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DE102009035363A1 - Piezochromic material, piezochromic composite and piezochromic sensor - Google Patents

Piezochromic material, piezochromic composite and piezochromic sensor Download PDF

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DE102009035363A1
DE102009035363A1 DE102009035363A DE102009035363A DE102009035363A1 DE 102009035363 A1 DE102009035363 A1 DE 102009035363A1 DE 102009035363 A DE102009035363 A DE 102009035363A DE 102009035363 A DE102009035363 A DE 102009035363A DE 102009035363 A1 DE102009035363 A1 DE 102009035363A1
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piezochromic
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meth
acrylate
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Withdrawn
Application number
DE102009035363A
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German (de)
Inventor
Arno Dr. Seeboth
Ralf Dr. Ruhmann
Renate Vetter
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Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
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Publication date
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Priority to PCT/EP2010/004679 priority patent/WO2011012315A1/en
Priority to EP10742736A priority patent/EP2459677A1/en
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezochromes Material, das im Wesentlichen aus einer Matrix aus einem Polymer oder Copolymer besteht, worin ein Flüssigkristall sowie eine chiral optisch aktive Substanz verteilt vorliegen. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung einen piezochromen Verbundwerkstoff, bei dem eine Schicht des zuvor genannten piezochromen Materials zwischen zwei Polymerfolien eingebettet ist. Das piezochrome Material bzw. der Verbundwerkstoff finden vor allem im Sensorikbereich Anwendung.The present invention relates to a piezochromic material consisting essentially of a matrix of a polymer or copolymer in which a liquid crystal and a chirally optically active substance are distributed. Likewise, the present invention relates to a piezochromic composite material in which a layer of the aforementioned piezochromic material is embedded between two polymer films. The piezochromic material or the composite material are used primarily in the field of sensors.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezochromes Material, das im Wesentlichen aus einer Matrix aus einem Polymer oder Copolymer besteht, worin ein Flüssigkristall sowie eine chiral optisch aktive Substanz verteilt vorliegen. Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung einen piezochromen Verbundwerkstoff, bei dem eine Schicht des zuvor genannten piezochromen Materials zwischen zwei Polymerfolien eingebettet ist. Das piezochrome Material bzw. der Verbundwerkstoff finden vor allem im Sensorikbereich Anwendung.The The present invention relates to a piezochromic material which, in the Substantially consists of a matrix of a polymer or copolymer, wherein a liquid crystal and a chirally optically active substance distributed. Likewise, the present invention relates to a piezochromic composite, in which a layer of the aforementioned piezochromic Material embedded between two polymer films. The piezochrome Material or the composite material find especially in the sensor area Application.

Der Bedarf an geometrisch verformbaren Sensoren zur Visualisierung von geringen Druckänderungen im lebensnahen Bereich, d. h. unterhalb von 50 bar, ist enorm und steigt zudem weiterhin ständig. Piezochrome Effekte basierend auf veränderbaren Gitterstrukturen, in anorganischen Kristallen oder Absorptionseffekten in organischen Systemen bieten bislang keinen Lösungsansatz.Of the Demand for geometrically deformable sensors for the visualization of low pressure changes in the real life area, d. H. below 50 bar, is enormous and continues to increase steadily. Piezochrome effects based on changeable grid structures, in inorganic crystals or absorption effects in organic Systems offer so far no solution approach.

Piezochrome durch Modifikationsänderungen in anorganischen Kristallen, wie z. B. bei LiF- oder NaCl-Einkristallen, sind seit Jahrzehnten bekannte Phänomene. Die erforderlichen hohen Druckänderungen eröffnen keine Perspektive zum Einsatz als Drucksensoren in alltäglichen Lebensbereichen. So ist für den Übergang der grünen a-Modifikation von CuMoO4 in die rote γ-Modifikation ein Druck von 2,5 kbar erforderlich oder für Palladiumkomplexe 1,4 bis 6,5 GPa. [ Rodriguez, Physical Review B, 61 (2000) bzw. Tagaki, Platinium Metals Rev. 48 (2004) .]Piezochromes by modification changes in inorganic crystals, such as. B. with LiF or NaCl monocrystals are known phenomena for decades. The required high pressure changes open up no perspective for use as pressure sensors in everyday areas of life. Thus, for the transition of the green a-modification of CuMoO 4 into the red γ-modification, a pressure of 2.5 kbar is required or for palladium complexes 1.4 to 6.5 GPa. [ Rodriguez, Physical Review B, 61 (2000) respectively. Tagaki, Platinium Metals Rev. 48 (2004) .]

Hinweise zur Schaltung der Wellenlänge durch Druckänderung in organischen Polymerstrukturen sind bislang in der Fachliteratur nicht systematisch beschrieben. „They have been observed in a few systems, but have not been exploited in any commercial way” [ Bamfield, Chromic Phenomena, The Royal Soc. of Chem. 2001) ]. Für Poly(3-dodecylthiophen) wird bei einer Druckänderung von 8 kbar eine bathochrome Verschiebung beobachtet. In [ Sato, Reactive and Functional Polymers, 68, (2008) ] wird für eine ebenfalls bathochrome Verschiebung von 605 nm nach 672 nm (Δλ = 67 nm) in Poly(3-(1-dodecylnyl)thiophen-2,5-diyl) eine erforderliche Druckänderung von 10,71 GPa angegeben. Der piezochrome Effekt basiert jeweils auf einem Absorptionseffekt. Aktuell werden neue piezochrome Materialien basierend auf Oligo(p-phenylen-vinylen) diskutiert. Zum Auslösen des optischen Effektes wird ein Druck von 1500 psi (103 bar) benötigt [ Kunzelmann, Advanced Materials, 20 (2008) ]. Die hierbei erforderlichen Druckänderungen mit 100 bar und Größenordnungen darüber liegen auch für die organischen Systeme außerhalb dieses praxisrelevanten Bereiches.Hints for switching the wavelength by pressure change in organic polymer structures have not yet been systematically described in the literature. [They have been observed in a few systems, but have not been exploited in any commercial way "[ Bamfield, Chromic Phenomena, The Royal Soc. of Chem. 2001) ]. For poly (3-dodecylthiophene), a bathochromic shift is observed at a pressure change of 8 kbar. In [ Sato, Reactive and Functional Polymers, 68, (2008) ] is given a required pressure change of 10.71 GPa for a likewise bathochromic shift from 605 nm to 672 nm (Δλ = 67 nm) in poly (3- (1-dodecylnyl) thiophene-2,5-diyl). The piezochromic effect is based on an absorption effect. Currently, new piezochromic materials based on oligo (p-phenylene-vinylene) are discussed. To trigger the optical effect, a pressure of 1500 psi (103 bar) is needed [ Kunzelmann, Advanced Materials, 20 (2008) ]. The required pressure changes of 100 bar and orders of magnitude above are also outside of this practice-relevant area for the organic systems.

