WO2024019229A1 - 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조 방법 - Google Patents

비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조 방법 Download PDF

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pigment
thermochromic layer
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temperature sensor
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문치원
김진모
전승엽
이호준
조주호
민지혜
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(주)씨에프씨테라메이트
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Definitions

  • the present invention relates to a cookware having a thermochromic layer containing a thermochromic pigment for a temperature sensor using bismuth vanadate and a method of manufacturing the same. More specifically, the thermochromic layer of the cookware changes according to the temperature change from room temperature to high temperature. The color changes, and the difference between the CIELAB coordinate value at 25°C and the CIELAB coordinate value at 200°C is 20 to 25, and the color change is visible to the naked eye. Cooking has a thermochromic layer containing Zion pigment for a temperature sensor using bismuth vanadate. It relates to instruments and their manufacturing methods.
  • Bismuth(III) vanadate (BiVO4) is recognized as an effective substitute because it is an inorganic pigment with excellent yellow pigment characteristics that is non-toxic to the ecosystem and has high chemical stability. In addition, it has excellent price-performance ratio and high durability compared to organic pigments, so it is widely applied to paint, plastic, and rubber.
  • Thermo-chromic property is a property that causes a material to change color due to changes in physical properties in a specific temperature range.
  • Bismuth(III) vanadate (BiVO4) is known as a representative compound with thermochromic properties. there is.
  • Bismuth vanadate is a representative yellow inorganic pigment and is used to replace toxic yellow pigments containing heavy metals such as cadmium and lead.
  • the thermal discoloration mechanism of bismuth vanadate is due to a phase transition (monoclinic scheelite - tetragonal scheelite) due to temperature, and at the phase transition temperature of 255 °C, the phase transitions from a monoclinic structure to a tetragonal structure, changing from yellow to yellow. The color changes to orange, and this color change is reversible.
  • the present invention is to solve the above problems, and the object of the present invention is to provide a color change for a temperature sensor using bismuth vanadate, which changes color in the temperature range of 200°C and can confirm the color change with the naked eye.
  • the object is to provide a cookware having a thermochromic layer and a method of manufacturing the same.
  • the present invention provides a cookware having a thermochromic layer containing a scion pigment for a temperature sensor using bismuth vanadate and a method of manufacturing the same.
  • the present invention relates to a metal substrate; A primer layer containing a fluorine-based resin formed on the surface of the metal substrate; a thermochromic layer containing a Zion pigment formed on at least a portion of the surface of the primer layer; And a top coating layer containing a curing agent formed on the surface of the primer layer and the thermochromic layer, wherein the Zion pigment is a Zion pigment for a temperature sensor using bismuth vanadate.
  • a cookware having layers is provided.
  • thermochromic layer of the cookware reversibly changes color within a temperature range from room temperature to 200°C, and the difference between the color appearing at room temperature and the color appearing at 200°C on CIELAB coordinates is 20 to 25. do.
  • the Zion pigment of the thermochromic layer is characterized in that the average particle size is 0.1 to 25 ⁇ m.
  • the present invention provides a method of manufacturing cookware having a thermochromic layer containing a Zion pigment for a temperature sensor, comprising the following steps.
  • thermochromic layer by applying a thermochromic aqueous dispersion containing a Zion pigment to at least a portion of the surface of the primer layer; Characterized by comprising the step of applying a top coating agent to the surface of the primer layer on which the thermochromic layer is formed and heat treating it to form a top coating layer.
  • thermochromic layer contains 5 to 100 parts by weight of a Zion pigment based on 100 parts by weight of the fluorine-based resin, and the Zion pigment includes bismuth vanadate.
  • the cookware and its manufacturing method having a thermochromic layer containing the temperature sensor pigment of the present invention change color reversibly at room temperature and high temperature, and have a color contrast effect at a specific temperature. It is possible to provide cookware and a manufacturing method thereof that are excellent and allow visual confirmation of discoloration at high temperatures.
  • Figure 1 is a schematic image showing a cookware including a metal substrate, a primer layer, a thermochromic layer, and a coating layer according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a method of manufacturing a thermochromic layer containing a Zion pigment for a temperature sensor according to the present invention.
  • Figure 3 is an image showing the color that appears at 25°C and the color that appears at 180°C of the Zion pigment used in the thermochromic layer manufactured according to Example 1 of the present invention.
