DE10361815A1

DE10361815A1 - Temperatursensitives Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur

Info

Publication number: DE10361815A1
Application number: DE10361815A
Authority: DE
Inventors: Yoshimi Chofu Iljima; Keisuke Chofu Asai
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-03-24
Also published as: US20050040368A1; JP2004035896A

Abstract

Beschrieben wird ein temperatursensitives Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur, das eine Lagerbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen und eine hohe Lichtemissionsintensität hat und das es präzise Temperaturmessungen von Oberflächentemperaturfeldern durchzuführen ermöglicht, indem das Anstrichmittel auf die Oberfläche eines Gegenstands aufgebracht wird und die Lichtemission selbst in Fällen gemessen wird, wo der Messabstand groß ist, wie beispielsweise in einem großen kryogenen Windkanal oder dergleichen. Das temperatursensitive Anstrichmittel gemäß der Erfindung enthält einen Ruthenium-Komplex mit hoher Lichtemissionsintensität als temperatursensitivem Luminophor, ein Urethan-Polymeres als Bindemittel und ein organisches Alkohol-Lösungsmittel als Lösungsmittel. Die Verwendung des organischen Alkohol-Lösungsmittels ermöglicht, den temperatursensitiven Luminophor mit hoher Löslichkeit aufzulösen und die Lichtemissionsintensität durch Erhöhen der Konzentration des temperatursensitiven Luminophors in dem Überzugsfilm zu erhöhen, so dass präzisere Temperaturmessungen durchgeführt werden können. Durch Verwenden des Urethan-Polymeren mit einer Lagerbeständigkeit bei niedriger Temperatur kann eine Lagerbeständigkeit bzw. Dauerhaftigkeit erhalten werden, bei der selbst bei erhöhender Filmdicke bei niedrigen Temperaturen keine Rissbildung erfolgt. Daher kann eine Einstellung der Lichtemissionsintensität und eine Oberflächenbehandlung, wie Polieren der ...

Description

Die Erfindung betrifft ein temperatursensitives Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur, um die Oberflächentemperaturen von Gegenständen oder die Oberflächentemperaturfelder, wie die Verteilung solcher Oberflächentemperaturen zu messen, in Fällen, in denen die Temperaturen solcher Gegenstände oder Fluide, die solche Gegenstände umgeben, niedrige Temperaturen sind.

Verfahren, bei denen die Oberflächentemperaturen von Gegenständen durch Beschichtung der Oberflächen der Gegenstände mit einem temperatursensitiven Anstrichmittel gemessen werden, und anschließend die Intensität des Lichts bestimmt wird, das von dem temperatursensitiven Anstrichmittel emittiert worden ist, sind in der Vergangenheit als Verfahren zum Messen der Oberflächentemperaturen von Gegenständen bekannt gewesen. Temperatursensitive Anstrichmittel werden üblicherweise aus einem temperatursensitiven Luminophor, dessen Lichtemissionsintensität sich entsprechend der Temperatur ändert sowie einem Bindemittel hergestellt, durch welches der temperatursensitive Luminophor in dem Anstrichmittel gestützt wird.

Im allgemeinen werden Verfahren, bei denen die Menge (Konzentration) des temperatursensitiven Luminophors, der in dem temperatursensitiven Anstrichmittel enthalten ist, erhöht wird oder Verfahren, bei denen die Dicke des Films aus dem Anstrichmittelüberzug erhöht wird, dazu verwendet, um die Lichtemissionsintensität der temperatursensitiven Anstrichmittel zu erhöhen. Da jedoch solche Luminophore je nach Typ des verwendeten Bindemittels fast unlöslich sein können, gibt es Grenzen hinsichtlich einer Erhöhung der Lichtemissionsintensität.

Beispiele für Bindemittel, die in temperatursensitiven Anstrichmitteln in der Vergangenheit eingesetzt worden sind, sind Dimethylsiloxane-Polymere. Wie jedoch durch die Lagerbeständigkeit bei niedriger Temperatur wie in Tabelle 1 angegeben, angezeigt ist, leiden solche Polymere an dem Problem der Erzeugung von Mikrorissen bei niedrigen Temperaturen, wenn die Filmdicke groß ist.

