KR20230012043A - 온도 표시기를 위한 열변색성 화합물의 특징화 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가정용 전기 기기의 표면 코팅에서 주위 온도 내지 150℃에서 11 이상의 ΔE^*를 갖는 안료 화합물 BiVO₄를 포함하는 장식 (a)를 포함하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, 가정용 전기 기기의 표면 코팅에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 주위 온도에서 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고;
L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 150℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

Description

온도 표시기를 위한 열변색성 화합물의 특징화

본 발명은 가정용 물품, 바람직하게는 조리기구를 위한, 개선된 가시성을 갖는 기능성 온도 표시기에 관한 것이다.

물체의 색은 실제로 물질적인 것이 아니며, 사실은, 그것은 세 가지 요인, 즉, 광속 또는 광원 (광), 관찰자 (눈 → 시야) 및 물체가 동시에 작용한 결과이다. (도 1)

광은 파동이며, 파동의 특별한 특징은 진공 및 투명한 매질에서 전파된다는 것이다. 두 개의 유형의 광원이 존재하며, 그 중에서 1차 광원은 자체적으로 광을 발생시키는 광원 (예를 들어: 태양, 불, 램프, TV, 레이저)이다. 다른 한편으로는 2차 광원은 주변 광, 즉, 1차 광원으로부터 나오는 광을 산란시키는 물체이다.

광을 수용하는 물질, 예컨대 직물, 종이, 식품, 코팅은 다양한 방식으로 거동할 수 있으며, 즉, 그것은 투명한 경우에는 광이 그것을 가로질러 갈 수 있게 하거나, 그것은 광이 통과하지 못 하게 할 수 있고, 따라서 그것은 불투명하다.

물체가 불투명하면, 그것은 백색일 수 있고, 이러한 경우에, 그것은 발광 에너지를 완전히 반사한다. 이와 대조적으로, 그것이 흑색이면, 그것은 발광 에너지를 완전히 흡수할 것이다. 그것이 회색이면 (더 어둡거나 더 밝음), 그것은 방사선의 일부를 반사하고 나머지를 흡수한다.

물질의 색을 특징화하는 것은 가시광 스펙트럼의 특정한 파장의 방사선의 이러한 선택적인 흡수이다. 따라서 이러한 물질에 의해 흡수되지 않은 방사선의 나머지는 반사되므로 관찰자의 눈에 보일 수 있다.

그러므로 물체에 대한 시각적 인식은 이러한 물체에 의해 변조되고 전달되는 광, 즉, 눈에 의해 인식되고 최종적으로 뇌에 의해 해석되는 광과 관련된다. 눈은 대략 350,000 가지의 상이한 색을 식별할 수 있다.

눈에서, 각막은 망막 상에 이미지를 형성하고, 수정체는 초점을 조절하며, 홍채는 동공을 확장하거나 수축시킴으로써 필터로서 작용한다. 수용체 성분, 즉 원추체 및 간상체가 망막에 존재한다. 간상체는 야간 시야를 제공하는 반면에, 원추체 (청색, 녹색 및 적색)는 주간 시야를 제공하고, 광 신호를 신경 신호로 변환시킨다.

가정용 물품 분야에서, 물품이 열원에 적용되거나 가열될 때, 이러한 물품의 사용자가 사용 동안 물품의 온도 변화를 알아차리는 것이 중요하다.

조리기구의 경우에, 건강 및 맛을 위해서뿐만 아니라 (예를 들어 그릴 또는 프라이팬에서 스테이크를 굽기 위해), 우발적인 과열을 막아 조리기구 코팅이 손상되는 것을 막기 위해, 음식의 조리 동안 우수한 온도 제어가 필요하다. 덜 과열된 물질은 더 긴 사용 수명을 가질 것이다. 더 낮은 온도에서 조리된 음식은 건강에 더 좋은 관능적 특징을 가질 것이다. 더욱이, 적절한 온도에서 수행되는 조리는 에너지 투입을 제한하여 환경적 영향을 제한하는 것을 가능하게 한다.

의류용 다리미 또는 모발 스트레이트너(hair straightener)의 경우에, 온도 제어는 이러한 물품의 사용과 관련된 부정적인 효과, 예컨대, 예를 들어 모발을 부서지기 쉬운 상태로 만드는 효과 또는 직물 섬유를 열화하는 효과를 회피하는 것뿐만 아니라 화상과 같은 가정 내 사고를 회피하는 것을 가능하게 한다.

프랑스 특허 FR 13 88029가 공지되어 있고, 상기 특허에는 온도의 함수로서 색이 가역적으로 변화하는 감열성 성분으로 이루어진 열 표시기가 제공된 조리 기구가 설명되어 있고, 여기서 이러한 열 표시기는 특히 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 비-점착(non-stick) 코팅으로서 배합되어 있다. 열안정성 안료 (즉, 주어진 온도 범위에서 승온에 적용될 때 색 변화를 나타내지 않거나 거의 나타내지 않는 미네랄 또는 유기 화합물)가 또한 열 표시기의 색에 대한 변화 및 그에 따른 온도 변화를 평가하기 위한 제어군으로서 조리 기구에 혼입될 수 있다. 그러나, 이 발명에서, 열안정성 제어군은 비-점착 코팅에 통합되지 않으므로 상대적인 변화에 대한 명확한 가시성을 제공하지 않는다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 출원인은 유럽 특허 EP 1 121 576에 설명된 열변색성 안료를 기재로 하는 열 표시기를 개발하였다. 이러한 열 표시기는 적어도 두 개의 패턴을 포함하는 장식이며, 여기서 패턴 중 하나는 온도가 상승함에 따라 어두워지는 산화철 열변색성 안료를 기재로 하는 패턴이고 또 다른 하나는 온도가 상승함에 따라 매우 약간 밝아지는, 페릴렌 레드와 스피넬 블랙의 혼합물을 포함하는 열변색성 안료를 기재로 하는 패턴이다. 예비-설정된 온도 (160℃ 내지 220℃로 설정될 수 있음)에서 두 개의 패턴의 색 혼동이 발생하며, 이는 이러한 예비-설정된 온도를 알아내는 수단이다.

이러한 열변색성 안료를 장식의 인접 영역에 동시에 사용함으로써 조리기구의 조리면의 온도 변화에 대한 시각적 인식을 효과적으로 개선하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 유형의 열 표시기는 사용자가 언뜻 보기에 여전히 이해하기 어려운데, 왜냐하면 두 개의 영역이 각각 실온에서 매우 유사한 색채값을 갖는 적색을 갖기 때문이다. 더욱이, 장식 패턴의 색 혼동은 적어도 50℃의 열 진폭의 대역에서 발생한다. 특히 특별한 교육을 받지 않은 일반인의 경우에 온도 변화를 평가하는 것이 용이하지 않고 판독이 용이하지 않다. 그 결과, 사용자는 이러한 열 표시기에 의해 제공된 정보를 무시하는 경향이 있다.

그러므로, 예를 들어, 유색 열 표시기의 경우에 명확히 상이한 색을 나타냄으로써, 온도 변이 동안 색 및/또는 광학적 특성이 명확히 변화하는 열 표시기를 제공할 수 있을지에 대해 관심이 기울여지고 있다.

