JP6182714B2 - 複合セラミックス材料及びその製造方法、炊飯器用内釜、マットレス、及び繊維 - Google Patents
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Description
還元雰囲気にて前記付着物を加熱する加熱工程と、
を有することにある。
前記加熱工程前に、前記付着物分散液を高温雰囲気中に噴霧して乾燥する噴霧乾燥工程を有する請求項4に記載の複合セラミックス材料の製造方法。粒子材料コロイド分散液中に更に無機材料微粒子を分散させた分散液を噴霧乾燥することにより、粉末状の形態とすることが可能になり、その後行う加熱工程によりコロイド化剤が酸化除去されることで、複合セラミックス材料の粉末を容易に製造することができる。
前記粒子材料を表面に担持する炭化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、及び/又は炭化チタン、炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化ホウ素である無機材料からなる基材と、
前記粒子材料及び前記基材の間に介設されるコロイダルシリカからなる接着層と、
を有することにある。
本発明の複合セラミックス材料及びその製造方法について実施形態に基づき説明を行う。本実施形態の複合セラミックス材料は基材として炭化ジルコニウムなどの炭化物(炭化チタン、炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化ホウ素など)を採用すると、速やかな加熱や保温、冷却など温度を制御する用途に好適に用いることができる。これら炭化物は熱エネルギーを効果的に伝導させることが可能である。
複合セラミックス材料は無機材料からなる基材に粒子材料が担持されているものである。粒子材料と基材との間にはコロイダルシリカが介設されている。間に介設されたコロイダルシリカは一部乃至全部が融解する場合を含み、粒子間が融解などにより一部、接着している場合を含む。コロイダルシリカの含有量は特に限定されないが、全体の質量を基準として、20%〜50%程度とすることが望ましく、25%〜30%程度とすることが更に望ましい。
本実施形態の複合セラミックス材料の製造方法にて製造される複合セラミックス材料は前述した複合セラミックス材料である。本実施形態の複合セラミックス材料の製造方法は、付着工程と、加熱工程と、必要に応じて噴霧乾燥工程、その他の工程を有する。
(1)実施例1:炭化ジルコニウム
シリカ(SiO2)が35.5%、H2Oが64.5%の組成に配合されたコロイダルシリカ10質量部と、体積平均粒子径5nm程度の白金ナノコロイド分散液(アプト社製、白金含有量20μg/0.1g:白金微粒子の体積平均粒径5μm、コロイド化剤:クエン酸)12質量部とを純水100質量部と共に混合したものに、平均粒子径10μm程度の炭化ジルコニウムからなる基材を100質量部混合して基材の表面に白金ナノコロイド微粒子が付着した付着物(分散液)を得た(付着工程)。
シリカ(SiO2)が35.5%、H2Oが64.5%の組成に配合されたコロイダルシリカ10質量部と、体積平均粒子径5nm程度の白金ナノコロイド分散液(アプト社製、白金含有量20μg/0.1g:白金微粒子の体積平均粒径5μm、コロイド化剤:クエン酸)12質量部とを純水100質量部と共に混合したものに、平均粒子径10μm程度の酸化ジルコニウムからなる基材を100質量部混合して基材の表面に白金ナノコロイド微粒子が付着した付着物(分散液)を得た(付着工程)。
シリカ(SiO2)が35.5%、H2Oが64.5%の組成に配合されたコロイダルシリカと、体積平均粒子径5nm程度の白金ナノコロイド分散液(アプト社製、白金含有量20μg/0.1g:白金微粒子の体積平均粒径5μm、コロイド化剤:クエン酸)とを50:50(質量比)で加えて混合したものに、平均粒子径1μm程度のシリカからなる基材を質量比(分散液:セラミックス粉末)が70:30となるように混合して基材の表面に白金ナノコロイド微粒子が付着した付着物(分散液)を得た(付着工程)。
