(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともオキシラン環が水酸基を２個有する構造に変換したグリシドキシアルキルシロキサンが共有結合を介して基板上に固定化された親水性塗膜。
【請求項２】
アルキルシロキサンを、０重量％より多く１００重量％未満添加してなる請求項１記載の親水性塗膜。
【請求項３】
フェニルシロキサンを、０重量％より多く１００重量％未満添加してなる請求項１記載の親水性塗膜。
【請求項４】
酸性条件下で基板表面にグリシドキシアルキルシロキサンまたは少なくともグリシドキシアルキルシロキサンを含む混合物を塗布し、焼成することによる、請求項１から３のいずれか１項に記載の親水性塗膜の製法。
【請求項５】
請求項１もしくは２もしくは３記載の親水性塗膜を容器もしくはその蓋の内面に形成してなる親水性塗膜を有する調理器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基材表面に塗布し、焼成することにより形成される、長期にわたり、耐熱性・耐蒸気性・耐沸騰水性による基材の防護性と濡れ性を備えた塗膜、およびこの塗膜を容器およびその蓋に形成した調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基材の防護を長期にわたって維持できるような塗膜が多く開発されているが、基材の防護を目的とするため、そのほとんどの塗膜が撥水性であり、親水性を備えさせるために、一般にその塗膜上へのコロナ放電処理やシリカゾルが塗布されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の塗膜上へのコロナ放電処理では、親水化した塗膜表面が時間の経過とともに撥水性の塗膜表面に更新されやすく、またシリカゾル塗布では、塗膜へのシリカゾルの密着が悪いため、シリカゾルが水中へ溶出することもあり、いずれの場合も長期の親水性維持は困難であった。
【０００４】
本発明は、これらの課題を解決するものであり、長期にわたって、耐熱性・耐蒸気性・耐沸騰水性による基材の防護性と濡れ性を備えた塗膜を形成することを第１の目的とする。
【０００５】
また、耐沸騰水性が向上した塗膜を形成できることを第２の目的とする。
さらに耐熱性が向上した塗膜を形成できることを第３の目的とする。
【０００６】
また、長期にわたって、耐熱性・耐蒸気性・耐沸騰水性による基材の防護性と濡れ性を備えた親水性塗膜の製法を提供することを第４の目的とする。
【０００７】
そして、長期にわたって、塗膜に変質なく耐熱性・耐蒸気性・耐沸騰水性による基材の防護性と濡れ性を維持が可能な容器もしくは蓋を備えた調理器を提供することを第５の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために本発明の第１の手段は、少なくともオキシラン環が水酸基を２個有する構造に変換したグリシドキシアルキルシロキサンが共有結合を介して基板上に固定化された親水性塗膜を提供する。
【０００９】
上記第２の目的を達成するための本発明の第２の手段は、上記第１手段の混合物に対してアルキルシロキサンを０．１重量％〜１００重量％添加してなる混合物により得られる耐沸騰水性も備えた親水性塗膜を形成することである。
【００１０】
上記第３の目的を達成するための本発明の第３の手段は、上記第１手段の混合物に対してフェニルシロキサンを０．１重量％〜１００重量％添加してなる混合物により得られる耐沸騰水性も備えた親水性塗膜を形成することである。
【００１１】
上記第４の目的を達成するための本発明の第４の手段は、酸性条件下で基材表面にグリシドキシアルキルシロキサンまたは少なくともグリシドキシアルキルシロキサンを含む混合物を塗布し、焼成することにより得られる上記第１〜３のいずれかの手段の親水性塗膜の製法を提供する。
【００１２】
上記第５の目的を達成するための本発明の第５の手段は、上記第１もしくは第２もしくは第３手段の耐熱性・耐蒸気性・耐沸騰水性による基材の防護性と濡れ性を備えた親水性塗膜を内面に形成した容器または蓋を装着した調理器を形成することである。
【００１３】
【作用】
基材表面に酸性条件下でグリシドキシアルキルシロキサンを塗布し、焼成することにより、グリシドキシアルキルシロキサンのシラノール基が基材表面の水酸基と反応して基材表面にジヒドロキシグリシルアルキルシロキサンが共有結合でもって固定化される。また、この未反応のシラノール基は隣接した未反応のシラノール基と反応することで、基材表面に固定化されたジヒドロキシグリシルアルキルシロキサン同士が縮重合する。一方でグリシドキシアルキルシロキサンのエポキシド環は酸性条件下では開裂して、水酸基を２個有する構造に変換し、この水酸基が表面に配向する。この結果、シラノール基に起因する濡れ性を備えた塗膜が得られる。