본 발명의 이점은 소비자에게 개선된 가독성, 이해 및 인식을 제공하는 것이다.

발명의 요약

본 발명의 제1 특허대상은 가정용 물품의 표면 코팅 내에서 실온 내지 150℃에서 11 이상의 ΔE^*를 갖는 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 장식 (a)를 포함하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, 가정용 물품의 표면 코팅에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 150℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 가정용 물품의 표면 코팅 내에서 실온 내지 200℃에서 15 이상의 ΔE^*를 갖는 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 장식 (a)를 포함하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, 가정용 물품의 표면 코팅에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 200℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 본 발명에 따른 코팅으로 완전히 또는 부분적으로 피복된 기재, 바람직하게는 금속을 포함하는 가정용 물품에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 실온 내지 150℃에서 22 이상의 ΔE^*를 가지며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, BiVO₄ 안료 화합물에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 150℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 실온 내지 200℃에서 30 이상의 ΔE^*를 가지며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, BiVO₄ 안료 화합물에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 200℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

정의

"실온"은 18 내지 30℃의 온도를 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 의미 내에서, "코트"는 연속적 또는 불연속적 코트를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 연속적 코트 (모놀리식(monolithic) 코트라고도 칭해짐)는 그것이 적층되어 있는 표면을 완전히 피복하는 완전한 단색을 형성하는 단일 완전체이다. 불연속적 코트 (또는 비-모놀리식 코트)는 여러 부분을 포함할 수 있으므로 단일 완전체가 아니다.

"프라이머 코트", "결합 코트" 또는 "결합 프라이머"는 기재라고도 칭해지는 지지체에 직접 도포된 제1 코트로부터 (이러한 코트는 지지체에 잘 접착되어 그의 모든 기계적 특성, 즉, 경도, 내긁힘성을 코팅에 제공하는 것이 바람직함) 제1 장식성 코트 전의 마지막 코트까지의 모든 코트를 의미하는 것으로 이해된다.

"마감 코트" 또는 "마감"은 장식성 코트가 완벽하게 눈에 보이게 해 주면서도 그것의 마모를 방지하고 그의 비-점착 특성을 코팅에 부여하는, 연속적인 투명한 표면 코트를 의미하는 것으로 이해된다.

"장식" 또는 "장식성 코트"는 안료 조성물을 포함하는 여러 연속적 또는 불연속적 코트를 의미하는 것으로 이해된다. 장식은 하나 이상의 패턴 및 하나 이상의 색을 갖는 형태일 수 있다. 장식은 가정용 물품의 표준 사용 거리에서 사용자의 육안에 뚜렷하게 보일 수 있다.

"중첩된 코트"는 부분적으로 또는 완전히 겹쳐진 코트를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 코트는 예를 들어 동심원판과 같이 부분적으로 중첩된 패턴을 갖는 장식 형태일 수 있다.

"인접 코트"는 겹쳐지지 않은 코트를 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 코트는 바람직하게는 균일하게 분포된, 동일하거나 상이한, 겹쳐지지 않은 패턴을 갖는 장식 형태로 존재할 수 있다.

"온도 기준 안료 조성물"은 주어진 온도에서 최적 온도에 도달하였음을 사용자에게 표시해주는 것을 가능하게 하는 안료를 포함하는 조성물을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 표시는 BiVO₄ 안료 화합물의 색과 온도 기준 안료 조성물의 색을 비교함으로써 이루어진다. 색이 동일할 때 최적 사용 온도에 도달하거나, 색이 시각적으로 매우 상이할 때 최적 사용 온도에 도달한다.

"온도 기준 안료 조성물"은

- 최적 사용 온도에서의 BiVO₄ 안료 화합물의 색과 동일한 색을 갖는 안료를 포함할 수 있는데, 왜냐하면

o 이러한 안료는 최적 사용 온도에서의 BiVO₄ 안료 화합물의 색과 동일한 색을 실온에서 가지며 온도에 따라 색이 변화하지 않기 때문이거나,

o 이러한 안료가 최적 사용 온도에서의 BiVO₄ 안료 화합물의 색과 동일한 색으로 변화하는 BiVO₄ 안료 화합물의 색과 상이한 색을 실온에서 갖기 때문이고, 아니면

- 이러한 안료가 온도 변화에 따라 색이 변화하든 그렇지 않든 최적 사용 온도에서의 BiVO₄ 안료 화합물의 색과 매우 상이한 색을 갖는 안료를 포함할 수 있다.

최적 사용 온도는 온도 기준 안료 조성물의 색이 본 발명의 코팅을 포함하는 가정용 물품의 사용자 가이드에 표시된 색이거나 상기 물품과 함께 사용자에게 제공되는 색 스케일에 표시된 색일 때 달성될 수 있다.

온도 기준 안료 조성물은 열변색성 또는 열안정성이다.

조리기구가 아닌 가정용 물품, 예컨대 모발 스트레이트너 또는 의류용 다리미의 경우에, 온도 기준 안료 조성물은, 예를 들어, 통상의 사용 온도 또는 화상 위험 표시를 갖는 기준 안료 조성물일 수 있다.

조리기구의 경우에, 온도 기준 안료 조성물은, 예를 들어, 조리 온도 또는 과열 위험 표시를 갖는 기준 안료 조성물일 수 있다.

본 발명은 하기 이점 중 적어도 하나를 갖는다:

- 본 발명에 따른 코팅은 표적화되고 정밀하며 중심을 갖는 온도 범위에 걸쳐, 예를 들어 주방 기기를 위한 대략적인 음식 조리 온도에서, 열변색 기능성 및 현저한 가시성, 대조적인 색 변화를 갖는다;

- 본 발명에 따른 코팅은, 예를 들어 음식을 조리할 때, 건강 및 맛을 위해서뿐만 아니라 우발적인 과열을 막아 코팅의 손상을 막는 데 필요한 우수한 온도 제어를 제공할 수 있다;

- BiVO₄ 화합물은 그의 열변색 특성의 가역성을 갖고, 즉, 열의 영향을 받아 색이 변화한 후에, 온도가 저하되면 화합물은 그의 초기 상태 및 그의 초기 색으로 되돌아가며; 이러한 색 변화 사이클 (가역성)은 그의 특성의 손실 없이 무한히 반복될 수 있다.

- 본 발명에 따른 코팅은 온도 상승 동안 상당한 열 안정성을 가지며; 그것은 대략 450℃까지 안정적이다.

본 발명의 의미 내에서, 표현 "열변색성 반도체"는 온도 상승 동안 가역적인 색 변화를 나타내는 미네랄 또는 유기 화합물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 반도체 화합물의 점진적이고 가역적인 열변색 속성은 물질의 팽창으로 인한 반도체 금지대 폭의 감소와 관련이 있다. 실제로, 음이온 및 양이온 네트워크의 주기성은 에너지 준위를 에너지 밴드로 모으는 결과를 가져온다. 더 높은 에너지를 갖는 채워진 에너지 밴드는 원자가 밴드라고 칭해지고 더 낮은 에너지를 갖는 빈 에너지 밴드는 전도 밴드라고 칭해진다. 이러한 두 개의 밴드 사이에는 갭이라고 칭해지는 금지대가 존재한다. 반도체 물질의 색은 동일한 원자의 원자가 밴드로부터 전도 밴드로의 전자 이동 또는 일반적으로 음이온의 궤도로부터 양이온의 궤도로의 전자 이동 (원자간 광자 흡수)에 상응하는 전하 이동의 존재에서 비롯될 수 있다.

