпочтительно, не менее 50%. Использование ГТПМ с указанным объемным содержанием газовой фазы позволяет значимо уменьшить толщину слоя термоплавкого материала, необходимого для перекрытия цвета основы, по сравнению с толщиной слоя материала, не наполненного газом, необходимой для обеспечения такой же укрывистости. Чтобы предотвратить расслоение твердой ГТПМ при его нагревании за счет теплового расширения газовой фазы предпочтительно, чтобы большинство полостей, заполненных газом, не были изолированными, то есть сообщались друг с другом.
Применение по меньшей мере одного ГТПМ с указанным объемным содержанием газа также позволяет увеличить срок эксплуатации и повысить достоверность определения перегрева за счет невозможности агрегирования частиц твердого органического вещества через газ. Также, чем больше объемное содержание газа в ГТПМ, тем выше изначальный коэффициент преломления, контрастнее изменение окраски за счет большего снижения коэффициента преломления при превышении соответствующей пороговой температуры и значительнее разделение твердого органического вещества и газа после срабатывания ТИН. При этом практически полностью исключается возможность возврата внешнего вида термоиндикатора в исходное состояние при выдержке сработавшего устройства при низких температурах и при перепадах температур. В предпочтительных вариантах осуществления, при достижении соответствующей пороговой температуры происходит уменьшение объемной доли газа, предпочтительно, не менее чем в два раза.
Указанная структура ГТПМ предоставляет возможность регистрации локальных перегревов поверхности за счет изменения окраски только той части ТИН, которая нагревалась выше соответствующих пороговых температур, и сохранения исходного цвета ТИН, которая не была нагрета выше соответствующей пороговой температуры, при неравномерном нагревании.
В частных случаях ГТПМ дополнительно включает в себя прозрачное, по крайней мере, для части видимого света полимерное связующее. В этом случае ГТПМ содержит границы раздела фаз «твердое-твердое-газ», при плавлении также происходит необратимое уменьшение объемной доли газа относительно исходного состояния за счет выхода газа на поверхность материала. В результате расслаивания газовой и твердых фаз наблюдается уменьшение площади контакта твердой фазы и полостей, т.е. уменьшение площади границ раздела фаз. В процессе выхода на поверхность газ, заполняющий полости, 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. Предпочтительно, полимерное связующее присутствует в ГТПМ в количестве 1-30 масс. %. В частных случаях полимерное связующее покрывает каждую отдельную структурную частицу ГТПМ, обеспечивая ее глазирование.
Температура плавления связующего, предпочтительно, должна превышать температуру срабатывания ГТПМ, в состав которого это связующее входит. Это позволяет дополнительно исключить возможность приклеивания ГТПМ к защитному слою при длительной выдержки термоиндикатора при температуре незначительно ниже температуры срабатывания термоиндикатора. По тем же причинам концентрация связующего в ГТПМ в месте его крепления к основе выше, чем вблизи защитного слоя. Наиболее предпочтительно, расположенный ближе всего к основе слой ГТПМ, не содержит в своем составе полимерного связующего в значимой концентрации. Приведенные выше характеристики связующего не влияют на достижение общего технического результата по изобретению, но позволяют увеличить срок службы термоиндикатора по настоящему изобретению.
В частных вариантах исполнения на основу и/или защитный слой могут быть нанесены информационные элементы, которые включают информацию для маркировки элементов электрооборудования или цветовую маркировку фаз. В частности, нанесенные на лицевую поверхность основы и/или поверхность защитного слоя информационные элементы могут включать надписи, содержащие цветовую, буквенную, цифровую или буквенно-цифровую маркировочную информацию. В одном из случаев информационные элементы на основе и/или защитном слое могут содержать информацию о дате окончания срока эксплуатации устройства. Также основа и/или защитный слой могут иметь цвет, соответствующую установленным правилам маркировки элементов электрооборудования. Перечисленные выше признаки служат для придания устройству для регистрации превышения пороговой температуры свойства элементов маркировки электрооборудования.
Для увеличения заметности как самой ТИН, так и факта ее срабатывания, а также, как следствие, дополнительного увеличения безопасности эксплуатации оборудования, основа может обладать светоотражающими или люминесцентными свойствами.
В частных случаях основа может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании.
Использование при окраске основы веществ, выполненных с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании до температуры, ниже пороговой температуры основного или основных ГТПМ, например, на 10-30°С, позволяет проинформировать персонал о риске возникновения аварийного дефекта в дальнейшем, и тем самым, обеспечивает возможность его предотвращения, при должном реагировании персонала, ответственного за данное оборудование. Так, срабатывание такого вещества, при отсутствии срабатывания основного ГТПМ с минимальной пороговой температурой, свидетельствует о наличии перегрева оборудования, не достигшего предельно допустимых значений, соответствующих пороговым температурам основных ГТПМ, и необходимости его осмотра с целью выявления, и устранения неполадок, которые в дальнейшем могли бы привести к развитию уже аварийного дефекта. Таким образом, наличие вещества, выполненного с возможностью необратимо изменять цвет при нагревании, до температуры, ниже пороговой температуры основного ГТПМ с минимальной пороговой температурой, в частности, на 10-30°С, дополнительно повышает безопасность эксплуатации как заявленного устройства, так и оборудования в целом.
Также, основа или некоторая ее часть может быть окрашена с использованием вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании. К примеру, на лицевую поверхность может быть нанесен слой термочувствительной краски, обладающей вышеуказанными свойствами.
Присутствие вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании, позволяет проинформировать персонал не только о превышении порогового значения температуры в прошлом, но и о перегревах в момент осмотра. Срабатывание такого вещества в момент осмотра свидетельствует, что оборудование находится в аварийном режиме в текущий момент и может быть источником повышенной опасности. Таким образом, наличие вещества, выполненного с возможностью обратимо изменять цвет при нагревании, дополнительно повышает безопасность эксплуатации оборудования.
ГТПМ подбирается таким образом, чтобы при достижении соответствующей пороговой температуры в интервале не более 5°С, предпочтительно не более 2°С, он плавился с визуально наблюдаемым переходом «непрозрачный-прозрачный» в течение не более 5 секунд, предпочтительно не более 2 секунд.
Использование в заявленной ТИН по меньшей мере одного описанного ГТПМ обеспечивает срок службы ТИН, предпочтительно, не менее 5 лет, более предпочтительно, не менее 10 лет, за счет невозможности агрегирования и слипания частиц твердой термоплавкой фазы, разделенных большим количеством распределенных по объему полостей, заполненных газом.
Далее раскрыты варианты способа изготовления ТИН, являющейся первым объектом группы изобретений. Способы позволяют использовать различные типы основы (полимерную пленку, представленную изначально без адгезива, самоклеящуюся пленку, двустороннюю пленку), различные типы ГТПМ (со связующим, совместно с впитывающим материалом), с различными типами крепления защитного слоя к основе. Однако, все раскрытые ниже способы обеспечивают приклеивание ГТПМ к гибкой основе и отсутствие его приклеивания к защитному слою.
Технический результат также достигается при осуществлении первого способа изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), охарактеризованной выше, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на лицевую поверхность гибкой основы, в качестве которой используют самоклеящуюся пленку, покрытую с тыльной стороны клеем постоянной липкости и защитным релизом, суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого вещества или смеси таких веществ в растворе связующего в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С, и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем приклеивания к лицевой поверхности гибкой основы, в качестве которой используют самоклеящуюся пленку, покрытую с тыльной стороны клеем постоянной липкости и защитным релизом, газонаполненного термоплавкого элемента, включающего впитывающий материал и ГТПМ, расположенный на указанном материале, причем приклеивание проводят материалом к основе; и
к участкам основы, свободным от ГТПМ или газонаполненного термоплавкого элемента, приваривают или приклеивают защитный слой, в качестве которого используют, полимерную пленку,
при этом основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет, отличный от цвета ГТПМ, а по меньшей мере часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для по меньшей мере части видимого света.
В данном случае в качестве основы используют самоклеящуюся пленку, которая уже имеет с тыльной стороны клеевой слой постоянной липкости и защитный релиз.
ГТПМ на основе можно формировать путем нанесения на лицевую поверхность основы суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ в растворе связующего в по меньшей мере одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С, с последующим высушиванием заготовки с образованием ГТПМ. В этом случае приклеивание ГТПМ к основе осуществляется за счет связующего, присутствующего в суспензии.
В другой альтернативе ГТПМ приклеивают к основе через впитывающий материал, который в свою очередь приклеивают к основе. Сцепление между ГТПМ и впитывающим материалом обеспечивается за счет пористости впитывающего материала и самого ГТПМ. Создание слоя ГТПМ может происходить либо на впитывающем материале, предварительно приклеенном к основе, либо на впитывающем материале отдельно от основы с последующим размещением и приклеиванием материала с ГТПМ к основе.
Для прикрепления защитного слоя к участкам основы, свободным от ГТПМ или от газонаполненного термоплавкого элемента, можно применять способы сваривания или склеивания. При склеивании адгезив предпочтительно наносят на основу, таким образом, чтобы он не взаимодействовал с ГТПМ. В любом из описанных вариантов защитный слой в области над ГТПМ не содержит адгезива. Также отсутствие приклеивания ГТПМ к защитному слою обеспечивается тем, что защитный слой покрывает уже высушенный ГТПМ во избежании их склеивания за счет связующего.
В данном варианте нанесение информационных элементов, а также окрашивание термоиндикатора можно осуществлять как на основе, так и на защитном слое, принимая во внимание то, что, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
В зависимости от окраски конкретных элементов и способа изготовления в момент срабатывания ТИН может происходить проявление цвета основы, проявление краски, нанесенной на основу в области ГТПМ, или проявление цвета впитывающего материала. В различных вариантах осуществления указанные элементы могут быть соответствующим образом окрашены для обеспечения контрастности изменений окраски при срабатывании ТИН, в частности, в черный цвет, в этом случае ГТПМ в исходном состоянии предпочтительно имеет белый цвет.
