JP7272528B2 - CERAMIC BODY, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND TEMPERATURE INDICATE ARTICLE - Google Patents

CERAMIC BODY, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND TEMPERATURE INDICATE ARTICLE Download PDF

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本発明は、サーモクロミック性を有するセラミック体(セラミック製サーモクロミック体ともいう)およびその製造方法、ならびにこのセラミック体を含有する示温性物品に関する。 The present invention relates to a ceramic body having thermochromic properties (also referred to as a ceramic thermochromic body), a method for producing the same, and a temperature indicating article containing this ceramic body.

熱エネルギーにより色が変化することをサーモクロミック現象と呼び、温度変化を視覚による色変化から直感的に感じることができるため、多くの分野で研究されている。これまでにサーモクロミック現象を示す材料は、有機系材料が多く100℃以下での使用に限定されており、耐熱性の高いものでも200℃以上での利用は不可能であり、高温耐久性や高温変色温度域において制約があった。例えば、土鍋、フライパンなどの加熱用調理器具は加熱開始から短時間で200~300℃に達することから、この程度の温度領域で強いサーモクロミック性を示す材料が望まれている。 The change in color due to thermal energy is called the thermochromic phenomenon, and it is being researched in many fields because temperature changes can be intuitively felt from visual color changes. Many of the materials that exhibit the thermochromic phenomenon so far are organic materials and are limited to use at temperatures below 100°C. There was a restriction in the high temperature discoloration temperature range. For example, cooking utensils for heating such as earthenware pots and frying pans reach 200 to 300° C. in a short time after starting heating, so materials exhibiting strong thermochromic properties in this temperature range are desired.

耐熱性が期待される無機系サーモクロミック材料としては、酸化第二鉄を用いた材料が知られており(特許文献1)、温度変化に伴い、赤色から赤黒色へ可逆的に変化するが、この色変化に限られている。また、酸化ビスマス系化合物を用いた材料が知られている(特許文献2)。さらに、チタン酸バリウム系化合物を用いた材料が本出願人により出願されている(特許文献3)。酸化バナジウムを用いた板ガラスが試験販売の段階であるが、強い毒性が問題である。酸化テルル等の材料も報告されているが、研究段階で毒性の問題もあり、いまだに実用には至っていない。 As an inorganic thermochromic material expected to have heat resistance, a material using ferric oxide is known (Patent Document 1). Limited to this color change. A material using a bismuth oxide-based compound is also known (Patent Document 2). Furthermore, the present applicant has applied for a material using a barium titanate-based compound (Patent Document 3). Plate glass using vanadium oxide is at the stage of trial marketing, but its strong toxicity is a problem. Materials such as tellurium oxide have also been reported, but they have not yet been put to practical use due to the problem of toxicity at the research stage.

特表2015-508106号公報Japanese translation of PCT publication No. 2015-508106 特許第5027983号公報Japanese Patent No. 5027983 特開2018-141112号公報JP 2018-141112 A

しかしながら、酸化ビスマス系化合物、酸化バナジウム系化合物等は毒性を有するなどの問題もあり、家庭用土鍋等の加熱用陶磁器製品、熱による危険を視覚的に察知できる工場等における高温配管類用途などには、使用することが困難であった。特に、1000℃以上の加熱に耐え、25℃から500℃程度の雰囲気温度の変化に伴い、色が可逆的に変化する特性を有するサーモクロミック性を有するセラミック体は知られていない。 However, bismuth oxide-based compounds and vanadium oxide-based compounds have problems such as toxicity. was difficult to use. In particular, there is no known thermochromic ceramic body that can withstand heating at 1000° C. or higher and reversibly change color with changes in ambient temperature from about 25° C. to 500° C.

本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、ビスマスやバナジウムに比較して安価であると共に、毒性も殆どないセラミック製サーモクロミック体およびその製造方法ならびにこのセラミック体を含有する示温性物品の提供を目的とする。 The present invention has been made to deal with such problems, and includes a ceramic thermochromic body that is less expensive than bismuth and vanadium and has almost no toxicity, a method for producing the same, and this ceramic body. The object is to provide a temperature-indicating article.

