(57)【要約】  グラファイト鍋及びその製造方法を提供し、グラファイト鍋はグラファイトからなる鍋本体を含み、鍋本体は内壁と外壁を有し、内壁の表面に硬質炭素膜又は共有結合性炭化物膜が付着されている。鍋本体の内壁の表面に硬質炭素膜又は共有結合性炭化物膜が付着されていて、硬質炭素膜と共有結合性炭化物膜の硬度がいずれも既存のＰＴＦＥ樹脂膜層の硬度を超えるので、グラファイト鍋の耐摩耗性を確保し、硬質炭素膜と共有結合性炭化物膜自体が良好な通気性能を有するので、グラファイト鍋本体の良好な熱伝導率を確保し、熱の伝達が速く、均一に加熱される特徴がよく示され、また、使用中に、グラファイト鍋本体の遠赤外特性や吸着特性が良好に示され、環境保護や健康に極めて有利である有益な効果を実現できる。そして、共有結合性炭化物膜は一万回以上使用した後でなければ膜層が完全に磨耗された箇所が現れることはなく、これによりグラファイト鍋の耐摩耗性を確保し、グラファイト鍋の使用寿命を延長できる。
2019507651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイトからなる鍋本体を含むグラファイト鍋であって、前記鍋本体は内壁と外壁とを有し、少なくとも前記内壁に硬質炭素膜が付着されていることを特徴とするグラファイト鍋。
【請求項２】
前記硬質炭素膜の表面に、ノンスティックコーティングが付着されていることを特徴とする請求項１に記載のグラファイト鍋。
【請求項３】
前記外壁にノンスティックコーティング又は硬質炭素膜が付着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラファイト鍋。
【請求項４】
前記硬質炭素膜の厚みが１．０μｍ乃至５０μｍ間であることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラファイト鍋。
【請求項５】
前記硬質炭素膜の厚みが１０μｍ乃至３０μｍ間であることを特徴とする請求項４に記載のグラファイト鍋。
【請求項６】
グラファイトからなる鍋本体を含むグラファイト鍋であって、前記鍋本体は内壁と外壁とを有し、少なくとも前記内壁に共有結合性炭化物膜が付着されていることを特徴とするグラファイト鍋。
【請求項７】
前記共有結合性炭化物膜の表面にノンスティックコーティングが付着されていることを特徴とする請求項６に記載のグラファイト鍋。
【請求項８】
前記外壁にノンスティックコーティング又は共有結合性炭化物膜が付着されていることを特徴とする請求項６又は７に記載のグラファイト鍋。
【請求項９】
前記共有結合性炭化物膜の厚みが１．０μｍ乃至５．０μｍ間であることを特徴とする請求項６又は７に記載のグラファイト鍋。
【請求項１０】
前記共有結合性炭化物膜の厚みが２．５μｍ乃至３．５μｍ間であることを特徴とする請求項９に記載のグラファイト鍋。
【請求項１１】
前記共有結合性炭化物膜が炭化ケイ素膜、炭化ホウ素膜又は炭化チタン膜であることを特徴とする請求項６又は７に記載のグラファイト鍋。
【請求項１２】
グラファイトを鍋本体に成形する工程と、
鍋本体に化学蒸着法による塗装処理又は物理蒸着法による塗装処理を行うことにより、前記鍋本体の表面に硬質炭素膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１３】
前記化学蒸着法による塗装処理は具体的に、
ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れ、塗装室を閉じて真空にし、
前記塗装室内の気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、前記鍋本体の基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１を制御して、前記鍋本体の化学蒸着法による塗装を実行することであることを特徴とする請求項１２に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１４】
前記気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、前記鍋本体の基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１は、
Ｐ１の範囲が０．５ｋＰａ乃至７ｋＰａで、Ｐ２の範囲が５０ｋＰａ乃至１５０ｋＰａで、Ｐ３の範囲が２ｋＷ乃至２０ｋＷで、Ｑ１の範囲が１ＳＬＭ乃至１０ＳＬＭで、Ｑ２の範囲が０．５ＳＬＭ乃至４．５ＳＬＭで、Ｑ３の範囲が０．０２ＳＬＭ乃至０．６ＳＬＭで、Ｔ１の範囲が８５０℃乃至９３０℃で、ｔ１の範囲が１時間乃至１２時間である関係を満たすことを特徴とする請求項１３に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１５】
物理蒸着法による塗装処理は、具体的に、
ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、
前記塗装室内のバックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴン流量Ｑ４、メタン又はアセチレン流量Ｑ５、前記鍋本体の基材温度Ｔ２、沈殿時間ｔ２を制御して、前記鍋本体の物理蒸着法による塗装処理を実行することであることを特徴とする請求項１２に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１６】
前記バックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴン流量Ｑ４、メタン又はアセチレン流量Ｑ５、前記鍋本体の基材温度Ｔ２及び沈殿時間ｔ２は、
