JP6125318B2 - Thermal spray composition and thermal spray coating - Google Patents

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Description

本発明は、加熱調理器などに付着した油や煮汁の焦げ付きを効果的に分解除去するのに有用な溶射組成物(溶射材料又は溶射剤)および溶射被膜並びに溶射被膜を備えた部材を製造する方法に関する。   The present invention manufactures a thermal spray composition (spraying material or spraying agent) useful for effectively decomposing and removing the burning of oil or boiling juice adhering to a heating cooker, a thermal spray coating, and a member provided with the thermal spray coating. Regarding the method.

加熱調理器などに油や煮汁などが付着すると、加熱により強固に密着した焦げ付きが生じる。このような油や煮汁の焦げ付きを分解除去する先行技術として、酸化触媒を添加して自己クリーニング機能を発現させるために琺瑯が提案されている。例えば、特開2002−322575公報(特許文献1)には、硼酸アルミニウムのウイスカーを1〜30重量%の割合で含む琺瑯釉薬により、焦げ付きを除去することが記載されている。特開2004−50764公報(特許文献2)には、酸化触媒からなるセルフクリーニング剤(酸化鉄、酸化マンガン、酸化銅のうち一種以上)を琺瑯釉薬に添加し、ステンレス綱の基材にセルフクリーニング層を形成することが開示されている。特開2007−3186公報(特許文献3)には、加熱調理器のヒーターで加熱される加熱室のステンレス鋼板に、酸化触媒からなるセルフクリーニング剤(酸化鉄、酸化マンガン、酸化銅のうち一種以上)を添加した琺瑯釉薬で、セルフクリーニング層を形成することが開示されている。   When oil, broth or the like adheres to a heating cooker or the like, scorching that is firmly adhered by heating occurs. As a prior art for decomposing and removing such burning of oil and soup, salmon has been proposed for adding an oxidation catalyst to exhibit a self-cleaning function. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-322575 (Patent Document 1) describes that scorching is removed with a glaze containing aluminum borate whiskers in a proportion of 1 to 30% by weight. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-50764 (Patent Document 2), a self-cleaning agent (one or more of iron oxide, manganese oxide, and copper oxide) made of an oxidation catalyst is added to the glaze and self-cleaning is performed on a stainless steel base material. Forming a layer is disclosed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-3186 (Patent Document 3) discloses a self-cleaning agent (one or more of iron oxide, manganese oxide, and copper oxide) made of an oxidation catalyst on a stainless steel plate in a heating chamber heated by a heater of a heating cooker. It is disclosed that a self-cleaning layer is formed with a glaze to which is added).

特開2010−249441公報(特許文献4)には、酸化マンガン、又は酸化マンガンおよび酸化セリウムを釉薬に添加した琺瑯で調理室の側面がセルフクリーニング処理(琺瑯処理)された加熱調理器が開示されている。さらに、特開平10−23973公報(特許文献5)には、加熱調理庫の内面にセルフクリーニング琺瑯で多孔質ライニングを施し、この多孔質ライニングを加熱する加熱手段(バーナ)を備えた加熱調理装置が記載されている。また、特開平5−203165公報(特許文献6)には、加熱調理器の加熱室の内壁に、低温活性のよい触媒粉末と水と界面活性剤と耐熱バインダーとを含む塗料を塗布して耐熱被膜を形成し、焼成により蒸発する水分および界面活性剤でパスを形成し、ポーラスなセルフクリーニング層を形成した加熱調理器が記載されている。この文献には、二酸化マンガン(γ−MnO)に金又は白金を0.1〜1重量%を混合した触媒粉末が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-249441 (Patent Document 4) discloses a cooking device in which a side surface of a cooking chamber is subjected to self-cleaning treatment (glazing treatment) by adding manganese oxide or manganese oxide and cerium oxide to the glaze. ing. Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 10-23973 (Patent Document 5) discloses a cooking device provided with a heating means (burner) for applying a porous lining to the inner surface of a cooking chamber with a self-cleaning scissor and heating the porous lining. Is described. Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-203165 (Patent Document 6) applies a paint containing a catalyst powder having good low-temperature activity, water, a surfactant and a heat-resistant binder to the inner wall of a heating chamber of a cooking device. A cooking device is described in which a film is formed, a path is formed with moisture and a surfactant that evaporates by firing, and a porous self-cleaning layer is formed. This document describes a catalyst powder in which 0.1 to 1% by weight of gold or platinum is mixed with manganese dioxide (γ-MnO 2 ).

上記焦げ付きの分解反応は、付着物をCxHyOz、酸化触媒をnOとすると、下記反応式で表される。 The burned decomposition reaction is represented by the following reaction formula, assuming that the deposit is CxHyOz and the oxidation catalyst is nO 2 .

CxHyOz + nO = xCO + y/2H
この分解反応において、理想的な反応では、付着汚れは全て炭酸ガスと水に分解除去されることになる。しかし、現状では、自己クリーニング作用によって加熱調理器等の付着汚れを完全に分解除去する琺瑯加工技術は確立していない。その理由は明確ではないが、汚れの組成が複雑なこと、汚れと付着面の温度が不均一で触媒作用が均一に進行しないこと、触媒活性に温度依存性のあることなどが考えられる。
CxHyOz + nO 2 = xCO 2 + y / 2H 2 O
In this decomposition reaction, in an ideal reaction, all attached dirt is decomposed and removed into carbon dioxide gas and water. However, at present, no soot processing technology has been established that completely decomposes and removes the attached dirt of a cooking device or the like by a self-cleaning action. The reason is not clear, but it is conceivable that the composition of the dirt is complicated, the temperature of the dirt and the adhesion surface is non-uniform and the catalytic action does not proceed uniformly, and the catalyst activity is temperature-dependent.

そして、付着面や加熱調理器内部の温度にもよるが、自己クリーニング作用で分解されずに残った汚れは、コーキング(炭化)が進行して硬さと付着力を増す。コーキングした汚れは、一般に水や重曹の水溶液中に浸漬する方法や燃焼・灰化する方法で除去されている。水中浸漬の方法は、汚れの付着しやすい部材又は部位を脱着可能な構造にする必要はあるものの、簡便な方法であり、低コストでコーキングした汚れを除去できる。しかし、前記水中浸漬の方法では、薬剤を必要とするとともに、有効に除去する場合には、汚れと付着面の間に水が浸入しやすくするため、基板(基材)表面を親水化する必要がある。前記特許文献5では調理器内に配置したバーナにより汚れを効果的に燃焼・灰化している。しかし、バーナを用いる方法では、調理器の構造によってはバーナの設置が困難な場合があるだけでなく、調理器の構造が複雑化し高コスト化を余儀なくされる。   And depending on the adhesion surface and the temperature inside the cooking device, the dirt remaining without being decomposed by the self-cleaning action increases coking (carbonization) and increases hardness and adhesion. Caulked dirt is generally removed by dipping in an aqueous solution of water or baking soda, or by burning and ashing. The method of immersion in water is a simple method, although it is necessary to make a member or part to which dirt easily adheres have a detachable structure, and can remove caulked dirt at low cost. However, in the above-mentioned immersion method, a chemical is required, and in the case of effective removal, the surface of the substrate (base material) needs to be hydrophilized so that water can easily enter between the dirt and the adhesion surface. There is. In Patent Document 5, dirt is effectively burned and ashed by a burner arranged in a cooker. However, in the method using the burner, not only the installation of the burner may be difficult depending on the structure of the cooker, but the structure of the cooker becomes complicated and the cost is inevitably increased.

さらに、前記のように、加熱調理器などで多用されている琺瑯加工は、金属基板(基材)の酸洗い、下地琺瑯の塗布、艶出し琺瑯の塗布、焼き付けなどの多くの工程を含んでおり、しかも設置式の専用設備で行われている。そのため、琺瑯加工は対象物の形状および寸法に対する自由度が小さく、既設構造物(例えば、建物、橋梁、船舶、車両、機械など)に組み込まれている部材への施工や現場での加工および施工は実質上困難である。さらに、前記酸洗いは琺瑯と基板との密着強度を高めるための必須な処理であり、この工程で発生するスラッジおよび排水の処理対策は、琺瑯加工業界の大きな課題になっている。   Furthermore, as described above, the cocoon processing frequently used in a cooking device includes many processes such as pickling of a metal substrate (base material), application of a base candy, application of a polishing candy, and baking. In addition, it is carried out with dedicated installation equipment. For this reason, dredging has a small degree of freedom with respect to the shape and dimensions of the object, and it can be applied to members built in existing structures (for example, buildings, bridges, ships, vehicles, machines, etc.) or on-site processing and construction. Is practically difficult. Further, the pickling is an indispensable treatment for increasing the adhesion strength between the cocoon and the substrate, and the countermeasure for treating sludge and waste water generated in this process has become a major issue in the cocoon processing industry.

なお、WO96/27694(特許文献7)には、鋼鉄基材の表面に、金属,セラミックスおよびそのサーメットから選ばれた溶射材料を溶射して溶射被膜を形成し、この溶射被膜の表面に、ガラス質被膜を形成し、前記溶射被膜と複合化させ、耐食性および耐溶融金属性に優れる複合被膜を有する部材を製造することが記載されている。この文献には、トップコートのガラス質被膜用フリットとして、10重量%B−25重量%NaO−5重量%CaO−60重量%SiO、8重量%ZnO−18重量%CaO−10重量%B−64重量%SiOを用いて塗布し焼成したことも記載されている。また、この文献は、溶射によりガラス質被膜を形成することも触れているが、その詳細については記載がない。 In WO96 / 27694 (Patent Document 7), a sprayed material selected from metals, ceramics and cermets thereof is sprayed on the surface of a steel substrate to form a sprayed coating. It describes that a member having a composite coating that is excellent in corrosion resistance and molten metal resistance is formed by forming a quality coating and combining it with the thermal spray coating. This document describes 10% by weight B 2 O 3 -25% by weight Na 2 O-5% by weight CaO-60% by weight SiO 2 , 8% by weight ZnO-18% by weight CaO as a frit for a glassy film of a top coat. It is also described that coating and baking were performed using −10 wt% B 2 O 3 —64 wt% SiO 2 . This document also mentions that a glassy film is formed by thermal spraying, but there is no description about the details.

さらに、特開平10−288593号公報(特許文献8)には、酸化触媒と被膜形成粉体とをプラズマ溶射して、酸化触媒を含有する多孔体層を形成したガスセンサ、酸化触媒を分散保持した琺瑯被膜で、酸化触媒を含有する多孔体層を形成したガスセンサが記載されている。しかし、この文献には、琺瑯被膜の詳細については記載がない。   Further, in JP-A-10-288593 (Patent Document 8), a gas sensor in which a porous layer containing an oxidation catalyst is formed by plasma spraying an oxidation catalyst and a film-forming powder, and the oxidation catalyst are dispersed and held. A gas sensor in which a porous body layer containing an oxidation catalyst is formed with a soot coating is described. However, this document does not describe details of the soot coating.