本発明のセラミック体は、フェライト系化合物からなり、25℃から300℃への温度上昇に伴い可逆的に色が変化するサーモクロミック性を有するセラミック体である。
上記フェライト系化合物がスピネル型の結晶構造を有する化合物、ペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物およびガーネット型の結晶構造を有する化合物から選ばれた少なくとも1つを含むフェライト系化合物であり、
上記サーモクロミック性は、温度200℃以上で色差(ΔE)4.0以上および温度300℃以上で色差(ΔE)6.0以上に色が変化することを特徴とする。
The ceramic body of the present invention is made of a ferrite compound and is a thermochromic ceramic body that reversibly changes color as the temperature rises from 25°C to 300°C.
The ferrite-based compound is a ferrite-based compound containing at least one selected from a compound having a spinel-type crystal structure, a compound having a perovskite-type crystal structure, and a compound having a garnet-type crystal structure,
The thermochromic property is characterized by a color change with a color difference (ΔE) of 4.0 or more at a temperature of 200° C. or higher and a color difference (ΔE) of 6.0 or more at a temperature of 300° C. or higher.

本発明のフェライト系化合物からなるセラミック体の中で、(1)上記スピネル型の結晶構造を有する化合物がMFe(ただし、MはLi、Zn、およびMgから選ばれた少なくとも1つの元素)であり、(2)上記ペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物がNFeO(ただし、NはLa、Y、Gd、およびNdから選ばれた少なくとも1つの元素)であり、(3)上記ガーネット型の結晶構造を有する化合物がLFe12(ただし、LはY、Sm、Gd、およびErから選ばれた少なくとも1つの元素)であることを特徴とする。
また、上記MFeにおけるFeの一部がAlで置換されたM(Fe1-xAl(ただし、x=0~0.2モル)であることを特徴とする。
Among the ceramic bodies made of the ferrite-based compound of the present invention, (1) the compound having a spinel-type crystal structure is MFe 2 O 4 (where M is at least one selected from Li 2 , Zn, and Mg). (2) the compound having a perovskite-type crystal structure is NFeO 3 (where N is at least one element selected from La, Y, Gd, and Nd); and (3) the garnet The compound having a crystal structure of the type L 3 Fe 5 O 12 (where L is at least one element selected from Y, Sm, Gd and Er).
Further, the MFe 2 O 4 is M(Fe 1-x Al x ) 2 O 4 (where x=0 to 0.2 mol) in which part of Fe in MFe 2 O 4 is replaced with Al.

上記本発明のセラミック体の製造方法は、酸化物、水酸化物および炭酸塩の少なくとも1つから選ばれた鉄の化合物と、酸化物および炭酸塩の少なくとも1つから選ばれた上記M、上記Nまたは上記Lの化合物とを混合する工程と、この混合物を、空気中、900~1300℃で焼成する工程とを備えることを特徴とする。 The method for producing a ceramic body of the present invention comprises: an iron compound selected from at least one of oxides, hydroxides and carbonates; It is characterized by comprising a step of mixing with N or the compound of L above, and a step of firing this mixture at 900 to 1300° C. in the air.

本発明の示温性物品は、温度変化に伴い可逆的に色が変化する可逆的示温性を有する上記セラミック体を含むことを特徴とする。 The temperature indicating article of the present invention is characterized by including the above ceramic body having reversible temperature indicating properties such that the color changes reversibly with temperature change.

本発明のセラミック体は、温度200℃以上で色差(ΔE)4.0以上および温度300℃以上で色差(ΔE)6.0以上を示すフェライト系化合物であるので、1000℃以上の加熱に耐え、25℃~500℃の温度域において、温度の変化に伴い可逆的に色が変化する。このため、温度の変化を視覚的に検知することが容易にできる。 The ceramic body of the present invention is a ferrite compound that exhibits a color difference (ΔE) of 4.0 or more at a temperature of 200° C. or higher and a color difference (ΔE) of 6.0 or more at a temperature of 300° C. or higher. , in the temperature range of 25° C. to 500° C., the color changes reversibly with changes in temperature. Therefore, it is easy to visually detect a change in temperature.

