(57)【要約】【課題】食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法の提供【解決手段】本発明は、食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法に関する。その方法は、ポリテトラフルオロエチレン溶液とアルミベース金属間化合物粉末を撹拌して混ぜ合わせることで吹き付け懸濁液とし、且つ吹き付け懸濁液を食品器具の表面上に吹き付けることで、食品器具の表面に少なくとも一つのコーティングを形成させ、更に食品器具の表面のコーティングを加熱することで成型及び固化させて疏水高分子／金属複合皮膜とすることで、疏水高分子／金属複合皮膜の疏水性の接触角の増加により、高疏水性、高抗粘着性及び優れた表面の耐摩耗能力等の利点を獲得させる、というものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法であり、材料の準備のステップと、撹拌混合のステップと、吹き付けのステップと、成型及び固化のステップとを含み、
前記材料の準備のステップでは、加工を行おうとする食品器具、特定量のポリテトラフルオロエチレン溶液及び特定量のアルミベース金属間化合物粉末を提供し、
前記撹拌混合のステップでは、特定量の前記ポリテトラフルオロエチレン溶液と特定量の前記アルミベース金属間化合物粉末を撹拌して混ぜ合わせることで吹き付け懸濁液とし、
前記吹き付けのステップでは、前記吹き付け懸濁液を前記食品器具の表面上に吹き付けることで、前記食品器具の前記表面に少なくとも一つのコーティングを形成させ、
前記成型及び固化のステップでは、前記食品器具の前記表面の前記コーティングを加熱することで固化させて疏水高分子／金属複合皮膜とすることを特徴とする食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項２】
前記ポリテトラフルオロエチレン溶液の重量比が４５〜９５％で、前記アルミベース金属間化合物粉末の重量比が５〜５５％で、前記アルミベース金属間化合物粉末の粒径が０．５〜５０μｍの間であることを特徴とする請求項１に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項３】
前記撹拌混合のステップにおいて、前記ポリテトラフルオロエチレン溶液の温度が摂氏２０〜４０°の間で、且つ回転毎分１０〜５０の速度で撹拌することを特徴とする請求項１に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項４】
前記吹き付けのステップが、プライマー吹き付けのステップと、上塗吹き付けのステップを含み、
前記プライマー吹き付けのステップでは、前記吹き付け懸濁液を前記食品器具の表面上に吹き付けることで、プライマー複合皮膜コーティングを形成させ、且つ摂氏１００〜２５０℃の温度で１０〜３０分間の焼結固化を行い、前記プライマー複合皮膜コーティングをプライマーへと焼結固化させ、
前記上塗吹き付けのステップでは、前記吹き付け懸濁液を前記プライマー上に吹き付けることで、上塗複合皮膜コーティングを形成させ、且つ摂氏３５０〜４００℃の温度で２０〜４０分間の焼結固化を行い、前記上塗複合皮膜コーティングを前記疏水高分子／金属複合皮膜へと焼結固化させることを特徴とする請求項１に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項５】
前記プライマー複合皮膜コーティングの厚さは１０〜１５μｍとし、前記上塗複合皮膜コーティングの厚さは１０〜２０μｍとすることを特徴とする請求項４に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項６】
前記アルミベース金属間化合物粉末が、重量比５０〜７０％のアルミニウム、重量比２０〜３０％の銅、そして重量比１０〜２０％の鉄を含み、且つ溶融処理、及び粉砕と篩分け処理等のステップにより前記アルミベース金属間化合物粉末を製成することを特徴とする請求項１に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項７】