特開2002−322575公報(特許請求範囲、段落[0030])JP 2002-322575 A (Claims, paragraph [0030]) 特開2004−50764公報(特許請求範囲)JP 2004-50764 A (Claims) 特開2007−3186公報(特許請求範囲)JP 2007-3186 (Claims) 特開2010−249441公報(特許請求範囲)JP 2010-249441 A (Claims) 特開平10−23973公報(特許請求範囲)JP-A-10-23973 (Claims) 特開平5−203165公報(特許請求範囲、段落[0010])JP-A-5-203165 (Claims, paragraph [0010]) WO96/27694(特許請求範囲、第10頁11行〜14行および第14頁1行〜7行)WO96 / 27694 (Claims, page 10, line 11 to line 14 and page 14, line 1 to line 7) 特開平10−288593号公報(特許請求範囲、段落[0041][0042][0078][0079])JP 10-288593 A (claims, paragraphs [0041] [0042] [0078] [0079])

従って、本発明の目的は、付着汚れを自己クリーニング作用によって効果的に分解除去可能な琺瑯様自己クリーニング層を形成するために有用な溶射材料、この溶射材料を用いた溶射膜(溶射被膜)およびその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a thermal spray material useful for forming a soot-like self-cleaning layer capable of effectively decomposing and removing adhered dirt by a self-cleaning action, a thermal spray film (spray coating) using the thermal spray material, and It is in providing the manufacturing method.

本発明の他の目的は、溶射という簡単な操作で、琺瑯様自己クリーニング層を形成するために有用な溶射材料、この溶射材料を用いた溶射膜(溶射被膜)およびその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a sprayed material useful for forming a soot-like self-cleaning layer by a simple operation called spraying, a sprayed film (sprayed coating) using the sprayed material, and a method for producing the same. It is in.

本発明のさらに他の目的は、酸洗などの多くの工程で処理をしなくても、基板(基材)と高い密着強度で密着可能な琺瑯様自己クリーニング層を形成するために有用な溶射材料、この溶射材料を用いた溶射膜(溶射被膜)およびその製造方法を提供することにある。   Yet another object of the present invention is a thermal spray useful for forming a self-cleaning layer that can be adhered to a substrate (base material) with high adhesion strength without being processed in many steps such as pickling. The object is to provide a material, a sprayed film (sprayed coating) using the sprayed material, and a manufacturing method thereof.

本発明の別の目的は、琺瑯様自己クリーニング層を形成する対象物の形状および寸法並びに材質に対する自由度が大きく、工場および現場で大気中を含め各種雰囲気中で被膜形成が可能な溶射材料、この溶射材料を用いた溶射膜(溶射被膜)およびその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is a thermal spray material capable of forming a coating in various atmospheres including the atmosphere at the factory and the field, with a large degree of freedom with respect to the shape and size of the object forming the soot-like self-cleaning layer and the material, An object of the present invention is to provide a sprayed film (sprayed coating) using this sprayed material and a method for manufacturing the same.

本発明者らは、溶射技術の優れた特徴に着目し、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、ガラスフリットが溶射により高い被膜成形能を発現すること、ガラスフリットに無機酸化触媒を添加して溶射すると、加熱調理器などの付着汚れを自己クリーニング作用によって効果的に分解除去可能な溶射被膜(琺瑯様被膜)を形成できること、さらに酸化触媒による酸化触媒作用に加えて親水化作用を付与した機能被膜を形成すると、油や煮汁の焦げ付きの分解除去に有効な触媒作用と親水作用とを有し、加熱調理器などに付着した汚れ、特にコーキングした汚れであっても容易に除去できることを見いだし、本発明を完成した。   The inventors of the present invention focused on the excellent features of the thermal spraying technology, and as a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the glass frit exhibited a high film forming ability by thermal spraying, and an inorganic oxidation catalyst was added to the glass frit. When sprayed, it is possible to form a sprayed coating that can be effectively decomposed and removed by a self-cleaning action to remove dirt adhered to a heating cooker, etc., and in addition to the oxidation catalytic action by an oxidation catalyst, it has been made hydrophilic. It has been found that when a functional film is formed, it has a catalytic action and a hydrophilic action effective in removing the burnt oil and boiled juice with scorch, and it can be easily removed even if it adheres to cooking equipment, especially caulked dirt. The present invention has been completed.

すなわち、本発明の溶射組成物(溶射材料又は溶射剤)は、溶射被膜を形成可能なガラスフリットと、少なくとも無機酸化触媒とを含む。   That is, the thermal spray composition (thermal spray material or thermal spray agent) of the present invention includes a glass frit capable of forming a thermal spray coating and at least an inorganic oxidation catalyst.

コーティング技術の1つである溶射は、溶融又は溶融に近い状態に加熱した粒子状の溶射材料を基材に吹き付けて被膜形成を行う完全なドライプロセスである。そのため、対象物の形状、寸法および材質に対する自由度は極めて大きく、大気中は勿論、各種雰囲気中での被膜形成が可能である。さらに、工場および現場での施工も可能であるという優れた特徴がある。これら溶射技術の応用によって、酸化触媒作用による自己クリーニング性を有する溶射被膜を容易に形成できる。   Thermal spraying, which is one of the coating techniques, is a complete dry process in which a coating is formed by spraying a particulate thermal spray material heated to a molten state or a state close to melting onto a substrate. Therefore, the degree of freedom with respect to the shape, size, and material of the object is extremely large, and it is possible to form a film in various atmospheres as well as in the atmosphere. Furthermore, it has an excellent feature that it can be installed in a factory and on-site. By applying these thermal spraying techniques, it is possible to easily form a thermal spray coating having a self-cleaning property by an oxidation catalytic action.

さらに、溶射被膜の基本的性質は、出発材料である溶射材料の化学的成分に由来するので、溶射材料の選定によって、耐食性、耐熱性、耐摩耗性、電気絶縁性、撥水性、親水性などの各種の機能性被膜を比較的容易に形成できる。このような特徴を有する溶射は、「中小企業のものづくり基盤技術の高度化に関する法律」(平成18年6月13日施行)において、最も重要な産業基盤技術の1つとして指定され、広範な産業分野で利用されている。このような点から、本発明は、用途に応じて広範に適用でき、有用性が高い。   Furthermore, since the basic properties of the thermal spray coating are derived from the chemical components of the thermal spray material that is the starting material, depending on the choice of thermal spray material, corrosion resistance, heat resistance, wear resistance, electrical insulation, water repellency, hydrophilicity, etc. These various functional coatings can be formed relatively easily. Thermal spraying with such characteristics is designated as one of the most important industrial basic technologies in the “Law on Advancement of Manufacturing Basic Technology for Small and Medium Enterprises” (enforced on June 13, 2006). Used in the field. From such a point, the present invention can be widely applied according to the use and has high utility.

本発明の溶射組成物において、無機酸化触媒は、低温活性型酸化触媒と、高温活性型酸化触媒とを含んでいてもよい。さらに、前記組成物は、(1)親水性金属酸化物で構成された無機酸化触媒、又は(2)無機酸化触媒と親水性金属酸化物とを含んでいてもよい。さらに、本発明の溶射組成物(溶射材料又は溶射剤)は、溶射被膜を形成可能なガラスフリットと、無機酸化触媒と、親水性金属酸化物とを含んでおり、前記無機酸化触媒は、低温活性型酸化触媒と、高温活性型酸化触媒とを含んでいてもよい。   In the thermal spray composition of the present invention, the inorganic oxidation catalyst may contain a low temperature active oxidation catalyst and a high temperature active oxidation catalyst. Furthermore, the composition may contain (1) an inorganic oxidation catalyst composed of a hydrophilic metal oxide, or (2) an inorganic oxidation catalyst and a hydrophilic metal oxide. Furthermore, the thermal spray composition (spraying material or thermal spraying agent) of the present invention includes a glass frit capable of forming a thermal spray coating, an inorganic oxidation catalyst, and a hydrophilic metal oxide. An active oxidation catalyst and a high temperature active oxidation catalyst may be included.

前記親水性金属酸化物を、酸化触媒として用い、又は酸化触媒に加えて用いると、溶射被膜の酸化触媒作用および親水化作用により、コーキングした汚れであっても酸化分解できるとともに、親水化被膜とコーキング汚れとの間に水が侵入しやすくなり、汚れをより有効に除去できる。   When the hydrophilic metal oxide is used as an oxidation catalyst or in addition to the oxidation catalyst, it can be oxidatively decomposed even with caulked dirt by the oxidation catalytic action and hydrophilization action of the sprayed coating, Water can easily enter between caulking dirt and dirt can be removed more effectively.

なお、無機酸化触媒は、周期表第3族〜第12族に属する遷移金属の酸化物およびリン酸塩から選択された少なくとも一種であってもよい。また、低温活性型無機酸化触媒は、周期表第6族〜第11族に属する金属元素の酸化物から選択された少なくとも一種であってもよい。高温活性型無機酸化触媒は、周期表第4族、第5族、第8族、第11族、第12族に属する金属元素の酸化物およびリン酸塩から選択された少なくとも一種であってもよい。なお、低温活性型無機酸化触媒と高温活性型酸化触媒としては互いに異種の酸化触媒が使用される。例えば、低温活性型酸化触媒において、第8族金属元素の価数は2価であり、第11族金属元素の価数は1価である場合が多い。また、高温活性型酸化触媒において、周期表第8族金属元素の価数は3価であり、第11族金属元素の価数は2価である場合が多い。低温活性型無機酸化触媒と、高温活性型無機酸化触媒との割合は、例えば、前者/後者(重量比)=5/95〜97/3程度であってもよい。   The inorganic oxidation catalyst may be at least one selected from oxides and phosphates of transition metals belonging to Groups 3 to 12 of the periodic table. Further, the low temperature active inorganic oxidation catalyst may be at least one selected from oxides of metal elements belonging to Groups 6 to 11 of the periodic table. The high temperature active inorganic oxidation catalyst may be at least one selected from oxides and phosphates of metal elements belonging to Group 4, Group 5, Group 8, Group 11, Group 12 of the periodic table. Good. In addition, different types of oxidation catalysts are used as the low temperature active inorganic oxidation catalyst and the high temperature active oxidation catalyst. For example, in a low-temperature activated oxidation catalyst, the valence of the Group 8 metal element is often divalent, and the valence of the Group 11 metal element is often monovalent. Further, in a high-temperature active oxidation catalyst, the valence of the Group 8 metal element of the periodic table is often trivalent, and the valence of the Group 11 metal element is often divalent. The ratio of the low temperature active inorganic oxidation catalyst and the high temperature active inorganic oxidation catalyst may be, for example, the former / the latter (weight ratio) = about 5/95 to 97/3.

