JP2015508106A - 異方性粒子を含むゾルゲルコーティングおよびこのようなコーティングを備えた調理用物品 - Google Patents
異方性粒子を含むゾルゲルコーティングおよびこのようなコーティングを備えた調理用物品 Download PDFInfo
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Abstract
Description
−支持体上に配置されることを意図した基層、および
−基層を覆い、外部環境と接触することを意図した少なくとも1つの仕上げ層であって、異方性粒子がその中に分散された、少なくとも1種の金属ポリアルコキシラートから形成されたマトリックスを含むゾルゲル材料の連続被膜状である仕上げ層
を含んでいてもよい。
a)支持体を用意するステップと、
b)少なくとも1種の金属アルコキシドタイプのゾルゲル前駆体および異方性の形状をした粒子を含む混成組成物を調製するステップと、
c)水および酸触媒または塩基触媒の導入によってゾルゲル前駆体を加水分解し、続いて縮合反応によって、ゾルゲル組成物SGを得るステップと、
d)支持体を100℃以下の温度に維持し、続いて、ゾルゲル組成物SGの少なくとも1層(31)を、支持体の全部または一部上に直接的にまたは間接的に塗布するステップと、
e)SG組成物層の少なくとも1つの領域において、異方性粒子を物理的または機械的手段によって配向させるステップと、次いで、
f)好ましくは、200℃から350℃の間からなる温度で焼成するステップと
を含んでいてもよい。
少なくとも1種の金属アルコキシドタイプのゾルゲル前駆体、および熱安定性顔料、金属塩、サーモクロミック半導体顔料およびこれらの混合物から選択される少なくとも1種の顔料を含む着色された組成物を調製するステップと、
ゾルゲル前駆体を水および酸触媒または塩基触媒の導入によって加水分解し、縮合させて、着色されたゾルゲル組成物SG0を得るステップと、
着色されたゾルゲル組成物を100℃未満の温度を有する支持体の全部または一部上に直接塗布して、着色された基層を形成し、好ましくは、この塗布ステップに続いて100℃以下の温度で乾燥するステップと
によって得られる着色された基層である。
着色されたゾルゲル基層中
コロイド状金属酸化物
−商標名KlebosolとしてClariant社によって販売されている、30%シリカの水性溶液状態のコロイド状シリカ、
−商標名LudoxとしてGrace Davison社によって販売されている、40%シリカの水性溶液状態のコロイド状シリカ、
−DGTec社によって販売されている、5%の水性溶液状態のコロイド状アルミナ。そのような記載は実施例で使用されない。
−イソプロピルアルコール、
−2−(2−ブトキシエトキシ)−エタノール(商標名:Butyl CARBITOL(商標))、
−脱塩水、
シリコーンオイル
−商標名「DOW CORNING 200 Fluid」としてDOW CORNING社によって販売されており、300 cStの粘度を有する、メチルシリコーンオイル、
−商標名「Rhodorsil 47V50」としてBluestar社によって販売されている、メチルシリコーンオイル、
−商標名「OEL CT101M」としてWacker社によって販売されている、水酸化メチルシリコーンオイル。
−商標名「FA 1220」としてFerro社によって販売されている、鉱物黒色顔料、
−商標名「CM13」としてHolliday pigments社によって販売されている、群青顔料、
−BASFによって販売されているペリレンレッド顔料、
−Kronos社によって販売されている二酸化チタン白色顔料、
−BASF社によって販売されている橙色顔料「259150」。
充填剤
−商標名「CAHPF 1000」としてAlcan社によって販売されているアルミナ粉末、
−Baikowski社よって販売されている、40%の水性相中に分散されたアルミナナノメトリックフレーク。
ゾルゲル前駆体
−式Si(OC2H5)3CH3のメチルトリエトキシシラン(MTES)、
−式Si(OCH3)3CH3のメチルトリメトキシシラン(MTMS)、
−式Si(OC2H5)4のテトラエチルオルトシリカート(TEOS)。