Ｐ４の範囲が０．５×１０-２Ｐa乃至０．５×１０-３Ｐaで、Ｐ５の範囲が２．０×１０-２Ｐa乃至８．０×１０-１Ｐaで、Ｐ６の範囲が１０ｋＷ乃至２０ｋＷで、Ｖｂｉａｓの範囲が１００Ｖ乃至３００Ｖで、Ｑ４の範囲が０．２ＳＬＭ乃至０．７ＳＬＭで、Ｑ５の範囲が０．１０ＳＬＭ乃至２．０ＳＬＭで、Ｔ２の範囲が１３０℃乃至２００℃で、ｔ２の範囲が３時間乃至５時間である関係を満たすことを特徴とする請求項１５に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１７】
グラファイトを鍋本体に成形する工程と、
鍋本体に物理蒸着法による塗装処理を行うことにより、前記鍋本体の表面に共有結合性炭化物膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１８】
前記物理蒸着法による塗装処理がスパッタリング法であることを特徴とする請求項１７に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１９】
前記スパッタリング法は、具体的に、
ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、
前記塗装室内の沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１を制御して、前記鍋本体のスパッタリング塗装を実行することであることを特徴とする請求項１８に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項２０】
前記沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１は、
Ｐ１の範囲が０．５×１０-１Ｐa〜５．０×１０-１Ｐaで、スパッタリング標的材料がシリコン、ホウ素又はチタンで、Ｐ２が５ｋＷ〜２０ｋＷで、Ｑ１が０．０５ＳＬＭ〜３．０ＳＬＭで、Ｑ２が０．０４ＳＬＭ〜０．１０ＳＬＭで、Ｔ１が１１０℃〜１３０℃で、ｔ１が１．５時間〜４時間である関係を満たすことを特徴とする請求項１９に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調理器具技術分野に関し、特に、グラファイト鍋及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラファイトは炭素原子からなり、生命の基本ユニットであるアミノ酸、ヌクレオチドも炭素元素を骨格として変化したものであって、炭素無しでは生命もないと言うこともできる。よって、グラファイトは、黒っぽいが、生命の世界で最も清浄な材料であって、人体に良好な改善やヘルスケア作用がある。
【０００３】
１．グラファイト製品は、加熱後に遠赤外線を放出する。
遠赤外線は、人体が生活機能や活力が充満するように人体機能を強化し、各種の病気を有効に予防する。例えば、水分子を活性化し、身体の酸素含有量を向上させ、思考能力が柔軟になり、精神が高揚する。また、代謝を高め、神経液体を調節する。糖尿病、高脂血症、肥満、痛風等の代謝の障害による病気を有効に予防する。血液循環、特に微小循環システムを改善する。微小循環システムの障害による高血圧、心臓血管疾患、腫瘍、関節炎、四肢冷たい麻痺等の病気を有効に予防することもできる。また、美白美容、抗炎症、腫れを治す機能を有する。人体の免疫機能を向上させ、血液の酸塩基バランスを調節し、アルコールとタバコを希釈し、肝臓機能を向上させる等の効果がある。
【０００４】
２．グラファイト製品は、良好な吸着性を有している。
炭素の空隙構造によって、炭素は良好な吸着性を有し、そのゆえ、炭素は吸着材料としてよく利用され、水分、臭い、有害物質等を吸着する。実験によると、数日前に焼肉に利用されたグラファイト焼き皿は見た目は非常にきれいであるが、クッキング・ヒーターで加熱した結果、焼肉する時に吸着した油脂や有害物質がゆっくりと染み出てきたが、きれいな食事用紙で拭くときれいになって使用可能になる。
【０００５】
３．グラファイト製品は、良好な熱伝導率を有し、熱伝導が速く、均一に加熱され、燃料を節約する。
グラファイトからなる焼き皿、鍋等は、高速に加熱され、調理される食物が均一に加熱されて、内側から熟され、加熱時間が短く、味が純粋であると共に、食物本来の栄養成分をロックする。実験によると、グラファイト焼き皿で焼肉する時、最初にクッキング・ヒーターを大きい炎にし、２０〜３０秒過ぎると加熱されるため、食物を焼く時は小さい炎にすればよく、資源の節約に有利である。
【０００６】
４．グラファイト製品は、化学安定性と耐浸食性を有する。
グラファイトは、常温で良好な化学安定性を有し、如何なる強酸、強塩基及び有機溶剤による浸食も受けない。よって、グラファイト製品は、長期間使用しても摩耗が少なく、きれいに拭くと、新しいもののようになる。グラファイト製品は、環境を保護し健康なものであって、放射性汚染がなく、高温に耐える。
【０００７】
５．炭素は、２０００〜３３００度の高温環境で、少なくとも十数回の昼夜のグラファイト化過程を経過してからグラファイトになることができるので、グラファイト中の有毒有害物質は既にきれいに解放され、少なくとも２０００度以内では安定的である。グラファイト鍋は、以上のメリットを有するが、グラファイトが柔らかで耐磨耗性に欠けているので、使用中に炭素粉末が落ちやすい。現在の解決方法はいずれも、表面にＰＴＦＥを含有する樹脂膜層を塗布して保護する。しかし、このような塗布層は緊密性が優れているので、グラファイト鍋の遠赤外特性及び吸着特性を低減させてしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述したグラファイト鍋の塗布層は緊密性が優れているためにグラファイト鍋の遠赤外特性及び吸着特性を低減させてしまうという問題を解決できるグラファイト鍋及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１態様の実施例は、グラファイトからなる鍋本体を含み、前記鍋本体は内壁と外壁とを有し、少なくとも前記内壁に硬質炭素膜が付着されているグラファイト鍋を提供する。
