JP4120793B2 - 調理器用トッププレート - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、調理器用トッププレートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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きた。
【0003】
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。
【0004】
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た。
【0005】
調理器用トッププレートは、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ようになってきた。
【0006】
トッププレートに非金属系材料を用いて調理器の内部構造を隠蔽するための第一の方法は、調理器用トッププレートとして、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、例えば、ブラウン色の日本電気硝子製のGC−190やショット製のセランを用いることである。
【0007】
第二の方法は、透明な低膨張ガラスの表面に印刷法を用いて遮光膜を形成する方法である。具体的には、透明な低膨張結晶化ガラス表面に、遮光膜としてガラスと無機顔料からなる膜を設けたトッププレートが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この遮光膜は、低膨張結晶化ガラスからなる基板よりも熱膨張係数が高いため、多孔質にすることによって、膜にクラックが発生することを抑えている。また、透明な低膨張結晶化ガラスの表面に、遮光膜として貴金属と卑金属からなるラスター彩の皮膜を設けたトッププレートも知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【0008】
また、近年においてステンレス調の調理台や調理室が普及するにつれて、調理器トッププレートが周囲の調理台や調理室と調和するよう、金属光沢を有するものが求められており、ラスター彩の皮膜を有するトッププレートは、金属光沢を有するため、この要求をも満たすことができる。
【0009】
【特許文献1】
特開平10−273342号公報
【特許文献2】
特公平7−17409号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第一の方法によってトッププレートの多色化を達成するには、色数や色濃度に応じて多品種のガラス生地を用意しなければならず、コストアップになるばかりか、ガラスに適した遷移金属元素も限られるため、多彩な色を出すことに限界があった。また、電磁加熱調理器のトッププレートの場合に、印加される電力量を表示するインジケータを設けようとすれば、トッププレートに穴をあける必要があり、トッププレートが欠けたりあるいは割れたりしやすくなるため好ましくない。
【0011】
また、第二の方法において、特許文献1に記載された調理器用トッププレートは、金属光沢を有さず、ステンレス調の調理台や調理室との調和を図れないだけでなく、遮光層が結晶化ガラス基板の成分と異なる成分を多量に含有しているため、この遮光層が形成されたトッププレートをガラス原料としてリサイクルした際に、結晶化ガラス基板の色調や特性を変化させる虞がある。
【0012】
また、特許文献2に記載された調理器用トッププレートは、ラスター彩によって、黒、濃紺、銅色等の濃色を出せるもののその色数が少ない。また調理器用トッププレートをガラス原料としてリサイクルした際には、ガラスが着色したり、ブツ等のガラス欠陥が発生したりするだけでなく、ブツの近傍での結晶化が促進され不均質な結晶化が起こり、部分的に変色したり、白濁したりするため、美観上及び強度上の問題を有していた。すなわち、調理器用トッププレートをガラス原料としてリサイクルした際に、調理器用トッププレートに形成された遮光膜を構成する貴金属がガラスに混入すると、貴金属がガラス中にイオン、コロイド状等となって存在するようになり、ガラスの色変化を引き起こし、場合によってはガラス中に異物として存在し、さらに、この異物を結晶核として、その異物の周囲部において異常に結晶化が進行する虞があるからである。また、遮光膜を研磨などで除去してガラス素材のみをガラス原料として再溶融すると、コストがかかるだけでなく、貴金属を含む研磨粉が発生する。この研磨粉は、貴金属を取り除いたとしても、多量の研磨剤を含むため、ガラス原料としてのリサイクルが困難となり、廃棄され環境負荷となりやすい。
【0013】