−ギ酸、
−酢酸。
ゾルゲル仕上げ層中
コロイド状金属酸化物
−商標名KlebosolとしてClariant社によって販売されている、30%シリカの水性溶液状態のコロイド状シリカ、
−商標名LudoxとしてGrace Davison社によって販売されている、40%シリカの水性溶液状態のコロイド状シリカ、
−DGTec社よって販売されている、5%の水性溶液状態のコロイド状アルミナ。
−イソプロピルアルコール、
−ブチルグリコール、
−脱塩水。
シリコーンオイル
−商標名「DOW CORNING 200 Fluid」としてDOW CORNING社によって販売されており、300cStの粘度を有する、メチルシリコーンオイル
−商標名「Rhodorsil 47V50」としてBLUESTAR社によって販売されている、メチルシリコーンオイル、
−商標名「OEL CT101M」としてWacker社によって販売されている、水酸化メチルシリコーンオイル。
−名称STAPA TA Ferricon 200としてECKART社によって販売されている、酸化鉄でカプセル化された雲母フレーク(磁化可能なフレーク)、
−名称Colorona Blackstar blueまたはColorona Blackstar greenとしてMERCK社によって販売されている、酸化鉄でカプセル化された雲母フレーク(磁化可能なフレーク)、
−名称Iriodin 119としてMERCK社によって販売されている、カプセル化されていない雲母フレーク(磁化不可能なフレーク)
−ステンレス鋼マイクロ繊維。
−式Si(OC2H5)3CH3のメチルトリエトキシシラン(MTES)、
−式Si(OCH3)3CH3のメチルトリメトキシシラン(MTMS)、
−式Si(OC2H5)4のテトラエチルオルトシリカート(TEOS)。
−ギ酸、
−酢酸。
耐チッピング性試験
同じ厚さで同じ金属下地に塗布した、様々なガラス質コーティングのチッピングに耐える能力を以下のように評価する。
特許文献2の方法による2層のガラス質コーティングの形成
第1の着色されたゾルゲル組成物を、A部およびB部:
−A部は、コロイド状シリカ分散体、脱塩水、イソプロピルアルコール、ブチルグリコール、シリコーンオイル、充填剤および顔料を含み、
−B部は、ゾルゲル前駆体(シラン)および有機酸を含む
を含む2成分の形態で調製する。
被膜に対して実質的に平行なフレークを含む単層のガラス質コーティング被膜の形成
無色ゾルゲル組成物をA部およびB部:
−A部は、コロイド状シリカ分散体、脱塩水、イソプロピルアルコール、ブチルグリコール、シリコーンオイルおよび酸化鉄でカプセル化された雲母フレークを含み、
−B部は、ゾルゲルタイプ前駆体(シラン)および有機酸を含む
を含む2成分の形態で調製する。
被膜に対して実質的に平行なフレークを含む2層のガラス質コーティング被膜の形成
着色されたゾルゲル組成物をA部およびB部:
−A部は、コロイド状シリカ分散体、脱塩水、イソプロピルアルコール、ブチル
グリコール、シリコーンオイル、充填剤および顔料を含み、
−B部は、ゾルゲル前駆体(シラン)、および有機酸を含む。
を含む2成分の形態で調製する。
被膜に対して実質的に平行なマイクロ繊維を含む2層のガラス質コーティング被膜の形成
この実施例は、仕上げ層中の粒子のみが比較例3と異なる。即ち、カプセル化されたフレークがステンレス鋼マイクロ繊維によって置き換えられている。
被膜に対して実質的に垂直なフレークを含む本発明による単層コーティング被膜の形成
2成分A+Bの形態のゾルゲル組成物を、比較例2と同じ方法で調製する。この組成物も比較例2と同じ同法で、サンドブラストし、脱脂し、60℃の温度に加熱しておいたアルミニウム支持体上に塗布する。
被膜に対して実質的に垂直なフレークを含む本発明による2層コーティング被膜の形成
着色されたゾルゲル組成物、およびカプセル化された雲母フレークを含有する無色ゾルゲル組成物を比較例3と同じ方法で調製する。これらの組成物を、サンドブラストし、脱脂し、55℃の温度に加熱しておいたアルミニウム支持体上に、比較例3とやはり同じ方法で連続して塗布する。
被膜に対して実質的に垂直なマイクロ繊維を含む本発明による2層コーティング被膜の形成
