JP2021092364A

JP2021092364A - 調理器用トッププレート

Info

Publication number: JP2021092364A
Application number: JP2019224320A
Authority: JP
Inventors: 雄亮山崎; Yusuke Yamazaki
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-06-17
Also published as: WO2021117572A1

Abstract

【課題】耐擦傷性及び防汚性を高いレベルで両立することができる、調理器用トッププレートを提供する。【解決手段】調理器具が載せられる調理面２ａ及び調理面２ａとは反対側の裏面２ｂを有する、ガラス基板２と、ガラス基板２の調理面２ａ上に設けられており、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物を含む、第１の層３と、第１の層３上に設けられており、酸化ジルコニウムを含む、第２の層４と、を備え、第２の層４の厚みが、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、調理器用トッププレート１。【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。

電磁調理器、ラジアントヒーター調理器、ガス調理器などの調理器用のトッププレートにおける調理面には、一般に、装飾膜や反射膜、あるいは反射防止膜などの膜が設けられることがある。もっとも、トッププレートの調理面に設けられた膜と鍋等の調理器具が擦れ、これらの膜が剥がれることがある。そのため、トッププレートの調理面には、耐擦傷性に優れる保護膜が設けられることもある。例えば、下記の特許文献１には、調理面に単斜晶系酸化ジルコニウム結晶を含む保護膜が設けられたトッププレートが開示されている。上記保護膜は、Ｘ線回折測定において、単斜晶系酸化ジルコニウム結晶の（１１ −１）結晶面による回折ピークが主ピークとして観察されることが記載されている。

特開２０１６−１４５６７７号公報

しかしながら、特許文献１のトッププレートにおいても、耐擦傷性がなお十分ではないという問題がある。特に、トッププレートの調理面には汚れ等がつくので、汚れの拭き取り性（防汚性）を向上させることも求められているが、耐擦傷性と防汚性とを高いレベルで両立することが難しいという問題がある。

本発明の目的は、耐擦傷性及び防汚性を高いレベルで両立することができる、調理器用トッププレートを提供することにある。

本発明に係る調理器用トッププレートは、調理器具が載せられる調理面及び該調理面とは反対側の裏面を有する、ガラス基板と、前記ガラス基板の調理面上に設けられており、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物を含む、第１の層と、前記第１の層上に設けられており、酸化ジルコニウムを含む、第２の層と、を備え、前記第２の層の厚みが、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴としている。

本発明においては、前記第１の層が、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムのうち少なくとも一方を含むことが好ましい。

本発明においては、前記第１の層が、窒化ケイ素を含むことが好ましい。

本発明においては、前記第１の層の厚みが、８００ｎｍ以上であることが好ましい。

本発明においては、前記調理面側のインデンテーション硬さが、１８ＧＰａ以上であることが好ましい。

本発明によれば、耐擦傷性及び防汚性を高いレベルで両立することができる、調理器用トッププレートを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る調理器用トッププレートを示す模式的断面図である。

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る調理器用トッププレートを示す模式的断面図である。図１に示すように、調理器用トッププレート１（以下、「調理器用トッププレート１」を、単に「トッププレート１」とする）は、ガラス基板２を備える。ガラス基板２は、対向している調理面２ａ及び裏面２ｂを有する。調理面２ａは、鍋やフライパンなどの調理器具が載せられる側の面である。裏面２ｂは、調理器の内部側において光源や加熱装置と対向する面である。従って、調理面２ａ及び裏面２ｂは、表裏の関係にある。

ガラス基板２は、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける少なくとも一部の光を透過する。ガラス基板２は、有色透明であってもよいが、トッププレート１の美観性をより一層向上させる観点から、無色透明であることが好ましい。なお、本明細書において、「透明」であるとは、波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける可視波長域の平均光透過率が７０％以上であることをいう。