본 발명에 대해 고려되는 적용 분야에서, 의류용 다리미 또는 모발 스트레이트너 유형의 가정용 기기는 전형적으로 100℃ 내지 300℃, 바람직하게는 100 내지 250℃, 특히 바람직하게는 100 내지 200℃의 온도 범위에서 사용된다.

본 발명에 대해 고려되는 적용 분야에서, 조리기구의 경우에, 최적 조건은 코팅이 음식 조리에 적합한 온도, 바람직하게는 100 내지 250℃에 포함된 온도에 도달할 때 달성된다.

본 발명의 의미 내에서, "열변색성 안료, 열변색성 안료 화합물 또는 열변색성 안료 조성물"은 주어진 온도 범위에서 온도의 함수로서 가역적으로 색이 변화하는 안료, 안료 화합물 또는 안료 조성물을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 색 변화는 표준 사용 거리에서 사용자의 육안에 보일 수 있다.

"열안정성 안료, 열안정성 안료 화합물 또는 열안정성 안료 조성물"은 주어진 온도 범위에서 온도 상승에 적용될 때 색 변화를 나타내지 않거나 주어진 온도 범위에서 온도 상승에 적용될 때 표준 사용 거리에서 사용자의 육안에 보이지 않을 정도로 미미한 색상 변화를 나타내는 안료, 안료 화합물 또는 안료 조성물을 의미하는 것으로 이해된다.

바람직하게는, 열안정성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 10 미만의 색차 ΔE^*를 갖는다.

"색이 동일하다"는 것은 표준 사용 거리에서 사용자의 육안에 의해 구별할 수 없음을 의미하는 것으로 이해된다.

표현 "가정용 물품"은 조리기구 및 가정용 기기를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 문제의 가정용 기기는 열을 발생시키도록 의도되어 있다.

본 발명의 의미 내에서, "조리기구"는 조리를 하도록 의도된 물체를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 목적을 위해, 그것은 열처리되도록 의도된다.

본 발명의 의미 내에서, "열처리되도록 의도된 물체"는 외부 가열 시스템에 의해 가열될 물체, 예컨대 프라이팬, 소스팬, 소테 팬, 궁중팬 또는 바비큐 그릴이며 이러한 외부 가열 시스템에 의해 제공되는 열 에너지를 상기 물체와 접촉하는 물질 또는 음식에 전달할 수 있는 물체를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 의미 내에서, "열을 발생시키도록 의도된 물체"는 자체 가열 시스템을 갖는 물체, 예컨대 의류용 다리미, 모발 스트레이트너, 증기 발생기, 주전자 또는 조리용 전기 기기를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

"플루오로중합체-기재 코팅"은 하나 이상의 그의 코트에 하나 이상의 플루오로중합체를 포함하는 코팅을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 의미 내에서, 졸-겔 코팅은 저온에서 일련의 화학 반응 (가수분해 및 축합)에 의해 고체로 변환된, 액체상에서 전구체를 기재로 하는 용액으로부터 졸-겔 경로에 의해 합성된 코팅을 의미하는 것으로 이해된다. 이렇게 수득된 코팅은 유기-미네랄이거나 완전 미네랄일 수 있다.

본 발명의 의미 내에서, 유기-미네랄 코팅은, 특히 사용된 전구체 및 코팅의 경화 온도로 인해, 본질적으로 무기 네트워크를 갖지만 유기 기를 포함하는 코팅을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명의 의미 내에서, 완전 미네랄 코팅은, 임의의 유기 기를 갖지 않는, 완전히 무기 물질로만 구성된 코팅을 의미하는 것으로 의도된다. 이러한 코팅은 또한 적어도 400℃의 경화 온도를 사용하여 졸-겔 경로에 의해 수득될 수 있거나, 400℃ 미만일 수 있는 경화 온도를 사용하여 테트라에톡시실란 (TEOS) 유형의 전구체로부터 수득될 수 있다.

CIE = 국제조명위원회

도 1: 색에 영향을 미치는 요인
도 2: CIELAB 공간을 나타내는 포커싱된(focused) 구
도 3: 에너지 밴드 이론을 보여주는 다이어그램
도 4: 금지대 (또는 갭)와 관찰된 색 사이의 관계를 보여주는 다이어그램
도 5: 컴퓨터 비전 방법의 일반 다이어그램
도 6: 온도 표시기가 통합된 코팅의 제조
도 7: 다양한 유형의 샘플 및 조명 부스 설치 + 카메라를 보여주는 다이어그램
도 8: 분말 형태의 안료의 비교
도 9: 프라이팬 상에 패드-인쇄된 장식의 형태의 안료의 비교
도 10: 패턴 분포의 다이어그램.
10A = 중첩되지 않는 인접 패턴. 10B = 부분적으로 중첩된 패턴. 10C = 중첩된 패턴.

본 발명의 제1 특허대상은 가정용 기기의 표면 코팅 내에서 실온 내지 150℃에서 11 이상의 ΔE^*를 갖는 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 장식 (a)를 포함하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, 가정용 기기의 표면 코팅에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 150℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

바람직하게는, BiVO₄ 안료 화합물은 상기 코팅 내에서 실온 내지 150℃에서 13 이상, 더 바람직하게는 15 이상의 ΔE^*를 갖는다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 가정용 기기의 표면 코팅 내에서 실온 내지 200℃에서 15 이상의 ΔE^*를 갖는 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 장식 (a)를 포함하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, 가정용 기기의 표면 코팅에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 200℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

바람직하게는, BiVO₄ 안료 화합물은 상기 코팅 내에서 실온 내지 200℃에서 17 이상, 더 바람직하게는 20 이상의 ΔE^*를 갖는다.

유리하게는, 온도의 함수로서 색 변화 ΔE^*의 진전(evolution)은 선형적이다. 바람직하게는, 이러한 선형적 진전은 0.05 내지 0.1, 바람직하게는 0.1 이상에 포함되는 기울기를 갖는다.

BiVO₄ 안료 화합물은 유리하게는 BiVO₄로 이루어진 입자의 형태로 존재한다. 그러므로 이러한 입자는 코팅되지 않는다. 유리하게는, 그것은 거칠다.

색은 색 분류에 의해 측정되고 특징화될 수 있다. 이러한 분류는 색이 숫자에 의해 정의되고 이러한 변환이 색 공간에 의해 수행될 수 있는 경우에만 가능하다.

"색 공간은 인간 또는 장치에 의해 인식될 수 있거나 사용될 수 있거나 재현될 수 있는 일련의 색을 나타내는 3차원 수학적 모델이다." 정밀한 좌표를 갖는 자체 색 분포를 갖는 수많은 공간이 존재한다 (예를 들어, 텔레비젼 시스템에 의해 널리 사용되는 RGB 공간, 또는 눈의 로그함수적 응답을 고려한 CIELAB 공간).

