ИНДИКАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ МАТЕРИАЛА ИЛИ СРЕДСТВА С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОГО СРЕДСТВА Российский патент 2015 года по МПК C09K9/00 G01K11/14 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к индикаторам температуры, в частности изобретение относится к индикаторам температуры, которые можно использовать для отображения температуры материала или средства с изменяющейся температурой. Изобретение относится также к способу изготовления материала или средства, содержащего индикатор температуры.

Уровень техники

Информация о температуре материала является полезной во многих ситуациях. Так, например, повар, который пользуется посудой для приготовления блюд, часто заинтересован в том, чтобы знать температуру используемой им посуды. Определенные блюда и определенные стадии приготовления для успешного результата требуют, например, достаточно высокой температуры сковороды или кастрюли, однако, слишком высокая температура может, в свою очередь, повредить покрытие посуды или испортить приготавливаемое блюдо.

Известны различные термохромные соединения для определения температуры теплых или горячих поверхностей. Цвет термохромного соединения изменяется при изменении температуры; при этом изменение цвета представляет собой либо резкое изменение, которое происходит при определенной температуре, либо постепенное медленное изменение, которое является функцией температуры. Изменения могут быть обратимыми или необратимыми. Изменение цвета термохромных соединений на основе жидкокристаллической структуры обычно происходит при определенной температуре, при этом часто имеет место очень заметное изменение цвета. Изменение цвета многих неорганических соединений, в частности, оксидов и некоторых сульфидов, представляет собой постепенное обратимое изменение. Многие из этих оксидных и сульфидных соединений являются полупроводниками, и изменения их цвета вызываются уменьшением, так называемой, ширины запрещенной зоны по мере повышения температуры.

Многие применяемые термохромные соединения содержат тяжелые металлы и вследствие их токсичности не могут использоваться в посуде и блюдах, предназначенных для приготовления или сервирования пищевых продуктов. Соединения CdS (сульфид кадмия) и CdSeS (сульфид-селенид кадмия), которые обычно используют в качестве ярко-красного пигмента, представляют собой чрезвычайно термохромные соединения, изменяющие цвет от ярко-красного до коричневого при изменении температуры от комнатной до 250°C. Однако известное применение соединений Cd в качестве индикаторов температуры имеет определенные недостатки: человеческий глаз слабо воспринимает изменение цвета от красного до коричневого, поскольку это изменение цвета является относительно малым и происходит в красном диапазоне длин волн, где человеческий глаз имеет наименьшую чувствительность. На фигуре 1 показана относительная цветовая чувствительность человеческого глаза в дневное и ночное время. На представленных графиках можно видеть, что в области красного цвета (длины волн 630-760 нм) цветовая чувствительность глаза значительно уменьшается. В сумерках или при слабом освещении особенно трудно отличить красный цвет, поскольку цветовая чувствительность глаза к определению красного цвета сразу исчезает при уменьшении освещенности.

Известно также применение жидкокристаллических соединений. Проблема их применения связана с их термостойкостью, которая обычно ограничена максимальной температурой 150°C, что затрудняет использование жидкокристаллических соединений в кухонной посуде, поскольку, например, требуется применять кастрюли и сковороды, которые могут выдерживать температуры по меньшей мере до 200°C или более.

US 6551693 B1 описывает способ индикации температуры, который можно применять для посуды, предназначенной для варки и жарки, и который основан на использовании оксида железа и перилена красного. В этом изобретении оксид железа действует в качестве термохромного соединения, становясь темнее по мере повышения температуры, а перилен красный действует в качестве эталонного цвета. К сожалению, недостатки такого способа включают, например, показание только одной температуры, поскольку оксид железа темнеет и становится неотличимым от эталонного цвета, и слабое изменение цвета, которое к тому же происходит в красной области длин волн, что еще больше уменьшает изменение, определяемое человеческим глазом, как описано выше. Кроме того, ограниченная термостойкость перилена красного - максимум до 350°C, и его тенденция к растворимости в жирах делают применение этого изобретения на практике, например, для кухонной посуды, еще более затруднительным. Вследствие растворимости в жирах перилена красного, приходится располагать индикаторную фигуру под слоем защитного покрытия, что, в свою очередь, усложняет изготовление такого вида продукта, который изменяет свой цвет в зависимости от температуры.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить индикатор температуры для материала или средства с изменяющейся температурой, в котором устранены или уменьшены вышеуказанные недостатки.