また、親水性金属酸化物は、周期表第1族〜第4族、第6族、第7族、第9族、第10族、第12族および第13族に属する金属元素の酸化物から選択された少なくとも一種であってもよい。なお、親水性金属酸化物としては、無機酸化触媒とは異なる種類の金属酸化物が使用できる。例えば、無機酸化触媒は、周期表第3族、第5族〜第12族に属する遷移金属の酸化物およびリン酸塩から選択された少なくとも一種であり、親水性金属酸化物は、周期表第1族〜第4族および第13族に属する金属元素の酸化物から選択された少なくとも一種であってもよい。   Further, the hydrophilic metal oxide is composed of oxides of metal elements belonging to Groups 1 to 4, Group 6, Group 7, Group 9, Group 10, Group 12, and Group 13 of the periodic table. It may be at least one selected. In addition, as a hydrophilic metal oxide, the kind of metal oxide different from an inorganic oxidation catalyst can be used. For example, the inorganic oxidation catalyst is at least one selected from oxides and phosphates of transition metals belonging to Groups 3 and 5 to 12 of the periodic table. It may be at least one selected from oxides of metal elements belonging to Group 1 to Group 4 and Group 13.

無機酸化触媒および親水性金属酸化物の使用量は、溶射被膜の特性を損なわない範囲で選択できる。無機酸化触媒の含有量は、例えば、ガラスフリット100重量部に対して、5〜100重量部程度であってもよく、親水性金属酸化物の含有量は、ガラスフリット100重量部に対して、5〜60重量部程度であってもよい。なお、無機酸化触媒と親水性金属酸化物との総量(無機酸化触媒が親水性金属酸化物であるときは、無機酸化触媒の使用量)は、ガラスフリット100重量部に対して、10〜100重量部程度であってもよい。また、無機酸化触媒と親水性金属酸化物との割合は、例えば、前者/後者(重量比)=10/90〜90/10程度であってもよい。   The usage-amount of an inorganic oxidation catalyst and a hydrophilic metal oxide can be selected in the range which does not impair the characteristic of a sprayed coating. The content of the inorganic oxidation catalyst may be, for example, about 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the glass frit, and the content of the hydrophilic metal oxide is based on 100 parts by weight of the glass frit. It may be about 5 to 60 parts by weight. The total amount of the inorganic oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide (the amount of the inorganic oxidation catalyst used when the inorganic oxidation catalyst is a hydrophilic metal oxide) is 10 to 100 with respect to 100 parts by weight of the glass frit. It may be about parts by weight. The ratio of the inorganic oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide may be, for example, the former / the latter (weight ratio) = about 10/90 to 90/10.

本発明の溶射組成物(溶射材料)の形態は特に制限されず、例えば、粉末状、顆粒状、ペレット状、ロッド状などの形態であってもよい。また、溶射組成物(溶射材料)は、熱分解性樹脂の中空筒体内に充填してもよい。   The form of the thermal spray composition (thermal spray material) of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a powder form, a granule form, a pellet form, a rod form, or the like. The thermal spray composition (thermal spray material) may be filled in a hollow cylinder of a thermally decomposable resin.

本発明は、前記溶射組成物(溶射材料)で形成された溶射被膜(自己クリーニング性を有する溶射被膜、特に琺瑯様被膜)も包含する。   The present invention also includes a thermal spray coating (a thermal spray coating having a self-cleaning property, particularly a soot-like coating) formed of the thermal spray composition (thermal spray material).

さらに、本発明は、基材に対して前記溶射組成物を溶射し、溶射被膜を形成する方法、並びに基材に対して前記溶射組成物を溶射し、溶射被膜を備えた部材を製造する方法も包含する。   Furthermore, the present invention provides a method for spraying the thermal spray composition on a base material to form a thermal spray coating, and a method for spraying the thermal spray composition on the base material to produce a member provided with the thermal spray coating. Is also included.

なお、本明細書中、「親水性金属酸化物」とは、電気陰性度が1.8以下の元素の酸化物(又は金属酸化物)を意味する。   In the present specification, “hydrophilic metal oxide” means an oxide (or metal oxide) of an element having an electronegativity of 1.8 or less.

本発明に係る溶射組成物(溶射材料)は、酸化触媒作用および自己クリーニング作用により、加熱調理器などに付着した汚れ(油や煮汁などの焦げ付き)を容易に分解除去できる。また、溶射という簡単な操作で、琺瑯様被膜(自己クリーニング層)を形成できるだけでなく、酸洗などの多くの工程で処理をしなくても、基板(基材)と高い密着強度で密着可能な琺瑯様自己クリーニング層を形成できる。さらに、親水性金属酸化物を酸化触媒として又は酸化触媒に加えて用いると、触媒作用と親水作用との相乗効果によって、従来困難であった焦げ付きをさらに容易に分解除去できる。特に、触媒作用による分解だけでなく、親水作用により、コーキングした汚れを除去するのに有効である。また、対象物の形状および寸法並びに材質に対する自由度が大きく、工場および現場で大気中を含め各種雰囲気中で琺瑯様自己クリーニング層を容易に形成できる。   The thermal spray composition (spray material) according to the present invention can easily decompose and remove dirt (burned oil, boiled juice, etc.) adhering to a heating cooker or the like by an oxidation catalytic action and a self-cleaning action. In addition, a simple operation called thermal spraying can not only form a cocoon-like film (self-cleaning layer), but it can adhere to the substrate (base material) with high adhesion strength without processing in many processes such as pickling. A self-cleaning layer can be formed. Furthermore, when a hydrophilic metal oxide is used as an oxidation catalyst or in addition to the oxidation catalyst, the scorch that has been difficult in the past can be more easily decomposed and removed by the synergistic effect of the catalytic action and the hydrophilic action. In particular, it is effective for removing caulked dirt not only by decomposition by catalytic action but also by hydrophilic action. In addition, the degree of freedom with respect to the shape and size of the object and the material is large, and the soot-like self-cleaning layer can be easily formed in various atmospheres including the atmosphere at the factory and the site.

実施例1,2,8および比較例1の溶射材料で形成した被膜のX線回折パターンを示す図である。It is a figure which shows the X-ray-diffraction pattern of the film formed with the thermal spray material of Example 1, 2, 8 and the comparative example 1. FIG. 比較例1の溶射材料で形成した被膜上の汚れを、温度200℃、300℃、350℃で2時間加熱処理したときの顕微赤外線(IR)スペクトルの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of a micro infrared ray (IR) spectrum when the stain | pollution | contamination on the film formed with the thermal spray material of the comparative example 1 is heat-processed at the temperature of 200 degreeC, 300 degreeC, and 350 degreeC for 2 hours. 実施例3の溶射材料で形成した被膜上の汚れを、温度200℃、300℃、350℃で2時間加熱処理したときの顕微IRスペクトルの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of microscopic IR spectrum when the stain | pollution | contamination on the film formed with the thermal spray material of Example 3 is heat-processed at the temperature of 200 degreeC, 300 degreeC, and 350 degreeC for 2 hours. 実施例1および実施例2の溶射材料で形成した被膜上の汚れについて、加熱処理温度とIR吸収強度比(1740cm−1)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between heat processing temperature and IR absorption intensity ratio (1740cm < -1 >) about the stain | pollution | contamination on the film formed with the thermal spray material of Example 1 and Example 2. FIG.

本発明の溶射組成物(溶射材料又は溶射剤)は、溶射被膜を形成可能なガラスフリットと、少なくとも無機酸化触媒とを含んでいる。   The thermal spray composition (thermal spray material or thermal spray agent) of the present invention includes a glass frit capable of forming a thermal spray coating and at least an inorganic oxidation catalyst.

[ガラスフリット]
前記ガラスフリットの種類は、特に限定されず、琺瑯用ガラスフリット、例えば、骨格主成分として、酸化ケイ素SiOを含む酸化ケイ素系フリット、酸化ホウ素Bを含む酸化ホウ素系フリット、酸化リンPを含む酸化リン系フリットなどの琺瑯用ガラスフリット(非特許文献1、社団法人日本琺瑯工業会編「ほうろう技術ガイドブック」(1996))などが例示できる。ガラスフリットは、少なくとも酸化ケイ素SiOを含む酸化ケイ素系フリット、少なくとも酸化ホウ素Bを含む酸化ホウ素系フリットである場合が多い。特に、好ましいガラスフリットは酸化ケイ素系フリットである。ガラスフリットの主成分は天然鉱物を原料にしていてもよい。なお、骨格主成分としては、通常、SiOなどのように、酸化触媒活性を示さない成分が用いられる。
[Glass frit]
The kind of the glass frit is not particularly limited, and is a glass frit for glazing, for example, a silicon oxide frit containing silicon oxide SiO 2 as a skeleton main component, a boron oxide frit containing boron oxide B 2 O 3, and phosphorus oxide. Examples include glass frit for glazing such as phosphorous oxide-based frit containing P 2 O 5 (Non-patent Document 1, “Enamel Technology Guidebook” (1996) edited by the Japan Society of Food Industry). The glass frit is often a silicon oxide frit containing at least silicon oxide SiO 2 and a boron oxide frit containing at least boron oxide B 2 O 3 . Particularly preferred glass frit is a silicon oxide frit. The main component of the glass frit may be a natural mineral. As the skeleton main component, a component that does not exhibit oxidation catalyst activity, such as SiO 2 , is usually used.

前記琺瑯用ガラスフリットは、グランドコート(下引き)用、およびカバーコート(上引き)用に分類される場合がある。本発明の溶射材料は、グランドコート用又はカバーコート用の如何に係らず、最表層(トップコート)を形成可能なガラスフリットであればよい。なお、琺瑯用ガラスフリットは、骨格主成分と副(修飾)成分とからなる多成分系であり(前記非特許文献1)、琺瑯加工では不明成分をノウハウとして添加することも珍しくないので、琺瑯被膜の組成はかなり複雑である。   The glass frit for scissors may be classified into a ground coat (undercoat) and a cover coat (upward). The thermal spray material of the present invention may be a glass frit capable of forming the outermost layer (top coat) regardless of whether it is for ground coat or cover coat. The glass frit for glazing is a multi-component system composed of a skeleton main component and a secondary (modifying) component (Non-Patent Document 1), and it is not uncommon to add an unknown component as know-how in glazing processing. The composition of the coating is quite complex.

