JPH0333758B2 - - Google Patents

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JPH0333758B2
JPH0333758B2 JP12303286A JP12303286A JPH0333758B2 JP H0333758 B2 JPH0333758 B2 JP H0333758B2 JP 12303286 A JP12303286 A JP 12303286A JP 12303286 A JP12303286 A JP 12303286A JP H0333758 B2 JPH0333758 B2 JP H0333758B2
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JP
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alkaline earth
bismuth
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indicating material
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JP12303286A
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JPS62277485A (ja
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Toshihiko Takano
Yukiko Kobayashi
Yoshihisa Inoe
Kozaburo Yano
Shigeo Harada
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G31/00Compounds of vanadium
    • C01G31/006Compounds containing, besides vanadium, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/84Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕 本発明は温度変化により色相が変わることを利
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。 〔従来技術における問題点〕 古くから示温性顔料は商品化され、さまざまな
用途に利用されている。しかし、これら示温性顔
料は有機系顔料から成るものが多く、またバイン
ダー等も有機化合物が主体であることから、市販
されている可逆性示温材の耐熱限界温度は高いも
のでも250℃程度であつた。 一方、家庭内には、暖房器,調理機器,アイロ
ン,風呂釜等比較的高温になり、安定性のため示
温性顔料の付加が望まれる機器が数多くあるが、
このような機器への可逆性示温材料の適用例は従
来皆無に等しい。これは、上記可逆性示温材料の
耐熱限界温度の低さによるところが大きい。 これに対し、従来無機化合物を用い、耐熱温度
を高めた可逆性示温材が提案されてきた。それら
は銀化合物や硫化物,沃化物の複合材料からなる
ものが主であるが安定性,寿命,コスト,毒性な
どの点でいずれももう一つ決め手に欠けるところ
があつた。 〔発明の目的〕 本発明は、広汎な用途を可能とする可逆性示温
材を得るべく、安定性及び安全(無害)性に優
れ、且つおおよそ800℃の耐熱性を有し、低コス
トで視認性の良い可逆性示温材を提供することを
目的とする。 〔実施例〕 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。 以下に示す可逆性示温材の実施例はビスマス−
バナジウム−アルカリ土族元素(以下マグネシウ
ム,カルシウム,ストロンチウムまたはバリウム
をさす)を構成要素として備える酸化物系多結晶
体を使用する。この組成はビスマスとアルカリ土
族元素の原子比で1対0.1より1対0.5(アルカリ
土族元素がマグネシウムの場合に限り1対0.1よ
り1対1)の範囲が望ましい。この組成比は、X
線回折装置による反射データと示温特性から選定
したものである。 ここで、X線回折の反射データによれば、上記
組成比の酸化物系多結晶体はいずれもバナジン酸
ビスマス(BiVO4)と酷似した相(結晶構造)
を含んでいる。その他に、出発物質に該当しない
未確定の相をも含んでいる。しかし、多結晶体中
のアルカリ土族元素の含有量の増加とともに、こ
れら出発物質に該当しない相のX線反射強度は強
くなつている。この出発物質に該当しない相は、
アルカリ土族元素とビスマスあるいはバナジウム
あるいはその双方と反応した酸化物の相である可
能性が高い。 バナジン酸ビスマス(BiVO4)と酷似した相
の中にアルカリ土族元素が固溶しているか否かは
不明である。しかし、BiVO4にアルカリ土族元
素から生じた何らかの化合物が単に混在している
効果とは思われない程示温特性が改善されている
点、アルカリ土族の含有量を増やしてゆくとそれ
までのX線の反射と全く異なる相からの反射のみ
となりBiVO4に類似の反射は消失し、この際示
温特性もなくなつている点等からBiVO4と酷似
した相を持つ物質が主として示温特性を持ち、こ
の相にはアルカリ土族元素が含有され、それ故