CIELAB 색 공간 또는 L^*a^*b^* CIE 1976은 다양한 표면의 색을 특징화하는 역할을 한다. 이러한 공간은 L^*a^*b^* 값을 나타내는 3개의 직교 축을 갖는 기하학적 모델에 따라 나타내어질 수 있다 (도 2). 따라서 각각의 색은 명확하게 지정된 고유한 L^*a^*b^* 좌표를 갖는다:

- L^*은 축에 따른 명도를 백분율로서 또는 흑색: 0으로부터 백색: 100까지로 표현한다.

- a^* 녹색: -120으로부터 적색: +120까지의 범위의 축

- b^* 청색: -120으로부터 황색: +120까지의 범위의 축

각각의 색에 고유한 이러한 좌표는 명도 차 ΔL^*, 색상 차 ΔH^* 또는 색차 ΔE^*와 같은 여러 매개변수를 계산하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에서 우리의 관심을 끄는 매개변수는 CIELAB 공간에 위치한 두 개의 상이한 색들 사이의 거리의 측정값을 나타내는 색차 ΔE^*이다. 색차 ΔE^*는 단위를 갖지 않는다.

색상 및 색의 편차 및 차에 관한 식

열변색 현상은 적용된 온도의 함수로서 색이 변화하는 화합물의 능력이라고 정의된다.

BiVO₄ 화합물은 실온에서 황색이며, 온도가 상승하면, 주황색을 거쳐 적색으로 계속 색이 변화된다.

BiVO₄ 화합물은 반도체 산화물 계열의 일부이며: 이러한 카테고리는 열변색 특성의 원인이 되는 색 메커니즘을 갖는다.

실제로, 반도체 물질은 원자의 상호작용을 나타내는 에너지 밴드 이론에 의해 특징화된다. 이는 코어 전자가 자신이 속한 원자 상에 편재화된 것으로 가정되어 개별 원자 궤도에 존재하므로 모델의 에너지 밴드에 나타나지 않는 모델이다. 한편으로는, 원자가 전자는 고체의 결정 네트워크 전체에 걸쳐 비편재화될 수 있고; 그들은 원자가 밴드를 구성한다. 전도 밴드는 자유 전자에 의해 점유될 수 있는 첫 번째 빈 에너지 밴드이다. 원자가 밴드와 전도 밴드는 원자가 밴드 및 전도 밴드와 관련된 에너지 준위들 사이에 존재하는 에너지차에 해당하는 폭 ("갭"이라고도 칭해짐)을 갖는 금지대에 의해 분리된다 (도 3).

반도체 물질의 색은 문제의 물질의 원자가 밴드와 전도 밴드를 분리하는 금지대의 폭과 관련이 있다. 물질의 색의 원인이 되는 것은 금지대의 폭과 동일하거나 그보다 큰 에너지의 전자 전이이다. 1.7 eV 내지 3 eV 범위의 금지대의 폭은, 밝은 황색으로부터 적색까지의 범위의 색으로 확장되어 주황색을 거치는 색 팔레트를 통해 흑색으로부터 백색까지의 범위의 색을 생성할 수 있다 (적색은 낮은 에너지에 상응하고 밝은 황색은 높은 에너지에 상응함). (도 4)

온도의 영향 하에, 원자간 음이온-양이온 결합이 팽창하여, 궤도 중첩이 감소한다. 이로 인해 결합의 공유의 강하가 초래되어 갭이 감소하며; 그러면 두 개의 원자들 사이의 원자가 밴드와 전도 밴드 사이에서 전자의 이동이 촉진된다.

그러므로 반도체 물질은 온도 상승의 영향 하에 그의 결정 구조의 크기의 변화를 겪기 때문에 열변색성이다. 결정 구조가 변화하면, 네트워크 내의 상호작용이 동일하지 않고; 그러면 금지대의 폭이 달라지고 결과적으로 색이 변화한다.

대부분의 반도체 물질은 온도 상승에 적용되면 금지대의 폭이 감소한다. 이는 실온에서 황색인 BiVO₄가 가열되면 적색으로 변화하는 것을 설명해 준다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 코팅은 상기 코팅의 코트들 사이 또는 코트 내에 배치된 적어도 두 개의 장식 (a) 및 (b)를 포함한다:

(a) 적어도 상기에 정의된 바와 같은 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 장식,

(b) 온도 기준 안료 조성물을 포함하는 장식.

바람직하게는, 장식 (a) 내의 상기에 정의된 바와 같은 BiVO₄ 안료 화합물의 양은 건조 상태의 상기 코트의 중량에 대해 0.1 내지 100 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 70 중량%에 포함된다.

바람직하게는, 장식 (b) 내의 온도 기준 안료 조성물의 양은 건조 상태의 상기 코트의 중량에 대해 0.1 내지 100 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 80 중량%, 더 바람직하게는 0.5 내지 70 중량%에 포함된다.

한 실시양태에 따라, 각각의 장식 (a) 및 (b)는 중첩되지 않는 인접 패턴의 형태로 존재한다. 예를 들어, 각각의 장식은 전체 표면에 걸쳐 균일하게 분포되고 서로 교대하는 상이한 기하학적 패턴으로 나타내어진다 (도 10A를 참조).

또 다른 실시양태에 따라, 두 개의 장식 (a)와 (b)는 부분적으로 중첩된다. 예를 들어, 각각의 장식은 전체 표면에 걸쳐 균일하게 분포되고 부분적으로 중첩된 상이한 기하학적 패턴으로 나타내어진다 (도 10B를 참조).

바람직하게는, 두 개의 장식 (a) 및 (b)는 중첩되는데, 왜냐하면 두 개의 장식 중 하나는 연속적 코트이고 다른 하나는 패턴의 형태로 그것을 피복하기 때문이거나, 두 개의 장식 (a)와 (b)가 두 개의 중첩된 패턴의 형태로 존재하기 때문이다 (도 10C를 참조).

바람직하게는, 상기에 정의된 바와 같은 BiVO₄ 안료 화합물은 실온에서 단사정계 회중석 결정학적 형태를 나타낸다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 코팅은 장식(들) 상에 도포된 하나 이상의 마감 코트를 포함한다.

제1 실시양태에 따라, 본 발명에 따른 코팅은 지지체 상에 도포된 하나 이상의 프라이머 코트를 포함한다. 이어서 장식이 마지막 프라이머 코트 상에 도포된다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 코팅은 조리기구의 기재의 면 중 하나로부터 하기 순서로, 두 개의 프라이머 코트, 두 개의 장식성 코트 (a) 및 (b), 및 마감 코트를 포함한다.

제2 실시양태에 따라, 장식은 기재 상에 직접 도포된다.

장식은 통상의 기술자에게 널리 공지된 임의의 방법, 예컨대, 예를 들어 스크린 인쇄 또는 패드 인쇄에 의해 도포될 수 있다.

온도 기준 안료 조성물은 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:

- 티타늄 금홍석 황색 안료,

- 비스무트로부터 유도된 황색 안료, 예를 들어 안정화된 바나듐산비스무트 (Py184)로부터 선택된 것,

- 적색 안료, 예를 들어 페릴렌 레드 또는 산화철로부터 선택된 것,

- 비스무트 옥시할라이드 주황색 안료 (PO85),

- 바나듐산비스무트 주황색 안료 (PO86),

- 주석 티타늄 아연 주황색 안료 (PO82),

- 황화세륨 주황색 안료 (PO75; PO78),

- 크롬 안티모니 티타늄 황색-주황색 금홍석 안료 (PBr24),

- 주석 및 아연 황색-주황색 금홍석 안료 (Py216),

- 징크 틴 술피드 니오븀 옥시드 황색-주황색 안료 (Py227),

- 주석 및 니오븀 이중 산화물 황색-주황색 안료,

- 및 그의 혼합물.