この実施例は、仕上げ層中の粒子形状のみが実施例2と異なる。即ち、カプセル化されたフレークをステンレス鋼マイクロ繊維に置き換える。
被膜に対して実質的に垂直なフレークを含む本発明による2層コーティング被膜の形成
この実施例は、シリコーンオイルの性質のみが実施例2と異なる。47V50シリコーンオイルを同じ重量比率で、CT101MOEL水酸化シリコーンオイルに置き換える(表2に示す)。
耐チッピング性の評価
実施例1から4および比較例1から4で形成されたガラス質コーティングのチッピングへの耐性能を、上記の試験に従って評価する。得られた結果を以下の表3に示す。
実施例1と比較例2(単層のコーティング)との比較は、金属までの層剥離を実施する試験の間に加えられる力は、本発明に関して、粒子がコーティングに対して実質的に垂直に配向された(換言すると、これらは大部分が被膜の平均面に対して20°から90°の間からなる角度αで傾斜している)場合、配向されていない(換言すると、粒子がランダムに配向されているか、または被膜の平均面に対して大部分が20°未満の角度αで傾斜している)場合より大きいことを明示している。これは、コーティングが配向された粒子を含む場合、耐チッピング性が改良されることを意味する。
Claims (40)
- 少なくとも1種の金属ポリアルコキシラートから形成され、その中に異方性の形状をした粒子(32)が分散されているマトリックスを含む、ゾルゲル材料の連続被膜状態の少なくとも1つの層(31)を備え、
前記層は、前記粒子がその中で、被膜の平均面に対して大部分が20°から90°の間からなる角度αで傾斜している粒子である、少なくとも1つの領域(311)を含む、
ことを特徴とするガラス質コーティング(3)。 - 66%を超える前記異方性の形状をした粒子(32)は、前記被膜の平均面に対して20°から90°の間からなる角度αで傾斜していることを特徴とする請求項1に記載のコーティング。
- 80%を超える前記異方性の形状をした粒子(32)は、前記被膜の平均面に対して20°から90°の間からなる角度αで傾斜していることを特徴とする請求項2に記載のコーティング。
- 前記粒子(32)は、機械的手段または物理的手段によって配向される(321)ことが可能な粒子を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のコーティング。
- 前記配向されることが可能な粒子は、磁化可能な粒子であることを特徴とする請求項4に記載のコーティング。
- 前記磁化可能な粒子は、少なくとも1種の強磁性金属を含むことを特徴とする請求項5に記載のコーティング。
- 前記ガラス質コーティング層は、磁化不可能な粒子をさらに含むことを特徴とする請求項5または6に記載のコーティング。
- 前記磁化可能な粒子、および該当する場合、磁化不可能な粒子は、コアシェル構造を有することを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のコーティング。
- 前記磁化可能な粒子は、コアシェル構造であって、強磁性金属が前記粒子のコア中、および/またはシェル中にある構造を有することを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載のコーティング。
- 前記磁化可能な粒子は、酸化鉄Fe2O3でカプセル化された雲母フレークであることを特徴とする請求項9に記載のコーティング。
- 前記磁化可能な粒子は、そのコアがプラスチック材料から作られ、シェルが酸化鉄Fe2O3から作られたフレークであるか、またはそのコアが強磁性金属から作られ、シェルがプラスチック材料もしくはゾルゲル材料から作られたフレークもしくは繊維であることを特徴とする請求項9に記載のコーティング。
- 前記磁化可能な粒子は、フェライト系ステンレス鋼繊維であることを特徴とする請求項5から9のいずれか一項に記載のコーティング。
- 請求項7から12のいずれか一項に記載のコーティングであって、
請求項7に従属している場合は、前記磁化不可能な粒子は、雲母フレーク、および二酸化チタンがカプセル化された雲母またはシリカフレークを含む群から選択される、