実施例の粉末は水中に分散させても、その外観は長期間変化なく安定であった。それに対して、原料として用いたそれぞれの白金ナノコロイド分散液は希釈、他の物質への添加、pHの変化などにより速やかに沈殿してしまった。従って、セラミックスに固着させることにより、高い安定性が実現できた。以下に試験においては、白金ナノコロイド分散液をそのまま利用することは安定性の観点からは困難であったため、実施例の試験試料のみを用いて試験を行った。
内蓋表面のフッ素コート内に白金担持セラミックス粒子を導入した炊飯器の評価(食味官能試験)
試験炊飯器1:炊飯器(象印NP−ST10型)を用い、実施例1の複合セラミックス材料粉末を7.5質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内蓋に塗布した。
試験炊飯器2:参考例1の複合セラミックス材料を試験炊飯器1と同様に内釜に導入した。
試験炊飯器3:炭化ジルコニウムを試験炊飯器1と同様に内釜に導入した。
米を3合量り取り、500mLのイオン交換水で3回洗浄した。それぞれ各試験炊飯器内に入れた後、所定の水量に調節した後、炊飯した(モードとして「ふつう」を選択)。炊き上がったご飯を被験者(11人)で評価した。評価は二重盲検法にて行った。評価項目は香り、外観、硬さ、粘り、甘み、総合である。評価は両者を比較したときに、どちらかが優れている又は両者同程度との判断を行い、優れていると判断された方に+1した結果を算出したときに、実施例1の結果から参考例1の結果を引いたものを結果として表1に示す。つまり、11人全員が実施例1のご飯が優れていると判断した項目は+11になり、反対に11人全員が参考例1のご飯が優れていると判断した項目は−11になる。
実施例1及び参考例1の複合セラミックス材料を表面に塗布したアルミニウム板(厚み1.6mm)と何も塗布しないアルミ板(対照)とを用意した。
〔貴金属担持セラミックス(粉末状)の製造〕
シリカ(SiO2)が35.5%、H2Oが64.5%の組成に配合されたコロイダルシリカ10質量部と、所定量の触媒成分とを純水100質量部と共に混合したものに、平均粒子径10μm程度の所定の基材を100質量部混合して基材の表面に触媒成分が付着した付着物(分散液)を得た(付着工程)。
表2には各試料について期待できる効果を記載した。
内釜表面のフッ素コート内に試験試料1のセラミックス粒子を導入した炊飯器の評価(食味官能試験)
試験炊飯器1:炊飯器(象印NP−NC10型)を用い、試験試料1の複合セラミックス材料粉末を10質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内釜に塗布した。
試験炊飯器2:試験の供した炊飯器に付属の内釜(試験例6の複合セラミックス材料に相当:5%含有)をそのまま使用した。
米を3合量り取り、500mLのイオン交換水で3回洗浄した。それぞれ各試験炊飯器内に入れた後、所定の水量(加水量645mL)に調節した後、炊飯した(モードとして「ふつう」を選択)。炊き上がったご飯を被験者(11人)で評価した。評価は二重盲検法にて行った。評価項目は香り、外観、硬さ、粘り、甘み、総合である。評価は両者を比較したときに、どちらかが優れている又は両者同程度との判断を行い、優れていると判断された方に+1した結果を算出したときに、試験炊飯器1の結果から試験炊飯器2の結果を引いた数値を求めた。
内釜表面のフッ素コート内に試験試料7、8のセラミックス粒子を導入した炊飯器の評価
試験炊飯器3:炊飯器(象印NP−NC10型)を用い、試験試料7の複合セラミックス材料粉末を7.5質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内釜に塗布した。
内蓋表面のフッ素コート内に試験試料7のセラミックス粒子を導入した炊飯器の評価(臭い防止効果の検討)
試験炊飯器2〜6を用いて炊飯を行い、保温した。保温前後での臭いの増加の程度を評価した。