한 실시양태에 따라, 본 발명에 따른 코팅은 플루오로중합체-기재 코팅이다.

플루오로중합체(들)는 분말 또는 수성 분산액 또는 그의 혼합물의 형태로 존재할 수 있다.

유리하게는, 플루오로중합체(들)는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체 (PFA), 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로펜의 공중합체 (FEP), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 테트라플루오로에틸렌과 폴리메틸 비닐 에테르의 공중합체 (MVA), 테트라플루오로에틸렌과 폴리메틸 비닐 에테르와 플루오로알킬 비닐 에테르의 삼원공중합체 (TFE/PMVE/FAVE), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE) 및 그의 혼합물을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.

유리하게는, 플루오로중합체(들)는 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로프로필 비닐 에테르의 공중합체 (PFA), 테트라플루오로에틸렌과 헥사플루오로프로펜의 공중합체 (FEP), PTFE와 PFA의 혼합물 (PTFE /PFA) 및 PTFE와 FEP의 혼합물 (PTFE/FEP)로부터 선택될 수 있다.

바람직하게는, 플루오로중합체(들)는 비-점착 코팅 조성물의 총 건조 질량의 10 내지 99 질량%, 바람직하게는 50 내지 98 질량%를 차지할 수 있다.

또 다른 실시양태에 따라, 본 발명에 따른 코팅은 유기-미네랄 또는 완전 미네랄 졸-겔 코팅이다. 금속 폴리 알콕실레이트 유형의 전구체로부터 졸-겔 경로에 의해 합성된 이러한 코팅은 일반적으로 그라프팅된 알킬 기를 갖는 실리카의 하이브리드 네트워크를 갖는다. 졸-겔 (SG) 조성물은 적어도 하나의 콜로이드성 금속 산화물 및 적어도 하나의 금속 알콕시드 유형 전구체를 포함한다.

금속 알콕시드는 바람직하게는 콜로이드성 실리카 및/또는 콜로이드성 알루미나로부터 선택된 콜로이드성 금속 산화물이다.

금속 알콕시드는 바람직하게는 하기로 이루어진 군으로부터 선택된 전구체로서 사용된다:

-　화학식 M₁(OR₁)_n에 상응하는 전구체,

-　화학식 M₂(OR₂)_(n-1)R₂'에 상응하는 전구체, 및

-　화학식 M₃(OR₃)_(n-2)R₃'₂에 상응하는 전구체

(여기서, R₁, R₂, R₃ 또는 R₃'은 알킬 기를 나타내고,

R₂'는 알킬 또는 페닐 기를 나타내고,

n은 금속 M₁, M₂ 또는 M₃의 최대 원자가에 상응하는 범자연수이고,

M₁, M₂ 또는 M₃은 Si, Zr, Ti, Sn, Al, Ce, V, Nb, Hf, Mg 또는 Ln으로부터 선택된 금속을 나타냄).

유리하게는, SG 용액의 금속 알콕시드는 알콕시실란이다.

본 발명의 방법의 SG 용액에 사용될 수 있는 알콕시실란은 특히 메틸트리메톡시실란 (MTMS), 테트라에톡시실란 (TEOS), 메틸트리에톡시실란 (MTES), 디메틸디메톡시실란, 및 그의 혼합물을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 알콕시실란 MTES 및 TEOS가 사용될 것인데, 왜냐하면 그것은 메톡시 기를 함유하지 않는다는 이점을 갖기 때문이다. 실제로, 메톡시 가수분해에 의해서는 메탄올이 졸-겔 배합물에 형성되는데, 이는 독성이 있는 경우 적용 동안 추가적인 주의를 필요로 한다. 이와 대조적으로, 에톡시 기의 가수분해에 의해서는, 졸-겔 코팅 요건을 사용하기에 더 유리한 부류이며 덜 제한적인, 에탄올만이 생성된다.

이러한 졸-겔 코팅의 형성은 콜로이드성 금속 산화물을 포함하는 수성 조성물 A를 금속 알콕시드를 포함하는 용액 B와 혼합하는 것으로 이루어진다. 혼합물은 유리하게는 졸-겔 조성물 (A + B)의 중량에 대해 40 내지 75 중량%의 수성 조성물의 비율로 이루어지어, 콜로이드성 금속 산화물의 양은 건조 상태의 졸-겔 조성물 (A + B)의 5 내지 30 중량%를 차지한다.

수성 조성물 A는 또한 용매, 특히 적어도 하나의 알콜을 포함하는 용매를 포함할 수 있다.

수성 조성물 A는 또한 적어도 하나의 실리콘 오일을 포함할 수 있다.

수성 조성물 A는 또한 안료를 포함할 수 있다.

수성 조성물 A는 또한 미네랄 충전제를 포함할 수 있다.

수성 조성물 A는 또한 졸-겔 조성물의 점도 및/또는 건조 코팅의 광택을 조절하는 기능을 하는 흄드 실리카를 포함할 수 있다.

수성 조성물 A는 전형적으로 프라이머 코트로서 하기를 포함한다:

i) 수성 조성물 A의 총중량에 대해 5 내지 30 중량%의 적어도 하나의 콜로이드성 금속 산화물;

ii)　조성물 A의 중량에 대해 0 내지 20 중량%의 적어도 하나의 알콜을 포함하는 용매;

iii) 임의로, 상기 수성 조성물 A의 총중량에 대해 0.05 내지 3 중량%의 적어도 하나의 실리콘 오일,

iv)　5 내지 30　%의 안료,

v)　2 내지 30%의 미네랄 충전제.

수성 조성물 A는 전형적으로 마감 코트로서 하기를 포함한다:

i)　수성 조성물 A의 총중량에 대해 5 내지 30 중량%의 적어도 하나의 콜로이드성 금속 산화물;

ii)　조성물 A의 중량에 대해 0 내지 20 중량%의 적어도 하나의 알콜을 포함하는 용매;

iii) 임의로, 상기 수성 조성물 A의 총중량에 대해 0.05 내지 3 중량%의 적어도 하나의 실리콘 오일,

iv)　0.1 내지 1　%의 금속성 반짝이.

용액 B는 또한 브뢴스테드 또는 루이스 산을 포함할 수 있다. 유리하게는, 용액 B의 금속 알콕시드 전구체는 용액 B의 총중량의 0.01 내지 10 중량%를 차지하는 유기 또는 미네랄 루이스 산과 혼합된다.

금속 알콕시드 전구체와의 혼합물로서 사용될 수 있는 산의 특정한 예는 아세트산, 시트르산, 에틸 아세토아세테이트, 염산 또는 포름산이다.

용액 B는 또한 용매, 특히 적어도 하나의 알콜을 포함하는 용매를 포함할 수 있다.