トッププレート１では、加熱及び冷却が繰り返しなされる。そのため、ガラス基板２は、高い耐熱性及び低い熱膨張係数を有するものであることが好ましい。具体的には、ガラス基板２の軟化温度は、７００℃以上であることが好ましく、７５０℃以上であることがより好ましい。また、ガラス基板２の３０℃〜７５０℃における平均線熱膨張係数は、−１０×１０^−７／℃〜＋６０×１０^−７／℃の範囲内であることが好ましく、−１０×１０^−７／℃〜＋５０×１０^−７／℃の範囲内であることがより好ましく、−１０×１０^−７／℃〜＋４０×１０^−７／℃の範囲内であることがさらに好ましい。従って、ガラス基板２は、ガラス転移温度が高く、低膨張なガラスや、低膨張の結晶化ガラスからなるものであることが好ましい。低膨張の結晶化ガラスの具体例としては、例えば、日本電気硝子社製の「Ｎ−０」が挙げられる。なお、ガラス基板２としては、ホウケイ酸ガラスなどを用いてもよい。

ガラス基板２の厚みは、特に限定されない。ガラス基板２の厚みは、光透過率などに応じて適宜設定することができる。ガラス基板２の厚みは、例えば、２ｍｍ〜８ｍｍ程度とすることができる。

ガラス基板２の調理面２ａ上には、第１の層３が設けられている。第１の層３上には、第２の層４が設けられている。

第１の層３は、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物を含む硬質層である。そのため、第１の層３を設けることにより、トッププレート１の耐擦傷性を向上させることができる。本実施形態では、第１の層３がガラス基板２における調理面２ａの全面上に設けられている。なお、本実施形態のように、第１の層３は、ガラス基板２における調理面２ａの全面上に設けられていることが好ましいが、ガラス基板２における調理面２ａの一部の上に設けられていてもよい。この場合、第１の層３は、調理面２ａ全体の面積に対し、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上の面積で設けられていることが望ましい。

第１の層３の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける平均光透過率は、例えば、７０％以上、９５％以下とすることができる。

第１の層３は、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物を含む限り特に限定されない。もっとも、トッププレート１の耐擦傷性をより一層向上させる観点から、第１の層３は、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムのうち少なくとも一方を含むことが好ましい。また、トッププレート１の生産性をより一層向上させる観点からは、第１の層３が、窒化ケイ素を含むことが好ましい。

第１の層３には、それぞれ、金属などの他の成分が含まれていてもよい。もっとも、第１の層３中におけるＳｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物の含有量は、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９８重量％以上である。この場合、トッププレート１の耐擦傷性をより一層向上させることができる。なお、第１の層３中におけるＳｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物の含有量は多ければ多いほど好ましく、第１の層３中におけるＳｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物の含有量は、例えば、１００重量％であってもよい。

第１の層３の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法により形成することができる。

第１の層３の厚みは、特に限定されず、好ましくは８００ｎｍ以上、より好ましくは１０００ｎｍ以上である。この場合、トッププレート１の耐擦傷性をより一層向上させることができる。第１の層３の厚みの上限値は、特に限定されないが、トッププレート１の生産性をより一層向上させる観点からは、第１の層３の厚みが２０００ｎｍ以下であることが好ましい。

第２の層４は、酸化ジルコニウムを含む防汚層である。そのため、第２の層４を設けることにより、トッププレート１の表面１ａにおける汚れの拭き取り性を向上させることができる。また、外光の映り込み等を抑制する、いわゆる防眩効果を付与することもできる。また、防汚層を有機物により形成する場合と比較して、トッププレート１の耐熱性を向上させることができる。

本実施形態では、第２の層４が、第１の層３における主面３ａの全面上に設けられている。なお、第１の層３の主面３ａは、第１の層３におけるガラス基板２とは反対側の面である。また、本実施形態のように、第２の層４は、第１の層３における主面３ａの全面上に設けられていることが好ましいが、第１の層３における主面３ａの一部の上に設けられていてもよい。この場合、第２の層４は、第１の層３における主面３ａ全体の面積に対し、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上の面積で設けられていることが望ましい。