米を3合量り取り、500mLのイオン交換水で3回洗浄した。それぞれ各試験炊飯器内に入れた後、所定の水量(加水量645mL)に調節した後、炊飯した(モードとして「ふつう」を選択)。炊き上がったご飯が存在する条件で、内釜中の空気における臭気を、炊飯直後と、24時間保温した後とについてにおいセンサ(コスモス電機製、XP−329)にて測定した。空気中の水分の影響を減らすため、内釜中の空気をいったん冷却して水分をある程度除去した後に測定した。結果を表4に示す。臭気の強さは相対的なもので数値が大きいほど臭気が強いことを表している。
内釜表面のフッ素コート内に試験試料11のセラミックス粒子を導入した炊飯器の評価
(食味官能試験)
試験炊飯器7:炊飯器(象印NP−NC10型)を用い、試験試料11の複合セラミックス材料粉末を2.5質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内釜に塗布した。
試験炊飯器8:炊飯器(象印NP−NC10型)を用い、試験試料11の複合セラミックス材料粉末を5.0質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内釜に塗布した。
試験炊飯器9:炊飯器(象印NP−NC10型)を用い、試験試料11の複合セラミックス材料粉末を7.5質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内釜に塗布した。
試験炊飯器10:炊飯器(象印NP−NC10型)を用い、試験試料11の複合セラミックス材料粉末を10.0質量%の濃度でフッ素樹脂に添加して内釜に塗布した。
米を3合量り取り、500mLのイオン交換水で3回洗浄した。それぞれ各試験炊飯器2,7〜10内に入れた後、所定の水量(加水量645mL)に調節した後、炊飯した(モードとして「ふつう」を選択)。炊き上がったご飯を被験者(11人)で評価した。評価は二重盲検法にて行った。評価項目は香り、外観、硬さ、粘り、甘み、総合である。評価は両者を比較したときに、どちらかが優れている又は両者同程度との判断を行い、優れていると判断された方に+1した結果を算出したときに、試験炊飯器7〜10の結果から試験炊飯器2の結果を引いた数値を求めた。
・試験8(炊飯器の内蓋への応用)
炊飯時に発生する蒸気は内蓋に付着して水滴になる。内蓋についた水滴はそのままではご飯の上に滴下されて炊き上がったご飯の食感などを低下させる。
内蓋表面のフッ素コート内に試験試料18〜20のセラミックス粒子を導入した炊飯器(試験炊飯器18〜20)の評価(臭い防止効果の検討)
試験炊飯器2、18〜20を用いて炊飯を行い、保温した。保温前後での臭いの増加の程度を評価した。
米を3合量り取り、500mLのイオン交換水で3回洗浄した。それぞれ各試験炊飯器内に入れた後、所定の水量(加水量645mL)に調節した後、炊飯した(モードとして「ふつう」を選択)。炊き上がったご飯が存在する条件で、内釜中の空気における臭気を、炊飯直後と、24時間保温した後とについてにおいセンサ(コスモス電機製、XP−329)にて測定した。空気中の水分の影響を減らすため、内釜中の空気をいったん冷却して水分をある程度除去した後に測定した。結果を表5に示す。臭気の強さは相対的なもので数値が大きいほど臭気が強いことを表している。
内釜表面のフッ素コート内に種々の試験試料(試験試料4、5、8、9、14、15)のセラミックス粒子を導入した炊飯器(試験炊飯器10−4、10−5、10−8、10−9、10−14、10−15)の評価
それぞれの試験炊飯器の内釜に水を入れて炊飯動作を行った。対照試験として複合セラミックス材料を添加していないフッ素樹脂をそのまま塗布した内釜を試験に供した。炊飯動作の各工程(内釜に水を入れてから12時間経過後、予熱行程、沸騰直後)において内釜内の水をサンプリングして酸化還元電位(ORP)及びpHを測定した。酸化還元電位の測定はHORIBA製のpH/ION METER D−23を用いた。プローブとしてORPの測定は型式9300、pHの測定は型式承認第S8721 6366を用いた。結果を表6に示す。なお、ORPの単位はmVである。
Claims (16)