In der Patentliteratur, die piezochrome Materialien für unterschiedlichste Anwendungen beanspruchen, werden in aller Regel keine numerischen Angaben zum notwendigen Druck für das optische Signal gegeben. Es wird allgemein eine Farbänderung bei Krafteinwirkung beschrieben. In WO/2003/089227 wird eine Walze mit thermochromen und piezochromen Eigenschaften diskutiert. Hierbei werden Komponenten mit piezochromen Eigenschaften in eine Polymermatrix dotiert. Diese besteht z. B. aus Polyurethan, Silikon, Naturkautschuk oder Blends von PVC. Als thermochrome Komponenten kommen u. a. Flüssigkristalle wie Biphenyle oder Cholesterinderivate zum Einsatz und als piezochrome Komponenten werden Xanthene, Diflavine, Dianthrone, Phthalocyanin-Kobaltkomplexe oder Spiropyrane verwendet. Drücke zwischen 1450 psi (99,9 bar) und 15000 psi (1034 bar) sollen so detektierbar sein. Weitere Patentschriften hinsichtlich des Einsatzes piezochromer Materialien beziehen sich auf den Einsatz als Sicherheitsmerkmal in Banknoten wie in WO 2005/092995 A1 bzw. FR 2698390 A1 oder als optischer Signalgeber bei einer Zahnbürste wie in US 6,389,636 B1 .In the patent literature, which claim piezochromic materials for a wide variety of applications, as a rule no numerical information is given on the necessary pressure for the optical signal. It is generally described a change in color when force. In WO / 2003/089227 a roller with thermochromic and piezochromic properties is discussed. Here, components with piezochromic properties are doped in a polymer matrix. This consists z. As polyurethane, silicone, natural rubber or blends of PVC. Among others, liquid crystals such as biphenyls or cholesterol derivatives are used as thermochromic components and xanthenes, diflavines, dianthrones, phthalocyanine-cobalt complexes or spiropyranes are used as the piezo-chromic components. Pressures between 1450 psi (99.9 bar) and 15000 psi (1034 bar) should be detectable. Other patents relating to the use of piezochromic materials relate to use as a security feature in banknotes such as WO 2005/092995 A1 respectively. FR 2698390 A1 or as an optical signal transmitter in a toothbrush as in US 6,389,636 B1 ,

In WO/2005/092995 besteht das piezochrome System aus einer ionochromen Substanz und einem Entwickler, wobei ein Elektronen-Donator-System ausgebildet wird. Das piezochrome Material lässt sich als Farbdruck auf Banknoten auftragen und dient dementsprechend als Sicherheitsmerkmal. Als ionochrome Substanzen kommen pH-sensitive Farbstoffe oder Leukofarbstoffe zum Einsatz. Spezifisch genannt werden Substanzen wie Phthalidderivate, Derivate von Imidazol, Pyrrol, Bianthron, Xanthylidenanthron, Dixanthylen oder Helianthron. In US 5,320,784 werden piezochrome Substanzen basierend auf Hydroxycarboxylsäuren oder Indolinospirobenzo-thiopyran-Derivaten favorisiert.In WO / 2005/092995 For example, the piezochromic system consists of an ionochromic substance and a developer, forming an electron-donor system. The piezochrome material can be applied as a color print on banknotes and serves accordingly as a security feature. As ionochromic substances pH-sensitive dyes or leuco dyes are used. Specifically mentioned are substances such as phthalide derivatives, derivatives of imidazole, pyrrole, bianthrone, xanthylidenanthrone, dixanthylene or helianthrone. In US 5,320,784 are favored piezochrome substances based on hydroxycarboxylic acids or indolinospirobenzo-thiopyran derivatives.

In FR 2698390 A1 wird wie in WO/2005/092995 ebenfalls ein piezochromes Material als Sicherheitsmerkmal für Banknoten beschrieben. Die Filme mit einer Schichtdicke von 0,8–2 mm bestehen aus einer Polymermatrix und einem Flüssigkristall. Geeignete Matrixkomponenten sind Polyester, Cellulose, Polyurethan, Polyacrylsäure oder Butadien-Styren-Copolymer. Der Flüssigkristall hat eine Cholesterinstruktur. Numerische Werte für den Druck werden nicht angegeben. Gleiches gilt für US 6,398,636 ; hier werden ebenfalls keine numerischen Werte für den erforderlichen Druck zum Auslösen des optischen Effektes angegeben. Ein Signal bei der Zahnbürste zeigt an, wenn der Anwender excessive force ausübt. Als piezochrome Materialien dienen cholesterische Flüssigkristalle der Firma Hallcrest LC Technology.In FR 2698390 A1 will be like in WO / 2005/092995 also described a piezochromic material as a security feature for banknotes. The films with a layer thickness of 0.8-2 mm consist of a polymer matrix and a liquid crystal. Suitable matrix components are polyester, cellulose, polyurethane, polyacrylic acid or butadiene-styrene copolymer. The liquid crystal has a cholesterol structure. Numerical values for the pressure are not specified. The same applies to US 6,398,636 ; here too, no numerical values are given for the pressure required to trigger the optical effect. A toothbrush signal indicates when the user is applying excessive force. The piezochromic materials used are cholesteric liquid crystals from Hallcrest LC Technology.

Es kann geschlussfolgert werden, dass die bekannten anorganischen aber auch organischen Materialien als piezochrome Sensoren unter lebensnahen Bedingungen bei Druckänderungen deutlich unterhalb 50 bar nicht eingesetzt werden können. Die bisher bekannten piezochromen Materialien sind demnach nicht einsetzbar als Sicherheitsmerkmal in Banknoten oder in der Medizintechnik als visueller Drucksensor für Prothesen, Dialysegeräte, Dekubitusprophylaxe oder Kompressionsverbände. Analoges gilt für einfachste visuelle Farbsensoren, die Druck oder mechanische Verformungen (Zerstörung) bei Verpackungsmaterialien oder in smart labels (Security-ID) detektieren sollen.It can be concluded that the known inorganic but also organic Materials can not be used as piezochromic sensors under realistic conditions under pressure changes well below 50 bar. The previously known piezochromic materials are therefore not usable as a security feature in banknotes or in medical technology as a visual pressure sensor for prostheses, dialysis machines, decubitus prophylaxis or compression bandages. The same applies to the simplest visual color sensors which are intended to detect pressure or mechanical deformation (destruction) in packaging materials or in smart labels (Security-ID).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein piezochromes Material zu entwickeln, welches bei niedrigen Druckeinwirkungen – unterhalb 50 bar – ein für das menschliche Auge deutliches optisches Signal liefert und welches mechanisch verformbar ist, damit eine Anwendung in den o. g. Gebieten möglich ist.task It is therefore a piezochromic material of the present invention to develop, which at low pressure - below 50 bar - a clear to the human eye provides optical signal and which is mechanically deformable, thus an application in the o. g. Areas is possible.