용액 B는 또한 적어도 하나의 실리콘 오일을 포함할 수 있다.

용액 B는 또한 금속성 반짝이를 포함할 수 있다.

본 발명의 공정의 유리한 실시양태에 따라, 용액 B는 상기에 정의된 바와 같은 알콕시실란 중 하나와 알루미늄 알콜레이트의 혼합물을 포함할 수 있다.

이러한 졸-겔 실시양태에 따라, 본 발명에 따른 코팅은 상기 표면으로부터 하기 순서로, 하나 이상의 졸-겔 프라이머 코트, 상기에 정의된 바와 같은 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 마지막 프라이머 코트의 적어도 일부 상의 장식을 포함한다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 본 발명에 따른 코팅으로 완전히 또는 부분적으로 피복된 기재, 바람직하게는 금속을 포함하는 가정용 물품에 관한 것이다.

BiVO₄ 안료 화합물의 색 변화는 한편으로는 물품이 뜨거워서 화상의 위험이 있고 다른 한편으로는 물품의 표면이 그의 사용에 적절한 온도에 도달했음을 사용자가 알 수 있게 한다.

유리하게는, 물품 기재는 플라스틱, 금속, 유리, 세라믹 또는 테라코타일 수 있다. 본 발명의 맥락에서 사용될 수 있는 금속 기재는 유리하게는 애노다이징되거나 되지 않은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 폴리싱, 브러싱 또는 비드-블라스팅, 샌드블라스팅, 화학적 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 폴리싱, 브러싱 또는 비드-블라스팅된 스테인리스강, 또는 주조된 철 또는 알루미늄, 또는 티타늄, 또는 해머링 또는 폴리싱된 구리의 기재를 포함한다.

본 발명의 맥락에서 사용될 수 있는 가정용 물품의 예는 특히 튀김기 그릇, 퐁듀 또는 라클레트 팬 또는 냄비, 튀김기 또는 제빵기의 그릇, 블렌더의 용기, 모발 스트레이트너의 판 및 다리미의 바닥판을 포함할 수 있다.

코팅의 더 나은 접착을 위해, 기재의 표면은 그의 비표면적을 증가시키도록 처리될 수 있으며; 알루미늄의 경우에, 이러한 처리는 애노다이징 (관형 알루미나 구조의 생성), 화학적 에칭, 샌드블라스팅 등에 의해 수행될 수 있다. 다른 금속 기재가 또한 폴리싱, 샌드블라스팅, 브러싱 또는 비드-블라스팅될 수 있다.

프라이머 코트(들)는, 특히 기재가 기계적으로 처리될 때, 결합 수지를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 결합 수지(들)는 폴리아미드 이미드 (PAI), 폴리에테르 이미드 (PEI), 폴리아미드 (PA), 폴리이미드 (PI), 폴리에테르케톤 (PEK), 폴리에테르에테르케톤 (PEEK), 폴리아릴에테르케톤 (PAEK), 폴리에테르술폰 (PES), 폴리페닐렌 술피드 (PPS), 폴리벤즈이미다졸 (PBI) 및 탄닌으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

유리하게는, 본 발명에 따른 물품은 조리기구이고 본 발명에 따른 코팅은 음식을 수용하는 면에서 기재를 완전히 또는 부분적으로 피복한다.

유리하게는, 본 발명에 따른 물품은 모발 스트레이트너이고 본 발명에 따른 코팅은 그의 판을 완전히 또는 부분적으로 피복한다.

유리하게는, 본 발명에 따른 물품은 의류용 다리미이고 본 발명에 따른 코팅은 그의 바닥판을 완전히 또는 부분적으로 피복한다.

유리하게는, 물품은 지지체의 면 중 하나가 조리기구 내부에 배치된 음식과 접촉하도록 의도된 오목한 내부면이고 조리기구의 다른 지지체 면이 열원과 접촉하도록 의도된 볼록한 외부면인 조리기구이다.

바람직하게는, 상기 가정용 물품은 바람직하게는 소스팬, 프라이팬, 스튜 냄비, 궁중팬, 소테 팬, 크레이프 메이커, 그릴, 플란차 그릴, 라클레트 그릴, 마마이트 냄비 또는 캐서롤 디시로 이루어진 군으로부터 선택된 조리기구 물품이며, 상기 코팅은 음식과 접촉하도록 의도된다.

본 발명에 대해 고려되는 적용 분야에서, 조리기구 유형의 가열될 물품 또는 다리미 유형의 가열 물품은 전형적으로 10℃ 내지 300℃에 포함된 온도 범위에서 사용된다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 실온 내지 150℃에서 22 이상의 ΔE^*를 가지며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, BiVO₄ 안료 화합물에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 150℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

유리하게는, 본 발명에 따른 화합물은 실온 내지 150℃에서 24 이상, 바람직하게는 26 이상, 더욱더 바람직하게는 28 이상, 특히 바람직하게는 30 이상의 ΔE^*를 갖는다.

유리하게는, 본 발명의 화합물은 실온에서 단사정계 회중석 결정 구조를 갖는다.

본 발명의 또 다른 특허대상은 실온 내지 200℃에서 30 이상의 ΔE^*를 가지며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, BiVO₄ 안료 화합물에 관한 것이다:

여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,

L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 200℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.

유리하게는, 본 발명에 따른 화합물은 실온 내지 200℃에서 32 이상, 바람직하게는 35 이상, 더욱더 바람직하게는 37 이상, 특히 바람직하게는 40 이상의 ΔE^*를 갖는다.

유리하게는, 온도의 함수로서 색 변화 ΔE^*의 진전은 선형적이다. 바람직하게는, 이러한 선형적 진전은 0.05 내지 0.1, 바람직하게는 0.1 이상에 포함되는 기울기를 갖는다.

실시양태의 예

실시예 1: 안료 선택

사용되는 안료는 무기 화합물 분말이다:

열변색성 안료:

o BiVO₄, 실시예 2에서 설명된 공정, 배치 2b 및 2d

o Bi₂O₃, 바리스터 파인(Varistor Fine) 등급, 파이브앤 플러스(5N Plus) 사에 의해 판매됨

o 시코팔(Sicopal)® 황색 K1120FG 안료, 바스프(BASF) 사에 의해 판매됨

o 베이페록스(Bayferrox)® 130 안료, 베이페록스 사에 의해 판매됨

열안정성 안료 (온도 기준 안료):

o 황색 10C242 안료, 셰퍼드 컬러 캄파니(Shepherd Color Company)에 의해 판매됨

o 황색 6716B 안료, 페로(FERRO) 사에 의해 판매됨

이러한 화합물은 단독으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.

실시예 2: 본 발명에 따른 BiVO₄ 안료 화합물의 합성 공정

공정 2.1

1 M 질산 중 질산비스무트 (0.1 M)의 용액에 1 M 질산 중 바나듐산암모늄 (0.1 M)의 용액을 화학량론적으로 첨가한다. 혼합물을 밤새 교반하고, 여과하고, 물로 세척하고, 이어서 건조시킨다. 이어서, 분말을 450℃에서 3시간 동안 어닐링한다.

이어서 바나듐산비스무트를 X-선 회절 분석에 의해 특징화되는 단사정계 회중석 구조의 밝은 황색 분말의 형태로 수득한다.