Эта задача изобретения решена при помощи индикатора температуры материала или средства с изменяющейся температурой согласно пункту 1 формулы изобретения.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения в качестве индикатора температуры используется оксид висмута (BizOs). Согласно другому варианту осуществления в качестве индикатора температуры используется оксид висмута с добавленным к нему окрашивающим агентом. Как оксид висмута, так и смесь оксида висмута с окрашивающим агентом, добавленным к нему, изменяет цвета, которые хорошо определяются человеческим глазом, если температура материала с изменяющейся температурой изменяется, например, в пределах примерно от 25°C до 400°C. При этом следует отметить, что при смешивании оксида висмута с окрашивающим пигментом, связующим агентом или некоторыми другими веществами наиболее предпочтительно образуется смесь, содержащая оксид висмута, а не новое висмутсодержащее соединение.

Индикатор температуры согласно изобретению, предназначенный для визуального отображения температуры материала или средства с изменяющейся температурой, имеет отличительные признаки, описанные в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Согласно изобретению способ изготовления индикатора температуры по пункту 1 формулы изобретения имеет отличительные признаки, описанные в пункте 13 формулы изобретения, который относится к указанному способу.

В данном описании термин "средство с изменяющейся температурой" может относиться к любым средствам, температура которых может изменяться в результате их нагревания или охлаждения, или к средствам, которые нагреваются и/или охлаждаются в результате их применения или, например, под действием их содержимого. Такие средства включают, например, различную посуду и средства, предназначенные для приготовления и хранения продуктов питания, например, сковороды, кастрюли, горшки, противни, решетки для гриля, щипцы/лопатки с вилкой, кулинарные лопатки, сервировочные блюда и т.п., или некоторые другие средства, в частности, кухонные плиты, чайники, тостеры, печи, нагреватели для саун, кипятильники, электронные компоненты, двигатели и т.п.

В данном описании термин "материал с изменяющейся температурой" может относиться к материалам, состоящим, например, из металла, стекла, керамики и/или пластмассы, из которых можно изготовить вышеуказанные средства с изменяющейся температурой.

Полезность индикатора температуры материала или средства с изменяющейся температурой согласно настоящему изобретению основана на многочисленных факторах. Данный индикатор температуры можно использовать для отображения более чем одного значения температуры, при этом изменение цвета, которое зависит от температуры материала или средства, может точно соответствовать отображаемой температуре и четко определяться без применения эталонного цвета. При использовании в индикаторе температуры различных тонов синего цвета человеческий глаз легче определяет изменение цвета, чем в случае использования тонов красного цвета. Кроме того, изменение цвета индикатора температуры может быть обратимым, и наиболее предпочтительно он выдерживает многократное нагревание и охлаждение. Указанный индикатор температуры может также иметь высокую термостойкость и стойкость к действию химикатов, например, в диапазоне температур, который обычно используется при приготовлении пищи.

Кроме того, материал или смесь материалов, используемые в индикаторе температуры согласно изобретению, наиболее предпочтительно являются нетоксичными. Это означает, что использование индикатора температуры в кухонной посуде, которая предназначена для приготовления пищи, является безопасным, и индикатор температуры не требует обязательного покрытия или отдельного размещения под слоем покрытия или под каким-либо иным слоем в указанном средстве или материале. Изготовление индикатора температуры и присоединение его к кухонной посуде также не является дорогостоящим и просто в осуществлении.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны также в независимых пунктах формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых представлены:

фигура 1 - относительная цветовая чувствительность человеческого глаза в ночное и дневное время,

фигура 2 - распределение различных цветовых тонов на пространственной цветовой диаграмме CIELAB,

фигура 3 - примеры различных вариантов применения настоящего изобретения,

фигуры 4a-4d - величины цветовых характеристик оксида висмута и оксида висмута с добавленными к ним различными окрашивающими агентами при различных температурах,

фигура 5 - блок-схема нанесения индикатора температуры согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения на материал или средство с изменяющейся температурой.

Осуществление изобретения

Фигура 1 описана выше в контексте известного уровня техники.

На фигуре 2 показано распределение различных цветовых тонов на пространственной цветовой диаграмме CIELAB, на которой формирование цветов разделено на три отдельных компонента: каналы L, а и b. Канал L соответствует яркости изображения, т.е., на практике это означает соотношение черного и белого в определенном цвете. Канал а, в свою очередь, представляет собой изменение цветового тона от зеленого до красного, а канал b - от синего до желтого. Применительно к цветовым тонам в данном описании координаты CIELAB трех каналов называются координатами Lab.