Diese Aufgabe wird bezüglich des piezochromen Materials mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, bezüglich des piezochromen Verbundwerkstoffs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 sowie bezüglich des piezochromen Sensors mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst. In Patentanspruch 17 werden Verwendungsmöglichkeiten sowohl des piezochromen Materials als auch des piezochromen Verbundwerkstoffs angegeben. Die jeweilig abhängigen Patentansprüche stellen dabei vorteilhafte Weiterbildungen dar.These The object is with respect to the piezochromic material Features of claim 1, with respect to the piezochromic Composite material with the features of claim 10 and concerning the piezochromic sensor with the features of Patent claim 16 solved. In claim 17 are Uses of both the piezochromic material and the piezochromic composite. The respective dependent claims are advantageous Further developments.

Erfindungsgemäß wird somit ein piezochromes Material bereitgestellt, das eine Matrix aus mindestens einem Polymer und/oder Copolymer umfasst, worin mindestens ein Flüssigkristall und mindestens eine chiral optisch aktive Substanz verteilt vorliegen.According to the invention thus providing a piezochromic material that is a matrix of at least one polymer and / or copolymer, wherein at least a liquid crystal and at least one chirally optically distributed active substance.

Erfindungsgemäß können alle bekannten Flüssigkristalle eingesetzt werden. Unter einer chiral optisch aktiven Substanz wird erfindungsgemäß eine Komponente mit chiralen (helikalen) Eigenschaften verstanden. Das resultierende kontinuierlich verdrillte optische Medium wirkt als eindimensionaler photonischer Kristall.According to the invention all known liquid crystals are used. Under a chirally optically active substance according to the invention is a component understood with chiral (helical) properties. The resulting continuously twisted optical medium acts as a one-dimensional photonic crystal.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der mindestens eine Flüssigkristall dabei ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N-(p-Ethoxybenzyliden)-p-n-butylanilin, N-(p-Methoxybenzyliden)-p-n-butylanilin, 4-n-Alkylbezoesäure-(4-alkylphenylester), Benzoesäurecholesterylester, Cholesterin, Tolan, Alkansäuren, Stilben, Azobenzol, 4-Phenylzimtsäure, p-Terphenyl, 1,2-Bisbenzoethylen und/oder Mischungen hieraus.In a preferred embodiment, the at least one Liquid crystal thereby selected from the group consisting of N- (p-ethoxybenzylidene) -p-n-butylaniline, N- (p-methoxybenzylidene) -p-n-butylaniline, 4-n-alkylbenzoic acid (4-alkylphenyl ester), cholesteryl benzoate, Cholesterol, tolane, alkanoic acids, stilbene, azobenzene, 4-phenylcinnamic acid, p-terphenyl, 1,2-bisbenzoethylene and / or mixtures thereof.

Für die mindestens eine chiral optisch aktive Substanz kommen insbesondere Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 4-(4-Hexyloxybezoyloxy)benzoat, Cholesterylderivate und/oder Mischungen hieraus in Frage.For the at least one chirally optically active substance are in particular Compounds selected from the group consisting of 4- (4-hexyloxybenzoyloxy) benzoate, Cholesteryl derivatives and / or mixtures thereof in question.

Bevorzugte Polymere bzw. Copolymere sind dabei Poly(meth)acrylate und/oder Copoly(meth)acrylate. Die zuvor genannten Copoly(meth)acrylate sind dabei bevorzugt aus mindestens einem monofunktionalen Monomer und/oder mindestens einem mehrfachfunktionalen Vernetzer aufgebaut.preferred Polymers or copolymers are poly (meth) acrylates and / or Copoly (meth) acrylates. The aforementioned copoly (meth) acrylates are preferably from at least one monofunctional monomer and / or at least built a multi-functional crosslinker.

Vorteilhaft ist dabei das Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Benzyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Methoxyethyl(meth)-acrylat, Octadecyl(meth)acrylat und/oder Mischungen hieraus.Advantageous is the monomer selected from the group consisting from benzyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, Octadecyl (meth) acrylate and / or mixtures thereof.

Bevorzugte Vernetzer hingegen sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, Polyethylenglycoldi(meth)acrylat, 1,10-Decandioldi(meth)acrylat, Bisphenol A-glycerolat(1-glycerol)phenoldiarcrylat und/oder Mischungen hieraus.preferred Crosslinkers, on the other hand, are selected from the group of 1,4-butanediol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1,10-decanediol di (meth) acrylate, Bisphenol A-glycerolate (1-glycerol) phenol diacrylate and / or mixtures thereof.

Vorteilhafte Materialeigenschaften werden erhalten, wenn das Gewichtsverhältnis zwischen Vernetzer und Monomer zwischen 0,01 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,6, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4 beträgt.advantageous Material properties are obtained when the weight ratio between crosslinker and monomer between 0.01 and 0.8, preferably between 0.1 and 0.6, more preferably between 0.2 and 0.4.

Bezüglich des piezochromen Materials ist es bevorzugt, wenn der Gewichtsanteil des Flüssigkristalls, bezogen auf die Polymermatrix bis zu 90 Gew.-%, bevorzugt zwischen 15 und 60 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 25 und 32 Gew.-% beträgt. Der Gehalt der optisch aktiven Substanz, bezogen auf die Matrix beträgt dabei bevorzugt bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,1 und 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,15 und 0,55 Gew.-%.In terms of of the piezochromic material, it is preferred if the weight fraction of the liquid crystal, based on the polymer matrix until at 90% by weight, preferably between 15 and 60% by weight, more preferably between 25 and 32 wt .-% is. The content of the optical active substance, based on the matrix is thereby preferably up to 10% by weight, preferably between 0.1 and 2.5% by weight, especially preferably between 0.15 and 0.55% by weight.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt das piezochrome Material in Form eines elastischen und hochgeordneten Systems vorliegt, welches vorzugsweise eine helikale Struktur aufweist.In a further advantageous embodiment is the piezochrome material in the form of an elastic and highly ordered System is present, which preferably has a helical structure.

Das erfindungsgemäße piezochrome Material zeichnet sich weiter bevorzugt dadurch aus, dass eine für das menschliche Auge wahrnehmbarer piezochrome Farbänderung bei Druckänderungen kleiner 100 bar, bevorzugt kleiner 50, besonders bevorzugt kleiner 10 bar auftritt.The Draws invention piezochrome material more preferably characterized in that one for the human Eye perceptible piezochromic color change on pressure changes less than 100 bar, preferably less than 50, particularly preferably less 10 bar occurs.