Tabelle 1 Lagerbeständigkeit bei niedriger Temperatur von Dimethylsiloxane-Polymeren

Als eine Gegenmaßnahme gegen eine solche Bildung von feinen Rissen bei niedrigen Temperaturen ist es notwendig, die Oberfläche des Gegenstands mit dem temperatursensitiven Anstrichmittel zu beschichten, wobei die Filmdicke begrenzt ist. Ein derartiges Vorgehen beim Anstreichen ist jedoch im allgemeinen schwierig. Dazu kommt noch, dass im Falle einer begrenzten Filmdicke keine ausreichende Menge des Luminophors (in dem Überzugsfilm) enthalten sein kann; folglich kann die Lichtemissionsintensität, die für eine Messung erforderlich ist, nicht erhalten werden.

Bei Durchführen von Experimenten in großdimensionierten kryogenen Windkanälen, in denen Windkanal-Modelle, deren Oberflächen mit einem temperatursensitiven Anstrichmittel beschichtet sind, in dem Testabschnitt des Windkanals platziert werden, und die Oberflächentemperaturfelder auf den Windkanal-Modellen gemessen werden, wird der Messabstand zwischen dem Modell und dem Messinstrument als Ergebnis einer Zunahme in der Größe des Testabschnitts vergrößert, in dem das Modell angeordnet ist. Somit ergibt sich das folgende Problem:
Ein glänzendes temperatursensitives Anstrichmittel mit einer großen Lichtemissionsintensität ist erforderlich, um die Menge an Licht zu erhöhen die auf das Messinstrument auftrifft. Folglich ist er schwierig, in kryogenen Windkanälen herkömmliche temperatursensitive Anstrichmittel einzusetzen.

Es ist vorgeschlagen worden, Ruthenium-Komplexe als temperatursensitive Luminophore in temperatursensitiven Anstrichmitteln zu verwenden. Es wurden drei temperatursensitive Anstrichmittel, Luminophore, d.h. Tris(2,2'-bipyridyl)Ruthenium(II), Di(tripyridyl)Ruthenium(II) und Ruthenium(VH127) im absoluten Temperaturbereich von 100 bis 298 Kelvin unter Verwendung eines durch flüssigen Stickstoff gekühlten Kryostaten und eines Spektrofluorometers untersucht. Die Sichtbarmachung von Grenzschichtübergängen in einem kryogenen Windkanal unter Verwendung von temperatursensitiven Anstrichmitteln ist bereits beschrieben worden (Siehe Yoshimi Iijima und zwei weitere Autoren, "Visualization of Baundary Layer Transitions in an Cryogenic Wind Tunnel by Means of Temperature Sensitive Paints", Collection of Papers präsentiert auf dem 29-ten Symposium on Visualization, Juli 2001, Vol. 21, No. 1, S. 329–331).

Unter diesen Materialien zeigte ein temperatursensitives Anstrichmittel, in dem Di(tripyridyl)Ruthenium(II) als eine Sensorsonde und GP197 als Bindemittel verwendet worden sind, die höchste Empfindlichkeit. Weiterhin wurde ein Anstrichmittel, in dem ein Epoxyharz als Bindemittel verwendet worden ist, als hitzeisolierendes Material für die Probekörper verwendet. In dieser Literaturstelle wird beschrieben, dass selbst bei niedrigen Temperaturen keine Risse beobachtet wurden, solange die Dicke insgesamt weniger als 80 μm (10 μm von GP197 und 70 μm der darunter liegenden Schicht (Epoxyharz)) betrug. Das Material GP197 ist ein Dimethylsiloxane-Polymeres, das von der Firma Genesee Polymers Corporation (USA) vertrieben wird. Das Lösungsmittel hat die in Tabelle 2 aufgeführten Komponenten (Zitierung: MSDS (MATERIAL SAFETY DATA SHEET))

Tabelle 2 Tabelle von Komponenten des Lösungsmittels von GP197 (zitiert von MSDS)

Es ist auch schon eine Optimierung eines Verfahrens zum Herstellen von Di(tripyridyl)Ruthenium(II)/GP197 beschrieben worden (Siehe Yoshimi Iijima und zwei weitere Autoren, "Optimization of Temparature Sensitive Paint Used in Cyrogenic Wind Tunnels", Collection of Papers, präsentiert auf dem 30-ten Symposium on Visualization, Juli 2002, Vol. 22, No. 1, S. 321–324).

