(57)【要約】  【課題】  コーティング（５、２１）が形成される対象物の基材は、金属または非金属である。前記基材は、台所用品の基材が好ましい。  【解決手段】  コーティング（５、２１）の層のうち少なくとも１つは、繊維性材料を有するコーティング材であり、３〜１０００μｍ−1の空間的割合でコーティングの表面形状が変形している。前記層の表面が、他の層と接していない表面の場合、この空間的割合で生じた粗面により、自浄効果が得られ、及び／または抗付着効果が改善される。前記層の表面が他の層との境界面である場合には、前記層は噛み合って、層間の接着性が改善される。  【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維性材料を含有した層材料を含む層であって、前記繊維性材料により３〜１０００μｍ−1の空間的割合で表面形状が変形された前記層が少なくとも１つ含まれるコーティング（５、２１）で被覆された金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項２】
前記層の表面が、前記コーティングの最外層の表面であり、前記空間的割合の変形で生じた粗さにより、自浄効果が高まり、及び／または抗付着効果が改善若しくは生じることを特徴とする請求項１に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項３】
前記層に加えてさらなる層が存在し、前記層の表面は、前記さらなる層との接触表面であり、前記接触表面の前記空間的割合の変形により、前記層と前記さらなる層との間の接着性を改善するための噛み合せが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項４】
前記繊維性材料を含有した前記層を形成するために、前記繊維性材料の繊維のうち少なくとも２０質量％の繊維（１１）が、前記層の厚さよりも少なくとも５％長い繊維の長さであり、少なくとも前記長い繊維（１１）の末端部により、前記空間的割合にて凸部と凹部を有した前記層の表面が形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項５】
前記各層が、２〜１５０μｍの厚さであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項６】
前記空間的割合で変形した表面が、確率的に分布した凸部と凹部を有し、粗さを形成する前記凸部は、層の平均の高さよりも０．１〜５００μｍ高く、５０ｎｍ〜５００μｍの間隔で位置していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項７】
前記繊維性材料の前記繊維（１１）は、直径が２〜８μmのカーボンファイバであり、好ましくは前記層材料にダイヤモンド結晶が含まれていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項８】
前記コーティングのうち少なくとも１つの層に、ダイヤモンド結晶が含まれていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項９】
前記最外層が、抗付着性材料である、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ペルフルオロアロコキシ（PFA）及びフッ素化エチレンプロピレン（FEP）からなる群から選択された化合物を有する抗付着層（９、３１）であることを特徴とする請求項２に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項１０】
前記対象物基材（２４）の表面に硬質材料層（２５）、該硬質材料層（２５）の表面に接着促進層（２７）、該接着促進層（２７）の表面に中間層（２９）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の金属製対象物の基材（２４）。
【請求項１１】
前記対象物基材の表面に、前記接着促進層（７、２７）、該接着促進層（７、２７）の表面に前記中間層（２９）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の金属製対象物の基材（３、２４）。