【００１４】
この状態は、基材表面にグリシドキシアルキルシロキサンが共有結合で固定化され、しかもグリシドキシアルキルシロキサンのオキシシラン環が水酸基を２個有する構造に変換して表面に配向しているため、単に付着した状態とは異なり、長期にわたり良好な濡れ性を維持できる。また、基材表面に固定化されたこのグリシドキシアルキルシロキサン同士が縮重合するため、長期にわたり耐熱、耐蒸気、耐沸騰水性による基材の防護性を維持できる。
【００１５】
さらに酸性条件下でグリシドキシアルキルシロキサンにアルキルシロキサンを加えた混合物または酸性条件下でグリシドキシアルキルシロキサンにフェニルシロキサンを加えた混合物を基材表面に塗布し、焼成することにより、上記作用に加え、グリシドキシアルキルシロキサンとアルキルシロキサンもしくはフェニルシロキサンとが共縮重合し、樹脂化するために基材の防護性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の親水性塗膜を容器の内面および蓋に形成し、本体に装着して調理器を構成すると、長期にわたり容器もしくは蓋基材の防護性を維持できることに加え、撥水性塗膜の場合に比べ加熱調理時において、容器表面が濡れ性をもつことにより調理物への熱伝導を向上させることができると同時に、容器そのものの異常加熱も起こりにくくなるため、塗膜の焼けや調理器の温度センサー等の誤作動も発生しにくくできる。また、蓋表面も濡れ性をもたせることにより、容器内で発生した蒸気による蓋表面での結露量が減少し、蓋開閉時における容器の蓋枠への流れ落ちる露量を減少させることができる。一方である程度の撥水性を有するために、調理物のこびりつきが発生しても容易に離形し、簡単な洗浄で長期にわたって美麗さ、清潔感が維持できる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
グリシドキシアルキルシロキサンとしてＳＨ−６０４０（東レ・ダウコーニング（株）製）を酸性条件下で用い、焼成後のこの塗膜の厚みとして１μｍ以下となるように基材上に塗布し、１２０℃にて６０分焼成する。この塗布した基材を沸騰水中への浸漬後、２．５重量％のクエン酸水溶液で煮沸洗浄して得られる親水性塗膜の断面構造図を図１に示す。図１において１は基材であり、２はグリシドキシアルキルシロキサンである。また、この時の親水性塗膜の生成プロセスにおける表面の化学反応をモデル化したものを図２に示す。
【００１８】
次に、グリシドキシアルキルシロキサンとしてＳＨ−６０４０（東レ・ダウコーニング（株）製）、アルキルシロキサンとしてＳＺ−６０７０（東レ・ダウコーニング（株）製）を混合したものを酸性条件下で用い、焼成後のこの塗膜の厚みとして１μｍ以下となるように基材上に塗布し、１２０℃にて６０分焼成する。この塗布した基材を沸騰水中への浸漬後、２．５重量％のクエン酸水溶液で煮沸洗浄して得られる親水性塗膜の生成プロセスにおける表面の化学反応をモデル化したものを図３に示す。また、この時の浸漬時間に対する塗膜表面に水１０μｌを滴下した時の水の接触角および塗膜の状態を（表１）に示す。
【００１９】
【表１】
0003558666.tif 000002
【００２０】
この結果から、アルキルシロキサンに比べてグリシドキシアルキルシロキサン塗膜の方がより濡れ性に優れており、また、グリシドキシアルキルシロキサンとアルキルシロキサンの混合物による塗膜ではグリシドキシアルキルシロキサン混合比が高いほど、濡れ性が優れている。また、アルキルシロキサンの混合比が高い塗膜ほど、耐沸騰水性が優れており、本発明の目標が達成できる。
【００２１】
グリシドキシアルキルシロキサンとしてＳＨ−６０４０（東レ・ダウコーニング（株）製）、フェニルシロキサンとしてＳＳ−１８３０（東レ・ダウコーニング（株）製）を混合したもの酸性条件下で用い、焼成後のこの塗膜の厚みとして１μｍ以下となるように基材上に塗布し、１２０℃にて６０分焼成する。この塗布した基材を２５０℃に保持した焼成炉内に放置し、２．５重量％のクエン酸水溶液で煮沸洗浄した時の、プロセスにおける表面の化学反応をモデル化したものを図４に示す。また、この時の浸漬時間に対する塗膜表面に水１０μｌを滴下した時の水の接触角および塗膜の状態を（表２）に示す。
【００２２】
【表２】
0003558666.tif 000003
【００２３】
この結果から、アルキルシロキサンに比べてグリシドキシアルキルシロキサン塗膜の方がより濡れ性に優れており、また、グリシドキシアルキルシロキサンとアルキルシロキサンの混合物による塗膜ではグリシドキシアルキルシロキサン混合比が高いほど、濡れ性が優れている。また、アルキルシロキサンの混合比が高い塗膜ほど、耐熱性が優れており、本発明の目標が達成できる。
【００２４】