Технический результат также достигается при осуществлении второго способа изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), охарактеризованной выше, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на тыльную сторону защитного слоя, в качестве которого используют полимерную пленку, прозрачную, по меньшей мере, для части видимого света, порошка термоплавкого органического вещества или смеси таких веществ или его суспензии в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на тыльную сторону защитного слоя, в качестве которого используют полимерную пленку, прозрачную, по меньшей мере, для части видимого света, газонаполненного термоплавкого элемента, включающего впитывающий материал и газонаполненный термоплавкий материал, расположенный на указанном материале, газонаполненным термоплавким материалом к защитному слою; и
- приклеивают к полученной заготовке гибкую основу, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту с клеем постоянной липкости, тыльная сторона которой закрыта защитным релизом, в котором основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет, отличный от цвета ГТПМ, а, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
В данном случае ГТПМ приводят в соприкосновение с тыльной стороной защитного слоя, при этом защитный слой в области соприкосновения не имеет клеевого слоя, и является по меньшей мере частично прозрачным.
Формирование ГТПМ на защитном слое может быть обеспечено путем нанесения на тыльную поверхность защитного слоя порошка термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ или суспензии нерастворимых частиц термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С с последующим высушиванием заготовки с образованием ГТПМ. За счет отсутствия связующего ГТПМ не приклеивается к защитному слою.
В другой альтернативе ГТПМ используется совместно с впитывающим материалом, при этом нанесение происходит газонаполненным термоплавким материалом к защитному слою. Причем сначала можно формировать ГТПМ на тыльной поверхности защитного слоя, как описано выше, с последующим расположением впитывающего материала на слое ГТПМ. Либо ГТПМ можно предварительно наносить на впитывающий материал с последующим размещением полученного комбинированного материала на тыльной поверхности защитного слоя термоплавким материалом к защитному слою. В последнем случае, при формировании ГТПМ может также применяться суспензия действующего вещества или смеси веществ в растворе связующего. При этом связующее обеспечивает сцепление ГТПМ с впитывающим материалом, а размещение на тыльной поверхности защитного слоя происходит после высушивания заготовки, когда связующее потеряет свои адгезионные свойства.
В данном варианте на защитный слой можно наносить информационные элементы, а также окрашивать часть защитного слоя для придания особых свойств, поскольку, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенная над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света. В качестве основы в данном случае используют двустороннюю клейкую ленту, в которой защитный релиз обязательно закрывает клеевой слой с тыльной стороны. При этом может быть выбрана основа, уже окрашенная в необходимый цвет, например, черный.
За счет наличия на лицевой поверхности основы клея постоянной липкости обеспечивается ее приклеивание к заготовке по всей ее площади.
В данном случае при срабатывании ТИН может происходить проявление цвета основы или проявление цвета впитывающего материала, если он не является прозрачным. В различных вариантах осуществления впитывающий материал может быть окрашен, в частности, в черный цвет для обеспечения контрастности изменения окраски при срабатывании ТИН, в этом случае ГТПМ в исходном состоянии предпочтительно имеет белый цвет. Также на впитывающий материал могут быть нанесены информационные элементы, проявляющиеся при срабатывании ТИН. Альтернативно, технический результат достигается при осуществлении третьего способа изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), охарактеризованной выше, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на лицевую поверхность гибкой основы, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту постоянной липкости, тыльная сторона которой закрыта защитным релизом, порошка термоплавкого органического вещества или смеси таких веществ или его суспензии в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем приклеивания на лицевую поверхность гибкой основы, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту постоянной липкости, тыльная сторона которой закрыта защитным релизом, газонаполненного термоплавкого элемента, включающего впитывающий материал и ГТПМ, расположенный на указанном материале, материалом к основе; и
- приклеивают к полученной заготовке защитный слой, в качестве которого используют, по меньшей мере, частично прозрачную полимерную пленку, в котором основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет, отличный от цвета ГТПМ, а, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
В данном случае в качестве основы используют двустороннюю клейкую ленту, уже имеющую клеевой слой постоянной липкости с двух сторон и защитный релиз, закрывающий клеевой слой с тыльной стороны. Может быть выбрана основа, уже окрашенная в необходимый цвет, например, черный.
Формирование ГТПМ на основе может быть обеспечено нанесением на лицевую поверхность основы порошка термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ или суспензии нерастворимых частиц термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С с последующим высушиванием заготовки с образованием ГТПМ. В этом случае приклеивание ГТПМ осуществляется за счет адгезионных свойств клея постоянной липкости, присутствующего на лицевой поверхности основы. При формировании ГТПМ можно также применять суспензию действующего вещества или смеси веществ в растворе связующего.
В другой альтернативе ГТПМ приклеивается к основе через впитывающий материал, который, в свою очередь, приклеивается к основе. Достаточное сцепление между ГТПМ и впитывающим материалом обеспечивается за счет пористости впитывающего материала и самого ГТПМ. Создание слоя ГТПМ на впитывающем материале можно проводить на впитывающем материале, предварительно приклеенном к основе, или же на основу можно приклеивать готовый элемент, содержащий впитывающий материал и ГТПМ. При этом в обоих случаях для формирования ГТПМ можно также применять суспензию действующего вещества или смеси веществ в растворе связующего.
Для прикрепления защитного слоя к участкам основы, свободным от ГТПМ, также используют адгезив, расположенный на лицевой поверхности основы. Тем самым защитный слой не содержит адгезива, тем более в области, расположенной над ГТПМ. Также отсутствие приклеивания ГТПМ к защитному слою обеспечивается тем, что можно использовать суспензию, не содержащую связующего, и защитный слой покрывает уже высушенный ГТПМ, когда связующее теряет свои адгезионные свойства, во избежание их сцепления.
В данном варианте нанесение информационных элементов, а также окрашивание для придания особых свойств можно осуществлять как на основе, так и на защитном слое, принимая во внимание то, что, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
В данном случае при срабатывании ТИН может происходить проявление цвета основы или проявление цвета впитывающего материала, если он не является прозрачным. В различных вариантах осуществления указанные элементы могут быть окрашены, в частности, в черный цвет для обеспечения контрастности изменения окраски при срабатывании ТИН, в этом случае ГТПМ в исходном состоянии предпочтительно имеет белый цвет.
Кроме того, технический результат достигается при осуществлении четвертого способа изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), охарактеризованной выше, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на лицевую поверхность гибкой основы суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого органического вещества или смеси таких веществ в растворе связующего в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем приклеивания к лицевой поверхности гибкой основы газонаполненного термоплавкого элемента, включающего впитывающий материал, и газонаполненный термоплавкий материал, расположенный на указанном материале, причем приклеивание проводится впитывающим материалом к основе; и
- к свободным от ГТПМ или от газонаполненного термоплавкого элемента участкам основы приваривают или приклеивают защитный слой, в качестве которого используют, по меньшей мере, частично прозрачную полимерную пленку; и
- на тыльную поверхность основы наносят клей постоянной липкости и закрывают его релизом;
при этом основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет отличный от цвета газонаполненного термоплавкого материала, а по меньшей мере часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной.
В данном случае в качестве основы используют пленку, первоначально не содержащую клеевого слоя. В зависимости от организации технологических процессов, клеевой слой постоянной липкости и защитный релиз могут быть нанесены на тыльную сторону основы на любом из этапов способа.
Формирование ГТПМ на основе может быть обеспечено путем нанесения на лицевую поверхность основы суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ в растворе связующего в по меньшей мере одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С, с последующим высушиванием заготовки с образованием ГТПМ. В этом случае приклеивание ГТПМ осуществляется за счет связующего, присутствующего в суспензии.
В другой альтернативе ГТПМ приклеивают к основе через впитывающий материал, который, в свою очередь, приклеивают к основе. Сцепление между ГТПМ и впитывающим материалом обеспечивается за счет пористости впитывающего материала и самого ГТПМ. Создание слоя ГТПМ на впитывающем материале может происходить либо на впитывающем материале, предварительно приклеенным к основе, либо на впитывающем материале, не соединенным с основой, с последующим размещением и приклеивванием материала с ГТПМ к основе.
Для прикрепления защитного слоя к участкам основы, свободным от ГТПМ, могут быть использованы способы сваривания или склеивания. При склеивании адгезив предпочтительно наносят на основу, однако его можно наносить и на тыльную сторону защитного слоя в области, которая не будет располагаться над ГТПМ. Таким образом, в любом случае, защитный слой в области над ГТПМ не содержит адгезива. Также отсутствие приклеивания ГТПМ к защитному слою обеспечивается тем, что защитный слой покрывает уже высушенный ГТПМ во избежание их сцепления за счет связующего.
В данном варианте нанесение информационных элементов, а также окрашивание для придания особых свойств можно осуществлять как на основе, так и на защитном слое, принимая во внимание то, что, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
В данном случае при срабатывании ГТПМ может происходить проявление цвета основы, проявление цвета краски, нанесенной на основу в области ГТПМ, или проявление цвета впитывающего материала, если он еще не стал прозрачным. В различных вариантах осуществления указанные элементы могут быть окрашены, в частности, в черный цвет для обеспечения контрастности изменения окраски при срабатывании ТИН, в этом случае ГТПМ в исходном состоянии предпочтительно имеет белый цвет.
Дополнительно, каждый из раскрытых выше способов может содержать стадии, обеспечивающие создание давления газа внутри ГТПМ ниже или выше атмосферного.
Также способ может включать в себя стадию формирования опорных элементов в материале основы и/или защитного слоя, стадию нанесения опорных элементов на основу и/или защитный слой, а также стадию введения опорных элементов в наносимую суспензию.
Более детально способы изготовления заявленных термоиндикаторных наклеек будут рассмотрены в разделе осуществления заявленной группы изобретений.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена структура слоев ТИН, расположенной на поверхности объекта контроля, в состоянии температурного равновесия.
Фиг. 2 показывает стадии изготовления ТИН в соответствии с одной из альтернатив первого способа.
Фиг. 3 показывает стадии изготовления ТИН в соответствии с одной из альтернатив второго способа.
Фиг. 4 показывает стадии изготовления ТИН в соответствии с одной из альтернатив третьего способа.
Фиг. 5 показывает стадии изготовления ТИН в соответствии с одной из альтернатив четвертого способа.
На фиг. 6 дано схематическое изображение ГТПМ до превышения (6а) и после превышения (6б) его пороговой температуры.
На фиг. 7 приведено схематическое изображение ГТПМ при использовании впитывающего или микропористого материала, расположенного на основе и покрытого сверху защитным слоем, до превышения (7а) и после превышения (7б) его пороговой температуры.
На фиг. 8 показана ТИН в разрезе, в которой ГТПМ приклеен к защитному слою и к основе: 8а - первоначальный вид ТИН, 8б - частично сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры ГТПМ.
