JPH01122926A - Reversible temperature indicating material - Google Patents
Reversible temperature indicating materialInfo
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- JPH01122926A JPH01122926A JP28133587A JP28133587A JPH01122926A JP H01122926 A JPH01122926 A JP H01122926A JP 28133587 A JP28133587 A JP 28133587A JP 28133587 A JP28133587 A JP 28133587A JP H01122926 A JPH01122926 A JP H01122926A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
し発明の技術分野〕
本発明は、温度によυ色調が変わる物質の性質を利用す
る温度管理材の一種である可逆性示温材に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to a reversible temperature indicating material, which is a type of temperature control material that utilizes the property of substances whose color tone changes with temperature.
従来、可逆性示温材は温度変化に対して急激な変色を示
すといった温度表示能力に重点をおいて開発されてきた
。したがって、可逆性示温材として提案され、商品化さ
れてきたものは、相転移により変色をする金属ヨウ化物
、分子配向の変化【より変色をする液晶、電子授受によ
り変色を示す有機化合物等、いずれもある特定の温度で
劇的な色調の変化を示す材料である。また、これらの可
逆性示温材料は、応用面でも広範な分野での適用が行わ
れ始め、従来からある示温塗料、ラベノペクレヨンとい
った半製品から、温度計、玩具、衣料品といったものへ
の適用まで、活発な商品開発が行われている。Conventionally, reversible temperature indicating materials have been developed with emphasis on their ability to indicate temperature by rapidly changing color in response to temperature changes. Therefore, the materials that have been proposed and commercialized as reversible temperature indicating materials include metal iodides that change color due to phase transition, liquid crystals that change color due to changes in molecular orientation, and organic compounds that change color due to electron transfer. It is also a material that exhibits a dramatic change in color at certain temperatures. In addition, these reversible temperature-indicating materials have begun to be applied in a wide range of fields, ranging from semi-finished products such as conventional temperature-indicating paints and labenope crayons to thermometers, toys, and clothing. Active product development is currently underway.
しかし、これらの材料及び商品群の使用状況を見ると、
−時的な使用を主とした、使い捨てに近い用途や、せい
ぜい100’C程度までの比較的穏やかな条件での使用
といった用途に限られている。However, if we look at the usage status of these materials and product groups,
- It is limited to applications that are mainly for occasional use, almost disposable, and use under relatively mild conditions of up to about 100'C.
これは、従来品の耐熱限界温度が低く、200℃前後の
温度範囲で分解してしまうためである。This is because the heat resistance limit temperature of conventional products is low and decomposes in the temperature range of around 200°C.
この従来材料の耐熱限界温度の低さは、使用環境の限定
のみならず加工法、適用商品の面でも制約を与えている
。加工法に関しては、例えば、塗製法として広く使われ
ている焼付は塗装などでは、とくに焼付は温度の低い方
法以外はまったく使用できない。また、窯業などで用い
られている釉薬によるガラス化も不可能である。、適用
商品に関しては、耐熱限界温度以上に温度上昇する可能
性のあるものは熱論適用外であるが、その他にも、耐久
消費財に代表される使用年限の極めて長い商品には、示
温性材料の耐熱耐久性が低く、褪色によりその商品価値
を著しく下げてしまう危険性があり、適用が困難であっ
た。This low heat resistance limit temperature of conventional materials imposes restrictions not only on the usage environment but also on processing methods and applicable products. Regarding processing methods, for example, baking, which is widely used as a coating method, cannot be used for painting, and in particular, baking cannot be used at all except at low temperatures. Furthermore, it is impossible to vitrify it using glazes used in the ceramic industry. Regarding applicable products, the thermal theory does not apply to those whose temperature may rise above the heat-resistant limit temperature, but there are other products with extremely long useful life, such as durable consumer goods, that are subject to temperature-indicating materials. It has been difficult to apply because it has low heat resistance and durability, and there is a risk that its commercial value will be significantly lowered due to fading.