なお、本発明の目的を達成できるグリシドキシアルキルシロキサン化合物としては、トリアルコキシグリシドキシアルキルシロキサン、トリクロログリシドキシアルキルシロキサンで総称される化合物が、アルキルシロキサン化合物としては、トリアルコキシアルキルシロキサン、トリクロロアルキルシロキサンで総称される化合物が、フェニルシロキサン化合物としては、トリフェニルアルキルシロキサン、トリクロロフェニルシロキサンで総称される化合物が有効である。
【００２５】
なお、組成物の基材への塗布に当たっては、水にアルコール、塩素系、ケトン系を混合した溶剤で任意に希釈し、任意の酸を添加することにより溶液のｐＨを７以下に調整すればよく、塗布の方法はスプレー、浸漬引き上げ、ローラ等でなされる。基材は金属、ガラス、その他塗膜形成時の焼成に耐えられるものであればプラスチック等の基材が使用でき、上記に示した性能が得られる。また塗布する基材は板状であることを問わない。
【００２６】
（実施例２）
本発明の調理器の実施例として炊飯器を例にとり説明する。図５に示した炊飯器の構成断面図に基づいて、この構成を動作を説明する。４は実施例１に示した親水性塗膜を形成した基材で構成された内蓋で、これを本体３およびその上部にあるヒンジ６により開閉自在な外蓋５に装着する。７は鍋８の中に貯められた水およびお米である。９は本体３に給電するための電源コードである。
【００２７】
次に、動作を説明する。電源コード９により給電し、内蓋４および外蓋５により外界と遮断した状態で、鍋８中の水およびお米をこの底部より加熱し炊飯した後、常時保温状態が保たれている。従って、上記に示した親水性塗膜に蒸気が常時接触状態で保持されている。この動作を繰り返す状態で炊飯器が使用される。
【００２８】
親水性塗膜の性能を実用に即して試験するために、水とお米を入れて炊飯し、６０分保温するいう一連の操作を１０００回繰り返し実施した。この間１００回毎に親水性塗膜の汚れの洗浄を２．５重量％のクエン酸水溶液で煮沸洗浄した。この一連の操作の途中で親水性塗膜を形成した基材で構成された内蓋４についても塗膜の状態と上記と同様な方法で水の接触角および蒸気により結露して本体３の蓋枠へ流れ落ちる露量を測定し、その結果を（表３）に示した。
【００２９】
【表３】
0003558666.tif 000004
【００３０】
これの結果から、長期にわたる使用に対して本発明の目的を満たすものである。また、調理物のこびりつき、錆の発生も全く見られなかった。
【００３１】
（実施例３）
次に、本発明の調理器の実施例としてジャーポットを例にとり説明する。図６に示したジャーポットの構成断面図に基づいて、この構成を動作を説明する。１０は実施例１で示した親水性塗膜を形成した基材で構成された湯保持容器で、これを本体１１に装着しこの上部はヒンジ１２により開閉自在な蓋１３で覆われている。１４は湯保持容器１０の中に貯められた湯である。１５は湯１４を排出するためのポンプツマミで、１６は湯排出口である。また、１７は本体１１に給電するための電源コードである。
【００３２】
次に、動作を説明する。電源コード１７により給電し、蓋１３により外界と遮断した状態で、湯保持容器１０中の水を加熱し沸騰した後、９５℃以上の温度に常時保温されている。従って、上記に示した親水性塗膜に湯１４が常時接触状態で保持されているので、湯中に溶け込んでいた成分の塗膜表面部への析出付着が汚れとして付着し堆積する。保温されている湯１４は、必要に応じてポンプツマミ１５の動作により排出する。湯１４がなくなれば、新たな水を注ぎ入れることで沸騰する。この動作を繰り返す状態でジャーポットが使用される。
【００３３】
親水性塗膜の性能を実用に即して試験するために、水を入れて沸かし、６０分保持し、湯を排出し、注水するいう一連の操作を１０００回繰り返し実施した。この間１００回毎に親水性塗膜の汚れの洗浄を２．５重量％のクエン酸水溶液で煮沸洗浄した。この一連の操作の途中で親水性塗膜を形成した基材で構成された湯保持容器１０の加熱底面について塗膜の状態と観察し上記と同様な方法で水の接触角を測定し、その結果を（表４）に示した。
【００３４】
【表４】
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【００３５】
またこの後に沸騰まで至る時間測定し、（表５）に示した。
【００３６】
【表５】
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【００３７】
これの結果から、長期にわたる使用に対して本発明の目的を満たすものである。また、水垢のこびりつき、錆の発生も全く見られなかった。
【００３８】
（実施例４）
さらに、本発明の調理器の実施例としてオーブントースターを例にとり説明する。図７に示したオーブントースターの構成断面図に基づいて、この構成を動作を説明する。１８は実施例１で示した親水性塗膜を形成したガラスで構成された窓ガラスで、これを扉１９に装着し取っ手２０により開閉自在となっている。２１は調理皿であり、２２は調理皿２１を加熱するためのヒータである。また、２３は本体２４に給電するための電源コードである。
