JP5272261B2 - フッ素樹脂被覆アルミニウム板および調理用加熱容器 - Google Patents

Description

本発明は、フッ素樹脂被覆アルミニウム板および該フッ素樹脂被覆アルミニウム板を用いて形成した調理用加熱容器に関し、加熱調理時において遠赤外線を放射する炊飯器の内釜等として用いられるものである。

近時、遠赤外線を放射する炊飯器が種々提供されている。例えば、特開２００７−１４３９１２号公報（特許文献１）では、図５に示すように、鍋１００と、蓋体１０１と、蓋体１０１の内面側に着脱自在に取り付ける加熱板１０２を備え、加熱板１０２の鍋開口面と対応する面に、ダイヤモンド粒子を０．３重量％以上５重量％以下で含むトップコートを有する非粘着性コーテイングが施され、波長３〜１５μｍにおける遠赤外線放射率が１０％以下の表面仕上げである炊飯器が提供されている。

前記特許文献１では、蓋体１０１の内面に取り付ける加熱板に１０２に前記非粘着性コーティング層からなるトップコートを設けることで、該加熱板から放射される遠赤外線を鍋１００内で調理される米や水に伝えるようにしている。

特開２００７−１４３９１２号公報

しかしながら、蓋体１０１の内面に取り付ける加熱板１０２の面積は、鍋１００の内周面全体の面積と比較して小さく、加熱板１０２からの遠赤外線の放射量は少なく、特に、大容量の深底の鍋の場合には、処理される米や水に対して十分な遠赤外線を伝えることは困難であると認められる。
また、耐摩耗性向上の目的で用いているダイヤモンド粒子を配合することで、実際の遠赤外線放射に寄与していると考えられるフッ素樹脂やカーボンブラックの量が相対的に少なくなる。さらに、ダイヤモンド粒子は比較的高価であるため、コスト高になる問題がある。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、炊飯器の内釜等の調理用加熱容器として用いられるアルミニウム板において、遠赤外線放射材料として比較的安価な材料を用いてコストの低下を図ると共に、遠赤外線の放射率を高めて、調理される米や水に対して十分に、炭炊きと同程度の遠赤外線を放射できるようにすることを課題としている。

前記課題を解決するため、第１の発明として、純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の表面に、フッ素樹脂からなる３層の積層体の被覆層を設けたフッ素樹脂被覆アルミニウム板であって、
前記被覆層の３層は、前記基材表面に固着するベース層をＰＴＦＥからなる層とし、中間層をＰＦＡにフィラーを分散させたフィラー含有層とし、最表面のトップ層をＰＦＡからなる層とし、
前記フィラー含有層は、該被覆層全体の０．０３〜２０質量％の遠赤外線放射用のフィラーを配合したフィラー含有層とし、前記フィラーとしてベントナイト、カオリン、シリカ、アルミナ、焼成体である海泥、ナノ粘土、木節、トルマリン及びコバルト・マンガン系黒色絵の具からなる群から選択される１種以上の遠赤外線放射材料を含み、該フィラーの平均粒径は０．５μｍ〜１００μｍとし、
波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が９０％以上であり、
前記ベース層の厚みは５〜８０μｍ、前記中間層の厚みは５〜８０μｍ、前記トップ層の厚みは５〜８０μｍとしているフッ素樹脂被覆アルミニウム板を提供している。

本発明の調理用加熱容器等に用いられるフッ素樹脂被覆アルミニウム板では、フィラー（充填剤）を平均粒径が０．５μｍ〜１００μｍ、好ましくは０．７μｍ〜７０μｍの粒子としている。このような細かい粒子としているため、遠赤外線を放射するフィラーを前記特許文献と比較して大量に配合することが可能となる。
よって、調理加熱時等において、表面温度が高温に達すると、前記遠赤外線放射用のフィラーから波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が８０％以上、該フィラーの種類によっては放射率９０％程度の放射率を達成でき、炭炊きと同様な作用を発生させることができる。
配合する遠赤外線放射用の材料および配合量を適宜に調整することにより、波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が９２％を越えるものとすることができる。