【請求項１２】
金属製対象物の基材（３、２４）に、層材料を用いて少なくとも１つの層（７、９、２５、２７、２９、３１）を形成する方法であって、
前記層（７、９、２５、２７、２９、３１）の形成前、形成中または形成後に繊維（１１）を添加する工程と、
前記層を硬化させる工程と、を備え、
硬化後に３〜１０００μｍ−1の空間的割合で変形を有する粗面（４７）が生成されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記層の粗面が、コーティングの最外層の表側表面であり、該粗面が、自浄効果を高め、及び／または抗付着効果を改善若しくは生じさせる前記空間的割合で変形していることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記層の粗面が、さらなる層と接触する表面であって、該粗面に層の接着性を改善する噛み合せが形成されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
繊維性材料の添加された少なくとも１つの層を形成するために、ペースト状で硬化可能な、前記繊維性材料を含有した前記層材料を使用し、該層材料を、コーティング（５、２１）の前記さらなる層または前記基材（３、２４）に塗布後に硬化し、添加される前記繊維性材料の前記繊維の２０質量％は、平均の層の厚さよりも少なくとも５％長い繊維の長さを有することを特徴とする請求項１２ないし１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記層材料は粘度を有しており、前記基材（３、２４）上または前記コーティングのさらなる層（５、２１）上に前記繊維性材料を含有する前記層材料を塗布し、該層材料は前記繊維を包みながら前記基材の表面または前記コーティングのさらなる層の表面まで沈んで、規定された前記空間的割合で変形した表面が得られることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
コーティング（５、２１）の最外層（９、３１）用の前記層材料として、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ペルフルオロアロコキシ（PFA）及びフッ素化エチレンプロピレン（PFE）からなる群から選択された化合物が使用され、前記最外層の表面が抗付着効果または自浄効果を有することを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記層材料にダイヤモンド結晶が添加されることを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、コーティングが施される対象基材（object base body）であって、この基材は金属製で、好ましくは請求項１に係る台所用電気製品の基材に関し、さらに請求項１２に係る層を形成する方法に関する。
【０００２】
本発明における対象基材は、鍋やキャセロールのような台所用品だけでなく、オーブンの内面、アイロンや電気グリルの板、パネル状の発熱体といった加熱板、及びパネル状の放熱器なども示す。この対象基材は、必ずしも高温で使用される必要はなく、室温またはそれ以下の温度で使用されてもよい。台所で生じる高温の環境では、金属製の基材が使用される。低温の環境では、合成物質も使用されうる。アルミニウムやスチール製といった金属製の基材である台所用品の場合、１００〜３００℃といった高温でも、何の問題もなく使用可能である。
【背景技術】
【０００３】
先行技術
コーティングされた対象基材として、抗付着効果を示す台所用品が、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載されている。このとき、抗付着層は、他の層に接していない表面（free surface）を有する最上部の層、つまり、炒めたり茹でたり煮たりする食材と接触する層として用いられる。
【０００４】