Gemäß diesem Bericht zeigt die Emissionsintensität des Fluoreszenzlichts des Anstrichmittels einen maximalen Wert bei einer Luminophor-Konzentration von 1,2 bis 1,4 mg/ml. Es ist berichtet worden, dass Mikrorisse bei ultraniedrigen Temperaturen hervorgerufen wurden, wenn die Dicke des Überzugsfilms aus dem temperatursensitiven Anstrichmittel über ungefähr 6 μm hinausging. Daher ist, da die Filmdicke begrenzt ist, das Aufbringung eines gleichförmigen Films schwierig. Es ist bekannt, dass die Rauhigkeit der Oberfläche des Models die Messung in dem kryogenen Windkanal deutlich beeinträchtigt ist, so dass die RMS-Oberflächenrauhigkeit durch einen Oberflächen-Polierprozess auf einen Wert von 0,15 μm verringert werden kann. Dieses Verfahren ist aber in Fällen, in denen die Filmdecke Beschränkungen unterworfen, ist schwierig durchzuführen.

Folglich besteht bei temperatursensitiven Anstrichmitteln zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen ein Bedarf dahingehend, eine Kombination aus temperatursensitivem Luminophor, einem Bindemittel und einem Lösungsmittel zu erhalten, die bei niedriger Temperatur eine gute Lagerbeständigkeit bzw. Dauerhaftigkeit zeigen, die Erzeugung von Rissen oder dergleichen in einer Umgebung mit niedriger Temperatur selbst im Falle einer großen Filmdicke zu verhindern, wodurch es ermöglicht wurde, den temperatursensitiven Luminophor mit hoher Löslichkeit aufzulösen, und wodurch es ferner ermöglicht wurde die Lichtemissionsintensität durch Einschluss des temperatursensitiven Luminophors in dem Film in großen Mengen und in hoher Konzentration zu erhöhen, wenn diese Kombination durch Be schichten oder dergl. auf die Oberfläche eines Gegenstands aufgetragen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein temperatursensitives Anstrichmittel für die Verwendung bei niedriger Temperatur zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Lagerbeständigkeit zeigt und bei dem das Bilden von Rissen in dem Film bei niedrigen Temperaturen selbst dann verhindert wird, wenn das Anstrichmittel in einer großen Schichtdicke im Niedertemperaturbereich von (zum Beispiel) 0°C oder niedriger aufgebracht wird. Dies würde folglich ein Einstellen der Lichtemissionsintensität, wie ein Erhöhen der Lichtemissionsintensität durch Erhöhen der Menge an temperatursensitivem Luminophor in dem Film ermöglichen, wenn das Anstrichmittel auf die Oberfläche eines Gegenstands durch Beschichten oder dergleichen aufgebracht wird und wenn eine Oberflächenbehandlung, wie ein Polieren der Filmoberfläche oder dergleichen, durchgeführt wird. Auch sollen präzise Temperaturmessungen selbst in Fällen durchgeführt werden können, in denen der Messabstand beispielsweise in einem großen kryogenen Windkanal oder dergleichen groß ist.

Um diese Aufgabe zu lösen, enthält gemäß der Erfindung das Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur einen Ruthenium-Komplex als einen temperatursensitiven Luminophor, ein Polymer vom Urethan-Typ als Bindemittel und ein organisches Alkohol-Lösungsmittel als Lösungsmittel.

Da in dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen ein Ruthenium-Komplex als temperatursensitiver Luminophor verwendet wird, manifestiert sich die hohe Intensität der Lichtemission, die den Ruthenium-Komplexen eigen ist, dahingehend, dass Tempera turmessungen mit hoher Präzision durchgeführt werden können. Da weiterhin ein Urethan-Polymer als Bindemittel verwendet wird, zeigt sich die Lagerbeständigkeit bei niedriger Temperatur, die den Urethan-Polymer eigen ist, auch bei dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Verwendung eines organischen Alkohol-Lösungsmittels es ermöglicht, Ruthenium-Komplexe, die die temperatursensitiven Luminophore ausmachen, mit hoher Löslichkeit aufzulösen. Demgemäß kann ein temperatursensitives Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen, in welchen der temperatursensitive Luminophor mit hoher Konzentration gelöst ist, auf die Oberflächen der Gegenstände in Form eines dicken Films aufgebracht werden, was mittels Beschichtungsverfahren oder dergleichen erfolgen kann. Daher kann emittiertes Licht mit einer großen Variierung in der Lichtemissionsintensität in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung aus einem temperatursensitiven Anstrichmittel, das große Mengen des temperatursensitiven Luminophors enthält, selbst in Umgebungen mit niedriger Temperatur oder selbst dann, wenn der Messabstand groß ist, gemessen werden.

