JPH0723861A

JPH0723861A - 調理用器具

Info

Publication number: JPH0723861A
Application number: JP5220405A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Tojo; 哲朗東城; Koji Kuroda; 浩二黒田
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Priority date: 1993-07-05
Filing date: 1993-07-05
Publication date: 1995-01-27

Abstract

(57)【要約】【目的】はく離用の油を完全に不要とし、耐水性、耐
油性を向上させ、被調理食品による焦げ付きをなくし、
また食品のかすや油、洗剤などによる汚染を防ぎ、更に
これらの効果が長期に亘って発揮される様な調理用器具
を開発すること。【構成】開気孔率５乃至２０％、平均気孔半径０．３
乃至２．５μｍの炭素材料の気孔中にフツ素樹脂が含浸
率４５％以上で含浸され、しかも含浸後の前記平均気孔
半径が０．３μｍ以下であるフッ素樹脂含浸炭素材料を
用いた調理用器具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は調理用器具に関し、更に
詳しくは家庭用、業務用の加熱板（ホットプレート、焼
肉プレート等）、フライパン、すき焼鍋、天ぷら鍋やフ
ライヤー、オーブンの内壁構造材などとして適用するこ
とができる調理用器具に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素材料は化学的に極めて安定であるた
め、接触物質との反応を嫌う用途や耐食性、耐久性が要
求される用途など、化学工業を初めとして広範な産業分
野において利用されている。

【０００３】ところが、金属やガラスなど融成物からの
材料とは違い、炭素化品や黒鉛化品などの炭素材料には
様々な形状や分布の開気孔が存在し、表面だけではなく
組織の内部にまで液体や気体が浸透し、用途によっては
接触物質の化学的、物理的作用を受けて組織が破壊され
て材料が劣化し、あるいは破壊組織の脱落による接触物
質の汚染を生ずる。

【０００４】この様な接触物質からの作用をしゃ断する
１つの有効な手段として、ポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）微粒子の水性ディスパージョンを材料表面
に吹付けなどで塗付し、焼成してＰＴＦＥを主体とする
厚み５０μｍ程度の被膜を形成する技術が開発され、材
料に対して非粘着性、はっ水性などの環境しゃ断性能が
付与されていた。しかし、この表面コーティング法によ
ると、被膜にピンホールが存在したり、あるいは被膜が
はく離したりすると環境しゃ断性能が著しく損なわれ、
効果が無くなってしまう。

【０００５】前記表面コーティング法に代る方法とし
て、特開平３−１１９０９５号及び同３−２５００９５
号の多孔質材料への低分子量化フッ素樹脂含浸の手法が
あるが、この方法はフッ素樹脂を用いて潤滑性を付与し
たり、耐摩耗性を向上させることを目的としたものであ
り、比較的高い分子量のフッ素樹脂を用いる場合には１
０気圧（約１０．３ｋｇ／ｃｍ^２）程度の低加圧条件で
の含浸処理を行ない、また比較的低い分子量のフッ素樹
脂を用いる場合には短時間の含浸処理や加熱蒸発といっ
た方法を用いているため、表面被覆や表面近傍のみへの
含浸に止まり、機能においてコーティングと余り変りが
なく、炭素材料の組織内部にまで長期に亘って発現する
十分な環境しゃ断性能を付与することが難しい。

【０００６】また、フッ素樹脂のコーティングにより本
来良好な炭素材料の熱伝導性が損なわれ、熱の良導体で
あることを要求される用途に不適となる問題点があっ
た。更に、液体や気体と接触させて使用する場合の炭素
材料の開気孔からの漏れを十分に防止する必要がある。

【０００７】特に、食品調理用材料の分野について述べ
ると、食品を調理する際、従来鉄、アルミニウム等の金
属製、陶板等のセラミック製などの調理用器具が広く用
いられている。しかし、これらの調理用器具は通常調理
の際にはく離用の油を必要とし、油の分解による発煙、
臭気、被調理食品の味の劣化等を伴ない、また油の飛散
による周辺雰囲気の汚染を引き起す。

【０００８】このため、油の飛散等を防止し、更に遠赤
外線の作用を発現させることを目的とした、内部に多数
の孔隙を形成した炭素又は黒鉛から成る調理用加熱板が
提案された（特開昭６３−２７００１５号公報参照。）