台所用品の基材にコーティング全体を良好に接着させるために、特許文献１は、基材を粗面化している。酸化アルミニウム／酸化チタンの粉末状混合物といったセラミック材料が、加熱された粗面化表面に溶射される。特許文献２では、硬質材料層の重複ストライプの塗布が記載されている。特許文献３では、いくつか重なり合った層のうちの少なくとも１つの層にダイヤモンド結晶を混ぜて、優れた熱伝導性を有する硬質のコーティングとしていることが記載されている。
【特許文献１】欧州特許０３６５４８５号明細書
【特許文献２】欧州特許０７１９５９４号明細書
【特許文献３】欧州特許１０４８７５１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的
本発明は、層の結合性に優れており抗付着性と自浄作用が改善されたコーティングを施した対象基材（特に台所用品）を製造することを目的とする。さらには、前記層複合体に、１００℃以上の高温であっても上記抗付着特性と自浄特性を維持させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題の解決
上記目的は、繊維性材料を添加した層材料で、対象基材（特に金属製のもの）をコーティング（少なくとも１層を有する）することで解決される。前記層材料は、通常ペースト状であり最終工程で硬化される。
【０００７】
繊維を含有した層の製造それ自体は公知である。しかし、公知の層では、それぞれ繊維または織物（weave）が使用されており、繊維は層表面または層底面とほぼ平行に位置している。織物は、繊維が層表面に突き刺さるのを確実に回避するために使用される。つまり、この層の特徴は、表面が平滑という点にある。平滑面を有する層は、欧州特許１２３８７８５号明細書、日本国特許０７２５５６０６号明細書、日本国特許０７１８４７８５号明細書に記載されている。
【０００８】
上記従来技術に対して、本発明は平滑な表面ではなく、繊維は、３〜１０００μｍ−1の空間的割合（spatial frequency fractions）で層に凹部と凸部を形成する。
【０００９】
層を形成する前に、繊維は層材料に添加される。次に、前記混合物は、いわゆる「ファイバペースト」として基材上または基材上にすでに被覆された１若しくは２以上の層に塗布されて、硬化される。繊維材料と層材料の割合は、繊維が「フェルト」を形成し、後に硬化される層材料により保持される範囲で選択される。こうして、粗い表面が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
この粗い表面が、コーティングの最外層の表側表面（free surface）、つまり、たとえば台所用品なら茹でたり炒めたりする食材と接触する最外層の場合には、層材料とほとんど関係なく抗付着効果及び／または自浄効果が向上する。この２つの効果については、図１に基づいて説明する。
【００１１】
層材料が少量の場合、低減された層材料の領域は粗面化に寄与する。層材料の使用量が比較的多い場合、主に繊維末端により粗面化がなされ、表面が「出っ張る」こととなる。
【００１２】
層材料と繊維との特性により得られる粗面は、層に繊維を入れることによる。まず繊維を塗布してから、層材料を塗布するか、またはコーティング前に繊維を層材料に添加すると、まだペースト状の層材料の表面張力によって、繊維は被覆される。もし、層材料とともに薄く塗布すると、繊維末端は著しく突出する。一方、層材料が塗布された後に、繊維がペースト状層材料に塗布されると、繊維は層材料中に沈む。必要に応じてへらで撫でたり圧力板で押えたりして層材料に圧力をかける。しかし、繊維末端は層表面から突き出ている。この層の上にさらなる層が形成されても、これら突き出た繊維末端により、優れた噛み合せ効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好ましい繊維にカーボンファイバを挙げることができる。カーボンファイバの末端は最外層の表側表面（free surface）から突出して存在することができ、健康に悪影響を与えることもない。突出した繊維末端は非常に短いので、折れることなく機械的負荷に耐えることができる。突き出た繊維は、自浄効果及び抗付着効果の増大に寄与する。
【００１４】