フェライトのサーモクロミック性を示す図である。It is a figure which shows the thermochromic property of a ferrite. スピネル型フェライトのサーモクロミック性を示す図である。It is a figure which shows the thermochromic property of a spinel-type ferrite. 置換スピネル型フェライトのサーモクロミック性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing thermochromic properties of substituted spinel ferrite; ペロブスカイト型フェライトのサーモクロミック性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the thermochromic properties of perovskite ferrite; 置換ペロブスカイト型フェライトのサーモクロミック性を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing thermochromic properties of substituted perovskite ferrite;

フェライト系材料は、一般に磁性材料であることから、電子部品としての記憶媒体、電気製品としてのモーターなどに広く使われているが、サーモクロミック材料として利用されているものはなく、ほとんど研究されていない。しかしながら、遷移金属含有チタン酸バリウム、β‐ユークリプタイト、β-スポジュメンなど、耐熱性の高い無機系サーモクロミック材料の開発を研究する中で、フェライト系の結晶を析出したものが優れたサーモクロミック性を示すことを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。 Ferrite materials are generally magnetic materials, so they are widely used in storage media as electronic parts and motors as electric products, but they are not used as thermochromic materials and are hardly studied. do not have. However, in the course of researching the development of inorganic thermochromic materials with high heat resistance, such as transition metal-containing barium titanate, β-eucryptite, and β-spodumene, excellent thermochromic materials with precipitated ferrite crystals were found. found to exhibit sexuality. The present invention is based on such findings.

フェライトには、基本的にその結晶構造によってスピネル型(MFeで表す組成)、ペロブスカイト型(NFeOで表す組成)、ガーネット型(LFe12で表す組成)およびマグネトプランバイト型(RFe19で表す組成)の4種類がある。これらの各フェライトには、さらにその組成によって様々な種類のものがある。 Ferrites are basically divided into spinel type (composition represented by MFe2O4 ), perovskite type (composition represented by NFeO3 ) , garnet type (composition represented by L3Fe5O12 ) and magnetoplumbite, depending on their crystal structure . There are four types of type (composition represented by RFe 6 O 19 ). Each of these ferrites further has various types depending on its composition.

上記フェライトの中で、本発明に使用できるフェライトは、スピネル型の結晶構造を有する化合物、ペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物およびガーネット型の結晶構造を有する化合物から選ばれた少なくとも1つを含むフェライト系化合物である。これらのフェライト系化合物の中でも、サーモクロミック性が温度200℃以上で色差(ΔE)4.0以上および温度300℃以上で色差(ΔE)6.0以上に色が変化するフェラトである。好ましくは、25℃を基準として、200℃で色差(ΔE)4.0以上および温度300℃で色差(ΔE)6.0以上である。200℃以上で色差(ΔE)4.0以上および300℃以上で色差(ΔE)6.0以上であるので、温度変化に対してフェライトの色の変化が著しく、または極めて著しく色が変化する。 Among the above ferrites, the ferrite that can be used in the present invention is a ferrite containing at least one selected from a compound having a spinel-type crystal structure, a compound having a perovskite-type crystal structure, and a compound having a garnet-type crystal structure. It is a system compound. Among these ferrite compounds, ferrite has a thermochromic property that changes color to a color difference (ΔE) of 4.0 or more at a temperature of 200° C. or higher and a color difference (ΔE) of 6.0 or more at a temperature of 300° C. or higher. Preferably, the color difference (ΔE) is 4.0 or more at 200°C and the color difference (ΔE) is 6.0 or more at 300°C, based on 25°C. Since the color difference (ΔE) is 4.0 or more at 200° C. or higher and 6.0 or more at 300° C. or higher, the color of ferrite changes remarkably or extremely remarkably with temperature changes.

サーモクロミック性はCIE-Lを算出することで温度による色変化を数値化した(JIS Z 8781)。サーモクロミック性の測定は、ミノルタ(株)製CR-300色彩色差計を用い、Yxy値を測定し、それより一般的な表色系であるCIE-L表色系へ変換した。変換式および色差ΔEの計算式を数1に示す。 For thermochromic properties, CIE-L * a * b * was calculated to quantify color change due to temperature (JIS Z 8781). Thermochromic properties are measured using a CR-300 color difference meter manufactured by Minolta Co., Ltd., measuring the Yxy value, and converting it to the CIE-L * a * b * color system, which is a more general color system. bottom. Formula 1 shows the conversion formula and the formula for calculating the color difference ΔE.

Figure 0007272528000001
Figure 0007272528000001

表色系において、Lは明るさを表しており、L=0が黒を、L=100が白を表している。aおよびbは色の方向を示しており、+aは赤方向、-aは緑方向を示しており、+bは黄方向、-bは青方向を示している。また、それぞれ数値の絶対値が大きくなるに従って色あざやかになり、小さくなるに従ってくすんだ色になる。 In the L * a * b * color system, L * represents brightness, L * =0 represents black, and L * =100 represents white. a * and b * indicate the color direction, +a * indicates the red direction, -a * indicates the green direction, +b * indicates the yellow direction, and -b * indicates the blue direction. Also, as the absolute value of each numerical value increases, the color becomes brighter, and as the absolute value decreases, the color becomes duller.