また、第２の層４には、それぞれ、金属などの他の成分が含まれていてもよい。もっとも、第２の層４中における酸化ジルコニウムの含有量は、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９８重量％以上である。この場合、トッププレート１の表面１ａにおける汚れの拭き取り性をより一層向上させることができる。もっとも、第２の層４中における酸化ジルコニウムの含有量は多ければ多いほど好ましく、第２の層４中における酸化ジルコニウムの含有量は、例えば、１００重量％であってもよい。

なお、第２の層４の波長４００ｎｍ〜７００ｎｍにおける平均光透過率は、例えば、７０％以上、９０％以下とすることができる。

第２の層４は、単斜晶系酸化ジルコニウム結晶を含んでいることが好ましい。この場合、トッププレート１の耐擦傷性をより一層向上させることができる。なお、この場合、第２の層４では、Ｘ線回折測定において、単斜晶系酸化ジルコニウム結晶の（１１ −１）結晶面による回折ピークが、主ピークとして観察される。主ピークとは、最も強度の高い回折ピークのことである。

第２の層４の膜密度は、好ましくは５．９６ｇ／ｃｍ^３以上であり、より好ましくは６ｇ／ｃｍ^３以上である。この場合、トッププレート１の耐擦傷性をより一層向上させることができる。

第２の層４の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、スパッタリング法により形成することができる。具体的には、第２の層４は、圧力が０．２Ｐａ以下であるチャンバ内においてスパッタリング法によりジルコニウム膜を形成した後に、そのジルコニウム膜を酸化させることにより形成することができる。また、第２の層４は、例えば、圧力が０．２Ｐａ以下であるチャンバ内において反応性スパッタリング法により成膜することによっても形成することができる。また、第２の層４は、高周波電源などを用いて酸化ジルコニウムを直接スパッタリングして形成することもできる。

一般に、スパッタリング法により成膜する場合において、成膜チャンバの圧力が低すぎると、安定して成膜することが困難となる。このため、通常は、成膜チャンバの圧力が０．３Ｐａ以上とされている。しかしながら、成膜チャンバの圧力を通常よりもあえて低くすることにより、単斜晶系の酸化ジルコニウム結晶の（１１ −１）結晶面による回折ピークが、主ピークとして観察される第２の層４を形成することができる。

スパッタリング法による成膜を行うチャンバ内の圧力は、０．１５Ｐａ以下であることが好ましく、０．１Ｐａ以下であることがより好ましい。もっとも、スパッタリング法による成膜を行うチャンバ内の圧力が低すぎると、第２の層４を安定して形成することが困難となる。従って、スパッタリング法による成膜を行うチャンバ内の圧力は、０．０１Ｐａ以上であることが好ましく、０．０５Ｐａ以上であることがより好ましい。

第２の層４の厚みは、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である。第２の層４の厚みを上記下限値以上とすることにより、第２の層４を均質に成膜することができる。そのため、トッププレート１の表面１ａにおける汚れの拭き取り性を向上させることができる。また、第２の層４の厚みを上記上限値以下とすることにより、トッププレート１の耐擦傷性を高い状態で維持することができる。第２の層４の厚みは、特に限定されないが、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは１５ｎｍ以下である。

このように、本実施形態のトッププレート１では、ガラス基板２の調理面２ａの上に、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物を含む第１の層３が設けられており、その上に酸化ジルコニウムを含む、第２の層４が設けられている。特に、本実施形態では、硬質層としての第１の層３上に設けられている、防汚層としての第２の層４の厚みが、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の範囲にある。そのため、本実施形態のトッププレート１では、耐擦傷性及び防汚性を高いレベルで両立することができる。よって、本実施形態のトッププレート１によれば、調理面２ａ上に設けられた膜と鍋等の調理器具が擦れたときに生じる膜の剥がれが生じ難く、表面１ａに付着した汚れをきれいに拭き取ることもできる。

