(57)【要約】【課題】撥水性・防汚性を付与し、電磁調理器、調理用コンロ等、各種調理器具等への使用に適した焦げ付き防止皮膜を有するガラス部材を提供する。【解決手段】基材ガラス表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いて形成された皮膜を有するガラス部材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材ガラス表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いて形成された皮膜を有するガラス部材。
【請求項２】
前記皮膜が、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液の塗布により形成された皮膜である請求項１に記載のガラス部材。
【請求項３】
前記皮膜が、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を塗布した後、加熱処理により形成された皮膜である請求項１に記載のガラス部材。
【請求項４】
前記皮膜が、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いてゾル−ゲル法により形成された皮膜である請求項１に記載のガラス部材。
【請求項５】
前記アミノ基含有シラノール誘導体が、一般式（１）：
ＣＨ3−[Ｓｉ(ＣＨ3)2Ｏ]m−[Ｓｉ(ＣＨ3)(Ｒ1ＮＨ2)Ｏ]n−Ｓｉ(ＯＲ2)3    （１）
（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数、Ｒ1はアルキレン基、Ｒ2はＨまたはアルキル基を示す。）で表される化合物である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項６】
基材ガラスが、酸化物ガラス、フッ化物ガラス、カルコゲン化物ガラス、ハロゲン化ガラス、金属ガラス、高分子ガラス、ガラスカーボン、アモルファスカーボン、アモルファスシリコン、シリカゲル、感光ガラス、結晶化ガラス、電子伝導ガラス、フォトクロミックガラス、超イオン伝導ガラス、光ファイバーおよび光ディスクメモリーからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項７】
基材ガラスが、Ｌｉ、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を含むガラスである請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項８】
ガラス部材が、電子レンジ、調理用コンロ、電磁調理器およびストーブからなる群より選ばれる少なくとも１種の器具の部材である請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項９】
ガラス部材が、電子レンジの棚板、電子レンジのターンテーブル、電子レンジ前面窓用の部材、調理用オーブンの棚板、調理用オーブンのターンテーブル、調理用オーブン前面窓用の部材、調理用コンロのトッププレート、電磁調理器のトッププレート、ハイテク製品用耐熱基板、電子部品焼成用カッター、電気炉内壁材料およびストーブ前面窓用の部材からなる群より選ばれる少なくとも１種の部材である請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラス部材を備えた調理用器具。
【請求項１１】
基材ガラスが、Ｎａ、ＣａおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を含むガラスである請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項１２】
ガラス部材が、容器部材、建築用窓部材および移動媒体用窓部材からなる群より選ばれる少なくとも１種の部材である請求項１〜６および１１のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項１３】
ガラス部材が、花瓶部材、コップ部材、ビーカー部材、家の窓部材、ビルの窓部材、自動車の窓部材、電車の窓部材、飛行機の窓部材、鍋のふた部材、ホットプレートのふた部材、食器棚のガラス部材、本棚のガラス部材および戸のガラス部材からなる群より選ばれる少なくとも１種の部材である請求項１〜６および１１のいずれか１項に記載のガラス部材。
【請求項１４】
基材ガラス表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液で皮膜を形成することを特徴とする焦げ付き防止皮膜を有するガラス部材の製造方法。
【請求項１５】
基材ガラス表面にアミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液で皮膜を形成した後、該皮膜を加熱処理することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記皮膜の形成方法が、塗布、カーテンコート、ゾル−ゲル法、ディッピング法およびスプレー法からなる群より選ばれる１つである請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
基材ガラス表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液で皮膜を形成した後、該皮膜を加熱処理することを特徴とする焦げ付き防止皮膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調理器具等に使用される焦げ付き防止ガラス部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁調理器や調理用コンロ等で用いられているガラス部品について、耐衝撃性向上のために結晶化ガラスが用いられている。結晶化ガラスはキズがつきにくく、見た目にも美しいが、防汚性・焦げ付き防止性に問題がある。特に、電磁調理器や調理用コンロ等については、主にふきこぼれなどに由来する焦げ付き等が発生して、実用上の大きな問題となっている。