前記遠赤外線放射用のフィラー含有率をフッ素樹脂被覆層全体の０．０３〜２０質量％としているのは、０．０３質量％未満であると十分な遠赤外線放射効果を発揮させることができず、２０質量％を超えるとフッ素樹脂層の表面凹凸が大きくなり、またフッ素樹脂層が脆くなって必要な硬度を保持できないからである。
前記フィラー含有率は、下限は好ましくは０．０５質量％以上、さらに好ましくは０．１質量％以上であり、上限は好ましくは１５質量％以下である。

さらに、遠赤外線放射用のフィラーを配合するフィラー含有層は、該フィラーを配合していないフッ素樹脂層と比べて、その他の配合材料・比率が同じ場合は、基材の表面との固着力が劣る場合が多いので、基材表面に直接的にコーティングする場合は配慮が必要であり、例えば基材表面に微細な凹凸を設け、該表面にフッ素樹脂を固着していることが好ましい。

前記遠赤外線放射用のフィラーのうちで、安価に入手できるベントナイト、カオリン、シリカ、アルミナ、焼成体である海泥、ナノ粘土、木節、トルマリン、コバルト・マンガン系黒色絵の具からなる群から選択される１種以上の天然鉱物材料はコストの点より好適に用いられる。

前記遠赤外線放射率の測定は、純アルミニウム板またはアルミニウム合金板(以下、アルミニウム板と総称する)からなる基材の表面に前記フッ素樹脂層を設けた平板を試料として用い、試験加熱炉に貼り付けた該試料の表面から放射される遠赤外線の分光放射発散度を遠赤外線測定装置（ＣＩ社製 遠赤外線測定装置 ＳＲ５０００）を用いて以下の条件で測定し、放射率を算出している。
・試料加熱炉設定温度 ３００℃（試験品表面温度２８０℃）
・予熱時間 ５分
・測定波長 １．３μｍ〜１４．５μｍ（但し、放射率有効範囲３．０μｍ 〜１４．５μｍ）

前記被覆層は３層の積層体とし、アルミニウム板の表面に固着するベース層はＰＴＦＥからなる層とし、中間層をＰＦＡに前記フィラーを分散させたフィラー含有層とし、最表面のトップ層をＰＦＡからなる層としていることが好ましい。

前記のように、フィラー含有層を三層構造の中間層とすると、ベース層においてフィラーを高比率で配合することによる基材への固着力の低下を避けることができ、かつ、トップ層で中間層を被覆することができる。よって、本発明のフッ素樹脂被覆アルミニウム板を用いて形成した調理用加熱容器では、中間層に配合したフィラーの粒子が剥脱したり、該フィラーに米等がこびり付くのも防止でき、非粘着性を保持することができると共に、遠赤外線の放射率も長期に渡り保持することができる。
しかも、中間層とトップ層には、ＰＴＦＥに比べて融点が低く、溶融粘度も低いフッ素樹脂であるＰＦＡを用いているため、中間層とトップ層との固着力を高めることができる。一方、ベース層のＰＴＦＥはＰＦＡと比較して安価であるため、コスト高になることを抑制できる。さらに、中間層の表面にトップ層を設けることにより中間層の保護機能が高まる。

また、前記ベース層の厚みは５〜８０μｍ、前記中間層の厚みは５〜８０μｍ、前記トップ層の厚みは５〜８０μｍとしていることが好ましい。
前記ベース層、中間層、トップ層のフッ素樹脂の種類および厚さを前記範囲とし、フィラーとして遠赤外線の放射率が高い前記ベントナイト、カオリン、シリカ、海泥（焼成体）、ナノ粘土、木節、コバルト・マンガン系黒色絵の具を用いて、本発明者が遠赤外線放射率の試験をした結果、前記三層構造のフッ素樹脂層からの放射率は９３〜９６％程度となり、炭と同等以上の遠赤外線放射率が得られることが判明している。

