JP4517761B2 - 耐熱防汚基板およびこれを用いた加熱調理機器 - Google Patents
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Description
する耐熱防汚基板が、簡単な製法と品質管理によって得られる。
薄膜を上面に形成した耐熱防汚基板と、前記耐熱防汚基板の下部に配置した内部空間を有する筐体と、前記筐体と前記耐熱防汚基板との内部空間に収納した調理加熱用部品とを少なくとも有しており、前記耐熱防汚基板は、その下面に形成した酸化ビスマスが少量含有の焼成被膜を介在させて、前記筐体と接着剤で接合されているものである。
図1(a)は、本発明の実施の形態1における耐熱防汚基板の構成図である。本実施の形態の耐熱防汚基板1は、珪酸系酸化物2が表面に存在する耐熱基板3と、珪酸系酸化物2の表面に形成した少なくともシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜4とで構成されている。一方、珪酸系酸化物2は、アルカリ金属とアルカリ土類金属からなるアルカリ分の合計量が少なくとも13wt%を超えないとともに、ジルコニウムが1〜22wt%もしくはチタンが1〜24wt%が少なくとも含有されている材質である。
間放置した際の、防汚薄膜の撥水性で耐熱性の評価を行った。その結果、防汚薄膜を形成する複合酸化物の薄膜は、珪酸と酸化ジルコニウムの複合酸化物、珪酸と酸化チタンの複合酸化物、珪酸と酸化ジルコニウムと酸化チタンの複合酸化物、アルカリ金属とアルカリ土類金属が少量含有されている珪酸と酸化ジルコニウムもしくは酸化チタンとの複合酸化物が、最適であることが判明した。そして、これら複合酸化物の薄膜に形成した防汚薄膜は、各種の単独組成の金属酸化物の薄膜に形成した防汚薄膜と比較して、撥水性が長時間維持して優れた耐熱性を有していた。
図2は、本発明の実施の形態2における耐熱防汚基板の構成図である。本実施の形態における耐熱防汚基板5は、耐熱基板6と、その表面に形成された有機シリコーン樹脂の気相蒸発焼成膜7と、さらにその上に形成された少なくともシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜8とで少なくとも構成される。
実施の形態3は、実施の形態1または2における耐熱基板3に結晶化ガラスを用いたものである。すなわち、(表1)に記載した様に、本発明品IVは、ジルコニウム成分とチタン成分とアリカリ分が同時に存在する結晶化ガラス製の耐熱基板3に、防汚薄膜4を形成させたものである。一方、本発明品IIIは、ジルコニウム成分とチタン成分とアリカリ分が同じ含有量で存在する一般ガラス製の耐熱基板3に、防汚薄膜4を形成させたものである。耐熱性に大きく関与するこれら成分が同量で存在しても、結晶化ガラスを用いた本発明品IVは、一般ガラスを用いた本発明品IIIと比較して、耐久後の接触角が大きく、撥水性が長時間維持して優れた耐熱性を有していることがわかる。これは、結晶化ガラスは、ジルコニウム成分やチタン成分が結晶化した酸化物として存在するため水酸化基を多く持っており、防汚薄膜4を結合させているシロキサン結合が多数生成して強固な結合になっているためと思われる。
実施の形態4は、実施の形態1または2における、少なくともシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜4および防汚薄膜8に用いる材料組成について検討した。シロキサン結合を有する防汚薄膜は、少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有する材料組成であると、撥水と撥油性と耐熱性に優れた防汚薄膜が簡単に提供できる。また、この材料を用いた防汚薄膜は、単分子膜となるため、膜厚が数ナノメートルの光の干渉が起こらない透明で耐熱性に優れた膜が形成され、基体の色感を損なわない防汚薄膜が形成される。
(1)SiX4 (n=0に相当)
(2)SiX3−O−SiX3 (n=1に相当)
(3)Si(OC2H5)4
(4)Si(OCH3)3−O−Si(OCH3)3
(5)Si(OC2H5)3−O−Si(OCH3)3
(6)Si(OC2H5)3−O−Si(OC2H5)3
(7)Si(NCO)4
(8)Si(NCO)3−O−Si(NCO)3
(9)SiCl4
(10)SiCl3−O−SiCl3
(11)SiYpCl4−p
(12)CH3(CH2)sO(CH2)tSiYqCl3−q
(13)CH3(CH2)u−Si(CH3)2(CH2)v−SiYqCl3−q
(14)CF3COO(CH2)wSiYqCl3−q
但し、pは1〜3の整数、qは0〜2の整数、rは1〜25の整数、sは0〜12の整数、tは1〜20の整数、uは0〜12の整数、vは1〜20の整数、wは1〜25の整数を示す。また、Yは、水素、アルキル基、アルコキシル基、含フッ素アルキル基または含フッ素アルコキシ基である。