【００１０】
本発明によれば、鍋本体の内壁の表面に硬質炭素膜が付着され、硬質炭素膜の硬度が既存のＰＴＦＥ樹脂膜層の硬度を超えるため、グラファイト鍋の耐摩耗性を確保し、炭素膜自体が良好な通気性能を有するため、グラファイト鍋本体の良好な熱伝導率を確保し、熱の伝達が速く、均一に加熱される特徴がよく示される。また、使用中に、グラファイト鍋本体の遠赤外特性や吸着特性が良好に示され、環境保護や健康に極めて有利である有益な効果を実現できる。
【００１１】
さらに、前記硬質炭素膜の表面に、ノンスティックコーティング（Ｎｏｎ  ｓｔｉｃｋ  ｃｏａｔｉｎｇ）が付着されている。
【００１２】
上述したさらなる技術的方法技術的方法によれば、硬質炭素膜の表面にノンスティックコーティングがさらに付着されて、グラファイト鍋の非粘着性（ｎｏｎ−ｓｔｉｃｋ）を向上させるとともに、硬質炭素膜がノンスティックコーティングのベースになるため、グラファイト鍋の塗布層が全体的に薄くなり、グラファイト鍋の性能に影響を与えることがない有益な効果を実現できる。
【００１３】
さらに、前記外壁にノンスティックコーティング又は硬質炭素膜が付着されている。
【００１４】
上述したさらなる技術的方法によれば、外壁の表面にノンスティックコーティングが付着されることにより、グラファイト鍋の外壁の耐摩耗性を向上させ、また、外壁の表面に硬質炭素膜が付着されることにより、グラファイト鍋の性能を影響しない状況で、グラファイト鍋自体の耐摩耗性を確保する有益な効果を実現できる。
【００１５】
さらに、前記炭素膜の厚みは、１．０μｍ乃至５０μｍの間である。
【００１６】
上述したさらなる技術的方法によれば、１．０μｍ乃至５０μｍの間の厚みの炭素膜によって、グラファイト鍋の耐摩耗性を確保しつつ、グラファイト鍋本体の良好な性能が発揮されるように確保する有益な効果を実現できる。
【００１７】
さらに、前記炭素膜の厚みは、１０μｍ乃至３０μｍの間である。
【００１８】
上述したさらなる技術的方法によれば、厚みが１０μｍ乃至３０μｍの間の炭素膜によって、グラファイト鍋の性能が最高に達する有益な効果を実現できる。
【００１９】
本発明の第２態様の実施例によれば、グラファイトからなる鍋本体を含み、前記鍋本体は内壁と外壁とを有し、前記内壁に共有結合性炭化物膜が付着されているグラファイト鍋を提供する。
【００２０】
本発明によれば、鍋本体の表面に共有結合性炭化物膜が付着され、共有結合性炭化物膜の硬度が既存のＰＴＦＥ樹脂膜層の硬度よりもはるかに高いため、一万回以上使用した後でなければ膜層が完全に磨耗された箇所が現れることはなく、これによりグラファイト鍋の耐摩耗性を確保し、グラファイト鍋の使用寿命を延長し、また、共有結合性炭化物膜自体が良好な通気性能を有するため、グラファイト鍋本体の良好な熱伝導率を確保し、熱の伝達が速く、均一に加熱される特徴が良好に示される有益な効果を実現できる。
【００２１】
さらに、前記共有結合性炭化物膜の表面に、ノンスティックコーティングが付着されている。
【００２２】
上述したさらなる技術的方法によれば、共有結合性炭化物膜の表面にノンスティックコーティングを付着して、グラファイト鍋の非粘着性を向上させるとともに、共有結合性炭化物膜がノンスティックコーティングのベースになるので、グラファイト鍋の塗布層が全体的に薄く、グラファイト鍋の性能に影響を与えることがない有益な効果を実現できる。
【００２３】
さらに、前記外壁に、ノンスティックコーティング又は共有結合性炭化物膜が付着される。
【００２４】
上述したさらなる技術的方法によれば、外壁の表面にノンスティックコーティングを付着することで、グラファイト鍋の外壁の耐摩耗性を向上させ、また、外壁の表面に共有結合性炭化物膜を付着することで、グラファイト鍋の性能に影響を与えない状況で、グラファイト鍋自体の耐摩耗性を確保する有益な効果を実現できる。
【００２５】
さらに、前記共有結合性炭化物膜の厚みは、１．０μｍ乃至５．０μｍの間である。
【００２６】
上述したさらなる技術的方法によれば、１．０μｍ乃至５．０μｍの間の厚みの共有結合性炭化物膜によって、グラファイト鍋の耐摩耗性を確保しつつ、グラファイト鍋本体の良好な性能が発揮されるように確保する有益な効果を実現できる。
【００２７】
さらに、共有結合性炭化物膜の厚みは、２．５μｍ乃至３．５μｍの間である。
【００２８】
上述したさらなる技術的方法によれば、厚みが２．５μｍ乃至３．５μｍの間のＳｉＣ膜によって、グラファイト鍋の耐摩耗性が最高に達する有益な効果を実現できる。
【００２９】
さらに、前記共有結合性炭化物膜は、炭化ケイ素膜、炭化ホウ素膜又は炭化チタン膜である。
【００３０】
上述したさらなる技術的方法によれば、炭化ケイ素膜、炭化ホウ素膜又は炭化チタン膜等の共有結合性炭化物膜が高硬度、耐腐食性、熱安定性に優れている特徴を有し、その化学安定性も高い有益な効果を実現できる。
【００３１】
本発明の第３態様の実施例によれば、前記グラファイトを鍋本体に成形する工程と、成形された鍋本体に化学蒸着法による塗装処理又は物理蒸着法による塗装処理を行うことで、前記鍋本体の表面に硬質炭素膜を形成する工程と、を含むグラファイト鍋の製造方法を提供する。
【００３２】