На фигуре 3 в качестве примеров применения показаны варианты осуществления настоящего изобретения. Показанные варианты осуществления являются только примерами и ни в какой степени не ограничивают область применения изобретения. Индикатор температуры является пригодным для применения в средствах с изменяющейся температурой, в частности в средствах, связанных с продуктами питания и их приготовлением, например в сковородах, кастрюлях, горшочках, противнях, решетках для гриля, щипцах/лопаточках с вилкой, кулинарных лопатках, сервировочных блюдах и т.п., или также, например, в кухонных плитах, чайниках, тостерах, печах, нагревателях для саун, кипятильниках, электронных компонентах, двигателях и в материалах, предназначенных для их изготовления. Материалы, к которым можно добавлять индикатор/индикаторы температуры могут быть выполнены из металла, стекла, керамического материала и/или пластмассы.

Абсолютно не существует каких-либо оговорок или ограничений относительно размера, формы, количества или расположения индикаторов температуры. В одном варианте осуществления термохромное соединение - индикатор температуры добавляется в материал, который изменяет температуру, уже в процессе его изготовления, при этом материал с изменяющейся температурой может полностью представлять собой индикатор температуры или образовывать его часть. Индикатор или индикаторы могут быть большими, занимая, например, все дно сковороды, или альтернативно этому могут занимать небольшие площади в материале или средстве, которые отображают температуру. Материал или средство с изменяющейся температурой может иметь внутреннюю и/или наружную поверхность, полностью или частично покрытую термохромным соединением-индикатором температуры, или материал может быть выполнен в виде одной или более фигур. Эти фигуры могут показывать не только температуру, но также и распределение температуры в материале или средстве и/или создавать декоративный орнамент в материале или средстве с изменяющейся температурой. Форма индикатора температуры может быть круглой, квадратной или кольцеобразной, проходящей по периметру стакана, миски, кастрюли и т.п. Индикатор/индикаторы могут быть расположены в любом месте материала или средства с изменяющейся температурой, например, на дне, на боковой стенке, на кромке, на наружной поверхности, на крышке, на боковых и/или верхних ручках.

В примере, представленном на фигуре 3, показаны возможные позиции индикаторов температуры на материале или средстве с изменяющейся температурой. Так, например, сковорода 302 может содержать индикатор /индикаторы на дне 304 сковороды и/или на ручке 306. При этом на дне сковороды могут быть расположены один или более индикаторов температуры, например, на дне сковороды для выпекания блинов или оладий каждая полость может содержать свой собственный индикатор или индикатор температуры может иметь размер всего дна. При этом на дне сковороды или кастрюли может быть также предусмотрено несколько индикаторов, показывающих распределение температуры дна сковороды. В этом случае индикаторы температуры могут быть расположены, например, друг за другом в направлении от центра к наружной кромке сковороды. Задача индикаторов, расположенных на дне, заключается главным образом в том, чтобы показывать температуру, например, требуемую температуру приготовления, для того, чтобы предупредить чрезмерное нагревание материала и/или для показания распределения температуры на дне. Температуры, подлежащие отображению, можно выбрать множеством способов в зависимости от целей применения индикатора температуры. Так, например, индикатор температуры на дне сковороды, бака, кастрюли и т.п.можно установить таким образом, чтобы он показывал, например, температуры: 150°C - легкий нагрев, 200°C - сильный нагрев и 250°C - слишком сильный нагрев сковороды. Число значений температуры и распределение температуры, подлежащей отображению, можно выбрать также некоторыми другими способами.

В следующем примере индикаторы температуры нанесены на стакан 308, в частности, на его нижнюю кромку 311, на его верхнюю кромку 309 и на защитное покрытие 310, проходящее вокруг стакана. Задача этих индикаторов заключалась в том, чтобы предупреждать пользователя о горячем содержимом и/или чтобы выполнять функцию декоративных элементов. На горшочки, кастрюли, чайники и миски (примеры 312, 320 и 336 на фигуре 3) индикаторы температуры можно наносить не только на дно, но и, например, на боковые стороны 314, 322 и 338, на ручки 316 и на крышку 318. Индикаторы на ручках и крышках могут, например, предостерегать пользователя об ожоге рук при касании горячих элементов. Индикатор температуры может также выполнять функцию термометра, так, например, индикаторы температуры 326 и 332, нанесенные на половник 324 и щипцы/лопаточку с вилкой 330, могут указывать пользователю температуру блюда, а индикаторы температуры 328 и 334, нанесенные на ручки, могут предостерегать пользователя о горячей поверхности.