第２の発明として、前記第１の発明のフッ素樹脂被覆アルミニウム板と、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル及びニッケル合金からなる群から選択される１種の磁性金属板とを積層している複合材を提供している。

前記複合材は、非磁性金属板のアルミニウム板と前記磁性金属板とを銅メッキ層を介してホットプレスで積層一体化して形成したホットプレスクラッド板、またはアルミニウム板と磁性金属板とをプレスして積層一体化した圧延クラッド板のいずれでもよく、アルミニウム板の表面に前記フィラー含有層を含む複数層のフッ素樹脂層を有するものである。
前記フッ素樹脂層は、アルミニウム板の表面に予め形成した後に磁性金属板と積層一体化しても良いし、アルミニウム板と磁性金属板とを積層一体化した後にアルミニウム板の表面にフッ素樹脂層を設けてもよい。さらに、アルミニウム板と磁性金属板とを積層一体化したホットプレスクラッド材または圧延クラッド材を円形に打ち抜いてブランクとし、該ブランクの表面にフッ素樹脂層を設けてもよい。前記フッ素樹脂層を表面に備えたブランクは絞りプレス加工により底壁と周壁を有する容器とされる。

よって、第３の発明として、前記複合材をプレス加工して形成した調理用加熱容器を提供している。
特に、前記複合材を絞りプレス加工して、電磁誘導加熱用炊飯器の内釜とすることが好ましい。底壁と周壁とを有する内釜とした場合、該内釜の内面に遠赤外線を放射するフィラー含有層を備えているため、内釜内で調理される米や水を包み込むように遠赤外線を放射させることができる。

さらに、第４の発明として、第１の発明のフッ素樹脂被覆層を備えたアルミニウム板または第２の発明の複合材から形成した調理用容器と、該調理用容器を加熱する加熱手段と、前記調理用容器の温度を検知する温度検知手段と、前記加熱手段を駆動制御する炊飯制御手段とを備えることを特徴とする炊飯器を提供している。
前記第１の発明のフッ素樹脂被覆層を備えたアルミニウム板のみで形成した内釜を備えた調理用容器とした場合には電気炊飯器となり、第２の発明の複合材から形成した内釜を備えた調理用容器とした場合には電磁誘導加熱式炊飯器となる。
いずれも場合も、フッ素樹脂被覆層を備えたアルミニウム板を用い、該フッ素樹脂被覆層を内釜の内面に配置することにより、炭炊きと同様に炊飯時に遠赤外線を米と水に放射することができる。

前述したように、本発明のフッ素樹脂被覆アルミニウム板は、アルミニウム板の表面に遠赤外線の放射率が高いフィラー含有層を備えたフッ素樹脂被覆層を設けているため、調理用容器に用いた場合、容器内で調理される米や水等の被調理材に、炭炊きと同程度の遠赤外線を放射することができる。
特に、遠赤外線放射用のフィラーとして天然鉱物材料を用いるとコスト低下を図ることができると共に、前記フィラーの種類および配合量を適宜に調整することにより、遠赤外線放射率を９０％以上、さらには９２％を超えるまで高めることができ、本発明のフッ素樹脂被覆アルミニウム板を用いて形成した炊飯器は炭炊きと同様な作用を発生させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳述する。
図１（Ａ）（Ｂ）に、本発明のフッ素樹脂被覆アルミニウム板１を示す。
該フッ素樹脂被覆アルミニウム板１は、基材３となるアルミニウム合金板の一側表面に
フッ素樹脂からなるベース層４１、中間層４２、トップ層４３からなる３層構造のフッ素樹脂被覆層４を備え、中間層４２はフィラー含有層としている。

前記フッ素樹脂被覆層４のベース層４１は基材３の表面に固着した層であり、ＰＴＦＥからなる。
中間層４２はＰＦＡに遠赤外線放射用のフィラー１１を含有させたフィラー含有層としている。最表面のトップ層４３はＰＦＡからなる。
前記ベース層４１の厚みＴ１は１５〜４０μｍ、中間層４２の厚みＴ２は１〜１０μｍ、前記トップ層４３の厚みＴ３は１０〜３０μｍとしている。