Erfindungsgemäß wird ebenso ein piezochromer Verbundwerkstoff bereitgestellt, der eine Schicht des piezochromen Materials nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfasst, wobei auf mindestens einer Seite, bevorzugt auf beiden Seiten der Schicht des piezochromen Materials eine Polymerfolie aufgebracht ist, die bevorzugt aus Polyolefinen, Polyestern, Polyvinylchlorid und/oder Polyamiden gebildet ist.According to the invention, a piezochromic composite material is likewise provided which comprises a layer of the piezochromic material according to any one of the preceding claims, wherein on at least one side, preferably on both sides of the Layer of the piezochromic material is applied to a polymer film, which is preferably formed of polyolefins, polyesters, polyvinyl chloride and / or polyamides.

Das piezochrome Material weist im Verbundwerkstoff vorzugsweise eine Schichtdicke des piezochromen Materials zwischen 5 μm bis 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 μm bis 100 μm auf.The Piezochrome material preferably has a composite material Layer thickness of the piezochromic material between 5 microns to 1 mm, more preferably between 5 microns to 100 microns on.

Bevorzugte Schichtdicken der eingesetzten Polymerfolie liegen dabei zwischen 5 μm und 100 μm, bevorzugt zwischen 10 μm und 30 μm.preferred Layer thicknesses of the polymer film used lie between 5 μm and 100 μm, preferably between 10 μm and 30 μm.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Polymerfolie zumindest auf der Seite, die mit dem piezochromen Material in Kontakt gebracht wird, eine für Flüssigkristalle geeignete Orientierungsschicht auf.In a further advantageous embodiment, the Polymer film at least on the side, with the piezochromic material is contacted, one for liquid crystals suitable orientation layer.

Diese kann auch monomolekular sein. Hierbei handelt es sich um eine ausgereifte Technologie, wie sie seit Jahrzehnten bei der Herstellung von LCD's verwendet wird. Das ist Stand der Technik, US 4,278,326 ; US 4,472,028 ; DD 22 10 24 ; DE 2 635 630 ; DE 2 406 350 oder US 4,842,375 . Zu den speziellen Ausgestaltungsmöglichkeiten der Orientierungsschicht wird daher auf die zuvor genannten Druckschriften verwiesen. Als derartige Orientierungsschichten haben sich in den vergangenen 20 Jahren vor allem Polyamide, Silane und MSA-Copolymere behauptet. Die Polymerschicht wird mit einem einfachen Tauchverfahren aufgetragen; anschließend verdampft das Lösungsmittel. Ein zusätzliches Reiben der beschichteten Folien in gleicher Richtung wie der Tauchprozess kann wahlweise erfolgen. Die Herstellung von LC-Orientierungsschichten durch Schrägbedampfung im Vakuum z. B. mit SiO oder SiO2 wird heute nicht mehr praktiziert. Die Orientierungsschicht stabilisiert die supramolekulare helikale Struktur während der Polymerisation; sie sollte mindestens auf einer der beiden Polymerschichten aufgetragen sein. Die Ausbildung einer stabilen Gitterstruktur, welche durch die Vernetzung zwischen den Monomeren und Vernetzern im System erzielt wird, ist Voraussetzung für Langzeitstabilität und hohe Schaltzahlen zwischen den unterschiedlichen Druckzuständen. Nach der lichtinitiierten Vernetzung wird die Polymerfolie mit ihrer Orientierungsschicht für die Funktionsweise nicht mehr zwingend benötigt. Sie kann, wenn das technologisch vorteilhaft ist, entfernt werden. Dies kann der Fall sein, wenn die Schichtdicke weiter reduziert oder die Haftfähigkeit zu einem angrenzenden Material verifiziert werden soll.This can also be monomolecular. This is a mature technology used for decades in the manufacture of LCDs. This is state of the art, US 4,278,326 ; US 4,472,028 ; DD 22 10 24 ; DE 2 635 630 ; DE 2 406 350 or US 4,842,375 , For the specific design possibilities of the orientation layer, reference is therefore made to the aforementioned publications. Polyamide, silanes and MSA copolymers have been the mainstays of such orientation layers in the past 20 years. The polymer layer is applied by a simple dipping method; then the solvent evaporates. An additional rubbing of the coated films in the same direction as the dipping process can be done optionally. The production of LC orientation layers by oblique evaporation in vacuo z. B. with SiO or SiO 2 is no longer practiced today. The orientation layer stabilizes the supramolecular helical structure during the polymerization; it should be applied to at least one of the two polymer layers. The formation of a stable lattice structure, which is achieved by the crosslinking between the monomers and crosslinkers in the system, is a prerequisite for long-term stability and high switching numbers between the different pressure states. After the light-initiated crosslinking, the polymer film with its orientation layer is no longer absolutely necessary for the mode of operation. It can, if that is technologically advantageous, be removed. This may be the case if the layer thickness is to be further reduced or the adhesiveness to an adjacent material verified.

Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen piezochromen Materials bereitgestellt, bei dem

  • a) eine Mischung aus dem mindestens einen Flüssigkristall und der mindestens einen chiral optisch aktiven Substanz mit
  • b) mindestens einem monofuntktionalen (Meth)acrylat-Monomer, mindestens einem mehrfachfunktionalen (Meth)acrylat-Vernetzer und/oder Mischungen hieraus sowie
  • c) mindestens einem Initiator
vermischt und durch Beaufschlagung mit Temperatur und/oder Licht und/oder durch chemische Initiierung polymerisiert wird.According to the invention, there is also provided a method for producing a previously described piezochromic material, in which
  • a) a mixture of the at least one liquid crystal and the at least one chirally optically active substance
  • b) at least one monofuntional (meth) acrylate monomer, at least one multifunctional (meth) acrylate crosslinker and / or mixtures thereof and
  • c) at least one initiator
is mixed and polymerized by exposure to temperature and / or light and / or by chemical initiation.

