JP2018022671A - マイクロウェーブ発熱プレートとその製造方法、及びマイクロウェーブ発熱プレートを製造するためのペースト - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、従来の電子レンジ用の器具の製造コストが高いという問題を解決することにある。【解決手段】本発明は、ゾルゲル法を用いてシリコンペーストを得て、酸化炭素材及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶剤を混合して炭素材分散液を形成し、前記シリコンペーストと前記炭素材分散液とを混合することで塗料を製造し、前記塗料を基板の表面に塗布し、２００℃から３００℃の間に介する温度で前記塗料に対して焼結を行ってマイクロウェーブ発熱プレートを製造するマイクロウェーブ発熱プレートとその製造方法、及びマイクロウェーブ発熱プレートを製造するためのペーストであって、これにより、本発明が使用するシリコンペーストは、硬化するとガラス状構成となり、炭素材を有効的に粘着させることができると同時に、焼結温度が２００℃から３００℃の間に介し、エネルギーの使用を有効的に節減することができるため、低い製造コストを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロウェーブの発熱技術、特に、マイクロウェーブ発熱プレートとその製造方法、及びマイクロウェーブ発熱プレートを製造するためのペーストに関するものである。

特許文献１は、マグネトロン（Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ）で発生したマイクロウェーブにより、食材中の水分或いは脂肪等の物質を高周波振動させることで、上述した物質の分子同士が衝撃し合い、食材に対して加熱可能な熱エネルギーを発生させる電子レンジが掲示されており、電子レンジは、短時間で食材を加熱することができ、且つ操作が極めて簡単であることから、食材の調理や冷蔵、冷凍食品の加熱に便利であるため、現代社会の各家庭に普及しており、コンビニエンスストアにおいても食材を迅速に加熱する様が見られる。

電子レンジには、マグネトロンで発生したマイクロウェーブの振動によって食材に熱エネルギーを発生させる効果があるため、食材中の水分子は、振動を受けると食材から放出され、さらに、放出された水分子が食材に接触すると食材の表面に付着することから、食材の表面は、水分子の接触により軟化するという問題を引き起こしてしまう。このため、電子レンジは、一般の揚げ物や食感を大切にする食材等の加熱に適しておらず、ユーザは、異なる食材の需要を満たすため、通常は、オーブンを別途に購入することで、使用上の需要を満たしている。これは、設置可能な空間を占拠するだけでなく、余分なコストを費やしてさらに購入しなければならない。

現在では、マイクロウェーブを吸収することができる材質を使って、電子レンジ用の器具を製造したものがあり、特許文献２のように、黒鉛粉、カルボニル鉄粉、アセチレンブラック、フェライト粉、炭化ケイ素粉等を包含する混合材料を使用し、マイクロウェーブを有効的に吸収して熱を発生させる電子レンジ用の器具が掲示されているが、このような混合材料は、セラミックの成分構成と極めて差異が大きいことから、両者の結合性が好ましくなく、剥離し易いという問題があるため、混合材料に釉薬を混入させて一緒に焼結を行うことで容器を製造している。しかし、その焼結温度は、１０００℃〜１２５０℃に達するとともに、焼結時間もまた６〜１０時間かかり、大量のエネルギーを費やすことから、製作コストは極めて高いものとなっている。

台湾特許公告第Ｉ２２１１８５号 中国特許公開第１０１８６４２７１号

本発明の主な目的は、従来の電子レンジ用の器具の製造コストが高いという問題を解決することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、ゾルゲル法を用いてシリコンペーストを得るステップＳ１と、酸化炭素材及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（Ｎ，Ｎ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ）溶剤を混合して炭素材分散液を形成するステップＳ２と、前記シリコンペーストと前記炭素材分散液とを混合することで塗料を製造するステップＳ３と、前記塗料を基板の表面に塗布するステップＳ４と、２００℃から３００℃の間に介する温度で前記塗料に対して焼結を行ってマイクロウェーブ発熱プレートを製造するステップＳ５と、を包括するマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法を提供している。

また、上述の目的を達成するため、本発明は、上述した方法で製造するマイクロウェーブ発熱プレートを提供している。

さらにまた、上述の目的を達成するため、本発明は、重量パーセントが４０％から９０％の間に介するシリコンペーストと、重量パーセントが１０％から６０％の間に介する炭素材分散液とを包括する、マイクロウェーブ発熱プレートを製造するためのペーストを提供し、前記シリコンペーストは、重量パーセントが３．５％から５％のテトラアルキルオルソシリケート（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ，ＴＥＯＳ）と、重量パーセントが３．５％から５％のグリコールポリシロキサン（Ｇｌｙｃｏｌｓ ｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅ）と、重量パーセントが１．５％から３．５％のオルトチタン酸テトライソプロピル（Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）と、重量パーセントが０．１％から０．５％のジエトキシジメチルシラン（Ｄｉｅｔｈｏｘｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌａｎｅ）と、重量パーセントが８５．８％から９１．３％のイソプロパノール（Ｉｓｏｐｒｏｐａｎｏｌ，ＩＰＡ）と、重量パーセントが０．１％から０．２％の触媒とを包含している。