【０００９】ところが、これらの調理用器具では被調理
食品の焦げ付きが生じ、洗浄除去が困難であると共に、
耐水性や耐油性が不十分なため表面特性の劣化を起した
り、使用後に慎重な手入れを要するなどの問題点があっ
た。また、孔隙を有する材質では食品のかすや油、洗剤
などが孔隙中に入り込み、除去が困難であるため残留し
て腐敗を起したり、新たに調理する食品を汚染するとい
った問題点があった。

【００１０】これらの問題の１つの解決策として、前述
のＰＴＦＥ塗付・焼成で調理用器具への食品の焦げ付き
等が防がれていた。ところが、この技術によると、使用
当初は食品の焦げ付き等が防止されるが、繰り返して使
用するとフッ素樹脂被膜が徐々にはく離し、食品に対す
る非粘着作用の発現が困難となる。従って、フッ素樹脂
を被覆しているにも拘わらず、焦げ付きを防止するため
に油の使用を余儀無くされると共に、遂にはフッ素樹脂
の被膜が本来の作用を発現し得ない程度にはく離してし
まい、非粘着作用が無くなる。

【００１１】更に、前述の特開平３−１１９０９５号及
び同３−２５００９５号の手法では、はっ水性、耐油
性、非粘着性が不十分であり、かきまぜ操作を伴なう調
理や洗剤等による洗浄の際に日常的に頻繁に摩滅する可
能性のある調理用器具に適用することができない。

【００１２】そこで本発明者らは、はく離等の問題を生
ずるコーティングに代るフッ素樹脂による調理用器具の
改質方法を確立すべく、調理用器具のフッ素樹脂含浸に
よる改質について検討を重ねた。その結果、フッ素樹脂
を炭素材料表面の気孔口付近のみならず気孔壁に沿って
気孔内奥にまで浸透させて十分な環境しゃ断性能を発現
させることを企図して鋭意検討した結果、炭素材料の気
孔率及び気孔の大きさと気孔中へのフッ素樹脂の含浸率
との関係を最適化し、更に含浸後の気孔の大きさを調整
することにより、環境しゃ断性能が顕著に向上し且つ長
期に亘って発現すると共に、液体や気体に対する優れた
不浸透性及び良好な熱伝導性が発現され、特に、調理用
途では耐水性、耐油性、非粘着性や耐久使用性について
意想外の効果が発現されることを見い出し、本発明を完
成するに至った。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記従来技術を改良し、はく離用の油を完
全に不要とし、耐水性、耐油性を向上させ、被調理食品
による焦げ付きをなくし、また食品のかすや油、洗剤な
どによる汚染を防ぎ、更にこれらの効果が長期に亘って
発揮される様な調理用器具を開発することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、開気孔率５
乃至２０％、平均気孔半径０．３乃至２．５μｍの炭素
材料の気孔中にフッ素樹脂が含浸率４５％以上で含浸さ
れ、しかも含浸後の前記平均気孔半径が０．３μｍ以下
であるフッ素樹脂含浸炭素材料を用いた調理用器具によ
り解決する。

【００１５】

【発明の作用及び構成】本発明において、前記フッ素樹
脂の炭素材料への含浸率は、式：Ｉ＝１００Ｇ／ＰＤの
Ｉ（％）で示される数値である。但し、Ｐは炭素材料の
開気孔の体積の実測値（ｃｍ^３）、Ｄはフッ素樹脂の真
密度（ｇ／ｃｍ^３）、Ｇは実際に含浸したフッ素樹脂の
重量（ｇ）を表わす。つまり、Ｉ値は開気孔に占める含
浸フッ素樹脂の体積割合を示す。

【００１６】以下の実施例において実証する様に、前記
特定範囲の開気孔率及び平均気孔半径を有する炭素材料
の気孔中にフッ素樹脂を含浸率４５％以上で含浸するこ
とにより、フッ素樹脂の気孔への浸透が気孔内奥にまで
及び、環境しゃ断性能が飛躍的に向上し、しかもこの性
能が長期に亘って持続し、調理用途では耐水性、耐油
性、非粘着性の付与、油や残留物質による汚染防止等の
効果が飛躍的に向上し、しかもこれらの効果が長期に亘
って持続する。更に、意想外なことに、炭素材料の熱伝
導率が良好なまま保たれ、調理用器具として好適である
ことを見い出した。