  • Figure 4 is an image showing the color that appears at 25°C and the color that appears at 200°C of the Zion pigment used in the thermochromic layer manufactured according to Example 1 and Comparative Examples 1 to 2 of the present invention.
  • Figure 5 is an image showing the color that appears at 25°C and the color that appears at 200°C in cookware including a thermochromic layer containing Zion pigment manufactured according to Example 2 of the present invention.
  • the numerical range includes the values defined in the range above. Any maximum numerical limit given throughout this specification includes all lower numerical limits as if the lower numerical limit were expressly written out. Every minimum numerical limit given throughout this specification includes every higher numerical limit as if such higher numerical limit was explicitly written out. All numerical limits given throughout this specification will include all better numerical ranges within the broader numerical range, as if the narrower numerical limits were clearly written.
  • the present invention relates to a metal substrate; A primer layer containing a fluorine-based resin formed on at least a portion of the surface of the metal substrate; a thermochromic layer containing a Zion pigment formed on at least a portion of the surface of the primer layer; and a top coating layer containing a curing agent formed on the surface of the primer layer and the thermochromic layer, wherein the Zion pigment is a Zion pigment for a temperature sensor containing a bismuth vanadate pigment.
  • a cookware having a discoloration layer is provided.
  • thermochromic layer may be reversible depending on temperature.
  • “reversible” means that the color changes when the temperature rises, and the original color is restored when the temperature falls again.
  • the thermochromic layer of the cookware exhibits a specific color (hereinafter referred to as room temperature color) at room temperature or the room temperature range of 20 to 25°C, but as the temperature increases by heating the cookware, the color changes and becomes different from the room temperature color. It can display a color, and more specifically, when the temperature rises to 180 to 250°C, it can display a different color compared to the color at room temperature, and can also display a different color from the color displayed in the temperature range of 90 to 170°C.
  • room temperature color a specific color at room temperature or the room temperature range of 20 to 25°C
  • thermochromic layer of the cookware can reversibly change color within a temperature range from room temperature to 200°C, and the difference between the color shown at room temperature and the color shown at 200°C on CIELAB coordinates may be 20 to 25.
  • CIELAB used in the present invention refers to the color space defined by CIE based on the opposite color theory of yellow-blue and green-red through which humans perceive color, as a result of research to approach human sensibility.
  • the Zion pigment of the thermochromic layer may have an average particle size of 0.1 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 25 ⁇ m.
  • thermal discoloration depending on temperature may appear small.
  • the present invention provides a method of manufacturing cookware having a thermochromic layer containing a Zion pigment for a temperature sensor, including the following steps.
  • thermochromic layer containing the Zion pigment for a temperature sensor include a metal base; A primer layer containing a fluorine-based resin formed on at least a portion of the surface of the metal substrate; A thermochromic layer containing a Zion pigment formed on at least a portion of the surface of the primer layer; And a top coating layer containing a curing agent formed on the surface of the primer layer and the thermochromic layer, wherein the Zion pigment may be a Zion pigment for a temperature sensor containing a bismuth vanadate pigment.
  • thermochromic layer may be reversible depending on temperature.
  • “reversible” means that the color changes when the temperature rises, and the original color is restored when the temperature falls again.
  • the thermochromic layer of the cookware exhibits a specific color (hereinafter referred to as room temperature color) at room temperature or the room temperature range of 20 to 25°C, but as the temperature increases by heating the cookware, the color changes and becomes different from the room temperature color. It can display a color, and more specifically, when the temperature rises to 180 to 250°C, it can display a different color compared to the color at room temperature, and can also display a different color from the color displayed in the temperature range of 90 to 170°C.
  • room temperature color a specific color at room temperature or the room temperature range of 20 to 25°C
  • thermochromic layer of the cookware can reversibly change color within a temperature range from room temperature to 200°C, and the difference between the color shown at room temperature and the color shown at 200°C on CIELAB coordinates may be 20 to 25.
  • CIELAB used in the present invention refers to the color space defined by CIE based on the opposite color theory of yellow-blue and green-red through which humans perceive color, as a result of research to approach human sensibility.
  • the Zion pigment of the thermochromic layer may have an average particle size of 0.1 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 25 ⁇ m.
  • thermal discoloration depending on temperature may appear small.
  • FIG. 2 is a flowchart showing a method of manufacturing a cookware having a thermochromic layer containing a Zion pigment for a temperature sensor according to the present invention.