上述したことから、周知技術と比べて本発明が達することができる効果はというと、本発明が使用するシリコンペーストは、硬化するとガラス状構成となり、炭素材を有効的に粘着させることができると同時に、前記シリコンペーストは、基板の材料特性と近似していることから、剥離という問題を回避することができるとともに、焼結温度が低く、エネルギーの使用を有効的に節減することができるため、低い製造コストを有している。

本発明に係る実施例の製造工程を示すフローチャートである。 本発明に係る実施例の完成品を示す構造模式図である。 本発明に係る温度上昇効果の比較を示すグラフである。

本発明に係る詳細な説明及び技術内容について、図面を参照しつつ、以下において、説明する。

まず、本発明に係る実施例の製造工程を示すフローチャートである図１及び本発明に係る実施例の完成品を示す構造模式図である図２を参照すると、本発明に係るマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法は、シリコンペーストを準備するステップＳ１と、炭素材分散液を準備するステップＳ２と、シリコンペースト及び炭素材分散液を混合するステップＳ３と、ペーストを基板に塗布するステップＳ４と、焼結するステップＳ５とを包括している。

シリコンペーストを準備するステップＳ１は、ゾルゲル法を用いてシリコンペーストを準備しており、前記シリコンペーストの組成は、二酸化チタンドープポリシリケート（Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｄｉｏｘｉｄｅ ｄｏｐｅ Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃａｔｅ）とすることができる。本実施例において、前記シリコンペーストは、テトラアルキルオルソシリケートと、グリコールポリシロキサンと、オルトチタン酸テトライソプロピルと、ジエトキシジメチルシランと、イソプロパノールと、触媒とを十分に撹拌して混合することで得ることができる。

具体的にいうと、テトラアルキルオルソシリケートの重量パーセントを３．５％から５％、グリコールポリシロキサンの重量パーセントを３．５％から５％、オルトチタン酸テトライソプロピルの重量パーセントを１．５％から３．５％、ジエトキシジメチルシランの重量パーセントを０．１％から０．５％、イソプロパノールの重量パーセントを８５．８％から９１．３％、触媒の重量パーセントを０．１％から０．２％の間に介することができる。最初に、グリコールポリシロキサンと、オルトチタン酸テトライソプロピルとをそれぞれイソプロパノールに溶かして反応器に入れる。次に、前記反応器にグリコールポリシロキサンと、オルトチタン酸テトライソプロピルとを加える。次に、溶液が清澄になるまで超音波振動を実施する。次に、テトラアルキルオルソシリケートを前記反応器に加え、超音波振動を３０分続ける。その後、１５分から２０分以内に滴下し終えるように、ゆっくりと触媒を滴下する。最後に、室温で２日間静置することで、前記シリコンペーストが完成する。

炭素材分散液を準備するステップＳ２は、酸化炭素材及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶剤を混合して炭素材分散液を形成している。そのうち、前記酸化炭素材は、炭素材を酸化させることで形成し、前記炭素材は、カーボンナノチューブが好ましい。また、前記酸化炭素材が前記炭素材分散液における重量パーセントは、０．１％から１０％の間に介している。

シリコンペースト及び炭素材分散液を混合するステップＳ３は、前記シリコンペースト及び前記炭素材分散液を混合し、ボールミリングを行うことで、塗料２０を製造している。本実施例では、前記シリコンペースト及び前記炭素材分散液をボールミルに入れて３時間ボールミリングを行っている。前記塗料２０において、前記シリコンペーストの重量パーセントは、４０％から９０％の間に介し、前記炭素材分散液の重量パーセントは、１０％から６０％の間に介している。

ペーストを基板に塗布するステップＳ４は、基板１０の表面に前記塗料２０を塗布するものであって、そのうち、前記塗料２０の厚さは、１０マイクロメートルから２０マイクロメートルの間に介することが好ましい。前記塗料２０を薄く塗布した場合、発熱する前の前記塗料２０と前記基板１０との間と、発熱した後の前記塗料２０と前記基板１０との間とでは、熱膨張及び／或いは収縮の差異が小さく、加熱されると前記基板１０から脱離する前記塗料２０が抑制し易くなるとともに、温度上昇及び温度低下の範囲を増加することができる。また、発熱領域を有効的に制御するため、前記塗料２０を図形化設計することができる。

焼結するステップＳ５は、２００℃から３００℃の間に介する温度で、前記塗料２０に対して焼結を行ってマイクロウェーブ発熱プレートを製造している。

ここで、さらに図３を参照すると、本発明で製造されたマイクロウェーブ発熱プレートと、一般の基板とにマイクロウェーブを当てた時の温度上昇を比較したものである。図３からわかるとおり、本発明の方法に従って得たマイクロウェーブ発熱プレートの温度上昇曲線３０は、一般の基板の温度上昇曲線４０に比べて顕著に増幅している。

