JP7209687B2 - 料理用品用温度表示体 - Google Patents
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Description
- コアと接触し、無機または有機-無機ハイブリッド材料を含む内層と:
- 内層の材料とは異なる無機または有機-無機ハイブリッド材料を含む外層と
である少なくとも2つの層を含む粒子に関する。
- 本発明の粒子は、食品調理温度を中心とする目的とする温度範囲全体にわたって、顕著な視認性およびコントラストのある色変化を有する熱変色性機能を被膜に提供することを可能にする;
- 本発明の粒子は、健康および味覚の理由のみならず、安全性の理由により、および料理用品の被膜を破損するおそれがある瞬間的過熱を制限するために必要とされる、食品調理の際の温度の良好な検証を提供することができる;
- 本発明の粒子は、あらゆる種類の化合物と適合性であり、セラミック、エナメル、ゾル-ゲルまたはPTFEを含むフルオロカーボン樹脂であってもよい、あらゆる種類の被膜中に含ませることができる;
- 本発明の粒子は、高温を含む、油または脂質の存在下における使用に適合性である。なぜなら、当該粒子は脂質または油に関して不活性であり、金属ビスマスの生成は観察されないからである;
- 本発明の粒子は、厳しい化学処理に感受性ではない;
- 本発明の粒子は、可逆的熱変色性、すなわち、熱の効果による色の変化の後に温度が下降した際に、当該粒子は、その初期状態および初期色へと復帰し、この色変化サイクル(可逆性)を無限に反復することができる;
- 本発明の粒子は、高温において高い熱安定性を示し、半導体の融点まで、たとえばBi2O3の場合800℃まで、安定である;
- 本発明の粒子は、酸による分解に抵抗性であり、具体的には、フッ化水素酸に感受性ではなく、そのため、Bi2O3の場合にポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の存在下でもビスマスオキシフルオリド(BiOF)が生成しない;
- 本発明の粒子は、特に摩擦に対して抵抗性である;
- 本発明の粒子のシェルは透明であり、粒子のコアの色の認識に影響せず、粒子のコアのサーモクロミズムの観察を妨害しない;
- 本発明の粒子は、前述の全てのこれらの性能特徴の組み合わせのため、改善された使用に関する耐久性を有する。
- コアと接触し、無機または有機-無機ハイブリッド材料を含む内層と:
- 内層の材料とは異なる無機または有機-無機ハイブリッド材料を含む外層と、
である少なくとも2つの層を含む粒子に関する。
- V2O5は、室温において橙色がかった黄色を有する;
- Bi2O3は、室温において、オフホワイト、淡黄色、または非常に淡い黄色を有する;
- BiVO4は、室温において黄色を有する。
- WO3、Ce2O3およびIn2O3は、Bi2O3の色と非常に近い色を有する;
- Fe2O3は、室温において橙色がかった赤色を有する;および
- パイロクロア半導体Y1.84Ca0.16Ti1.84V0.16O1.84は、室温において、橙色がかった黄色を有する。
- 3:1のBi2O3対Co3(PO4)2の質量比を有する、Bi2O3(室温において淡黄色)とCo3(PO4)2(熱安定性、紫色)との混合物;この混合物は室温において藤色であり、200℃において緑色に変化する;
- 1:3のBi2O3対LiCoPO4の質量比を有する、Bi2O3(室温において淡黄色)とLiCoPO4(熱安定性、紫色)との混合物;この混合物は室温において紫色であり、200℃において灰色に変化する;
- 30:1のBi2O3対CoAl2O4の質量比を有する、Bi2O3(室温において淡黄色)とCoAl2O4(熱安定性、青色)との混合物;この混合物は室温において青色であり、200℃において緑色に変化する;
- 1:1のV2O5対Cr2O3の質量比を有する、V2O5(室温において橙色がかった黄色)とCr2O3(熱安定性、緑色)との混合物;この混合物は室温において緑色であり、200℃において褐色に変化する;