  • the method of manufacturing a cookware includes (S10) forming a primer layer; (S20) thermochromic layer forming step; And (S30) top coating layer forming step.
  • the method of manufacturing cookware having a thermochromic layer containing a temperature sensor pigment includes (S10) forming a primer layer containing a fluorine-based resin on the surface of a metal substrate; (S20) forming a thermochromic layer including an aqueous dispersion containing a Zion pigment for a temperature sensor on at least a portion of the surface of the primer layer; And (S30) applying a top coating agent to the surface of the primer layer on which the thermochromic layer is formed and heat treating it to form a top coating layer.
  • the thermochromic layer may contain 5 to 100 parts by weight of Zion pigment, more preferably 10 to 50 parts by weight, based on 100 parts by weight of fluorine-based resin, and the Zion pigment may include bismuth vanadate.
  • Example 1 the Zion pigment containing bismuth vanadate used in the thermochromic layer of the present invention was prepared by the following method.
  • NH4VO3 ammonium metavanadate
  • Bi(NO3)3 ⁇ 5H2O bismuth(III) nitrate pentahydrate
  • Vanadium precursor solution and bismuth precursor solution were prepared by adding ml of water.
  • the vanadium precursor solution and the bismuth precursor solution were mixed at a mole ratio of 1:1 and stirred at 70° C. for 120 hours to form a precipitate containing vanadium and bismuth.
  • the precipitate was filtered using filter paper, the filtered precipitate was washed three times with water, and then dried at 85° C. for 24 hours.
  • the dried precipitate was heat treated at 550°C for 5 hours, pulverized, and filtered through a sieve with a size of 25 ⁇ m to prepare Zion pigment with a particle size of less than 25 ⁇ m.
  • Example 2 cookware having a thermochromic layer containing the Zion pigment containing bismuth vanadate prepared in Example 1 of the present invention was manufactured by the following method.
  • a primer containing a fluorine-based resin was coated on the surface of an aluminum plate and dried at 160°C to form a primer layer with a black background color. Thereafter, the surface of the aluminum sheet on which the primer layer was formed was coated using a coating solution of 100 parts by weight of the fluorine resin solution mixed with 30 parts by weight of the Zion pigment prepared as in Example 1, and then heat treated at 380° C. to form a thermochromic layer.
  • a cooking utensil having a thermochromic layer containing a thermochromic layer for a temperature sensor was manufactured by coating the surface of the aluminum plate on which the thermochromic layer was formed with a fluorine-based resin for top coating and then heat-treating it at 380°C.
  • Comparative Example 1 particles with an average particle size of less than 25 ⁇ m obtained by carrying out all the same procedures as Example 1 were additionally subjected to secondary grinding. Zion pigment was prepared.
  • thermochromic layer used in the thermochromic layer of the present invention prepared in Example 1 was (a) room temperature (25°C). , images were taken at (b) 90°C and (c) 180°C, and are shown in Figure 3.
  • the temperature pigment (Example 1) at room temperature without heat is yellow, and (b) when heated to 90°C, it turns orange, and (c) when heated to 180°C. You can see that it turns red when the temperature is applied.
  • thermochromic layer of the cookware according to the present invention changes color depending on temperature.
  • thermochromic layer of the present invention In order to confirm whether the average particle size of the Zion pigment used in the thermochromic layer according to the present invention is 1 to 25 ⁇ m, it is most suitable for the thermochromic layer of the present invention prepared by Example 1 and Comparative Examples 1 to 2. Images were taken at (a) room temperature (25°C) and (b) 200°C for the Zion pigment used, and these are shown in Figure 4.
  • the most suitable particle size of the Zion pigment used in the thermochromic layer of the cookware according to the present invention is 0.1 to 25 ⁇ m.
  • thermochromic layer of the present invention prepared in Example 2 was heated at (a) room temperature ( Images were taken at (b) 25°C) and (b) 200°C, and are shown in Figure 5.
  • thermochromic layer on the cookware at room temperature without heat appears yellow, and (b) when heated to 200°C, it appears red.
  • thermochromic layer of the cookware according to the present invention changes color depending on temperature.