前記溶融処理が、
まず含量が重量比５０〜７０％の前記アルミニウムを坩堝に加え、高周波で前記アルミニウムが完全に溶融するまで加熱するステップと、
前記坩堝に重量比２０〜３０％の前記銅及び重量比１０〜２０％の前記鉄を順に加え、また前記坩堝中の過熱温度を摂氏１０００℃にまで上げて保ち、前記アルミニウム、前記銅及び前記鉄が均等に混じり合うことで金属混合溶液へと溶融した後、前記金属混合溶液を迅速に粉付して凝固させた後に前記粉砕と篩分け処理を行うことで、前記アルミベース金属間化合物粉末を製成するステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項８】
前記粉砕と篩分け処理が、
前記金属混合溶液を、静置され且つ真空環境にある容器内に注ぎ入れるステップと、
高速ノズルにより、前記容器から流出する前記金属混合溶液に冷却気体を吹き付け、前記金属混合溶液を、前記冷却気体により急速に冷却及び凝固されてそれぞれが異なる大きさへと分散した前記アルミベース金属間化合物粉末へとドリップするステップと、
粒径の大きさごとに、前記アルミベース金属間化合物粉末を篩分けるステップとを含むことを特徴とする請求項７に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項９】
前記材料の準備のステップにおいて、前記食品器具の前記表面には予め炭化ケイ素または酸化アルミニウムの砂吹き処理が施されており、これにより前記食品器具の前記表面の平均粗さを２〜５μｍの間としていることを特徴とする請求項１に記載の食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法が応用される食品器具であり、前記食品器具が、疏水高分子金属複合皮膜が覆設される少なくとも一つの搭載表面を含み、前記食品器具が、炊飯釜、炒め鍋、ハンバーグ・ステーキプレート、フライパン、バーベキュープレート、オーブンプレート、トーストボックス、各種ケーキ型、各種クッキー型、ホットプレート、パイプレート及び食品用刀具の内の一種から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法が応用される食品器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法に関し、特に、有効的に食品器具の疏水性、抗粘着性を高め、且つ優れた表面の耐摩耗能力を有する食品器具表面処理の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デュポン社の生産するポリテトラフルオロエチレン塗料は、すでに、例えば炊飯釜や炒め鍋、ハンバーグ・ステーキプレート、フライパン、バーベキュープレート、オーブンプレート、トーストボックス、各種ケーキ型、各種クッキー型、ホットプレート、パイプレート及び食品用刀具等の、あらゆる食品器具上に応用されている。具体的な応用範囲としては、ポリテトラフルオロエチレン塗料を直接食品器具の搭載表面（食品を搭載する内面や底面、または食品用刀具の刀面等）に吹き付けることで、食品器具の表面に不粘着層を形成させるものである。この方法によって、ポリテトラフルオロエチレンを塗布された食品器具の表面は不粘着特性を得る。またこの方法においては、ポリテトラフルオロエチレンにより食品器具の清浄がし易い、粘着物が付きにくいという効果がもたらされるが、ポリテトラフルオロエチレンを塗布された食品器具の不粘着層を有する表面は、耐摩耗能力に優れず、長期にわたる使用や不適切な使用、または過度の清浄と言った原因から不粘着層を損傷させてしまい、ないしは不粘着層の雑屑や化学成分等がかき傷や裂け目から滲み出て食品内に混ざり、食品の安全に対する懸念を生む状況となっている。
【０００３】