示温材料の適用が望まれる商品は非常に多い。There are many products for which temperature-indicating materials are desired.
しかし、従来材料のもつ使用環境、加工法、適用商品の
限界を破るためには、耐熱温度を高める必要があり、広
範な用途に適用することを考えると、最低でも500℃
の耐熱温度が望まれる。しかし、これは従来材料の単な
る改良では不可能である。However, in order to overcome the limitations of the usage environment, processing methods, and applicable products of conventional materials, it is necessary to increase the heat resistance temperature.
A heat-resistant temperature of However, this is not possible by simply improving conventional materials.
本発明者等は、耐熱性を有する示温性顔料を得るべく、
様々な物質に対して熱変色特性を調べるとともに熱変色
特性の改良を行なってきた。その結果、調査対象とした
金属酸化物のうちで、特に熱変色性に優れたものとして
ThCrO4を見い出した。しかしながら、T 12
Cr O4のままでは色調が固定されてしまうため、広
範な用途に供するためには色調の調整ができることが望
ましい。The present inventors, in order to obtain a thermochromic pigment having heat resistance,
We have investigated the thermochromic properties of various substances and improved the thermochromic properties. As a result, among the metal oxides investigated, ThCrO4 was found to be particularly excellent in thermochromic properties. However, T 12
If CrO4 is used as it is, the color tone will be fixed, so it is desirable to be able to adjust the color tone in order to use it for a wide range of applications.
本発明は、上記点に鑑み、ThCrO40色調を調整す
ることを目的としたものである。In view of the above points, the present invention aims to adjust the ThCrO40 color tone.
本発明は、広範な用途に適用するために色調を調整する
ことが可能な可逆性示温材を得るべく最低600℃の耐
熱温度を有する材料を提案するものである。The present invention proposes a material that has a heat resistance temperature of at least 600° C. in order to obtain a reversible temperature indicating material whose color tone can be adjusted in order to be applied to a wide range of applications.
以下、本発明に係る可逆性示温材の一実施例につき詳細
に説明を行なう。Hereinafter, one embodiment of the reversible temperature indicating material according to the present invention will be described in detail.
本発明者等は、耐熱性に優れた金属酸化物からなる示温
性材料として、ThCrO4を見い出し、その示温特性
、熱安定性を詳細に調べた。その結果、ThCrO4は
室温で赤味がかった黄色、150℃で明るい黄赤色に変
色し、耐熱性を有する示温塗料として実用化することが
可能であると確認された。しかしながら、ThCrO4
のままでは、色調が固定されてしまい、広範な用途に供
するためには、色調の調整ができることが望ましい。本
発明は、Tl2CrO4の熱変色性を損なうことなく色
調を調整することを目的になされたものである。The present inventors discovered ThCrO4 as a thermostatic material made of a metal oxide with excellent heat resistance, and investigated its thermostatic properties and thermal stability in detail. As a result, it was confirmed that ThCrO4 changed color from reddish yellow at room temperature to bright yellowish red at 150° C., and could be put to practical use as a thermostatic paint having heat resistance. However, ThCrO4
If left as is, the color tone will be fixed, and it is desirable to be able to adjust the color tone in order to use it for a wide range of purposes. The present invention was made for the purpose of adjusting the color tone of Tl2CrO4 without impairing its thermochromic properties.
而して、本発明で用いる手段は次のとおりである。すな
わち、ThCrO4に対して、Tl2CrO4と同じ結
晶形を有する化合物であるM’ M2VO<(M’:N
aまたはK 、M2: Ca + S rまたBa)を
固溶することによシ色調の調整を行なった。この際、両
者の反応法として固相反応を用いた。反応温度は、50
0℃から650℃の温度範囲である。The means used in the present invention are as follows. That is, for ThCrO4, M'M2VO<(M':N
The color tone was adjusted by solid solution of a or K, M2: Ca + Sr or Ba). At this time, a solid phase reaction was used as the reaction method for both. The reaction temperature was 50
The temperature range is from 0°C to 650°C.