本発明の製造方法によれば、化学蒸着法による塗装処理又は物理蒸着法による塗装処理によって硬質炭素膜を形成することで、硬質炭素膜の鍋本体での良好な付着力を確保する有益な効果を実現できる。
【００３３】
さらに、前記化学蒸着法による塗装処理は具体的に、ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れ、塗装室を閉じて真空にし、前記塗装室内の気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、前記鍋本体の基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１を制御して、前記鍋本体の化学蒸着法による塗装を実行することである。
【００３４】
上述したさらなる技術的方法によれば、塗装室内の圧力Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのＰ３、アルゴンＡｒ流量Ｑ１、水素Ｈ２流量Ｑ２、メタンＣＨ４流量Ｑ３、前記鍋本体の基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１を制御することで、グラファイト鍋本体の表面の炭素膜の品質や厚みが設定された要求に達する有益な効果を実現できる。
【００３５】
さらに、前記気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、鍋本体の基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１は、Ｐ１の範囲が０．５ｋＰａ乃至７ｋＰａで、Ｐ２の範囲が５０ｋＰａ乃至１５０ｋＰａで、Ｐ３の範囲が２ｋＷ乃至２０ｋＷで、Ｑ１の範囲が１ＳＬＭ乃至１０ＳＬＭで、Ｑ２の範囲が０．５ＳＬＭ乃至４．５ＳＬＭで、Ｑ３の範囲が０．０２ＳＬＭ乃至０．６ＳＬＭで、Ｔ１の範囲が８５０℃乃至９３０℃で、ｔ１の範囲が１時間乃至１２時間である関係を満たす。
【００３６】
上述したさらなる技術的方法によれば、上記パラメーターを制御することで、グラファイト鍋本体上の炭素膜の塗装厚みを１０μｍ乃至５０μｍの間に制御できる有益な効果を実現できる。
【００３７】
さらに、物理蒸着法による塗装処理は具体的に、ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、前記塗装室内のバックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴン流量Ｑ４、メタン又はアセチレン流量Ｑ５、前記鍋本体の基材温度Ｔ２、沈殿時間ｔ２を制御して、前記鍋本体の物理蒸着法による塗装処理を実行することである。
【００３８】
上述したさらなる技術的方法によれば、塗装室内のバックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴンＡｒ流量Ｑ４、メタンＣＨ４又はアセチレンＣ２Ｈ２流量Ｑ５、前記鍋本体の基材温度Ｔ２、沈殿時間ｔ２を制御することで、グラファイト鍋本体の表面の炭素膜の品質と厚みが予め設定された要求に達する有益な効果を実現できる。
【００３９】
さらに、前記バックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴン流量Ｑ４、メタン又はアセチレン流量Ｑ５、鍋本体の基材温度Ｔ２及び沈殿時間ｔ２は、Ｐ４の範囲が０．５×１０-２Ｐa乃至０．５×１０-３Ｐaで、Ｐ５の範囲が２．０×１０-２Ｐa乃至８．０×１０-１Ｐaで、Ｐ６の範囲が１０ｋＷ乃至２０ｋＷで、Ｖｂｉａｓの範囲が１００Ｖ乃至３００Ｖで、Ｑ４の範囲が０．２ＳＬＭ乃至０．７ＳＬＭで、Ｑ５の範囲が０．１０ＳＬＭ乃至２．０ＳＬＭで、Ｔ２の範囲が１３０℃乃至２００℃で、ｔ２の範囲が３時間乃至５時間である関係を満たす。
【００４０】
上述したさらなる技術的方法によれば、上記パラメーターを制御することで、グラファイト鍋本体上の炭素膜の塗装厚みを１．０μｍ乃至１０μｍの間に制御できる有益な効果を実現できる。
【００４１】
本発明の第４態様の実施例によれば、前記グラファイトを鍋本体に成形する工程と、成形された鍋本体に物理蒸着法による塗装処理を行うことで、前記鍋本体の表面に共有結合性炭化物膜を形成する工程と、を含むグラファイト鍋の製造方法を提供する。
【００４２】
本発明の製造方法によれば、共有結合性炭化物膜を塗装する処理を経て、鍋本体に共有結合性炭化物膜を形成し、共有結合性炭化物膜の鍋本体での良好な付着力を確保しつつ、共有結合性炭化物膜も高い硬度を有する有益な効果を実現できる。
【００４３】
さらに、前記物理蒸着法による塗装処理は、スパッタリング法である。
【００４４】
上述したさらなる技術的方法によれば、スパッタリング法で処理した後の共有結合性炭化物膜は、接着力が強く、均一に塗装され、塗装されるベース材料と塗装材料をさまざまに組み合わせることができる等のメリットを有する有益な効果を実現できる。
【００４５】
さらに、前記スパッタリング法は具体的に、ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、塗装室内の沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１を制御して、前記鍋本体のスパッタリング塗装を実行することである。
【００４６】
上述したさらなる技術的方法によれば、塗装室内の沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１を制御することで、グラファイト鍋本体の表面の共有結合性炭化物膜の品質と厚みが予め設定された要求に達するように確保できる有益な効果を実現できる。
【００４７】
