DE1944238A1 - Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

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PATENTANWALTt

HAMS RUSCHKE
«•!.-Ing. HEINZ AGUlAII

BERLIN U

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Paul, Minnesota 55101, V.St.A.

Ans ei gevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zum sichtbaren Anzeigen der Z«it, die ein Gegenstand bei einer vorherbestinsnten Temperatur oder oberhalb dieser Teaperatur gehalten worden tat.

Seit langem besteht ein Bedarf an einer einfachen, billigen« kompakten und verlässlich arbeitenden Anzeigevorrichtung, die anzeigt, ob ein Gegenstand einer bestimmten Temperatur ausgesetzt worden 1st. Bin Bedarf besteht auch an einer Vorrichtung, die anzeigt, wie lange der Gegenstand einer vorherbestimmten Temperatur ausgesetzt wurde. Vorteilhaft würde eine Vorrichtung sein, die beide: Forderungen erfüllt und Angaben darüber macht, ob ein Gegenstand eine vorherbestlnate Temperatur erreicht hat und wie lange der Gegenstand auf iieser Temperatur gehalten worden 1st.

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Eine typische Anwendung für eine derartige Vorrichtung findet * sich in der Flugzeugindustrie, insbesondere bei der Feststellung, ob geklebte Flügel teile lange genug erwärmt worden sind, um den Klebstoff zu härten. Dieses Kleben wird fUr gewöhnlich in einem geschlossenen Autoklaven ausgeführt, so dass es schwierig ist, zu bestimmen, ob das zu klebende Teil die zum Härten des Klebstoffs erforderliche Temperatur für eine genügend lange Zeit erreicht hat.

Die bekannten Anzeigevorrichtungen sind kompliziert, sperrig, arbeiten nicht verlässlich und sind wirtschaftlich ungünstig herzustellen. Die Vorrichtung nach der USA-Patentschrift 3 242 733 beispielsweise weist einen striJraungsmitte Idioh ten Behälter auf, der ein schmelzbares Material enthält, das beim Schmelzen einen in.einem Rohr befindlichen Docht durchdringt. Die Fliesegeschwindigkeit wird mit einer angrenzenden kalibrierten Skala verglichen, um die Zeit-Temperatur-Angaben der Vorrichtung zu messen. Eine derartige Vorrichtung ist sperrig, teuer, schwierig herzustellen und schlecht an einem Gegenstand anzubringen, dessen Wärmebehandlung Überwacht werden soll. Der Rohrdurchmeeser muss gleichförmig sein, die Dichte der Packung nuss genau kontrolliert werden und die kalibrierte Skala muss sorgfältig In bezug auf den Behälter und da« Rohr angeordnet ; «erden, daait die Vorrichtung verlässlich arbeitet. ₍

Die USA-Patentschrift 3 32* 723 beschreibt eine einfache und billige Anzeigevorrichtung, in der ein kalibrierter Docht auf eine Aluminium-Unter la ge geschichtet 1st. Das eine Ende des Dochtes trägt eine Tablette, vorzugsweise einen Tropfen einer Anzeigesubstanx..Diese Vorrichtung wird in eine mit Kammern versehene Hülle eingeschlossen. Da der Tropfen der Anselgesubetanx, der einen Vorrat tür den Docht bildet, duroh Tauchen hergestellt ist, kann seine QrOAMe nicht stets glelohmäaslg sein, so dass daher das Arbeiten der Vorrichtung und die Angaben der Vorrichtung nicht genau vorausbestlaat werden können. Bei Ver-

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Wendung einer Tablette aus Anzeigesute tanz besteht keine gründliche Berührung mit dem Docht. Die Anzeigesubstanz fliesst auch nicht mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit längs des Klebstoffs, die den Docht an der Aluminium-Unterlage festhält. Beim Einschliessen der Vorrichtung in eine mit Kammern versehene Hülle entsteht auch in Jeder Kammer ein anderer Druck, so dass ein ungleiehmässiger unbeständiger Fluss der Anzeigesubstanz erfolgt.