Der vorstehend erwähnte temperatursensitive Luminophor, der in dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen eingesetzt wird, kann ein Ruthenium-Komplex sein, der aus der Gruppe bestehend aus Di(tripyridyl)Ruthenium(II), Tris(2,2'-bipyridyl)Ruthenium(II), Ruthenium(VH127) [Ru(VH127)], Ruthenium bis(2,2'-bipyridin)(2,2':6'2''-terpyridin) und Ruthenium bis(4,4', 5,5'-tetramethyl-2,2'bipyridin)(2,2':6'2''-terpyridin) ausgewählt ist. Nachstehend werden das Di(tripyridyl)Ruthenium(II) als "Ru(trpy)₂ ²⁺", abgekürzt. Das Tris(2,2'-bipyridyl)Ruthenium(II) wird als "Ru(bpy)₃ ²⁺" abgekürzt. Das Ruthenium(VH127) wird als "Ru(VH127)²⁺" abgekürzt. Das Ruthenium bis(2,2'- bipyridin)(2,2':6'2''-terpyridin) wird als "Ru(bpy)₂(trpy)²⁺" abgekürzt und das Ruthenium bis(4,4',5,5'-tetramethyl-2,2'-bipyridin)(2,2':6'2''-terpyridin) wird als "Ru(Mebpy) ₂ (trpy)²⁺ abgekürzt.

Weiterhin können in dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen primäre gesättigte einwertige Alkohole als organische Alkohol-Lösungsmittel eingesetzt werden. Beispiele für solche primären gesättigten einwertigen Alkohole enthalten Ethanol, Methanol, Propanol und Isobutanol.

Wie oben beschrieben wurde, wird in dem erfindungsgemäß bereitgestellten temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen ein Ruthenium-Komplex als temperatursensitiver Luminophor verwendet. Demgemäß manifestiert sich eine hohe Lichtemissionsintensität, die den Ruthenium-Komplexen eigen bzw. inhärent ist, dahin gehend, dass Temperaturmessungen mit hoher Präzision durchgeführt werden können. Da ein Urethan-Polymeres als Bindemittel verwendet wird, manifestiert sich die Lagerbeständigkeit der Urethan-Polymeren bei niedriger Temperatur auch in dem temperatursensitiven Anstrichmittel. Ferner kann, da ein organisches Alkohol-Lösungsmittel als Lösungsmittel verwendet wird, der temperatursensitive Luminophor mit hoher Löslichkeit aufgelöst werden. Demgemäß kann ein temperatursensitives Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur, in welchem ein temperatursensitiver Luminophor mit hoher Konzentration aufgelöst ist, auf die Oberflächen der Gegenstände in Form eines dicken Films durch Beschichten oder dergleichen aufgebracht werden, so dass das emittierte Licht mit einer großen Variierung der Lichtemissionsintensität aus einem temperatursensitiven Anstrichmittel, das selbst in Umgebungen mit niedriger Temperatur oder selbst dann, wenn der Messabstand groß ist, gemessen werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen wird folgende Verbesserung hinsichtlich der Lagerbeständigkeit bei niedrigen Temperaturen erzielt: Selbst wenn die Dicke des Überzugsfilms erhöht wird, kann es bei niedrigen Temperaturen nicht zu einer Rissbildung kommen. Demgemäß besteht keine Notwendigkeit im Falle von ultradünnen Filmen beim Beschichten spezielle Kontrollmaßnahmen durchzuführen; der Grenzwert der Filmdicke kann stark gelockert werden, so dass das Aufbringen von Schichten auf die Oberflächen von Gegenständen erleichtert wird. Da weiterhin die Dicke des Films erhöht werden kann, kann die Gesamtmenge des in dem temperatursensitiven Anstrichmittelfilms enthaltenen temperatursensitiven Luminophors so eingestellt werden, dass (zum Beispiel) Einstellungen der Lichtemissionsintensität, ein Erhöhen der emittierten Lichtmenge, ein weiteres Erhöhen der Lichtemissionsintensität pro Flächeneinheit und dergleichen erfolgen können. Wenn die Filmdicke groß ist, kann eine ausreichende Dicke des Films gewährleistet werden, selbst wenn die Oberfläche poliert wird. Demgemäß ist eine Oberflächenbehandlung, die ein Schichten auf eine extrem glatte Oberfläche(nrauhigkeit) in dem Maß einschließt, dass keine durch Effekte der Oberflächenrauhigkeit hervorgerufene Grenzschichtübergänge stattfinden, im Falle von Tests möglich, die in Windkanälen mit hoher Reynoldszahl durchgeführt werden. Daher ist das temperatursensitive Anstrichmittel gemäß der Erfindung ein einsetzbares temperatursensitives Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen, das in Tests angewendet werden kann, die in großen kryogenen Windkanälen durchgeführt werden.