[無機酸化触媒]
無機酸化触媒としては、酸化反応、特に気相接触反応を触媒する種々の無機酸化触媒が使用できる。無機酸化触媒は、通常、周期表第3族〜第12族(好ましくは周期表第4族から第12族)に属する遷移金属を中心とする金属酸化物およびリン酸塩から選択でき、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。無機酸化触媒は、低温活性型触媒と高温活性型触媒とに分類でき、いずれのタイプの酸化触媒であってもよいが、少なくとも低温活性型酸化触媒を含む場合が多く、広い温度範囲で高い触媒活性を発現させるため、両者を併用するのが好ましい。なお、低温活性型触媒および高温活性型触媒については、「触媒化学概論」斯波ら、共立出版(1971)第221頁〜第224頁を参照できる。低温活性型酸化触媒は、p型酸化物半導体に属し、高温活性型酸化触媒は、n型酸化物半導体に属する。なお、無機酸化触媒は粉末状の形態で使用できる。
[Inorganic oxidation catalyst]
As the inorganic oxidation catalyst, various inorganic oxidation catalysts that catalyze an oxidation reaction, particularly a gas phase contact reaction can be used. The inorganic oxidation catalyst can usually be selected from metal oxides and phosphates mainly composed of transition metals belonging to Group 3 to Group 12 of the periodic table (preferably Group 4 to Group 12 of the periodic table). Or it can be used in combination of two or more. The inorganic oxidation catalyst can be classified into a low-temperature active catalyst and a high-temperature active catalyst, and any type of oxidation catalyst may be used, but at least a low-temperature active oxidation catalyst is often included, and the catalyst is high in a wide temperature range. In order to express the activity, it is preferable to use both in combination. As for the low-temperature active catalyst and the high-temperature active catalyst, “Introduction to Catalytic Chemistry”, Sonami et al., Kyoritsu Shuppan (1971), pages 221 to 224 can be referred to. The low temperature active oxidation catalyst belongs to a p-type oxide semiconductor, and the high temperature active oxidation catalyst belongs to an n-type oxide semiconductor. The inorganic oxidation catalyst can be used in a powder form.

低温活性型酸化触媒としては、例えば、周期表第6族元素(Cr,Moなど)、第7族元素(Mnなど)、第8族元素(Fe,Ruなど)、第9族元素(Co,Rh,Irなど)、第10族元素(Niなど)、第11族元素(Cuなど)などの金属元素の酸化物が例示できる。これらの金属酸化物において、金属元素の価数は、元素の種類に応じて1価〜4価程度であってもよく、第8族元素は2価、第11族元素は1価である場合が多い。低温活性型酸化触媒としては、前記文献(「触媒化学概論」)において、一酸化炭素の酸化に対する活性序列において、低温(150℃以下)で活性な触媒として分類されている金属酸化物、例えば、CoO、CuO、Cr、NiO、MnO、MnO、FeO、AgO、Coなどが例示できる。これらの低温型酸化触媒は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましい低温活性型酸化触媒はCoO、CuO、NiO、MnOなどである。 Examples of the low temperature active oxidation catalyst include, for example, Group 6 elements (Cr, Mo, etc.), Group 7 elements (Mn, etc.), Group 8 elements (Fe, Ru, etc.), Group 9 elements (Co, Ru, etc.). Rh, Ir, etc.), Group 10 elements (Ni, etc.), Group 11 elements (Cu, etc.) and other metal element oxides can be exemplified. In these metal oxides, the valence of the metal element may be about 1 to 4 depending on the type of element, the group 8 element is divalent, and the group 11 element is monovalent There are many. Examples of the low-temperature active oxidation catalyst include metal oxides classified as active catalysts at low temperatures (150 ° C. or lower) in the activity sequence for the oxidation of carbon monoxide in the above-mentioned document (“Introduction to Catalytic Chemistry”), for example, Examples thereof include CoO, Cu 2 O, Cr 2 O 3 , NiO, MnO 2 , MnO, FeO, Ag 2 O, and Co 3 O 4 . These low-temperature oxidation catalysts can be used alone or in combination of two or more. Preferred low temperature active oxidation catalysts are CoO, Cu 2 O, NiO, MnO 2 and the like.

また、高温活性型酸化触媒としては、例えば、周期表第5族元素(V,Ceなど)、第8族元素(Fe,Ruなど)、第11族元素(Cuなど)、第12族元素(Znなど)などの金属元素の酸化物およびリン酸塩である場合が多い。これらの金属酸化物およびリン酸塩において、金属元素の価数は、元素の種類に応じて2価、3価又は5価(特に2価)である場合が多く、周期表第8族元素では3価、第11族元素では2価である場合が多い。高温活性型酸化触媒としては、前記文献(「触媒化学概論」)において、一酸化炭素の酸化に対する活性序列において、高温(150〜400℃)で活性な触媒として分類されている金属酸化物およびリン酸塩、例えば、CuO、Fe、ZnO、CeO、V、V5、FePOなどが例示できる。これらの高温活性型酸化触媒も単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。好ましい高温活性型酸化触媒は、CuO、Fe、ZnO、CeO、FePOなどである。 In addition, examples of the high-temperature active oxidation catalyst include, for example, Group 5 elements (V, Ce, etc.), Group 8 elements (Fe, Ru, etc.), Group 11 elements (Cu, etc.), Group 12 elements ( In many cases, oxides and phosphates of metal elements such as Zn). In these metal oxides and phosphates, the valence of the metal element is often divalent, trivalent or pentavalent (particularly divalent) depending on the type of the element. Trivalent and group 11 elements are often divalent. As the high-temperature active oxidation catalyst, metal oxides and phosphors classified as active catalysts at high temperatures (150 to 400 ° C.) in the activity sequence for the oxidation of carbon monoxide in the above-mentioned document (“Introduction to Catalytic Chemistry”). Examples of the acid salt include CuO, Fe 2 O 3 , ZnO, CeO 2 , V 2 O 3 , V 2 O 5, and FePO 4 . These high-temperature active oxidation catalysts can also be used alone or in combination of two or more. Preferred high temperature active oxidation catalysts are CuO, Fe 2 O 3 , ZnO, CeO 2 , FePO 4 and the like.

なお、触媒活性を示さない酸化物であっても、複合化することにより触媒活性が大きくなる場合がある。このような複合酸化物(例えば、TiOとZrOとの複合酸化物などの周期表第4族元素などの複合酸化物)は、酸化触媒(例えば、高温活性型酸化触媒など)に分類できる。 Note that even if an oxide does not exhibit catalytic activity, the catalytic activity may be increased by compounding. Such complex oxides (for example, complex oxides such as Group 4 elements of the periodic table such as complex oxides of TiO 2 and ZrO 2 ) can be classified as oxidation catalysts (for example, high temperature active oxidation catalysts). .

酸化触媒の使用量は、ガラスフリット100重量部に対して、例えば、5〜100重量部、好ましくは7〜75重量部(例えば、8〜70重量部)、さらに好ましくは10〜60重量部(例えば、12〜55重量部)程度であってもよい。また、酸化触媒の割合は、溶射材料の全重量に対して1〜50重量%程度の範囲から選択でき、例えば、3〜35重量%(例えば、4〜32重量%)、好ましくは5〜30重量%(例えば、7〜30重量%)、さらに好ましくは10〜30重量%(例えば、12〜25重量%)程度であってもよい。酸化触媒の含有量が少なすぎると、汚れの分解機能が低下し、多すぎると、触媒の種類および溶射条件にもよるが、被膜の非晶質化が低下する傾向(結晶化の傾向)を示すとともに流動性の低下を招くおそれがある。   The amount of the oxidation catalyst used is, for example, 5 to 100 parts by weight, preferably 7 to 75 parts by weight (for example, 8 to 70 parts by weight), more preferably 10 to 60 parts by weight (100 parts by weight of the glass frit). For example, it may be about 12 to 55 parts by weight. The ratio of the oxidation catalyst can be selected from a range of about 1 to 50% by weight with respect to the total weight of the sprayed material, for example, 3 to 35% by weight (for example, 4 to 32% by weight), preferably 5 to 30%. It may be about 10% by weight (for example, 7 to 30% by weight), more preferably about 10 to 30% by weight (for example, 12 to 25% by weight). If the content of the oxidation catalyst is too small, the decomposition function of the soil is lowered, and if it is too much, the film becomes amorphous (a tendency to crystallize), depending on the type of catalyst and spraying conditions. In addition to this, there is a risk of lowering fluidity.

低温活性型酸化触媒と高温活性型酸化触媒との割合は、前者/後者(重量比)=1/99〜99/1程度の広い範囲から選択でき、通常、5/95〜97/3(例えば、7/93〜95/5)、好ましくは10/90〜90/10(例えば、15/85〜80/20)程度であってもよい。なお、低温活性型酸化触媒の割合が多くなると、低温での汚れが除去しやすくなる。   The ratio between the low temperature active oxidation catalyst and the high temperature active oxidation catalyst can be selected from a wide range of the former / the latter (weight ratio) = 1/99 to 99/1, and is usually 5/95 to 97/3 (for example, 7/93 to 95/5), preferably 10/90 to 90/10 (for example, 15/85 to 80/20). In addition, when the ratio of the low temperature active type oxidation catalyst is increased, it becomes easier to remove dirt at a low temperature.

[親水性金属酸化物]
本発明の溶射組成物(溶射材料)は、親水性金属酸化物を含み、触媒作用と親水作用とを有する琺瑯様被膜を形成するのが好ましい。すなわち、好ましい態様では、本発明の溶射組成物(溶射材料又は溶射剤)は、溶射被膜を形成可能なガラスフリットと、無機酸化触媒と、親水性金属酸化物とを含んでいる。なお、ガラスフリット(又は琺瑯用ガラスフリット)は、骨格主成分の他、副成分(修飾成分)として、密着剤、融剤、乳白剤、着色剤などを含む多成分系である。すなわち、組成任意性という特徴から、添加する親水性金属酸化物の種類は、酸化触媒よりもさらに広く、例えば、周期表第1族から周期表第14族に存在する元素(金属元素)の酸化物(金属酸化物)が例示できる。なお、無機酸化物の選定に際しては、人体・環境への安全性、耐久性、入手の容易さ、コストなどを考慮する必要がある。
[Hydrophilic metal oxide]
The thermal spray composition (thermal spray material) of the present invention preferably contains a hydrophilic metal oxide and forms a soot-like film having a catalytic action and a hydrophilic action. That is, in a preferred embodiment, the thermal spray composition (thermal spray material or thermal spray agent) of the present invention includes a glass frit capable of forming a thermal spray coating, an inorganic oxidation catalyst, and a hydrophilic metal oxide. The glass frit (or glass frit for glazing) is a multi-component system including an adhesive, a flux, an opacifier, a colorant, and the like as a subcomponent (modifying component) in addition to a skeleton main component. That is, because of the characteristic of compositional freedom, the types of hydrophilic metal oxides to be added are wider than those of oxidation catalysts. For example, oxidation of elements (metal elements) present in Group 1 to Group 14 of the Periodic Table is possible. An example (metal oxide) can be illustrated. In selecting an inorganic oxide, it is necessary to consider safety to the human body and environment, durability, availability, cost, and the like.