本発明の目的は、上記問題に鑑みなされたものであり、金属光沢を有し、リサイクル性に優れ、一種類のガラス生地で多色化を達成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である。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の調理器用トッププレートは、透明低膨張ガラス板の表面に光沢層及び遮光層を含む装飾層が形成されてなる調理器用トッププレートであって、装飾層が実質的に貴金属元素を含まず、光沢層が遮光層よりも上層に形成されてなり、且つ、光沢層が蒸着法によって形成されてなる一層以上の蒸着膜から構成され、少なくとも一層の蒸着膜が、Ti、Zr、Si、Ta、W又はNbの酸化物もしくは窒化物を含むことを特徴とする。
【0015】
【作用】
本発明の調理器用トッププレートは、透明低膨張ガラス板の表面に光沢層及び遮光層を含む装飾層が形成されてなる調理器用トッププレートであって、装飾層が実質的に貴金属元素を含まず、光沢層が遮光層よりも上層に形成されてなるため、金属光沢を有し、リサイクル性に優れ、一種類のガラス生地で多色化を達成することができる。すなわち、光沢層により金属光沢を付与することができ、光沢層が可視光を透過することが出来るため、光沢層の下層にある遮光層の色調を変えるだけで、トッププレートの色調を変えることができるとともに、遮光層による色調と光沢層による金属光沢とが相まって、独特の色を創造できるようになる。特に、光沢層が、化学蒸着法(CVD)、物理蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法等の蒸着法によって形成されてなると、金属光沢が得やすいため好ましい。また、光沢層を構成する膜の数、膜材質又は膜厚を調整し、波長による反射率のプロファイルを変えることによって、金属光沢の程度や色調が調整可能となる。また、調理器用トッププレートをガラス原料としてリサイクルした際に、ガラスが着色したり、ブツ等のガラス欠陥が発生したりすることがなく、不均質な結晶化が起こることもない。
【0016】
尚、光沢層が遮光層よりも上層に形成されてなるとは、調理器用トッププレートを調理器にセットした状態で、光沢層が遮光層より使用者側に形成されていることを意味する。
【0017】
また、本発明の調理器用トッププレートは、電磁加熱調理器用トッププレートとして使用した場合に、印加される電力量を表示するインジケータをトッププレートの非使用側に設けても、インジケータを表面から明瞭に視認することができ、トッププレートに穴をあける必要がなく、トッププレートが欠けたりあるいは割れたりすることがない。また、遮光層の可視光透過率が低い場合であっても、インジケータと対向する部分に遮光層を形成しないようにすれば、インジケータを表面から明瞭に視認することができる。
【0018】
また、本発明の調理器用トッププレートは、装飾層が、実質的にPb元素を含有していないと、有害なPb元素が含まれないため、環境上好ましい。特に、光沢層と遮光層の少なくとも一方、好ましくは装飾層が、透明低膨張ガラス板に含まれる元素と同じ元素のうち少なくとも1種類の元素を合量で50質量%以上、好ましくは70質量%以上含有すると、調理器用トッププレートをガラス原料として再溶融しても、透明低膨張ガラス板の着色や特性を変化させにくいため、リサイクル性に優れる。尚、装飾層に含まれる元素のうち、窒素、硫黄及びハロゲンは、リサイクル時にそれらの大部分がガスとなって放出され、ガラス中に残存せず、ガラスの着色や特性変化に影響がないため、これらの元素は、低膨張ガラス板に含まれる元素と同じ元素として取り扱う。
【0019】
光沢層は、透明低膨張ガラス板の裏面に形成してなると、膜剥がれがなく好ましいが、特に、スパッタ法により形成した光沢層は、平滑で、より緻密な構造を有し、ガラス表面に強固に形成されるため、透明低膨張ガラス板の表面(使用面)に形成しても、使用面に付着した食品、調味料等の汚れを、簡単に除去することができ、あるいは、汚れを落とすために、クレンザーやブラシを使っても、耐摩耗性に優れるため、膜が剥がれにくい。
【0020】
光沢層は、一層以上の蒸着膜から構成され、少なくとも一層の蒸着膜が、Ti、Si、Zr、Nb、W及びTaの群から選択された一種の酸化物もしくは窒化物を含むと、光沢層と低膨張ガラス板もしくは遮光層との屈折率差によって、光の干渉作用が大きくなり、金属光沢を得やすく、耐熱性に優れる。特に、光沢層が、Ti又はZrの酸化物膜とSiの酸化物膜が交互に2〜8層積層されてなると、金属光沢を得やすくなると共に、それらの膜厚の調整によって、トッププレートの光沢や色調の調整がしやすく、リサイクル性に優れる。また、耐熱性にもさらに優れるため、電磁調理器だけでなく、ラジアントヒーターやハロゲンヒーター等の赤外線調理器のトッププレートとして好適である。
【0021】