また、トッププレート１では、調理面２ａ側（表面１ａ）のインデンテーション硬さが、好ましくは１８ＧＰａ以上、より好ましくは２０ＧＰａ以上、さらに好ましくは２２ＧＰａ以上である。この場合、トッププレート１の調理面２ａ側（表面１ａ）の耐擦傷性をより一層向上させることができる。また、トッププレート１の調理面２ａ側におけるインデンテーション硬さの上限値は、特に限定されないが、例えば、３０ＧＰａとすることができる。なお、インデンテーション硬さは、ＩＳＯ１４５７７−１「計装化押し込み硬さおよび材料パラメータ第一部：試験方法」に基づいて測定することができる。例えば、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ型ダイヤモンド圧子を用いて、温度２５℃の条件にて測定することができる。

また、トッププレート１には、さらに他の膜が設けられていてもよい。例えば、ガラス基板２の裏面２ｂ上に遮光層や耐熱樹脂層などが設けられていてもよい。

以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明する。本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（実施例１）
ガラス基板２として、透明結晶化ガラス板（日本電気硝子社製、商品名「Ｎ−０」、３０℃〜７５０℃における平均線熱膨張係数：０．５×１０^−７／℃、厚み：４ｍｍ）を用いた。このガラス基板２の調理面２ａ上に、スパッタリング法により第１の層３（硬質層）としての窒化ケイ素膜（ＳｉＮ膜）を形成した。Ｓｉ膜の成膜条件として、成膜圧力：０．０７Ｐａ、キャリアガスとしてのアルゴンガスの流量：２００ｓｃｃｍ、Ｓｉターゲット印加電力：６．５ｋＷとした。Ｓｉ膜の窒化条件として、キャリアガスとしての窒素ガス流量：６０ｓｃｃｍ、ＲＦプラズマ印加電力：４．５ｋＷとして、ＳｉＮ膜を膜厚１０００ｎｍとなるように成膜した。

次に、ＳｉＮ膜の上に、第２の層４（防汚層）としての酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ_２膜）を形成した。具体的には、カルーセル型のスパッタリング装置により、ガラス基板２のＳｉＮ膜の上に、ジルコニウムの金属ターゲットを用いて、ジルコニウム膜を形成し、そのジルコニウム膜を酸素ラジカルにより酸化することにより、膜厚が１０ｎｍである酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ_２膜）を下記の成膜条件で形成した。それによって、トッププレート１を作製した。

ジルコニウム膜の形成条件；
チャンバ内の圧力：０．０７Ｐａ
供給ガス：アルゴンガス（流量：２００ｃｃ／分）
成膜時の電力：５．５ｋＷ
ジルコニウム膜の酸化条件；
供給ガス：酸素ガス（流量：４０ｃｃ／分）
ＲＦプラズマ印加電力：４．５ｋＷ

Ｘ線回折チャートから、実施例１において形成した第２の層４は、単斜晶系酸化ジルコニウム結晶を主として含有していることが確認された。

（実施例２）
第１の層３としてＳｉＮ膜ではなく窒化アルミニウム膜（ＡｌＮ膜）を形成したこと以外は、実施例１と同様にしてトッププレート１を作製した。Ａｌ膜の成膜条件として、成膜圧力：０．１Ｐａ、キャリアガスとしてのアルゴンガスの流量：２００ｓｃｃｍ、Ａｌターゲット印加電力：５．５ｋＷとした。Ａｌ膜の窒化条件として、キャリアガスとしての窒素ガス流量：６０ｓｃｃｍ、ＲＦプラズマ印加電力：４．５ｋＷとして、ＡｌＮ膜を膜厚１０００ｎｍとなるように成膜した。

（実施例３，４）
ＺｒＯ_２膜の膜厚が下記の表１のようになるように変更したこと以外は、実施例１同様にしてトッププレート１を得た。

（比較例１）
ガラス基板として、透明結晶化ガラス板（日本電気硝子社製、商品名「Ｎ−０」、３０℃〜７５０℃における平均線熱膨張係数：０．５×１０^−７／℃、厚み：４ｍｍ）を用いた。このガラス基板の調理面上に、酸化ジルコニウム膜（ＺｒＯ_２膜）を形成した。具体的には、カルーセル型のスパッタリング装置により、ガラス基板の調理面の上に、ジルコニウムの金属ターゲットを用いて、ジルコニウム膜を形成し、そのジルコニウム膜を酸素ラジカルにより酸化することにより、膜厚が１０００ｎｍであるＺｒＯ_２膜を下記の成膜条件で形成した。それによって、トッププレートを作製した。