周知のように固体材料の親水性は、その化学組成と表面粗さに依存する。表面粗さが一定の場合には、イオン結合割合の大きな化合物(共有結合割合の小さな化合物)がより顕著な親水性を発現する。このため、親水性金属酸化物の選定に当たってはイオン結合割合の大小を1つの目安にすることができる。   As is well known, the hydrophilicity of a solid material depends on its chemical composition and surface roughness. When the surface roughness is constant, a compound having a large ionic bond ratio (a compound having a small covalent bond ratio) exhibits more remarkable hydrophilicity. For this reason, in selecting a hydrophilic metal oxide, the magnitude of the ionic bond ratio can be used as a guide.

前記イオン結合の割合は、元素AおよびBの電気陰性度をそれぞれχおよびχとすると、PA−B=1−exp{(−1/4)(χA−χ}で与えられる(非特許文献2、窯業協会編集委員会編「セラミックスの化学」(1982))。 The ratio of the ionic bonds is given by P A−B = 1−exp {(− 1/4) (χ A− χ B ) 2 }, where the electronegativity of the elements A and B is χ and χ B , respectively. (Non-patent document 2, edited by the Ceramic Industry Association Editorial Board, "Chemistry of Ceramics" (1982)).

前記計算式から明らかなように、2つの元素A、B間のイオン結合割合を支配するのは電気陰性度の差であり、概ね両者の差が1.7より大きければイオン結合、1.7より小さければ共有結合と見なすことができる(電気陰性度の差が1.7のとき、イオン結合割合は51%に相当する)。   As is apparent from the above calculation formula, it is the difference in electronegativity that dominates the ionic bond ratio between the two elements A and B. If the difference between the two is generally greater than 1.7, the ionic bond is 1.7. If it is smaller, it can be regarded as a covalent bond (when the difference in electronegativity is 1.7, the ionic bond ratio corresponds to 51%).

前記電気陰性度は各元素に固有の値であり、フッ素の値「4.0」が最も大きく、次に酸素の「3.5」、塩素の「3.0」である。本発明では、電気陰性度の大きな元素の酸化物が大きな親水性を示すため、親水性化合物として酸化物を用いている。   The electronegativity is a value unique to each element. The value of fluorine “4.0” is the largest, followed by oxygen “3.5” and chlorine “3.0”. In the present invention, since an oxide of an element having a large electronegativity exhibits a large hydrophilicity, an oxide is used as the hydrophilic compound.

前記親水性金属酸化物として知られる酸化チタンTiOを例にとって、前記計算式からイオン結合の割合を算出すると、酸化チタンの構成元素であるTiおよびOの電気陰性度は、それぞれ1.5および3.5であり、両者の電気陰性度の差は2.0となる。この値を前記計算式に代入すると0.63(すなわち、TiOのイオン結合割合が63%)となる。 Taking titanium oxide TiO 2 , which is known as the hydrophilic metal oxide, as an example, when the proportion of ionic bonds is calculated from the above formula, the electronegativity of Ti and O 2 that are constituent elements of titanium oxide is 1.5 respectively. The difference in electronegativity between the two is 2.0. Substituting this value into the calculation formula gives 0.63 (that is, the ionic bond ratio of TiO 2 is 63%).

酸素の電気陰性度3.5との差が1.7以上の元素、すなわち、電気陰性度が1.8以下の元素は、周期表第1族〜周期表第14族まで多数におよび、前述のように多成分系琺瑯用ガラスフリットでは、親水性金属酸化物の選択幅はかなり広範囲である。   Elements having a difference from oxygen electronegativity of 3.5 or more, that is, elements having an electronegativity of 1.8 or less, range from Group 1 of the periodic table to Group 14 of the periodic table. As described above, in the multi-component glass frit for soot, the selection range of the hydrophilic metal oxide is quite wide.

より具体的には、親水性金属酸化物は、周期表第1族元素(Li,Na,Kなどのアルカリ金属)、第2族元素(Ca,Ba,Mgなど)、第3族元素(Yなど)、第4族元素(Ti,Zrなど)、第6族元素(Crなど)、第7族元素(Mnなど)、第9族元素(Coなど)、第10族元素(Niなど)、第12族元素(Znなど)、13族元素(Alなど)に属する金属元素の酸化物から選択された少なくとも一種であってもよい。親水性金属酸化物は、通常、粉末状の形態で使用できる。   More specifically, the hydrophilic metal oxide is composed of a periodic table group 1 element (an alkali metal such as Li, Na, K), a group 2 element (Ca, Ba, Mg, etc.), a group 3 element (Y Group 4 elements (Ti, Zr, etc.), Group 6 elements (Cr, etc.), Group 7 elements (Mn, etc.), Group 9 elements (Co, etc.), Group 10 elements (Ni, etc.), It may be at least one selected from oxides of metal elements belonging to Group 12 elements (such as Zn) and Group 13 elements (such as Al). The hydrophilic metal oxide can usually be used in a powder form.

前記計算式から求められるイオン結合割合の大きな酸化物としては、例えば、KO(84%)、NaO(82%)、Ba(82%)、LiO(79%)、CaO(79%)、Y(73%)、MgO(73%)、ZrO(67%)、TiO(63%)、MnO(63%)、Al(63%)、ZnO(59%)、Cr(59%)、CoO(51%),NiO(51%)などが例示できる(括弧内はイオン結合割合、計算では小数点以下を四捨五入)。これらの金属酸化物は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。なお、上記酸化物中、KO、NaO、Ba、LiO、CaOなどは水と反応するので、取り扱いに注意する必要がある。また、ランタノイドおよびアクチノイドの多くは電気陰性度が小さく、その酸化物のイオン結合割合は大きいものが多い。 Examples of the oxide having a large ionic bond ratio obtained from the above calculation formula include K 2 O (84%), Na 2 O (82%), Ba 2 O 3 (82%), Li 2 O (79%). , CaO (79%), Y 2 O 3 (73%), MgO (73%), ZrO (67%), TiO 2 (63%), MnO 2 (63%), Al 2 O 3 (63%) ZnO (59%), Cr 2 O 3 (59%), CoO (51%), NiO (51%) and the like can be exemplified (the ionic bond ratio is in parentheses, and the decimal part is rounded off in the calculation). These metal oxides can be used alone or in combination of two or more. Note that in the above oxides, K 2 O, Na 2 O, Ba 2 O 3 , Li 2 O, CaO, and the like react with water, and thus care must be taken in handling. Many of lanthanoids and actinoids have a low electronegativity, and many oxides have a high ionic bond ratio.

なお、空気中での加熱により酸化触媒としては実質的に作用しない成分、例えば、Alなどのように触媒活性を示さない酸化物(および触媒活性があったとしても非常に小さな触媒活性しか示さない酸化物)、活性光線、例えば、紫外線(例えば、380nm以下の紫外線)を照射しなければ殆ど触媒活性を示さない酸化物(光触媒として公知のTiOなど)は、酸化触媒ではなく、親水性金属酸化物として分類できる。 In addition, components that do not substantially act as an oxidation catalyst by heating in air, for example, oxides that do not exhibit catalytic activity such as Al 2 O 3 (and very small catalytic activity even if there is catalytic activity) Oxides that show only catalytic activity unless irradiated with actinic rays, for example, ultraviolet rays (for example, ultraviolet rays of 380 nm or less) (such as TiO 2 known as a photocatalyst) are not oxidation catalysts, It can be classified as a hydrophilic metal oxide.

また、上記親水性金属酸化物は、前記無機酸化触媒との対比から明らかなように、MnO、ZnO、Cr、CoO、NiOなどのように、無機酸化触媒と共通する酸化物である場合が多い。特に、MnOは、親水作用と触媒作用とを有する共通の酸化物として安全面、コスト面からも有望である。そのため、親水性を付与するためには、無機酸化触媒は、(1)酸化触媒活性と親水化作用との双方の機能を有する親水性金属酸化物で構成してもよく、(2)酸化触媒として機能する無機酸化触媒と、実質的に酸化触媒として機能しない親水性金属酸化物とを含んでいてもよい。 The hydrophilic metal oxide is an oxide common to the inorganic oxidation catalyst, such as MnO 2 , ZnO, Cr 2 O 3 , CoO, NiO, etc., as is clear from the comparison with the inorganic oxidation catalyst. There are many cases. In particular, MnO 2 is promising from the viewpoint of safety and cost as a common oxide having a hydrophilic action and a catalytic action. Therefore, in order to impart hydrophilicity, the inorganic oxidation catalyst may be composed of (1) a hydrophilic metal oxide having both functions of oxidation catalyst activity and hydrophilization, and (2) oxidation catalyst. And an inorganic oxidation catalyst that functions as a hydrophilic metal oxide that does not substantially function as an oxidation catalyst.

なお、無機酸化触媒と親水性金属酸化物とを併用する場合、親水性金属酸化物は、無機酸化触媒とは同種であってもよく、異なる種類の金属酸化物であってもよい。例えば、無機酸化触媒が、周期表第3族、第5族〜第12族に属する遷移金属の酸化物およびリン酸塩から選択された少なくとも一種であるとき、親水性金属酸化物は、周期表第1族〜第4族および第13族に属する金属元素の酸化物から選択された少なくとも一種であってもよく、周期表第4族および第13族に属する金属元素の酸化物(TiO、Alなど)から選択された少なくとも一種であってもよい。 In addition, when using an inorganic oxidation catalyst and a hydrophilic metal oxide together, a hydrophilic metal oxide may be the same kind as an inorganic oxidation catalyst, and a different kind of metal oxide may be sufficient as it. For example, when the inorganic oxidation catalyst is at least one selected from oxides and phosphates of transition metals belonging to Group 3, Group 5 to Group 12 of the periodic table, the hydrophilic metal oxide is a periodic table. It may be at least one selected from oxides of metal elements belonging to Group 1 to Group 4 and Group 13, and oxides of metal elements belonging to Groups 4 and 13 of the periodic table (TiO 2 , Al 2 O 3 or the like may be used.