Die Erfindung schafft eine Anzeigevorrichtung, die genau angibt, ob ein Gegenstand einer vorherbestimmten Temperatur ausgesetzt worden ist, und die auch die Behandlungszeit bei dieser Temperatur oder oberhalb dieser Temperatur sichtbar anzeigt. Ferner schafft die Erfindung eine Anzeigevorrichtung, die einfach, kompakt und bllLig ist, verlässlich arbeitet und rauhen Behandlungen widersteht. Die Verlässlichkeit erzielt die Vorrichtung durch einen Ausgleich der Druckgefälle in den verschiedenen Kammern, durch Verwendung von abmessbaren Mengen der Anzeigesubstanz, durch Verwendung einer gleichbleibenden Vorratsbehältergrösse für die Anzeigesubstanz, durch Gleichförmigkeit des Dochtmaterials und durch Verwendung eines Dochtes, der nicht auf eine andere Oberfläche aufgeschichtet ist«

Erfindungsgemäis wird mindestens das eine Ende eine« faserigen absorbierenden Doohtee, der mit einer geechraolzenen Temperaturanzeigesubetanz netz bar ist, an der einen Seite eines Unterlagestreifens befestigt. Der zwischen den Befestigungsstellen liegende Dochtabschnitt hat von der Unterlage vorzugsweise einen Abstand, ao dass flie AnzeigeaubBtanz nur längs des Dochtes fHessen kann. Eine schmelzbare Tablette aus Anzelgesubetanz wird auf dem Docht an dem Dochfcende angeordnet, das an dem Unterlagestreifen befestigt 1st.. Die Tablette schmilzt nach Erreichen einer vorherbestimmten Temperatur» Eine starre Kappe liegt über der Tablette und umgibt die Seiten der Tablette, um die Tablette vor Beschädigung zu schützen und sie an ihrer Stelle auf dem Docht zu halten, ohne dass-ein Klebstoff zwischen Tablette und Docht notwendig ist.

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Bei Verwendung wird die Anzeigevorrichtung an einen Gegenstand, der bei oder oberhalb einer vorherbestimmten Temperatur behandelt werden soll, angeklebt und in einen Autoklaven eingeschlossen. Sobald die vorherbestimmte Temperatur .erreicht ist, schmilzt die Tablette und die Tablettenflüssigkeit fliesst mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit längs des Dochtes. Die Fliesslänge zeigt die Dauer der Behandlungszelt an.

In der Zeichnung ist

Fig, 1 eine Draufsicht der neuen Anzeigevorrichtung, und Fig. 2 ist ein vergrösserter gebrochener Querschnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, wobei die Abmessungen der Vorrichtung zur klareren Darstellung übertrieben gross gezeichnet sind.

Die dargestellte Ausfuhrung der Anzeigevarichtung ist vorzugsweise zum Kenntliohmachen der Temperatur-Zeit-Behändlung geschichteter Metallteile bestimmt, die zum Härten des Bindemittels in einem Autoklaven behandelt werden.

Die Anzeigevorrichtung 10 besteht aus einem wärmeleitfähigen Unterlagestreifen oder aus einer Folie 20, die die Länge und Breite der Anzeigevorrichtung hat und vorzugsweise eine Abmessung· von 2,5 x 7*5 era aufweist. Der Streifen besteht aus einem beliebigen zweckdienlichen Material, z.B. Zink, Blei oder dgl. oder auch aus tempera tür festen Kunststoffen. Der Unterlagestrei· fen 20 dient zur Wärmeübertragung. An der unteren Fläche 22 des Streifens 20 1st eine Schicht ausfür gewöhnlich klebrigen und bei Druck klebend werdenden Klebstoff sicher angeklebt, der das leichte und bequeme Befestigen der Anzeigevarichtung an dem zu behandelnden Gegenstand ermöglicht. Ausser bei Druck klebend werdenden Klebstoffen können auch Zemente und andere Klebraittel verwendet werden, die den entwickelten Temperaturen wÄhrend der Gesamtdauer der Behandlung widerstehen, ohne dass

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ein Fliessen, Kriechen oder Abblättern erfolgt. Beispiele bevorzugten Klebemittel 3ind Acrylate, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Re Nr. 29 90S beschrieben sind, wobei ein 90/10 -Verhältnis von Isooc tylacryla t-Acrylsäure, polymerisiert wie in Beispiel 12, besonders bevorzugt wird. Anders nützliche Klebrnlttel sind Silicone-Klebs toffe, wie sie in der USA-Patentschrift 2 382 133 beschrieben sind.