- 1:4のY1.84Ca0.16Ti1.84V0.16O1.84対Co3(PO4)2の質量比を有する、Y1.84Ca0.16Ti1.84V0.16O1.84(室温において橙色がかった黄色)とCo3(PO4)2(熱安定性、紫色)との混合物;この混合物は室温において緑色であり、200℃において灰色に変化する。
i) 熱変色性半導体を提供する工程と;
ii) 加水分解-縮合段階を開始するために、工程i)で提供される粉末を、少なくとも1種の金属アルコキシドゾル-ゲル前駆体、水、およびアルコールの混合物中に分散させ、得られる混合物を連続的に撹拌する工程と;
iii) 工程ii)で得られる粒子を、反応しなかった反応剤および溶媒から分離する工程と;
iv) 工程iii)で得られる粒子に、200℃と600℃との間の温度において少なくとも10分間にわたる熱処理を施す工程と;
v) 工程iv)で得られる粒子を、流動床反応器内に配置し、反応器を100℃と500℃との間の温度に加熱する工程と;
vi) 加熱された反応器中に、金属酸化物前駆体と交替する水を配置する工程と;
vii) コア-シェル構造を有する粒子を得る工程。
- 結合層またはプライマー層または結合プライマーとも呼ばれる、基材に直接付着される第1層;この層が基材に対して堅固に接着すること、およびこの層がその機械的特性、硬度、耐引掻性の全てを有する被膜を提供することが好ましい;
- 本発明の熱変色性顔料組成物を含む層であって、熱安定性結合剤と結合してもよく、かつ熱安定性顔料と組み合わせられてもよい層;この層は、装飾層またはデコールとも呼ばれる;
- 仕上層と呼ばれる連続的かつ透明な表面層;この層は、熱変色性顔料組成物の層を摩耗から保護し、かつ被膜にその非粘着特性を提供しつつ、熱変色性顔料組成物の層の完全な視認性を可能にする。
本発明のコア-シェル構造粒子のシェルの品質の巨視的評価を実施するために、2種の観察を行う:
- 本発明の粒子の維持される色および熱変色特性の視覚的観察:この検証は、室温および100℃と300℃との間の温度への加熱後における、粒子のコアに被包されていない熱変色性半導体の色変化と、本発明の粒子のコアに被包された同一の熱変色体の色変化との比較に基づく;色の差は最小限でなければならない;
- 粒子の油試験:この試験は、脂肪を用いる調理による料理用品の使用条件を模倣することにより、粒子中に被包された熱変色性半導体に提供される保護の有効性を評価することからなる。
この試験を、以下のように実施する。
・ 試験される被包されている熱変色性半導体または被包されていない熱変色性半導体を100mLのビーカー内に配置する;25mLのピーナッツ油を添加する;スパチュラを用いて熱変色性半導体を手動で分散させる;
・ ビーカーを、200℃における9時間にわたる熱処理、または加速試験のための270℃における2時間にわたる熱処理のために、炉の中に配置する;
・ ビーカーを炉から取り出し、開放空気中で冷えるままにし、次いで熱変色性半導体を濾取および洗浄し、その色およびサーモクロミズムを観察する;(油試験前および油試験後の熱変色性半導体間の)サーモクロミズムの色差は最小でなければならない。
・ 炉を熱いままにした際に、熱変色性半導体ベッドの色の均質性を観察する;
・ 冷却後に、上澄み油の色を観察する。次いで、過剰の油を除去した後に、熱変色性半導体ベッドの色およびその均質性を、格付けスケールにより格付けする。
- 油試験:物品の底を油で被覆し、9時間にわたって200℃に加熱する。
- ステーキの調理:10枚のステーキを連続して物品中で調理する。
- 使用試験:可能な限り綿密に物品の日常的使用を模倣するために、物品中で、ステーキ、ポテト、サヤインゲン、ラムチョップおよびクレープを交替で調理する。
- 熱安定性顔料:Co3(PO4)2(室温において紫色)、
- 熱変色性半導体:粉末形態のBi2O3(室温においてわずかに黄色の色味を有するオフホワイト)、
- シリカシェル:前駆体としてテトラエトキシシラン(TEOS)を用いるゾル-ゲル法により得られる、
- 30%シリカを有する水溶液の形態にあるコロイダルシリカ、
- イソプロピルアルコール、
- アルミナシェル:トリメチルアルミニウム(TMA)、