酸化触媒と異なる種類の親水性金属酸化物を用いる場合、親水性金属酸化物の使用量は、ガラスフリット100重量部に対して、例えば、5〜55重量部、好ましくは10〜50重量部(例えば、10〜45重量部)、さらに好ましくは15〜40重量部(例えば、15〜35重量部)程度であってもよい。また、親水性金属酸化物の割合は、溶射組成物(溶射材料)の全重量に対して、5〜35重量%、好ましくは10〜30重量%、さらに好ましくは15〜25重量%程度である。親水性金属酸化物の含有量が少なすぎると親水作用を十分に発揮できず、多すぎると、その種類と溶射条件にもよるが、前記酸化触媒の場合と同様に被膜の非晶質化が低下する傾向(結晶化の傾向)を示すとともに流動性の低下を招くおそれがある。   When using a different kind of hydrophilic metal oxide from the oxidation catalyst, the amount of the hydrophilic metal oxide used is, for example, 5 to 55 parts by weight, preferably 10 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the glass frit ( For example, it may be about 10 to 45 parts by weight), more preferably about 15 to 40 parts by weight (for example, 15 to 35 parts by weight). Further, the ratio of the hydrophilic metal oxide is about 5 to 35% by weight, preferably about 10 to 30% by weight, and more preferably about 15 to 25% by weight with respect to the total weight of the thermal spray composition (spraying material). . If the content of the hydrophilic metal oxide is too small, the hydrophilic action cannot be sufficiently exerted, and if it is too much, depending on the type and thermal spraying conditions, the coating becomes amorphous as in the case of the oxidation catalyst. There exists a possibility of causing the fall of fluidity while showing the tendency to fall (the tendency of crystallization).

なお、無機酸化触媒と親水性金属酸化物との総量(無機酸化触媒が親水性金属酸化物であるときは、無機酸化触媒(又は親水性金属酸化物)の使用量を意味する)は、ガラスフリット100重量部に対して、10〜150重量部、好ましくは20〜130重量部(例えば、35〜125重量部)、さらに好ましくは50〜120重量部(例えば、65〜100重量部)程度である。また、無機酸化触媒および親水性金属酸化物の総量(無機酸化触媒が親水性金属酸化物であるときは、無機酸化触媒(又は親水性金属酸化物)の使用量)は、溶射材料の全体に対して、10〜60重量%(例えば、15〜57重量%)、好ましくは25〜55重量%(例えば、30〜50重量部)、さらに好ましくは40〜50重量%程度であってもよい。なお、ガラスフリット、無機酸化触媒および親水性金属酸化物の総量は100重量%である。   The total amount of the inorganic oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide (when the inorganic oxidation catalyst is a hydrophilic metal oxide, the amount used of the inorganic oxidation catalyst (or hydrophilic metal oxide) means glass) 10 to 150 parts by weight, preferably 20 to 130 parts by weight (for example, 35 to 125 parts by weight), more preferably 50 to 120 parts by weight (for example, 65 to 100 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of the frit. is there. The total amount of the inorganic oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide (when the inorganic oxidation catalyst is a hydrophilic metal oxide, the amount of the inorganic oxidation catalyst (or hydrophilic metal oxide) used) is applied to the entire thermal spray material. On the other hand, it may be 10 to 60% by weight (for example, 15 to 57% by weight), preferably 25 to 55% by weight (for example, 30 to 50 parts by weight), and more preferably about 40 to 50% by weight. The total amount of glass frit, inorganic oxidation catalyst and hydrophilic metal oxide is 100% by weight.

さらに、酸化触媒と親水性金属酸化物との割合は、前者/後者(重量比)=15/85〜90/10、好ましくは27/75〜85/15(例えば、40/60〜85/15)、さらに好ましくは50/50〜80/20(例えば、65/35〜80/20)程度であってもよい。   Further, the ratio between the oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide is the former / the latter (weight ratio) = 15/85 to 90/10, preferably 27/75 to 85/15 (for example, 40/60 to 85/15). ), More preferably about 50/50 to 80/20 (for example, 65/35 to 80/20).

なお、無機酸化触媒および親水性金属酸化物の選定に当たっては、安全性、耐久性、入手の容易さ、コストは勿論のこと、被膜の性質に及ぼす影響を考慮しなければならない。例えば、KO、NaOおよびLiOは融剤として作用し熱膨張係数を大きくし、Bは流動性を高める反面、耐食・耐候・耐薬品性と熱膨張係数を低下させ、CaOは融剤として作用して乳白化を促進する反面、溶射施工時の熱分解によって被膜に気泡を発生させるおそれがある。また、MnO、NiO、CoOは、密着剤、着色剤として作用し、Cr、CuO、FeO、Feは着色剤として作用する(前記非特許文献1、社団法人日本琺瑯工業会編「ほうろう技術ガイドブック」(1996))。 In selecting an inorganic oxidation catalyst and a hydrophilic metal oxide, safety, durability, availability, cost as well as influence on the properties of the coating must be considered. For example, K 2 O, Na 2 O, and Li 2 O act as fluxes to increase the coefficient of thermal expansion, while B 2 O 3 increases fluidity, while reducing the corrosion resistance, weather resistance, chemical resistance, and thermal expansion coefficient. CaO acts as a flux to promote opacification, but there is a risk of generating bubbles in the coating due to thermal decomposition during thermal spraying. Further, MnO 2 , NiO, and CoO act as adhesion agents and colorants, and Cr 2 O 3 , Cu 2 O, FeO, and Fe 2 O 3 act as colorants (Non-Patent Document 1, Japan Corporation). “Enamel Technology Guidebook” (1996) edited by Sakai Industry Association.

[溶射組成物の形態]
本発明の溶射組成物の形態は特に制限されず、例えば、粉末状、顆粒状、ペレット状、ロッド状などの形態であってもよい。また、これらの形態は、ガラスフリットと酸化触媒と親水性金属酸化物との混合物(粉末状混合物)であってもよく、この混合物と結合剤とで成形した成形体の形態(前記粉末状、顆粒状、ペレット状、ロッド状などの形態)であってもよく、前記混合物を溶融混合した溶融体又は溶融冷却体の形態(前記粉末状、顆粒状、ペレット状、ロッド状などの形態)であってもよい。
[Form of thermal spray composition]
The form of the thermal spray composition of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a powder form, a granule form, a pellet form, a rod form, or the like. These forms may be a mixture of a glass frit, an oxidation catalyst, and a hydrophilic metal oxide (powder-like mixture), and a form of the molded body formed from this mixture and a binder (the powder form, In the form of granules, pellets, rods, etc., and in the form of a melt or melt-cooled body in which the mixture is melt-mixed (forms such as powder, granules, pellets, rods, etc.) There may be.

溶射組成物の形態は、通常、粉末状(ガラスフリットと酸化触媒と親水性金属酸化物との混合粉末など)、又はロッド状である場合が多い。特に、溶射装置での使用を容易にするため、溶射組成物(溶射材料)は、棒(ロッド)状に成形されたロッド状成形体であってもよく、中空体(熱分解性樹脂などの樹脂の中空筒体)と、この中空体内に充填された溶射組成物(例えば、混合粉末などの粉末状の溶射材料)とで構成された筒状成形体(熱分解性樹脂製チューブに溶射組成物が充填されたチューブ状成形体など)であってもよい。なお、粉末状組成物では、各成分、寸法および形状により流動性が低下して安定な溶射ができないおそれがあるのに対して、溶射組成物を成形体の形態で利用すると、このような欠点がなく安定して溶射できる利点がある。   The form of the thermal spray composition is usually in the form of a powder (such as a mixed powder of glass frit, an oxidation catalyst and a hydrophilic metal oxide) or a rod. In particular, in order to facilitate use in a thermal spraying apparatus, the thermal spray composition (thermal spray material) may be a rod-shaped molded body molded into a rod (rod) shape, or a hollow body (such as a thermally decomposable resin). A cylindrical molded body (a thermal spray composition on a thermally decomposable resin tube) composed of a resin hollow cylinder and a thermal spray composition (for example, powder thermal spray material such as mixed powder) filled in the hollow body It may be a tube-shaped molded product filled with a product. In addition, in the powdery composition, there is a possibility that the fluidity may be reduced due to each component, size and shape, and stable spraying may not be performed. There is an advantage that it can be thermally sprayed stably.

中空体、前記混合物を成形するための結合剤は、溶射熱によって完全に分解し、炭化物などの残渣を残さない材料で形成するのが好適である。中空体を形成する樹脂および結合剤の種類は、特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、(メタ)アクリル系樹脂などの非芳香族系樹脂(フッ素原子を含まないオレフィン、ビニルエステル、(メタ)アクリル系単量体から選択された単量体を含む樹脂、例えば、酸素指数の大きな樹脂など)であってもよい。例えば、樹脂製中空体は、ポリプロピレン、ポリエチレンなどで形成でき、ポリテトラフルオロエチレンPTFEやテトラフルオロエチレンPFAでは溶射に伴って残渣を生じるおそれがある。なお、前記樹脂製中空体および結合剤の選定に当たっては、当該材料の熱的特性を熱重量測定TG/示差熱分析DTAなどにより把握しておくのが望ましい。   The binder for forming the hollow body and the mixture is preferably formed of a material that is completely decomposed by thermal spraying heat and does not leave residues such as carbides. The type of resin and binder forming the hollow body is not particularly limited. For example, polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, polyvinyl ether, polyethylene, polypropylene, Non-aromatic resins such as (meth) acrylic resins (resins containing monomers selected from olefins not containing fluorine atoms, vinyl esters, and (meth) acrylic monomers, for example, resins having a large oxygen index) Etc.). For example, a resin hollow body can be formed of polypropylene, polyethylene, or the like, and polytetrafluoroethylene PTFE or tetrafluoroethylene PFA may cause a residue with thermal spraying. In selecting the resin hollow body and the binder, it is desirable to grasp the thermal characteristics of the material by thermogravimetry TG / differential thermal analysis DTA or the like.

中空体の外径は特に制限されず、例えば、1〜5mm、好ましくは2.5〜4.0mm、さらに好ましくは2.7〜3.5mm程度であってもよい。また、中空体の外径は、市販のワイヤ(溶線)式ガスフレーム溶射装置で通常使用されるトーチノズルにそのまま適用可能な外径、例えば、3.0〜3.2mm程度であってもよい。なお、中空体の内径は、所望の溶射材料の量に応じて、例えば、0.7〜4.5mm程度であってもよく、通常、1.5〜3.5mm、好ましくは1.7〜3mm(例えば、1.7〜2.7mm)程度であってもよい。   The outer diameter of the hollow body is not particularly limited, and may be, for example, about 1 to 5 mm, preferably about 2.5 to 4.0 mm, and more preferably about 2.7 to 3.5 mm. The outer diameter of the hollow body may be an outer diameter that can be directly applied to a torch nozzle that is normally used in a commercially available wire (melting wire) type gas flame spraying apparatus, for example, about 3.0 to 3.2 mm. The inner diameter of the hollow body may be, for example, about 0.7 to 4.5 mm depending on the amount of the desired thermal spray material, and is usually 1.5 to 3.5 mm, preferably 1.7 to It may be about 3 mm (for example, 1.7 to 2.7 mm).