色差ΔEの値に対する色の変化を右側に示すと以下のようになる。
0 ~0.5未満 :目視により極めて僅かに異なる
0.5~1.5未満 :僅かに異なる
1.5~3.0未満 :感知し得るほどに異なる
3.0~6.0未満 :著しく異なる
6.0~12.0未満:極めて著しく異なる
12.0以上 :別の色系になる
The change in color with respect to the value of the color difference ΔE is shown on the right as follows.
0 to less than 0.5: very slightly different by visual observation 0.5 to less than 1.5: slightly different 1.5 to less than 3.0: appreciably different 3.0 to less than 6.0: significantly different Different 6.0 to less than 12.0: Extremely different 12.0 or more: Become a different color system

サーモクロミック性を測定するための試料は、以下の方法で作製した。鉄の酸化物とフェライトを形成する他の必要な成分の所定量を湿式ボールミルにより混合する。例えば調合物が20gの場合、水40mlを加えて、8時間程度ボールミルにより混合する。混合物を約100℃で乾燥後、乳鉢で粉砕し、900~1300℃で約1時間程度焼成することにより、各種フェライトを合成した。これを湿式ボールミルで粉砕、乾燥後、プレス成形し、循環式オーブンで加熱して、色彩色差計測定試料とした。測定温度は25℃~300℃とした。CIE-Lにおいて25℃を基準として所定温度での値を測定し、色差(ΔE)を計算することによりサーモクロミック性を調べた。 A sample for measuring thermochromic properties was prepared by the following method. Predetermined amounts of iron oxide and other necessary ferrite-forming ingredients are mixed in a wet ball mill. For example, if the amount of the formulation is 20 g, 40 ml of water is added and mixed by a ball mill for about 8 hours. After drying the mixture at about 100° C., it was pulverized in a mortar and fired at 900 to 1300° C. for about 1 hour to synthesize various ferrites. This was pulverized in a wet ball mill, dried, press-molded, and heated in a circulation oven to obtain a sample for color difference measurement. The measurement temperature was 25°C to 300°C. The thermochromic property was examined by measuring the value at a predetermined temperature based on 25° C. in CIE-L * a * b * and calculating the color difference (ΔE).

フェライトの代表的な組成として、スピネル型はMgフェライト(MgFe)、ペロブスカイト型はLaフェライト(LaFeO)、ガーネット型はYフェライト(YFe12)、マグネトプランバイト型はSrフェライト(SrFe19)を選択し、表1に示す調合割合で調合を行なった。この混合物を用いて上記方法によりサーモクロミック性を測定するための試料を作製し、サーモクロミック性を調べた。焼成条件は温度が1200℃、時間が1時間である。結果を図1に示す。また、25℃から300℃における色差(ΔE)の測定結果を表1に示す。 Typical compositions of ferrite are Mg ferrite (MgFe 2 O 4 ) for spinel type, La ferrite (LaFeO 3 ) for perovskite type, Y ferrite (Y 3 Fe 5 O 12 ) for garnet type, and Sr for magnetoplumbite type. Ferrite (SrFe 6 O 19 ) was selected and blended at the blend ratio shown in Table 1. Using this mixture, a sample for measuring the thermochromic properties was prepared by the method described above, and the thermochromic properties were examined. The firing conditions are a temperature of 1200° C. and a time of 1 hour. The results are shown in FIG. Table 1 shows the measurement results of the color difference (ΔE) from 25°C to 300°C.