さらに、前記沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１は、Ｐ１の範囲が０．５×１０-１Ｐa〜５．０×１０-１Ｐaで、スパッタリング標的材料がシリコン、ホウ素又はチタンで、Ｐ２が５ｋＷ〜２０ｋＷで、Ｑ１が０．０５ＳＬＭ〜３．０ＳＬＭで、Ｑ２が０．０４ＳＬＭ〜０．１０ＳＬＭで、Ｔ１が１１０℃〜１３０℃で、ｔ１が１．５時間〜４時間である関係を満たす。
【００４８】
上述したさらなる技術的方法によれば、上記パラメーターを制御することで、グラファイト鍋本体上の共有結合性炭化物膜の塗装厚みを１．０μｍ乃至５．０μｍの間に制御できる有益な効果を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明のグラファイト鍋の実施例１の構造を示す図である。
【図２】本発明のグラファイト鍋の実施例２の構造を示す図である。
【図３】本発明のグラファイト鍋の実施例３の構造を示す図である。
【図４】本発明のグラファイト鍋の実施例４の構造を示す図である。
【図５】本発明のグラファイト鍋の実施例５の構造を示す図である。
【図６】本発明のグラファイト鍋の実施例６の構造を示す図である。
【図７】本発明のグラファイト鍋の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明のグラファイト鍋の製造方法の他のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、図面と実施形態を結合して本発明をさらに説明する。
【００５１】
本発明のグラファイト鍋の実施例１の構造について、図１を参照すると、グラファイトからなる鍋本体０１を含み、鍋本体０１は内壁０１１と外壁０１２を有し、内壁０１１の表面に硬質炭素膜０２が付着され、外壁０１２の表面にも硬質炭素膜０２が付着されていて、硬質炭素膜０２の厚みは２０μｍである。
【００５２】
鍋本体の内壁の表面に硬質炭素膜が付着され、硬質炭素膜の硬度は既存のＰＴＦＥ樹脂膜層の硬度を超えているので、グラファイト鍋の耐摩耗性を確保し、炭素膜自体が良好な通気性能を有し、グラファイト鍋本体の良好な熱伝導率を確保し、熱の伝達が速く、均一に加熱される特徴が良好に示される。使用中に、グラファイト鍋本体の遠赤外特性や吸着特性が良好に示され、環境保護や健康に有利である。厚みが２０μｍである炭素膜によると、グラファイト鍋の性能が最高に達する。
【００５３】
具体的な実施例において、炭素膜の厚みを、１．０乃至５０μｍの間の他の任意の値に設定することができる。
【００５４】
本発明のグラファイト鍋の実施例２の構造について、図２を参照すると、硬質炭素膜０２の表面にノンスティックコーティング０３が付着される点で実施例１と異なっている。
【００５５】
硬質炭素膜の表面にさらにノンスティックコーティングを付着することで、グラファイト鍋の非粘着性を向上させるとともに、硬質炭素膜がノンスティックコーティングのベースになるので、グラファイト鍋の塗布層が全体的に薄く、グラファイト鍋の性能に影響を与えることがない。
【００５６】
本発明のグラファイト鍋の実施例３の構造について、図３を参照すると、外壁０１２の表面にノンスティックコーティング０３が付着される点で実施例１と異なっている。
【００５７】
外壁の表面にノンスティックコーティングを付着することで、グラファイト鍋の外壁の耐摩耗性を向上させることができる。
【００５８】
本発明のグラファイト鍋の実施例４の構造について、図４を参照すると、グラファイトからなる鍋本体０１を含み、鍋本体０１は内壁０１１と外壁０１２を含み、内壁０１１の表面に共有結合性炭化物膜０４が付着され、外壁０１２の表面にも共有結合性炭化物膜０４が付着され、ここで、共有結合性炭化物膜０４は炭化ケイ素膜で、炭化ケイ素膜の厚みは３．０μｍである。
【００５９】
内壁の表面に共有結合性炭化物膜である炭化ケイ素膜が付着され、炭化ケイ素膜の硬度が既存のＰＴＦＥ樹脂膜層の硬度をはるかに超えているので、一万回以上使用した後でなければ膜層が完全に磨耗された箇所が現れることはなく、これによりグラファイト鍋の耐摩耗性を確保し、グラファイト鍋の使用寿命を延長でき、また、炭化ケイ素膜自体が良好な通気性能を有するので、グラファイト鍋本体の良好な熱伝導率を確保し、熱の伝達が速く、均一に加熱される特徴が良好に示され、厚みが３．０μｍである炭化ケイ素膜によって、グラファイト鍋の性能が最高に達する。外壁の表面に共有結合性炭化物膜を付着することで、グラファイト鍋の性能に影響を与えない状況で、グラファイト鍋自体の耐摩耗性を確保する。
【００６０】
本発明のグラファイト鍋の実施例５の構造について、図５を参照すると、共有結合性炭化物膜０４の表面にノンスティックコーティング０３が付着される点で実施例４と異なっている。
【００６１】
共有結合性炭化物膜の表面にノンスティックコーティングをさらに付着することで、グラファイト鍋の非粘着性を向上させるとともに、共有結合性炭化物膜がノンスティックコーティングのベースになるので、グラファイト鍋の塗布層が全体的に薄く、グラファイト鍋の性能に影響を与えることがない。
【００６２】
本発明のグラファイト鍋の実施例６の構造について、図６を参照すると、外壁０１２の表面にノンスティックコーティング０３が付着される点で実施例４と異なっている。
【００６３】
外壁の表面にノンスティックコーティングを付着することで、グラファイト鍋の外壁の耐摩耗性を向上させることができる。
【００６４】
具体的な実施例において、共有結合性炭化物膜の厚みを１．０乃至５．０μｍの間の他の任意の値に設定することができる。
【００６５】
具体的な実施例において、共有結合性炭化物膜０４は炭化ケイ素膜、炭化ホウ素膜又は炭化チタン膜及びその他の共有結合性炭化物膜である。