[溶射被膜]
本発明の溶射被膜は、基材に対して溶射組成物を溶射することにより形成でき、このような溶射により、溶射被膜を備えた部材を製造できる。溶射被膜は琺瑯様被膜を形成し、少なくとも無機酸化触媒による自己クリーニング性を有する。このような溶射被膜では、ガラスフリットを骨格主成分とする被膜中で、酸化触媒および/又は親水性金属酸化物が均一に複合化しているためか、酸化触媒による触媒作用を有するのみならず、親水性金属酸化物により被膜表面の親水化が促進される。そのため、コーキングした汚れであっても、コーキング汚れと被膜界面との間への水の浸入性が大きくなり、触媒作用による酸化分解と親水作用の相乗効果によって容易に除去できる。
[Sprayed coating]
The thermal spray coating of the present invention can be formed by spraying a thermal spray composition on a substrate, and a member provided with the thermal spray coating can be manufactured by such thermal spraying. The sprayed coating forms a soot-like coating and has at least self-cleaning properties with an inorganic oxidation catalyst. In such a sprayed coating, the oxidation catalyst and / or the hydrophilic metal oxide are uniformly complexed in the coating mainly composed of glass frit, not only having a catalytic action by the oxidation catalyst, Hydrophilization of the coating surface is promoted by the hydrophilic metal oxide. For this reason, even caulked dirt can be easily removed by the synergistic effect of catalytic oxidative decomposition and hydrophilic action due to increased water penetration between the caulked dirt and the coating interface.

親水性の高い溶射被膜は水に対する接触角が小さい。そのため、接触角は親水性の指標となる。水に対する溶射被膜の接触角は、温度20℃、相対湿度55%において、例えば、5〜55°程度であってもよく、通常、8〜45°(例えば、10〜40°)、好ましくは10〜35°(例えば、10〜30°)、さらに好ましくは10〜20°(例えば、10〜15°)程度であってもよい。なお、親水性金属酸化物の含有量が多くなるにつれて、水に対する接触が小さな溶射被膜を形成できる。   A highly hydrophilic sprayed coating has a small contact angle with water. Therefore, the contact angle is a hydrophilic index. The contact angle of the sprayed coating with respect to water may be, for example, about 5 to 55 ° at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 55%, and is usually 8 to 45 ° (for example, 10 to 40 °), preferably 10 It may be about -35 ° (for example, 10-30 °), more preferably about 10-20 ° (for example, 10-15 °). In addition, as the content of the hydrophilic metal oxide increases, a sprayed coating with small contact with water can be formed.

基材の種類は特に制限されず、例えば、金属(鋼、ステンレススチール、アルミニウムなど)、セラミックスなどであってもよい。また、溶射被膜が形成可能である限り、基材の寸法および形状も特に制限されず、平板状、曲面形状、屈曲形状などであってもよい。   The type of the substrate is not particularly limited, and may be, for example, metal (steel, stainless steel, aluminum, etc.), ceramics, or the like. Moreover, as long as a sprayed coating can be formed, the dimension and shape of the substrate are not particularly limited, and may be a flat plate shape, a curved surface shape, a bent shape, or the like.

基材は、溶射被膜との密着性を高めるため、粗面化処理するのが好ましい。粗面化処理は、慣用の方法、例えば、薬液やプラズマ処理などによる粗面化処理であってもよいが、ショットブラスト法などで行うことができる。さらに、非晶質被膜を形成するためには、予熱処理した基材に溶射するのが好ましい。予熱処理温度は、基材の材質およびガラスフリットの性質によって異なるため、基材およびガラスフリットの種類に応じて選択でき、例えば、600〜750℃、好ましくは650〜700℃程度であってもよい。溶射は、溶射装置の種類に応じて、慣用の方法で行うことができる。   The substrate is preferably subjected to a surface roughening treatment in order to enhance the adhesion with the sprayed coating. The surface roughening treatment may be a conventional surface roughening treatment such as a chemical solution or plasma treatment, but can be performed by a shot blast method or the like. Further, in order to form an amorphous coating, it is preferable to spray the substrate on a preheated substrate. Since the preheat treatment temperature varies depending on the material of the base material and the nature of the glass frit, it can be selected according to the type of the base material and the glass frit, and may be, for example, about 600 to 750 ° C., preferably about 650 to 700 ° C. . Thermal spraying can be performed by a conventional method depending on the type of thermal spraying apparatus.

溶射被膜の厚みは特に制限されず、用途に応じて選択でき、例えば、10〜1000μm、好ましくは20〜800μm、さらに好ましくは100〜500μm程度であってもよい。   The thickness of the thermal spray coating is not particularly limited, and can be selected according to the use. For example, the thickness may be 10 to 1000 μm, preferably 20 to 800 μm, and more preferably about 100 to 500 μm.

このようにして形成された溶射被膜は、基材との密着性も高く、少なくとも酸化触媒作用を安定して発揮し、汚れを分解する。また、親水性金属酸化物を用いると、溶射被膜の親水化に伴って、コーキングした汚れであっても容易に除去できる。   The sprayed coating formed in this way has high adhesion to the substrate, stably exhibits at least an oxidation catalytic action, and decomposes dirt. Further, when a hydrophilic metal oxide is used, even caulked dirt can be easily removed as the sprayed coating becomes hydrophilic.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.

実施例1〜8、参考例1〜2および比較例1
[溶射組成物(溶射材料)]
実施例においては、市販の酸化ケイ素系ガラスフリットを用い、酸化触媒と親水性金属酸化物には市販の試薬一級品を用い、表1に示す成分を所定の割合で混合し、粉末状溶射材料を調製した。なお、ポリエチレンPE製樹脂チューブ(外径3mm、内径2mm)に、各実施例と参考例と比較例の粉末状溶射材料を充填し、チューブ状成形体も調製した。また、比較例1には、酸化ケイ素系ガラスフリットを用いた。
Examples 1-8, Reference Examples 1-2 and Comparative Example 1
[Spraying composition (spraying material)]
In the examples, commercially available silicon oxide glass frit is used, commercially available reagent first grade products are used for the oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide, and the components shown in Table 1 are mixed at a predetermined ratio to obtain a powdered spray material. Was prepared. A polyethylene PE resin tube (outer diameter: 3 mm, inner diameter: 2 mm) was filled with the powdered thermal spray material of each example , reference example and comparative example, and a tube-shaped molded body was also prepared. In Comparative Example 1, a silicon oxide glass frit was used.

[溶射被膜の形成]
アルミナグリッドブラスト法により軟鋼SS400基板(50×50×4.5mm)を予め粗面化し、粉末式ガスフレーム溶射(酸素―アセチレンガス燃焼炎)により、600℃に予熱した前記軟鋼SS400基板に、前記表1に示す溶射材料を溶射し、厚さ200μmの被膜を形成した。なお、主な溶射条件は、ガス圧力:酸素O(0.4MPa)、アセチレンC(0.1MPa)、溶射距離:100mm、溶射速度:700mm/秒に設定した。また、溶射に先立って、前記ガスフレーム溶射トーチを用いて溶射材料を供給しない状態で予熱処理を行い、基板表面の温度を放射温度計によって測定管理した。予熱温度は660℃であった。
[Formation of sprayed coating]
A mild steel SS400 substrate (50 × 50 × 4.5 mm) is roughened in advance by an alumina grid blasting method, and the mild steel SS400 substrate preheated to 600 ° C. by powder gas flame spraying (oxygen-acetylene gas combustion flame) Thermal spray materials shown in Table 1 were sprayed to form a 200 μm thick coating. The main spraying conditions were set to gas pressure: oxygen O 2 (0.4 MPa), acetylene C 2 H 2 (0.1 MPa), spraying distance: 100 mm, and spraying speed: 700 mm / second. Prior to thermal spraying, pre-heat treatment was performed using the gas flame spraying torch without supplying the thermal spray material, and the temperature of the substrate surface was measured and controlled with a radiation thermometer. The preheating temperature was 660 ° C.

[溶射被膜の結晶構造]
図1に、実施例1、2、8、および比較例1の溶射材料で形成した溶射被膜のX線回折(XRD)パターンを示す。図から明らかなように、実施例1、2および比較例1の溶射材料では非晶質化(アモルファス化)した被膜が形成されている。一方、実施例8の溶射材料で形成した被膜には弱い回折が見られ、非晶質化がやや低下している。
[Crystal structure of thermal spray coating]
In FIG. 1, the X-ray-diffraction (XRD) pattern of the thermal spray coating formed with the thermal spray material of Example 1, 2, 8, and the comparative example 1 is shown. As is clear from the figure, in the thermal spray materials of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, an amorphous film is formed. On the other hand, the film formed from the thermal spray material of Example 8 shows weak diffraction, and amorphization is slightly reduced.

[自己クリーニング性の評価]
熱調理器などで実際に付着する汚れは多種多様であり、汚れ成分も一定ではないため、自己クリーニング効果の評価にばらつきを生じるおそれがある。本発明の実施例では、模擬的な汚れには組成の明らかな市販の食用サラダ油(キャノーラ油)を用い、また、自己クリーニング効果については顕微赤外分光分析(顕微IR)と目視観察の結果から評価した。
[Evaluation of self-cleaning properties]
Dirt that actually adheres in a heat cooker or the like is diverse, and the dirt components are not constant, and there is a risk of variations in the evaluation of the self-cleaning effect. In the examples of the present invention, commercially available edible salad oil (canola oil) with a clear composition is used for the simulated dirt, and the self-cleaning effect is obtained from the results of microscopic infrared spectroscopic analysis (microscopic IR) and visual observation. evaluated.

顕微IR分析による汚れの分解評価
比較例1の溶射材料で形成した被膜と、実施例3の溶射材料で形成した被膜とにそれぞれ前記サラダ油を滴下し、200〜350℃で2時間加熱した後、大気中で徐冷し、模擬的汚れについて赤外線(IR)吸収スペクトルを測定した。図2に比較例1の被膜、図3に実施例3の被膜のIR吸収スペクトルを示す。比較例1では、加熱温度の上昇に伴ってC=C結合の伸縮振動に由来する1500〜2000cm−1、およびC≡C結合の伸縮振動に由来する2000〜2500cm−1領域のスペクトルが大きくなり、サラダ油の重合とコーキング化が進行している。これに対して、実施例3では、加熱温度の上昇に伴うスペクトルに大きな変化はなく、コーキング化とは別の現象、すなわち酸化触媒による分解が生じていることを示している。
Degradation evaluation of dirt by microscopic IR analysis The salad oil was dropped on the coating formed with the thermal spray material of Comparative Example 1 and the coating formed with the thermal spray material of Example 3, and heated at 200 to 350 ° C. for 2 hours. Slow cooling was conducted in the air, and infrared (IR) absorption spectra were measured for simulated soil. FIG. 2 shows the IR absorption spectrum of the coating of Comparative Example 1, and FIG. 3 shows the IR absorption spectrum of the coating of Example 3. In Comparative Example 1, the spectrum of 2000~2500Cm -1 region from stretching vibration of 1500~2000Cm -1, and C≡C bonds derived from stretching vibration of C = C bonds with increasing heating temperature increases Salad oil polymerization and caulking are in progress. On the other hand, in Example 3, there is no large change in the spectrum accompanying the increase in heating temperature, indicating that a phenomenon different from coking, that is, decomposition by an oxidation catalyst occurs.

