JP2014210673A - 調理器用ガラストッププレート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これまでに、透明のガラス板上に各種顔料を配合した遮光層や絵具層を形成した各種調理器用ガラストッププレートが開発されている。一般に、遮光層や絵具層は、鍋などの調理器の配置面である調理面とは反対側の面である裏面に形成される。
ところが、調理器用ガラストッププレートの裏面にシリコーングリースを塗布すると、使用に伴って、被着物の接着痕がシリコーングリースのシミとして調理面側から視認されてしまうという問題がある。
透光性低膨張ガラスセラミックスからなるガラス基板と、該ガラス基板の上記裏面側に積層形成されたパール調絵具層と、該パール調絵具層の外方に積層形成された耐熱遮光層とを有し、
上記パール調絵具層は、酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムを含有し、かつシリカを主成分とするシリカ膜と、該シリカ膜中に分散されたパール調顔料とからなり、
該パール調顔料は、無機顔料と、該無機顔料を被覆し、かつ酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化鉄から選ばれる少なくとも1種からなるパール調皮膜とからなり、
上記耐熱遮光層は、耐熱樹脂と該耐熱樹脂中に分散された黒色系無機顔料とからなることを特徴とする調理器用ガラストッププレートにある(請求項1)。
シリコーンレジン及び/又はシリカゾルからなるシリカ形成材料と、チタンレジネート、ジルコニウムレジネート、酸化チタンゾル、及び酸化ジルコニウムゾルから選ばれる少なくとも1種からなる添加剤と、上記パール調顔料とを含有する絵具塗料を上記ガラス基板の上記裏面側に塗布して焼き付けることにより、上記パール調絵具層を形成するパール調絵具層形成工程と、
該パール調絵具層形成工程後に、耐熱樹脂原料と上記黒色系無機顔料とを含有する遮光用塗料を上記ガラス基板の上記裏面側に塗布して乾燥させることにより、上記耐熱遮光層を形成する遮光層形成工程とを有することを特徴とする調理器用ガラストッププレートの製造方法にある(請求項8)。
また、上記調理器用ガラストッププレートは、貴金属等を含むラスター層の形成を必ずしも必要としないため、低コストで製造することが可能である。
パール調絵具層形成工程においては、上記シリカ形成材料と上記添加剤と上記パール調顔料とを含有する絵具塗料を上記ガラス基板の上記裏面側に塗布して焼き付ける。これにより、シリカ膜と、該シリカ膜中に分散されたパール調顔料とからなるパール調絵具層を形成することができる。
上記調理器用ガラストッププレートは、赤外線加熱装置、ラジエントヒータ、電磁加熱装置等の加熱装置を備えた電気加熱調理器のトッププレートとして用いられる。好ましくは、電磁加熱装置(IH)を備えた電磁調理器のトッププレートとして用いることがよい。調理器用ガラストッププレートにおいては、鍋などを配置する側の面が調理面であり、調理面の反対面が裏面である。裏面は、調理器用ガラストッププレートを調理器上に配置したときに、調理器内部の加熱装置等と対向する面である。
上記シリカ膜における酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムの含有量は0.5〜20質量%であることが好ましい(請求項2)。
酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムの含有量が0.5質量%未満の場合には、その添加効果が不十分になり、上述のシミの出現防止効果が低下するおそれがある。一方、20質量%を超える場合には、パール調絵具層の形成時に、該パール調絵具層をガラス基板に十分に接着させることが困難になるおそれがある。同様の観点から、シリカ膜における酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムの含有量は、1〜10質量%であることがより好ましく、2〜8質量%であることがさらに好ましい。
シリカ膜中の酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムの含有量は、例えばX線光電子分光分析(XPS)により測定することができる。なお、上述のシリカ膜における酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムの含有量は、シリカ膜自体に含まれる酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムの量であり、シリカ膜中に分散されたパール調顔料のパール調皮膜に含まれる酸化チタンや酸化ジルコニウムの量は含まない。
無機顔料としては、例えばカオリン、タルク、セリサイト、ピロフェライト、天然雲母、合成雲母、酸化アルミニウム等がある。