(15)CH3CH2O(CH2)15SiCl3
(16)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3
(17)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9SiCl3
(18)CH3COO(CH2)15SiCl3
(19)CF3(CF2)7−(CH2)2−SiCl3
(20)CF3(CF2)5−(CH2)2−SiCl3
(21)CF3(CF2)7−C6H4−SiCl3
また、上記クロロシラン系化合物の代わりに、全てのクロロシリル基をイソシアネート基に置き換えたイソシアネート系化合物、例えば下記に示す(22)−(26)を用いてもよい。
(22)SiYp(NCO)4−p
(23)CH3−(CH2)rSiYp(NCO)3−p
(24)CH3(CH2)sO(CH2)tSiYq(NCO)q−P
(25)CH3(CH2)u−Si(CH3)2(CH2)v−SiYq(NCO)3−q
(26)CF3COO(CH2)vSiYq(NCO)3−q
但し、p、q、r、s、t、u、v、wおよびXは、前記と同様である。
(27)CH3CH2O(CH2)15Si(NCO)3
(28)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Si(NCO)3
(29)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Si(NCO)3
(30)CH3COO(CH2)15Si(NCO)3
(31)CF3(CF2)7−(CH2)2−Si(NCO)3
(32)CF3(CF2)5−(CH2)2−Si(NCO)3
(33)CF3(CF2)7−C6H4−Si(NCO)3
また、シラン系化合物として、一般に、SiYk(OA)4−k(Yは、前記と同様、Aはアルキル基、kは0、1、2または3)で表される物質を用いることが可能である。中でも、CF3−(CF2)n−(R)l−SiYq(OA)3−q(nは1以上の整数、好ましくは1〜22の整数、Rはアルキル基、ビニル基、エチニル基、アリール基、シリコンもしくは酸素原子を含む置換基、lは0または1、Y、Aおよびqは前記と同様)で表される物質を用いると、よりすぐれた防汚性の被膜を形成できるが、これに限定されるものではなく、これ以外にも、 CH3−(CH2)r−SiYq(OA)3−qおよびCH3−(CH2)s−0−(CH2)t−SiYq(OA)3−q、CH3−(CH2)u−Si(CH3)2−(CH2)v−SiYq(OA)3−q、CF3COO−(CH2)v−SiYq(OA)3−q(但し、q、r、s、t、u、v、w、YおよびAは、前記と同様)などが使用可能である。
(34)CH3CH2O(CH2)15Si(OCH3)3
(35)CF3CH2O(CH2)15Si(OCH3)3
(36)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Si(OCH3)3
(37)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Si(OCH3)3
(38)CH3COO(CH2)15Si(OCH3)3
(39)CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3
(40)CF3(CF2)7−C6H4−Si(OCH3)3
(41)CH3CH2O(CH2)15Si(OC2H5)3
(42)CH3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15Si(OC2H5)3
(43)CH3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Si(OC2H5)3
(44)CF3(CH2)6Si(CH3)2(CH2)9Si(OC2H5)3
(45)CH3COO(CH2)15Si(OC2H5)3
(46)CF3COO(CH2)15Si(OC2H5)3
(47)CF3COO(CH2)15Si(OCH3)3
(48)CF3(CF2)9(CH2)2Si(OC2H5)3
(49)CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3
(50)CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC2H5)3
(5l)CF3(CF2)7C6H4Si(OC2H5)3
(52)CF3(CF2)9(CH2)2Si(OCH3)3
(53)CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3