Das piezochrome Verbundsystem lässt sich einfach und gut reproduzierbar herstellen. In der Regel wird zunächst das Gemisch aus Flüssigkristall und optisch aktiver Substanz hergestellt, was bereits zur Ausbildung einer helikalen Struktur führt, welche sich gut in polarisiertem Licht charakterisieren lässt. Zu diesem geordneten System erfolgt die Zugabe des Monomers und des Vernetzers. Die Zugabe kann nacheinander erfolgen oder auch als ein Gemisch von Monomer und Vernetzer. In diesem Fall ist auf eine unerwünschte, vorzeitige Polymerisation zu achten, andererseits kann sich aber auch vorteilhafterweise bereits eine Ordnung zwischen beiden Komponenten ausbilden. Der Initiator wird im Regelfall als letzte Komponente hinzugegeben. Abschließend wird der Verbundwerkstoff zwischen zwei Polymerfolien in der erwünschten Schichtdicke mit Licht polymerisiert. Als Polymerfolien werden vorzugsweise Polyolefine (PE und PP; auch die zyklische Form Zeonor), Polyester, Polyvinylchlorid oder Polyamid verwendet.The piezochrome composite system can be easily and well reproduced produce. As a rule, the mixture is first of all Liquid crystal and optically active substance produced, which already leads to the formation of a helical structure, which can be well characterized in polarized light. To this ordered system, the addition of the monomer and the Crosslinking agent. The addition can be done in succession or as a mixture of monomer and crosslinker. In this case is on one to pay attention to unwanted, premature polymerization, on the other hand but can also be advantageously already an order between form two components. The initiator is usually called last component added. Finally, the composite material between two polymer films in the desired layer thickness polymerized with light. As polymer films are preferably polyolefins (PE and PP, also the cyclic form Zeonor), polyester, polyvinyl chloride or polyamide used.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen piezochromen Verbundwerkstoffes wird im Anschluss an die Mischungsschritte a) bis c) des zuvor beschriebenen Verfahrens die erhaltene Mischung schichtförmig auf eine Polymerfolie aufgebracht, bevorzugt zwischen zwei Polymerfolien eingebracht und im Anschluss durch Beaufschlagung mit Temperatur und/oder Licht und/oder durch chemische Initiierung polymerisiert.at the process according to the invention for the preparation of the above-described piezochromic composite is in Connection to the mixing steps a) to c) of the method described above the resulting mixture layered on a polymer film applied, preferably introduced between two polymer films and following exposure to temperature and / or light and / or polymerized by chemical initiation.

Weiter wird erfindungsgemäß ein piezochromer Sensor bereitgestellt, der ein zuvor angegebenes piezochromes Material oder einen piezochromen Verbundwerkstoff umfasst.Further According to the invention, a piezochromic sensor is provided, the above-mentioned piezochromic material or a piezochromic composite material includes.

Verwendung finden die piezochromen Materialien und/oder die piezochromen Verbundwerkstoffe insbesondere als Sicherheitsmerkmal in Banknoten; als Drucksensor, insbesondere in der Medizintechnik; als Teil eines optischen, elektrischen, optoelektrischen piezochromen und/oder chromogenen Moduls.use find the piezochromic materials and / or the piezochromic composites in particular as a security feature in banknotes; as a pressure sensor, in particular in medical technology; as part of an optical, electrical, opto-electric piezochromic and / or chromogenic module.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Angaben sowie der beigefügten Beispiele näher erläutert, ohne die Erfindung auf die speziell genannten Stoffe oder Parameter zu beschränken.The present invention will be explained in more detail with reference to the following information and the accompanying examples, without the invention to the specifically mentioned substances or parameters to be limit.

Bei den nachfolgenden Herstellungsbeispielen werden vorzugsweise verwendet als

  • – Monomer: Benzylmethacrylat (BzMA, Aldrich), 2-Ethylhexylacrylat (EHA, Aldrich), 2-Methoxyethylacrylat (MEA, Polyscience), Octadecylacrylat (ODA, Aldrich)
  • – Vernetzer: 1,4-Butandiol-diaccrylat (BDA, Aldrich), Polyethylenglycol-diacrylat (PEG-DA, M700, Aldrich), 1,10 Decandiol-diacrylat (DDA, Aldrich)
  • – Optisch aktive Substanz: 4-(4-Hexyloxybenzoyloxy)benzoat (S811, Merck), Cholesterylderivat (Aldrich)
  • – Photoinitiator: Genocure LTM (Rahn), Daracure, Irgacure (Ciba), Lucerin (BASF)
  • – Flüssigkristall: BL 037 (Merck), E5 (BDH): beides Mischungen von Alkyl-cyanobiphenylderivaten und Alkoxy-cyanobiphenylderivaten.
In the following preparation examples are preferably used as
  • Monomer: benzyl methacrylate (BzMA, Aldrich), 2-ethylhexyl acrylate (EHA, Aldrich), 2-methoxyethyl acrylate (MEA, Polyscience), octadecyl acrylate (ODA, Aldrich)
  • Crosslinkers: 1,4-butanediol diaccylate (BDA, Aldrich), polyethylene glycol diacrylate (PEG-DA, M700, Aldrich), 1,10-decanediol diacrylate (DDA, Aldrich)
  • - Optically active substance: 4- (4-hexyloxybenzoyloxy) benzoate (S811, Merck), cholesteryl derivative (Aldrich)
  • Photoinitiator: Genocure LTM (Rahn), Daracure, Irgacure (Ciba), Lucerin (BASF)
  • - Liquid crystal: BL 037 (Merck), E5 (BDH): both mixtures of alkyl-cyanobiphenyl derivatives and alkoxy-cyanobiphenylderivaten.

Die Funktionsfähigkeit ist selbstverständlich nicht auf die hier genannten – kommerziellen – Substanzen beschränkt. Für den Fachmann ist sofort und einfach zu erkennen, dass eine Vielzahl anderer Monomere, Vernetzer, Initiatoren (hier auch thermische Kettenstarter), optisch akive Substanzen oder Flüssigkristalle mit analogen Struktureinheiten verwendet werden können. Monomere, Vernetzer, Initiatoren und optisch aktive Substanz können selbstverständlich auch als Gemische eingesetzt werden. Anstatt Flüssigkristallmischungen wie BL 037 oder E5 können andererseits auch Einzelsubstanzen verwendet werden wie N-(p-Ethoxy-benzyliden)-p-n-butylanilin (EBBA, Riedel-De Haen) oder N-(p-Methoxy-benzyliden)-p-n-butylanilin (MBBA, Riedel-De Haen) oder Derivate von 4-n-Alkylbenzoesäure-(4-alkyl-phenylester)n, Benzoesäurecholesterylester, Cholesterin, Tolan, Alkansäuren, Stilben, Azobenzol, 4-Phenylzimtsäure, p-Terphenyl, oder beispielsweise 1,2-Bis-benzoyläthen.The Of course, functionality is not on the here mentioned - commercial - substances limited. For the expert is immediate and easy to recognize that a variety of other monomers, crosslinkers, initiators (here also thermal chain starter), optically active substances or Liquid crystals can be used with analogous structural units can. Monomers, crosslinkers, initiators and optically active Of course, substances can also be used as mixtures be used. Instead of liquid crystal mixtures like On the other hand, BL 037 or E5 can also be individual substances such as N- (p-ethoxybenzylidene) -p-n-butylaniline (EBBA, Riedel-De Haen) or N- (p-methoxy-benzylidene) -p-n-butylaniline (MBBA, Riedel-De Haen) or derivatives of 4-n-alkylbenzoic acid (4-alkyl-phenylester) n, Benzoic acid cholesteryl ester, cholesterol, tolane, alkanoic acids, Stilbene, azobenzene, 4-phenylcinnamic acid, p-terphenyl, or For example, 1,2-bis-benzoyläthen.