Согласно одному варианту осуществления один или более эталонных цветов наносятся на материал или средство с изменяющейся температурой для того, чтобы обеспечить показание температуры соответствующего материала или средства. При помощи эталонного цвета может отображаться свободно выбранная температура материала или средства с изменяющейся температурой, при этом пользователь может наблюдать, например, является ли реальная температура посуды выше или ниже, чем температуры, отображаемые эталонными цветами. В зависимости от варианта осуществления можно использовать один или более эталонных цветов. Используя один эталонный цвет, можно наблюдать, является ли реальная температура материала или средства с изменяющейся температурой более высокой, низкой или равной температуре, отображаемой эталонным цветом. При использовании большего количества эталонных цветов можно увеличить число отображаемых значений температуры. Композицию пигментной смеси, используемой в качестве эталонного цвета, можно выбрать таким образом, чтобы ее цветовая характеристика Lab соответствовали цветовой характеристике Lab индикатора температуры, применяемого для отображения требуемой температуры.

Форма, размер или местоположение одного или более эталонных цветов на материале или средстве не имеют никаких ограничений. Эталонный цвет/цвета могут образовывать, например, кольцо/кольца вокруг индикатора температуры и/или на его внутренней поверхности или, например, "островки" на внутренней и/или наружной поверхности индикатора температуры. Эталонный цвет/цвета могут быть также нанесены на материал или средство с изменяющейся температурой и/или на их покрытие или на его часть. Эталонный цвет/цвета могут быть также представлены на материале или средстве некоторыми другими способами, например, одна или несколько частей средства, в частности, но без ограничения, ручка сковороды или кастрюли, может иметь цвет, соответствующий эталонному цвету. Пользователь может также иметь отдельную копию цветов, например, в виде ленты, на которой представлены эталонные цвета, для сравнения с температурой материала или средства с изменяющейся температурой.

На фигурах 4a-4d показаны величины цветовых характеристик оксида висмута и оксида висмута с различными окрашивающими агентами, добавленными к нему, при различных температурах. Осевые координаты на диаграмме соответствуют значениям координат каналов а и b на пространственной цветовой диаграмме CIELAB. Точки измерения, в свою очередь, соответствуют значениям температуры в диапазоне примерно 25-300°C.На диаграмме температура в точках измерения указана в соответствующей точке.

На фигуре 4а кривая 402 соответствует применению чистого оксида висмута (Bi₂O₃) в качестве индикатора температуры. Размер гранул применяемого оксида висмута (Bi₂O₃) может превышать соответствующий размер нанопорошка, например, более 2500 нм, или он может иметь, например, некоторый другой стандартный размер гранул, превышающий соответствующий размер нанопорошка. Как можно видеть на кривой 402, природный желтый оксид висмута имеет чрезвычайно светлый желтый цвет при комнатной температуре (примерно 20-25°C), например, (Lab 90, -4, 12), и изменяется до насыщенного желтого примерно при 275°C, например, (Lab 87, -4, 77), и до светло- оранжевого, например, (Lab 80, 11, 83), примерно при 300-400°C.Таким образом, оксид висмута можно использовать для отображения по меньшей мере двух или трех изменений температуры. Оксид висмута может также представлять собой нанопорошок, размер частиц которого может составлять, например, 100-2500 нм. Цвет оксида висмута (Bi₂O₃) при различных температурах зависит также от размера гранул. Как можно видеть на кривой 404 на фигуре 4а, соответствующими цветами нанопорошка являются: при комнатной температуре (примерно 20-25°C) - светло-оранжевый, например, (Lab 89, 6, 88), примерно при 100°C - оранжевый, например, (Lab 85, 16, 84), и примерно при 275°C - темно-оранжевый, например, (Lab 75, 29, 74).