- 体積平均粒径が1〜300nmの白金、金、銀、ダイヤモンド又はパラジウムからなる粒子材料と前記粒子材料をコロイド化する有機物からなるコロイド化剤とをもつ粒子材料コロイドと、コロイダルシリカとを含む粒子材料コロイド含有分散液に、炭化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化タングステン、酸化銅、酸化チタン、及び/又はこれらの複合酸化物である無機材料からなる基材を接触させて付着物を得る付着工程と、
酸化雰囲気にて前記付着物を加熱する加熱工程と、
を有し、
前記粒子材料は、白金からなる白金粒子材料とダイヤモンドからなるダイヤモンド粒子材料とを含む、
複合セラミックス材料の製造方法。 - 前記付着物の一部において、前記白金粒子材料と、前記ダイヤモンド粒子材料とが付着する比率と、
前記付着物の残部において、前記白金粒子材料と、前記ダイヤモンド粒子材料とが付着する比率とは、
異なっている請求項1に記載の複合セラミックス材料の製造方法。 - 前記付着物の一部は、前記白金粒子材料のみが付着するものであり、前記付着物の残部は前記ダイヤモンド粒子材料が付着するものである請求項2に記載の複合セラミックス材料の製造方法。
- 前記コロイド化剤は増粘剤、界面活性剤、又は有機酸である請求項1〜3のうちの何れか1項に記載の複合セラミックス材料の製造方法。
- 前記コロイド化剤はポリアクリル酸(塩を含む)である請求項1〜4のうちの何れか1項に記載の複合セラミックス材料の製造方法。
- 前記加熱温度が800℃〜1100℃である請求項1〜5の何れか1項に記載の複合セラミックス材料の製造方法。
- 前記付着物は前記粒子材料コロイド含有分散液に対して更に前記無機材料からなる粒子材料が分散された付着物分散液であり、
前記加熱工程前に、前記付着物分散液を高温雰囲気中に噴霧して乾燥する噴霧乾燥工程を有する請求項6に記載の複合セラミックス材料の製造方法。 - 前記基材は体積平均粒径が10μm以下の無機材料微粒子である請求項1〜7の何れか1項に記載の複合セラミックス材料の製造方法。
- 体積平均粒径が1〜300nmの白金、金、銀、ダイヤモンド又はパラジウムからなる粒子材料と、
前記粒子材料を表面に担持する炭化ジルコニウム、酸化ジルコニウム、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ケイ素、炭化ホウ素、酸化タングステン、酸化銅、酸化チタン、及び/又はこれらの複合酸化物である無機材料からなる基材と、
前記粒子材料及び前記基材の間に介設されるコロイダルシリカからなる接着層と、
を有する複合材料からなり、
前記粒子材料は、白金からなる白金粒子材料とダイヤモンドからなるダイヤモンド粒子材料とを含む、
複合セラミックス材料。 - 前記複合材料は、前記白金粒子材料と前記ダイヤモンド粒子材料とが付着する比率が異なる比率で前記基材に付着している2種類以上からなる請求項9に記載の複合セラミックス材料。
- 前記複合材料は、前記白金粒子材料が付着するものと、前記ダイヤモンド粒子材料が付着するものとの2種類からなる請求項10に記載の複合セラミックス材料。
- 前記基材は体積平均粒径が10μm以下の粒子である請求項9〜11のうちの何れか1項に記載の複合セラミックス材料。
- 炊飯器の内釜基体と、
請求項9〜12のうちの何れか1項に記載の複合セラミックス材料を含む前記内釜基体の内面をコートするコート層と、
を有し、
前記無機材料は炭化ジルコニウムである炊飯器用内釜。 - 請求項9〜12のうちの何れか1項に記載の複合セラミックス材料を含み、
前記無機材料は酸化ジルコニウムである歯科材料。 - 請求項9〜12のうちの何れか1項に記載の複合セラミックス材料が表面に付着又は練り込まれており、
前記無機材料は炭化ジルコニウムであるマットレス。 - 請求項9〜12のうちの何れか1項に記載の複合セラミックス材料が表面に付着又は練り込まれており、
前記無機材料は炭化ジルコニウムである繊維。
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