ことを特徴とするコーティング。 - 前記コーティングは不透明ではなく、前記領域(311)に隣接して、その中の前記粒子が、大部分が前記被膜に対して0°から20°の間からなる角度αで傾斜している粒子である、少なくとも1つの領域(312)をさらに含むことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のコーティング。
- 領域(312)において、66%を超える前記粒子は、前記被膜の平均面に対して20°未満の角度αで傾斜していることを特徴とする請求項14に記載のコーティング。
- 領域(312)において、80%を超える前記粒子は、前記被膜の平均面に対して20°未満の角度αで傾斜していることを特徴とする請求項15に記載のコーティング。
- 前記コーティングは不透明ではなく、前記領域(311)に隣接して、その中の前記粒子が、被膜状態の前記層中でランダムに配列されている、少なくとも1つの領域(312)をさらに含むことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載のコーティング。
- 領域(311)および領域(312)の交互配列が、装飾物を規定することを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載のコーティング。
- 前記コーティングは、仕上げ層(31)であることを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載のコーティング
- −支持体(2)上に配置されることを意図した基層(30)と、
−前記基層を覆い、前記外部環境と接触することを意図した少なくとも1種の仕上げ層(31)であって、前記異方性粒子がその中に分散された、少なくとも1種の金属ポリアルコキシラートから形成されたマトリックスを含む、ゾルゲル材料の連続被膜状である仕上げ層と、
を含むことを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に記載のコーティング。 - 前記基層(30)も、ゾルゲル材料の連続被膜状であり、前記ゾルゲル材料は、好ましくは、少なくとも1種の金属ポリアルコキシラートから形成されたマトリックスを含むことを特徴とする請求項20に記載のコーティング。
- 前記基層(30)は、連続的な硬質の基材または不連続的な硬質の基材であり、前記硬質の基材は、エナメル、セラミックまたは金属から作られていることを特徴とする請求項20に記載のコーティング。
- 前記仕上げ層、および該当する場合は、前記基層の前記金属ポリアルコキシラートは、ポリアルコキシシランであることを特徴とする請求項1から22のいずれか一項に記載のコーティング。
- 前記仕上げ層、および該当する場合は前記基層のゾルゲル材料の前記被膜は、総コーティングの重量に対して少なくとも5重量%の、前記マトリックス中に分散された少なくとも1種のコロイド状金属酸化物であって、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化バナジウムおよび酸化ジルコニウムを含む群から好ましくは選択される酸化物をさらに含むことを特徴とする請求項1から23のいずれか一項に記載のコーティング。
- 前記ガラス質コーティング(3)を形成する前記ゾルゲル材料は、少なくとも1種のシリコーンオイルをさらに含むことを特徴とする請求項1から24のいずれか一項に記載のコーティング。
- 前記シリコーンオイルは、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルシリコーンオイルおよび水酸化シリコーンオイルから選択されることを特徴とする請求項25に記載のコーティング。
- 前記ガラス質コーティング(3)は、熱安定性顔料、金属塩、サーモクロミック半導体顔料、およびこれらの混合物から選択される少なくとも1種の顔料を含むことを特徴とする請求項1から26のいずれか一項に記載のコーティング。
- 2つの反対面(21、22)を有する支持体(2)を含み、その少なくとも1面(21)は、請求項1から27に記載のいずれか一項に記載のコーティングで覆われていることを特徴とする物品(1)。