また、アルミベース金属間化合物の構造は独特の性質を有しており、異なる多元系合金のアルミベース金属間化合物材料は、例えば水素吸蔵材、遮熱コーティング，選択性光線吸収器、化学反応器、抗粘着コーティング、触媒剤粒子、及び強度の低い合金を強化する分散型強度粒子といった部分に広く応用されている。アルミニウム−銅−鉄の三元系合金は成分や熱力学の条件の違いにより、それぞれ結晶相、アルミベース金属間化合物、非結晶相を得る。アルミニウム系のアルミベース金属間化合物、例えばアルミニウム−銅−鉄が含む三つの元素はいずれも金属であるため、導電性に優れているが、ただこの三つの元素により組成されるアルミベース金属間化合物構造は、導電率がおよそ金属の一万分の一であり、ひいては成分が類似する非晶質よりも低く、また完美で整ったアルミベース金属間化合物構造であればあるほど、導電率は低くなり、丁度金属とは相反するものとなる。言い換えると、アルミベース金属間化合物構造は、金属元素により構成されるものの陶磁に類する特性を呈しており、一般的な金属及び非晶金属とは大きく異なっている。
【０００４】
更に、アルミニウム（Ａｌｘ）、銅（Ｃｕｙ）、鉄（Ｆｅｚ）系といったアルミベース金属間化合物構造の材料により製成された疏水合金膜は、高疏水性、高抗粘着性の特性を有しているので、疏水合金膜の接触角は１００度以上に達する。よって、食品器具の表面に覆設できる疏水合金膜の開発を通じて、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ）の使用上の疑問を払拭すること、或いはポリテトラフルオロエチレンと合わせることで食品器具表面の処理技術へと応用することは、関連業界による達成が待たれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、食品器具の表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法を提供し、主には食品器具の搭載表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設することで、食品器具の搭載表面に高疏水性、高抗粘着性及び優れた表面の耐摩耗能力等の利点を獲得させることにある。本発明の主な目的を達成するための技術的手段は、ポリテトラフルオロエチレン溶液とアルミベース金属間化合物粉末を撹拌して混ぜ合わせることで吹き付け懸濁液とし、且つ吹き付け懸濁液を食品器具の表面上に吹き付けることで、食品器具の表面に少なくとも一つのコーティングを形成させ、更に食品器具の搭載表面のコーティングを加熱することで成型及び固化させて一層の疏水高分子／金属複合皮膜とすることである。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明における疏水高分子金属複合皮膜を覆設する方法の実施図である。
【図２】本発明におけるトーストボックス表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する実施図である。
【図３】本発明における食品用ナイフ表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する実施図である。
【図４】本発明におけるオーブンプレート表面に疏水高分子金属複合皮膜を覆設する実施図である。
【図５】本発明における疏水高分子金属複合皮膜を覆設した際の解剖図である
【図６】本発明における疏水高分子金属複合皮膜の疏水性の接触角が１４０度に達した際の図である。
【図７】本発明における疏水高分子金属複合皮膜のサンプルの接近写真である。
【図８】本発明において偏光顕微鏡により疏水高分子金属複合皮膜を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１から図５に示すように、本発明の実施例は以下のステップを含む。
（ａ）材料の準備：加工を行おうとする食品器具１０、重量比４５〜９５％のポリテトラフルオロエチレン溶液及び重量比５〜５５％且つ平均粒径が０．５〜５０μｍのアルミベース金属間化合物（Ａｌ−ＴＭ）粉末２０を準備する。食品器具１０はアルミニウムメッキ鋼板やステンレス鋼等の金属板で製成される。また、ポリテトラフルオロエチレン溶液中のポリテトラフルオロエチレン溶液の濃度は６０％〜９５％とする。
（ｂ）撹拌混合：ポリテトラフルオロエチレン溶液とアルミベース金属間化合物粉末２０を撹拌して混ぜ合わせることで吹き付け懸濁液とする。温度摂氏２０〜４０°、回転毎分１０〜５０の条件下で撹拌する。
