JPS62167271A - 赤外線輻射被膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、暖房、調理等で輻射加熱を行う赤外線加熱の
分野で、高効率の赤外線輻射体を形成するため、金属、
セラミックなどの加熱体表面に適用する被膜に関するも
のである。

従来の技術 従来の赤外線輻射コーティングとしては、アルミナ、チ
タニア、ジルコニアなどの酸化物、あるいは化合物を溶
射にて直接基材上に被覆形成したり、焼結させたりする
もの。更には、ガラススリット等のパイングー中に分散
させ、ホクロク被覆を形成したりするものが知られてい
る。

溶射方法の場合には、その被覆形成工程が非常に複雑で
ある上に膜厚が厚いため、基材との膨張率の差を吸収さ
せる観点から、使用材料が制約される。また、形成した
被膜は、ポーラスで耐食性が劣っていた。

焼結法の場合には、１３００〜１４００℃程度の加熱が
必要なため、基材として特殊セラミックを用いる必要が
あった。

また、ホクロク系の場合は、膜厚が１００μｍ以上と厚
いため、熱膨張係数が合わず基材との密着が悪かったり
、６００℃以上に加熱すると被膜が流動性を示したりす
ることから、６００′Ｃ以上の高温下では適用できない
欠点があった。

更には、従来の方法では、輻射の波長選択性を利用して
、長波長の赤外輻射を強調した遠赤外線輻射被覆を形成
する場合には、ジルコニア系化合物などが良く用いられ
たが、全反射の影響で、輻射率を０．８以上に高くする
ことが困鷺であるという問題があった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような従来の欠点を解消するもので、１
０〜５０μｍの薄膜の形成によって、６μｍ以上の長波
長＠域の赤外線放射率が０．９以上であって、２〜６μ
ｍの短波長領域の赤外線放射率も０．８以上である。一
種の擬似黒体的な輻射性能をもつ、被膜を提供するもの
である。

金属面への被膜の形成が、通常の有機塗装と同様の方法
にて可能な技術を提供することも本発明の目的である。

更には８００〜９００°Ｃの赤熱する加熱面に用いても
、密着信頼性に優れた被膜を提供することも、本発明の
狙いである。従来、この種の技術は、はとんど知られて
いなかった。

問題点を解決するための手段 本発明は前記条件を満足するために、ポリチタノカルボ
シランを結合剤とし、ジルコニアもしくはジルコンを主
成分とする複合酸化物、およびシリカ、アルミナ、チタ
ニアの群から選んだ１種以上の酸化物および鉄、マンガ
ン、銅、ニッケル、コバルトの群から選定した１種以上
の元素の酸化物、複合酸化物の硬化体よりなる被膜を形
成して用いる。

ポリチタノカルボシランを溶剤に溶解した状態で、その
他の添加物を前記結合剤中に分散させ、塗料化したもの
を用いて、対象とする基材上に塗布、焼成した後の硬化
体として、赤外線幅射被膜を得る。

作　　用 ポリチタノカルボシランは、ジメチルジクロロシランの
脱塩素重縮合反応により合成されるポリジメチルシラン
に、ジフェニルジクロロシランとホク酸の重縮合により
得られるポリボロジフェニルシロキサンと呼ばれる半無
機ポリマーと、チタン化合物とを加熱重縮合させて得ら
れる。

ポリチタノカルボシランは、主としてカルボシラン骨格
からなるポリカルボシラン部分がチタン化合物によって
架橋重合された有機金属架橋重合体であり、 Ｓｉ　　ＣＨ３ １Ｔｉの官能基数１〜４ 〇 のような基本構造単位から成っている。