に、示温特性が改善されたものと考えられる。 本発明者が上記ビスマス−バナジウム−アルカ
リ土族元素を構成要素として備える酸化物系多結
晶体中のアルカリ土族元素の添加量と示温特性の
関連を詳細に調べたところ、ビスマス原子1に対
して0.1から0.5(アルカリ土族元素がマグネシウ
ムの場合に限り0.1から1)の範囲が妥当である
ことがわかつた。 次に上記ビスマス−バナジウム−アルカリ土族
元素を構成要素として備える酸化物系多結晶体の
作成法について述べる。 該多結晶体は、ビスマス化合物とバナジウム化
合物とアルカリ土族化合物を、上述の配分比とな
るように混合し、次に空気中で500℃〜800℃の温
度で焼成する。あるいは、バナジン酸ビスマスと
アルカリ土族化合物を上述の配合比となるように
混合し、同様の温度条件で焼成する。この際に用
いる化合物は、酸化物かまたは前述の温度範囲に
おいてほぼ完全に分解して酸化物となるものであ
れば良い。一例を上げると、ビスマス化合物とし
ては硝酸化物,塩化物、バナジウム化合物として
はバナジン酸アンモニウム、アルカリ土族元素化
合物としては炭酸化物,硝酸化物,水酸化物,シ
ユウ酸化物及びそれらの水和物といつたものであ
る。これらの化合物の合成には焼結法を用いる。
この場合、焼成温度があまり低いと焼成時間が長
くなる。また温度が高すぎる場合には溶解してし
まい、粉砕の工程での困難を生じる。本発明者が
行つた実験によると、温度範囲は500℃〜800℃が
妥当である。 次に具体的な実施例について説明する。 まず、いずれも試薬級のBi2O3及びV2O5から
BiVO4を合成する。得られたBiVO4と、試薬級
のアルカリ土族化合物を次の表1に示す重量でけ
秤量する。このときのビスマス,バナジウム及び
アルカリ土族元素の原子比は表1に示したとおり
である。
【表】
【表】 次に秤量した試料を良く混合した後、坩堝に入
れ、650℃で約18時間保持した。試料が十分に冷
えてから乳鉢で粉砕し、再び坩堝に入れ、750℃
で約36時間加熱した。2回目の加熱を終えた試料
を再び乳鉢で粉砕した。以上の製法を工程図にし
たものを第1図に示す。 以上の操作により得られた試料を、X線デイフ
ラクトメータ法により解析を行つた。試料番号で
1〜6,7〜11,13〜17,19〜23ではBiVO4
酷似した反射及び出発物質には該当しない未確認
の反射が見られた。12,18,24では、BiVO4
反射はほとんど無くなり、未確認の反射のみとな
つた。 表1右欄に各試料の室温での色と150℃での色
を表すが、この温度による色の変化と、上述した
X線解析の結果とからBiVO4に類似の反射の消
滅により示温特性も無くなつていることがわか
る。これによりBiVO4と酷似した反射を示す化
合物が主として示温特性を示していると考えられ
る。 さらに詳しく示温特性を調べるために、室温
RT(25℃),70℃,140℃,210℃,280℃,350
℃の各温度での可視域拡散反射光分光分析を行つ
た。測定に供した試料は、BiVO4−0.1MgO(試
料番号1),BiVO4−0.1CaO(試料番号7),
BiVO4−0.1SrO(試料番号13),BiVO4−0.1BaO
(試料番号19)の4種である。また比較のため
BiVO4も同様の測定を行つた。これら測定結果
を第2図乃至第6図に示す。また、色の比較を行
うため各々のスペクトル値から光源C、視野角2゜
のYxy表色系のx,y座標値を計算し上記各温度
でのデータをプロツトしてつないで第7図に示し
た。 第7図により添加物として、MgO,CaO,
SrOを加えた材料での室温から350℃までの変色
幅が、BiVO4に比して大きくなつていることが
わかる。特に添加物がMgOの場合、彩度,変色
の大きさ,いずれも示温特性がBiVO4より良く
なつている。また、添加物がBaOの場合、変色
の幅はそれほど大きくないが、210℃以上の温度
域で彩度が急激に落ちており色変化の認識性が高
くなつていることがわかる。 以上により、変色による視認性が無添加の
BiVO4に比してCaOまたはSrOを添加することで
変色の幅が大きく改善され、MgOの添加では変
色の幅及び彩度の2点で改善され、BaOの添加
では彩度の変動の点で改善されていることがわか
る。 次に試料粉体の耐熱性の確認のため、試料番号
1,5,7,11,13,17,19,23の8試料の粉体
を坩堝に少量ずつ取り800℃で5時間熱処理を行
つた。この操作により各試料とも示温特性は全く
変わらなかつた。さらに詳しく耐熱性を調べるた
め、示差熱天秤を用いて、熱変化を測定した。温
度は1100℃まで上げた。測定試料は、試料番号1
及び試料番号7を用いた。結果としてBiVO4
0.1MgO(試料番号1)の融解開始温度は844℃、
BiVO4−0.1CaO(試料番号7)では853℃であつ
た。また、熱質量変化は、1100℃まで見られなか
つた。 以上により本材料は少なくとも800℃までは融
解することもなく安定であると判断される。 さらに、耐候性の指標として耐紫外線性及び耐
水性のテストを行つた。耐紫外線性のテストのた
め試料番号1及び試料番号7の粉体試料に強度
LW7mW,波長365nmの紫外光を空気中で180時
間連続照射した。照射試料についてX線解析を行
つたが分解生成物は見られない。また拡散反射光
分光分析も行つたが、退色は見られなかつた。 次に、耐水性のテストのため溶出バナジウムイ
オン濃度の測定を行つた。70℃の水に対するバナ
ジウムイオン溶出濃度は、試料番号1,試料番号