（ｃ）吹き付け：吹き付け懸濁液を食品器具１０の表面１１上に吹き付けることで少なくとも一つのコーティングを形成させる。
（ｄ）成型及び固化：食品器具１０の表面１１のコーティングを加熱することで成型及び固化させて疏水高分子／金属複合皮膜３０とする。
【０００８】
図７は、本発明における疏水高分子／金属複合皮膜３０のサンプルの接近写真である。また、図８はこれを偏光顕微鏡で１００倍拡大した場合の写真である。
【０００９】
本発明は材料の準備のステップの前に、更に前処理のステップと砂吹き（サンドブラスト）のステップを順に含むことができる。前処理のステップでは、事前に成型を行った食品器具１０を、摂氏３００〜４５０℃の高温のオーブンに入れ１０〜３０分間熱することで、食品器具１０の表面１１の油汚を除去する。砂吹きのステップでは、食品器具１０を砂吹き機に置き、砂吹き機に砂吹き原料を投入し、砂吹き圧力２〜５ｋｇ／ｃｍ２のもと、食品器具１０の表面１１に砂吹き処理を行い、食品器具１０の表面１１の平均粗さを２〜５μｍとする。食品器具１０の表面１１への砂吹きにより粗面化を行うことで、疏水高分子／金属複合皮膜３０が更に食品器具１０の表面１１に成型及び固化しやすくなる。
【００１０】
前述の吹き付けのステップは更にプライマー吹き付けのステップ及び上塗吹き付けのステップを含み、成型及び固化のステップは更に第一成型及び固化のステップ及び第二成型及び固化のステップを含む。順序は、プライマー吹き付けのステップ、第一成型及び固化のステップ、上塗吹き付けのステップ、そして第二成型及び固化のステップとなる。
【００１１】
プライマー吹き付けのステップでは、吹き付け懸濁液を吹き付け装置によって食品器具１０の表面１１に吹き付けることで、プライマー複合皮膜コーティングを形成させる（プライマー複合皮膜コーティングの厚さは１０〜１５μｍとする）。第一成型及び固化のステップでは、摂氏１００〜２５０℃の温度で１０〜３０分間の成型及び固化を行い、プライマー複合皮膜コーティングをプライマー３０ａへと成型及び固化させる。上塗吹き付けのステップでは、吹き付け懸濁液を吹き付け装置によってプライマー３０ａ上に吹き付けることで、上塗複合皮膜コーティングを形成させる（上塗複合皮膜コーティングの厚さは１５〜２０μｍとする）。第二成型及び固化のステップでは、摂氏３５０〜４００℃の温度で２０〜４０分間の成型及び固化を行い、上塗複合皮膜コーティングを疏水高分子／金属複合皮膜３０へと成型及び固化させる。
【００１２】
具体的には、アルミベース金属間化合物粉末２０は、重量比５０〜７０％のアルミニウム、重量比２０〜３５％の銅、そして重量比１０〜２０％の鉄を含み、且つ溶融処理、及び粉砕と篩分け処理等のステップによりアルミベース金属間化合物粉末２０へと製成される。
【００１３】
上述の溶融処理は、市販の高周波による溶融器具、または真空且つ高速で稼働するアルミベース金属間化合物の粉体製造器具により行うことができ、以下のステップを含む。
（ｅ）まず含量が重量比５０〜７０％のアルミニウムを坩堝内に加え、高周波で完全に溶融するまで加熱する。
（ｆ）坩堝に重量比２０〜３０％の銅及び重量比１０〜２０％の鉄を順に加え、また坩堝中のアルミニウム溶液の温度を摂氏８００〜１３００℃にまで上げて保ち、銅及び鉄が融化して均等に混じり合うことで金属混合溶液へと溶融した後、この金属混合溶液を迅速に粉付して凝固させた後粉砕と篩分け処理を行うことで、上述のアルミベース金属間化合物粉末２０を製成する。
【００１４】
具体的には、上述の粉砕と篩分け処理は、同様に市販の高周波による溶融器具、または真空且つ高速で稼働するアルミベース金属間化合物の粉体製造器具により行うことができ、具体的な方法は以下のステップを含む。
（ｇ）金属混合溶液を、静置され且つ真空環境にある容器内に注ぎ入れる。
（ｈ）高速ノズルにより、容器から流出する金属混合溶液に冷却気体（窒素ガスやアルゴンガス）を吹き付け、金属混合溶液を、冷却気体により急速に冷却及び凝固されてそれぞれが異なる大きさへと分散したアルミベース金属間化合物粉末２０へとドリップする。
（ｉ）粒径の大きさごとに、アルミベース金属間化合物粉末２０を篩分ける。
【００１５】