Оксид висмута можно безопасно использовать в качестве индикатора температуры для кухонной посуды, поскольку по сравнению с множеством других термохромных материалов он является нетоксичным и имеет высокую стойкость к нагреванию и действию химикатов. Изменение цвета оксида висмута как функция температуры является обратимым процессом, при этом он обладает стойкостью к многократному нагреванию и охлаждению, не меняя своих свойств. Поскольку человеческий глаз легко определяет изменение цвета оксида висмута в зависимости от температуры в диапазоне 25-400°C (светло-желтый, насыщенный желтый, светло-оранжевый), можно использовать указанный оксид висмута согласно изобретению без эталонного цвета, однако, согласно одному варианту осуществления изобретения, как описано выше, в материале или средстве с изменяющейся температурой обеспечивают наличие эталонного цвета/цветов для того, чтобы упростить определение изменения цвета.

Смешивая оксид висмута с другими красителями, можно получить ряд различных веществ, которые имеют определенное реальное изменение цвета в диапазоне температур примерно 25-400°C, т.е., в зависимости от температуры один цвет переходит в другой, при этом он не обязательно становится темнее. Благодаря применяемым смесям, можно получить хорошее температурное разрешение, вплоть до примерно ±10-15%. Благодаря этому, в случае необходимости можно определять изменения цвета также без применения эталонного цвета. Однако при использовании эталонных цветов величина изменения цвета позволяет определять даже малые изменения температуры. Используя эталонные цвета, можно определить цветовые различия в термохромной смеси при изменении температуры примерно на 10°C. Температурный диапазон, в котором легче определяются изменения цвета, можно подобрать, изменяя соотношение красителей в смеси. Изменяя соотношение компонентов смеси можно также подобрать интенсивность цветов.

Различные окрашивающие агенты, которые смешивают с оксидом висмута, можно выбрать из нетоксичных веществ, их стойкость к нагреванию можно повысить, добавляя к ним некоторые известные термостойкие связующие агенты для того, чтобы термостойкость пигментных агентов увеличилась, например, до более 400°C. В качестве связующего агента может быть использован любой связующий агент, который совместим с материалом покрытия материала или средства с изменяющейся температурой. Для связующего агента пигментов предпочтительно выбирать связующий агент материала, который используется в качестве покрытия для материала или средства с изменяющейся температурой.

Изменения цвета смесей оксида висмута и различных окрашивающих агентов также являются обратимыми, при этом можно получить смеси, стойкие к многократному нагреванию и охлаждению. Различные цвета термохромных смесей можно обеспечить, например, способами, которые описаны ниже.

Пример 1

В примере 1 насыщенный синий пигмент, например, синюю шпинель алюмината кобальта (Lab 20 42, 7, -53), которая может быть жидкой или порошкообразной, смешали с порошком или пастой оксида висмута (Bi₂O₃). Содержание насыщенного синего пигмента в смеси может составлять предпочтительно - 0-35%, более предпочтительно - 1-8% и наиболее предпочтительно - 4-6%.

Согласно одному варианту осуществления примерно 1% насыщенного синего пигмента добавили к оксиду висмута (Bi₂O₃) и получили смесь, имеющую голубой цвет, например, примерно (Lab 88, 25 -9, -2), при комнатной температуре (примерно 20-25°C). Примерно при 100°C, смесь имела светло-зеленый цвет, т.е., примерно (Lab 88, -13, 11), и примерно при 200°C - желтовато-зеленый цвет, т.е., примерно (Lab 87, -16, 34) (см. фиг.4b, кривая 406).

Согласно другому варианту осуществления примерно 4% насыщенного синего пигмента добавили к оксиду висмута (Bi₂O₃) и получили смесь, которая имела голубой цвет, в частности, примерно (Lab 79, 30 -10, -12), при комнатной температуре (примерно 20-25°C), сине-зеленый цвет, т.е., примерно (Lab 79, -15, -9), примерно при 100°C, и зеленый цвет, т.е., примерно (Lab 78, -18, 24), примерно при 200°C (см. фиг.4b, кривая 408).

Согласно еще одному варианту осуществления примерно 8% насыщенного синего пигмента добавили к оксиду висмута (Bi₂O₃) и получили смесь, которая имела голубой цвет, в частности, "Carolina blue" 10(Lab 72, -9, -21), при комнатной температуре (примерно 20-25°C), сине-зеленый цвет, т.е., примерно (Lab 72, -14, -9), примерно при 100°C, и зеленый цвет, т.е., примерно (Lab 71, -18, 8), примерно при 175°C (см. фиг.4b, кривая 410).

Пример 2

В примере 2, сине-зеленый пигмент, например, сине-зеленую шпинель кобальта и хрома (Lab 62, -38, -23), которая может быть жидкой или порошкообразной, смешали с порошком или пастой оксида висмута (Bi₂O₃).