(54)CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OC2H5)2
(55)CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OCH3)2
(56)CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)2OC2H5
(57)CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)2OCH3
なお、(22)〜(57)の化合物を用いた場合には、塩酸が発生しないため、装置保全および作業上のメリットもある。
実施の形態5は、実施の形態1または2における、少なくともシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜4および防汚薄膜8に用いる材料の原料について検討した。防汚薄膜4および8に用いる原材料は、ハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン、アミノシランのいずれかである。これら原材料を使用すると、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する、耐熱性の防汚薄膜が簡単に形成される。
実施の形態6は、実施の形態1または2における、少なくともシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜4および8に用いる原料で、特に耐熱性を有する原料について検討した。その結果、ハロゲン化シラン化合物が最適であり、特にクロロシランであると、クロロシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合が耐熱基板と強固に化学結合した、耐熱性の防汚薄膜が簡単に形成されることが判明した。
実施の形態7は、実施の形態1または2における、少なくともシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜4および防汚薄膜8に用いる原料を希釈する溶媒について検討した。その結果に、溶媒がシリコーンであると、シリコーンによりシラン化合物は溶媒和されるので、外部からの水の影響を受けにくくなり、耐熱性の防汚薄膜が簡単に形成されることが判明した。
実施の形態8は、実施の形態1または2における、耐熱防汚基板1または耐熱防汚基板5を、加熱調理機器に応用したものであり、その構成を図3に示す。加熱調理機器は、防汚薄膜4または8を上面に形成したガラス製の耐熱基板3もしくは耐熱基板6からなる耐熱防汚基板1または耐熱防汚基板5と、耐熱防汚基板1または耐熱防汚基板5を搭載するためにその下部に配置した筐体9と、筐体9の内部空間に収納した調理加熱用部品10とを少なくとも有している。
実施の形態9は、実施の形態8における焼成被膜に含有される耐熱金属の材質について検討した結果を、図3を利用して説明する。耐熱金属が少なくとも白金または金またはパラジウムのいずれかであると、その表面は水玉が一層できにくくなって表面に付着する水分が落下しにくくなり、その下部位置に配置された調理加熱用部品10に水分が落下しにくくなった。このため、調理加熱用部品は、一層簡単な製法と品質管理で得られる防湿対策で対応できる。
実施の形態10は、実施の形態1または2における、耐熱防汚基板1または耐熱防汚基板5を、加熱調理機器に応用したものであり、その構成を図3に示すとともに、図1、図2を利用して説明する。加熱調理機器は、防汚薄膜4または8を上面に形成した耐熱基板3もしくは6からなる耐熱防汚基板1または耐熱防汚基板5と、耐熱防汚基板1または耐熱防汚基板5を搭載するためにその下部に配置した筐体9と、筐体9の内部空間に収納した調理加熱用部品10とを少なくとも有している。
実施の形態11は、実施の形態8または10における加熱調理機器に用いる焼成被膜11に混合する酸化ビスマスの量を検討した。その結果、酸化ビスマスの混合量は、1〜30wt%が最適であった。それは、1wt%未満であると多孔質度が不足して、廻りこんだ極めて微薄の有機フッソ化合物の膜が、筐体9と耐熱防汚基板1または5の接合への妨害をして良好な接合が得られにくくなるためである。
実施の形態12は、実施の形態1における耐熱防汚基板1の耐熱性を向上させる具体的対策と、実施の形態2における耐熱防汚基板5に積層する有機シリコーン樹脂の気相蒸発焼成膜7を簡単に形成する具体的対策と、前述の実施の形態11の加熱調理機器において実施する製法を検討したものである。その結果、図3に示す様に、その下面の焼成被膜11のさらに下面に有機シリコーン膜13が予め形成されている耐熱基板3もしくは6を使用し、後工程で防汚薄膜4または8をその上面に形成すれば、有機シリコーン樹脂の気相蒸発焼成膜7が簡単に形成できることを見出した。