На фиг. 9 показана ТИН в разрезе, в которой ГТПМ не приклеен к основе, но приклеен к защитному слою: 9а - первоначальный вид ТИ, 9б - частично сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры ГТПМ.
На фиг. 10 показана ТИН в разрезе, в которой ГТПМ приклеен к основе и не приклеен к защитному слою: 10а - первоначальный вид ТИН, 10б - полностью сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры ГТПМ.
На фиг. 11 представлен внешний вид термоиндикатора, в котором не соблюдается условие «ГТПМ приклеен к гибкой основе и не приклеен к защитному слою»: 11а - первоначальный вид ТИ, 11б - сработавший ТИ после превышения пороговой температуры ГТПМ при кратковременном перегреве или без превышения пороговой температуры ГТПМ с учетом точности регистрации.
На фиг. 12 показан внешний вид ТИН в соответствии с настоящим изобретением, в которой соблюдается условие «ГТПМ приклеен к гибкой основе и не приклеен к защитному слою», выполненного с возможностью регистрации превышения одной пороговой температуры: 12а - первоначальный вид ТИН, 12б - сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры ГТПМ при кратковременном перегреве или без превышения пороговой температуры ГТПМ с учетом заданной точности регистрации.
На фиг. 13 представлен внешний вид ТИН в соответствии с настоящим изобретением, выполненного с возможностью регистрации превышения двух пороговых температур, в которой в областях, свободных от ГТПМ нанесен обратимый термочувствительный материал: 13а - первоначальный вид ТИН, 13б - частично сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры первого ГТПМ, 13в - полностью сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры второго ГТПМ и пороговой температуры обратимого термочувствительного материала, 13г - сработавшая ТИН после охлаждения ниже пороговой температуры первого ГТПМ.
Подробное описание чертежей
На фиг. 1 показано, что в случае нагрева поверхности 13 до температуры Тпов при температуре окружающей среды Токр температура верхней поверхности клеевого слоя 2 может быть представлена как
температура верхней поверхности основы 1 может быть представлена как
температура верхней поверхности термочувствительного материала 4 может быть представлена как
температура верхней поверхности защитного слоя 5 может быть представлена как
В этом случае, срабатывание ТИН (плавление термоплавкого материала) произойдет при температуре контролируемой поверхности равной
где:
ΔТклей - разность температур на границах клеевого слоя;
ΔТосн - разность температур на границах основы;
ΔТГПТМ - разность температур на границах ГПТМ;
ΔТзс - разность температур на границах защитного слоя.
На фиг. 2 показаны разрезы заготовок ТИН на стадиях ее изготовления, а также самой ТИН в соответствии с одной из альтернатив первого способа: 2а - гибкая основа 1, в качестве которой используется самоклеющаяся пленка 1', покрытая с тыльной стороны клеем 2 постоянной липкости и защитным релизом 3, 2б - основа 1, окрашенная 7 в черный цвет в области ГТПМ, с нанесенным ГТПМ 4, полученным за счет нанесения на лицевую поверхность гибкой основы суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ в растворе связующего в по меньшей мере одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С, с последующим высушиванием заготовки с образованием ГТПМ 4, 2в -готовая ТИН с защитным слоем 5, приваренным 6 к свободным от ГТПМ участкам основы. При этом основа 1 окрашена 7 в черный цвет в области ГТПМ, по меньшей мере, часть защитного слоя 5', расположенного над ГТПМ 4, является прозрачной, для, по меньшей мере, части видимого света, а другие части защитного слоя 5'' окрашены в красный цвет для маркировки фаз электрооборудования.
На фиг. 3 показаны разрезы заготовок ТИН на стадиях ее изготовления, а также самой ТИН в соответствии с одной из альтернатив второго способа: 3а - прозрачный бесцветный защитный слой 5 с ГТПМ 4, полученным за счет нанесения на тыльную поверхность защитного слоя порошка термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ или суспензии нерастворимые частиц термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ в по меньшей мере одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С с последующим высушиванием заготовки с образованием ГТПМ 4, 3б - готовая ТИН с основой 1, в качестве которой используется двусторонняя клейкая пленка 1'', покрытая с двух сторон клеем 2 постоянной липкости и защитным релизом 3, приклеенная к защитному слою за счет адгезионных свойств клея.
На фиг. 4 показаны разрезы заготовок ТИН на стадиях ее изготовления, а также самой ТИН в соответствии с одной из альтернатив третьего способа: 4а - гибкая основа 1, в качестве которой используется двусторонняя клейкая пленка 1'', покрытая с обеих сторон клеем 2 постоянной липкости, тыльная сторона которой закрыта защитным релизом 3, 4б - основа 1 с нанесенным ГТПМ 4, полученным за счет нанесения на лицевую поверхность гибкой основы газонаполненного термоплавкого элемента 8, включающего впитывающий материал 9 и ГТПМ 4, расположенный на указанном материале 9, 4в - готовая ТИН с защитным слоем 5, приклеенным к свободным от ГТПМ участкам основы за счет адгезионных свойств клея. При этом по меньшей мере часть защитного слоя 5', расположенная над ГТПМ 4, является прозрачной, а другие части защитного слоя 5'' обладают светоотражающими/люминесцентными свойствами.
На фиг. 5 показаны разрезы заготовок ТИН на стадиях ее изготовления, а также самой ТИН в соответствии с одной из альтернатив четвертого способа: 5а - гибкая основа 1, в качестве которой используется желтая пленка, окрашенная 7 в черный цвет в области ГТПМ, с нанесенным ГТПМ 4, полученным за счет нанесения на лицевую поверхность гибкой основы суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого органического вещества или смеси органических веществ в растворе связующего в по меньшей мере одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С, с последующим высушиванием заготовки с образованием ГТПМ 4, 5б - заготовка ТИН, на основу которой в областях, свободных от ГТПМ, нанесен клей 2 постоянной липкости, 5в - заготовка ТИН с прозрачным защитным слоем 5, приклеенным к свободным от ГТПМ участкам основы за счет адгезионных свойств клея 2, 5г - готовая ТИН с клеем 2 постоянной липкости, нанесенным на тыльную поверхность основы 1 и закрытым релизом 3.
На фиг. 6 дано схематическое изображение ГТПМ 4, включающего частицы 11 твердого органического вещества и их конгломераты и газовую фазу 12, до превышения (6а) и после превышения (6б) пороговой температуры ГТПМ 4.
На фиг. 7 показано схематическое изображение ТИН, включающей газонаполненный термоплавкий элемент 8, содержащий ГТПМ 4, с полостями, заполненными газовой фазой 12, органическое вещество или смесь органических веществ 11 с температурой плавления, близкой к температуре срабатывания ТИН 4, а также соединенную с ГТПМ впитывающий материал 9. Газонаполненный термоплавкий элемент 8 размещен на основе 1, а сверху закрыт прозрачным защитным слоем 5. Показан вариант ТИН с впитывающим материалом 9 из силикагеля, до превышения (7а) и после превышения (7б) пороговой температуры данного ГТПМ и впитывания ГТПМ в ВП. При использовании силикагеля возможен вариант, когда после впитывания ГТПМ в силикагель проявляется цвет основы под впитывающим материалом.
На фиг. 8 показан разрез ТИН, размещенной на поверхности 13 объекта контроля, включающей основу 1, тыльная сторона которой покрыта клеевым слоем 2 и защищена релизом 3, ГТПМ 4, приклеенным клеевым слоем 2 к основе 1 и защитному слою 5 и содержащий полости, заполненные газовой фазой 12, и действующее вещество 11, защитный слой 5, покрывающий ГТПМ и прикрепленный к основе в областях, свободных от ГТПМ, в исходном состоянии (8а) и после превышения (8б) пороговой температуры данного ГТПМ. Показано расслоение ГТПМ и образование «воздушного пузыря» внутри ГТПМ с плавлением только той части ГТПМ, которая осталась приклеена к основе, при достижении контролируемой поверхностью температуры равной
с сохранением структуры ГТПМ, который приподнят над основой за счет приклеивания к защитному слою, до достижении контролируемой поверхностью температуры равной 
На фиг. 9 показан разрез ТИН, размещенной на поверхности 13 объекта контроля и включающей основу 1, тыльная сторона которой покрыта клеевым слоем 2 и защищена релизом 3, ГТПМ 4, приклеенный клеевым слоем 2 к защитному слою 5, не приклеенный к основе 1 и содержащий полости, заполненные газовой фазой 12, и действующее вещество 11, защитный слой 5, покрывающий ГТПМ и прикрепленный к основе в областях, свободных от ГТПМ, в исходном состоянии (9а) и после превышения (9б) пороговой температуры ГТПМ. Показано отслаивание ГТПМ от основы и образование «воздушного пузыря» между ГТПМ и основой с сохранением структуры ГТПМ, который приподнят над основой за счет приклеивания к защитному слою, до достижении контролируемой поверхностью 13 температуры равной
На фиг. 10 показан разрез ТИН, размещенной на поверхности 13 объекта контроля, и включающей основу 1, тыльная сторона которой покрыта клеевым слоем 2 и защищена релизом 3, ГТПМ 4, приклеенный к основе 1 клеевым слоем 2, не приклеенный к защитному слою 5 и содержащий полости, заполненные газовой фазой 12, и действующее вещество 11, защитный слой 5, покрывающий ГТПМ и прикрепленный к основе в областях, свободных от ГТПМ, в исходном состоянии (10а) и после превышения (10б) пороговой температуры ГТПМ. Показано поднятие защитного слоя над основой, образование пузыря между расплавленным ГТПМ и защитным слоем и полное плавление ГТПМ на основе, которое происходит при достижении контролируемой поверхностью 13 температуры равной
На фиг. 11 представлена лицевая сторона термоиндикаторной наклейки, в которой ГТПМ 4 не приклеен к основе 1 и приклеен к защитному слою в исходном состоянии (11а) и после кратковременного нагрева (11б) до пороговой температуры ГТПМ 4 с учетом точности регистрации. Показано отсутствие контрастного цветового перехода устройства и отсутствие фиксации факта нагрева.
На фиг. 12 представлена лицевая сторона термоиндикаторной наклейки, в которой ГТПМ 4 приклеен к основе 1 и не приклеен к защитному слою в исходном состоянии (12а) и после кратковременного нагрева (12б) до пороговой температуры ГТПМ 4 с учетом точности регистрации. Показано изменение внешнего вида устройства с высокой контрастностью, обеспечивающего возможность точной фиксации факта нагрева.