Am Klebstoff 21 ist lösbar ein Schutzstreifen 2} befestigt, der das unbeabsichtigte Ankleben der Anzeigevorrichtung 10 an einem fremden Gegenstand während des Versandes oder der Aufbewaifung vor der eigentlichen Benutzung verhindert. Der Schutzstreifen i23 kann von Hand Ton dem Klebstoff 21 abgezogen werden. Zahlreiche bekannte 8ohutzstrelfennrten lassen sioh verwenden. Ein kal*n4riertet J6 kg-Papler, das auf beiden Selten mit 3 111 cone «Kunststoff beÜtrichen ist, wird bevorzugt.

An der oberen Fläche 24 der Folie 20 ist eine Schaumstoffschicht 25 fest angeklebt, die vorzugsweise aus einem 6,25 cm gross en StUcIc eines tempera turf es ten Uräthanaohaumea besteht, das auf beiden Selten mit dem vorerwähnten Klebstoff aus Isoootylaorylat-Aorylsäure überzogen 1st, obwohl auch andere* Klebstoffe und übliohe beidseitig gestrichene Abdeekbänder und auch Kautsohukzestente verwendet werden können. Auoh den Klebstoffen 21 ähnliche Klebstoffe können verwendet werden. Das eine Ende des Streifens SO trägt auf seiner oberen Fläche 2k, deren Oröise beispielsweise 1,25 »ra χ 2,5 cm ist, einen. Kleb-, stoff 26, der der gleiche Klebstoff wie der JCIebstoff 25 sein kann. Ein auf dem Klebstoff 26 aufgeklebtes Abstandstüok 27 kann aus einer 0,3 cm starken Pappe oder auch aus einem beliebigen leichtgewichtigen billigen Füllmaterial bestehen. Auf der oberen Fläche des AbstandsatUokes 27 befindet sich ein dem Klebstoff 26 ähnlicher Klebstoff 23. Die Klebstoffe 26 und 23 nüssen den gleichen Temperaturverhältnissen widerstehen wie die Klebstoffe 21 und 25.

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Der Docht 29 besteht aus einem Faserstreifen, dessen eines Ende 30 auf doppelte Stärke gefaltet ist und an dem Streifen mittels des Klebstoffes 25 angeklebt ist. Das andere Ende ."51 des Dochtes 29 ist am Abstandsstück 27 mit Klebstoff 28 angeklebt. Infolge dieser Ausführung wird der Docht 29 oberhalb des Streifens 20 in einem Abstand von dem Streifen 20 gehalten. Der Docht 29 besteht aus einem faserhaltigen Zellulosematerial, das von dem die Temperatur anzeigenden Anzeigematerial netz bar ist. Ein bevorzugter Docht 29 hat eine Abmessung von 7#0 era χ 0,6 cm mit einer 1,5 cm langen Palte 30. Der Docht besteht aus einem hochwertigen Filter- oder Farbfoto-Papier, z.B. dem Papier Nr. 596 der Pa. Chemical Rubber Company, kann aber auoh ein anderes gleichförmiges Dochtmaterial sein, z.B. eine Saite, ein Faden usw. Gleichförmige Dfechtmateriallen sind zur Erzielung verlässlicher, einwandfreier Zeit-Temperatur-Anzeigen notwendig.

Die Tablette 32 aus Anzeigeeubatana wird auf den gefalteten Ende 30 des Dochte» 29 angebracht. Erreicht die Temperatur des Autoklaven, in den sich die Anzeigevorrichtung 10 befindet, den Sohne lspunJct der Anseigeaubetans, dann ve rf IUi «igt sich dl« Substaas, «ird von de« D sollt 29 auf genossen und flies« t lSng* das DeebfeM 29' Di· 3ti·«««*, dl« <ii« Ansei gseubs tan* la ile*e* Doeht 29 MtrttklHlt« eteht in direkte» Terhlltois ^:

β« dtr Zeit, vltoreod der die Subsfcana flftaslg Ut, und.1st daher «In Hass für dl« Zeitdauer, in der sieh die Temperatur am Sohmelspunkt der Substanz oder obShaXb des Schmelzpunkte« der Substanz befindet. PKlIt die Temperatur unter den Schmelzpunkt der Arueigeauba tani, dann erstarrt die S übe tan», so dass der Siokerstrooi unterbrechen wird. Die lurüokgelegte Strecke * ist als die Oesaatsuaae der 2eltperioden, «£ie as Schaelipunkt oder oberhalb des SohneXspurüctes der Anselgeeutestanz vorbandst waren. Die Anseigesubatans kann sur-leichteren Beurteilung ugp Ourehfeuehtungegrdese elß® gefKrbt® Verbinöimg ®*M oct· ·, k&mt einen Farbstoff enthalten* s«B» 1,^1^5,©«Teferaimiin^^nili^qutoone, d.h. einen Stoff, der uater d®m Handelsnaewn "Cellifeon-O" von

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der Fa. General Aniline & Film Corp. hergestellt und verkauft wird. Etwa O₁Ol % dieses Farbstoffes in einer farblosen Anzeigesubetanz ist eine bevorzugte Menge, die eine angemessene, leicht erkennbare Färbung erzeugt. Die Farbstoffmenge ändert siah bei den verschiedenen Farbstoffen. Damit die Sicherheit besteht, dass die Anzeigesubstanz bei Temperaturen, die oberhalb ihres Schmelzpunktes liegen, nicht schneller sickert und falsche Zeitmessungen angibt, muss die Anzeigesubstanz einen genau bestimmbaren Schmelzpunkt haben und darf sich nicht zersetzen oder sublimieren, sondern darf nur schmelzen. Trotz oberhalb des Schmelzpunktes auftretenden Temperaturschwankungen muss die Anzeigesubetanz eine verhältnisraässig gleichbleibendes Sickerausmass in einem Docht haben. Daher hat die Tablette ein Gewicht von etwa 0,07 Gramm und hat einen Durchmesser von etwa 0,6 cm, darf Jedoch nur so gross sein, dass das Dochtende 30 und der Docht 29 gesättigt werden und dass die Anzeigesubstanz in der höchst zulässigen Behandlungszeit fliesst.

Messungen können bei fast allen vorherbestimmten Temperaturen ausgeführt werden und sind nur durch die Verfügbarkeit der Anzeigeeubstanzen begrenzt, die den gestellten Forderungen genügen und bei den gewünschten Temperaturen schmelzen. Beispiele verwendbarer Substanzen und ihrer Schmelzpunkte sind: 1-tetradecanol, 57° Cj Azetoazetanilid, 84° Ci O-Azetotoluid, 120° C; 2-Xthoxjr->^f -chlor-Ν,Ν¹ -dlpheny !harnstoff, 122° C .

Eine starre Schutzkappe 33, die an ihrer unteren Kante einen Flansch 34 und in ihrer Deckenwand ein EntIUftungsloch 35 aufweist, bedeckt die obere Fläche und die Seitenflächen der Tablette 32. Der Flansch 34 ist am Klebstoff 25 angeklebt. Die Kappe 33* die vorzugsweise etwa 0,15 cm gröeser als die Tnbrlette ist, schützt die Tablette 33 gegen Beschädigung oder Bruch wlihrend des Versandes, der Aufbewahrung oder der Verwendung. Die Kappe kann Jede beliebige Umrissform haben, die etwas grosser ale der Umfang der Tablette 32 ist. Hierdurch wird die Tablette 32 in sicherer Stellung auf dem Docht 29 gehalten, ohne

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dass ein Klebstoff oder ein Fr^ndstoff vorhanden zu sein braucnt, der den gleichmässigen Sickerfluss der Anzeigosubstanz injlem Docht 29 stört, beeinträchtigt oder unterbricht. Das Entlüf tungsloch 35 besteht aus einer kleinen Bohrung unterschiedlicher Grosse. Dieses Loch verhindert einen Druckaufbau, der die Anzeigesubstanz ^anlassen könnte, mit grösserer ungleichTiäasiger oder unvorhergesehener Geschwindigkeit den D->cht zu durchfeuchten.