パール調皮膜は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化鉄から選ばれる少なくとも1種からなる。
パール調顔料は、酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化鉄から選ばれる少なくとも1種により無機顔料を被覆してなる。
透光性低膨張ガラスセラミックスは、透光性で膨張率が低いものがよい。例えば、主結晶相にβ−石英固溶体を析出したものがある。
β−石英固溶体を析出した透光性低膨張ガラスセラミックスの体積結晶化度は、約70%であり、結晶の大きさは0.1μm以下である。β−石英固溶体は負の膨張特性を示し、残存ガラス相の正の膨張特性と打ち消し合って熱膨張率がほぼゼロになる。屈折率(nD)は1.541であり、β−石英固溶体の析出結晶の大きさは0.1μm以下で可視光の波長より小さく、結晶相と残存ガラス相の屈折率もほぼ同程度であるため、光の散乱がなく、外観的には透明であり、可視光域から赤外域の光をよく透過する。
この場合には、調理器用ガラストッププレートとして要求される機械的強度及び耐熱性を十分に確保することができる。
この場合には、上記ガラス基板と上記パール調絵具層との密着性を高めることができる。上述のSi−O−Si結合は、絵具塗料をガラス基板の裏面側に焼き付けることにより形成することができる。
この場合には、ガラス基板とパール調絵具層との間で熱収縮差によってクラックが発生することを防止できる。上述のSi−O−M結合は、絵具塗料を焼き付けることにより形成することができる。
この場合には、上記耐熱遮光層が優れた耐熱性を発揮することができる。より好ましくは、耐熱樹脂はシリコーン樹脂を主成分とすることがよい。
また、黒色無機顔料としては、例えば、Cr−Fe系酸化物、Cu−Cr−Mn系酸化物、Co−Mn−Cr−Fe系酸化物、Co−Ni−Cr−Fe系酸化物、Co−Ni−Cr−Fe−Mn系酸化物等を用いることができる。耐熱遮光層における黒色無機顔料の配合割合は、耐熱遮光層の遮光性等に応じて適宜調整することができる。
この場合には、上記パール調絵具層の厚みを大きくすることができる。そのため、上記調理器用ガラストッププレートをより明るい色にすることができ、意匠性を高めることができる。
パール調絵具形成工程においては、ガラス基板の裏面側に絵具塗料を塗布して焼き付けることによりパール調絵具層を形成する。絵具塗料は、シリコーンレジン及び/又はシリカゾルからなるシリカ形成材料と、チタンレジネート、ジルコニウムレジネート、酸化チタンゾル、及び酸化ジルコニウムゾルから選ばれる少なくとも1種からなる添加剤と、酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化鉄から選ばれる少なくとも1種により無機顔料を被覆してなるパール調顔料とを含有する。
シリコーンレジンは、シロキサン結合を主骨格とする有機珪素化合物の重合体をいい、例えばストレートシリコンワニスKR271(信越化学製)、変性シリコンワニスKR211(同社製)、シリコーンアルキッドワニス(同社製)、シリコーンエポキシワニスES100N(同社製)等の市販品を利用することができる。
シリカゾルとしては、例えばエチルシリケートなどを加水分解して得られるシリカゾル、コロイド状シリカゾルなどを用いることができる。
焼き付け温度が500℃未満の場合には、上記絵具塗料中に含まれる有機成分を十分に分解除去させることができなくなるおそれがある。一方、900℃を超える場合には、ガラス基板の結晶化度を上回るおそれがあり、その結果、ガラス基板の材質の選択肢が少なくなるおそれがある。上記絵具塗料の焼き付け温度は、750〜850℃であることがより好ましい。
遮光用塗料には、塗布しやすくするために、有機溶剤を添加することができる。その添加量は、塗料の粘度、乾燥性などを考慮して適宜調整することができる。
また、パール調絵具層と耐熱遮光層との間に、ラスター層などの他の層を設ける場合には、その層(例えばラスター層)上に遮光用塗料を塗布して硬化させることにより、耐熱遮光層を形成することができる。
この場合には、上記パール調絵具層の厚みを大きくすることができる。そのため、上記調理器用ガラストッププレートをより明るい色にすることができ、意匠性を高めることができる。
有機金属化合物の希釈溶液の焼き付け温度は、例えば600〜900℃にすることができる。
次に、実施例にかかる調理器用ガラストッププレートについて図面を用いて説明する。
図1に示すごとく、本例の調理器用ガラストッププレート1は、シリコーングリース5を介して裏面12側に被着物6を密着させて用いられる。被着物6は、例えば温度センサ等のセンサである。調理器用ガラストッププレート1において、鍋などを配置する側の面が調理面11であり、その反対面が裏面12である。裏面12は、調理器用ガラストッププレートを調理器上に配置したときに、調理器内部の加熱装置等と対向する面である。