【００１７】次に、炭素材料の開気孔率及び平均気孔半
径を上記範囲に限定した理由を説明する。炭素材料の開
気孔率は、含浸可能なフッ素樹脂の総量を規制するもの
である。即ち、開気孔率が高い程、炭素材料全体に対す
る含浸可能なフッ素樹脂の量が増える。開気孔率が５％
未満であると、はっ水性、非粘着性などの環境しゃ断性
能の向上が期待できなくなる。一方、開気孔率が２０％
を超えると、含浸可能なフッ素樹脂量は増えるが、炭素
材料の機械的強度が低下し、更に含浸後の熱伝導率の低
下及び不浸透性の劣化を招き易くなると共に、含浸にム
ラを生じ易くなり、環境しゃ断性能の乏しい部分が生じ
易くなる。また、炭素材料の平均気孔半径は、以下の実
施例でも実証する様に、フッ素樹脂の含浸のし易さを決
定する要因である。即ち、平均気孔半径が大きい程、フ
ッ素樹脂の含浸率を高め易くなる。平均気孔半径が０．
３μｍ未満であると、４５％以上の含浸率の確保が難し
くなる。２．５μｍを超えると、含浸したフッ素樹脂に
よる気孔口の閉塞が不十分となり易く、はっ水性、非粘
着性の発現が難しくなり、また気孔壁からの組織脱落を
起し易くなる。フッ素樹脂含浸前の炭素材料の平均気孔
半径が１．０乃至２．０μｍであることが、より一層好
ましい。

【００１８】更に、本発明においては、フッ素樹脂を含
浸した後の前記炭素材料の平均気孔半径を０．３μｍ以
下とする必要がある。０．３μｍを超えると、炭素材料
の液体や気体に対する不浸透性が不十分となる。

【００１９】本発明において使用する炭素材料は、前記
特定範囲の開気孔率及び平均気孔半径を有する、炭素の
みから実質的に成る材料乃至は炭素を主成分とする材料
であり、ピッチ含浸品、樹脂含浸品及び金属含浸品等の
含浸品を包含する所謂炭素化品や黒鉛化品などの各種炭
素材料を包含する。具体的には、冷間等方圧加圧成形工
程を経た高密度等方性黒鉛や熱間加圧法を用いた高密度
黒鉛等の黒鉛材料、焼成炭素材料などがある。また、そ
のほかに、加圧焼成法により製造される炭化ホウ素（Ｂ
_４Ｃ）を含む炭素材料、ピッチバインダー法により製造
される各種セラミックを含む炭素材料及び炭素繊維強化
炭素材料などがある。本発明においては、特に熱伝導の
均一性を確保する上で、異方比が１．２以下の等方性の
高い材料を用いることが好ましい。ここで、異方比が
１．２以下であるとは、炭素材料における任意に直角を
なす方向に測った固有電気抵抗の比の平均値が１．２以
下であることを意味する。

【００２０】本発明でいう炭素材料の平均気孔半径は、
例えば水銀圧入法により測定される累積気孔容積（ｃｍ
^３／ｇ）の１／２に相当する半径値（μｍ）として決定
することができ、開気孔率は（かさ密度）×（全気孔容
積）×１００で計算することができる。ここで、全気孔
容積（ｃｍ^３／ｇ）は圧力が予め定めた最高圧力、例え
ば９８ＭＰａまで達したときの累積気孔容積をいう。

【００２１】本発明において使用する前記フッ素樹脂の
種類に特に制限はなく、含浸のし易さから見て、８０乃
至３５０℃で溶融し、多くとも１０^５ポアズの粘度を有
するものが好ましい。ここで、フッ素樹脂の溶融温度は
常法により測定することができ、例えば示差熱分析にお
いてアルゴン雰囲気中、試料重量０．５ｇ、昇温速度１
０℃／分の条件で測定する。具体的には、特開平３−１
１９０９５号及び同３−２６９００８号各公報に記載さ
れている様な、フッ素化剤で低分子量化したフッ素樹
脂、特開昭６２−２７５１９０号公報に記載されている
フッ化ピッチなどを用いることができる。