Содержание сине-зеленого пигмента в смеси может составлять предпочтительно -0-35%, более предпочтительно - 2-8% и наиболее предпочтительно - 4-6%.

Согласно одному варианту осуществления, примерно 2% сине-зеленого пигмента добавили к оксиду висмута (Bi₂O₃) и получили смесь, которая имела насыщенный бирюзовый цвет, т.е., примерно (Lab 84, -28, -1), при комнатной температуре (примерно 20-25°C). При повышении температуры, в частности, примерно до 150°C, цвет смеси изменялся на зеленый, т.е., примерно (Lab 82, -33, 28), и, наконец, примерно при 250°C, смесь становилась желтовато-зеленой, т.е., примерно (Lab 79, -28, 47) (см. фиг.4 с, кривая 412).

Пример 3

В примере 3 красный пигмент, например, красный оксид железа (Lab 75, 18, 16) смешали с порошком или пастой оксида висмута (Bi₂O₃). Содержание красного пигмента в смеси в смеси может составлять предпочтительно - 0-15%, более предпочтительно - 0.1-10% и наиболее предпочтительно - 0.5-1%.

Согласно одному варианту осуществления примерно 0.5% оксида железа добавили к оксиду висмута (Bi₂O₃) и получили смесь, которая имела светло-розовый цвет, т.е., примерно (Lab 76, 17, 18), при комнатной температуре (примерно 20-25°C), при этом цвет смеси изменялся до светло-оранжевого, т.е., примерно (Lab 73, 9, 33 - 70, 5, 53), при увеличении температуры выше 100°C, до примерно 150-275°C (см. фиг.4 с, кривая 414).

Другие аналогичные изменения оранжево-розового цвета можно получить для насыщенных красных пигментов, например, добавляя Paliogen 3880.

Пример 4

Согласно еще одному варианту осуществления, фиолетовый пигмент, т.е., (Lab 38, 18, -31), добавили к порошку или пасте оксида висмута (Bi₂O₃). На фигуре 4d показаны величины цветовых характеристик смеси/смесей оксида висмута и фиолетового и/или синего/красного пигмента при различных температурах. Содержание фиолетового пигмента в смеси может составлять предпочтительно -1-30%, наиболее предпочтительно - 15-25%. Таким образом, можно получить смеси, которые имеют светло-фиолетовый цвет при комнатной температуре (примерно 20-25°C). Кривая 420 на фигуре 4d иллюстрирует смесь оксида висмута и фиолетового пигмента, в которой содержится 22% фиолетового пигмента, а кривая 422 - смесь с содержанием фиолетового пигмента 15%. Эти смеси имеют светло-фиолетовый цвет, т.е., примерно (Lab 68, 12, -10) при комнатной температуре. При изменении температуры цвет этих смесей изменяется на желтый, т.е., (Lab 68, 0, 29), примерно при 200-250°C, как показано на фигуре 4d кривой 420.

Добавляя насыщенный синий пигмент (Lab 42, 7, -53) в смесь оксида висмута и фиолетового красителя можно изменять цветовой тон термохромной смеси в направлении более зеленого цвета, как показывает кривая 424 на фигуре 4d для смеси, в которой содержится 15% фиолетового и 4% синего пигмента. Кроме того, в смесь оксида висмута и фиолетового красителя можно также добавлять насыщенный красный пигмент, т.е., (Lab 42, 56, 32), как показывает кривая 426 на фигуре 4d для смеси, в которой содержится 15% фиолетового и 0.4% красного пигмента. Содержание синего пигмента в смеси может составлять предпочтительно - 0.1-15%, наиболее предпочтительно - 2-8%, а содержание красного пигмента в смеси может составлять предпочтительно - 0.05-5%, наиболее предпочтительно - 0.1-1%.

Другие цветовые комбинации можно получить, используя, например, вышеуказанные пигменты в сочетании с нанопорошком оксида висмута. Вышеуказанные соотношения в смеси пигментов приведены только в качестве примеров и, как очевидно для специалистов в данной области техники, в случае необходимости могут быть изменены.