- ゾル-ゲル硬化前駆体:メチルトリメトキシシラン(MTMS)またはメチルトリエトキシシラン(MTES)、
- 有機酸:酢酸、
- 増粘剤:メタクリル酸およびアクリル酸エステルのコポリマー、
- 溶媒:プロピレングリコール
- 油:ピーナッツ油、
- 結合剤:分散物の形態のPTFE。
- VMI社により販売されている、Supertest剪断ブレードを取り付けたRaineriミキサー
酸化ビスマスは、バリアを形成し、熱変色性半導体を外部環境から隔離するシリカシェルに被包される。反応媒体中へのBi2O3粉末の良好な分散の後、アルカリ性条件下、アルコキシシラン前駆体を用いるゾル-ゲル法によりシリカシェルを形成する。デカンテーションの後、粉末を回収、洗浄、および乾燥させる。次いで、脂肪に対して完全に不浸透性にするために、そのように形成したシェルを熱処理により緻密化する。次いで、原子層堆積法により、内部シリカ層に対してアルミナの堆積物を付着させる。コアがBi2O3を含むコア-シェル構造を有する粒子が得られる。
<1.1 工程i): 分散>
500gのBi2O3半導体粉末を、粗いふるいにかけて、凝集物を除去する。
この工程は、シリカ前駆体の加水分解-縮合段階の開始に相当する。
次いで、合成溶媒および反応しなかった反応剤の洗浄除去と組み合わせられるデカンテーションによって、工程ii)で得られる粒子を取り出す。
内部シリカ層を可能な限り不浸透性にするために、最後の熱緻密化工程を行う。
175mLの反応器に100gのBi2O3/SiO2粒子を充填する。窒素フラッシュをしながらチャンバーを180℃まで上昇させ、数時間にわたって流動床中の生成物が乾燥するままにする。
ALDによるアルミナの堆積のために、用いられる前駆体はトリメチルアルミニウム(TMA)および水である。得られる反応生成物はメタンである。方法を、オンラインの残留ガス分析(RGA-残留ガス分析器)により追跡して、前駆体の添加を点検する。
このTMA/H2Oサイクルを、100回にわたって反復する。
100サイクルのTMA/H2O堆積の後、反応器を冷却させ、粉末を取り出す。この得られる粉末状黄色粉末は、Bi2O3がシリカおよび次いでアルミナに被覆されている本発明のコア-シェル粒子を含む。
最初に、油試験を用いて、本発明のコア-シェル粒子の粉末を評価する。
以下の表に示されるように、270℃の油浴中2時間後の粉末の色を、他の粉末との比較により格付けする。
実施例1に記載される工程i)~iv)と同一であるが、工程v)~vii)を用いない方法により、Bi2O3粒子を調製する。そして、粉末状黄色粉末が得られる。この粉末は、油試験に対するまずまずの抵抗性(7/10の格付け)を示す。
最初に、以下に記載する配合にしたがって、リン酸コバルトCo3(PO4)2に基づく熱安定性紫色顔料を含む顔料ペーストを調製する。
<3.1 第1層の調製>
既知の慣用の方法にしたがって、フルオロカーボン樹脂、結合樹脂、および無機補強充填材に基づく被覆剤組成物を調製する。予め形成されたアルミニウムキャップの内側にエアガンによって付着させる前に、この被覆剤組成物を濾過する。この基材は、最初に脱脂され、基材表面に対する被覆剤組成物のより良好な接着のためにホコリを払い、次いでその比表面積を増大させるために基材を処理する。5ミクロン~50ミクロンの厚さの少なくとも1つの層として、被膜を付着させる。多層塗布の場合、それぞれの層は、次の層の塗布の前に乾燥される。
PTFE分散物、溶媒、および慣用の添加剤を含む無色の被覆剤組成物を調製する。表面層は、第1層と同一の方法により、第1層およびデコール上に作製される。
このように作製した被膜の品質および熱変色性表示体の品質を、被膜の色およびサーモクロミズムの視覚的観察により評価する。
実施例1に記載される工程i)~iv)と同一の方法により、Bi2O3粒子を調製し、次いで、工程ii)~iv)を二回目も全く同一に反復する。そして、粉末状淡黄色粒子の粉末が得られる。
しかしながら、これらの粒子は、油試験において劣悪な抵抗性を示す。
実際、270℃の油浴中2時間後の粉末の色を、以下の表に示す他の粉末との比較により格付けする。