図１のうち左上は、対象物４１の平滑で水平な最外層の表面４０に液滴４２が付着した状態を示す図である。この液滴４２は、通常は水滴であるが、特に、台所用品の場合には、油滴やソースの滴であってもよい。この平滑な表面上には、いくつかのほこりの粒子４３がある。水滴４２の場合、平滑な表面４０上での水滴の接触角βgは、４０°から７０°である。この接触角βgは、液滴が位置している平滑な表面４０と、液滴４２の接触端における液滴４２表面Mgの接線Tgとの間の角度である。図１の右上に示すとおり、平滑な面４０が角度αで傾いている場合、液滴４２は変形するものの、ほこり粒子４３とともに表面に付着し続けている。
【００１５】
粗面４７では、図１の左下に示すとおり、液滴４２の接触端における液滴表面Mrの接線Trの接触角βrは大きくなっている。液滴４２の接触面は減少し、その結果、粗面４７上における保持力も減少する。さらに、液滴４２は、図１左上の液滴の外形と比較して球形に近い外形となっている。粗面化の結果、保持力が低減する。つまり、前記保持力の低減は表面を突出させるだけで実現できる。粗面４７を、平滑面４０の場合のように同じ角度αで傾けると、水滴はほこり粒子４３を取り込みながら流れ出す（自浄効果）。同様の作用により、抗付着効果も増大する。これと類似した状況は、他の液滴材料にも当てはまる。炒めるなどの調理される食材またはその他加熱される食材は、もはや突出した領域を覆うように表面と接触することはなく、その結果、「焦げ付き」は、著しく減少する。
【００１６】
層表面に「出っ張り」を生じさせる繊維末端によってのみ、粗面を生成させる必要はない。層表面に沿って並ぶ繊維であっても、粗面化に寄与する。３〜１０００μｍ−1の確率分布である空間的割合（空間的混合）の変形を示すざらざら面であればよい。
【００１７】
優れた抗付着効果及び自浄効果を得る手段は、表面を突出させることである。１〜１０００μｍの空間的突出により、優れた効果が得られる。使用される繊維（好ましくはカーボンファイバ）は２〜８μｍの直径を有しているので、繊維の空間は２０〜１００μｍが選択されるのが好ましい。繊維の量が空間的に上記範囲であれば、操作は容易であり、層材料への添加も容易である。
【００１８】
同じ長さの繊維（層の厚さよりも長い繊維の長さ）を使用してもよい。繊維が層材料中に埋まっていると、（平均的な層の水平面に対して）垂直から大きく逸れた繊維は、層の強度に寄与するが、抗付着効果と自浄効果には寄与しない。
【００１９】
繊維を整列させることで、繊維を規則的に分布させる。上記配列は、例えば超音波を用いて振動させるなどして行う。例えば、非導電性繊維は直流及び交流電場を用いて配列させ、強磁性体繊維は磁場を用いて配列させる。繊維を配列させるには高いコストがかかるが、かなり安上がりの確率分布を用いるだけで、優れた抗付着効果、自浄効果及び噛み合せ効果が得られる。
【００２０】
前記空間的割合の変形を有する粗面（つまり、でこぼこの面）を表面にもつ層が、最外層の表面ではなく２または３以上の層を有するコーティングの内部にあると、隣接する層との噛み合せが得られる。被覆層を塗布した後に繊維末端をその層内に入れたときに、下の層が軟らかくても、層間の噛み合せがおこる。層材料に入れられる繊維は、確率的にランダムな配向性で位置している。表面張力が繊維末端を越えて層材料を引き寄せない場合、ある繊維は層表面を突き抜けることとなる。さらに、表面張力は、再度、繊維を層内に引き寄せようとする。表面張力による層材料の引き寄せに反して、十分な粗面とするために、繊維は層の厚さよりも長くしたほうがよい。繊維は確率的に分布するが、ほぼ表面方向のベクトル（つまり、生成される平均的な層の水平面に対してほぼ垂直）に位置している繊維も、ある程度存在する。粗面の製造のために、少なくとも２０質量％の繊維が、層の厚さよりも少なくとも５％長い繊維の長さとしたほうがよい。繊維の最大長は、以下に特定した層の厚さで規定され、層の厚さのうち最大に突出した形状は、繊維に起因するものであり、表面張力による材料被覆に起因するものではない。問題となっている層材料の表面張力は、簡単な実験を行うことで知ることができる。
【００２１】
被覆層として、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）、ペルフルオロアロコキシ（PFA）及びフッ素化エチレンプロピレン（FEP）またはその類似物質といった抗付着性層材料が使用される。繊維が埋め込まれることで傷がつきにくくなる。さらに、繊維により粗面が形成されることで、自浄効果が生じ、優れた抗付着効果が得られる。機械的硬度をさらに高めるために、被覆層にダイヤモンドを入れてもよい。