フィラー含有層である中間層４２には、被覆層全体の０．０３〜２０質量％の遠赤外線放射用のフィラー１１がＰＦＡ中に均一に分散されている。
前記遠赤外線放射用のフィラー１１としては、平均粒径が０．５μｍ〜１００μｍであるベントナイト、カオリン、シリカ、アルミナ、焼成体である海泥、ナノ粘土、木節、トルマリン、コバルト・マンガン系黒色絵の具からなる群から選択される１種類、あるいはこれらの混合物を用いている。

前記アルミニウム合金板からなる基材３の表面に前記３層のフッ素樹脂からなるフッ素樹脂被覆層４を備えたフッ素樹脂被覆アルミニウム板１は、表面温度２８０℃における波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が９０％以上である。
特に、中間層４２に含有される遠赤外線放射材料として用いるフィラー１１のうちで、ベントナイト、カオリン、シリカ及びナノ粘土は、波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が炭の９２％を超える９４〜９６％程度であり、特に好ましい。

遠赤外線放射率は、下記に記載の方法で測定している。
前記３層のフッ素樹脂コーティングが施されたアルミニウム板を測定試料として、試験加熱炉に貼り付け、試料表面から放射される遠赤外線の分光放射発散度を遠赤外線測定装置（ＣＩ社製 遠赤外線測定装置 ＳＲ５０００）を用いて以下の条件で測定し、放射率を算出する。
・試料加熱炉設定温度 ３００℃（試験品表面温度２８０℃）
・予熱時間 ５分
・測定波長 １．３μｍ〜１４．５μｍ（但し、放射率有効範囲３．０μｍ〜１４．５μｍ）

前記フッ素樹脂被覆アルミニウム板１は以下の方法で製造している。
まず、基材３のアルミニウム合金板の表面側に、図１（Ｂ）に示すように、予めエッチング処理により表面に微細な凹凸３ａを形成する。
アルミニウム合金の微細な凹凸加工した表面に、ＰＴＦＥ粉体の水分散液を塗布したのち焼付けを行い、厚みＴ１が１５〜４０μｍとなるようにコーティングして、ベース層４１を設ける。この際、アルミニウム合金板の表面に微細な凹凸３ａにＰＴＦＥが入り込み、非粘着性のフッ素樹脂によるベース層４１を強固に固着することができる。
次に、ベース層４１の表面にＰＦＡ粉体とフィラー１１の水分散液を塗布したのち焼付けを行い、厚みＴ２が１〜１０μｍとなるようにコーティングして、中間層４２を設ける。
ついで、中間層４２の表面にＰＦＡ粉体の水分散液を塗布したのち焼付けを行い、厚みＴ３が１０〜３０μｍとなるようにコーティングしてトップ層４３を設ける。
なお、所望により、ベース層４１と中間層を４２形成する水分散液には色調整のための顔料を配合している。

次に、フッ素樹脂被覆アルミニウム板の実施例及び比較例について述べる。
（実施例１〜１８、比較例１、２）
厚み１．７ｍｍのアルミニウム合金板の表面を電気エッチング法で処理した。次いで、エッチング処理により微細凹凸加工した表面に、ＰＴＦＥ分散液を塗布したのち、ＰＴＦＥの融点以上の温度で焼付けを行い、ベース層を設けた。
次に、ベース層の表面に、表１に示すフィラーを含有させたＰＦＡ分散液を塗布したのち、ＰＦＡの融点以上で焼付けを行い、中間層を設けた。
さらに、中間層の表面にＰＦＡ分散液を塗布したのち、ＰＦＡの融点以上で焼付けを行い、トップ層を設けた。

いずれの試料においても、形成されたフッ素樹脂被覆層の全質量（即ち、ベース層、中間層、トップ層の合計質量）の０．７質量％がフィラーであり、ベース層の厚みは２２〜２３μｍ、中間層の厚みは約３μｍ，トップ層の厚みは１７〜１８μｍとした。