【００６６】
本発明のグラファイト鍋の製造方法のフローチャートについて、図７を参照すると、工程７０２〜工程７０４を含む。
【００６７】
工程７０２において、グラファイトを鍋本体に成形する。
【００６８】
ここで、工程７０２は具体的に、グラファイトをプレス成形した後、ＣＮＣミルで、鍋本体を製造し、鍋本体を超音波洗浄容器に入れて超音波洗浄を行い、ここで、超音波洗浄条件は、洗浄温度が５０℃乃至６０℃で、洗浄時間が５ｍｉｎ乃至１０ｍｉｎで、実際の製品状況に応じて超音波洗浄機器のパワーを選択し、超音波洗浄機の出力パワー密度の場合、殆どが０．３〜０．６ｗ/ｃｍ２であればよく、洗浄後の鍋本体を、ロースト温度が１１０℃乃至１２０℃で、ロースト時間が１５ｍｉｎ乃至３０ｍｉｎである条件で、オーブンに入れてローストする。
【００６９】
工程７０４において、成形した鍋本体に化学蒸着法による塗装処理又は物理蒸着法による塗装処理を行うことで、鍋本体の表面に硬質炭素膜を形成する。
【００７０】
化学蒸着法による塗装処理又は物理蒸着法による塗装処理によって硬質炭素膜を形成して、硬質炭素膜の鍋本体での良好な付着力を確保する。
【００７１】
具体的な実施例において、工程７０４の後に、炭素膜塗装処理後の鍋本体に洗浄処理を行う工程をさらに含む。炭素膜塗装後の鍋本体を洗浄処理することで、グラファイト鍋の表面の清潔性を確保し、直接に使用することができる。
【００７２】
ここで、工程７０４において化学蒸着法による塗装処理は具体的に、ローストした後の鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、塗装室内の気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、鍋本体の基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１を制御して、鍋本体の化学蒸着法による塗装を実行する。各パラメーターの制御範囲は表１に示すとおりである。
【００７３】
【表１】
2019507651.tif 000003
【００７４】
具体的な実施例において、塗装室内の気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、鍋本体の基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１と炭素膜の塗装厚みは表２に示すとおりである。
【００７５】
【表２】
2019507651.tif 000004
【００７６】
化学蒸着法による沈殿成膜装置は比較的に簡単であって、膜層の密度や膜層の純度を容易に制御でき、炭素膜の品質を確保できるとともに、炭素膜の厚みを１０μｍ乃至５０μｍの間に制御することができる。
【００７７】
物理蒸着法による塗装処理の具体的な操作は、ローストした後の鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、塗装室内のバックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴン流量Ｑ４、メタン又はアセチレン流量Ｑ５、鍋本体の基材温度Ｔ２、沈殿時間ｔ２を制御して、鍋本体の物理蒸着法による塗装処理を行った。各パラメーターの制御範囲は表３に示すとおりである。
【００７８】
【表３】
2019507651.tif 000005
【００７９】
具体的な実施例において、バックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴンＡｒ流量Ｑ４、メタン又はＣ２Ｈ２流量Ｑ５、基材温度Ｔ２、沈殿時間ｔ２、炭素膜の塗装厚みは表４のとおりである。
【００８０】
【表４】
2019507651.tif 000006
【００８１】
物理蒸着法は、汚染がなく、材料消費が少なく、膜が均一できめ細かく、基材との結合力が強く、炭素膜の表面の自己潤滑性を向上させるとともに、炭素膜の厚みを１．０μｍ乃至１０μｍの間に制御することができる。
【００８２】
本発明のグラファイト鍋製造方法の他のプロセスは図８を参照することができ、工程８０２〜８０４を含む。
【００８３】
工程８０２において、グラファイトを鍋本体に成形する。
【００８４】
ここで、工程８０２は具体的に、グラファイトをプレス成形した後、ＣＮＣミルで、鍋本体を製造し、鍋本体を超音波洗浄容器に入れて超音波洗浄を行い、ここで、超音波洗浄条件は、洗浄温度が５０℃乃至６０℃で、洗浄時間が５ｍｉｎ乃至１０ｍｉｎで、実際の製品状況に応じて超音波洗浄機器のパワーを選択し、超音波洗浄機の出力パワー密度の場合、殆どが０．３〜０．６ｗ/ｃｍ２であればよく、洗浄後の鍋本体をオーブンに入れてローストし、ここで、ロースト条件は、ロースト温度が１１０℃乃至１２０℃で、ロースト時間が１５ｍｉｎ乃至３０ｍｉｎである。
【００８５】
工程８０４において、成形した鍋本体に物理蒸着法による塗装処理を行うことで、鍋本体の表面に共有結合性炭化物膜を形成する。
【００８６】
共有結合性炭化物膜を塗布する処理によって、鍋本体に共有結合性炭化物膜を形成し、共有結合性炭化物膜が鍋本体上で良好な付着力を有するとともに、共有結合性炭化物膜が高い硬度を有することになる。
【００８７】
具体的な実施例において、工程８０４の後、共有結合性炭化物膜を塗布する処理後の鍋本体を洗浄処理する洗浄工程をさらに含む。共有結合性炭化物膜を塗布した後の鍋本体に洗浄処理を行うことで、グラファイト鍋の表面の清潔度を確保し、直接に使用することができる。
【００８８】
具体的な実施例において、物理蒸着法による塗装処理は、スパッタリング法である。
【００８９】