【００３９】
次に、動作を説明する。電源コード２３により給電し、扉１９により外界と遮断した状態で、調理皿２１に調理物をのせ、加熱調理する。従って、上記に示した親水性膜がヒータ２２から加熱されるとともに、調理物から放出した水蒸気に常時接触状態で保持されているので、窓ガラス１８上で水蒸気が結露し、窓ガラス１８が曇る。この動作を繰り返す状態でオーブントースターが使用される。
【００４０】
親水性塗膜の性能を実用に即して試験するために、調理皿２１に食パンを入れて加熱し、その後６０分放冷するという一連の操作を１０００回繰り返し実施した。この間１００回毎に親水性塗膜の汚れの洗浄を２．５重量％のクエン酸水溶液で煮沸洗浄した。この一連の操作の途中で親水性塗膜を形成した基材で構成された窓ガラス１８についても塗膜の状態、汚れのこびりつき、上記と同様な方法で水の接触角および蒸気により結露した露量を測定し、その結果を（表６）に示した。
【００４１】
【表６】
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【００４２】
これの結果から、長期にわたる使用に対して本発明の目的を満たすものである。
【００４３】
以上、炊飯器、ジャーポット、オーブントースターの例について説明したが、この効果は各種の調理器についても、同様な効果を発揮することができるものである。
【００４４】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、上記の第１発明によれば、基材表面に酸性条件下でグリシドキシアルキルシロキサンを塗布し、焼成することにより、グリシドキシアルキルシロキサンのシラノール基が基材表面の水酸基と反応して基材表面にグリシドキシアルキルシロキサンが共有結合でもって固定化される。また、この未反応のシラノール基は隣接した未反応のシラノール基と反応することで、基材表面に固定化されたグリシドキシアルキルシロキサン同士が縮重合する。一方でグリシドキシアルキルシロキサンのエポキシド環は酸性条件下では開裂して、水酸基を２個有する構造に変換し、この水酸基が表面に配向する。この結果、シラノール基に起因する濡れ性を備えた塗膜が得られる。この状態は、単に付着した状態とは異なり、長期にわたり良好な濡れ性とともに、耐熱、耐蒸気、耐沸騰水性による基材の防護性を維持できる。
【００４５】
さらに上記の第２もしくは第３発明によれば、酸性条件下でグリシドキシアルキルシロキサンにアルキルシロキサンを加えた混合物もしくは酸性条件下でグリシドキシアルキルシロキサンにフェニルシロキサンを加えた混合物を基材表面に塗布し、焼成することにより、上記作用に加え、グリシドキシアルキルシロキサンとアルキルシロキサンもしくはフェニルシロキサンとが共縮重合し、樹脂化するために基材の防護性を向上させることができる。
【００４６】
また、上記の第４の発明によれば、親水性塗膜を容器の内面および蓋に形成し、本体に装着して調理器を構成すると、長期にわたり容器もしくは蓋基材の防護性を維持できることに加え、撥水性塗膜の場合に比べ加熱調理時において、容器表面が濡れ性をもつことにより調理物への熱伝導を向上させることができると同時に、容器そのものの異常加熱も起こりにくくなるため、塗膜の焼けや調理器の温度センサー等の誤作動も発生しにくくできる。また、蓋表面も濡れ性をもたせることにより、容器内で発生した蒸気による蓋表面での結露量が減少し、蓋開閉時における容器の蓋枠への流れ落ちる露量を減少させることができる。一方である程度の撥水性を有するために、調理物のこびりつきが発生しても容易に離形し、簡単な洗浄で長期にわたって美麗さ、清潔感が維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の発明の親水性塗膜の断面構造図
【図２】第２の発明の親水性塗膜の生成プロセスにおける表面の化学反応のモデル図
【図３】第３の発明の親水性塗膜の生成プロセスにおける表面の化学反応のモデル図
【図４】第４の発明の親水性塗膜の生成プロセスにおける表面の化学反応のモデル図
【図５】本発明の一実施例である炊飯器の構成図
【図６】本発明の一実施例であるジャーポットの構成図
【図７】本発明の一実施例であるオーブントースターの構成図
【符号の説明】
１  基材
２  グリシドキシアルキルシロキサン
３  内蓋
１０  湯保持容器
１４  湯
１８  窓ガラス
【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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