【００２２】
必要とされる特定の性質に応じて、多様なコーティングを使用することができる。
【００２３】
基材の表面について、異なるコーティングを使用した４つの実験を行った。もちろん以下のコーティングに限定はされず、他のコーティングを使用することもできる。
Ｉ．硬質材料層−接着促進層−中間層−抗付着層
II．硬質材料層−接着促進層−抗付着層
III．接着促進層−中間層−抗付着層
IV．接着促進層−抗付着層
【００２４】
それぞれの層の厚さは、できるだけ、それ自体で十分な厚さを有する層が形成され、層の厚さをあまりに薄くはしないという観点から決められるべきであり、制限内の材料の使用をし、硬化時間が不必要に増大することを防ぎ、適切な接着性と安定性を維持するようにしなければならない。層の厚さを５〜１５０μmとして試験をした。
【００２５】
既に形成された層には、その上に形成される層とも噛み合うことのできる粗面が、混合した繊維によって形成されなければならない。優れた噛み合せ、自浄効果、抗付着効果をもたせるために、確率的に分布し、所定の空間的割合で繊維含有層の平均の水平表面から０．１〜５００μm突出した凸部と凹部を形成する長さを有する繊維が使用される。これら凸部相互の間隔は、５０ｎｍ〜５００μｍが好ましい。
【００２６】
前記繊維は層材料に添加されて、塗布前、中、後に、上記特定した空間的割合で変形した表面を形成する。層の形成は、被覆される層または基材に対して水平方向に行われる。従って、層材料はペースト状であって、所定の粘度ηを有しているのが好ましい。
【００２７】
前記粘度ηはＰａｓ（パスカル秒＝Ｎｓｍ−2＝ｋｇ／ms）で表される。粘度ηの値が高ければ高いほど材料に粘性がある。水平方向に塗布される場合、層の表面形状は層材料に含まれる繊維により大きな影響を受ける。層の表面形状は、繊維の厚さ、繊維の密度、ペースト状層材料の単位体積の重量に関する粘度、つまりは動粘性、及び層材料の表面張力に左右される。
【００２８】
層材料の粘度及び表面張力は、通常は温度に依存するので、層の硬化処理の間に変化する。粘性が存在する結果として、層材料の「沈み込み」（「盛り上がり」）は時間に依存するので、目的とする空間的割合の変形とするためには、層の硬化時間も考慮に入れるべきである。従って、処理要素（硬化工程）に応じて、繊維の密度と寸法は、使用する層材料に準拠して実験的に決められる。
【００２９】
繊維材料を有する層材料に気泡が含まれないようにするために、繊維含有層が塗布される対象基材（例えば、台所用品）を減圧下において、層から気体を抜いてもよい。最後に、機械的な振動も与えてもよい。しかし、未硬化層の状態のまま減圧させたり、強制的に振動させると、変形の空間的割合（空間的混合）または「振幅」（表面外形の凹部と凸部）が変わりうることに注意すべきである。これらの要素も実験結果に影響を与える。
【００３０】
多様な繊維を使用できる。しかし、繊維を選ぶときは、例えば台所用品の場合、使用食材との関係で求められる条件に、その繊維の材質を合わせるようにしたほうがよい。それは、台所用品のコーティングを形成する層に、繊維が使用されるからである。繊維の材質としては、例えば、カーボンファイバが好ましい。なぜならば、特に、カーボンファイバは優れた安定性（stability）とゆがみ安定性（bucking stability）を有している。さらに、カーボンファイバは軽く、十の辺（tensides）を含むので、層材料の中に良好に埋め込むことができる。
【００３１】
もちろん、（カーボン）ファイバの代わりに、（カーボン）チューブを使用してもよい。
【００３２】
以下の詳細な記述と特許請求の範囲全体から、本発明を特徴付ける好ましい実施態様やその組み合わせがさらにはっきりする。
【００３３】
図面の簡単な説明
本発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