ジルコニウム膜の形成条件；
チャンバ内の圧力：０．０７Ｐａ
供給ガス：アルゴンガス（流量：２００ｃｃ／分）
成膜時の電力：５．５ｋＷ
ジルコニウム膜の酸化条件；
供給ガス：酸素ガス（流量：４０ｃｃ／分）
ＲＦプラズマ電力：４．５ｋＷ

（比較例２）
ＺｒＯ_２膜の膜厚が下記の表１のようになるように変更したこと以外は、実施例１と同様にしてトッププレートを得た。

＜評価方法＞
（インデンテーション硬さ）
実施例１〜４及び比較例１〜２で得られたトッププレートにおける調理面側のインデンテーション硬さを、株式会社エリオニクス製、超微小押し込み硬さ試験機ＥＮＴ−２１００を用いて測定した。圧子は、Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ型ダイヤモンド圧子を用いた。押し込みサイクルは一定負荷で最大試験荷重を２ｍＮまで押し込んだのち、保持時間なしで、一定除荷した。得られた荷重変位曲線から、インデンテーション硬さを算出した。算出における圧子先端補正は田中式を用い、除荷フィッティングは最大試験荷重７０−９５％を用いた。

（耐擦傷性評価）
実施例１〜４及び比較例１〜２で得られたトッププレートについて、以下の試験条件で耐摩耗性試験（スポンジ擦り試験）を行い、以下の評価条件で耐擦傷性を評価した。

試験条件；
荷重：１６００ｇ
回数：２５００往復
接触面積：４ｃｍ×４ｃｍ
スポンジ：スリーエムジャパン製、スコッチブライトＡ−１１Ｓ
観察方法：目視で外観観察

［評価基準］
◎…傷が確認されなかった
〇…わずかに傷が確認された
×…傷が確認された

（防汚性評価）
実施例１〜４及び比較例１〜２で得られたトッププレートについて、以下のようにして防汚性試験を行い、以下の評価基準で評価した。

トマトケチャップ１０ｇをトッププレート上に塗った。得られた汚れ材料の上に鉄板を置き、電気炉で４５０℃にて焼成した。冷却後、２分間メラミンスポンジで湿らせ、１分間擦り汚れ除去を行った。その後、目視でトッププレートを観察し、以下の評価基準で評価した。

［評価基準］
○…焦げ付きが確認されなかった
×…焦げ付きが残存していた

結果を下記の表１に示す。

表１から明らかなように実施例１〜４のトップレート１では、インデンテーション硬さが２０．６ＧＰａ〜２６．９ＧＰａであり、耐擦傷性及び防汚性を高いレベルで両立できることを確認できた。一方、比較例１，２のトッププレートでは、インデンテーション硬さが１４．１ＧＰａ〜１６．８ＧＰａであり、耐擦傷性が十分でなかった。

１…調理器用トッププレート
１ａ…表面
２…ガラス基板
２ａ…調理面
２ｂ…裏面
３…第１の層
３ａ…主面
４…第２の層

Claims

調理器具が載せられる調理面及び該調理面とは反対側の裏面を有する、ガラス基板と、
前記ガラス基板の調理面上に設けられており、Ｓｉ及びＡｌのうち少なくとも一方を含有する窒化物又は酸窒化物を含む、第１の層と、
前記第１の層上に設けられており、酸化ジルコニウムを含む、第２の層と、
を備え、
前記第２の層の厚みが、１ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である、調理器用トッププレート。
前記第１の層が、窒化ケイ素及び窒化アルミニウムのうち少なくとも一方を含む、請求項１に記載の調理器用トッププレート。
前記第１の層が、窒化ケイ素を含む、請求項１又は２に記載の調理器用トッププレート。
前記第１の層の厚みが、８００ｎｍ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の調理器用トッププレート。
前記調理面側のインデンテーション硬さが、１８ＧＰａ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の調理器用トッププレート。