また、図1及び図3に示すごとく、耐熱遮光層4は、シリコーン樹脂からなる耐熱樹脂40と、この耐熱樹脂40中に分散された黒色系無機顔料41とからなる。
具体的には、まず、希薄なチタン酸水溶液中にマイカ紛体を懸濁させて懸濁液を得た。この懸濁液を温度70〜100℃に加温し、チタン塩を加水分解させてマイカ粉体の表面に水和酸化チタンを析出させた。その後、マイカ粉体を温度700℃〜1000℃で焼成した。これにより、酸化チタンからなるパール調皮膜311をマイカからなる無機顔料310に被覆してなるパール調顔料31を得た(図2参照)。
次に、実施例1とはシリカ膜の組成が異なるパール調絵具層を有する調理器用ガラストッププレートの例について説明する。実施例2〜4、比較例1及び2は、パール調絵具層を形成するための絵具塗料の組成を変更した点を除いては、実施例1と同様にして作製した調理器用ガラストッププレートである。各実施例及び比較例において用いた絵具塗料の組成を表1に示す。
実施例3は、実施例1におけるチタンレジネートをジルコニウムレジネート(Zr含有量:5質量%)に変えた絵具塗料(絵具塗料C)を用いて作製した調理器用ガラストッププレートの例である(表1参照)。なお、実施例3の調理器用ガラストッププレートにおいて、シリカ膜における酸化ジルコニウムの含有量は2.7質量%であり、シリカの含有量は97.3質量%である。
実施例4は、パール調顔料の配合割合を実施例1よりも増やし、実施例1におけるチタンレジネートをジルコニウムレジネート(Zr含有量:5質量%)に変えた絵具塗料(絵具塗料D)を用いて作製した調理器用ガラストッププレートの例である(表1参照)。なお、実施例4の調理器用ガラストッププレートにおいて、シリカ膜における酸化ジルコニウムの含有量は2.7質量%であり、シリカの含有量は97.3質量%である。
比較例2は、添加剤としてのチタンレジネートやジルコニウムレジネートを含有しておらず、パール調顔料の配合割合を実施例1よりも増やした絵具塗料(絵具塗料F))を用いて作製した調理器用ガラストッププレートの例である(表1参照)。
比較例1及び2の調理器用ガラストッププレートにおいて、シリカ膜は、酸化チタンや酸化ジルコニウムを含有しておらず、シリカ100質量%からなる。
次に、上記のようにして作製した、実施例1〜実施例4、比較例1、及び比較例2の調理器用ガラストッププレートについて、シリコーングリースのシミ判定試験、耐熱性試験を行った。
調理器用ガラストッププレート1を電磁調理器の加熱装置(図示略)上に配置し、裏面12側にシリコーングリース5(信越化学工業(株)製のシリコーンオイルコンパウンド)を介して被着物6としての温度センサを密着させた(図1参照)。調理器用ガラストッププレートの調理面11上にフライパン(図示略)を配置し、電磁調理器を作動させてフライパンを温度350℃で5分間加熱した後15分間冷却するという加熱−冷却サイクルを50サイクル繰り返し行った。その後、観察者の背後から光が差し込む室内環境において、調理器用ガラストッププレート1を調理面11側から観察し、シリコーングリース5の塗布痕が視認できるか評価した。塗布痕を全く視認できない場合を「1」として評価し、よく見ると塗布痕のごく一部がかすかにわかる場合を「2」として評価し、塗布痕の輪郭は見えないが塗布痕が視認できる場合を「3」として評価し、塗布痕の輪郭が視認できるがはっきりとは見えない場合を「4」として評価し、塗布痕の輪郭がはっきり見える場合を「5」として評価した。製品レベルとしては、「2」以上が合格であり、「1」が最も好ましい。その結果を表2に示す。
恒温槽中で、調理器用ガラストッププレートを、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃の各温度で100時間保持した。そして、恒温槽での保持前後における調理器用ガラストッププレートの色差ΔEを、色差計(エックスライト(X−Rite)社製の「SP60」)を用いて測定した。そして、ΔE<0.8を満足する上限温度を調べた。
本例は、パール調絵具層3と耐熱遮光層4との間にラスター層8を有する調理器用トッププレート7の例である(図4参照)。
図4に示すごとく、本例の調理器用トッププレート7は、ラスター層8を有する点を除いては、実施例1と同様の構成を備えている。本例が参照する図4において実施例1と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
次に、実施例5とはシリカ膜の組成が異なるパール調絵具層を有する調理器用ガラストッププレートの例について説明する。実施例6〜8、比較例3は、パール調絵具層を形成するための絵具塗料の組成を変更した点を除いては、実施例5と同様にして作製した調理器用ガラストッププレートである。実施例6〜8及び比較例3においては、表1に示す塗料A〜D、及び塗料Fを用いてパール調絵具層を形成した。