図１は、水平な平滑面上及び粗面上にある液滴の概略図であり、前記面は、水平方向のときも、水平方向に対して角度αで傾いているときもある。図２は、台所用品の基材の拡大断面図であり、繊維が混合されて基材に直接形成された接着促進層と該接着促進層上に形成された抗付着層を有するコーティングが、基材に施されている。図３は、図２に記載した台所用品のコーティングに類似した、コーティングの他の実施態様であり、硬質材料層、接着促進層、中間層及び抗付着層を有するコーティングが施されている。
【００３４】
本発明の実施態様
図２では、コーティングされた台所用品１（対象基材）を断面図で記載している。この台所用品１には、例えば、鍋、ポット、パンの受け台、キャセロールなどがある。アイロンやアイロンがけ機械の加熱板なども対象基材となりうる。
【００３５】
台所用品１は粗面化された基材３を備え、その上にコーティング５が形成されている。このコーティング５は基材表面と優れた接着性を有し、コーティング５の外側表面には抗付着効果がある。前記基材３は、通常アルミニウム合金製であるが、他の金属であってもよい。
【００３６】
本発明によれば、コーティングは少なくとも1つの層を有し、図２では、２つの層、つまり接着促進層７と抗付着層９とからなる。接着促進層７には繊維１１が入っている。接着促進層７内の繊維１１は、異なった長さと方向性を有している。繊維１１の長さは、少なくとも２０質量％の繊維１１が、接着促進層７の平均の層の厚さｄhvよりも少なくとも５％長くなるように選択する。ここでは、繊維１１としてカーボンファイバが使用されている。カーボンファイバには、優れた安定性と「耐食物性」がある。接着促進層７の平均の層の厚さｄhvは、通常は、５〜５０μmの間であり、例えば、図２では４０μmが選択されている。繊維１１の長さは、通常は、２０〜１００μmである。
【００３７】
接着促進層７に用いる材料としては、例えば、ウィットフォード（whitford）社製のコード７１３１、デュポン（dupont）社製のコード４５９−４１５などがあげられる。この例示した２つの材料には、直径５〜４０μmのセラミック粒子（例えば、酸化アルミニウム（Al2O3））が添加されている。
【００３８】
前記接着促進層７の上には、平均の層の厚さｄAが７μmである抗付着層９が形成されている。接着促進層７と同様に、抗付着層９にも繊維１１が含まれている。例えば、製造方法を簡便にするために、前記両方の層に同じ繊維１１を使用してもよく、前記両方の層に、厚さ、材質とも異なる繊維１１を使用してもよい。繊維１１の長さは、得ようとする層の厚さによって決まる。抗付着層９の材料としては、例えば、ウィットフォード（whitford）社製のコード７３３３、デュポン（dupont）社製のコード４５６−４０１などがあげられる。もちろん、その他類似した材料を使用してもよい。
【００３９】
基材３表面の上に直接形成されている接着促進層７と該接着促進層７を被覆する層である抗付着層９とを有するコーティング５に代えて、硬質材料層２５、接着促進層２７、中間層２９及び抗付着層３１を有するコーティング２１でもよい。硬質材料層２５及び中間層２９のないコーティングを基材３に形成してもよい。中間層２９は、一般に腐食防止のための層である。
【００４０】
図３に示す通り、図２の台所用品１と同じように、コーティングされた台所用品２０は、粗面化された基材２４の表面２３上に形成されたコーティング２１を備えている。図２のコーティング５は２層なのに対し、図３のコーティング２１は４層、つまり、基材２１側から順に硬質材料層２５、接着促進層２７、中間層２９、最外層である抗付着層３１からなる。
【００４１】
前記硬質材料層２５は、溶射により形成され、６０〜１００質量％の酸化アルミニウム（Al2O3）と０〜４０質量％の酸化チタン（TiO2）の混合物を含有している。このような硬質材料層２５は、例えば、特許文献３に記載されている。硬質材料層２５の材料に酸化アルミニウムと酸化チタンを使用する代わりに、他のセラミック酸化物、IVa族ないしVIa族から選択された１または２以上の元素の窒化物、炭化物、オキシ窒化物及びカルボオキシ窒化物、アルミニウム、ニッケル及びケイ素の窒化物、炭化物、オキシ窒化物及びカルボオキシ窒化物、並びにこれらの混合物からなる群から選択された化合物を使用してもよい。IVa族には、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）、ハフニウム（Hf）がある。ｖa族には、バナジウム（V）、ニオブ（Nb）、タンタル（Ta）がある。VIa族には、クロム（Cr）、モリブデン（Mo）、タングステン（W）がある。