光沢層は、具体的には、低膨張ガラス側から、20〜100nmのSiO2膜、100〜200nmのTiO2又はZrO2膜、20〜100nmのSiO2膜及び100〜200nmのTiO2又はZrO2膜からなる4層の蒸着膜、あるいは、20〜100nmのSiO2膜、100〜200nmのTiO2又はZrO2膜、20〜100nmのSiO2膜、100〜200nmのTiO2又はZrO2膜、20〜100nmのSiO2膜及び100〜200nmのTiO2又はZrO2膜からなる6層の蒸着膜からなると、可視光の透過率が高く、遮光層の色調が光沢層を通して視認しやすいため好ましい。
【0022】
遮光膜は、透明低膨張ガラス板の裏面(非使用面)に形成されてなると、膜かがれがなく好ましい。
【0023】
また、遮光層としては、無機顔料膜、ラスター膜もしくは耐熱塗料膜が使用可能であるが、特に無機顔料膜であると、遮光性や耐熱性に優れるため好ましい。
【0024】
また、遮光層が、無機顔料成分とガラス成分を含有する無機顔料膜からなると、無機顔料の種類や含有量を変化させることによって、濃色だけでなく薄色も出すことができ、自由に色調を調整できるため好ましい。
【0025】
また、無機顔料膜が低膨張ガラス板の非使用面に形成されてなる場合には、無機顔料膜が、質量%で、ガラス成分を10〜70%、好ましくは20〜50%含むと、多孔質の膜を得やすく、熱膨張差による遮光膜のクラック発生を防止しやすいため、使用面からの荷重によって調理器用トッププレートが破損しにくい。ガラス成分が10%よりも少ないと、無機顔料成分を低膨張ガラス板に強固に固定することが出来ずに剥がれやすく、70%よりも多いと、膜が緻密になりすぎて、熱膨張差によって遮光膜にクラックが発生しやすくなるため好ましくない。
【0026】
また、無機顔料膜は、実質的にPb元素を含有していないと、環境上好ましく、無機顔料膜の熱膨張係数が大きくなりにくくなるため好ましい。具体的に、無機顔料膜が、ガラス成分として、B2O3−SiO2系、Na2O−CaO−SiO2系、Li2O−Al2O3−SiO2系、ZnO−Al2O3−P2O5系等のガラスを使用できるが、特に、ガラス成分が、質量%で、SiO2 55〜72%、Al2O3 4〜8%、B2O3 14〜22%、BaO 2〜4%、Na2O 5.1〜15%、Li2O 0〜2%、K2O 0〜2.8%、F2 0〜2%の組成を有すると、熱膨張係数が小さく、化学的耐久性に優れると共に、遮光層として充分な機械的強度が得やすいため好ましい。
【0027】
無機顔料としては、TiO2、ZrO2、ZrSiO4の他、Co−Al−Zn系、Co−Al−Si系、Co−Al−Ti系、Co−Al−Cr系、Co−Ni−Ti−Zn系、Ti−Sb−Cr系、Ti−Ni系、Co−Si系、Ti−Fe−Zn系、Fe−Zn系、Fe−Ni−Cr系、Zn−Fe−Cr−Al系、Co−Cr−Fe系、Cu−Cr系、Cu−Cr−Fe系、Cu−Cr−Mn系の酸化物顔料等を単独又は混合して用いることができる。また、無機顔料として、マイカ(雲母)を含む顔料を用いると、さらに光沢が増すため好ましい。
【0028】
無機顔料膜は、無機顔料成分やガラス成分以外にも、必要に応じてフィラーを添加できる。
【0029】
遮光層は、膜厚が0.1〜50μm、特に0.2〜40μmであることが好ましい。膜厚が0.1μmよりも薄いと、可視光の遮蔽が困難であり、内部構造が使用者から見えてしまう。また、50μmよりも厚くしても、可視光の遮蔽の効果が変らず、不経済であり、また、トッププレートのリサイクル性が悪くなるため好ましくない。
【0030】
また、遮光層が、スクリーン印刷法によって低膨張ガラス板に印刷・焼付されてなると、簡便で安価となるため好ましい。
【0031】
また、遮光層が、ラジエントヒーターもしくはハロゲンヒーターと対向するトッププレート基板表面部分の全部又は一部の領域に形成されていないと、ラジエントヒーターもしくはハロゲンヒーターの赤外線が透過しやすく、熱が調理器内部に篭りにくいため好ましい。また、光沢層は、ラジエントヒーターもしくはハロゲンヒーターと対向するトッププレート基板表面部分の全部又は一部の領域に形成されていなくてもよい。
【0032】
また、本発明の調理器用トッププレートは、透明低膨張ガラス板が、波長0.4〜0.8μmの可視光領域における平均透過率が3mm厚で50%以上、好ましくは70%以上である低膨張ガラスからなると、遮光層を透明低膨張ガラスの裏面に形成した場合、遮光層の色調が透明低膨張ガラス板を透過して見えるため好ましい。
【0033】
また、透明低膨張ガラス板が、600℃からの急冷に耐える、いわゆる耐熱衝撃性が高い低膨張ガラスであれば使用することができ、具体的には、30〜500℃における平均熱膨張係数が50×10-7/℃以下のガラスが好適であり、例えば、ホウケイ酸塩ガラス、石英ガラス、β−石英固溶体を主結晶とする透明低膨張結晶化ガラスが使用可能である。特に、透明低膨張ガラス板が、30〜500℃における平均熱膨張係数が−10〜+30×10-7/℃、さらに好ましくは−10〜+20×10-7/℃の透明低膨張結晶化ガラスからなると、トッププレートの耐熱衝撃性がさらに高くなり、加熱時にトッププレートの温度分布が大きくなっても、ストレスが発生しにくく割れ難いため好ましい。