そこで、顕微IRにおいて見られるピークスペクトルの1つであるC−O結合の伸縮振動に由来する1740cm−1に注目し、実施例1、および実施例2の溶射材料で形成した各被膜について測定した顕微IRスペクトルから吸収強度(吸光度)比を求めた。結果を図4に示す。図4の縦軸は加熱温度200℃における吸収強度を基準とした減少率で表している。酸化マンガンの添加量が吸収強度比に及ぼす影響は、250℃では比較的小さいが、300℃ではかなり大きくなる。 Therefore, paying attention to 1740 cm −1 derived from stretching vibration of C—O bond, which is one of peak spectra seen in microscopic IR, measurement was performed for each coating formed with the thermal spray material of Example 1 and Example 2. The absorption intensity (absorbance) ratio was determined from the microscopic IR spectrum. The results are shown in FIG. The vertical axis in FIG. 4 represents the rate of decrease based on the absorption intensity at a heating temperature of 200 ° C. The influence of the added amount of manganese oxide on the absorption intensity ratio is relatively small at 250 ° C., but becomes considerably large at 300 ° C.

親水性の評価
触媒作用による汚れの分解除去が不十分な被膜については、20℃の水中に1時間浸漬し、汚れ(主にコーキングした汚れ)の除去状況を目視観察した。水中浸漬による汚れの除去は、汚れと付着面との間に浸入した水が汚れを浮き上がらせることによって達成される。水の浸入を容易にするには、汚れの付着面の親水化が効果的であり、親水性については前記溶射被膜に水滴(1.8mm)を滴下し、水に対する接触角(温度20℃、相対湿度55%)を測定することにより評価した。
Evaluation of hydrophilicity For coatings that were not sufficiently decomposed and removed by catalysis, they were immersed in water at 20 ° C. for 1 hour, and the state of removal of dirt (mainly caulked dirt) was visually observed. The removal of dirt by immersion in water is achieved by the water that has entered between the dirt and the adhesion surface floating the dirt. In order to facilitate the infiltration of water, it is effective to hydrophilize the dirt adhesion surface. For hydrophilicity, water droplets (1.8 mm 3 ) are dropped on the sprayed coating, and the contact angle with water (temperature 20 ° C.). And relative humidity 55%).

汚れの分解除去効果
表2に、実施例1〜8、参考例1〜2、比較例1で形成した各被膜について、酸化触媒による汚れの分解効果、および接触角の測定結果(10点測定の平均値)と、水中浸漬による汚れの除去効果を示す。なお、汚れの分解効果および水中浸漬による汚れの除去効果は、以下の判断基準で評価した。
Degradation and removal effect of dirt In Table 2, for each of the coatings formed in Examples 1 to 8, Reference Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the degradation effect of the dirt by the oxidation catalyst and the measurement results of the contact angle (of 10-point measurement) Average value) and the effect of removing dirt by immersion in water. In addition, the decomposition | disassembly effect of stain | pollution | contamination and the removal effect of the stain | pollution | contamination by immersion in water were evaluated by the following judgment criteria.

+++ :完全な分解除去効果
++(+):大きな分解除去効果
++ :中位の分解除去効果
+ :わずかな分解除去効果
0 :変化なし
++++: Complete decomposition removal effect ++ (+): Large decomposition removal effect ++: Medium decomposition removal effect
+: Slight decomposition removal effect 0: No change

表2に示すように、実施例ではいずれも汚れ((主にコーキング化した汚れ))に対して高い除去能を示す。特に、実施例4の溶射被膜は、汚れの分解除去に最も効果的な結果を示す。この原因は、二酸化マンガンMnOが触媒作用のみならず親水作用によって汚れを効果的に除去しているためであると思われる。 As shown in Table 2, all of Examples show high removal ability against dirt ((mainly caulked dirt)). In particular, the thermal spray coating of Example 4 shows the most effective results for the decomposition and removal of dirt. This is probably because manganese dioxide MnO 2 effectively removes dirt not only by catalytic action but also by hydrophilic action.

本発明は、汚れが付着しやすい部材、部品や機器類に適用し、汚れを除去するのに有用である。特に、コーキング化した頑固な汚れに対する除去能も高いため、調理器具、加熱器具などに適用し、汚れの付着防止並びに汚れの除去に有効である。   The present invention is useful for removing dirt by applying it to members, parts, and devices that easily adhere to dirt. In particular, since it has a high ability to remove caulked stubborn dirt, it can be applied to cooking utensils, heating utensils, etc., and is effective in preventing the adhesion of dirt and removing dirt.

Claims (11)

溶射被膜を形成可能なガラスフリットと、少なくとも無機酸化触媒及び親水性金属酸化物とを含む溶射組成物であって、前記無機酸化触媒が、低温活性型無機酸化触媒と、高温活性型無機酸化触媒とを含み、
前記低温活性型無機酸化触媒が、周期表第7族、第9族、第10族及び第11族に属する金属元素の酸化物(ただし、第11族金属元素の価数は1価である)から選択された少なくとも一種を含み、
前記高温活性型無機酸化触媒が、周期表第5族、第8族、第11族及び第12族に属する金属元素の酸化物およびリン酸塩(ただし、周期表第8族金属元素の価数は3価であり、第11族金属元素の価数は2価である)から選択された少なくとも一種を含み、
前記親水性金属酸化物が、周期表第4族及び第13族に属する金属元素の酸化物から選択された少なくとも一種を含み、
無機酸化触媒及び親水性金属化合物の総量が、溶射材料全体に対して15〜60重量%である、溶射組成物
A thermal spray composition comprising a glass frit capable of forming a thermal spray coating, and at least an inorganic oxidation catalyst and a hydrophilic metal oxide , wherein the inorganic oxidation catalyst comprises a low temperature active inorganic oxidation catalyst and a high temperature active inorganic oxidation catalyst. Including
The low-temperature active inorganic oxidation catalyst is an oxide of a metal element belonging to Group 7, Group 9, Group 10 and Group 11 of the Periodic Table (however, the valence of the Group 11 metal element is monovalent) Including at least one selected from
The high-temperature active inorganic oxidation catalyst is an oxide or phosphate of a metal element belonging to Group 5, Group 8, Group 11 and Group 12 of the periodic table (however, the valence of Group 8 metal element of the periodic table) Is trivalent, and the valence of the Group 11 metal element is divalent).
The hydrophilic metal oxide includes at least one selected from oxides of metal elements belonging to Groups 4 and 13 of the periodic table;
The thermal spray composition whose total amount of an inorganic oxidation catalyst and a hydrophilic metal compound is 15 to 60 weight% with respect to the whole thermal spray material .
低温活性型無機酸化触媒が、周期表第7族及び第10族に属する金属元素の酸化物から選択された少なくとも一種を含み、
高温活性型無機酸化触媒が、周期表第8族及び第11族に属する金属元素の酸化物およびリン酸塩から選択された少なくとも一種を含む請求項1記載の溶射組成物。
The low-temperature active inorganic oxidation catalyst includes at least one selected from oxides of metal elements belonging to Groups 7 and 10 of the periodic table;
The thermal spray composition according to claim 1 , wherein the high-temperature active inorganic oxidation catalyst contains at least one selected from oxides and phosphates of metal elements belonging to Groups 8 and 11 of the periodic table .
無機酸化触媒及び親水性金属化合物の総量が、溶射材料全体に対して40〜60重量%である請求項1又は2記載の溶射組成物。 The thermal spray composition according to claim 1 or 2 , wherein the total amount of the inorganic oxidation catalyst and the hydrophilic metal compound is 40 to 60% by weight based on the entire thermal spray material . 低温活性型無機酸化触媒と、高温活性型無機酸化触媒との割合が、前者/後者(重量比)=5/95〜97/3である請求項1〜3のいずれかに記載の溶射組成物。 The thermal spray composition according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of the low temperature active inorganic oxidation catalyst to the high temperature active inorganic oxidation catalyst is the former / the latter (weight ratio) = 5/95 to 97/3. . 無機酸化触媒の含有量が、ガラスフリット100重量部に対して、5〜100重量部であり、親水性金属酸化物の含有量が、ガラスフリット100重量部に対して、5〜60重量部であり、無機酸化触媒と親水性金属酸化物との総量が、ガラスフリット100重量部に対して、20〜150重量部である請求項1〜4のいずれかに記載の溶射組成物。 The content of the inorganic oxidation catalyst is 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the glass frit, and the content of the hydrophilic metal oxide is 5 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the glass frit. The thermal spray composition according to any one of claims 1 to 4 , wherein the total amount of the inorganic oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide is 20 to 150 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the glass frit. 無機酸化触媒と親水性金属酸化物との割合が、前者/後者(重量比)=10/90〜90/10である請求項1〜5のいずれかに記載の溶射組成物。 The thermal spray composition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the ratio of the inorganic oxidation catalyst and the hydrophilic metal oxide is the former / the latter (weight ratio) = 10/90 to 90/10. 粉末状、顆粒状、ペレット状又はロッド状の形態である請求項1〜のいずれかに記載の溶射組成物。 The thermal spray composition according to any one of claims 1 to 6 , which is in the form of powder, granules, pellets or rods. 熱分解性樹脂の中空筒体内に充填されている請求項1〜のいずれかに記載の溶射組成物。 The thermal spray composition according to any one of claims 1 to 7 , which is filled in a hollow cylinder of a thermally decomposable resin. 請求項1〜のいずれかに記載の溶射組成物で形成された溶射被膜。 The thermal spray coating formed with the thermal spray composition in any one of Claims 1-8 . 自己クリーニング性を有する請求項記載の溶射被膜。 The thermal spray coating according to claim 9 , which has self-cleaning properties. 基材に対して請求項1〜のいずれかに記載の溶射組成物を溶射し、溶射被膜を備えた部材を製造する方法。
A method for producing a member having a thermal spray coating by thermally spraying the thermal spray composition according to any one of claims 1 to 7 on a substrate.
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