分かりやすく言うと、上述の食品器具１０の表面１１は搭載表面を言う。図２に示す食品器具１０はトーストボックスであり、トーストボックスの搭載表面は内面及び底面である。また、図３に示す食品器具１０は波刃包丁であり、この波刃包丁の搭載表面は二つの刀面、及び刀背である。加えて、図４に示す食品器具１０はオーブンプレートであり、このオーブンプレートの搭載表面は底面となる。
【００１６】
本発明による疏水高分子／金属複合皮膜３０が覆設される食品器具１０は、表面エネルギーが比較的低いため、比較的高い疏水性を有する。加熱、成型及び固化後に測定実験を行っているが、測定においては、本発明による疏水高分子／金属複合皮膜３０が覆設される食品器具１０の疏水性の接触角は１４０から１５０度に達し、図６に示すように、卓越した疏水性と抗粘着効果を有する。
【００１７】
本発明による疏水高分子／金属複合皮膜３０が覆設される食品器具１０は、耐摩耗の測定実験（ＧＢ／Ｔ  ３２３８９−２０１５耐摩耗試験を参考）を行っているが、測定においては、元々の基準であるポリテトラフルオロエチレンのコーティングのみの１０００回から７０００回以上へと大幅に上昇しており、本発明は卓越した耐摩耗性を有することが分かった。本発明ではそれぞれ異なる重量比のアルミベース金属間化合物粉末２０が添加されるものに対し耐摩耗回数の比較実験を行ったが、アルミベース金属間化合物粉末２０の重量比が０％の時、耐摩耗回数は１０００回であり、アルミベース金属間化合物粉末２０の重量比がそれぞれ５％、１０％、１５％そして２０％の時、耐摩耗回数はそれぞれ３５００回、３８００回、６０００回そして７５００回であった。よって、アルミベース金属間化合物粉末２０の重量比が大きくなるにつれ、耐摩耗回数も多くなることが分かる。
【００１８】
本発明による疏水高分子／金属複合皮膜３０が覆設される食品器具１０は、５％の塩化  ナトリウム溶液（ＮＡＣＬ）ミストによる防腐蝕測定実験（ＧＢ／Ｔ  ３２３８９−２０１５耐塩性試験を参考）を行っており、５％のＮＡＣＬミストによる試験の時間が４８時間から１７５時間に伸びていることから、本発明が卓越した対塩霧防腐蝕能力を有することが分かっている。
【００１９】
本発明による疏水高分子／金属複合皮膜３０が覆設される食品器具１０は、関連する食品安全検査の実施を台湾標準（ＳＧＳ）に委託しており、検査により、本発明は中国大陸の食品安全法である、１）ＧＢ  ４８０６．１−２０１６（食品安全国家標準食品接触材料及製品通用安全要求）、２）ＧＢ  ４８０６．１０−２０１６（食品安全国家標準  食品接触塗料及塗層）、そして３）ＧＢ  ９６８５−２０１６（食品安全国家標準  食品接触材料及製品用添加剤使用標準）を満たしていることが分かった。
【００２０】
以上をまとめると、本発明は、従来のポリテトラフルオロエチレン（Ｐ．Ｔ．Ｆ．Ｅ）の使用上の懸念を払拭し、飲食店で広く使用されうるものであり、例えば疏水高分子／金属複合皮膜３０を食品器具１０（例えば炊飯釜、炒め鍋、ハンバーグ・ステーキプレート、フライパン、バーベキュープレート、オーブンプレート、トーストボックス、各種ケーキ型、各種クッキー型、ホットプレート、パイプレート及び食品用刀具等）の搭載表面１１に覆設することで、疏水高分子／金属複合皮膜３０の疏水性の接触角が１４０から１５０度に達することにより卓越した効果を達する。その効果は、主に以下の二点である。
１．卓越した疏水及び抗粘着等の特性に加え、有効的に抗粘着効果を持続させるので、食品器具に粘着物が付着して清浄しにくい状況が起こりにくくなる。
２．卓越した耐摩耗性及び対塩霧防腐蝕能力を有するため、食品器具表面が出力に優れないためにスクラッチが残るという状況を予防し、且つ食品器具の使用寿命を持続させることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０ 食品器具
１１ 表面
２０ アルミベース金属間化合物粉末
３０ 疏水高分子／金属複合皮膜
３０ａ         プライマー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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