スパッタリング法の具体的な操作は、ローストした後の鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、塗装室内の沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１を制御して、鍋本体のスパッタリング塗装を実行する。スパッタリング法のパラメーターの制御範囲は表５のとおりである。
【００９０】
【表５】
2019507651.tif 000007
【００９１】
具体的な実施例において、沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材、スパッタリングパワーＰ２、アルゴンＡｒ流量Ｑ１、アセチレンＣ２Ｈ２流量Ｑ２、基材温度Ｔ１、沈殿時間ｔ１、塗装厚み、ＳｉＣ膜耐摩耗性は表６のとおりである。
【００９２】
【表６】
2019507651.tif 000008
【００９３】
スパッタリング法で処理した後のＳｉＣ膜は、接着力が強く、均一にメッキされ、被メッキ基材とメッキ層材料を様々に結合できる等のメリットを有し、また、ＳｉＣ膜の厚みを１．０μｍ乃至５．０μｍの間に制御できる。
【００９４】
本発明の説明において、用語「中心」、「長さ」、「はば」、「上」、「下」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」等が示す方位又は位置関係は、図面に基づく方位又は位置関係を指し、本発明の説明の便宜を図り、簡単に説明するためのものであって、対応する装置又は素子が必ず特定の方位、特定の方位構造や操作であることを指示又は暗示するものではないので、本発明を限定するものとみなしてはいけない。
【００９５】
本発明において、明確に規定や限定されていない限り、「装着」、「接する」、「接続」、「固定」等の用語は広範囲に理解されるべきであって、例えば固定して接続されることができれば、着脱可能に接続されることもでき、一体に構成されることもでき、また、直接に接続されることができれば、中間媒体を介して接続されることもでき、二つの素子の内部の連通又は二つの素子の相互作用関係であることもできる。当業者は具体的な状況に応じて本発明における上記用語の意味を理解できる。
【００９６】
本発明において、明確に規定や限定されていない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上」又は「下」に位置する場合、第１の特徴と第２の特徴が直接に接触すること以外、第１の特徴と第２の特徴が直接には接触せず、その間の他の特徴を介して接触することも含む。そして、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」、「上面」に位置する場合、第１の特徴が第２の特徴の真上や斜め上方に位置することを含み、又は第１の特徴の水平高さが第２の特徴より高いことを示す。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」、「下面」に位置する場合、第１の特徴が第２の特徴の真下や斜め下方に位置することを含み、又は第１の特徴の水平高さが第２の特徴より低いことを示す。
【００９７】
以上、本発明のグラファイト鍋及びその製造方法を詳しく説明し、具体的な例で本発明の原理及び実施形態を説明した。上述した実施例の説明は本発明の核心的な思想を理解させるためのものであって、当業者は、本発明の思想を基に、具体的な実施形態及び応用範囲を変更することができ、上述のように、本発明は本明細書に記載の内容に限定されない。
【００９８】
ここで、図１乃至図６において、符号と部品との対応関係は以下のとおりである。
【符号の説明】
【００９９】
０１：鍋本体
０１１：内壁
０１２：外壁
０２：硬質炭素膜
０３：ノンスティックコーティング
０４：共有結合性炭化物膜
【図１】
2019507651.tif 000009
【図２】
2019507651.tif 000010
【図３】
2019507651.tif 000011
【図４】
2019507651.tif 000012
【図５】
2019507651.tif 000013
【図６】
2019507651.tif 000014
【図７】
2019507651.tif 000015
【図８】
2019507651.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月6日(2018.9.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラファイトからなる鍋本体を含むグラファイト鍋であって、前記鍋本体は内壁と外壁とを有し、少なくとも前記内壁に硬質炭素膜が付着されていることを特徴とするグラファイト鍋。
【請求項２】
前記硬質炭素膜の表面に、ノンスティックコーティングが付着されていることを特徴とする請求項１に記載のグラファイト鍋。
【請求項３】
前記外壁にノンスティックコーティング又は硬質炭素膜が付着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラファイト鍋。
【請求項４】
前記硬質炭素膜の厚みが１．０μｍ乃至５０μｍ間であることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラファイト鍋。
【請求項５】
グラファイトからなる鍋本体を含むグラファイト鍋であって、前記鍋本体は内壁と外壁とを有し、少なくとも前記内壁に共有結合性炭化物膜が付着されていることを特徴とするグラファイト鍋。
【請求項６】
前記共有結合性炭化物膜の表面にノンスティックコーティングが付着されていることを特徴とする請求項５に記載のグラファイト鍋。
【請求項７】
