JP2013238361A

JP2013238361A - 調理器用トッププレート

Info

Publication number: JP2013238361A
Application number: JP2012112108A
Authority: JP
Inventors: Toru Hasegawa; 徹長谷川
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2013-11-28

Abstract

【課題】低膨張透明結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスからなる遮光層が形成される調理器用トッププレートにおいて、機械的強度の低下を抑えることができ、しかも、遮光層の剥離を抑えることが可能な調理器用トッププレートを提供することである。
【解決手段】本発明の調理器用トッププレートは、低膨張透明結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスを含む多孔質の遮光層が形成された調理器用トッププレートであって、前記遮光層を形成する形成材料が、質量％で、無機顔料５０％超〜７５％、ガラス２５％〜５０％未満であり、且つ、前記遮光層の膜厚が１〜６μｍであることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、調理器用トッププレートに関する。

家庭用や業務用の調理器として、従来からのガスコンロだけでなく、ラジエントヒーターやハロゲンヒーターを用いた赤外線加熱調理器、電磁加熱（ＩＨ）調理器が用いられるようになっている。

電磁加熱調理器に用いられるトッププレートには、熱効率、安全性、熱衝撃性の点から、電磁誘導加熱量が小さく、低熱膨張であるガラス、セラミックス、結晶化ガラス等の材料が使用されている。

従来、トッププレートとして、琺瑯やステンレスを使用していたガス調理器においても、これらの材料の美観や清掃性が優れていることから、低熱膨張のガラス、セラミックス、結晶化ガラス等の非金属系材料が使用されるようになってきている。

調理器用トッププレートには、加熱装置に対して、水、調味料、食品等が飛散するのを防止すること以外にも、加熱装置、配線等の調理器の内部構造を隠蔽するとともに、美観を向上させることも求められる。

調理器の内部構造を隠蔽するために、例えば、特許文献１には、金属遷移元素を用いて濃色に着色した低膨張結晶化ガラス板を調理器用トッププレートとして用いることが提案されている。

また、特許文献２及び３には、透明な低膨張結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスからなる遮光層を設けた調理器用トッププレートも提案されている。
特開２００４−２５１６１５号公報特開２００３−３３８３６０号公報特開２０１０−９９５８号公報

しかしながら、低膨張結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスからなる遮光層を形成すると、トッププレートの機械的強度が低下しやすいという問題があった。

本発明の目的は、低膨張透明結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスからなる遮光層が形成される調理器用トッププレートにおいて、機械的強度の低下を抑えることができ、しかも、遮光層の剥離を抑えることが可能な調理器用トッププレートを提供することである。

本発明の調理器用トッププレートは、低膨張透明結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスを含む多孔質の遮光層が形成された調理器用トッププレートであって、前記遮光層を形成する形成材料が、質量％で、無機顔料５０％超〜７５％、ガラス２５％〜５０％未満であり、且つ、前記遮光層の膜厚が１〜６μｍであることを特徴とする。

本発明の調理器用トッププレートは、低膨張透明結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスを含む遮光層を形成しても、機械的強度の低下を抑えることができる。また、繰り返し加熱しても、遮光層の剥離を抑えることができる。それ故、調理器用トッププレートとして好適である。

以下、本発明に係る調理器用トッププレートの好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る調理器用トッププレートの概略構成図である。

本発明に係る調理器用トッププレート（１）では、図１に示す通り、結晶化ガラス板（２）の表面に遮光層（３）及び耐熱樹脂層（４）が形成されている。

本発明のトッププレート（１）は、結晶化ガラス板（２）が、β−石英固溶体やβ−スポジュメン固溶体を主結晶として析出してなるＬｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系結晶化ガラスからなるため、熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性に優れる。尚、結晶化ガラス板（２）は、無色の透明低膨張結晶化ガラスであることが好ましいが、本発明の目的が達成されるのであれば有色の結晶化ガラスでも差し支えない。