このように作成された３層のフッ素樹脂コーティングが施されたアルミニウム板を測定試料として、前記のように、試験加熱炉に貼り付け、試料表面から放射される遠赤外線の分光放射発散度を遠赤外線測定装置（ＣＩ社製 遠赤外線測定装置 ＳＲ５０００）を用い、前記条件で測定し、放射率を算出した。結果を表１に示す。

表１の結果から、中間層に本発明の遠赤外線放射材料以外のフィラーを配合した比較例１、２は、波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が８０％未満であり、遠赤外線放射率を十分に高めることができなかった。
これに対して、本発明の遠赤外線放射材料からなるフィラーを配合した実施例は波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が９０％以上であり、遠赤外線放射率を高めたものとすることができた。

図２に、第２実施形態の複合材７を示す。
該複合材７は前記フッ素樹脂被覆アルミニウム板１と磁性金属板２と銅メッキ層８（８Ａ、８Ｂ）を介してホットプレスにより積層一体化したホットプレスクラッド板からなり、図２は前記ホットプレスクラッド板を円形に打ち抜いた円形のブランクからなる。

本実施形態では、複合材７は、基材１となる非磁性金属板のアルミニウム合金板の一面に銅メッキ層８Ａを設けると共に、ステンレスからなる磁性金属板２の一面（図中、下面）に銅メッキ層８Ｂを設けている。アルミニウム合金板とステンレス板とを円形に切り抜いてブランクを形成し、銅メッキ層８Ａと８Ｂとを対向させて同心に重ね合わせて積層し、ホットプレスにより積層一体化させたホットプレスクラッド板からなる。
該ホットプレスクラッド板からなる複合材７のブランクのアルミニウム合金板の他面（図中、上面）に前記した手法で３層構造のフッ素樹脂被覆層４を設けている。

なお、アルミニウム合金板と磁性金属板との銅メッキ層８Ａ、８Ｂはブランクに打ち抜いた後に形成してもよい。また、フッ素樹脂被覆層４を予めアルミニウム合金板のブランクの表面に設けた状態で、磁性金属板２とホットプレスして積層一体化した複合材７としてもよい。さらに、ブランクとして打ち抜く前に、複合材の表面にフッ素樹脂被覆層４を設けてもよい。
さらにまた、アルミニウム合金板と磁性金属板とはプレスしてクラッドとした圧延クラッド板でもよい。
かつ、アルミニウム合金板と磁性金属板との間に所要の金属板およびメッキ層を介在させてもよい。

図３に、前記図２に示す複合材より形成した電磁誘導加熱式炊飯器の内釜からなる第３実施形態を示す。
図２に示す複合材７を絞りプレス加工して、底壁１０ａと周壁１０ｂを有する内釜１０を形成している。

前記内釜１０では、その底壁１０ａと周壁１０ｂの内面となる表面に、図３に示すように、フッ素樹脂被覆層４を存在させている。
該内釜１０は底壁１０ａおよび周壁１０ｂの内面の全面に遠赤外線を放射するフィラー含有層を設けているので、内釜内で炊飯される米や水を包み込むように遠赤外線を放射でき、短時間で芯まで加熱することができる。

特に、フッ素樹脂被覆層４は３層構造としているため、ベース層４１で基材１の内面への固着力を強くして耐剥離強度を高め、かつ、トップ層４３で中間層４２を被覆することで、中間層４２に含有されるフィラー１１の粒子が剥脱したり、フィラー１１に米等がこびり付くのも防止しているので、非粘着性を保持することができる。しかも、中間層４２とトップ層４３はいずれもＰＦＡを用いて中間層４２とトップ層４３との固着力を高めているのでフッ素樹脂層の耐久性に優れる。さらに、トップ層４３は、中間層４２よりも厚みを大、ベース層４１の厚みより小としているので、中間層４２の保護機能を高めると共に中間層からの遠赤外線を内釜１０の内部の米や水に十分に伝えることができる。