Das gefaltete End?¹ 30 des Dochtes 29 1st vorzugsweise etwa 1,25 cm lang und dient als Vorratsbehälter für die geschmolzene Anzeigesubstanz, aus der die Flüssigkeit leicht in den Dfccht 29 abgegeben wird. Der Abstand des Dochtes 29 von dem Unterlage-Streifen 20 oder der Folie 20 gibt die Sicherheit, dass die Anzeigesubetanz nur längs des Dochtes 29 sickert und nicht längs einer Zwischenfläche des Unterlagestreifens 20 und eine Klebstoffsohicht. Dieser Abstand verhütet auch ein Ansammeln der Flüssigkeit an einzelnen Stellen längs des Dochtes, so dass FaIschangeb^n ausgeschaltet werden. Es ist also eine sehr genau arbeitende, verlässliche billige Vorrichtung geschaffen, die einfach und kompakt ausgeführt ist und nach Gebrauch weggeworfen wird.

E3 kann zwar ein auf der Auaaenseite kalibrierter Normaldocht 29 verwendet werden, vorzugsweise wird Jedoch der Docht 29 mittels einer Marke 36 kalitRert, die an einer Stelle auf dem Dooht angeordnet ist, welche von der Anzeigesubetanz in der entsprechenden Zeit erreicht wird. Die genaue Stellung der Marke hängt von dem Dochtmaterial, der Anzeigesubstanz und der zu messenden Zeit ab. GewUnschtenfalls können verschiedene Kalibrierungsmarken längs des Dochtes 29 angebracht werden, um verschiebe Zeitperioden zu messen. Als Beispiel einer typischen Kalibrierung sei angegeben, dass während einer Stunde bei Temperaturen oberhalb 122° C eiiBAnzeigeaubetanz, die aus 2-Ä'thoxy-3^t-ehlor-N,N^l -diphenylharnatoff und 0,01 % 1,4,5,8-tetraaminoanthraquinon besteht, eine Strecke von etwa 1,9 om von der vorderen Innenkante 37 dfcr Kappe 33 läng« eines 0,6 cm breiten Filterpapiers siurüci- '

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legt, das unter der Handelsbezeichnung Nr. 59o von der Chemical Rubber Company in den Handel gebracht wird.

Papierdeckblätter 38 und 39 liegen über den Klebstoffen 25 und 23 und haften an diesen Klebstoffen. Diese Blätter j58 und 39
tragen Aufschriften, Etiketten und Verwendung3vorBchriften für die Anzeigevorrichtung und decken auch überflüssigen Klebstoff ab, der sonst in unerwünschter Weise freiliegen würde.

- Patentansprüche -

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Pa tentansprüche:

Anzeigevorrichtung zum sichtbaren Anzeigen der Zeit, die ein Gegenstand auf einer vorbestimmten oder höheren Temperatur gehalten worden ist, mit einer schmelzbaren Anzeigesubstanz, die längs eines Faserdot.ites sickert, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens das eine Ende des Dochtes (29) an einen wäre«leitenden Unterlagestreifen (20) befestigt ist; (Uli der Übrige Teil des Dochtes (29) erhöht oberhalb des Unterlag««treif»tu* (20) liegt und einen Abstand ran diesem Streif «η hat, und dass eine an dea Unterlag« tr «if en (20) angebracht« starr· Kapp· (33) ein· Tabl· tr te (32) aus Anselgesubstanz aufnimmt, die an denjenigen End· des Dochtes (29) befestigt ist, das an dem Unterlagestreifen (20) angebracht ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Docht (29) mindestens eine Kalibriermarke (36) trügt.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet* dass der Unter ladestreifen eine Metallfolie 1st,

Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 md 3_ä. «isdvirch

net, dass daa unter ö@r TaSette 02) befL·.' U-ha lade (30)

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des Dochtes (29) eine Palte doppelter Stärke hat und beide Enden des Dochtes (29) an dem Unterlagestreifen (20) angebracht sind, so dass ein Abstand zwischen Dooht (29) und Streifen (20) ständig vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die starre Kappe (33) an einer Wand ein EntlUftungsloch (35) hat.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (33) oder der Unterlagestreifen (20) aus Aluminium besteht.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis o, dadurch gekennzeichnet, dass ein bei Druck klebend werdender Klebstoff (22) auf diejenige Seite des Unterlagestreifens (20) aufgebracht ist, die entgegengesetzt der Seite liegt, auf der der Docht (29) aufgebracht ist, und dass ein lösbarer Schutzstreifen (23) auf den Klebstoff (22) geklebt i3t.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7$ dadurch gekenn zeichnet, dass die Tablette (32) besteht aus einem Gemisch au* 2-XthoJT-3'-ohlor-N,N'-diphenylharnstoff und

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