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Abstract

본 발명은 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함한 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조리기구의 열변색층은 상온에서 고온으로 온도의 변화에 따라 색이 변화되며, 25℃에서 나타나는 CIELAB 좌표값과 200℃에서 나타나는 CIELAB 좌표값의 차가 20 내지 25 로 육안으로 변색이 확인 가능한 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함한 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조 방법
본 발명은 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함한 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 조리기구의 열변색층은 상온에서 고온으로 온도의 변화에 따라 색이 변화되며, 25℃에서 나타나는 CIELAB 좌표값과 200℃에서 나타나는 CIELAB 좌표값의 차가 20 내지 25 로 육안으로 변색이 확인 가능한 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함한 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현재까지 대량으로 사용되어 온 크롬, 카드뮴이나 납 계열의 중금속이 함유된 유독성 무기안료는 인체 유해성 문제와 환경적 문제를 야기하고 있다. 따라서 중금속이 함유된 무기 안료들을 대체할 무독성의 환경 친화적인 안료에 대한 관심이 높아지고 있다.
비스무스 바나데이트(Bismuth(III) vanadate, BiVO4)는 생태계에 독성이 없고 높은 화학적 안정성을 갖는 황색 계통의 우수한 안료 특성을 지니고 있는 무기안료이기 때문에 효과적인 대체물로 인식되고 있다. 또한, 유기안료에 비하여 가격 대비 성능이 우수하고 높은 내구성을 지니고 있어 페인트, 플라스틱, 고무 등에 다양하게 적용된다.
현재까지 비스무스 바나데이트 안료의 제조에 대한 연구는 세계적으로 활발히 진행되고 있으며, 안료의 제조에서부터 도료 마킹용 조성까지에 걸쳐 다양한 분야에 적용되고 있다.
열 변색(thermo-chromic) 특성은 물질이 특정한 온도 영역에서 물리적 특성의 변화로 인해서 색상 변화를 일으키는 성질로서, 비스무스 바나데이트(Bismuth(III) vanadate, BiVO4)가 열 변색 특성을 갖는 대표적인 화합물로 알려져 있다. 비스무스 바나데이트는 황색 계통의 대표적인 무기 안료이고, 카드뮴이나 납과 같은 중금속을 함유하고 있는 유독성 황색 안료를 대체하여 이용되고 있다.
비스무스 바나데이트의 열 변색 메커니즘은 온도로 인한 상전이 (phase transition: monoclinic scheelite - tetragonal scheelite)에 의하고, 상기 상전이 온도인 255 ℃에서 단사정계(monoclinic) 구조에서 정방정계(tetragonal) 구조로 상전이 되어 노란색에서 오렌지색으로 색이 변화하고, 이러한 색 변화는 가역적이다.
한편, 열원에 대한 사용자의 화상을 예방하기 위한 용도로 안료를 이용하기 위해서는 온도 변화에 따른 색 변화 여부를 사용자가 육안으로 명확하게 인식하여야 한다. 그러나 상업적으로 판매되는 비스무트 바나데이트는 상온에서부터 200℃의 온도 범위에서 그 색 변화를 사용자가 육안으로 시인할 수 있을 만큼 색 대비가 크지 않아 상기와 같은 용도로 이용하기에 적절하지 않은 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 200℃ 내지의 온도 범위에서 색 변화가 일어나며, 육안으로 색 변화를 확인할 수 있는 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 금속기재; 상기 금속기재 표면에 형성되는 불소계 수지를 포함하는 프라이머층; 상기 프라이머층 표면의 적어도 일부에 형성되는 시온 안료를 포함하는 열변색층; 및 상기 프라이머층 및 상기 열변색층의 표면에 형성되는 경화제를 포함하는 탑코팅층;을 포함하되, 상기 시온 안료는 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료인 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 조리기구의 열변색층은 상온으로부터 200℃ 의 온도 범위 내에서 가역적으로 변색하며, 상온에서 나타나는 색상과 200℃에서 나타나는 CIELAB 좌표 상의 색상의 차이가 20 내지 25 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 열변색층의 상기 시온 안료는 평균입도가 0.1내지 25㎛인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구의 제조방법을 제공한다.
금속기재의 표면에 불소계 수지를 포함하는 프라이머층을 형성하는 단계; 상기 프라이머층 표면의 적어도 일부에 시온 안료를 포함하는 열변색성 수분산액을 도포하여 열변색층을 형성하는 단계; 상기 열변색층이 형성된 프라이머층 표면에 탑코팅제를 도포하고 열처리하여 탑코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 열변색층은 불소계 수지 100 중량부 대비 시온 안료 5 내지 100 중량부를 포함하며 상기 시온 안료는 비스무스 바나데이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 및 이의 제조방법은 상온 및 고온에서 가역적으로 색이 변하면서, 특정 온도에서의 색 대비 효과가 우수하여 고온에서의 변색을 육안으로 확인이 가능한 조리기구 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 금속기재, 프라이머층, 열변색층 및 코팅층을 포함하는 조리기구를 도식적으로 나타낸 이미지이다.