前記外壁にノンスティックコーティング又は共有結合性炭化物膜が付着されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のグラファイト鍋。
【請求項８】
前記共有結合性炭化物膜の厚みが１．０μｍ乃至５．０μｍ間であることを特徴とする請求項５又は６に記載のグラファイト鍋。
【請求項９】
前記共有結合性炭化物膜が炭化ケイ素膜、炭化ホウ素膜又は炭化チタン膜であることを特徴とする請求項５又は６に記載のグラファイト鍋。
【請求項１０】
グラファイトを鍋本体に成形する工程と、
鍋本体に化学蒸着法による塗装処理又は物理蒸着法による塗装処理を行うことにより、前記鍋本体の表面に硬質炭素膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１１】
前記化学蒸着法による塗装処理は具体的に、
ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れ、塗装室を閉じて真空にし、
前記塗装室内の気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、前記鍋本体の基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１を制御して、前記鍋本体の化学蒸着法による塗装を実行することであることを特徴とする請求項１０に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１２】
前記気圧Ｐ１、回収圧力Ｐ２、グローバーのパワーＰ３、アルゴン流量Ｑ１、水素流量Ｑ２、メタン流量Ｑ３、前記鍋本体の基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１は、
Ｐ１の範囲が０．５ｋＰａ乃至７ｋＰａで、Ｐ２の範囲が５０ｋＰａ乃至１５０ｋＰａで、Ｐ３の範囲が２ｋＷ乃至２０ｋＷで、Ｑ１の範囲が１ＳＬＭ乃至１０ＳＬＭで、Ｑ２の範囲が０．５ＳＬＭ乃至４．５ＳＬＭで、Ｑ３の範囲が０．０２ＳＬＭ乃至０．６ＳＬＭで、Ｔ１の範囲が８５０℃乃至９３０℃で、ｔ１の範囲が１時間乃至１２時間である関係を満たすことを特徴とする請求項１１に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１３】
物理蒸着法による塗装処理は、具体的に、
ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、
前記塗装室内のバックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴン流量Ｑ４、メタン又はアセチレン流量Ｑ５、前記鍋本体の基材温度Ｔ２、沈殿時間ｔ２を制御して、前記鍋本体の物理蒸着法による塗装処理を実行することであることを特徴とする請求項１０に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１４】
前記バックグラウンド圧力Ｐ４、成膜圧力Ｐ５、スパッタリングパワーＰ６、バイアスＶｂｉａｓ、アルゴン流量Ｑ４、メタン又はアセチレン流量Ｑ５、前記鍋本体の基材温度Ｔ２及び沈殿時間ｔ２は、
Ｐ４の範囲が０．５×１０-２Ｐa乃至０．５×１０-３Ｐaで、Ｐ５の範囲が２．０×１０-２Ｐa乃至８．０×１０-１Ｐaで、Ｐ６の範囲が１０ｋＷ乃至２０ｋＷで、Ｖｂｉａｓの範囲が１００Ｖ乃至３００Ｖで、Ｑ４の範囲が０．２ＳＬＭ乃至０．７ ＳＬＭで、Ｑ５の範囲が０．１０ＳＬＭ乃至２．０ＳＬＭで、Ｔ２の範囲が１３０℃乃至２００℃で、ｔ２の範囲が３時間乃至５時間である関係を満たすことを特徴とする請求項１３に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１５】
グラファイトを鍋本体に成形する工程と、
鍋本体に物理蒸着法による塗装処理を行うことにより、前記鍋本体の表面に共有結合性炭化物膜を形成する工程と、を含むことを特徴とするグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１６】
前記物理蒸着法による塗装処理がスパッタリング法であることを特徴とする請求項１５に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１７】
前記スパッタリング法は、具体的に、
ローストした後の前記鍋本体を塗装室内に入れて、塗装室を閉じて真空にし、
前記塗装室内の沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１を制御して、前記鍋本体のスパッタリング塗装を実行することであることを特徴とする請求項１６に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【請求項１８】
前記沈殿圧力Ｐ１、スパッタリング標的材料、スパッタリングパワーＰ２、アルゴン流量Ｑ１、アセチレン流量Ｑ２、基材温度Ｔ１及び沈殿時間ｔ１は、
Ｐ１の範囲が０．５×１０-１Ｐa〜５．０×１０-１Ｐaで、スパッタリング標的材料がシリコン、ホウ素又はチタンで、Ｐ２が５ｋＷ〜２０ｋＷで、Ｑ１が０．０５ＳＬＭ〜３．０ＳＬＭで、Ｑ２が０．０４ＳＬＭ〜０．１０ＳＬＭで、Ｔ１が１１０℃〜１３０℃で、ｔ１が１．５時間〜４時間である関係を満たすことを特徴とする請求項１７に記載のグラファイト鍋の製造方法。
【国際調査報告】
2019507651.tif 000017
2019507651.tif 000018
2019507651.tif 000019
2019507651.tif 000020
2019507651.tif 000021
2019507651.tif 000022