このポリチタノカルボシランは有機溶媒に容易に溶解す
るため、溶解させた状態で用いる。

ジルコニア、ジルコンを主成分とする複合酸化物として
、これらの化合物単独で用いても良いし、もしくはジル
コニア、もしくはジルコンにＬａ、Ｙ。

Ｃｏ、　Ｐｒなどの希土類元素酸化物、その他Ｓｉ○２
、ｖ２ｏ５、ＣａＯｌＭｇＯなどの酸化物を固溶させた
ものを用いても良い。

これらの酸化物、複合酸化物は、６μｍ以上の長波長側
の赤外線頭載で良好な吸収特性を有しているため、これ
らを含有する被覆は、その＠域で高輻射体となる。ただ
し、ジルコニア化合物の屈折率が２．２程度でやや高い
ため、表面反射の影響で輻射率は０．８程度が上限とな
ってこれを改善するために工夫が必要である。

そのためには、ジルコン、ジルコニア化合物が被膜の表
面に直接、露出しないことを考えれば良い。そのために
は、ジルコニア、ジルコン化合物などの配合率を低くし
て、結合剤が表面に露出するようにしても良いが、この
場合、塗料の安定性が悪く、扱い惟くなるため、ジルコ
ニア、ジルコンを主成分とする複合酸化物の表面を低屈
折率のシリカ、アルミナで被覆処理したものを用いるの
が良い。これにより、６μｍ以上での赤外線放射率は０
．９以上になる。

他方、鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルトの群から
選定した１種酸化物として、酸化物単独で用いても良い
し、Ｆｅ２Ｏ３・ＭｎＯ２・Ｃａｂ１Ｆｓ２０３　”Ｍ
ｎＯ２・ＣａＯ・Ｃｏｏ、Ｃｕｏ−Ｃｏ０などの複合酸
化物として用いても良い。これ等はほとんどが黒色化合
物であり、近赤外領域に良好な吸収係数をもっている。

これ等の化合物の添加により、６μｍ以下の短波長側の
赤外線輻射率は向上する。これ等の化合物についても屈
折率が高いので、ジルコニア、ジルコンを主成分とする
複合酸化物と同様の表面処理をして用いるのが望ましい
。

ジルコニアもしくはジルコンを主成分とする複合酸化物
の粒径は光散乱効果によっても、輻射率を高め得るポリ
チタノカルボシランを結合剤として分散させる場合ポリ
チタノカルボシランに対する配合比が重量比で１／２〜
３／２で、粒径が０．１〜０．５μｍの範囲を用いた場
合、良好な長波長赤外線域の光散乱が得られる。これは
、粒子間距離、結合剤との屈折率の差が最適の条件にな
るためであると考えられる。

鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルトノ群カら選定し
た１種以上の元素の酸化物、複合酸化物による散乱効果
はその配合比がポリチタノカルボシランに対して、重量
比で１７２〜１／、で、粒径は０．１〜１μｍの範囲を
用いたときが良好になる。

粒径が相対的に細かいのは、短波長側の散乱があるため
と考えられる。

更に、塗料としての扱い易さを得るための充填剤として
、赤外線輻射性能に悪影響がなく、被膜の物性を向上さ
せるものとして、粒径が１〜５μｍのシリカ、アルミナ
、チタニアを用いることができる。配合比は、ポリチタ
ノカルボシランに対して重量比で１７１までの量を用い
得る。

これは、塗料の粘度を望ましい範囲に調整するのに有効
で、被膜の物性、とくに硬度等を改善するのに有効でし
かも、赤外線輻射性能に悪影響を与えない。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の被膜の概念図である。ポリチタノカ
ルボシラン１を結合剤として、この中にジルコニアもし
くはジルコンを主成分とする複合酸化物２、およびシリ
カ、アルミナ、チタニアの群から選んだ１種以上の酸化
物３、および鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルトの
群から選定した１種以上の元素の酸化物、複合酸化物４
を含有する硬化体より成る被膜５で、金属、セラミック
ス等の基材上に形成して用いる。６１茎１αＳ。