Nunmehr wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das ein Beispiel der Strukturformeln von Ruthenium-Komplexen wiedergibt, die in dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur verwendet werden;
2 ein Diagramm, das die Temperaturabhängigkeit der Lichtemission der Luminophors im Falle der Verwendung von Ru(trpy)₂ ²⁺ als einem temperaturempfindlichen Luminophor in dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen zeigt, und
3 eine Fotographie, die ein typisches Beispiel der Sichtbarmachung von Grenzschichtübergängen in einem transsonischen kryogenen Windkanal für einen Flügel zeigt, dessen Oberflächen mit dem erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur beschichtet war.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittels zur Verwendung bei niedriger Temperatur, werden nachstehend anhand der beigefügten Figuren erläutert. Ein Beispiel der Strukturformeln der in den erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittel verwendeten Rutheniumkomplexe ist in 1 gezeigt. Hierbei zeigen 1(a) die Strukturformel von Ru(bpy)₃ ²⁺,1b die Strukturformel von Ru(trpy)₂ ²⁺, 1(c) die Strukturformel von Ru(VH127)²⁺, 1(d) die Strukturformel von Ru(bpy)₂(trpy)²⁺, und 1(e) die Strukturformel von Ru(Mebpy) ₂ (trpy)²⁺. Die durch die jeweiligen Strukturformeln angegebenen Verbindungen sind Metallkomplexe, die ein Rutheniumion im Zentrum und organische Verbindungen haben, die dieses Ion als Liganden umgeben.
Das erfindungsgemäße temperatursensitive Anstrichmittel wird unter Verwendung von Ruthenium-Komplexen mit den oben angegebenen Strukturformeln als temperatursensitiver Luminophor, unter Verwendung eines Urethan-Polymeren als Bindemittel und unter Verwendung eines Alkohols als Lösungsmittel hergestellt. Die Luminophorlöslichkeit des temperaturempfindlichen Luminophors [Ru(trpy)₂]Cl₂ wurde unter Verwendung von verschiedenen Typen von Lösungsmitteln, wie zum Beispiel niederen Alkoholen, wie Methanol, gemessen. Es wurde festgestellt, dass dieser temperaturempfindliche Luminophor in reinen alkoholischen Lösungsmitteln eine höhere Löslichkeit hatte.
Das vorgenannte Material mit der Abkürzung GP197 ist ein Bindemittel, das ein Dimethylsiloxan-Polymeres und ein Lösungsmittel enthält (vergleiche Tabelle 2). Der oben genannte temperatursensitive Luminophor kann in diesem Bindemittel zu einer Konzentration von 0.2 mg/ml aufgelöst werden. Weiterhin kann das klare Verdünnungsmittel für Anstrichmittel vom Urethantyp mit der Bezeichnung C25/90S, das von der Firma Akzo Noble Co. hergestellt wird, den vorgenannten temperatursensitiven Luminophor in einer Konzentration von 0.2 mg/ml aufzulösen. Es wurde weiterhin gefunden, dass, wenn Methanol als organisches Alkohol-Lösungsmittel mit dem oben genannten Verdünnungsmittel C25/90S im Volumenverhältnis von 1:1 vermischt wird, dieses Mischlösungsmittel dazu im Stande ist, den oben genannten temperatursensitiven Luminophor zu einer Konzentration von 4 mg/ml oder mehr aufzulösen.