ここで、原料として用いたThCrO4は、T I N
o 3及びKzCrO4を水溶液中で反応させ得られた
ものであり、M ’ M2VO4は、各々Cab、 S
rO,BaOをKVO3もしくはNaVO3と500℃
から650℃の温度範囲で固相反応させたものである。Here, ThCrO4 used as a raw material is T I N
It is obtained by reacting O3 and KzCrO4 in an aqueous solution, and M'M2VO4 is obtained by reacting Cab, S
rO, BaO with KVO3 or NaVO3 at 500℃
The solid phase reaction was carried out in a temperature range of 650°C to 650°C.
ここで、ThCrO4及びM’M 2VO4の合成法は
、従来から知られている方法を用いることができる。本
発明カ示す材料は、(1−z )ThCrO4−zM’
M2VO4の組成を有する化合物である。ここで、M
はナトリウムまたはカリウムであり、M2はカルシウ
ム、ストロンチウムまたはバリウムである。またZの範
囲はO<z<1である。Here, ThCrO4 and M'M2VO4 can be synthesized using conventionally known methods. The material according to the present invention is (1-z)ThCrO4-zM'
It is a compound having a composition of M2VO4. Here, M
is sodium or potassium and M2 is calcium, strontium or barium. Further, the range of Z is O<z<1.
以下、この示温性材料の特性に関して説明を行なう。用
いた試料は、上述の固相反応を行なうことによシ得られ
たものを微粉砕したものである。The characteristics of this temperature-indicating material will be explained below. The sample used was obtained by finely pulverizing the sample obtained by performing the above-mentioned solid phase reaction.
このときの粒径は、約1μmである。The particle size at this time is approximately 1 μm.
まず、z=0.25,0.50,0.75に相当する各
化合物を粉体X線回折法により物質の同定を行なった。First, substances of each compound corresponding to z=0.25, 0.50, and 0.75 were identified by powder X-ray diffraction.
得られたX線回折ピークは、成分比に依存したd値のシ
フトを示していた。このことから、これらの化合物は、
はぼ全域にわたって固溶しているものと考えられる。The obtained X-ray diffraction peak showed a shift in d value depending on the component ratio. From this, these compounds are
It is thought that it is in solid solution throughout the entire area.
これ等固溶体の室温での色調について、T 12 Cr
O+とM1M2VO4を固溶した試料について比較する
と、固溶体の色調はThCr0<の色調と比べ、−様に
黄味を帯びた色となる。ThCrO4と固溶したM1M
2VO4のうちでは、M2がストロンチウムの場合に黄
味を帯びる傾向がより強く、それに続いてカルシウム、
バリウムの順であった。この傾向を示すために、T 1
2Cro<及び0.5ThCrO4−0,5NaM2V
O4の室温での拡散反射光スペクトルを測定し、その結
果得られた色度座標値を第1図に示す。さらにMlにお
いては、ナトリウム、カリウムの順で黄味を帯びる傾向
が見られた。また、この傾向は固溶比率、すなわち組成
式中の2値の増加とともに大きくなる。又第1図同様、
(1−z)ThCr04−zNasrVo4の固溶比率
による室温での色の変化を色度座標を用いて第2図に示
す。Regarding the color tone of these solid solutions at room temperature, T 12 Cr
When comparing samples in which O+ and M1M2VO4 are dissolved in solid solution, the color tone of the solid solution becomes a --like yellowish color compared to the color tone of ThCr0<. M1M in solid solution with ThCrO4
Among 2VO4, when M2 is strontium, the yellowish tendency is stronger, followed by calcium,
This was followed by Valium. To demonstrate this tendency, T 1
2Cro<and 0.5ThCrO4-0,5NaM2V
The diffuse reflection spectrum of O4 at room temperature was measured, and the resulting chromaticity coordinate values are shown in FIG. Furthermore, in Ml, a tendency to become yellowish was observed in the order of sodium and potassium. Moreover, this tendency increases as the solid solution ratio, that is, the binary value in the composition formula increases. Also, similar to Figure 1,
The change in color at room temperature depending on the solid solution ratio of (1-z)ThCr04-zNasrVo4 is shown in FIG. 2 using chromaticity coordinates.