상기 공정을 알칼리제의 첨가 없이 pH < 1에서 수행한다.

공정 2.2

1 M 질산 중 질산비스무트 (0.4 M)의 용액에 화학량론적 양의 분말 형태의 메타바나듐산나트륨을 첨가한다. 혼합물을 80℃에서 2시간 동안 교반한다. 이어서, 침전물을 여과하고 물로 세척하여 단사정계 회중석 형태의 황색 BiVO₄ 분말을 수득한다. 이어서 분말을 500℃에서 3시간 동안 어닐링한다.

상기 공정을 알칼리제의 첨가 없이 pH < 1에서 수행한다.

따라서 단사정계 회중석 BiVO₄는 실온 내지 200℃에서 ΔE = 40을 갖는다.

실시예 3: 본 발명에 따르지 않는 BiVO₄ 화합물의 합성 공정 (비교 실시예)

출원인은 특허 CN 101 070 435의 실시예 1을 재현하였다.

이러한 공정에서는, 알칼리제를 첨가하여 pH를 2로 만들고 제2 단계에서 하소를 수행하여 색상을 변조한다.

질산 용액 (4 mol.L^-1) 중 질산비스무트 (0.1 M)의 용액에 질산 (4 mol.L^-1) 중 메타바나듐산암모늄 (0.1 M)의 용액을 화학량론적으로 첨가한다. 암모니아 용액을 사용하여 pH를 2로 조절한다.

혼합물을 2시간 동안 교반한다. 이어서, 침전물을 여과하고 물로 세척하여 밝은 황색 분말을 수득한다. 이러한 분말은 정방형 (정방정계) 규산지르코늄 구조를 갖는다.

그것을 500℃에서 2시간 동안 하소하여 단사정계 회중석 구조의 어두운 황색 분말을 수득한다.

따라서 이러한 단사정계 회중석 BiVO₄ 화합물은 실온 내지 200℃에서 ΔE = 20을 갖는다.

실시예 4: 흑색 플루오린화 비-점착 코팅으로의 화합물의 통합

조리 동안 소비자를 인도하는 장식과 함께 제공된 내부 비-점착 코팅을 갖는 조리기구를 소비자에게 제공하기 위해, 개선된 열변색 특성을 갖는 화합물을 하기 여러 개의 코트를 갖는 비-점착 코팅에 도입시킨다:

- 불투명한 색의 프라이머 코트(들),

- 장식성 코트에 통합된 열변색성 화합물,

- 반투명한 마감 코트(들).

i. 두 개의 프라이머 코트의 제조

수성 PTFE 분산액을 기재로 하는 제1 배합물을 제조한다.

(a) 프라이머 1/배합물 1a

수성 PTFE 분산액을 기재로 하는 제2 배합물을 제조한다.

(b) 프라이머 2/배합물 2a

배합물 1a 및 2a를 여과한 후에, 공기 분무 총을 사용하여 예비형성된 알루미늄 캡의 내부에 도포한다. 이러한 지지체를 적어도 미리 탈지하고 먼지 제거한다. 코팅의 더 나은 접착을 위해, 지지체 표면을 샌드블라스팅함으로써 처리하여 그의 비표면적을 증가시킨다.

프라이머를 5 내지 50 마이크로미터 두께의 적어도 하나의 코트로서 도포한다. 여러 개의 코트를 도포하는 경우에, 각각의 코트를 후속 코트의 도포 전에 건조시킨다.

ii. 열변색성 장식의 제조

실시예 1에 설명된 바와 같은 열변색성 안료를 함유하는 패드 인쇄 페이스트를 하기에 설명되는 배합물에 따라 제조한다.

이러한 페이스트를 건조된 프라이머 코트 상에 패드 인쇄함으로써 패턴의 형태로 도포한다.

iii. 기준 장식의 제조

실시예 1에 설명된 바와 같은 유색 기준 물질을 함유하는 패드 인쇄 페이스트를 하기에 설명되는 배합물에 따라 제조한다.

이러한 페이스트를 건조된 열변색성 장식 상에 패턴의 형태로 도포한다.

iv. 마감 코트의 제조 및 경화

마감 코트를 제1 프라이머 코트와 동일한 방식으로 제조하되, 유일한 차이점은 마감 코트는 투명하게 유지되어야 하기 때문에 안료를 포함하지 않고 임의로 반짝이를 포함한다는 점이다.

모든 코트를 도포하고 건조시킨 후에, 물품을 430℃에서 11분 동안 경화시킨다.

실시예 5: 샘플 색을 특징화하는 방법

제어된 조명이 장착된 차폐 함체로 이루어진 조명 부스를 사용한다. 카메라가 부스 바로 위에 설치되어 있고, 이는 분석된 샘플의 색-관련 특징을 수득하는 것을 가능하게 하는 사진 처리 소프트웨어에 연결된다. 조명 부스는 D50 광원 (일광에 상응함)에 의해 불이 켜진다.

이러한 특징화의 원리는 분석할 물질을 부스에 배치하고 사진을 찍고 적절한 소프트웨어를 사용하여 사진으로부터 색 데이터를 추출하는 것이다.

수득된 L^*a^*b^* 값을 사용하여, 주어진 샘플에 대한 기준 온도 (RT = 25℃)에 대한 각각의 온도에서의 색차 (또는 색 변이) ΔE^*를 수득하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된다:

여기서,

- L₁ ^*, a₁ ^*, b₁ ^* : 표준 온도 (25℃ 또는 RT)에서의 안료 색의 좌표 또는 기준 안료의 좌표.

- L₂ ^*, a₂ ^*, b₂ ^*: 선택된 온도 (25℃/100℃/150℃/180℃/200℃/250℃)에서의 안료 색의 좌표 또는 선택된 안료의 좌표.

하기에 설명되는 프로토콜이 개발되었고, 이는 최상의 경우에는 하기 요소를 제어하는 것을 가능하게 한다: (분위기 및 카메라를 방해하지 않기 위해) 부스에서의 직접 가열은 가능하지 않지만, 전송 단계의 타이밍을 사용하여 목표 온도에서 사진을 찍는다.

i. 장비

- 접촉 센서를 갖는 온도계

- 스톱워치

- 핫플레이트

- 사진 조명 부스

- 캐논 EOS 13000D 카메라 (캐논 28-mm 광각 렌즈)

- 유리 슬라이드

- 데이터 수집 소프트웨어: 캡쳐 원(Capture One) 및 포토샵(Photoshop)

ii. 프라이팬 상에 패드-인쇄된 장식의 형태의 샘플에 대한 프로토콜 (도 7)

- 패드 스탬핑된 안료 원을 갖는 프라이팬을 핫플레이트로부터 부스로 옮기는 데 필요한 시간을 측정하고, 부스를 닫고, 카메라를 작동시킨다 (t = 15초).

- 샘플을 대략 목표 온도에서 가열하고 안정화한다.

- 15초 후에 원하는 온도로 조절된 온도를 시험한다.

- 이러한 온도를 사용하여 시뮬레이션을 3회 수행하여 15초 후에 수득된 샘플 온도에 따라 확정 또는 조절한다.

- 수집을 개시한다.

- 소프트웨어를 사용하여 분석할 사진 표면을 선택함으로써 특징화를 수행한 후에 L^*a^*b^* 값을 판독한다.