Figure 0007272528000002
Figure 0007272528000002

表1および図1に示すように、スピネル型フェライト(MgFe)、ペロブスカイト型フェライト(LaFeO)、ガーネット型フェライト(YFe12)は、優れたサーモクロミック性を示した。特にスピネル型フェライトおよびペロブスカイト型フェライトが優れていた。また、図1の結果より、温度200℃以上で色差(ΔE)4.0以上および温度300℃以上で色差(ΔE)6.0以上に色が変化するとサーモクロミック性に優れていることが分かった。色の変化がこの範囲以下であるマグネトプランバイト型フェライト(SrFe19)はスピネル型等に比較してサーモクロミック性に劣っていた。 As shown in Table 1 and FIG. 1, spinel-type ferrite (MgFe 2 O 4 ), perovskite-type ferrite (LaFeO 3 ), and garnet-type ferrite (Y 3 Fe 5 O 12 ) exhibited excellent thermochromic properties. Spinel type ferrite and perovskite type ferrite were particularly excellent. Further, from the results of FIG. 1, it is understood that the thermochromic property is excellent when the color changes to a color difference (ΔE) of 4.0 or more at a temperature of 200° C. or higher and a color difference (ΔE) of 6.0 or more at a temperature of 300° C. or higher. rice field. Magnetoplumbite-type ferrite (SrFe 6 O 19 ), whose color change is less than this range, is inferior in thermochromic properties to spinel-type ferrites.

スピネル型フェライトの調合割合を表2に示す。表1に示すフェライトの例と同様に試料を作製し、サーモクロミック性を測定した。ただし、焼成温度はZnフェライト、Liフェライトが1000℃、それ以外が1200℃とした。サーモクロミック性測定結果を図2に示す。また、25℃から300℃における色差(ΔE)の測定結果を表2に示す。 Table 2 shows the blending ratio of the spinel-type ferrite. Samples were prepared in the same manner as the ferrite examples shown in Table 1, and thermochromic properties were measured. However, the firing temperature was 1000° C. for Zn ferrite and Li ferrite, and 1200° C. for the others. FIG. 2 shows the thermochromic measurement results. Table 2 shows the measurement results of the color difference (ΔE) from 25°C to 300°C.

Figure 0007272528000003
Figure 0007272528000003

表2および図2に示すように、スピネル型フェライトの中でLiフェライト、Znフェライト、Mgフェライトが優れたサーモクロミック性を示した。これらに比較して、Mnフェライト、Niフェライト、Cuフェライトのサーモクロミック性は小さかった。 As shown in Table 2 and FIG. 2, among spinel ferrites, Li ferrite, Zn ferrite, and Mg ferrite exhibited excellent thermochromic properties. Compared to these, Mn ferrite, Ni ferrite, and Cu ferrite had low thermochromic properties.

優れたサーモクロミック性を示したZnフェライトおよびMgフェライトのFeの一部をAlで置換したフェライトのサーモクロミック性を測定した。置換フェライトの調合割合を表3に示す。表1に示すフェライトの例と同様に試料を作製した。ただし、焼成温度は置換Znフェライトが1000℃、置換Mgフェライトが1200℃とした。サーモクロミック性測定結果を図3に示す。また、25℃から300℃における色差(ΔE)の測定結果を表3に示す。 The thermochromic properties of Zn ferrite and Mg ferrite in which a part of Fe of Mg ferrite was replaced with Al were measured. Table 3 shows the blending ratio of the substituted ferrite. A sample was prepared in the same manner as the ferrite example shown in Table 1. However, the firing temperature was 1000° C. for the substituted Zn ferrite and 1200° C. for the substituted Mg ferrite. FIG. 3 shows the thermochromic measurement results. Table 3 shows the measurement results of the color difference (ΔE) from 25°C to 300°C.

Figure 0007272528000004
Figure 0007272528000004

表3および図3に示すように、ZnフェライトおよびMgフェライトのFeの一部をAlで置換することにより、特にFeの一部を0~0.2モルAlで置換することにより、サーモクロミック性が向上することが明らかになった。 As shown in Table 3 and FIG. 3, by substituting a portion of Fe in Zn ferrite and Mg ferrite with Al, particularly by substituting a portion of Fe with 0 to 0.2 mol Al, thermochromic properties was found to improve.

ペロブスカイト型フェライトの調合割合を表4に示す。表1に示すフェライトの例と同様に試料を作製し、サーモクロミック性を測定した。ただし、焼成温度はYフェライト、Laフェライトは1300℃、Ndフェライト、Gdフェライトは1200℃とした。サーモクロミック性測定結果を図4に示す。また、25℃から300℃における色差(ΔE)の測定結果を表4に示す。 Table 4 shows the mixing ratio of the perovskite-type ferrite. Samples were prepared in the same manner as the ferrite examples shown in Table 1, and thermochromic properties were measured. However, the firing temperature was 1300° C. for Y ferrite and La ferrite, and 1200° C. for Nd ferrite and Gd ferrite. FIG. 4 shows the thermochromic measurement results. Table 4 shows the measurement results of the color difference (ΔE) from 25°C to 300°C.