次に、上記のようにして作製した、実施例5〜実施例8、比較例3の調理器用ガラストッププレートについて、上述の実験例1と同様にしてシリコーングリースのシミ判定試験、耐熱性試験を行った。その結果を表3に示す。
12 裏面
2 ガラス基板
3 パール調絵具層
4 耐熱遮光層
5 シリコーングリース
6 被着物
Claims (10)
- シリコーングリースを介して裏面側に被着物を密着させて用いられる調理器用ガラストッププレートにおいて、
透光性低膨張ガラスセラミックスからなるガラス基板と、該ガラス基板の上記裏面側に積層形成されたパール調絵具層と、該パール調絵具層の外方に積層形成された耐熱遮光層とを有し、
上記パール調絵具層は、酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムを含有し、かつシリカを主成分とするシリカ膜と、該シリカ膜中に分散されたパール調顔料とからなり、
該パール調顔料は、無機顔料と、該無機顔料を被覆し、かつ酸化チタン、酸化ジルコニウム、及び酸化鉄から選ばれる少なくとも1種からなるパール調皮膜とからなり、
上記耐熱遮光層は、耐熱樹脂と該耐熱樹脂中に分散された黒色系無機顔料とからなることを特徴とする調理器用ガラストッププレート。 - 請求項1に記載の調理器用ガラストッププレートにおいて、上記シリカ膜における酸化チタン及び/又は酸化ジルコニウムの含有量は0.5〜20質量%であることを特徴とする調理器用ガラストッププレート。
- 請求項1又は2に記載の調理器用ガラストッププレートにおいて、上記ガラス基板は、リチウムアルミノシリケートガラスからなることを特徴とする調理器用ガラストッププレート。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の調理器用ガラストッププレートにおいて、上記シリカ膜中に存在するシリカの少なくとも一部は、上記ガラス基板の表面に存在するシラノール基の少なくとも一部とSi−O−Si結合を形成していることを特徴とする調理器用ガラストッププレート。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の調理器用ガラストッププレートにおいて、上記シリカ膜中に存在するシリカの少なくとも一部は、上記パール調顔料の上記パール調皮膜中に存在する少なくとも一部の金属原子M(但し、Mは、Ti、Zr、又はFe)と、Si−O−M結合を形成していることを特徴とする調理器用ガラストッププレート。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の調理器用ガラストッププレートにおいて、上記耐熱樹脂は、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、又はこれらの複合体からなることを特徴とする調理器用ガラストッププレート。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の調理器用ガラストッププレートにおいて、上記パール調絵具層と上記耐熱遮光層との間に、貴金属及び/又は金属酸化物からなるラスター層を有することを特徴とする調理器用ガラストッププレート。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の調理器用ガラストッププレートを製造する方法において、
シリコーンレジン及び/又はシリカゾルからなるシリカ形成材料と、チタンレジネート、ジルコニウムレジネート、酸化チタンゾル、及び酸化ジルコニウムゾルから選ばれる少なくとも1種からなる添加剤と、上記パール調顔料とを含有する絵具塗料を上記ガラス基板の上記裏面側に塗布して焼き付けることにより、上記パール調絵具層を形成するパール調絵具層形成工程と、
該パール調絵具層形成工程後に、耐熱樹脂原料と上記黒色系無機顔料とを含有する遮光用塗料を上記ガラス基板の上記裏面側に塗布して乾燥させることにより、上記耐熱遮光層を形成する遮光層形成工程とを有することを特徴とする調理器用ガラストッププレートの製造方法。 - 請求項8に記載の製造方法において、上記パール調絵具層形成工程における上記絵具塗料の焼き付け温度は、500〜900℃であることを特徴とする調理器用ガラストッププレートの製造方法。
- 請求項8又は9に記載の製造方法において、上記パール調絵具層形成工程と上記遮光層形成工程との間に、有機金属化合物の希釈溶液を上記ガラス基板の上記裏面側に塗布して焼き付けることにより、上記パール調絵具層と上記耐熱遮光層との間にラスター層を形成するラスター層形成工程を行うことを特徴とする調理器用ガラストッププレートの製造方法。
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