【００２２】次に、炭素材料へのフッ素樹脂の含浸方法
について説明する。例えば、前述の８０乃至３５０℃で
溶融するフッ素樹脂を用いる場合には、溶融温度の違い
に応じて次の２つの方法により含浸することができる。
８０乃至２５０℃で溶融する、粘度が１乃至１０^２ポア
ズ程度のフッ素樹脂を用いる場合には、フッ素樹脂を圧
力容器（オートクレーブ）内で所定温度に加熱して十分
に溶融させた後、炭素材料を浸漬し、容器内を減圧から
加圧までの任意の圧力、好ましくは減圧の状態にする。
この際、フッ素樹脂が炭素材料と接触することにより固
化するので、容器内の温度を再上昇させる必要がある。
従って、所定の圧力状態に保つ時間を約３０分乃至１時
間あるいはそれ以上とする必要がある。一方、２５０乃
至３５０℃で溶融する、粘度が１０^３乃至１０^５ポアズ
程度のフッ素樹脂を用いる場合には、同様にして圧力容
器内にて炭素材料を溶融状態のフッ素樹脂中に浸漬し、
一旦、例えば１０乃至５０ｍｍＨｇ程度の減圧にし、フ
ッ素樹脂が再溶融するまで温度調節を行なう。この様に
減圧にするのは、炭素材料の気孔から空気を除去すると
共に、材料の酸化を防止し、圧入含浸操作を容易にする
ためである。その後、容器内を加圧状態にして含浸操作
を行なう。処理時間は約３０分乃至数時間とする。な
お、これら一連の操作を行なう際に、圧力容器内を窒素
ガス等を用いて非酸化性雰囲気としておく必要がある。

【００２３】本発明においては、含浸処理の際の前記圧
力容器内の圧力（含浸圧）を適宜選択することにより、
フッ素樹脂の含浸率を所要の４５％以上の値とすること
ができる。

【００２４】その後、含浸処理した炭素材料を圧力容器
から取り出し、大気中に放置することにより、本発明の
フッ素樹脂含浸炭素材料を得ることができる。なお、こ
の際に炭素材料表面を被覆しているフッ素樹脂をヘラ等
で十分に除去することが好ましい。

【００２５】かくして得られる本発明の調理用器具の形
状に得に制限はなく、家庭用、業務用の加熱板（ホット
プレート、焼肉プレート等）、フライパン、すき焼鍋、
天ぷら鍋やフライヤーなどに適用することができるほ
か、非粘着を応用してオーブンの内壁構造材等他の用途
にも利用することができる。

【００２６】

【実施例】以下の実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。

【００２７】製造例１ステンレス鋼製の圧力容器内に、すき焼鍋状に成形した
種々の等方性黒鉛又は焼成炭素材料を収容し、３１０℃
で溶融するフッ素樹脂を溶融させた。この際の溶融フッ
素樹脂の添加量は、被含浸材を十分浸漬させることがで
きる量であった。溶融フッ素樹脂を所定温度に保ち、容
器を減圧にし、適宜選択した滅圧下で１時間保持して含
浸を行なった。この際の容器の圧力とフッ素樹脂の含浸
率との関係を図１及び図２に示した。

【００２８】図１及び図２から分る様に、圧力を所定値
以下とすることにより４５％以上の含浸率を達成するこ
とができる。

【００２９】実施例１製造例１において各含浸圧にて調製した試料に夫々水滴
を付着させ、液−固のなす接触角を測定した。

【００３０】また、被調理食品の粘着性を調べるため、
各試料の食品に擬した物体に対する付着力を引倒し法に
より評価した。この引倒し法による付着力評価試験法を
図３に示した。直径７．９６７ｍｍ、長さ９５．０ｍｍ
のＳ４５Ｃの棒２１を十分に洗浄し、接着剤（ポリ酢酸
ビニル）２２を塗り、含浸層２３の表面に接着させた。
この際、接着条件は１７０℃で１時間保持であり、自然
放置して室温まで冷却した。このロッドとロードセル２
４をワイヤでつなぎ、図３に示す様に試料を水平方向に
引っ張り、その時の力Ｆ（ｋｇｆ）をロードセル２４に
て測定した。１つの試料につき２回測定を行ない、平均
値を出した。引倒し棒２１の直径をｄ、高さをＬ、引倒
したときの力をＦとすると、応力σは式：σ＝Ｍ・ｙ／
Ｉで表わされる。ここでＭは棒２１に働くモーメント、
Ｉは断面２次モーメント、ｙは棒断面の半径を夫々表わ
す。Ｍ＝｜Ｍ｜_ｍａｘ＝ＦＬ、ｙ＝ｄ／２、Ｉ＝πｄ^４
／６４であるので、σ＝３２ＦＬ／πｄ^３となり、これ
をＰａの単位に換算すると、σ＝１８．７６Ｆ（ＭＰ
ａ）となる。

【００３１】更に、これらの試料を用い、油を用いた際
の油煙の発生や油の飛散の状況を目視観察し、また食品
（肉、魚、野菜、めん類等）を調理し、調理と洗浄のサ
イクルを十数回繰り返した後に空焼きして、食品のかす
や油、洗剤などによる汚染の状況を触手及び目視により
評価した。これらの結果をまとめて、表１に示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】更に表１に示した試料について、含浸後の
平均気孔半径を測定し、更に熱伝導率の測定及び不浸透
性の評価を行なった。結果を表２に示した。