Die Gewichtsanteile des Initiators und der optisch aktiven Substanz im Verbundsystem liegen vorzugsweise unterhalb 10%. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass für die Funktionsweise des piezochromen Materials das molekulare Verhältnis der Einzelsubstanzen zueinander von Bedeutung ist. Der Vernetzer ist vorzugsweise mit bis zu 20% vorhanden; Monomer und Flüssigkristall vorzugsweise jeweils mit bis zu 90%.The Parts by weight of the initiator and the optically active substance in the composite system are preferably below 10%. At this point it is noted that for the operation of the piezochromic Materials the molecular ratio of the individual substances is important to each other. The crosslinker is preferably with up to 20% available; Monomer and liquid crystal preferably each with up to 90%.

Der piezochrome Effekt wird sichtbar bei einer Druckeinwirkung bereits unterhalb 50 bar. Der Verbundwerkstoff besteht aus mindestens einem Monomer, einem Vernetzer, einem Photoinitiator, einem Flüssigkristall und einer optisch aktiven Substanz. Es wird explizit darauf hingewiesen, dass die resultierenden makroskopischen Eigenschaften sich nicht linear aus den jeweils einzelnen eingesetzten Materialien ableitet. Das neu gebildete elastische supramolekutare System besitzt eigenständige physiko-chemische Eigenschaften. Von besonderem Vorteil erweist sich eine helikale Struktur.Of the piezochrome effect is visible at a pressure already below 50 bar. The composite material consists of at least one Monomer, a crosslinker, a photoinitiator, a liquid crystal and an optically active substance. It is explicitly pointed out that the resulting macroscopic properties are not derived linearly from the respective individual materials used. The newly formed supramolecular elastic system has independent physicochemical properties. Of particular advantage proves a helical structure.

Die Schaltgeschwindigkeit zwischen den unterschiedlichen Farben in Abhängigkeit der Druckänderung liegt vorzugsweise im Sekunden-Bereich. Sie lässt sich vor allem steuern durch den Anteil des Vernetzers im System. Bei hohem Vernetzeranteil kann die Rückreaktion auch im Minuten-Bereich oder noch darüber liegen.The Switching speed between the different colors depending the pressure change is preferably in the second range. Above all, it can be controlled by the proportion of the crosslinker in the system. At high crosslinker content, the reverse reaction also in the minutes range or even above it.

Piezochrome Schichten mit einer Dicke zwischen 5 um und 100 μm lassen sich wie weiter oben dargestellt herstellen. Wenn erforderlich kann die Schichtdicke auch größer sein, was jedoch für den piezochromen Effekt nicht erforderlich ist.piezo Chrome Leave layers between 5 μm and 100 μm thick to manufacture as shown above. If necessary can the layer thickness also be larger, but what is not required for the piezochromic effect.

Extrem dünne piezochrome Schichten/Filme können so hergestellt werden und sind geeignet für den Einsatz vorzugsweise in der Sicherheitstechnik, Medizintechnik und in Drucksensoren. Der piezochrome Film kann darüber hinaus eingesetzt werden als Funktionsbauteil in beliebigen elektrischen, optischen, elektrooptischen piezoelektrischen oder chromogenen Modulen. Die stabile helikale Struktur, eingebettet in einer elastomeren Matrix, gestattet zudem eine nachhaltige Verformbarkeit der Schichten/Folien ohne Verlust des piezochromen Effektes.Extreme Thin piezochromic layers / films can be produced in this way are and are suitable for use preferably in safety technology, medical technology and pressure sensors. Of the In addition, piezochrome film can be used as Functional component in any electrical, optical, electro-optical piezoelectric or chromogenic modules. The stable helical Structure embedded in an elastomeric matrix also allows one sustainable deformability of the layers / foils without loss of piezochromic effect.

Beispiel 1example 1

Komponente A: Zu der Flüssigkristallmischung E5 (Mischung bestehend aus vier Komponenten Alkylcyanobiphenylderivaten und einer Komponente Alkoxycyanobiphenylderivat) wird die optisch aktive Substanz S-811 mit einem Gewichtsanteil von 22% hinzugemischt. Die Mischung wird über den Klärpunkt der E5 Komponente auf 58°C erwärmt und anschließend bei Raumtemperatur wieder abgekühlt.component A: To the liquid crystal mixture E5 (mixture consisting from four components Alkylcyanobiphenylderivaten and a component Alkoxycyanobiphenyl derivative) becomes the optically active substance S-811 mixed with a weight of 22%. The mixture is over the clearing point of the E5 component is heated to 58 ° C and then cooled again at room temperature.

Komponente B: Zu dem Monomer BzMA werden 34% Gewichtsprozent DDA dotiert. Die Mischung wird 25 min auf 60°C erwärmt.component B: 34% by weight DDA is doped to the monomer BzMA. The Mixture is heated to 60 ° C for 25 min.

Die Mischungen A und B werden in einem Verhältnis von 1:2,4 gemischt bei einer Temperatur zwischen 50°C und 55°C. Abschließend werden 0,2 Gewichtsprozent Polymerisationsinitiator Genocure LTM hinzudotiert. Das piezochrome Material wird mit einer Schichtdicke von 25 μm zwischen zwei jeweils 15 μm dicken Polypropylenfolien, die mit Polyamid beschichtet sind (kleiner 1 μm) montiert und 15 min unter W-Licht polymerisiert.The Mixtures A and B are in a ratio of 1: 2.4 mixed at a temperature between 50 ° C and 55 ° C. Finally, 0.2 percent by weight of polymerization initiator Genocure LTM added. The piezochrome material comes with a Layer thickness of 25 microns between two each 15 microns thick polypropylene films coated with polyamide (smaller 1 μm) and polymerized for 15 min under UV light.

Im Resultat wird eine rot reflektierende Folie erhalten, die leicht beweglich und flexibel ist und bei Druckerhöhung von 0,4 bar zu einer für das Auge grün reflektieren den Folie schaltet. Wird der Druck nochmals um 0,7 bar erhöht wird die Farbe blau. Der Prozess ist reversibel. Die Schaltung erfolgt in weniger als einer Sekunde. Eine solche Folie kann als Sicherheitsmerkmal in Banknoten eingearbeitet werden.As a result, a red-reflective film is obtained, which is easily movable and flexible and, when the pressure increases by 0.4 bar, switches to a film which reflects green to the eye. Will the pressure again increased by 0.7 bar, the color is blue. The process is reversible. The circuit takes less than a second. Such a film can be incorporated as a security feature in banknotes.