도 2는 본 발명에 따른 온도 센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조기기구의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 열변색층에 사용되는 시온 안료가 25℃에서 나타나는 색상과 180℃ 나타나는 색상을 나타내는 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예1, 비교예 1 내지 비교예 2에 따라 제조된 열 변색층에 사용되는 시온 안료가 25℃에서 나타나는 색상과 200℃ 나타나는 색상을 나타내는 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 시온 안료가 포함된 열변색층을 포함하는 조리기구가 25℃에서 나타나는 색상과 200℃ 나타나는 색상을 나타내는 이미지이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당하는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.
이하에서, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
온도센서용 시온안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구
본 발명은 금속기재; 상기 금속기재 표면의 적어도 일부에 형성되는 불소계 수지를 포함하는 프라이머층; 상기 프라이머층 표면의 적어도 일부에 형성되는 시온 안료를 포함하는 열변색층; 및 상기 프라이머층 및 열변색층의 표면에 형성되는 경화제를 포함하는 탑코팅층;을 포함하되, 상기 시온 안료는 비스무스 바나데이트 안료가 포함된 온도센서용 시온 안료인 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구를 제공한다.
상기 열변색층은 온도에 따라 가역적일 수 있다. 본 발명에서 “가역적”이라 함은 온도가 상승한 경우 색이 변화하고, 다시 온도가 내려가면 원래의 색으로 복원되는 것을 의미한다.
상기 조리기구의 열변색층은 상온 또는 실온 온도 범위인 20 내지 25℃에서 특정 색(이하, 상온 색)을 나타내되, 조리기구에 열을 가하여 온도가 상승함에 따라 색이 변화하여 상온 색과 다른 색을 나타낼 수 있으며, 보다 구체적으로 온도가 180 내지 250℃로 온도가 상승한 경우 상온 색과 비교하여 다른 색을 나타낼 수 있고, 90 내지 170℃ 온도 범위에서 나타내는 색과도 다른 색을 나타낼 수 있다.
상기 조리기구의 열변색층은 상온으로부터 200℃ 의 온도 범위 내에서 가역적으로 변색할 수 있으며, 상온에서 나타나는 색상과 200℃에서 나타나는 CIELAB 좌표 상의 색상의 차이가 20 내지 25 일 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 상기 “CIELAB”은 인간 감성에 접근하기 위하여 연구된 결과로 인간이 색채를 감지하는 노랑-파랑, 초록-빨강의 반대색설에 기초하여 CIE에서 정의한 색 공간을 의미한다.
상기 열변색층의 상기 시온 안료는 평균입도가 0.1 내지 100㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 25㎛일 수 있다.
상기 평균 입도보다 작거나 클 경우, 온도에 따른 열변색이 작게 나타날 수 있다.
온도센서용 시온안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 제조방법
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 온도센서용 시온안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 제조방법을 제공한다.
상기 온도센서용 시온안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구는 금속기재; 상기 금속기재 표면의 적어도 일부에 형성되는 불소계 수지를 포함하는 프라이머층; 상기 프라이머층 표면의 적어도 일부에 형성되는 시온안료를 포함하는 열변색층; 및 상기 프라이머층 및 열변색층의 표면에 형성되는 경화제를 포함하는 탑코팅층;을 포함하되, 상기 시온안료는 비스무스 바나데이트 안료가 포함된 온도센서용 시온안료일 수 있다.
상기 열변색층은 온도에 따라 가역적일 수 있다. 본 발명에서 “가역적”이라 함은 온도가 상승한 경우 색이 변화하고, 다시 온도가 내려가면 원래의 색으로 복원되는 것을 의미한다.
상기 조리기구의 열변색층은 상온 또는 실온 온도 범위인 20 내지 25℃에서 특정 색(이하, 상온 색)을 나타내되, 조리기구에 열을 가하여 온도가 상승함에 따라 색이 변화하여 상온 색과 다른 색을 나타낼 수 있으며, 보다 구체적으로 온도가 180 내지 250℃로 온도가 상승한 경우 상온 색과 비교하여 다른 색을 나타낼 수 있고, 90 내지 170℃ 온도 범위에서 나타내는 색과도 다른 색을 나타낼 수 있다.