実施例1に記載される工程i)およびv)~vii)と同一であるが、工程ii)~iv)を用いない方法により、Bi2O3粒子を調製する。したがって、内層は作製されず、外層のみが作製される。
Claims (13)
- コア-シェル構造を有する粒子であって、コアは、少なくとも1種の熱変色性半導体を含み、シェルは、以下の少なくとも2つの層:
- コアと接触し、無機または有機-無機ハイブリッド材料を含む内層と:
- 内層の材料とは異なる無機または有機-無機ハイブリッド材料を含む外層と、
を含み、前記シェルの内層の無機または有機-無機ハイブリッド材料は、1種または複数種のケイ素酸化物を含む材料であり、前記シェルの外層の無機または有機-無機ハイブリッド材料は、1種または複数種のアルミニウム酸化物を含む材料であることを特徴とする粒子。 - 前記シェルの層は連続的であることを特徴とする、請求項1に記載の粒子。
- 前記熱変色性半導体は、Bi2O3、Fe2O3、V2O5、WO3、CeO2、In2O3、パイロクロア半導体Y1.84Ca0.16Ti1.84V0.16O1.84、BiVO4、およびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1または2に記載の粒子。
- 前記コアは、少なくとも1種の熱安定性顔料、および/または第1とは異なる第2の熱変色性半導体をさらに含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の粒子。
- i) 熱変色性半導体を提供する工程と;
ii) 加水分解-縮合段階を開始するために、工程i)で提供される粉末を、少なくとも1種の金属アルコキシドゾル-ゲル前駆体、水、およびアルコールの混合物中に分散させ、得られる混合物を連続的に撹拌する工程であって、前記金属アルコキシドゾル-ゲル前駆体はアルコキシシラン前駆体である工程と;
iii) 工程ii)で得られる粒子を、反応しなかった反応剤および溶媒から分離する工程と;
iv) 工程iii)で得られる粒子に、200℃と600℃との間の温度における少なくとも10分間にわたる熱処理を施す工程と;
v) 工程iv)で得られる粒子を、流動床反応器内に配置し、反応器を100℃と500℃との間の温度に加熱する工程と;
vi) 加熱された反応器中に、金属酸化物前駆体と交替する水を配置する工程であって、前記金属酸化物前駆体はアルミニウム前駆体である工程と;
vii) コア-シェル構造を有する粒子を得る工程と、
を含むことを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の粒子を製造する方法。 - 工程i)と工程ii)との間に、熱変色性半導体を熱処理する工程を含み、該熱処理を、100℃と600℃との間の温度で実施することを特徴とする請求項5に記載の方法。
- 前記金属アルコキシドゾル-ゲル前駆体は、テトラエトキシシラン(TEOS)であることを特徴とする請求項5または6に記載の方法。
- 前記アルミニウム前駆体は、トリメチルアルミニウム(TMA)であることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載の粒子の少なくとも1種を含むことを特徴とする熱変色性顔料組成物。
- 少なくとも1種の熱安定性顔料をさらに含むことを特徴とする請求項9に記載の熱変色性顔料組成物。
- 請求項9または10のいずれかに記載の熱変色性顔料組成物を含むことを特徴とする焦げ付き防止被膜。
- 請求項9または10のいずれかに記載の熱変色性顔料組成物および/または請求項11に記載の焦げ付き防止被膜のいずれかを含むことを特徴とする料理用品。
- 熱処理が加えられることが意図されている物品、特に料理用品、または熱を発生させることが意図されている物品における、請求項1から4のいずれかに記載の粒子、請求項9または10のいずれかに記載の熱変色性顔料組成物、または請求項11に記載の焦げ付き防止被膜の、温度表示体としての使用。
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