- 前記支持体(2)は、金属、木材、ガラス、セラミックおよびプラスチック材料から選択される材料から作られていることを特徴とする請求項28に記載の物品。
- 前記支持体は、陽極酸化アルミニウムもしくは非陽極酸化アルミニウム、または研磨、ブラシ研磨もしくはマイクロショットピーニングされたアルミニウム、または研磨、ブラシ研磨もしくはマイクロショットピーニングされたステンレス鋼、または鋳鉄、または鍛造もしくは研磨銅から作られた金属支持体であることを特徴とする請求項29に記載の物品。
- 調理用物品、または電気アイロンの底面、またはヘアストレートナーのプレート、または家庭用器具のフードであることを特徴とする請求項28から30のいずれか一項に記載の物品。
- 異方性粒子がその中に分散された、支持体(2)上のガラス質コーティング(3)を製造するための方法であって、前記ガラス質コーティングの少なくとも1つの領域(311)において、物理的手段または機械的手段による前記異方性粒子の配向ステップを含むことを特徴とする方法。
- a)前記支持体を用意するステップと、
b)少なくとも1種の金属アルコキシドタイプのゾルゲル前駆体および異方性の形状をした粒子を含む混成組成物を調製するステップと、
c)水および酸触媒または塩基触媒の導入によって前記ゾルゲル前駆体を加水分解し、続いて縮合反応によって、ゾルゲル組成物SGを得るステップと、
d)前記支持体を100℃以下の温度に維持し、続いて、ゾルゲル組成物SGの少なくとも1層(31)を、前記支持体の全部または一部上に直接的にまたは間接的に塗布するステップと、
e)前記SG組成物層の少なくとも1つの領域(311)において、前記異方性粒子を物理的または機械的手段によって配向させるステップと、次いで
f)焼成するステップと、
を含むことを特徴とする請求項32に記載の方法。 - 前記異方性の形状をした粒子は、磁化可能な粒子であり、
前記磁化可能な粒子を配向させるステップe)は、磁界を加えることによる磁化のステップであり、前記磁化e)は、前記支持体上への前記ゾルゲル組成物SGの塗布d)の間、または前記塗布ステップd)の後であって、焼成するステップの前のいずれかで実施されることを特徴とする請求項33に記載の方法。 - 実質的に不透明な顔料を含まないゾルゲル組成物SGを調製するので、前記SG組成物層(31)は実質的に透明であること、および
前記磁化e)は、前記SG組成物層の少なくとも1つの特定の領域(311)への前記磁界の印加を含み、前記特定の領域のすぐ近くに隣接する前記領域(複数可)(312)は、磁界の作用にかけられないか、または被膜状である前記層に対して実質的に水平な磁力線の作用にかけられて、三次元パターンを形成すること、
を特徴とする請求項34に記載の方法。 - 前記SG組成物層(31)の塗布d)の前に、前記支持体(2)と前記層(31)の間に配置される少なくとも1つの基層(30)を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項32から35のいずれか一項に記載の方法。
- 前記基層は、
少なくとも1種の金属アルコキシドタイプのゾルゲル前駆体、および熱安定性顔料、金属塩、サーモクロミック半導体顔料およびこれらの混合物から選択される少なくとも1種の顔料を含む着色された組成物を調製するステップと、
前記ゾルゲル前駆体を水および酸触媒または塩基触媒の導入によって加水分解し、縮合させて、着色されたゾルゲル組成物SG0を得るステップと、
前記着色されたゾルゲル組成物を100℃未満の温度を有する前記支持体の全部または一部上に直接塗布して、前記着色された基層(31)を形成するステップと、
によって得られる着色された基層であることを特徴とする請求項36に記載の方法。 - 前記着色されたゾルゲル組成物を塗布するステップの後に、100℃以下の温度で乾燥するステップをさらに含むことを特徴とする請求項37に記載の方法。
- 焼成するステップf)は、200℃から350℃の間からなる温度で実施されることを特徴とする請求項32から38のいずれか一項に記載の方法。
- 調理用物品を製造するための、請求項1から27のいずれか一項に記載のガラス質コーティングの使用。
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