- 캡쳐 원 소프트웨어를 RAW 형식의 이미지 캡처에 사용하고, 이를 이후에 임의의 다른 파일 형식으로 변환시킬 수 있다.

- 이어서 포토샵 소프트웨어를 사용하여 원시 파일을 변환할 수 있다 (TIFF 형식으로 변환). 이어서 D50 광원을 사용하여 RGB 색 공간을 CIE L^*a^*b^* 색 공간으로 변환하는 것을 가능하게 한다.

iii. 분말 형태의 샘플에 대한 프로토콜 (도 7)

- 프라이팬에서 서로 상이한 분말로 된 3개의 개별 더미를 만든다 (약 1티스푼).

- 유리판을 사용하여 분말 더미를 평평하게 하여 그것이 동일한 두께를 가지면서도 매끄럽고 균일한 표면을 갖게 한다.

- 이어서, 이전과 동일한 프로토콜을 수행한다.

실시예 6: 결과의 활용

i. 여러 온도에서의 샘플의 ΔE^*의 계산

예를 들어, 분말 형태의 안료 Fe₂O₃을 사용한다.

각각의 온도에 대한 Fe₂O₃의 L^*a^*b^* 좌표 및 ΔE^* 결과는 하기와 같다:

ii. 그래프 해석

다양한 온도에서 각각의 샘플에 대해 계산된 ΔE^* 값은 그래프 (ΔE^* = f (온도 ℃))를 통해 실온에서의 색에 대한 색차의 진전을 시각화하는 것을 가능하게 한다.

그래프 (도 8)는 분말 형태의 각각의 안료의 색 변이를 보여준다.

이러한 경우에 연구된 안료는 모두 온도의 함수로서의 상당히 선형적인 색 변화를 나타낸다.

"매우 우수한" 열변색성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 40 이상의 색차 ΔE^*를 갖고 0.2 이상의 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

"우수한" 열변색성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 30 내지 40에 포함된 색차 ΔE^*를 갖고 0.2 이상의 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

"평균적" 열변색성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 10 내지 30에 포함된 색차 ΔE^*를 갖고 0.05 내지 0.2에 포함된 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

열안정성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 10 미만의 색차 ΔE^*를 갖고 0.05 미만의 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

그래프 (도 9)는, 이전에 설명된 바와 같은, 비-점착 코팅에 패드 인쇄된 장식의 형태의 각각의 안료의 색 변이를 보여준다.

이러한 경우에 연구된 비-점착 코팅에 통합된 유색 물질은 모두 온도의 함수로서 상당히 선형적인 색 변화를 나타낸다.

온도의 함수로서의 색 변화 거동 및 서로에 대한 화합물의 분류는 분말 형태의 물질을 사용하여 이루어진 관찰 결과와 매우 유사하다. 그러나, 비-점착 코팅으로의 통합과 관련하여 색차의 명확한 감소가 관찰되며 이는 완벽하게 투명하지 않은 마감 코트의 "필터" 효과와 가장 관련이 있을 것이다.

비-점착 코팅에 통합된 "매우 우수한" 열변색성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 20 이상의 색차 ΔE^*를 갖고 0.1 이상의 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

비-점착 코팅에 통합된 "우수한" 열변색성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 15 내지 20에 포함된 색차 ΔE^*를 갖고 0.1 이상의 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

비-점착 코팅에 통합된 "평균적" 열변색성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 7 내지 15에 포함된 색차 ΔE^*를 갖고 0.05 내지 0.1에 포함된 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

비-점착 코팅에 통합된 열안정성 안료는 25℃ 내지 200℃에서 7 미만의 색차 ΔE^*를 갖고 0.05 미만의 기울기를 갖고서 온도의 함수로서의 색차 ΔE^*의 선형적 변화를 나타낸다.

Claims (16)

1. 가정용 물품의 표면 코팅 내에서 실온 내지 150℃에서 11 이상의 ΔE^*를 갖는 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 장식 (a)를 포함하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, 가정용 물품의 표면 코팅:
   

   

   
   여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,
   L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 150℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.
2. 가정용 물품의 표면 코팅 내에서 실온 내지 200℃에서 15 이상의 ΔE^*를 갖는 BiVO₄ 안료 화합물을 포함하는 장식 (a)를 포함하며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, 가정용 물품의 표면 코팅:
   

   

   
   여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,
   L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 200℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코트들 사이 또는 코트 내에 배치된 적어도 제1항 또는 제2항에서 정의된 바와 같은 장식 (a) 및 온도 기준 안료 조성물을 포함하는 장식 (b)를 포함하는 코팅.
4. 제3항에 있어서, 각각의 장식 (a) 및 (b)가 중첩되지 않는 인접 패턴의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 코팅.
5. 제3항에 있어서, 두 개의 장식 (a) 및 (b)가 부분적으로 중첩된 것을 특징으로 하는 코팅.
6. 제3항에 있어서, 두 개의 장식 (a) 및 (b)가 두 개의 중첩된 패턴의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 코팅.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 마감 코트를 포함하는 코팅.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 장식이 스크린 인쇄 또는 패드 인쇄에 의해 도포된 것인 코팅.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 장식 (a) 내의 BiVO₄ 안료 화합물의 양이 건조 상태의 상기 코트의 중량에 대해 0.1 내지 100 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 80 중량%에 포함된 것인 코팅.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 코팅으로 완전히 또는 부분적으로 피복된 기재, 바람직하게는 금속을 포함하는 가정용 물품.
11. 제10항에 있어서, 조리기구이며, 코팅이 음식을 수용하는 면에서 기재를 완전히 또는 부분적으로 피복하는 것을 특징으로 하는 가정용 물품.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 기재가 플라스틱, 금속, 유리, 세라믹 또는 테라코타, 바람직하게는 애노다이징되거나 되지 않은 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 폴리싱, 브러싱 또는 비드-블라스팅, 샌드블라스팅, 화학적 처리된 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 또는 폴리싱, 브러싱 또는 비드-블라스팅된 스테인레스강, 또는 주조된 철 또는 알루미늄, 또는 티타늄 또는 해머링 또는 폴리싱된 구리인 가정용 물품.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 조리기구가 소스팬, 프라이팬, 스튜 냄비, 궁중팬, 소테 팬, 크레이프 메이커, 그릴, 플란차 그릴, 라클레트 그릴, 마마이트 냄비 또는 캐서롤 디시로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 조리기구.
14. 실온 내지 150℃에서 22 이상의 ΔE^*를 가지며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, BiVO₄ 안료 화합물:
    

    

    
    여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,
    L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 150℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.
15. 실온 내지 200℃에서 30 이상의 ΔE^*를 가지며, 여기서 ΔE^*는 CIELAB 색 공간에서 식 CIE1976에 의해 정의된 것인, BiVO₄ 안료 화합물:
    

    

    
    여기서, L₁ ^*, a₁ ^* 및 b₁ ^*은 실온에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화하고,
    L₂ ^*, a₂ ^* 및 b₂ ^*는 200℃에서의 상기 화합물의 L^*a^*b^* 값을 특징화한다.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 실온에서 단사정계 회중석 결정 구조를 갖는 화합물.

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