また、結晶化ガラス板（２）は、３０〜７５０℃の温度範囲において、−１０〜＋３０×１０^−７／℃、特に−１０〜＋２０×１０^−７／℃の平均線熱膨張係数を有するものを使用することが望ましい。熱膨張係数が上記範囲内にあれば、加熱時にトッププレート内部の温度分布により膨張差で割れることがない。また、遮光層（３）の上に、耐熱樹脂層（４）を形成する場合、耐熱樹脂層（４）の樹脂成分が遮光層（３）に含浸し、含浸した部分が、過熱及び冷却による膨張及び収縮によって剥離するのをより確実に防止することができるため、無色の透明低膨張結晶化ガラス板を用いた場合、特に、加熱によるトッププレートの変色現象の発生をより確実に防ぐことができる。

さらに、結晶化ガラス板（２）は、厚みが２ｍｍ〜６ｍｍ、特に２．５ｍｍ〜４ｍｍ未満の範囲にあるものを使用することが望ましい。結晶化ガラス板（２）の厚みが薄くなると、機械的強度が低くなりすぎて、調理の際に破損し易くなる。一方、厚みが厚くなると、均質な結晶化を行うことが難しく、均質な結晶化を行うために、ガラスを結晶化させるための熱処理時間を長くしたり、均熱性の高い結晶化炉を使用する必要があり、コスト上昇の要因となる。また、赤外線加熱方式や電磁加熱（ＩＨ）方式の調理器用トッププレートとして用いる場合、加熱源と鍋等の調理器具との距離が大きくなり、加熱効率が低下しやすくなる。

遮光層（３）は、無機顔料とガラスを含み、また結晶化ガラス板との熱膨張差によるクラック発生を防止するために多孔質であることが好ましい。遮光層（３）は、質量％で、無機顔料が５０％超〜７５％、ガラスが２５％〜５０％未満であることを要する。ガラスの含有量が多くなると、トッププレートの機械的強度低下を抑えることが難しくなる。これは、結晶化ガラス板（２）と遮光層（３）との熱膨張差によって、トッププレートにおいて、遮光層（３）を形成した側の面に引張応力が形成されやすくなり、遮光層（３）を形成した面とは反対の面（調理面）に調理器具等の接触による物理的衝撃が生じた場合、トッププレートが破損し易くなるためである。一方、ガラスの含有量が少なくなると、無機顔料を結晶化ガラス板（２）に強固に固定させにくくなる。また、遮光層（３）の上に、耐熱樹脂層（４）が形成される場合、遮光層（３）に含浸する耐熱樹脂が増加して過熱及び冷却による膨張及び収縮によって、含浸した部分が剥離しやすく、変色し易くなる。

ガラスとしては、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系、Ｌｉ_２Ｏ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系、ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｐ_２Ｏ_５系等のガラスが好ましい。中でも３０〜７５０℃の温度範囲において、４５×１０^−７／℃以下の平均線熱膨張係数を有するものを使用することが望ましい。ガラスの含有量の平均線熱膨張係数が大きくなると、結晶化ガラス板（２）と遮光層（３）との熱膨張差によって、トッププレートにおいて、遮光層（３）を形成した側の面に引張応力が形成されやすくなり、遮光層（３）を形成した面とは反対の面（調理面）に調理器具等の接触による物理的衝撃が生じた場合、トッププレートが破損し易くなり、トッププレートの機械的強度低下を抑えることが難しくなるためである。

また、無機顔料としては、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｒＳｉＯ_４白色顔料の他、Ｃｏ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｃｏ−Ａｌ−Ｓｉ系、Ｃｏ−Ａｌ−Ｔｉ系の青色顔料、Ｃｏ−Ａｌ−Ｃｒ系、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｔｉ−Ｚｎ系の緑色顔料、Ｔｉ−Ｓｂ−Ｃｒ系、Ｔｉ−Ｎｉ系の黄色顔料、Ｃｏ−Ｓｉ系の赤色顔料、Ｔｉ−Ｆｅ−Ｚｎ系、Ｆｅ−Ｚｎ系、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ系、Ｚｎ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ系の茶色顔料、Ｃｕ−Ｃｒ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｍｎ系の黒色顔料などを単独又は混合して用いられる。

遮光層（３）の膜厚は１〜６μｍであることを要し、２〜６μｍであることがより好ましい。厚みが薄いと、生産工程における取り扱い時の擦れによる傷が目立ち外観が悪化しやすくなったり、隠蔽性が低下するためである。また、厚みが厚いと、遮光層（３）に含浸する耐熱樹脂が増加して過熱及び冷却による膨張及び収縮によって、含浸した部分が剥離しやすく、変色し易くなるからである。