7ともに0.002mg/ml(2ppm)であつた。 これらのテストから本試料は、耐紫外線性を有
し、水にもほとんど溶けない、極めて安定性の高
い材料であることがわかる。 尚、人体に無害であることもその成分から明ら
かである。 〔発明の効果〕 本発明の示温材における利点を以下に示す。 (1) 示温特性に関する事項 ) BiVO4よりも優れた示温特性を示す。 アルカリ土族元素がマグネシウム,カルシ
ウム,ストロンチウムの場合BiVO4がくす
んだ黄色であるのに対して、鮮やかな黄色を
示す。また150℃では、BiVO4が橙色である
のに対して、紫赤色あるいは橙赤色を呈す
る。 ) 変化が視認できる温度が100℃〜120℃で
ある。 ) 熱追従性が良く熱履歴を持たない。 (2) 安定性,安全性に関する事項。 ) 耐熱温度は約800℃である。これは現在
実用化されている示温材料よりはるかに高
い。 ) 水に不溶であり、紫外光下でも変色しな
い。 ) 充分な繰り返し寿命を有する。 ) 人体に有害となる物質を含まない。 (3) 製法に関する事項。 ) 簡単な方法で合成でき、設備コストも小
さくてすむ。 ) 原料が比較的安価で低コストで作製でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る可逆性示温材の実施例の
製造工程の工程図、第2図乃至第6図は反射光ス
ペクトルのグラフ図、第7図は色状態のグラフ図
を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ビスマス化合物とバナジウム化合物とアルカ
    リ土族化合物もしくはバナジン酸ビスマスとアル
    カリ土族化合物を焼成してなるビスマス−バナジ
    ウム−アルカリ土族酸化物結晶体からなることを
    特徴とする可逆性示温材。 2 前記ビスマス化合物が酸化物,硝酸化物もし
    くは塩化物であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の可逆性示温材。 3 前記バナジウム化合物が酸化物又はバナジン
    酸アンモニウムであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の可逆性示温材。 4 前記アルカリ土族化合物がマグネシウム化合
    物,カルシウム化合物,ストロンチウム化合物も
    しくはバリウム化合物であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の可逆性示温材。 5 前記アルカリ土族化合物が、酸化物,炭酸化
    物,硝酸化物,水酸化物,シユウ酸化物もしく
    は、これらの化合物の水和物であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項又は第4項記載の可逆
    性示温材。 6 出発原料の混合比がビスマスとバナジウムの
    原子比で1対1であることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の可逆性示温材。 7 前記アルカリ土族化合物がマグネシウム化合
    物の場合に、出発原料の混合比がビスマスとマグ
    ネシウムの原子比で1対0.1乃至1の範囲である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の可
    逆性示温材。 8 前記アルカリ土族化合物がカルシウム,スト
    ロンチウムもしくはバリウム化合物の場合の出発
    原料の混合比がビスマスとアルカリ土族元素の原
    子比で1対0.1乃至0.5の範囲であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の可逆性示温材。 9 出発原料混合物が500℃〜800℃の温度範囲で
    加熱することにより得られることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の可逆性示温材。
JP12303286A 1986-05-26 1986-05-26 可逆性示温材 Granted JPS62277485A (ja)

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FR2649970B1 (ja) * 1989-07-18 1992-08-28 Univ Lille Flandres Artois
FI20105303L (fi) * 2010-03-25 2011-09-26 Iittala Group Oy Ab Lämpötilaansa muuttavan materiaalin tai välineen lämpötilaindikaattori ja menetelmä sen valmistamiseksi
DE102012012219B4 (de) * 2012-06-21 2014-12-24 Justus-Liebig-Universität Giessen Thermochrome Schicht für Glas, Verfahren zur Herstellung einer thermochromen Schicht und Verwendung einer thermochromen Schicht

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