Figure 0007272528000005
Figure 0007272528000005

表4および図4に示すように、Yフェライト、Laフェライト、Ndフェライト、およびGdフェライトは優れたサーモクロミック性を示すことが明らかになった。 As shown in Table 4 and FIG. 4, it was found that Y ferrite, La ferrite, Nd ferrite, and Gd ferrite exhibit excellent thermochromic properties.

優れたサーモクロミック性を示したペロブスカイト型フェライトのFeの一部をAlで置換したフェライトのサーモクロミック性を測定した。置換フェライトの調合割合を表5に示す。表1に示すフェライトの例と同様に試料を作製した。ただし、焼成温度は1300℃とした。サーモクロミック性測定結果を図5に示す。また、25℃から300℃における色差(ΔE)の測定結果を表5に示す。 The thermochromic properties of perovskite-type ferrite having excellent thermochromic properties were measured by substituting a portion of Fe with Al. Table 5 shows the blending ratio of the substituted ferrite. A sample was prepared in the same manner as the ferrite example shown in Table 1. However, the firing temperature was 1300°C. FIG. 5 shows the thermochromic measurement results. Table 5 shows the measurement results of the color difference (ΔE) from 25°C to 300°C.

Figure 0007272528000006
Figure 0007272528000006

表5および図5に示すように、YフェライトおよびLaフェライトのFeの一部をAlで置換することにより、サーモクロミック性が低下することが分かった。ただし、置換割合が0.5モル程度までは300℃以上で色差(ΔE)6.0以上のサーモクロミック性を示した。 As shown in Table 5 and FIG. 5, it was found that substituting part of Fe in Y ferrite and La ferrite with Al reduces the thermochromic properties. However, when the substitution ratio was up to about 0.5 mol, thermochromic properties with a color difference (ΔE) of 6.0 or more were exhibited at 300° C. or higher.

本発明のセラミック体の製造方法は、(1)フェライトを形成するセラミック原材料を均一に混合する工程と、(2)この混合物を空気中、900~1300℃で焼成する工程とを含む。原材料としては、酸化物、水酸化物および炭酸塩の少なくとも1つから選ばれた鉄の化合物と、酸化物および炭酸塩の少なくとも1つから選ばれた上記M、上記Nまたは上記Lの化合物とが挙げられる。混合工程としては粉砕および混合に用いられる公知の方法、例えばボールミルなどが採用できる。ボールミルは焼成後の粉砕にも用いることができる。 The method for producing a ceramic body of the present invention includes the steps of (1) uniformly mixing ceramic raw materials for forming ferrite and (2) firing the mixture at 900 to 1300° C. in air. As raw materials, an iron compound selected from at least one of oxides, hydroxides, and carbonates, and a compound of M, N, or L selected from at least one of oxides and carbonates. is mentioned. As the mixing step, a known method used for pulverization and mixing, such as a ball mill, can be employed. A ball mill can also be used for pulverization after firing.

上記セラミック体は、温度の変化に伴い可逆的に色が変化することから、これを単体でまたは他の材料と組み合わせて、粉体、成形体、焼結体、薄膜体、または釉薬として使用することができる。このセラミック体は、有機物系サーモクロミック体と異なり、200℃以上の高温であっても可逆的に色が変化できる無機系サーモクロミック体となる。このため、本発明のセラミック体は、食器や調理用器具の表面(釉薬等)に使用することによる温度の視覚化(土鍋、天ぷら鍋、フライパン等)、焼成炉等のレンガやタイル等の外壁材の高温部位への塗布による危険箇所の可視化、化学工場等における高温配管等など高温部位への塗布による危険箇所の可視化に利用できる。 Since the above ceramic body changes color reversibly with changes in temperature, it is used alone or in combination with other materials as a powder, molded body, sintered body, thin film, or glaze. be able to. This ceramic body is an inorganic thermochromic body that can reversibly change color even at a high temperature of 200° C. or higher, unlike an organic thermochromic body. For this reason, the ceramic body of the present invention can be used for visualization of temperature (earthen pots, tempura pots, frying pans, etc.) by using it on the surface (glaze, etc.) of tableware and cooking utensils, and on the outer wall of bricks, tiles, etc., such as firing furnaces. It can be used to visualize dangerous areas by applying the material to high-temperature areas, and to visualize dangerous areas by applying high-temperature areas such as high-temperature pipes in chemical factories.