なお、遮光層（３）は、結晶化ガラス板（２）の全面に形成してもよいが、必要に応じて未形成部分を設けても良い。例えば、電磁加熱（ＩＨ）方式の調理器用トッププレートとして用いる場合、加熱部分周辺に発光ダイオード表示領域を形成するための未形成部分を設けることができる。

また電磁加熱装置だけでなく、赤外線加熱装置も備えた調理器に用いられる場合には、赤外線加熱部分の遮光層（３）の印刷密度を電磁加熱部分のそれより低くしたり、電磁加熱部分よりも遮光層（３）の膜厚を薄くしたりすることが望ましい。また、赤外線加熱部において、遮光層（３）に代えて、ラスター層（金属光沢膜）を形成してもよい。つまり、遮光層（３）は赤外線を透過しにくいため、赤外線加熱部分の無機顔料層の印刷密度を低くしたり、膜厚を薄くしたり、あるいはラスター膜にすることにより、赤外線加熱に必要な量の赤外線を透過させることが可能になるためである。なお、「印刷密度」とは、単位面積当たりの膜形成（印刷）面積を意味している。例えばトッププレートの或る領域１ｃｍ^２当たりの膜形成部分の総面積が０．５ｃｍ^２である場合、印刷密度は５０％である。また「赤外線加熱部分の印刷密度」とは、調理器の赤外線加熱装置と対応する領域全体の平均印刷密度であり、「電磁加熱部分の印刷密度」とは、電磁加熱装置と対応する領域全体の平均印刷密度を意味している。

印刷密度を低くする場合、電磁加熱部分の印刷密度の３０〜８０％、特に４０〜８０％となるようにすることが好ましい。赤外線加熱部分の印刷密度が電磁加熱部分の３０％以上であれば、加熱装置を完全に隠すための可視光遮蔽が可能となり、また印刷密度が８０％以下であれば、赤外線透過量が十分となり、高い調理性能が得られる。

遮光層（３）の印刷密度を低くし、十分な赤外線透過量を確保する方法としては、例えば多数の開孔を設ける方法がある。開孔を形成する場合、赤外線加熱部分全体に均一に分布させることが望ましい。各開孔の大きさは、直径０．０５〜５ｍｍ程度、特に０．１〜３ｍｍ程度であることが好ましい。また１ｃｍ^２当たり５〜５００個程度、特に１０〜５００個程度の開孔を形成することが好ましい。

遮光層（３）の膜厚を薄くする場合、電磁加熱部分の遮光層（３）の１０〜５０％程度、特に１０〜４０％程度の膜厚とすることが好適である。１０％以上であれば周囲とのコントラストが大きくならず、目立ちにくくなる。また５０％以下であれば赤外線透過量が大きくなり、十分な調理性能が得られる。

ラスター膜にする場合、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｍｇなどの金属元素、及びそれらの複合体を含むものが使用可能である。特にＡｕ、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｔｉ等を含むものが好適に使用できる。ラスター膜の膜厚は平均０．１〜１０μｍ、特に０．１〜５μｍであることが好ましい。

耐熱樹脂層（４）には、約２００℃以上の耐熱性が必要とされる。耐熱性を有する樹脂としては、ポリイミド系樹脂、（芳香族）ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂又はこれらの複合体を主成分として用いることができる。

耐熱樹脂層（４）は無色有色を問わないが、黒色、グレー色または白色の何れかを使用することがより好ましい。特に変色現象が白化現象として視認され易い黒色の耐熱樹脂層を用いた調理器用トッププレートにおいても、良好な外観を呈することができるからである。

耐熱樹脂層（４）の膜厚は、１〜１０μｍであることが好ましい。膜厚が１μｍよりも小さいと、熱電対を固定するためのグリスの遮光層（３）への浸透を防ぐことが困難であり、１０μｍよりも大きいと、熱膨張差による剥離が発生しやすく、コストアップの問題や、ガラスの再溶融の際に還元が起こる、といった問題が生じやすい。