以上のことから、本発明が使用するシリコンペーストは、硬化するとガラス状構成となり、炭素材を有効的に粘着させることができ、前記シリコンペーストは、基板の材料特性と近似していることから、剥離という問題を回避することができ、本発明の焼結温度は、２００℃から３００℃の間に介し、温度が低く、エネルギーの使用を有効的に節減することができるため、低い製造コストを有しており、前記シリコンペーストは、無機質の塗料で、３００℃まで耐熱可能であるため、温度上昇の上限を増加させることができ、卓越したマイクロウェーブ吸収特性を有するカーボンナノチューブを利用するとことで、少量でも優れた発熱特性に達することができ、さらに、前記塗料２０の厚さが薄ければ、発熱した後の前記塗料と前記基板との間の熱膨張の差異は小さく、熱的損傷の状況が抑制し易くなるとともに、温度上昇及び温度低下の範囲を同時に増加することができる。

以上を、本発明に係る詳細な説明とするが、上述したものは、本発明に係る好ましい実施例に過ぎず、本発明が実施する範囲を限定するものではない。本発明が請求する範囲に基づいて行った変更及び修正等は、いずれも本発明に係る特許請求の範囲に属するものである。

Ｓ１ ステップ
Ｓ２ ステップ
Ｓ３ ステップ
Ｓ４ ステップ
Ｓ５ ステップ
１０ 基板
２０ 塗料
３０ 温度上昇曲線
４０ 温度上昇曲線

Claims (10)

1. ゾルゲル法を用いてシリコンペーストを得るステップＳ１と、
   酸化炭素材及びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド溶剤を混合して炭素材分散液を形成するステップＳ２と、
   前記シリコンペーストと前記炭素材分散液とを混合することで塗料を製造するステップＳ３と、
   前記塗料を基板の表面に塗布するステップＳ４と、
   ２００℃から３００℃の間に介する温度で前記塗料に対して焼結を行ってマイクロウェーブ発熱プレートを製造するステップＳ５と、を包括することを特徴とするマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法。
2. 前記塗料において、前記シリコンペーストの重量パーセントは、４０％から９０％の間に介し、前記炭素材分散液の重量パーセントは、１０％から６０％の間に介することを特徴とする請求項１に記載のマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法。
3. 前記シリコンペーストは、テトラアルキルオルソシリケートと、グリコールポリシロキサンと、オルトチタン酸テトライソプロピルと、ジエトキシジメチルシランと、イソプロパノールと、触媒とを混合して得ることを特徴とする請求項１に記載のマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法。
4. 前記シリコンペーストにおいて、テトラアルキルオルソシリケートの重量パーセントは３．５％から５％、グリコールポリシロキサンの重量パーセントは３．５％から５％、オルトチタン酸テトライソプロピルの重量パーセントは１．５％から３．５％、ジエトキシジメチルシランの重量パーセントは０．１％から０．５％、イソプロパノールの重量パーセントは８５．８％から９１．３％、触媒の重量パーセントは０．１％から０．２％であることを特徴とする請求項３に記載のマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法。
5. 前記シリコンペーストの組成は、二酸化チタンドープポリシリケートであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法。
6. ステップＳ１において、まず、グリコールポリシロキサンと、オルトチタン酸テトライソプロピルとをそれぞれイソプロパノールに溶かして反応器に入れ、前記グリコールポリシロキサン、前記オルトチタン酸テトライソプロピル及び前記イソプロパノールを充分に混合した後、テトラアルキルオルソシリケートを加え、最後に触媒を加えることを、さらに包含することを特徴とする請求項１に記載のマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法。
7. ステップＳ２において、前記酸化炭素材が前記炭素材分散液における重量パーセントは、０．１％から１０％の間に介し、且つ前記酸化炭素材は、炭素材を酸化させることで形成し、前記炭素材は、カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１に記載のマイクロウェーブ発熱プレートの製造方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかの方法で製造することを特徴とするマイクロウェーブ発熱プレート。
9. 重量パーセントが３．５％から５％のテトラアルキルオルソシリケートと、重量パーセントが３．５％から５％のグリコールポリシロキサンと、重量パーセントが１．５％から３．５％のオルトチタン酸テトライソプロピルと、重量パーセントが０．１％から０．５％のジエトキシジメチルシランと、重量パーセントが８５．８％から９１．３％のイソプロパノールと、重量パーセントが０．１％から０．２％の触媒とを包含した、重量パーセントが４０％から９０％の間に介するシリコンペーストと、
   重量パーセントが１０％から６０％の間に介する炭素材分散液と、を包括することを特徴とするマイクロウェーブ発熱プレートを製造するためのペースト。
10. 前記炭素材分散液は、重量パーセントが０．１％から１０％の間に介する酸化炭素材を包含することを特徴とする請求項９に記載のマイクロウェーブ発熱プレートを製造するためのペースト。