Beispiel 2Example 2

Komponente A: Zu dem Flüssigkristall EBBA wird die optisch aktive Substanz Cholesteryloleylcarbonat mit 27 Gewichtsprozent dotiert. Die Mischung wird über den Klärpunkt von EBBA auf 52°C erwärmt.component A: The liquid crystal EBBA becomes the optically active Substance Cholesteryloleylcarbonat doped with 27 weight percent. The mix is over the clearing point of EBBA heated to 52 ° C.

Komponente B: Zu dem Monomer ODA werden 28 Gewichtsprozent des Vernetzers PEG-DA, M70 dotiert, wobei die Mischung auf 55°C erwärmt wird.component B: To the monomer ODA, 28% by weight of crosslinker PEG-DA, M70 doped, with the mixture being heated to 55 ° C.

Die Mischungen A und B werden im Verhältnis 1:1,9 gemischt bei einer Temperatur zwischen 45°C und 50°C. Als Polymerisationsinitiator wird Lucerin (BASF) mit 0,45 verwendet. Das piezochrome Material wird mit einer Schichtdicke von 30 μm zwischen jeweils zwei 12 μm dicken Zeonorfolien montiert. Beide Zeonorfolien sind mit einer Maleinsäureanhydrid-Styren-Copolymer Orientierungsschicht (kleiner 1 μm) versehen. Das System wird 20 min im W-Licht polymerisiert; anschließend lässt sich die Zeonorfolie leicht entfernen.The Mixtures A and B are mixed in the ratio 1: 1.9 at a temperature between 45 ° C and 50 ° C. When Polymerization initiator is used Lucerin (BASF) at 0.45. The piezochrome material is made with a layer thickness of 30 microns mounted between each two 12 μm thick Zeonorfolien. Both Zeonor foils are made with a maleic anhydride-styrene copolymer Orientation layer (less than 1 micron) provided. The system is polymerized for 20 minutes in UV light; then leaves remove the Zeonor foil easily.

Im Resultat wird eine 30 μm dicke piezochrome Schicht erhalten. Bei einer Druckerhöhung von 0,8 bar ändert sie ihre Farbe von rot nach blau in weniger als einer Sekunde.in the As a result, a 30 μm thick piezochromic layer is obtained. At a pressure increase of 0.8 bar it changes their color from red to blue in less than a second.

Beispiel 3Example 3

Komponente A: Zu einer Flüssigkristallmischung bestehend aus EBBA und MBBA im Verhältnis 3:1 wird die optisch aktive Substanz S-811 (4-[[4-(Hexyloxy)benzoyl]oxy]benzoesäure-2-octylester) mit 30 Gewichtsprozent dotiert, wobei die Temperatur oberhalb 50°C ist und die Zeitdauer mindestens 8 min. beträgt.component A: To a liquid crystal mixture consisting of EBBA and MBBA in the ratio 3: 1 becomes the optically active substance S-811 (4 - [[4- (hexyloxy) benzoyl] oxy] benzoic acid 2-octyl ester) doped with 30 weight percent, the temperature above 50 ° C is and the duration of at least 8 min. is.

Komponente B: Zu dem Monomer MEA werden 22 Gewichtsprozent einer Vernetzermischung bestehend aus BDA:DDA im Verhältnis 1:2,5 gemischt. Die Temperatur beträgt hierbei zwischen 50°C und 55°C. Daracur mit 0,4% Gewichtsprozent wird als Photoinitiator für die anschließende Polymerisation verwendet. Das piezochrome Material wird mit einer Schichtdicke von 50 μm zwischen zwei jeweils 20 μm dicken Polyethylenfolien montiert, die vorher mit einer Lecithinlösung (2,5%ig) behandelt wurden. Die lecithinbeschichteten PE-Folien wurden noch zusätzlich gerieben in Richtung des Tauchprozesses.component B: To the monomer MEA 22 weight percent of a crosslinker mixture consisting from BDA: DDA mixed in a ratio of 1: 2.5. The temperature in this case is between 50 ° C and 55 ° C. Daracur 0.4% by weight is used as a photoinitiator for the subsequent polymerization used. The piezochrome Material is interspersed with a layer thickness of 50 μm mounted two 20 micron thick polyethylene films, the previously treated with a lecithin solution (2.5%). The lecithin-coated PE films were added rubbed in the direction of the dipping process.

Im Resultat wird eine 90 μm dicke piezochrome Folie erhalten. Bei einem Druck von 8 bar ändert sich sichtbar für das menschliche Auge die Farbe von rot nach grün. Die Schaltung erfolgt in weniger als einer Sekunde. Nach Abnahme des Druckes relaxiert das System in weniger als einer Minute in den Ausgangszustand.in the The result is a 90 μm thick piezochromic film. At a pressure of 8 bar changes visibly for the human eye turns the color from red to green. The circuit takes less than a second. After the pressure has dropped, this relaxes System in less than a minute in the initial state.

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Claims (17)