Die Messergebnisse, die hinsichtlich der Löslichkeit des Ru(trpy)₂ ²⁺ in Lösungsmitteln erhalten wurden, sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Im Falle von Ru(trpy)₂ ²⁺ wurde [Ru(trpy)₂]Cl₂ mit einem Chlorid-Gegenion verwendet. Die Testtemperatur wurde auf Raumtemperatur (26°C) eingestellt. Im Falle von anderen Lösungsmitteln, außer organischen Alkohol-Lösungsmitteln, war die Löslichkeit extrem schlecht. So wurde beispielsweise herausgefunden, dass der temperatursensitive Luminophor durch Toluol nicht aufgelöst werden kann. Die jeweiligen Komponenten einer Lackverdünnungslösung, die von Kanpe Hapio Co. vertrieben wird, und von AK-15 und JAB-05N, die von DuPont Co. vertrieben werden, sind in Tabelle 4 aufgeführt.
Weiterhin scheint es so zu sein, dass der Grund für die guten Löslichkeitsergebnisse, die mit dem oben genannten Verdünner C25/90S der Firma Akzo Nobel Co. erzielt werden, darin liegt, dass dieser Verdünner Propanol als eine Komponente des Verdünnungsmittels enthält, wie in Tabelle 4 angezeigt wird (Zitierung: MSDS). Im Falle der Verwendung von Methanol, Ethanol, Propanol oder Isobutanol als organisches Alkohol-Lösungsmittel wurden gute Ergebnisse der Löslichkeit erhalten, was eine extrem gute Auflösung des temperatursensitiven Luminophors Ru(trpy)₂ ²⁺ zeigt.
Tabelle 3 Löslichkeit von [Ru(trpy)₂]Cl₂ [Luminophor-Konzentration 0,5 mg/ml, Raumtemperatur 26°C]
Tabelle 4 Tabelle von Komponenten verschiedener Typen von Verdünnungsmittel (Die Verdünnungsmittel werden alle anhand der Produktbezeichnungen von MSDS angegeben)
Die Lagerbeständigkeit bzw. Dauerhaftigkeit bei Niedertemperaturbedingungen der Urethan-Polymeren ist in den Tabellen 5 und 6 angegeben. Wie aus Tabelle 5 ersichtlich, wurde bestätigt, dass bei einem Polymeren, bei dem ein 1,6-Diisocyanathomopolymeres und Hexamethylen 1,6-Diisocyanat als Rohmaterialien für das Polyurethan verwendet worden waren, keine Rissbildung bei einer absoluten Temperatur von 77 K, selbst bei einer Dicke des Überzugsfilms von 125 μm erfolgte.
Tabelle 5 Lagerbeständigkeit bei niedriger Temperatur des Urethan-Polymeren
Tabelle 6 bestätigt, dass bei Verwendung eines Polymeren, bei dem ein aliphatisches Polyisocyanat und ein Hexamethylen-Diisocyanat-Polymeres (HDI Polymeres als Rohmaterialien des Polyurethan verwendet worden waren, sich keine Rissbildung bei einer absoluten Temperatur von 77 K bis zu einer Dicke des Überzugsfilms von 40 μm zeigte.
Tabelle 6 Lagerbeständigkeit bei niedriger Temperatur des Urethan-Polymeren
2 zeigt die Temperaturabhängigkeit des temperatursensitiven Luminophors im Falle der Verwendung von Ru(trpy)₂ ²⁺ als temperatursensitivem Luminophor. In 2 sind auf der horizontalen Achse die absolute Temperatur und auf der vertikalen Achse das Verhältnis von Lichtemissionsintensität zu Emissionsintensität eines Referenzlichts aufgetragen. Wie ersichtlich, hat dieser Luminophor eine im wesentlichen lineare Sensitivität bei absoluten Temperaturen von 200 K bis 100 K hat. Weiterhin wird beim Vergleich der Referenzlichtemissionsintensität eines Dimethylsiloxanpolymeren (Filmdicke von 6 μm) mit der Referenzlichtemissionsintensität eines Urethan-Polymeren (Filmdicke von 20 μm) ersichtlich, dass die Lichtemissionsintensität der Urethan-Polymeren größer ist als diejenige des Dimethylsiloxan-Polymeren, und zwar um einen Betrag, der der Zunahme der Dicke entspricht. Im vorliegenden Beispiel erreicht die Zunahme der Lichtemissionsintensität ungefähr den 2,8-fachen Wert.