【0034】
透明低膨張結晶化ガラスは、Si、Al、Li及び酸素を必須元素として含有し、且つ、Ti、Zr、Sn、B、Zn、P、As、Sb、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、硫黄、窒素及びハロゲンからなる群から選ばれた1種類以上の元素を含有し、具体的には、質量%で、SiO2 50〜80%、Al2O3 12〜30%、Li2O 1〜6%、MgO 0〜5%、ZnO 0〜5%、BaO 0〜8%、Na2O 0〜5%、K2O 0〜5%、TiO2 0〜8%、ZrO2 0〜7%、P2O5 0〜7%、Sb2O3 0〜4%、As2O3 0〜2%であると、透明で、30〜500℃における平均熱膨張係数が−10〜+30×10-7/℃となりやすいため好ましい。
【0035】
【実施例】
本発明の調理器用トッププレートを、実施例に基づいて詳細に説明する。
【0036】
表1〜3は、本発明の実施例1〜10を、表4は、比較例1〜3を示す。また、図1は、実施例1〜4の調理器用トッププレートの説明図、図2は、実施例5〜10の調理器用トッププレートの説明図である。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
【表3】
【0040】
【表4】
【0041】
図1、2に示すように、30〜500℃における平均線熱膨張係数が−5×10-7/℃である透明結晶化ガラスからなる基板11上に、表1〜3に示す膜材質と膜厚になるようにスパッタ法による光沢層12と、スクリーン印刷法による遮光層13とからなる装飾層14を形成し、実施例1〜10の調理器用トッププレート10を作製した。尚、上記結晶化ガラスは、質量%で、SiO2 66%、Al2O3 22%、Li2O 4%、TiO2 2%、ZrO2 2%、BaO 1.5%、Na2O 0.5%、K2O 0.5 %、P2O5 1%、As2O3 0.4%、Sb2O3 0.1%の組成を有し、厚さ3mmで、波長0.4〜0.8μmにおいて、85%の透過率を有するものである。また、実施例1〜4の遮光層13は、ガラスフリット80質量%と無機顔料20質量%からなる混合物100質量部に対して、また、実施例5〜10の遮光層13は、ガラスフリット20質量%と無機顔料80質量%からなる混合物100質量部に対して、アクリル系の有機バインダー60質量部を加え、印刷しやすい粘度となるように、ブチルカルビトールアセテートをさらに添加して作製したペーストをスクリーン印刷で透明結晶化ガラスからなる基板11上に印刷し、800℃で20分間焼成して形成した。尚、ガラスフリットは、質量%で、SiO2 63%、B2O3 19%、Al2O3 6%、Na2O 6%、K2O 2%、Li2O 2%、BaO 2%の組成を有するものを使用した。また、無機顔料として、橙色顔料は、質量%で、TiO2 70%、Sb2O3 15%、NiO 15%の組成を有し、グレー色顔料は、質量%で、TiO2 80%、Co3O4 7%、Cr2O3 7%、Fe2O3 6%の組成を有するものを使用した。
【0042】
比較例1は、実施例と同じ透明結晶化ガラスからなる基板上に、金色となるAuを含有するラスターペースト(GG−5566)を250メッシュのスクリーンを用いて塗布し、乾燥後、830℃にて焼き付け、調理器用トッププレートを作製した。
【0043】
比較例2は、シルバー色となるPdを含有するラスターペースト(GP−5566)を用いた以外は、比較例1と同様にして調理器用トッププレートを作製した。
【0044】
比較例3は、Co3O4 40%、Cr2O3 30%、Fe2O3 30%の組成を有する黒色顔料を用いた以外は、実施例の遮光層と同様にして遮光膜を形成し、調理器用トッププレートを作製した。
【0045】
表中の光沢層リサイクル%、遮光層リサイクル%又は装飾層リサイクル%とは、光沢層、遮光層又は装飾層を構成する元素が、結晶化ガラス中に含まれる元素と同じ元素の合量を質量%で表したものであり、光沢層リサイクル%、遮光層リサイクル%又は装飾層リサイクル%が高いほどリサイクル性に優れることを示す。
【0046】
また、リサイクル時のガラスの変色の有無は、膜付けされた調理器用トッププレート500gを入れた300mlの石英ビーカーを電気炉中で1600℃、10時間溶融し、カーボン台に流し出し、成形ローラーを用いて、厚さ5mmのガラス板を作製した。尚、溶融中には、数回攪拌を行った。このガラス板を比較用ガラス板(未結晶化の再溶融する前の板)とともに、3mm厚に光学研磨し、両者を並べて肉眼で目視により評価し、色差がない場合を「なし」、ある場合を「あり」とした。