상기 조리기구의 열변색층은 상온으로부터 200℃ 의 온도 범위 내에서 가역적으로 변색할 수 있으며, 상온에서 나타나는 색상과 200℃에서 나타나는 CIELAB 좌표 상의 색상의 차이가 20 내지 25 일 수 있다.
본 발명에 사용된 용어 상기“CIELAB”은 인간 감성에 접근하기 위하여 연구된 결과로 인간이 색채를 감지하는 노랑-파랑, 초록-빨강의 반대색설에 기초하여 CIE에서 정의한 색 공간을 의미한다.
상기 열변색층의 상기 시온안료는 평균입도가 0.1 내지 100㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 0.1 내지 25㎛일 수 있다.
상기 평균 입도보다 작거나 클 경우, 온도에 따른 열변색이 작게 나타날 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 제조방법을 나타낸 순서도이다. 상기 도 2를 참조하면, 조리기구의 제조방법은 (S10) 프라이머층 형성단계; (S20) 열변색층 형성단계; 및 (S30) 탑코팅층 형상단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 제조방법은 (S10) 금속기재의 표면에 불소계 수지를 포함하는 프라이머층을 형성하는 단계; (S20) 상기 프라이머층 표면의 적어도 일부에 온도센서용 시온 안료를 포함하는 수분산액을 포함하여 열변색층을 형성하는 단계; 및 (S30) 상기 열변색층이 형성된 프라이머층 표면에 탑코팅제를 도포하고 열처리하여 탑코팅층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 열변색층은 불소계 수지 100 중량부 대비 시온 안료 5 내지 100 중량부를 포함하며, 보다 바람직하게는 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 시온 안료는 비스무스 바나데이트를 포함할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시를 완전하게 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
[실시예 1]
실시예 1은 본 발명의 열변색층에 사용되는 비스무스 바나데이트를 포함하는 시온 안료는 하기와 같은 방법으로 제조하였다.
0.003 mole의 메타바나듐산 암모늄(Ammonium metavanadate, NH4VO3)을 100 ml의 물(H2O)에 첨가하고, 0.003 mole의 질산비스무스 5수화물(Bismuth(Ⅲ) nitrate pentahydrate, Bi(NO3)3·5H2O)을 40 ml의 물에 첨가하여 바나듐 전구체 용액 및 비스무스 전구체 용액을 제조하였다. 상기 바나듐 전구체 용액 및 비스무스전구체 용액을 1:1의 mole로 혼합하고, 70 ℃에서 120 시간 동안 교반하여 바나듐 및 비스무스를 포함하는 침전물을 형성하였다. 상기 침전물을 여과지를 이용하여 여과하고, 상기 여과된 침전물을 물을 이용하여 3회 세척한 후, 85 ℃에서 24시간동안 건조하였다. 사이 건조된 침전물을 550 ℃에서 5시간 동안 열처리하고 분쇄한 후 25 ㎛ 크기를 갖는 체(sieve)에 걸러 입자크기가 25㎛ 미만인 시온 안료를 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 비스무스 바나데이트를 포함하는 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구를 하기와 같은 방법으로 제조하였다.
알루미늄 판재의 표면에 불소계 수지를 포함하는 프라이머를 코팅 후 160℃에서 건조하여, 흑색의 바탕색이 입혀진 프라이머층을 형성하였다. 이후 불소계 수지 용액 100 중량부에 실시예 1과 같이 제조된 시온 안료 30 중량부를 혼합한 코팅액을 이용하여 상기 프라이머층이 형성된 알루미늄 판재 표면을 코팅한 후 380℃에서 열처리하여 열변색층을 형성하였다. 상기 열변색층이 형성된 알루미늄 판재 표면에 탑코팅용 불소계 수지를 코팅한 후 380℃에서 열처리하여 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구를 제조하였다.
[비교예 1]
비교예 1은 상기 실시예 1과 모든 과정을 동일하게 진행하여 얻은 평균입도 25㎛ 미만인 입자를 추가로 2차 분쇄한 시온 안료를 제조하였다.
[비교예 2]
비교예 2는 상기 실시예 1과 모든 과정을 동일하게 진행하되, 평균입도가 25㎛ 이상인 시온 안료를 제조하였다.