本発明の示温性物品は上記セラミック体を含む。例えば、釉薬とする場合、釉薬の母材となる組成物(陶磁器用フリット95質量%、蛙目粘土5質量%)に、上記セラミック体の粉末を固形分全体に対して10~400質量%程度、好ましくは10~100質量%程度配合し、60%程度の水溶液とすることでスラリー状の釉薬を作製できる。この釉薬を下地となる焼成体(陶磁器素地)に施釉して、乾燥後、焼成することにより、表面に釉層が形成された示温性物品が作製できる。 The temperature indicating article of the present invention includes the above ceramic body. For example, in the case of a glaze, the powder of the ceramic body is added to the base material of the glaze (95% by mass of frit for ceramics, 5% by mass of Gairome clay), and the solid content is about 10 to 400% by mass. , preferably about 10 to 100% by mass, and a slurry-like glaze can be produced by making an aqueous solution of about 60%. A temperature-indicating article having a glaze layer formed on the surface can be produced by applying this glaze to a fired body (ceramic base) as a base, drying it, and then firing it.

本発明のセラミック体は、高温度域において可逆的に色が変化するので、高温部位への設置などによる危険箇所の可視化に利用できる。 Since the ceramic body of the present invention reversibly changes its color in a high temperature range, it can be used for visualizing dangerous places such as installation in high temperature areas.

Claims (5)

フェライト系化合物からなり、25℃から300℃への温度上昇に伴い可逆的に色が変化するサーモクロミック性を有するセラミック体であって、
前記フェライト系化合物がスピネル型の結晶構造を有する化合物およびペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物から選ばれた少なくとも1つを含むフェライト系化合物であり、
前記サーモクロミック性は、200℃以上で色差(ΔE)4.0以上および300℃以上で色差(ΔE)6.0以上に色が変化することを特徴とするセラミック体。
A ceramic body made of a ferrite-based compound and having thermochromic properties that reversibly changes color as the temperature rises from 25°C to 300°C,
The ferrite-based compound is a ferrite-based compound containing at least one selected from a compound having a spinel-type crystal structure and a compound having a perovskite-type crystal structure,
The thermochromic property of the ceramic body is that the color changes to a color difference (ΔE) of 4.0 or more at 200° C. or higher and a color difference (ΔE) of 6.0 or more at 300° C. or higher.
前記スピネル型の結晶構造を有する化合物がMFe(ただし、MはLi、Zn、およびMgから選ばれた少なくとも1つの元素)であり、前記ペロブスカイト型の結晶構造を有する化合物がNFeO(ただし、NはLa、Y、Gd、およびNdから選ばれた少なくとも1つの元素)であることを特徴とする請求項1記載のセラミック体。 The compound having a spinel-type crystal structure is MFe 2 O 4 (where M is at least one element selected from Li 2 , Zn, and Mg), and the compound having a perovskite-type crystal structure is NFeO 3 . 2. The ceramic body according to claim 1, wherein N is at least one element selected from La, Y, Gd and Nd. 前記MFeにおけるFeの一部がAlで置換されたM(Fe1-xAl(ただし、x=0~0.2モル)であることを特徴とする請求項2記載のセラミック体。 2. M(Fe 1-x Al x ) 2 O 4 (where x=0 to 0.2 mol) in which part of Fe in said MFe 2 O 4 is substituted with Al. A ceramic body as described. 請求項記載のセラミック体の製造方法であって、
酸化物、水酸化物および炭酸塩の少なくとも1つから選ばれた鉄の化合物と、酸化物および炭酸塩の少なくとも1つから選ばれた前記Mまたは前記Nの化合物とを混合する工程と、
この混合物を、空気中、900~1300℃で焼成する工程とを備えることを特徴とするセラミック体の製造方法。
A method for manufacturing a ceramic body according to claim 2 ,
mixing an iron compound selected from at least one of oxides, hydroxides and carbonates with said M or said N compound selected from at least one of oxides and carbonates;
and firing the mixture at 900 to 1300° C. in air.
温度変化に伴い可逆的に色が変化する可逆的示温性を有するセラミック体を含む示温性物品であって、
前記セラミック体が請求項1から請求項3のいずれか1項記載のセラミック体であることを特徴とする示温性物品。
A temperature indicating article comprising a ceramic body having a reversible temperature indicating property that reversibly changes color with temperature change,
A temperature indicating article, wherein the ceramic body is the ceramic body according to any one of claims 1 to 3.
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