На фиг. 13 показан внешний вид ТИН в соответствии с настоящим изобретением, выполненной с возможностью регистрации превышения двух пороговых температур (80°С, 100°С), в которой на основу 1 в областях, свободных от ГТПМ 4 нанесен обратимый термочувствительный материал 10 с температурой изменения цвета 100°С: 13а -первоначальный вид ТИН, 13б - частично сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры первого ГТПМ, 13в - полностью сработавшая ТИН после превышения пороговой температуры второго ГТПМ и пороговой температуры обратимого термочувствительного материала, 13 г - сработавшая ТИН после охлаждения ниже пороговой температуры первого ГТПМ.
Осуществление изобретения
Выбор основы и защитного слоя
В качестве гибкой основы 1 заявленной термоиндикаторной наклейки предпочтительно используют синтетические полимерные материалы, однако не исключается применение таких материалов как бумага, целлюлоза, тканевые материалы. В случае использования синтетических полимерных материалов, ТИН дополнительно приобретают эластичность, упругость, прочность. В заявленном изобретении преимущественно используют галогенсодержащие полимерные материалы, в частности, хлорсодержащие полимеры, например, сополимеры винилхлорида, а именно: сополимер С-15 (сополимер винилхлорида и винилацетата), сополимер ВХВД-40 (сополимер винилхлорида и винилиденхлорида), поливинилхлорид (ПВХ), литой ПВХ, поливинилиденфторид PVDF, фторопласт М-40, а также полиэфиры с добавками 6,5% гексабромциклододекана или полиэфиры, модифицированные 15% трихлоризопропилфосфата, но не ограничиваются ими.
При использовании галогенсодержащей полимерной основы 1 диэлектрическая прочность устройств предпочтительно составляет не менее 5 кВ/мм, что является предпочтительным при использовании устройств в энергетике. Также, галогенсодержащие материалы обладают низкой горючестью.
Также при выборе материала основы 1 необходимо учитывать его температуру плавления или разложения, которая должна быть выше температуры плавления ГТПМ. При этом предпочтительно, чтобы прочность на сжатие материала основы была выше прочности на сжатие ГТПМ.
Поскольку в изобретении основа 1 с тыльной стороны покрыта клеем постоянной липкости 2, покрытым защитным релизом 3, в качестве основы можно изначально использовать самоклеящуюся пленку 1', обладающую необходимыми свойствами, двухстороннюю клеевую ленту 1'', а также использовать пленку без клеевого состава и релиза с последующем их нанесением при изготовлении ТИН. Клеевые составы 2 будут подробнее рассмотрены в следующем разделе. Релиз 3 может быть выполнен, в частности, из силиконизированной бумаги.
При изготовлении заявленной ТИН используют защитный слой 5, который защищает ГТПМ 4 и саму ТИН от воздействий окружающей среды, таких как атмосферная влага, УФ-излучение и от механических повреждений, увеличивает срок службы ТИН, не дает термочувствительному материалу стекать во время фазового перехода ГТПМ.
Материал защитного слоя 5 предпочтительно выбирают из прозрачных эластичных полимеров, предпочтительно, из галогенсодержащих полимеров, в частности, из поливинилхлорида, наиболее предпочтительно из литого поливинилхлорида. По меньшей мере часть защитного слоя 5', расположенная над ГТПМ 4, должна быть прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света. В качестве материалов защитного слоя 5 предпочтительно используют гибкие эластичные полимерные пленки из поливинилхлорида, полиуретана, полимочевины и других полимеров.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения за счет применения эластичного материала для получения защитного слоя 5 достигается не только гибкость ТИН, но и целостность устройства при срабатывании ГТПМ 4, поскольку при срабатывании ГТПМ 4 будет происходить расширение газа и его выход в область между термочувствительным материалом и защитным слоем 5. Также, эластичность защитного слоя 5 важна при использовании ГТПМ 4 с давлением газа, отличным от атмосферного. При выборе материала защитного слоя 5 также необходимо учитывать его температуру плавления и прочность, которые должны быть выше соответствующих параметров ГТПМ 4.
Защитный слой 5 не должен иметь на тыльной стороне адгезива, по меньшей мере, в области, расположенной над ГТПМ 4.
Основа 1 и/или защитный слой 5 могут обладать светоотражающими или люминесцентными свойствами для увеличения заметности как ТИН, так и факта ее срабатывания для повышения безопасности эксплуатации оборудования.
В частном случае основа 1 и/или защитный слой 5 или его части 5'', могут быть окрашены в соответствии с требованиями маркировки фаз кабелей, монтажных проводов, жгутов и других элементов электрооборудования. Цвет основы 4 может быть выбран в соответствии с ГОСТ 28763-90, устанавливающим, в частности, цветовую маркировку в области электротехники.
Для увеличения контрастности изменения окраски, основа в зоне 7, по меньшей мере, одного ГТПМ 4 может быть окрашена, например, в черный цвет. В этом случае в исходном состоянии ГТПМ 4 имеет, предпочтительно, белый цвет, тем самым, при срабатывании обеспечивается визуальный переход «белый-черный».
На поверхность основы 1 и/или защитного слоя 5 также может быть нанесена информация, включающая значения пороговых температур, срок годности ТИН и другие данные.
Использование опорных элементов (ОЭ) на основе и/или в защитном слое В одном из вариантов осуществления изобретения лицевая сторона основы 1 и/или тыльная сторона защитного слоя 5 может включать множественные опорные элементы (ОЭ), между которыми расположена, по меньшей мере, часть ГТПМ 4. Это позволяет защитить структуру ГТПМ 4 от механических воздействий, таких как нажим, трение, или от повышенного давления за счет перераспределения нагрузки с ГТПМ 4 на основу 1 и/или защитный слой 5.
При использовании ОЭ, по меньшей мере, часть ГТПМ 4, преимущественно основная часть ГТПМ 4, расположена в матрице, образованной ОЭ. Это позволит предотвратить разрушение структуры ГТПМ 4 и сохранить его функциональные характеристики.
Выбор клеевого слоя
В качестве клеевого слоя 2 постоянной липкости могут быть использованы клеи на основе акриловых, полиуретановых, каучуковых, силиконовых, ПВХ полимеров. Предпочтительно адгезия клеевого слоя 2 к нержавеющей стали, измеренная методом FINAT ТМ1 после 24 ч, составляет не менее 10 Н/25 мм.
Клеевой слой 2 может быть нанесен на тыльную сторону основы 1 различными способами, в частности, с применением микродозаторов, пневмоэлектрических дозаторов, способом отпечатка, ручным нанесением с применением кистей, шпателей, раклей, щеток, мелкодисперсным распылением.
Клеевой слой 2 должен обеспечивать надежное и плотное прилегание ТИН к различным поверхностям, в том числе к поверхностям сложной формы.
В качестве клеев 2 постоянной липкости преимущественно используют акриловые, силиконовые, каучуковые и другие клеи постоянной липкости.
Приготовление газонаполненного термоплавкого материала
В заявленном изобретении, по меньшей мере, один ГТПМ 4 включает твердое органическое вещество 11 или их смесь и выполнен с возможностью необратимого изменения прозрачности при достижении соответствующей пороговой температуры за счет плавления ГТПМ 4.
Предпочтительно, по меньшей мере, одно твердое органическое вещество 11 ГТПМ 4 (действующее вещество ГТПМ) имеет молекулярную массу меньше 2 кДа, содержит структурный фрагмент CnH(2n+1), где n≥5 и преимущественно выбрано из группы состоящей из жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥12; солей жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥5; алканов, содержащих не менее 20 атомов углерода; диалкилфосфиновых кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥5; амидов жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥5; ангидридов жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥10; жирных алифатических спиртов, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥14; жирных алифатических аминов, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥17; нитрилов жирных алифатических кислот, содержащих структурные фрагменты CnH(2n+1) с n≥19. Предпочтительными неограничивающими примерами таких веществ являются 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.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения, действующее (основное) вещество 11 ГТПМ 4 или их смесь, обусловливающие изменение прозрачности термочувствительного материала при нагреве выше пороговой температуры, без ограничения выбрано из группы, состоящей из 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, фенилгидразида энантовой кислоты, гексиламида, октакозиламида, N-метилгептакозиламида, салициламида, гексадеканола, экукамида, 1-докозонола, трилаурина, трикозиламина, диоктадецил амина, 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 и их смесей.
В предпочтительных вариантах исполнения объемное содержание газа 12 внутри, по меньшей мере, одного ГТПМ 4 составляет не менее 10%, наиболее предпочтительно, не менее 50%, и газ распределен внутри ГТПМ равномерно. Использование, по меньшей мере, одного ГТПМ 4 с указанным содержанием газа позволяет значимо уменьшить толщину слоя ГТПМ 4, необходимого для достижения необходимой укрывистости, по сравнению с толщиной слоя материала, не содержащего газа 12, необходимой для обеспечения такой же укрывистости. Это достигается за счет множественного преломления света на границе поверхности раздела фаз «газ-твердое». Уменьшение толщины слоя термочувствительного материала положительно сказывается на таких характеристиках как скорость срабатывания, необратимость, возможность использования низкомолекулярных веществ, что в свою очередь повышает достоверность и точность выявления фактов перегревов.
Предпочтительно, чтобы при достижении соответствующей пороговой температуры происходило уменьшение объемной доли газа 12 внутри ГТПМ 4 не менее, чем в два раза. Это обеспечит необратимость изменения прозрачности ГТПМ 4 при превышении соответствующей пороговой температуры.
Использование, по меньшей мере, одного ГТПМ 4 с указанным объемным содержанием газа 12 также позволяет увеличить срок эксплуатации ТИН и повысить достоверность определения перегрева за счет невозможности агрегирования твердого органического вещества 11 через газовую фазу 12. Также, чем больше доля газа 12 в используемых ГТПМ 4, тем выше изначальный коэффициент преломления, контрастнее изменение внешнего вида за счет значительного снижения коэффициента преломления при превышении соответствующей пороговой температуры и заметнее разделение газовой 12 и твердой фаз 11 после срабатывания ТИН с исключением возможности возврата материала в исходное газонаполненное состояние при выдержке при низких температурах и при перепадах температур.
Основное вещество ГТПМ 4 или их смесь выбирают таким образом, чтобы при достижении соответствующей пороговой температуры в интервале не более 5°С, предпочтительно не более 2°С, оно плавилось с визуально наблюдаемым переходом «непрозрачный-прозрачный» в течение не более 5 секунд, предпочтительно не более 2 секунд.