Piezochromes Material, umfassend eine Matrix aus mindestens einem Polymer und/oder Copolymer, sowie mindestens einen Flüssigkristall und mindestens eine chiral optisch aktive Substanz, die in der Matrix verteilt vorliegen.Piezo-chromic material comprising a matrix of at least one polymer and / or copolymer, and at least a liquid crystal and at least one chirally optically active substance distributed in the matrix. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Flüssigkristall ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-(p-Ethoxybenzyliden)-p-n-butylanilin, N-(p-Methoxybenzyliden)-p-n-butylanilin, 4-n-Alkylbezoesäure-(4-alkylphenylester), Benzoesäurecholesterylester, Cholesterin, Tolan, Alkansäuren, Stilben, Azobenzol, 4-Phenylzimtsäüre, p-Terphenyl, 1,2-Bisbenzoethylen und/oder Mischungen hieraus.Material according to claim 1, characterized that the at least one liquid crystal is selected is selected from the group consisting of N- (p-ethoxybenzylidene) -p-n-butylaniline, N- (p-methoxybenzylidene) -p-n-butylaniline, 4-n-alkylbenzoic acid (4-alkylphenyl ester), Benzoic acid cholesteryl ester, cholesterol, tolane, alkanoic acids, Stilbene, azobenzene, 4-phenylcinnamic acid, p-terphenyl, 1,2-bisbenzoethylene and / or mixtures thereof. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine chiral optisch aktive Substanz ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 4-(4-Hexyloxybezoyloxy)benzoat, Cholesterylderivate und/oder Mischungen hieraus.Material according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one chirally optically active substance is selected from the group consisting from 4- (4-hexyloxybenzoyloxy) benzoate, cholesteryl derivatives and / or Mixtures of these. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer und/oder Copolymer ein Poly(meth)acrylat oder ein Copoly(meth)acrylat ist, das bevorzugt aus mindestens einem monofunktionalen Monomer und/oder mindestens einem mehrfachfunktionalen Vernetzer aufgebaut ist.Material according to one of the preceding claims, characterized in that the polymer and / or copolymer a Poly (meth) acrylate or a copoly (meth) acrylate, which is preferred from at least one monofunctional monomer and / or at least a multi-functional crosslinker is constructed. Material nach vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass a) das Monomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Benzyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Methoxyethyl(meth)acrylat, Octadecyl(meth)acrylat und/oder Mischungen hieraus und/oder b) der Vernetzer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1,4-Butandioldi(meth)acrylat, Polyethylenglycoldi(meth)acrylat, 1,10-Decandioldi(meth)acrylat, Bisphenol A-glycerolat(1-glycerol)phenoldiarcrylat und/oder Mischungen hieraus.Material according to the preceding claim, characterized that a) the monomer is selected from the group consisting of benzyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, Octadecyl (meth) acrylate and / or mixtures thereof and / or b) the crosslinker is selected from the group consisting of 1,4-butanediol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, 1,10-decanediol di (meth) acrylate, bisphenol A-glycerolate (1-glycerol) phenol diacrylate and / or mixtures thereof. Material nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis zwischen Vernetzer und Monomer zwischen 0,01 und 0,8, bevorzugt zwischen 0,1 und 0,6, besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4 beträgt.Material according to one of the two preceding claims, characterized in that the weight ratio between Crosslinker and monomer between 0.01 and 0.8, preferably between 0.1 and 0.6, more preferably between 0.2 and 0.4. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil a) des Flüssigkristalls bis zu 90 Gew.-%, bevorzugt zwischen 15 und 60 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 25 und 32 Gew.-% und/oder b) der chiral optisch aktiven Substanz bis zu 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,1 und 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,15 und 0,55 Gew.-% beträgt, jeweils bezogen auf die Matrix.Material according to one of the preceding claims, characterized in that the weight fraction a) the liquid crystal up to 90% by weight, preferably between 15 and 60% by weight, especially preferably between 25 and 32% by weight and / or b) the chiral optically active substance up to 10 wt .-%, preferably between 0.1 and 2.5% by weight, more preferably between 0.15 and 0.55% by weight is, in each case based on the matrix. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Material in Form eines elastischen und hochgeordneten Systems vorliegt, welches vorzugsweise eine helikale Struktur aufweist.Material according to one of the preceding claims, characterized in that the material in the form of an elastic and highly ordered system, which is preferably a helical structure having. Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine für das menschliche Auge wahrnehmbarer piezochrome Farbänderung bei Druckänderungen kleiner 100 bar, bevorzugt kleiner 10 bar auftritt.Material according to one of the preceding claims, characterized in that one for the human eye Perceptible piezochromic color change with pressure changes less than 100 bar, preferably less than 10 bar occurs. Piezochromer Verbundwerkstoff, umfassend eine Schicht des piezochromen Materials nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer Seite, bevorzugt auf beiden Seiten der Schicht des piezochromen Materials eine Polymerfolie aufgebracht ist, die bevorzugt aus Polyolefinen, Polyestern, Polyvinylchlorid und/oder Polyamiden gebildet ist.Piezochrome composite comprising a layer of the piezochromic material according to one of the preceding claims, characterized in that on at least one side, preferred on both sides of the layer of the piezochromic material a polymer film is applied, which preferably consists of polyolefins, polyesters, polyvinyl chloride and / or polyamides is formed. Verbundwerkstoff nach vorhergehendem Anspruch, gekennzeichnet durch eine Schichtdicke des piezochromen Materials zwischen 5 μm bis 1 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 um bis 100 μm.Composite according to the preceding claim, characterized by a layer thickness of the piezochromic material between 5 microns to 1 mm, more preferably between 5 μm to 100 μm. Verbundwerkstoff nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerfolie eine Schichtdicke zwischen 5 μm und 100 μm, bevorzugt zwischen 10 μm und 30 μm aufweist.Composite material according to one of the two preceding Claims, characterized in that the polymer film a layer thickness between 5 microns and 100 microns, preferably between 10 microns and 30 microns. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerfolie zumindest auf der dem Material zugewandten Seite eine für Flüssigkristalle geeignete Orientierungsschicht aufweist.Composite material according to one of claims 10 to 12, characterized in that the polymer film at least on the side facing the material one for liquid crystals having appropriate orientation layer. Verfahren zur Herstellung eines piezochromen Materiales nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem a) eine Mischung aus dem mindestens einen Flüssigkristall und der mindestens einen chiral optisch aktiven Substanz mit b) mindestens einem monofuntktionalen (Meth)acrylat-Monomer, mindestens einem mehrfachfunktionalen (Meth)acrylat-Vernetzer und/oder Mischungen hieraus sowie c) mindestens einem Initiator vermischt und durch Beaufschlagung mit Temperatur und/oder Licht und/oder durch chemische Initiierung polymerisiert wird.Process for producing a piezochromic material according to one of claims 1 to 9, in which a) one Mixture of the at least one liquid crystal and the at least one chirally optically active substance b) at least a monofuntional (meth) acrylate monomer, at least one multi-functional (meth) acrylate crosslinkers and / or mixtures from this as well c) at least one initiator mixed and by exposure to temperature and / or light and / or is polymerized by chemical initiation. Verfahren zur Herstellung eines piezochromen Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 10 bis 13 bei dem im Anschluss an die Mischungsschritte a) bis c) des Verfahrens nach vorhergehendem Anspruch die erhaltene Mischung schichtförmig auf eine Polymerfolie aufgebracht, bevorzugt zwischen zwei Polymerfolien eingebracht und im Anschluss durch Beaufschlagung mit Temperatur und/oder Licht und/oder durch chemische Initiierung polymerisiert wird.Process for producing a piezochromic composite material according to one of the claims 10 to 13 in which, following the mixing steps a) to c) of the method according to the preceding claim, the resulting mixture is applied in layers to a polymer film, preferably introduced between two polymer films and subsequently by exposure to temperature and / or light and / or by chemical Initiation is polymerized. Piezochromer Sensor, umfassend ein piezochromes Material nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder einen piezochromen Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 10 bis 13.Piezochrome sensor, comprising a piezochromic Material according to one of claims 1 to 9 and / or a Piezochrome composite material according to one of the claims 10 to 13. Verwendung eines piezochromen Materials nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder eines piezochromen Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 10 bis 13 als Sicherheitsmerkmal in Banknoten; als Drucksensor, insbesondere in der Medizintechnik; als Teil eines optischen, elektrischen, optoelektrischen piezochromen und/oder chromogenen Moduls.Using a piezochromic material after a of claims 1 to 9 and / or a piezochromic composite material according to any one of claims 10 to 13 as a security feature in banknotes; as a pressure sensor, in particular in medical technology; as part of an optical, electrical, opto-electric piezochromic and / or chromogenic module.
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