【0047】
また、リサイクル時の異物の有無は、変色の有無の評価と同じサンプルを用い、50g中に5μm以上の大きさの異物の有無を、光学顕微鏡で観察して評価した。また、リサイクル時の不均質結晶化の有無は、上記のように再溶融して成形したガラス板を、750℃で3時間し、その後900℃で1時間熱処理して結晶化させ、再溶融前の基板とともに、3mm厚に光学研磨し、両者を並べて肉眼で目視により評価し、両者に色差がなく、白濁などの結晶化の異常が見られない場合を「なし」とし、色差や結晶化の異常が見られる場合を「あり」とした。
【0048】
表1〜3からわかるように、実施例1〜10は、光沢を有し、リサイクル時においても、ガラスの着色、異物、不均質結晶化のいずれも発生しなかった。
一方、表4からわかるように、比較例1は、光沢を有しているものの、リサイクル時に、ガラスの着色、異物、不均質結晶化が見られた。また、比較例2は、光沢を有しているもの、異物、不均質結晶化が見られた。また、比較例3は、光沢が無く、さらに、リサイクル時にガラスの着色が見られた。
【0049】
【効果】
以上説明したように、本発明の調理器用トッププレートは、金属光沢を有し、リサイクル性に優れ、一種類のガラス生地で多色化を達成することができるため、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、ガス調理器のトッププレートとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における実施例1〜4の調理器用トッププレートの説明図である。
【図2】本発明における実施例5〜10の調理器用トッププレートの説明図である。
【符号の説明】
10 調理器用トッププレート
11 基板
12 光沢層
13 遮光層
14 装飾層
Claims (12)
- 透明低膨張ガラス板の表面に光沢層及び遮光層を含む装飾層が形成されてなる調理器用トッププレートであって、装飾層が実質的に貴金属元素を含まず、光沢層が遮光層よりも上層に形成されてなり、且つ、光沢層が蒸着法によって形成されてなる一層以上の蒸着膜から構成され、少なくとも一層の蒸着膜が、Ti、Zr、Si、Ta、W又はNbの酸化物もしくは窒化物を含む調理器用トッププレート。
- 蒸着法がスパッタ法である請求項1に記載の調理器用トッププレート。
- 装飾層が、実質的にPb元素を含まない請求項1に記載の調理器用トッププレート。
- 光沢層と遮光層の少なくとも一方が、透明低膨張ガラス板に含まれる元素と同じ元素のうち少なくとも1種類の元素を合量で50質量%以上含有する請求項1に記載の調理器用トッププレート。
- 装飾層が、透明低膨張ガラス板に含まれる元素と同じ元素のうち少なくとも1種類の元素を合量で50質量%以上含有する請求項1又は3に記載の調理器用トッププレート。
- 光沢層が、Ti又はZrの酸化物膜とSiの酸化物膜が交互に2〜8層積層されてなる請求項1又は4に記載の調理器用トッププレート。
- 遮光層が、無機顔料成分及びガラス成分を含有する無機顔料膜からなる請求項1、4及び5のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
- 無機顔料膜が透明低膨張ガラス板の非使用面側に形成され、質量%で、ガラス成分を10〜70%含有する請求項7に記載の調理器用トッププレート。
- 無機顔料膜が、ガラス成分が、質量%で、SiO2 55〜72%、Al2O3 4〜8%、B2O3 14〜22%、BaO 2〜4%、Na2O 5.1〜15%、Li2O 0〜2%、K2O 0〜2.8%、F2 0〜2%の組成を有する請求項7又は8に記載の調理器用トッププレート。
- 透明低膨張ガラス板が、可視光領域における平均透過率が3mm厚で50%以上である低膨張ガラスからなる請求項1、4及び5のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
- 透明低膨張ガラス板が、30〜500℃における平均熱膨張係数が−10〜+30×10-7/℃である結晶化ガラスからなる請求項1、4、5及び10のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
- 結晶化ガラスが、Si、Al、Li及び酸素を必須元素として含有し、且つ、Ti、Zr、Sn、B、Zn、P、As、Sb、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、硫黄、窒素及びハロゲンからなる群から選ばれた1種類以上の元素を含有する請求項11に記載の調理器用トッププレート。
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