실험예 1. 시온 안료의 온도에 따른 열변색 분석
본 발명에 따른 시온 안료를 포함하는 열변색층이 온도에 따른 열변색을 확인하기 위해, 상기 실시예 1에서 제조된 본 발명의 열변색층에 사용되는 시온 안료를 (a) 상온(25℃), (b) 90℃ 및 (c) 180℃ 에서의 이미지를 촬영하였으며, 이를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이, (a) 열을 가하지 않은 상온 상태의 시온 안료(실시예 1)은 노랑색을 나타내며, 이를 (b) 90℃까지 온도를 가했을 때, 오렌지색을 띄며 (c) 180℃까지 온도를 가했을 때 붉은색을 띄는 것을 확인할 수 있다.
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 조리기구의 열변색층은 온도에 따라 변색되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 2. 시온 안료의 입자크기에 따른 열변색 분석
본 발명에 따른 열 변색층에 사용되는 시온 안료의 평균입도가 1 내지 25㎛인 것이 가장 적합한지를 확인하기 위해, 상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에 의해 제조된 본 발명의 열변색층에 사용되는 시온 안료에 대해 (a)상온(25℃) 및 (b)200℃에서 이미지를 촬영하였으며, 이를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 열변색층에 사용되는 시온 안료(실시예 1)의 경우 상온에서 200℃로 온도를 가했을 때 CIELAB 좌표값에서 나타나는 색차는 29.9로 큰 색차를 나타낸다. 반면, 비교 시온 안료 1(비교예 1)의 경우, 상온에서 200℃로 온도를 가했을 때 CIELAB 좌표값에서 나타나는 색차는 24.0이고, 비교 시안 안료 2(비교예 2)의 경우, 상온에서 200℃로 온도를 가했을 때 CIELAB 좌표값에서 나타나는 색차는 25.0으로 비교예 1 내지 비교예 2는 실시예 1과 비교하여 작은 색차를 나타낸 것을 확인할 수 있다.
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 조리기구의 열변색층에 사용되는 시온 안료의 입자크기가 0.1 내지 25㎛ 인 것이 가장 적합한 것이라 할 수 있다.
실험예 3. 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구의 온도에 따른 열변색 분석
본 발명에 따른 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구의 온도에 따른 열변색을 확인하기 위해, 상기 실시예 2에서 제조된 본 발명의 열변색층을 갖는 조리기구를 (a) 상온(25℃) 및 (b) 200℃에서의 이미지를 촬영하였으며, 이를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, (a) 열을 가하지 않은 상온 상태의 조리기구 상의 열변색층은 노랑색을 나타내며, 이를 (b) 200℃까지 가열했을 때, 붉은색을 띄는 것을 확인할 수 있다.
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 조리기구의 열변색층은 온도에 따라 변색되는 것을 확인할 수 있다.
이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당 업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 금속기재;
    상기 금속기재 표면에 형성되는 불소계 수지를 포함하는 프라이머층;
    상기 프라이머층 표면의 적어도 일부에 형성되는 시온 안료를 포함하는 열변색층; 및
    상기 프라이머층 및 상기 열변색층의 표면에 형성되는 경화제를 포함하는 탑코팅층;을 포함하되,
    상기 시온 안료는 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료인 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조리기구의 열변색층은
    상온으로부터 200℃의 온도 범위 내에서 가역적으로 변색하며, 25℃에서 나타나는 CIELAB 좌표값과 200℃에서 나타나는 CIELAB 좌표값의 차가 20 내지 25 인 것을 특징로 하는 온도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열변색층의 상기 시온 안료의 평균입도가 0.1 내지 25㎛인 것을 특징으로 하는 온도센서용 시온 안료를 포함하는 하는 열변색층을 갖는 조리기구.
  4. 금속기재의 표면에 불소계 수지를 포함하는 프라이머층을 형성하는 단계;
    상기 프라이머층 표면의 적어도 일부에 시온 안료를 포함하는 열변색성 수분산액을 도포하여 열변색층을 형성하는 단계;
    상기 열변색층이 형성된 프라이머층 표면에 탑코팅제를 도포하고 열처리하여 탑코팅층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 시온안료는 비스무스 바나데이트를 이용한 온도센서용 시온 안료인 온도센서용 시온안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 열변색층은 불소계 수지 100 중량부 대비 시온 안료 5 내지 100 중량부를 포함하며,
    상기 시온 안료는 비스무스 바나데이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도센서용 시온 안료를 포함하는 열변색층을 갖는 조리기구 제조방법.
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