Ein Verifizierungstest des erfindungsgemäßen temperatursensitiven Anstrichmittels zur Verwendung bei niedrigen Temperaturen wurde mittels eines Test im Windkanal unter Verwendung eines transsonischen kryogenen Windkanals durchgeführt. Ein Flügel, dessen Oberflächen mit dem erfindungsgemäßen, temperatursensitiven Anstrichmittel beschichtet waren, wurde in den Testabschnitt des transsonischen kryogenen Windkanals eingebracht und die Temperaturverteilung in den Grenzschichtübergängen auf den Oberflächen des Flügels wurde in einem Windkanaltest gemessen, der in dem kryogenen, transsonischen Windkanal durchgeführt wurde. Ein typisches Beispiel der Visualisierung der in diesem Fall erhaltenen Temperaturverteilung ist in der Photographie in 3 wiedergegeben.
In 3 zeigt der Hell-Dunkel-Grenzbereich 3 auf der Flügeloberfläche 2, der in der einer Position lokalisiert ist, die annähernd 60% in Richtung der Profilsehne des Flügels 1 liegt, eine Position wo sich die Temperatur plötzlich ändert; der Grenzbereich 3 entspricht der Position eines natürlichen Übergangs der Grenzschicht.
Als Ergebnis der Verwendung eines Ruthenium-Komplexes als ein temperatursensitiver Luminophor bei dieser Ausführungsform des temperatursensitiven Anstrichmittels zur Verwendung bei niedriger Temperatur, wird die Eigenschaft einer hohen Lichtemissionsintensität manifestiert, die Ruthenium-Komplexen eigen ist. Weiterhin wird erfindungsgemäß die Löslichkeit durch Verwenden eines Alkohol-Lösungsmittels zum Auflösen des temperatursensitiven Luminophors verbessert, so dass ein temperatursensitives Anstrichmittel mit einer hohen Lichtemissionsintensität erhalten werden kann. Weiterhin wird auch als Ergebnis der Verwendung eines Urethan-Polymeren als Bindemittel die Eigenschaft manifestiert, dass sich eine Dauerhaftigkeit bei niedriger Temperatur selbst im Falle einer großen Filmdicke zeigt, die Urethan-Polymere eigen ist. Es wird daher ein temperatursensitives Anstrichmittel für die Verwendung bei niedrigen Temperaturen mit großer Lichtemissionsintensität, wie in 2 dargestellt, erhalten. Auch besteht Spielraum hinsichtlich der Filmdicke für die Einstellung der Lichtemissionsintensität und der Oberflächenkontrolle, wie einem Polieren der Oberfläche und dergleichen, entsprechend den Testbedingungen und dergleichen.

Claims

Temperatursensitives Anstrichmittel zur Verwendung bei niedriger Temperatur, enthaltend einen Ruthenium-Komplex als temperatursensitivem Luminophor, ein Polymeres vom Urethan-Typ als Bindemittel und ein organisches Alkohol-Lösungsmittel als Lösungsmittel.
Temperatursensitives Anstrichmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der temperatursensitive Luminophor ein Ruthenium-Komplex ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Di(trippyridyl)Ruthenium(II), Tris(2,2'-bipyridyl)Ruthenium(II), Ruthenium(VH127), Ruthenium vis(2,2'-bipyridin)(2,2':6'2'-terpyridin) und Ruthenium bis (4,4',5,5'-tetramethyl-2,2'-bipyidin)(2,2':6'2''-terpyridin) ist.
Temperatursensitives Anstrichmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Alkohol-Lösungsmittel ein primärer gesättigter einwertiger Alkohol ist.