耐熱樹脂層（４）は、遮光層（３）の全面に形成してもよいが、一部のみに形成しても良い。例えば、電磁加熱（ＩＨ）方式の調理器用トッププレートとして用いる場合、電磁加熱部分に形成することができる。また、調理器本体へのトッププレートの取り付けに接着剤を用いる場合、電磁加熱部分と同様にその接着痕が現れることがあるが、その部分にも耐熱樹脂層（４）を形成しておくことにより、良好な外観を得ることができる。遮光層（３）全体の色調を均一にするためにも、耐熱樹脂層（４）は、赤外線加熱部分を除いた遮光層（３）全面に施すことが望ましい。なお耐熱樹脂層（４）の耐熱性が高く、赤外線加熱時の高温に耐えられる場合は、赤外線加熱部分にも耐熱樹脂層（４）を付与すると、さらに良好な外観を得ることができる。

また遮光層（３）又は耐熱樹脂層（４）の上に、樹脂成分のみのクリア層を形成すれば、グリスが遮光層（３）に浸透しにくくなるため好ましく、クリア層が、耐熱樹脂層（４）と同じ樹脂を含むことがさらに望ましい。

本発明の調理器用トッププレート（１）は、遮光層（３）及び耐熱樹脂層（４）が調理器本体側と対向するように調理器に取り付けて使用される。調理器への取り付けは、調理器本体に設けられたトッププレートの支持枠に、シリコーン樹脂等を用いて接着、固定することにより行われる。

尚、調理器の上面となる面にも、意匠性向上やヒーター位置の表示等のために、必要に応じて装飾被膜を印刷形成することができる。装飾被膜も無機顔料とガラスからなるが、擦れても剥がれないように、また汚れが付着しにくいように、強固で平滑な膜にすることが必要である。それゆえ装飾被膜には、遮光層よりもガラス含有率の高くすることが重要である。具体的には、装飾被膜のガラス含有率は、質量％で、５０％以上であることが好ましい。またガラスや無機顔料には、遮光層（３）に用いるものと同様の材料を使用することができる。

本発明の調理器用トッププレート（１）は、次のようにして作製される。まず所定のサイズに成形、加工された低膨張の透明結晶化ガラス板（２）を用意する。また無機顔料粉末とガラス粉末との混合粉末をペースト化する。次いで結晶化ガラス板表面にペーストを例えばスクリーン印刷等の方法で印刷し、乾燥後、焼成して透明結晶化ガラス板上に遮光層（３）を形成する。さらに耐熱樹脂層（４）となる耐熱塗料を遮光層（３）上に塗布し、乾燥することにより、好ましくは乾燥後、焼成することにより、本発明の調理器用トッププレート（１）を得ることができる。

尚、無機顔料としては０．４〜１０μｍ未満の平均粒子径を有する粉末を用いることが好ましい。その場合の遮光層（３）の形成には、質量％で、無機顔料を６０％〜７５％、ガラスを２５〜４０％未満とすることが好ましい。その理由は、無機顔料の平均粒子径が小さすぎると、コスト上昇の要因となり、一方、無機顔料の平均粒子径が大きすぎると、調理器の内部構造を隠蔽する効果が低下しやすくなるためである。また、無機顔料を結晶化ガラス板（２）に強固に固定するにはガラス粉末の含有量を多くしなければならなくなるため、結果として、トッププレートの強度低下を抑えることが難しくなるためである。

耐熱塗料からなる塗膜の乾燥方法としては、例えば、熱風乾燥機を使用し、５０〜１００℃で１０分〜１時間程度乾燥する方法がある。乾燥が不十分であると、塗膜中に残留した溶剤が焼成時に急激に気化して、ピンホール状の塗膜欠陥を生ずる。また、上記耐熱塗料を塗布した後、ある程度の時間乾燥放置すれば、適当な流動性が一定時間保たれるため、塗膜面を平滑にする作用も有する。

焼成は、例えば、電気炉等で行われる。焼成温度は２００〜４００℃、好ましくは２５０〜３５０℃であり、焼成時間は１０分〜１時間、好ましくは３０分〜１時間である。焼成工程において、焼成温度を４００℃以上とすると、耐熱樹脂の熱分解が起こり、好ましくない。