【００４２】
図３の接着促進層２７と抗付着層３１は、図２の接着促進層７と抗付着層９と同じように形成されている。
【００４３】
中間層に用いる材料には、例えば、ウィットフォード（whitford）社製のコード７２３２、デュポン（dupont）社製のコード４５６−６０５などがあげられる。
【００４４】
繊維（特にカーボンファイバ）は、上記処方に応じて、全ての層２５、２７、２９、３１または特定の前記個々の層にだけ含まれている。
【００４５】
カーボンファイバは真っ黒い色をしている。このため、カーボンファイバを入れた層は灰色から黒色であり、層材料が透明または散乱性（diffusive）のものであれば、混入した繊維は虹色の視覚効果をもたらす。この虹色の視覚効果を防ぐには、問題となる層を黒色の色素で着色する。前記黒色色素を用いた層の着色には、さらに、抗付着層の抗付着効果を妨げる層の損傷がほとんどないという効果もある。
【００４６】
台所用品１、２０のコーティング工程については、４層のコーティング２１の製造に基づいて記述する。前記コーティング２１は、上述した全ての層を有している。より少ない層のコーティングとする場合には、所定の工程を省くことができる。
【００４７】
第１の工程では、台所用品２０の基材２４（例えば、鍋の底部）に、コーティングのための前処理が行われる。前処理は、コランダム（corundum）粉末を用いて、基材表面を削り、サンドブラストで仕上げる。コランダム粉末には、粗い粒子と細かい粒子が混合している。前記粗い粒子により、被覆される基材表面に約１００〜２００μmのでこぼこが形成される。前記細かい粒子により、約１０〜３０μmの細かいでこぼこが、上記粗く粗面化された表面組織上に重複して形成される。
【００４８】
硬質材料層２５の形成のために、前記粗面化後、台所用品２０の全面（例えば、鍋全面、ただし、柄や他の付属品はもちろん除く）を、６００℃以下の温度、好ましくは３００〜４５０℃の温度としたキルン（kiln）内に入れる。この温度に達したらすぐに、６０〜１００質量％の酸化アルミニウム（Al2O3）と０〜４０質量％の酸化チタン（TiO2）との混合物を吹き付ける。例えば、約６０質量％の酸化アルミニウムと約４０質量％の酸化チタンが、溶射工程であるプラズマ溶射にてカーボンファイバ１１を含有した均一な混合物の層を形成する。前記形成された硬質材料層は黒く見える。
【００４９】
前記カーボンファイバ以外にダイヤモンド結晶も混ぜて、硬度や熱伝導性を高めることもできる。
【００５０】
簡単に言うと、比較的安価である酸化アルミニウム（Al2O3）は、硬質材料層２５に必要な硬度を与え、一方で、酸化チタン（TiO2）は、カーボンファイバ１１とともに硬質材料層２５に柔軟性と黒色を与える。酸化チタン（TiO2）により柔軟性が生じるので、フライパンのように大きな温度変動にさらされても、コーティングには優れた耐性が認められる。カーボンファイバ１１により、平らでない硬質材料層２５の表面が形成され、粗面化された基材２４の平らでない表と噛み合う。
【００５１】
硬質材料層２５の溶射処理後、台所用品２０を冷却させる。接着促進層２７を硬質材料層２５に塗布する。この層材料は懸濁液である。上記繊維１１と黒色色素を前記懸濁液と混合する。数μmの層の厚さで塗布する。前記懸濁液は、硬質材料層２５のでこぼこと孔の所に注入される。次に、台所用品２０を、キルン内で数段階（例えば、１００℃、２５０℃、４００℃）にて４００〜４３０℃まで加熱し、約１０〜１５分間、最終温度下に保持しておく。
【００５２】
次に、上記と類似の工程にて、中間層２９が塗布される。
【００５３】
抗付着層３１については、前記台所用品２０が室温まで冷却してから、１〜３層のフッ素重合体（好ましくはPTFE（ポリテトラフルオロエチレン））を、懸濁液の形態で塗布する。この懸濁液も、同様にまだ残っているでこぼこと孔の所に注入される。塗布後、接着促進層２７と同様の熱処理工程を行う。約１０〜１５分間、最終温度下に保持しておくと、PTFEの焼き付けが起こる。PTFEの軟化温度は、３６０℃ぐらいである。このように、焼き付け工程での対象物の温度は、軟化温度よりも十分高いので、懸濁液の粒子は焼結して、丈夫で弾力性のある層が形成される。焼結により、２〜１０μmの層の厚さを有する弾力性のあるPTFE被覆層が形成される。この層は、下側に形成されている中間層２９の粗面の形状とよく適合している。