В различных вариантах осуществления, основное вещество ГТПМ 4 или их смесь выбирают таким образом, что пороговые температуры могут быть выбраны из диапазона от 50 до 210°С. При этом численные значения пороговой температуры термоплавкого материала могут быть выбраны, в частности, 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, по меньшей мере, одного ГТПМ 4 твердое органическое вещество 12 измельчают на шаровой мельнице до размера 2-3 мкм, добавляют жидкую фазу, представленную водой или органическим растворителем с температурой кипения менее 180°С и перемешивают полученную суспензию, при этом преимущественно обеспечивают периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха до постоянной плотности смеси. Жидкая фаза, предпочтительно, представляет собой воду или органический растворитель, растворимость в котором твердого органического вещества ГТПМ не превышает 100 г/кг.
В предпочтительных вариантах изобретения жидкую фазу добавляют в количестве не менее 50 масс. %, наиболее предпочтительно от 50 масс. % до 90 масс. %.
Разница плотностей жидкой фазы и твердого органического вещества предпочтительно составляет менее 0,2 г/см3. С этой целью жидкая фаза может быть без ограничения выбрана из группы, состоящей из изопропанола, воды, метанола, 1-пропанола, изобутанола, монометилов го эфира этиленгликоля, 1-бутанола, ацетонитрила, уксусной кислоты, гексана, гептана, октана, нонана, 1,1,1-трифторэтанола, 1,1,1,3,3,3-гексафторизопропанола, N,N-диметилформамида, толуола, ксилола, этанола, бутилацетата, ацетона и их смесей. Полученную суспензию или пасту наносят на основу и/или защитный слой и/или на впитывающий материал и высушивают под действием сухого воздуха, температуры или вакуума.
Такой способ обеспечивает получение ГТПМ 4, включающего твердое органическое вещество, предпочтительно представленное в виде частиц 11 с равномерно распределенными пустотами, заполненными газом 12. В зависимости от природы твердого органического вещества, вид получающихся частиц преимущественно может представлять собой зерна, кристаллы, волокна, чешуйки или их конгломераты.
Использование связующего
В частных случаях, по меньшей мере, один ГТПМ 4 дополнительно содержит прозрачное, по крайней мере, для части видимого света полимерное связующее. В некоторых вариантах осуществления, за счет связующего обеспечивается приклеивание ГТПМ 4 к основе 1 или впитывающем материале 9. В этом случае измельченное твердое органическое вещество суспендируют в растворе прозрачного, по крайней мере, для части видимого света связующего в растворителе с температурой кипения ниже 150°С. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения для обеспечения эффекта глазирования твердого органического вещества связующее присутствует в получаемом ГТПМ 4 в количестве 1-30 масс. %.
Прозрачное полимерное связующее может быть без ограничения выбрано из группы, состоящей из фенолформальдегидной смолы, бутилметакриловой смолы, меламинформальдегидной смолы, поливинилбутираля, полибутилметакрилата, полиизобутилметакрилата, полибутилакрилата, феноксисмолы, полистирольно-акриловой эмульсии, полиолефина, полистирола, полиакрилата, полиэфирсульфона, полиэтилена, полипропилена, полистирола, поливинилиденфторида, политетрафторэтилена, полиэфирсульфона, полиизопрена, полипропилена, полибутадиена, полиизобутилена, поливинил ацетата, 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 ограничиваться ими.
Использование опорных элементов (ОЭ)
Также ГТПМ 4 может содержать множественные опорные элементы (ОЭ). Эти опорные элементы могут быть добавлены к суспензии или пасте твердого органического вещества в жидкой фазе с последующим перемешиванием до достижения равномерного распределения ОЭ в суспензии. Такое расположение опорных элементов позволит сохранить структуру ГТПМ и, как следствие, его функциональные характеристики при механических воздействиях.
При использовании ОЭ, по меньшей мере, часть ГТПМ 4, преимущественно большая часть ГТПМ 4, располагается в матрице, образованной ОЭ. В частности, при поперечном нажиме на ГТПМ 4, возникающим, например, при установке ТИН на поверхность оборудования, основная часть приложенной нагрузки передается на ОЭ, а не на ГТПМ. Это позволит предотвратить разрушение структуры ГТПМ 4 при механических воздействиях и сохранить его функциональные характеристики.
В качестве опорных элементов могут использоваться элементы, выполненные из материала, температура плавления которого выше температуры плавления ГТПМ 4, а прочность на сжатие ОЭ выше прочности на сжатие ГТПМ 4. В качестве материалов для ОЭ в данном варианте осуществления изобретения могут быть выбраны полимерные материалы, в частности, галогенсодержащие полимеры, такие как поливинилхлорид и литой поливинилхлорид, а также стекло, керамика, металлы, неметаллы и изделия на их основе, например, сетки, волокна, микросферы, тканые или нетканые материалы обладающие указанными выше характеристиками.
Использование впитывающего материала
В альтернативных вариантах осуществления ГТПМ 4 может быть использован совместно с впитывающим материалом 9, который впитывает расплав термоплавкого материала во время срабатывания ТИН.
Комбинация ГТПМ 4 и впитывающего материала 9 обеспечивает дополнительное повышении точности регистрации превышения, по меньшей мере, одной пороговой температуры, а также обеспечение невозвратности термоиндикаторного материала даже при низком объемном содержании газа 12 в ГТПМ 4. Кроме того, впитывающий материал 9 может выполнять функцию опорных элементов, описанных выше.
Предпочтительно впитывающий материал 9 выбран из пористых материалов предпочтительно из микропористых материалов, или волокнистых материалов. Впитывающий материал 9 может быть без ограничения выбран из бумаги, микрокристаллической целлюлозы, шерсти, шелка, войлока, хлопка, льна, молекулярных сит, цеолитов, силикагеля, аэросила, микросфер, керамики. Наиболее предпочтительно использование микропористых материалов с диаметром пор не более 2 мкм. Это позволит максимально уменьшить монолитные участки застывшего расплава ГТПМ, не разделенные впитывающим материалом. Впитывание расплавленной термоплавкой фазы ГТПМ 9 подчиняется физико-химическким законам, описывающим процессы смачивания, адсорбции, абсорбции и другие процессы нехимического взаимодействия жидких и твердых веществ.
Толщина впитывающего материала 9 в предпочтительных вариантах осуществления изобретения составляет не более 100 мкм, предпочтительно не более 50 мкм, что, с одной стороны, является достаточным для впитывания всего объема ГТПМ 4, а с другой стороны, незначительно увеличивает общую толщину ТИН и обеспечивает хорошую теплопроводность от нагретой поверхности объекта контроля к термоиндикаторному слою.
Впитывающий материал 9 может быть окрашен, в таком случае при впитывании расправленного ГТПМ 4 проявляется цвет впитывающего материала. Альтернативно, впитывающий материал может быть белым и становиться прозрачным при впитывании расплава ГТПМ 4, в таком случае при впитывании ГТПМ 4 будет проявляться цвет основы под ним.
Общие особенности способа изготовления ТИН
Как указано выше, в качестве основы 1 можно использовать самоклеящуюся пленку 1', обладающую необходимыми свойствами, двухстороннюю клеевую ленту 1'', а также использовать пленку без клеевого состава с последующем его нанесением при изготовлении ТИН. Толщина основы предпочтительно составляет менее 100 мкм, предпочтительно менее 50 мкм.
Лицевая поверхность основы 1 при необходимости может быть окрашена для придания желаемых свойств и/или характеристик (см. раздел Выбор основы и защитного слоя), или на нее могут быть нанесены информационные элементы (дата изготовления, дата окончания срока эксплуатации ТИН, значения пороговой температуры и т.п.).
Защитный слой 5 при необходимости также может быть окрашен для придания желаемых свойств и/или характеристик (см. раздел Выбор основы и защитного слоя), или на защитном слое 5 могут быть размещены информационные элементы (дата изготовления, дата окончания срока эксплуатации ТИН, значения пороговой температуры и т.п.). Однако следует учитывать, что, по меньшей мере, часть защитного слоя 5', расположенного над ГТПМ 4, должна быть прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
Площадь поверхности основы 1, покрытой участками ГТПМ 4, предпочтительно составляет от 3 до 97% площади лицевой поверхности основы, предпочтительно, не менее 30%, что позволяет выявлять сработавшие ТИН с дальнего расстояния, а также позволяет выявлять точечные нагревы большой поверхности оборудования.
Количество ГТПМ 4 не ограничено верхним пределом, и зависит от практической задачи, реализуемой при использовании заявленной ТИН, типа оборудования, требуемого шага определяемой температуры перегрева, площади поверхности объекта контроля и т.д.).
Выбор температурных комбинаций для ТИН с несколькими различными ГТПМ 4 также зависит от конкретной задачи, для решения которой ТИН применяют. К примеру, для устройства, содержащего два различных термоплавких материала, пороговые температуры могут составлять 50°С, 55°С, или 60°С, 80°С, или 70°С, 90°С, или 90°С, 110°С, или 80°С, 100°С, или 80°С, 90°С, или 90°С, 100°С, или 100°С, 120°С, или 110°С, 130°С, или 100°С, 110°С, или 120°С, 140°С, или 120°С, 150°С.
Для устройства, содержащего три различных ГТПМ 4, пороговые температуры могут составлять 50°С, 55°С, 60°С, то есть, первый ГТПМ изменяет прозрачность при достижении 50°С, второй ГТПМ 4 изменяет прозрачность при достижении 55°С, а третий при достижении температуры 60°С, с точностью 5°С. В других вариантах, пороговые температуры могут составлять 50°С, 60°С, 70°С, или 50°С, 70°С, 80°С, или 60°С, 70°С, 80°С, или 60°С, 80°С, 100°С, или 60°С, 90°С, 110°С, или 70°С, 80°С, 90°С, или 70°С, 90°С, 110°С, или 70°С, 100°С, 120°С, или 70°С, 110°С, 130°С, или 80°С, 90°С, 100°С, или 80°С, 120°С, 140°С, или 80°С, 120°С, 150°С, или 90°С, 100°С, 110°С, или 90°С, 110°С, 130°С, или 100°С, 120°С, 140°С.