【００３４】

【表２】

【００３５】表１及び表２から分る様に、本発明範囲内
の開気孔率及び含浸前後の平均気孔半径を有する炭素材
料に対してフッ素樹脂の含浸率を４５％以上とすること
により、炭素材料のはっ水性、耐油性、非粘着性、食品
や洗剤による汚染防止性などが飛躍的に向上すると十藻
に、熱伝導率が低下せず、しかも液不浸透性が極めて優
れている。

【００３６】実施例２実施例１に従って含浸率を４５％とした試料について、
ＳｉＣペーパーにより摩耗深度５０μｍ、１００μｍ、
３００μｍ、２ｍｍで表面を摩耗させた。各摩耗深度で
の水滴の接触角を測定し、結果を表３に示した。

【００３７】

【表３】

【００３８】表３から明らかな様に、フッ素樹脂含浸品
では何れの試料においても摩耗深度に依存せずに接触角
が１１０〜１２０°となり、繰り返して使用しても長期
に亘ってフッ素樹脂のはっ水性が発現することが分っ
た。

【００３９】比較例１ＰＴＦＥを５０μｍコーティングした黒鉛について、実
施例２と同様の方法で接触角測定を行ない、得られた結
果を表４に示した。

【００４０】

【表４】

【００４１】表４から明らかな様に、５０μｍ以上摩耗
すると接触角が黒鉛自体の値となっており、従来のＰＴ
ＦＥコーティングでは深さ方向に特性が発現していない
ことが分った。

【００４２】実施例３実施例２と同一の試料について、同様に摩耗処理を施し
て、各摩耗深度での付着力を測定し、結果を表５に示し
た。

【００４３】

【表５】

【００４４】表５から明らかな様に、付着力はフッ素樹
脂含浸によって未含浸の試料の８〜１０％にまで低下し
ており、その効果が繰り返して使用しても長期に亘って
発揮されることが分った。

【００４５】比較例２ＰＴＦＥを５０μｍコーティングした黒鉛について、実
施例３と同様の方法で付着力を測定し、得られた結果を
表６に示した。

【００４６】

【表６】

【００４７】表６から明らかな様に、５０μｍ以上摩耗
すると付着力が４．５倍に増加し、深さ方向に非粘着性
が維持されないことが分った。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の調理用器具
は、はく離用の油が完全に不要であり、耐水性、耐油性
に優れ、被調理食品による焦げ付きがなく、また食品の
かすや油、洗剤などによる汚染を防ぎ、更にこれらの効
果が長期に亘って発揮される。更に、熱伝導率が良好な
まま保たれ、食品の調理の際に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】フッ素樹脂の含浸圧と炭素材料へのフッ素樹脂
の含浸率との関係を示した曲線図である。

【図２】フッ素樹脂の含浸圧と炭素材料へのフッ素樹脂
の含浸率との関係を示した曲線図である。

【図３】引倒し法による粘着力測定法の説明図である。

【符号の説明】

１加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径２．０μｍ、開気孔率１４．８％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線２加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．８μｍ、開気孔率１２．１％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線３加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．６μｍ、開気孔率１５．３％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線４加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．５μｍ、開気孔率１５．０％の等方性黒
鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線５加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．２０μｍ、開気孔率１１．７％の等方性
黒鉛を用いた場合（実施例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線６加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．０５μｍ、開気孔率８．６％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線７加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径４．４μｍ、開気孔率１６．５％の焼成炭素
材料を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線８加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径１．９μｍ、開気孔率２０．７％の等方性黒
鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との
関係を示す曲線９加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、平
均気孔半径０．３μｍ、開気孔率４．９％の等方性黒鉛
を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率との関
係を示す曲線１０加圧下で３１０℃で溶融するフッ素樹脂を用い、
平均気孔半径０．０７μｍ、開気孔率８．２％の等方性
黒鉛を用いた場合（比較例）の容器内の圧力と含浸率と
の関係を示す曲線２１引倒し棒２２接着剤２３フッ素樹脂含浸炭素材料２４ロードセル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開気孔率５乃至２０％、平均気孔半径
０．３乃至２．５μｍの炭素材料の気孔中にフツ素樹脂
が含浸率４５％以上で含浸され、しかも含浸後の前記平
均気孔半径が０．３μｍ以下であるフツ素樹脂含浸炭素
材料を用いた調理用器具。