実施の形態13は、図3における筐体9と耐熱防汚基板1または5を接合する接着剤12の材質を検討した。その結果、有機シリコーン樹脂が最適であることが判明した。これは、有機シリコーン膜13が耐熱性の接着剤であること、耐熱防汚基板1または5の接合側に廻り込む微薄有機フッソ化合物膜との親和力があるため馴染みが良く長期間優れた接合力を保持できるためである。
実施の形態14は、図3における筐体9と耐熱防汚基板1または5の接合力を向上させる方法を検討した。その結果、耐熱防汚基板1または5は、コロナ放電処理機を用いて、その下面に形成した焼成被膜11もしくは有機シリコーン膜13のいずれかの面をコロナ処理すると、このコロナ処理面を介して有機シリコーンの接着剤12で筐体9と強固に接合することが判明した。この優れた接合力は、コロナ処理により表面の濡れ性が改善されたためと思われる。
2 珪酸系酸化物
3、6 耐熱基板
4、8 防汚薄膜
7 気相蒸発焼成膜
9 筐体
10 調理加熱用部品
11 焼成被膜
12 接着剤
13 有機シリコーン膜
Claims (13)
- 珪酸系酸化物が表面に存在する耐熱基板と、前記珪酸系酸化物の表面に形成したシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜とで少なくとも構成され、前記珪酸系酸化物は、アルカリ金属とアルカリ土類金属からなるアルカリ分の合計量が13wt%を超えないとともに、ジルコニウムの1〜22wt%もしくはチタンの1〜24wt%が含有されている材質である耐熱防汚基板において、耐熱基板と、前記耐熱基板の表面に存在する有機シリコーン樹脂の気相蒸発焼成膜と、前記気相蒸発焼成膜の表面に形成させたシロキサン結合を有する有機フッソ化合物の防汚薄膜とをさらに有する耐熱防汚基板。
- 耐熱基板は、結晶化ガラスである請求項1に記載の耐熱防汚基板。
- 防汚薄膜は、少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有する請求項1に記載の耐熱防汚基板。
- 防汚薄膜は、ハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン、アミノシランのいずれかを原料としている請求項1または3に記載の耐熱防汚基板。
- ハロゲン化シランは、クロロシランである請求項4に記載の耐熱防汚基板。
- ハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン、アミノシランの原料は、有機シリコーンで希釈されている請求項4に記載の耐熱防汚基板。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載された防汚薄膜を上面に形成したガラス製の耐熱基板からなる耐熱防汚基板と、前記耐熱防汚基板の下部に配置した内部空間を有する筐体と、前記筐体と前記耐熱防汚基板との内部空間に収納した調理加熱用部品とを少なくとも有し、前記耐熱防汚基板は、その下面に耐熱金属を主成分とする焼成被膜が形成されている加熱調理機器。
- 焼成被膜に含有される耐熱金属は、少なくとも白金または金またはパラジウムのいずれかである請求項7に記載の加熱調理機器。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載された防汚薄膜を上面に形成した耐熱防汚基板と、前記耐熱防汚基板の下部に配置した内部空間を有する筐体と、前記筐体と前記耐熱防汚基板との内部空間に収納した調理加熱用部品とを少なくとも有し、前記耐熱防汚基板は、その下面に形成した酸化ビスマスが少量含有した焼成被膜を介在させて、前記筐体と接着剤で接合されている加熱調理機器。
- 酸化ビスマスが1〜30wt%含有する焼成被膜である請求項9に記載の加熱調理機器。
- 防汚薄膜を上面に形成した耐熱防汚基板は、その下面に形成した焼成被膜のさらに下面に有機シリコーン膜を形成している請求項7〜10のいずれか1項に記載の加熱調理機器。
- 耐熱防汚基板は、有機シリコーン接着剤を用いて筐体と接合している請求項7〜11のいずれか1項に記載の加熱調理機器。
- 耐熱防汚基板は、焼成被膜もしくは有機シリコーン膜の少なくともいずれかの面がコロナ処理されており、前記コロナ処理面を介してシリコーン接着剤で筐体と接合している請求項7〜12のいずれか1項に記載の加熱調理機器。
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JP2006035806A (ja) | 2006-02-09 |
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