Для устройства, содержащего четыре различных ГТПМ 4, пороговые температуры могут составлять 50°С, 55°С, 60°С, 70°С, или 50°С, 60°С, 70°С, 80°С, или 50°С, 70°С, 90°С, 110°С, или 60°С, 70°С, 80°С, 90°С, или 60°С, 70°С, 80°С, 100°С, или 60°С, 80°С, 90°С, 110°С, или 70°С, 80°С, 90°С, 100°С, или 70°С, 90°С, 100°С, 120°С, или 70°С, 90°С, 110°С, 130°С, или 80°С, 90°С, 100°С, 110°С, или 80°С, 100°С, 120°С, 140°С, или 80°С, 100°С, 120°С, 150°С.
Предпочтительно, чтобы участки ГТПМ 4 располагались на основе 1 таким образом, чтобы расстояние до края ТИН составляло не менее 2 мм, для обеспечения большей площади зоны сварки или приклеивания защитного слоя к основе. Толщина полученного ГТПМ 4 предпочтительно составляет менее 150 микрон, предпочтительно менее 75 микрон.
Удаление жидкой фазы из слоев суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе или из каждого слоя в отдельности можно проводить как при давлении ниже атмосферного, так и при атмосферном давлении.
Для получения необходимой структуры, по меньшей мере, одного ГТПМ 4, можно использовать, в частности, следующие приемы:
- по меньшей мере, один из этапов: нанесение суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе, удаление жидкой фазы из нанесенных слоев суспензии, покрытие лицевой поверхности заготовки прозрачным защитным слоем проводят при давлении ниже атмосферного;
- проводят не менее 3 циклов нанесения слоев суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе и удаления жидкой фазы из нанесенных слоев этой суспензии, при этом нанесение суспензии твердого органического вещества в жидкой фазе проводят методом, выбираемым из группы, состоящей из трафаретной печати, флексографской печати, тампонной печати, шелкографии, с получением ГТПМ, в котором твердое органическое вещество предпочтительно присутствует в виде частиц, ориентированных преимущественно параллельно плоскости поверхности основы.
В предпочтительных вариантах, ГТПМ 4 выполнены с возможностью регистрации локальных перегревов поверхности за счет изменения цвета только той области тех ГТПМ 4, которые нагревались выше соответствующих пороговых температур, и сохранения исходного цвета остальных областей ГТПМ 4, которые не были нагреты выше соответствующей пороговой температуры при неравномерном нагревании.
В примерах 1-8 будут представлены варианты изготовления термоиндикаторных наклеек различными способами, каждый из которых обеспечивает приклеивание ГТПМ 4 к гибкой основе 1 и отсутствие его приклеивания к защитному слою 5.
Принцип работы устройства
Перед монтажом ТИН на поверхность объекта контроля с нее предварительно снимают релиз 3 и размещают на поверхности с обеспечением плотного прилегания устройства за счет адгезионных свойств клеевого слоя 2 основы 1.
ТИН с одним ГТПМ 4 работает следующим образом. ГТПМ 4 в исходном состоянии является непрозрачным, по крайней мере, для части видимого света и, в преимущественных вариантах изобретения, имеет белый цвет. До момента нагрева всей поверхности ТИН или отдельных ее участков, расположенных под ГТПМ 4, до порогового значения температуры ГТПМ 4 остается непрозрачным, по меньшей мере, для части видимого света, тем самым сохраняется первоначальный внешний вид ТИН. При нагреве поверхности объекта контроля выше пороговой температуры ГТПМ 4 по всей площади его поверхности или в определенной части соответственно, происходит необратимое изменение его прозрачности. Этот процесс сопровождается плавлением твердого органического вещества 11, уменьшением доли газа 12 не менее, чем в два раза, и увеличением кажущейся плотности материала. В результате ГТПМ 4 становится прозрачным и проявляет цвет основы под ним, цвет краски, нанесенной на основу 7 в зоне ГТПМ 4, или цвет впитывающего материала 9. При последующем охлаждении поверхности объекта контроля ГТПМ 4 или его часть остается прозрачным, и внешний вид устройства не возвращается в первоначальное состояние. Тем самым обеспечивается возможность визуальной регистрации превышения температуры выше порогового значения температуры, как в момент перегрева, так и по истечении длительного времени.
За счет наличия в ГТПМ газа 12 при плавлении происходит разрушение структуры ГТПМ 4 и разделение газовой 12 и расплавленной фазы 11 с увеличением прозрачности, а при последующем охлаждении рекомбинация этих фаз с получением исходной непрозрачной газонаполненной структуры материала невозможна. Поэтому при последующем охлаждении до 20°С и выдержке при этой температуре в течение, по меньшей мере, одного месяца, преимущественно одного года и более, прозрачность ГТПМ 4 не возвращается к исходному значению.
В том случае, если ТИН имеет несколько (n) зон с различными ГТПМ 4, имеющими соответственно разные пороговые температуры T1…Tn, то до момента нагрева поверхности оборудования, расположенных под ГТПМ, до пороговой температуры T1 все ГТПМ 4 остаются непрозрачными, тем самым сохраняется первоначальный вид ТИН. При достижении пороговой температуры T1 термоплавкая фаза первого ГТПМ 4, имеющего пороговую температуру T1, начинает плавиться с уменьшением доли газа и, как следствие, с увеличением прозрачности соответствующего ГТПМ 4 и проявлением цвета основы 1 под данным материалом, цвета краски, нанесенной на основу в зоне ГТПМ 4, или цвета впитывающего материала. При этом, другие зоны с ГТПМ 4, имеющими пороговые температуры Т2…Tn>T1, сохраняют свой первоначальный внешний вид.
Дальнейшее повышение температуры поверхности, на которой размещено устройство, до температуры Т2…Tn приведет к последовательному необратимому изменению прозрачности соответствующих ГТПМ 4 с пороговыми температурами Т2…Tn. При этом, если максимальная температура поверхности оборудования будет ниже хотя бы одной из пороговых температур Tn, то соответствующие зоны ГТПМ 4 сохранят свою исходную непрозрачность. При последующем охлаждении поверхности оборудования зоны со сработавшими ГТПМ 4 остаются прозрачными и внешний вид ТИН не возвращается к первоначальному.
При возникновении повторного перегрева поверхности объекта контроля до пороговой температуры не сработавших ранее зон с ГТПМ 4 с заданной точностью, произойдет необратимое изменение прозрачности соответствующих ГТПМ 4 с проявлением цвета основы под ними, цвета краски, нанесенной на основу в зоне ГТПМ 4, или цвета впитывающего материала.
При точечном нагреве поверхности объекта контроля прозрачная зона образуется только в той области того ГТПМ 4, которая была подвержена нагреву выше соответствующей пороговой температуры, при сохранении исходного внешнего вида области данного ГТПМ 4 в его остальной зоне, которая не подвергалась нагреву.
Варианты исполнения устройства, в которых состав ГТПМ 4 включает твердое органическое вещество 11 и связующее, имеют схожий принцип работы. При превышении соответствующего порогового значения температуры происходит плавление термоплавкой фазы, с высвобождением газа и разделением газовой 12 и твердой фазы 11, в результате чего также происходит необратимое изменение прозрачности ГТПМ 4, как правило, сопровождающееся уменьшением доли газа.
Варианты исполнения устройства, в которых ГТПМ 4 используется совместно с впитывающем материалом 9, также имеют схожий принцип работы. При плавлении ГТПМ 4 впитывающий материал 9 впитывает расплав термоплавкого материала. В различных вариантах впитывающий материал 9 может быть окрашен, в таком случае при впитывании расправленного ГТПМ 4 проявляется цвета впитывающего материала, или впитывающий материал 9 может быть белым, а при впитывании расплава ГТПМ 4 становится прозрачным, в таком случае при впитывании ГТПМ 4 будет проявляться цвет основы под ним.
Таким образом, все варианты исполнения устройства имеют принцип работы, основанный на необратимом изменении прозрачности ГТПМ 4 и, как следствие, внешнего вида устройства. Причем при охлаждении устройства до 20°С и выдержке при этой температуре в течение по меньшей мере одного месяца, преимущественно одного года и более, внешний вид не возвращается к исходному. В предпочтительных вариантах исполнения ТИН имеет срок службы не менее пяти лет, предпочтительно, не менее десяти лет.
ТИН можно применять как в электротехнике для контроля температуры поверхности электрооборудования (комплектные распределительные устройства, коробки БРНО, электрощитки и т.п.) и его отдельных элементов (провода, кабели, контактные соединения и т.п.), так и других устройств промышленного или бытового назначения, температуру которых требуется контролировать.
Тем самым, при визуальном осмотре ТИН может достоверно и с высокой точностью регистрироваться факт превышения, по меньшей мере, одного порогового значения температуры на всей поверхности или на ее участке, что обеспечит повышение безопасности эксплуатации электрооборудования.
Ниже представлены предпочтительные примеры осуществления заявленной группы изобретений, которые являются иллюстративными и никоим образом не ограничивают объем испрашиваемой правовой охраны.
Примеры
Пример 1. Изготовление ТИН с применением первого способа
Приготовление ГТПМ. Твердое органическое вещество, в качестве которого используют н-докозиламин с температурой плавления 65°С, массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляют 300 г жидкой фазы, в качестве которой используют раствор акриловой дисперсии в воде, и перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха, до постоянной плотности смеси. Суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление ТИН. В качестве материала основы используют самоклеющуюся ПВХ пленку Oramask 831 черного цвета толщиной 0,1 мм. Тыльная поверхность основы покрыта клеевым слоем, защищенным силиконизированным релизом. Методом шелкографии наносят суспензию действующего вещества со связующим в 7 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в вакуумной камере при давлении 13,3 кПа (100 мм рт.ст.) и температуре 20°С в течение одного часа. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,15 мм.
На свободные от ГТПМ участки основы наносят акриловый клеевой состав. ТИН покрывают гладким прозрачным бесцветным защитным слоем, выполненным из ПВХ толщиной 0,025 мм, скрепляя основу и защитный слой свариванием.
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 65°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания устройства по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 1,2 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры визуально фиксируют, что возвращения исходного внешнего вида ТИН в не происходит.
Пример 2. Изготовление ТИНс применением первого способа (вариант)
Приготовление ГТПМ. В качестве вещества для приготовления ГТПМ используют пальмитат лантана с температурой фазового перехода 100°С, в качестве жидкой фазы используют смесь метанола с метиловым эфиром этиленгликоля (50/50 об. %). Твердое органическое вещество массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляют 200 г жидкой фазы и перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха, до постоянной плотности смеси. Полученную суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление газонаполненного термоплавкого элемента. На слой впитывающего материала, представляющего собой белую бумагу толщиной 50 мкм, с помощью сольвентных красителей наносят черную краску и информацию о пороговой температуре. Затем методом шелкографии наносят суспензию действующего вещества в 5 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в течение 24 часов при комнатной температуре. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,075 мм.