ポリチタノカルボシランは、宇部興産株式会社の「ナラ
／コート」を用いた。

前記チラノコート１００重量部に対して、表の配合にて
塗料を調合し、１５μｍの膜厚にてステンレス板上に塗
布した後、３００°Ｃで３０分焼成して被膜を得た。

このようにして得た試験片は、表面温度を５００℃に設
定して、日本分光■製の分光輻射装置を用いて、各被膜
の赤外線分光輻射特性を評価した。

第２図に代表的な被膜の赤外線分光輻射特性を示す。

第２図で、ａはステンレスのみの場合で、ｂは１３５０
℃にて焼結した、ＺｒＯ２ＣａＯ（５％）の従来の被膜
の場合である。Ｐ−１からＰ−４までの被膜はＣのよう
な輻射特性を示す。ＣはＰ　−４の場合で、Ｐ−１から
Ｐ−４まで類似の性能を示す。

以下余白 表　調合塗料の配合 米量は各重量部を示す。

Ｐ−４からＰ−１２までは、特性は異なるが、はぼｄの
特性を示す。（ｄは、最良のものでＰ−１２の場合であ
る。） 本発明の被膜に関して膜厚の寄与は１０〜５０μｍの範
囲で余り分光輻射特性を変化させることはなかった。

１０μｍ以下となると、基材の影響がでてくるものと考
えられ、とくに長波長側の輻射率は低下した。

また、５０μｍを越えると、被膜はヒートショックに対
して弱くなる。また焼成時に発泡する懸念が増加する。

以上のようにして形成した被膜は、極めて優れた特性を
示した。とくに、耐ヒートショック性に優れ、炉中で８
００℃に加熱した後、水中投入する試験においても、１
０サイクル繰返した後にも被膜には剥離、割れなどの異
常は全く認められなかった。

発明の効果 以上のように本発明の効果は、 ＋１）　　１０〜５０μｍと薄膜にて、赤外線平均輻射
率が０．８以上（とくに６μｍ以上の長波長赤外線輻射
率は０．９以上）の耐熱性の優れた輻射体が得られる。

（２）スプレー法にて塗布可能であり、静電塗装が可能
である。通常の有機塗料と同じ脱脂などの工程で簡単に
被膜が形成でき、極めて生産性に優れているため、安価
である。

（３）最終３００℃の加熱で被膜が形成できるため多く
の耐熱金属上への適用が可能であり、基材の適用性の巾
が広い。

（４）　　スプレー法で塗布できるため、金網状金属な
ど複雑な基材への適用が可能である。

（５）Ｒ膜のため、極めて密着性が良好で、とくに耐ヒ
ートショックに強く、高信頼性の被膜が得られる。

などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の赤外線幅射被膜の要部断面
図、第２図は赤外線分光輻射特性図である。 １・・・・・・ポリチクノカルポシラン、２・・・・・
・ジルコニアもしくはジルコンを主成分とする複合酸化
物、３・・・・・・シリカ、アルミナ、チタニアの群か
ら選んだ少なくとも１種の酸化物、４・・・・・・鉄、
マンガン、銅、ニッケル、コバルトの群から選定した少
なくとも１種の元素の酸化物、複合酸化物。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリチタノカルボシランを結合剤とし、ジルコニ
   アもしくはジルコンを主成分とする複合酸化物およびシ
   リカ、アルミナ、チタニアの群から選んだ少なくとも、
   種の酸化物および鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバル
   トの群から選定した少なくとも１種の元素の酸化物、複
   合酸化物の硬化体よりなる赤外線幅射被膜。
2. （２）ジルコニアもしくはジルコンを主成分とする複合
   酸化物の粒径が０．１〜０．５μｍであり、ポリチタノ
   カルボシランに対する配合比が重量比で１／２〜３／２
   で、シリカ、アルミナ、チタニアの粒径が１〜５μｍの
   範囲にあって、鉄、マンガン、銅、ニッケル、コバルト
   の群から選定した少なくとも、種の元素の酸化物、複合
   酸化物の粒径が０．１〜１μｍの範囲にあって、その配
   合比がポリチタノカルボシランに対して、重量比で１／
   ２〜１／１である特許請求の範囲第１項記載の赤外線幅
   射被膜。