この図からも分かるように、固溶比率により室温での色
調を、若干赤味がかった黄色を呈するThCrO4から
、黄緑がかった黄色までの範囲で調整することができる
。As can be seen from this figure, the color tone at room temperature can be adjusted in the range from slightly reddish-yellow ThCrO4 to yellowish-greenish yellow by changing the solid solution ratio.
次に、熱変色特性について述べる。各固溶体において、
M’M 2VO4の固溶比率分かなシ増やしても、T
12 Cr 04の有する熱変色特性はそれほど劣化し
ない。各試料を150℃にして、肉眼による確認を行な
ったところ、固溶比率Zを0.9程度まで増やしても充
分熱変色特性が確認できる。しがし、MlM 2VO<
自体の色が白であることから、固溶比率2を極端に増や
すことは、色を薄めてしまう効果が現われ実用上あまり
好ましくない。実用上支障がないと思われるZの範囲は
、概ね0.75以下である。いくつかの代表的な試料に
ついて、各試料の室温、75℃、150℃の色を三属性
値により表わし第1表に示す。また室温色と75℃及び
150℃における色の違いを示すために、ビuv 色差
を計算した結果も同時に第1表に示す。Next, the thermochromic properties will be described. In each solid solution,
Even if the solid solution ratio of M'M 2VO4 is increased, T
The thermochromic properties of 12Cr 04 do not deteriorate much. When each sample was heated to 150° C. and visually confirmed, sufficient thermal discoloration characteristics were confirmed even when the solid solution ratio Z was increased to about 0.9. Shigashi, MIM 2VO<
Since the color itself is white, extremely increasing the solid solution ratio 2 has the effect of diluting the color, which is not very preferable in practice. The range of Z that is considered to cause no practical problems is approximately 0.75 or less. The colors of several representative samples at room temperature, 75°C, and 150°C are expressed by three attribute values and are shown in Table 1. In addition, in order to show the difference between the room temperature color and the color at 75° C. and 150° C., the results of calculating the UV color difference are also shown in Table 1.
表中で、NaCaVO<を固溶した例では、固溶比率が
0.5とかなり大きいにもかかわらず、それほど色差が
劣化していないことがわかる。In the table, it can be seen that in the example in which NaCaVO< is dissolved in solid solution, the color difference is not significantly deteriorated even though the solid solution ratio is quite large at 0.5.
第1表 各温度における色と変色の大きさ本発明におい
て示される固溶体は、いづれも室温から600℃までの
温度範囲において、融解も、分解による質量変化も確認
されなかった。つまり、これらの固溶体は、室温から6
00℃までの温度範囲において熱的に安定であるといえ
る。この熱安定性を実際に確認する意味で、耐熱ガラス
上に釉薬による焼き付けを行なう試験を行なった。この
試験は、該示温材料の加工法を含めた広範な用途への適
合性を確認するための試験である。使用した釉薬は、酸
化鉛、酸化ホウ素を含有した比較的低融点のもので、内
融点は580℃である。固溶比率が0.5の各固溶体試
料1部に対して、釉薬1部を乳鉢にとり、良く混合して
インク化した後、結晶化ガラスの上にスクリーン印刷を
行なった。Table 1 Color and magnitude of discoloration at various temperatures For the solid solutions shown in the present invention, neither melting nor mass change due to decomposition was observed in the temperature range from room temperature to 600°C. In other words, these solid solutions can be heated from room temperature to 6
It can be said that it is thermally stable in a temperature range up to 00°C. In order to actually confirm this thermal stability, a test was conducted in which glaze was baked onto heat-resistant glass. This test is a test to confirm the suitability of the temperature-indicating material to a wide range of uses including processing methods. The glaze used contained lead oxide and boron oxide and had a relatively low melting point, with an internal melting point of 580°C. For 1 part of each solid solution sample having a solid solution ratio of 0.5, 1 part of the glaze was placed in a mortar, mixed well to form ink, and then screen printed on crystallized glass.