Изготовление ТИН. В качестве материала основы используют самоклеющуюся пленку фторопласта М-40 красного цвета толщиной 0,07 мм. Тыльная поверхность основы покрыта клеевым слоем, защищенным силиконизированным релизом. Всю площадь лицевой поверхности основы покрывают каучуковым клеевым составом. На лицевую поверхность основы впитывающим материалом вниз приклеивают газонаполненный термоплавкий элемент. Устройство покрывают гладким прозрачным бесцветным защитным слоем, выполненным из ПВХ толщиной 0,025 мм, скрепляя основу и защитный слой за счет адгезионных свойств клеевого состава при пониженном давлении 26,7 кПа (200 мм рт.ст.).
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 100°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания устройства по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 0,9 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры визуально фиксируют, что возвращения исходного внешнего вида ТИН не происходит.
Пример 3. Изготовление ТИН с применением второго способа
Приготовление ГТПМ. Твердое органическое вещество, в качестве которого используют эрукамид с температурой фазового перехода 80°С, массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляют 300 г жидкой фазы, в качестве которой используют этанол, и перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха, до постоянной плотности смеси. Суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление ТИН. В качестве материала защитного слоя используют прозрачную ПВХ пленку толщиной 0,015 мм. Области защитного слоя, свободные от ГТПМ, окрашивают в зеленый цвет. На неокрашенную область методом шелкографии наносят суспензию действующего вещества в 5 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в термостате при температуре 50°С в течение трех часов. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,05 мм. К защитному слою с нанесенным ГТПМ приклеивают основу, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту Axton из полипропилена с полиуритановым клеем постоянной липкости толщиной 0,05 мм, тыльная сторона которой закрыта силиконизированным релизом.
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 90°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания ТИН по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 0,7 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры визуально фиксируют, что возвращения исходного внешнего вида ТИН не происходит.
Пример 4. Изготовление ТИН с применением второго способа (вариант)
Приготовление ГТПМ. Твердое органическое вещество, в качестве которого используют капронат иттрия с температурой фазового перехода 55°С, массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляют 300 г жидкой фазы, в качестве которой используют 3 масс. % раствор фенолформальдегидной смолы в метаноле, и перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха, до постоянной плотности смеси. Суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление газонаполненного термоплавкого элемента. На слой впитывающего материала, представляющего собой шелк толщиной 25 мкм, с помощью сольвентных красителей наносят черную краску и информацию о пороговой температуре. Затем методом шелкографии наносят суспензию действующего вещества в 5 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в вакуумной камере при давлении 13,3 кПа (100 мм рт.ст.) и температуре 20°С в течение одного часа. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,09 мм.
Изготовление ТИН. В качестве материала защитного слоя используют прозрачную полиамидную пленку толщиной 0,025 мм. Области защитного слоя, свободные от ГТПМ, окрашивают в желтый цвет. На неокрашенной области впитывающим материалом вверх размещают газонаполненный термоплавкий элемент. К защитному слою с размещенным на нем газонаполненным термоплавким элементом приклеивают основу, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту из ПВХ с силиконовым клеем постоянной липкости толщиной 0,05 мм, тыльная сторона которой закрыта релизом из силиконизированной бумаги.
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 50°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания устройства по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 1,3 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры визуально фиксируют, что возвращения исходного внешнего вида ТИН не происходит.
Пример 5. Изготовление ТИН с применением третьего способа
Приготовление ГТПМ. Твердое органическое вещество, в качестве которого используют эрукамид с температурой фазового перехода 80°С, массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, последовательно добавляют 500 г жидкой фазы, в качестве которой используют этанол, и 50 г опорных элементов, в качестве которых используют протравленные стеклянные шарики диаметром 0,06-0,07 мм. Смесь перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование с доступом воздуха, до постоянной плотности. Суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление ТИН. В качестве материала основы используют бесцветную прозрачную двустороннюю клейкую пленку Axton из полипропилена толщиной 0,05 мм. Поверхность основы с обеих сторон покрыта клеевым слоем постоянной липкости, клеевой слой на тыльной стороне основы защищен силиконизированным релизом. Методом шелкографии на лицевую поверхность основы наносят суспензию действующего вещества со связующим в 6 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в вакуумной камере при давлении 26,7 кПа (200 мм рт.ст.) и температуре 20°С в течение одного часа. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,1 мм. ТИН покрывают защитным слоем, выполненным из ПВХ, окрашенным в желтый цвет и обладающим световозвращающими/люминесцентными свойствами в области, свободной от ГТПМ, и прозрачным в области ГТПМ толщиной 0,025 мм, скрепляя основу и защитный слой за счет адгезионных свойств клеевого состава основы.
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 80°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания устройства по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 0,7 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры визуально фиксируют, что возвращения исходного внешнего вида ТИН не происходит.
Пример 6. Изготовление ТИН с применением третьего способа (вариант)
Приготовление ГТПМ. Твердое органическое вещество, в качестве которого используют пальмитат цинка с температурой фазового перехода 140°С, массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляют 300 г жидкой фазы, в качестве которой используют 30 масс. % раствор нитроцеллюлозы в этаноле. Смесь перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование с доступом воздуха, до постоянной плотности. Суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление газонаполненного термоплавкого элемента. На слой впитывающего материала, представляющего собой микрокристаллическую целлюлозу белого цвета толщиной 75 мкм, с помощью сольвентных красителей черного цвета наносят информацию о пороговой температуре. Затем методом шелкографии наносят суспензию действующего вещества в 5 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в течение 24 часов при комнатной температуре. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,05 мм.
Изготовление ТИН. В качестве материала основы используют двустороннюю клейкую пленку Unibob из ПВХ толщиной 0,05 мм. Тыльная поверхность основы покрыта клеевым слоем, защищенным силиконизированным релизом. На лицевую поверхность основы впитывающим материалом вниз приклеивают газонаполненный термоплавкий элемент. ТИН покрывают гладким прозрачным бесцветным защитным слоем, выполненным из ПВХ толщиной 0,01 мм, скрепляя основу и защитный слой за счет адгезионных свойств клеевого состава.
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 140°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания устройства по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 1,1 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры визуально фиксируют, что возвращения исходного внешнего вида ТИН не происходит.
Пример 7. Изготовление ТИН с применением четвертого способа
Приготовление ГТПМ. Твердое органическое вещество, в качестве которого используют олеамид с температурой фазового перехода 75°С, массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляют 300 г жидкой фазы, в качестве которой используют раствор акриловой дисперсии в воде, и перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха, до постоянной плотности смеси. Суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление ТИН. В качестве материала основы используют эластомерную пленку Optibelt желтого цвета толщиной 0,1 мм. Лицевую поверхность основы обрабатывают пескоструйным способом для формирования на поверхности основы микрорельефа. Методом шелкографии наносят суспензию действующего вещества со связующим в 7 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в вакуумной камере при давлении 13,3 кПа (100 мм рт.ст.) и температуре 20°С в течение одного часа. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,085 мм.
На свободные от ГТПМ участки основы наносят акриловый клеевой состав. ТИН покрывают гладким прозрачным бесцветным защитным слоем, выполненным из ПВХ толщиной 0,01 мм, скрепляя основу и защитный слой за счет адгезионных свойств клеевого состава. Тыльную сторону основы покрывают силиконовым клеем постоянной липкости и закрывают релизом.
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 75°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания устройства по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 0,8 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры визуально фиксируют, что возвращения исходного внешнего вида ТИН не происходит.
Пример 8. Изготовление ТИН с применением четвертого способа (вариант)
Приготовление ГТПМ. В качестве вещества для приготовления ГТПМ используют нонадецинат лантана с температурой фазового перехода 110°С, в качестве жидкой фазы используют смесь метанола с метиловым эфиром этиленгликоля (50/50 об. %). Твердое органическое вещество массой 100 г измельчают до достижения размеров частиц 2-3 мкм, добавляют 200 г жидкой фазы и перемешивают, обеспечивая периодическое диспергирование смеси с доступом воздуха, до постоянной плотности смеси. Полученную суспензию используют для нанесения сразу после получения.
Изготовление газонаполненного термоплавкого элемента. На слой впитывающего материала, представляющего собой войлок толщиной 100 мкм, методом шелкографии наносят суспензию действующего вещества в 5 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в термостате при температуре 60°С в течение трех часов. ГТПМ в исходном состоянии имеет белый цвет, а его средняя толщина составляет 0,055 мм.
Изготовление ТИН. В качестве материала основы используют метилметакрилатную пленку ORALITE 5500 желтого цвета толщиной 0,2 мм. Всю площадь лицевой поверхности основы покрывают каучуковым клеевым составом. На лицевую поверхность основы впитывающим материалом вниз приклеивают газонаполненный термоплавкий элемент. ТИН покрывают гладким прозрачным бесцветным защитным слоем, выполненным из ПВХ толщиной 0,02 мм, скрепляя основу и защитный слой за счет адгезионных свойств клеевого состава при пониженном давлении 26,7 кПа (200 мм рт.ст.). Тыльную сторону основы покрывают силиконовым клеем постоянной липкости и закрывают релизом.
Срабатывание ТИН. ТИН устанавливают на нагреваемую поверхность приклеиванием за счет адгезионных свойств клеевого слоя после удаления релиза. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 110°С с заданной точностью, прекращают нагрев и визуально фиксируют факт срабатывания устройства по изменению внешнего вида. Время, за которое происходит изменение внешнего вида ТИН, составляет 1,7 секунды. После охлаждения ТИН до комнатной температуры было визуально зафиксировано, что возвращение внешнего вида ТИН в исходное состояние не произошло.
Пример 9. Изготовление ТИН для сравнения
Для изготовления ТИН способом, известным из уровня техники, в качестве ГТМП используют материал, изготовленный в соответствии с примером 1. Суспензию наносят на основу, в качестве которой используют самоклеющуюся ПВХ пленку Oramask 831 черного цвета в 7 слоев. После нанесения каждого слоя проводят сушку в вакуумной камере при давлении 13,3 кПа (100 мм рт.ст.) и температуре 20°С в течение одного часа. После формирования ГТПМ заготовку ТИН покрывают прозрачным защитным слоем, тыльная сторона которого полностью покрыта клеевым составом, соединяя защитный слой и основу за счет адгезионных свойств указанного клеевого состава. При этом происходит приклеивание верхних слоев ГТПМ к защитному слою.