На фигуре 5 представлена блок-схема согласно одному вариант осуществления настоящего изобретения, которая показывает процесс нанесения 500 индикатора температуры на материал или средство с изменяющейся температурой. На этапе 502 оксид висмута (Bi₂O₃) и потенциальный окрашивающий пигмент смешивают со связующим агентом. При этом потенциально используемый окрашивающий пигмент и его количество зависит от варианта осуществления, таким образом, получают требуемый цвет оксида висмута при комнатной температуре, изменяющийся при изменении температуры. В одном варианте осуществления используют только оксид висмута без добавления окрашивающего агента. Потенциально применяемый связующий агент выбирают таким образом, чтобы повысить термостойкость окрашивающих агентов. Кроме того, связующий агент должен быть совместимым с материалом, использованным для покрытия материала или средства с изменяющейся температурой. Таким образом, связующим агентом может быть, например, связующий агент материала, который используется для покрытия материала или средства с изменяющейся температурой.

На этапе 504 индикатор температуры вводят в материал или средство с изменяющейся температурой. В варианте осуществления, в котором индикатор температуры непосредственно вводят в материал с изменяющейся температурой, порошок или пасту, отображающие температуру и приготовленные на этапе 502, смешивают с материалом перед его изготовлением, например, в пластмассу перед тем, как она будет отверждена в форме или подвергнута некоторой соответствующей процедуре. В варианте осуществления, в котором индикатор температуры вводят в покрытие материала или средства с изменяющейся температурой, порошок или пасту, отображающие температуру, смешивают с покрывающим агентом и осуществляют нанесение покрытия на материал или средство с изменяющейся температурой. При этом следует отметить, что на этапах 502 и 504 смешивание различных материалов можно производить одновременно.

Индикатор температуры может также образовывать фигуру на поверхности материала или средства с изменяющейся температурой и/или на поверхности покрытия и/или в случае многослойных покрытий - между некоторыми слоями покрытия материала. Так, например, в средстве с изменяющейся температурой, которое покрыто ПТФЭ (политетрафторэтиленом, "тефлоном") или какими-либо соответствующими пластмассоподобными соединениями, слои могут быть расположены таким образом, чтобы на алюминиевом основании находился черный, так называемый, грунтовочный слой, а поверх него - прозрачный отделочный слой. В этом случае индикатор температуры может быть расположен между грунтовочным и отделочным слоями. В таких вариантах осуществления можно получить декоративный орнамент, например, при помощи распыления через шаблон или трафарет, рельефной печати или присоединения к средству с изменяющейся температурой отдельной части, которая уже содержит определенную фигуру. На этапе 506 индикатор температуры введен в материал или средство с изменяющейся температурой (этап 506).

Объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения. Однако для специалистов в данной области техники очевидно, что детали различных характеристик изобретения могут изменяться в пределах сути изобретения в зависимости от каждого варианта осуществления изобретения.

Приведенное выше описание относится главным образом к применению индикатора температуры в кухонной посуде или материалах, связанных с приготовлением кулинарных блюд и продуктов питания, однако, материал, отображающий температуру, можно использовать также в других средствах, например, в термопотах, тостерах, конфорках электроплит, печах, двигателях, нагревателях для саун, бойлерах, электронных компонентах и т.п., иными словами, в любом оборудовании, которое изменяет свою температуру или подвергается действию изменяющейся температуры, и которое требует ручного обращения пользователя. Так, например, индикаторы температуры, которые введены в различные части двигателя, могут информировать пользователя о температуре различных частей, а также о возможных неисправностях и о том, каких частей двигателя может касаться пользователь без опасности термического поражения. Аналогично этому, если материалы, отображающие температуру, введены в конфорку электроплиты или ее духовку, они могут информировать пользователя о температуре соответствующих частей, предотвращая, таким образом, возможное поражение, показывая, например, степень нагрева конфорки, которая по ошибке была оставлена включенной. Индикаторы температуры можно помещать как на внутреннюю, так и на наружную поверхность печи. Индикаторы, находящиеся внутри печи, информируют пользователя о распределении температуры внутри печи. Индикаторы на наружной поверхности, в свою очередь, передают информацию о температуре поверхности и, таким образом, могут предостерегать пользователя от ожогов о горячие поверхности. Такой же принцип действует, если эти материалы вводят в нагреватели для саун, кипятильники, и т.п., иными словами в оборудование, которое изменяет свою температуру, чтобы обеспечить пользователя информацией о температуре оборудования, о том, какие части его являются горячими, а также о распределении теплоты в различных частях оборудования.