図４に、図３の内釜１０を備えた炊飯器３０の第４実施形態を示す。
炊飯器３０は電磁誘導加熱式の炊飯器からなり、炊飯器全体の構造は従来公知のものと同様としている。即ち、本体ケース３１内に内釜１０を着脱自在に装着し、蓋ケース３２を本体ケース３１にヒンジ結合して開閉自在としている。本体ケース３１の底面内側には電磁誘導コイル３３を取り付けると共に、該電磁誘導コイル３３の下方に温度検出センサー３４を取り付け、本体ケース３１内には電磁誘導コイル３３を駆動制御する炊飯制御用の基板３５を内蔵している。

前記炊飯器３０では、加熱炊飯時に内釜１０の内面から遠赤外線が放射され、かつ、遠赤外線の放射率が高いため炭炊きと同様な炊飯を行うことができる。
なお、本実施形態は電磁誘導加熱式の電気炊飯器に適用しているが、従来公知の電気式の炊飯器にも好適に適用できることは言うまでもない。

本発明のフッ素樹脂被覆アルミニウム板は、電磁誘導加熱式炊飯器の内釜に限らず、電気炊飯器にも好適に用いることができる。さらに、ガスオーブンレンジ、電気オーブンレンジ、電磁レンジ用の調理用加熱容器、フライパン、ジンギズカン鍋、ホットプレート用プレート等の各種の調理用加熱容器に適用することができる。

第１実施形態のフッ素樹脂被覆アルミニウム板を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。 第２実施形態の複合材を示す断面図である。 第３実施形態の複合材で形成した内釜の断面図である。 第４実施形態の炊飯器を示す概略断面図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１ 基材（アルミニウム合金板）
２ 磁性金属板（ステンレス板）
４ フッ素樹脂被覆層
４１ ベース層
４２ 中間層
４３ トップ層
７ 複合材
８ 銅メッキ層
１０ 内釜
１１ フィラー
３０ 炊飯器

Claims (7)

1. 純アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の表面に、フッ素樹脂からなる３層の積層体の被覆層を設けたフッ素樹脂被覆アルミニウム板であって、
   前記被覆層の３層は、前記基材表面に固着するベース層をＰＴＦＥからなる層とし、中間層をＰＦＡにフィラーを分散させたフィラー含有層とし、最表面のトップ層をＰＦＡからなる層とし、
   前記フィラー含有層は、該被覆層全体の０．０３〜２０質量％の遠赤外線放射用のフィラーを配合したフィラー含有層とし、前記フィラーとしてベントナイト、カオリン、シリカ、アルミナ、焼成体である海泥、ナノ粘土、木節、トルマリン及びコバルト・マンガン系黒色絵の具からなる群から選択される１種以上の遠赤外線放射材料を含み、該フィラーの平均粒径は０．５μｍ〜１００μｍとし、
   波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が９０％以上であり、
   前記ベース層の厚みは５〜８０μｍ、前記中間層の厚みは５〜８０μｍ、前記トップ層の厚みは５〜８０μｍとしているフッ素樹脂被覆アルミニウム板。
2. 前記遠赤外線放射用のフィラーは前記被覆層全体の１５質量％以下で配合されている請求項１に記載のフッ素樹脂被覆アルミニウム板。
3. 前記遠赤外線放射用のフィラーは前記被覆層全体の０．７質量％以下で配合されている請求項２に記載のフッ素樹脂被覆アルミニウム板。
4. 前記波長４〜８μｍの遠赤外線放射率が９２％を越えているものとしている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のフッ素樹脂被覆アルミニウム板。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のフッ素樹脂被覆アルミニウム板と、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル及びニッケル合金からなる群から選択される１種の磁性金属板とを積層一体化したクラッド材からなる複合材。
6. 請求項５に記載の複合材をプレス加工して形成した調理用加熱容器。
7. 請求項１に記載のフッ素樹脂被覆アルミニウム板または請求項５に記載の複合材から形成した調理用容器と、該調理用容器を加熱する加熱手段と、前記調理用容器の温度を検知する温度検知手段と、前記加熱手段を駆動制御する炊飯制御手段とを備えることを特徴とする炊飯器。

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