Устройство устанавливают на нагреваемую поверхность путем приклеивания устройства за счет адгезионных свойств клеевого слоя основы. Поверхность контролируемо нагревают со скоростью 5°С/мин до температуры 65°С с заданной точностью, прекращают нагрев и фиксируют отсутствие срабатывания устройства. Отмечают вздутие защитного слоя, к которому приклеились верхние слои ГТПМ, не сработавшие при нагреве до пороговой температуры.
После остывания защитный слой отделяют от основы. Отмечают, что часть ГТПМ, оставшаяся на основе, изменила свою прозрачность, поскольку полностью расплавилась при достижении пороговой температуры. Верхние слои ГТПМ, которые приклеились к защитному слою, не успели прогреться до температуры срабатывания, поэтому они сохранили свою структуру и не изменили прозрачность, что не позволило детектировать устройство как сработавшее.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Необратимый и невозвратный газонаполненный термоплавкий элемент и содержащий его термоиндикатор | 2024 |
|
RU2831935C1 |
| Многотемпературный необратимый термоиндикатор с термоиндикаторной шкалой и дополнительным большим термочувствительным элементом | 2024 |
|
RU2836142C1 |
| Ролик термоиндикаторной ленты | 2024 |
|
RU2838775C1 |
| Необратимый термоиндикатор, устойчивый к механическим воздействиям (варианты), способы их изготовления и испытания | 2024 |
|
RU2838774C1 |
| Устройство и способ контроля температуры поверхности | 2022 |
|
RU2801907C1 |
| Устройство для визуальной регистрации превышения температуры и способ его изготовления (варианты) | 2022 |
|
RU2800396C1 |
| Устройство для монтажа термоиндикаторных наклеек, термоактивируемых газовыделяющих наклеек, а также информационных и сигнальных наклеек на токопроводящие элементы электрооборудования, находящиеся под напряжением (варианты) | 2024 |
|
RU2835657C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА | 1982 |
|
RU1102258C |
| Термоиндикаторный материал | 1980 |
|
SU1011752A1 |
| Устройство для измерения температуры | 1983 |
|
SU1097268A1 |
Группа изобретений относится к устройствам для точной регистрации факта превышения одной или нескольких пороговых температур горячей поверхности, представляющим собой необратимые термоиндикаторные наклейки (ТИН), и к способам изготовления таких устройств. Предложенная ТИН включает гибкую основу, покрытую с тыльной стороны клеем постоянной липкости и релизом; по меньшей мере, один непрозрачный для, по меньшей мере, части видимого света газонаполненный термоплавкий материал (ГТПМ), выполненный с возможностью необратимого изменения прозрачности при нагреве выше пороговой температуры за счет плавления входящего в состав ГТПМ вещества или группы веществ; прикрепленный к основе полимерный защитный слой, герметично закрывающий поверхность ГТПМ, причем, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенная над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света; отличающаяся тем, что ГТПМ приклеен к гибкой основе и не приклеен к полимерному защитному слою. Также раскрываются способы изготовления таких термоиндикаторов. Группа изобретений обеспечивает повышение безопасности эксплуатации оборудования за счет точного и надежного выявления факта превышения температуры горячих поверхностей. 5 н. и 1 з.п. ф-лы, 13 ил., 9 пр.
1. Термоиндикаторная наклейка (ТИН) для регистрации превышения, по меньшей мере, одного порогового значения температуры, включающая:
- гибкую основу, покрытую с тыльной стороны клеем постоянной липкости и релизом;
- по меньшей мере, один непрозрачный для, по меньшей мере, части видимого света газонаполненный термоплавкий материал (ГТПМ), выполненный с возможностью необратимого изменения прозрачности при нагреве выше пороговой температуры за счет плавления входящего в состав ГТПМ вещества или группы веществ;
- полимерный защитный слой, прикрепленный к основе и герметично закрывающий поверхность ГТПМ, причем, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенная над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света,
отличающаяся тем, что ГТПМ приклеен к гибкой основе и не приклеен к полимерному защитному слою.
2. Термоиндикаторная наклейка по п.1, отличающаяся тем, что выполняется по меньшей мере одно из условий (а)-(ж):
(а) основа и/или защитный слой выполнены из полимерных материалов, предпочтительно из галогенсодержащих полимеров, предпочтительно из поливинилхлорида, наиболее предпочтительно из литого поливинилхлорида, а также материал основы может быть без ограничения выбран из группы, состоящей из полиэфира, полиамида, полипропилена, полиакрилата;
(б) клей постоянной липкости выполнен с использованием акриловых, полиуретановых, каучуковых, силиконовых, ПВХ полимеров или клеев на их основе;
(в) релиз выполнен из силиконизированной бумаги;
(г) ГТПМ содержит впитывающий материал (ВМ), выполненный из пористых материалов, предпочтительно из микропористых материалов или волокнистых материалов, а также впитывающий материал может быть без ограничения выбран из группы, состоящей из бумаги, микрокристаллической целлюлозы, шерсти, шелка, войлока, хлопка, льна, молекулярных сит, цеолитов, силикагеля, микросфер, керамики, и толщина ВМ составляет не более 100 мкм, предпочтительно не более 50 мкм;
(д) ГТПМ включает в себя, по меньшей мере, одно твердое органическое вещество с молекулярной массой меньше 2 кДа, предпочтительно содержащее структурный фрагмент СnH(2n+1), где n ≥ 5, и доля газовой фазы в ГТПМ составляет не менее 10 об.%.;
(е) ГТПМ дополнительно включает в себя полимерное связующее, прозрачное, по меньшей мере, для части видимого света и имеющее температуру плавления выше, чем температура срабатывания соответствующего ГТПМ, предпочтительно, концентрация связующего в ГТПМ уменьшается от основы к защитному слою;
(ж) давление газа внутри газонаполненного термоплавкого материала отличается от атмосферного.
3. Способ изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), заявленной по п.1, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на лицевую поверхность гибкой основы, в качестве которой используют самоклеящуюся пленку, покрытую с тыльной стороны клеем постоянной липкости и защитным релизом, суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого органического вещества или смеси таких веществ в растворе связующего в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С, и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем приклеивания к лицевой поверхности гибкой основы, в качестве которой используют самоклеящаюся пленку, покрытую с тыльной стороны клеем постоянной липкости и защитным релизом, газонаполненного термоплавкого элемента, включающего впитывающий материал и ГТПМ, расположенный на указанном материале, причем приклеивание проводят впитывающим материалом к основе; и
к участкам основы, свободным от ГТПМ или газонаполненного термоплавкого элемента, содержащего ГТПМ, приваривают или приклеивают защитный слой, в качестве которого используют полимерную пленку,
характеризующийся тем, что основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет, отличный от цвета ГТПМ, а, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
4. Способ изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), заявленной по п.1, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на тыльную сторону защитного слоя, в качестве которого используют полимерную пленку, прозрачную, по меньшей мере, для части видимого света, порошка термоплавкого органического вещества или смеси таких веществ или его суспензии в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на тыльную сторону защитного слоя, в качестве которого используют полимерную пленку, прозрачную, по меньшей мере, для части видимого света, газонаполненного термоплавкого элемента, включающего ВМ и газонаполненный термоплавкий материал, расположенный на указанном материале, газонаполненным термоплавким материалом к защитному слою; и
- приклеивают к полученной заготовке гибкую основу, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту с клеем постоянной липкости, тыльная сторона которой закрыта защитным релизом,
характеризующийся тем, что основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет, отличный от цвета ГТПМ, а, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
5. Способ изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), заявленной по п.1, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на лицевую поверхность гибкой основы, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту постоянной липкости, тыльная сторона которой закрыта защитным релизом, порошка термоплавкого органического вещества или смеси таких веществ или его суспензии в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на лицевую поверхность гибкой основы, в качестве которой используют двустороннюю клейкую ленту постоянной липкости, тыльная сторона которой закрыта защитным релизом, газонаполненного термоплавкого элемента, включающего ВМ и ГТПМ, расположенный на указанном материале, впитывающим материалом к основе; и
- приклеивают к полученной заготовке защитный слой, в качестве которого используют, по меньшей мере, частично прозрачную полимерную пленку,
характеризующийся тем, что основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет, отличный от цвета ГТПМ, а, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
6. Способ изготовления термоиндикаторной наклейки (ТИН), заявленной по п.1, при осуществлении которого:
(а) изготавливают заготовку ТИН путем нанесения на лицевую поверхность гибкой основы суспензии, включающей нерастворимые частицы термоплавкого органического вещества или смеси таких веществ в растворе связующего в, по меньшей мере, одном растворителе с температурой кипения ниже 180°С и высушивают заготовку с образованием ГТПМ, или
(б) изготавливают заготовку ТИН путем приклеивания к лицевой поверхности гибкой основы газонаполненного термоплавкого элемента, включающего ВМ, и газонаполненный термоплавкий материал, расположенный на указанном впитывающем материале, причем приклеивание проводится впитывающим материалом к основе; и
- к свободным от ГТПМ или от газонаполненного термоплавкого элемента участкам основы приваривают или приклеивают защитный слой, в качестве которого используют, по меньшей мере, частично прозрачную полимерную пленку; и
- на тыльную поверхность основы наносят клей постоянной липкости и закрывают его релизом;
при этом основа и/или впитывающий материал газонаполненного термоплавкого элемента имеют цвет, отличный от цвета ГТПМ, а, по меньшей мере, часть защитного слоя, расположенного над ГТПМ, является прозрачной для, по меньшей мере, части видимого света.
| Устройство для визуальной регистрации превышения температуры и способ его изготовления (варианты) | 2022 |
|
RU2800396C1 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ | 0 |
|
SU219296A1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНОГО НИТРИД-ГАЛЛИЕВОГО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА | 2017 |
|
RU2668635C1 |
| АГРЕГАТ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ОБДЕЛКИ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ТОННЕЛЕЙ | 0 |
|
SU220294A1 |
| ДВУХИМПУЛЬСНАЯ КОНДЕНСАТОРНАЯ СВАРОЧНАЯ МАШИНА | 0 |
|
SU220377A1 |
| WO 2015122318 A1, 20.08.2015. | |||