塗布面分乾燥した後、580℃10分間の条件で、焼付
けを行った。焼き付けを行なった結果、特に色調の劣化
等は見られず、塗布試料の変色も粉体の状態での変色と
同様であった。なお、従来より商品化されてきている金
属ヨウ化物等の示温塗料では、釉薬による高温での焼付
けを行なうことができなかった。After drying the coated surface, baking was performed at 580° C. for 10 minutes. As a result of baking, no particular deterioration in color tone was observed, and the discoloration of the coated sample was similar to that in the powder state. It should be noted that with temperature-indicating paints such as metal iodides that have been commercialized in the past, it has not been possible to perform baking at high temperatures using glazes.
本発明の可逆性示温材料における利点を以下に示す。 The advantages of the reversible temperature indicating material of the present invention are shown below.
(1) 従来提案されていた可逆性示温材に比べ、は
るかに高い耐熱性を有するT1zCrO4の色調を熱変
色特性、耐熱性をほとんど損なうことなく調整すること
ができる。このことから、高温に達する箇所へ可逆性示
温材を附加することが可能となり、色調の調整により、
適用範囲をさらに広げることができる。(1) The color tone of T1zCrO4, which has much higher heat resistance than conventionally proposed reversible temperature indicating materials, can be adjusted without substantially impairing its thermochromic properties and heat resistance. This makes it possible to add reversible temperature indicating materials to areas that reach high temperatures, and by adjusting the color tone,
The scope of application can be further expanded.
従来性なうことのできなかった、釉薬や熱硬化性樹脂な
どによる塗布法が利用出来るため、加工法の面で制約が
少ない。Since coating methods using glazes and thermosetting resins, which were previously unavailable, can be used, there are fewer restrictions in terms of processing methods.
熱的に安定な金属酸化物であるために、熱による褪色を
起こしにくく、長期にわたる安定した特性を有すること
から、耐久消費財などへの適用も可能であるっ
色調調整が可能となることで、デザイン上の色調調整の
要求にも答えることができるため適用可能範囲を広くす
ることができる。As it is a thermally stable metal oxide, it does not easily fade due to heat and has stable properties over a long period of time, making it possible to apply it to durable consumer goods. , the range of applicability can be widened because it can also respond to requests for color tone adjustment in design.
(2)材料自体の熱変色特性についても、昇温時と降温
時における変色にヒステリシスがなく、温度表示の再現
性が良い。(2) As for the thermochromic properties of the material itself, there is no hysteresis in discoloration when the temperature rises or falls, and the reproducibility of temperature display is good.
第1図および第2図は、本発明に係る可逆性示温材の色
状態のグラフ図を示す。FIG. 1 and FIG. 2 show graphs of color states of the reversible temperature indicating material according to the present invention.
Claims (1)
ことにより得られ、組成式(1−z)Tl_2CrO_
4−zM^1M^2VO_4において、M^1がナトリ
ウムまたはカリウムであり、M^2がカルシウム、スト
ロンチウムまたはバリウムであり、 zが0<z<1の範囲にあることを特徴とする可逆性示
温材。[Claims] 1. Obtained by solid solution of thallium chromate and vanadate compound, having the composition formula (1-z) Tl_2CrO_
4-zM^1M^2VO_4, M^1 is sodium or potassium, M^2 is calcium, strontium or barium, and z is in the range of 0<z<1. Material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28133587A JPH01122926A (en) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | Reversible temperature indicating material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28133587A JPH01122926A (en) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | Reversible temperature indicating material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01122926A true JPH01122926A (en) | 1989-05-16 |
Family
ID=17637671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28133587A Pending JPH01122926A (en) | 1987-11-06 | 1987-11-06 | Reversible temperature indicating material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01122926A (en) |
-
1987
- 1987-11-06 JP JP28133587A patent/JPH01122926A/en active Pending
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