また、耐熱樹脂層（４）の膜厚を厚くする際には、１回の耐熱塗料の塗布によって形成しても良いが、複数回の塗布により形成したほうが好ましい。複数回の塗布を行う場合は、塗布ごとに乾燥、焼成を行った方が、残存している揮発成分によるピンホール状の塗膜欠陥を生じにくいため好ましい。

以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。

表１及び２は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜７）及び比較例（試料Ｎｏ．８及び９）をそれぞれ示している。

表の各試料（トッププレート）は、次のようにして作製した。

まず、市販の無機顔料粉末とＢ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系ガラス粉末（ＳｉＯ_２６３％、Ｂ_２Ｏ_３１９％）からなるフリットを表の各質量比になるように混合し、樹脂及び有機溶剤を添加してペーストを作製した。次に、このペーストを透明結晶化ガラス板（日本電気硝子株式会社製Ｎ−０、３０〜７５０℃の平均線熱膨張係数−４×１０^−７／℃）上にスクリーン印刷した。続いてペーストを１００〜１５０℃で１０〜２０分間乾燥させた後、８５０℃で３０分間焼成を行い表に示す膜厚の遮光層を形成した。

続いて遮光層上に全面にわたって、シリコーン樹脂と無機顔料を７：３の割合で混合し、有機溶剤を添加して作製した耐熱塗料をスクリーン印刷によって塗布した。なお、シリコーン樹脂としては、ＫＲ−３００（信越化学工業株式会社製）を使用した。また、無機顔料としては、黒色の４２−７０１Ａ（日本フェロー株式会社製）を使用した。

次に塗布した耐熱塗料を３００℃で３０分間焼成して耐熱樹脂層を形成した。

このようにして作製した各試料について機械的強度と剥離について評価した。評価結果を表に示す。

表から明らかなように、実施例である試料Ｎｏ．１〜７については、強度の評価においては破損が認められなかった。また、剥離の評価においても剥離が確認できない、または、剥離が確認できても僅かな程度であり、変色もなく実使用上問題のないレベルであった。

これに対し、比較例である試料Ｎｏ．８については、剥離の評価において変色が認められた。また、試料Ｎｏ．９については、強度の評価において破損が認められた。

尚、強度の評価については、作製した試料を枠体に組み込み、４００ｇの鉄球を３０ｃｍの高さから落下し、破損が認められなかったものを○、破損したものを×として評価した。

剥離の評価については、作製した試料を電磁加熱装置に組み込み、鍋で湯を３０分間沸騰させ続けた後に１５分間冷却するサイクルを３回繰り返し、各試料変色現象を目視観察し、剥離による変色現象を確認できなかったものを◎、剥離が僅かに確認できたが、変色しなかったものを○、剥離が生じ変色が確認できたものを×として評価を行った。

本発明に係る調理器用トッププレートを示す説明図である。

１調理器用トッププレート
２結晶化ガラス板
３遮光層
４耐熱樹脂層

Claims

低膨張透明結晶化ガラス板の表面に無機顔料とガラスを含む多孔質の遮光層が形成された調理器用トッププレートであって、前記遮光層を形成する形成材料が、質量％で、無機顔料５０％超〜７５％、ガラス２５％〜５０％未満であり、且つ、前記遮光層の膜厚が１〜６μｍであることを特徴とする調理器用トッププレート。
電磁加熱装置を備えた調理器のトッププレートとして用いられることを特徴とする請求項１記載の調理器用トッププレート。
前記遮光層の少なくとも一部の上に、耐熱樹脂層が形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の調理器用トッププレート。
前記耐熱樹脂層が、黒色、グレー色または白色の何れかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
前記耐熱樹脂層を構成する樹脂が、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、又はそれらの複合体を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
前記低膨透明張結晶化ガラス板が、３０〜７５０℃における平均線熱膨張係数が−１０〜＋３０×１０^−７／℃である結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
前記低膨張透明結晶化ガラス板が、２〜６ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
前記遮光層が、質量％で、無機顔料６０％〜７５％、ガラス２５％〜４０％であり、且つ、無機顔料が０．４〜１０μｍ未満の平均粒子径を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の調理器用トッププレート。