Изобретение относится к индикаторам температуры для визуального отображения температуры материала или средства с изменяющейся температурой, предназначенного для приготовления и хранения продуктов питания. Индикатор температуры содержит оксид висмута Bi₂O₃. Оксид висмута может быть смешан с окрашивающим пигментом для изменения цвета индикатора температуры и/или для усиления изменения цвета при изменении температуры материала. Окрашивающий пигмент выбран из группы, включающей алюминат кобальта, кобальт хром и оксид железа. На материале или средстве с изменяющейся температурой предусмотрен один или более эталонных цветов, отображающих температуру, которая указывает, является ли температура на материале или средстве более высокой или более низкой, чем температура, отображаемая эталонным цветом. Предложенный индикатор включают нетоксичный материал в качестве индикатора и обеспечивает повышенную способность индикации температуры и определения изменения цвета. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 4 пр.

1. Индикатор температуры для визуального отображения температуры материала или средства с изменяющейся температурой, предназначенного для приготовления и хранения продуктов питания, содержащий оксид висмута Bi₂O₃, характеризующийся тем, что один эталонный цвет, отображающий свободно выбранную температуру, или более эталонных цветов, отображающих большее число температур, предусмотрены на материале или средстве с изменяющейся температурой для того, чтобы указать, является ли температура более высокой или более низкой, чем температуры, отображаемые указанными эталонными цветами.

2. Индикатор по п. 1, отличающийся тем, что индикатор температуры содержит окрашивающий пигмент, смешанный с оксидом висмута Bi₂O₃, для изменения цвета индикатора температуры, который зависит от температуры, и/или для усиления изменения цвета при изменении температуры материала, причем указанный окрашивающий пигмент выбран из группы, включающей алюминат кобальта, кобальт хром и оксид железа.

3. Индикатор по п. 2, отличающийся тем, что окрашивающий пигмент, смешанный с оксидом висмута Bi₂O₃, представляет собой насыщенный синий, сине-зеленый, красный или бирюзово-синий окрашивающий пигмент или смесь любых из них.

4. Индикатор по п. 3, отличающийся тем, что насыщенный синий пигмент представляет собой кобальт-алюминатную синюю шпинель, сине-зеленый пигмент представляет собой кобальт-хромовую сине-зеленую шпинель, а красный пигмент - оксид железа.

5. Индикатор по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный индикатор температуры содержит связующий агент, который соответствует связующему агенту, используемому в покрытии материала с изменяющейся температурой.

6. Индикатор по пп. 2-4, отличающийся тем, что окрашивающий пигмент, смешанный с оксидом висмута Bi₂O₃, является нетоксичным.

7. Средство с изменяющейся температурой для приготовления и хранения продуктов питания, предназначенное для визуального отображения температуры, характеризующееся тем, что указанное средство содержит индикатор температуры по одному из пп. 1-6 для визуального отображения температуры указанного средства.

8. Средство по п. 7, отличающееся тем, что указанное средство представляет собой, например, сковороду, горшок, кастрюлю, противень, решетку для гриля, щипцы/лопатку с вилкой, кулинарную лопатку, сервировочное блюдо, конфорку плиты, чайник, тостер, печь, кипятильник.

9. Средство по одному из пп. 7-8, отличающееся тем, что индикатор температуры образует на указанном средстве одну или несколько отдельных фигур.

10. Средство по одному из пп. 7-8, отличающееся тем, что в дополнение к индикатору температуры на указанном средстве сформирована эталонная фигура, имеющая один или более цветов и предназначенная для того, чтобы способствовать определению изменения температуры.

11. Средство по одному из пп. 7-8, отличающееся тем, что индикатор температуры расположен на дне, кромке, боковых/верхних ручках и/или на крышке указанного средства.

12. Способ изготовления средства по одному из пп. 7-11, отличающийся тем, что указанный способ содержит:
изготовление индикатора температуры по одному из пп. 1-6 из оксида висмута Bi₂O₃ или из смеси оксида висмута и окрашивающего пигмента,
введение индикатора температуры в средство по п. 7.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что индикатор температуры вводят в средство по п. 7 путем смешивания индикатора температуры с материалом, который должен нагреваться или нагревается, или наносят на покрытие материала, который должен нагреваться или нагревается.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что индикатор температуры наносят на средство по п. 7 при помощи распыления или путем печати индикатора температуры под одним или несколькими слоями, между слоями и/или на верхнем слое покрытия, или индикатор температуры соединяют с указанным средством при помощи отдельного элемента, который присоединяют к указанному средству.