【００５４】
コーティングの終了した台所用品２０では、コーティングの外側表面にブラッシング工程を施してもよい。ブラッシングにより、大きく突出した繊維末端が除去されて、その結果、繊維末端が通常の使用であれば折れて取れることはなくなる。折れて取れた繊維片は健康に無害であるが、よく調べてみると、新しい鍋を使用するときに、微量の繊維片が明るい色の炒めた食材に残っている。ブラッシング工程には、コーティングした表面に傷を付けずに大きく突出した繊維末端を折って取れる硬さのブラシを使用する。大きく突出した繊維末端とは、抗付着層が被覆された台所用品の場合に、軟らかいへらを使用すると取れてしまう繊維末端を意味する。
【００５５】
台所用品であるフライパンだけではなく、アイロンやポットの表面、それに軸受胴のような機械部品の表面にも、上記したコーティングを被覆できる。
【００５６】
おのおのが懸濁液である接着促進層２７、中間層２９及び抗付着層３１を個々の層として塗布して熱処理する代わりに、接着促進層２７、中間層２９及び抗付着層３１をその表面が乾燥した時点で順次塗布してもよい。このとき、段階的にまたはおおよそ連続的に加熱する手法で、前記層２７、２９、３１を同時に熱処理できる。
【００５７】
抗付着効果を有する硬質材料も、繊維を配置できる層材料として使用できる。この場合、被覆される台所用品底部の粗面化後に、対象物全体（例えば、鍋）を６００℃以下（好ましくは４５０℃）の温度としたキルン内に入れる。キルン内がこの温度に到達したらすぐに、４０〜８０質量％の酸化アルミニウム（Al2O3）と２０〜６０質量％の酸化チタン（TiO2）の混合物を吹き付ける。例えば、混合剤である５〜１０質量％のフッ化アルミニウム（AlF3）とともに約６０質量％の酸化アルミニウムと約４０質量％の酸化チタンが、溶射工程であるプラズマ溶射にて、均一な混合物の層を形成する。混合したフッ化アルミニウム（AlF3）により、硬質材料層に抗付着効果が生じる。フッ化アルミニウム（AlF3）の使用は必須ではなく、他の抗付着効果をもつ物質を使用してもよい。しかし、フッ化アルミニウム（AlF3）は、酸化アルミニウム（Al2O3）／酸化チタン（TiO2）混合物と親和性を有している。プラズマ溶射の熱条件下では、使用材料はそのままである。プラズマ溶射で、直径０．５〜１０μmのダイヤモンド結晶が混合される。ダイヤモンド結晶を混ぜた酸化アルミニウム（Al2O3）／酸化チタン（TiO2）／フッ化アルミニウム（AlF3）混合物を溶射して、表面に５０〜１５０μmの厚さの層を形成する。この層は黒く見える。
【００５８】
ダイヤモンド結晶は、９００℃を超える温度に曝さないようにして混合するのがよい。９００℃では、ダイヤモンドはグラファイトに変わったり、酸素と反応して焼結したりする。従って、溶射では、９００℃から十分に離れた低い温度に保つ必要がある。
【００５９】
ダイヤモンド結晶はカーボンなので、ダイヤモンド結晶を混合させると、熱伝導性、磨耗性、材料の親和性が改善する。
【００６０】
簡単に言うと、比較的安価である酸化アルミニウム（Al2O3）は、層に必要な硬度を与え、一方で、酸化チタン（TiO2）は、層に柔軟性と黒色を与える。酸化チタン（TiO2）により柔軟性が生じるので、フライパンのように大きな温度変動にさらされても、コーティングには優れた耐性が認められる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】水平な平滑面上及び粗面上にある液滴の概略図である。
【図２】台所用品の基材の拡大断面図である。
【図３】図２に記載した台所用品のコーティングに類似した、コーティングの他の実施態様である。
【符号の説明】
【００６２】
３、２４      基材
５、２１      コーティング
１１          繊維
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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