【０００３】
このため、フッ素樹脂コーティングなどにより撥水性・防汚性を付与する場合もあるが、塗膜の密着性が弱いため、耐摩耗性が劣り耐久性を持たせることは困難である。また、特許文献１に記載の防汚性ガラスは、ガラスの表面に凹凸を持たせてからシラン系化合物を用いて表面処理することにより耐久性を向上させているが、ガラス表面の凹凸を数十〜数百ｎｍの精度で加工する必要があり、高い技術を要する。
【特許文献１】特開２００２−３２６８４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、撥水性・防汚性を付与し、電磁調理器、調理用コンロ等、各種調理器具等への使用に適した焦げ付き防止皮膜を有するガラス部材を提供することである。さらに、簡便な手法により低コストで製造でき、しかも複雑な形状部分にも容易に適用できる焦げ付き防止皮膜を有するガラス部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、ガラス基体上に特定のシラン系化合物を用いて焦げ付き防止皮膜を形成する場合には、従来技術の問題点を大幅に低減あるいは解消することができ、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記に示すとおりのガラス部材およびその製造方法を提供するものである。
項１．  基材ガラス表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いて形成された皮膜を有するガラス部材。
項２．  前記皮膜が、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液の塗布により形成された皮膜である項１に記載のガラス部材。
項３．  前記皮膜が、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を塗布した後、加熱処理により形成された皮膜である項１に記載のガラス部材。
項４．  前記皮膜が、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いてゾル−ゲル法により形成された皮膜である項１に記載のガラス部材。
項５．  前記アミノ基含有シラノール誘導体が、一般式（１）：
ＣＨ3−[Ｓｉ(ＣＨ3)2Ｏ]m−[Ｓｉ(ＣＨ3)(Ｒ1ＮＨ2)Ｏ]n−Ｓｉ(ＯＲ2)3    （１）
（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数、Ｒ1はアルキレン基、Ｒ2はＨまたはアルキル基を示す。）で表される化合物である項１〜４のいずれか１項に記載のガラス部材。
項６．  基材ガラスが、酸化物ガラス、フッ化物ガラス、カルコゲン化物ガラス、ハロゲン化ガラス、金属ガラス、高分子ガラス、ガラスカーボン、アモルファスカーボン、アモルファスシリコン、シリカゲル、感光ガラス、結晶化ガラス、電子伝導ガラス、フォトクロミックガラス、超イオン伝導ガラス、光ファイバーおよび光ディスクメモリーからなる群より選ばれる少なくとも１種である項１〜５のいずれか１項に記載のガラス部材。
項７．  基材ガラスが、Ｌｉ、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を含むガラスである項１〜６のいずれか１項に記載のガラス部材。
項８．  ガラス部材が、電子レンジ、調理用コンロ、電磁調理器およびストーブからなる群より選ばれる少なくとも１種の器具の部材である項１〜７のいずれか１項に記載のガラス部材。
項９．  ガラス部材が、電子レンジの棚板、電子レンジのターンテーブル、電子レンジ前面窓用の部材、調理用オーブンの棚板、調理用オーブンのターンテーブル、調理用オーブン前面窓用の部材、調理用コンロのトッププレート、電磁調理器のトッププレート、ハイテク製品用耐熱基板、電子部品焼成用カッター、電気炉内壁材料およびストーブ前面窓用の部材からなる群より選ばれる少なくとも１種の部材である項１〜７のいずれか１項に記載のガラス部材。
項１０．  項１〜９のいずれか１項に記載のガラス部材を備えた調理用器具。
項１１．  基材ガラスが、Ｎａ、ＣａおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属を含むガラスである項１〜６のいずれか１項に記載のガラス部材。
項１２．  ガラス部材が、容器部材、建築用窓部材および移動媒体用窓部材からなる群より選ばれる少なくとも１種の部材である項１〜６および１１のいずれか１項に記載のガラス部材。
項１３．  ガラス部材が、花瓶部材、コップ部材、ビーカー部材、家の窓部材、ビルの窓部材、自動車の窓部材、電車の窓部材、飛行機の窓部材、鍋のふた部材、ホットプレートのふた部材、食器棚のガラス部材、本棚のガラス部材および戸のガラス部材からなる群より選ばれる少なくとも１種の部材である項１〜６および１１のいずれか１項に記載のガラス部材。
項１４．  基材ガラス表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液で皮膜を形成することを特徴とする焦げ付き防止皮膜を有するガラス部材の製造方法。
項１５．  基材ガラス表面にアミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液で皮膜を形成した後、該皮膜を加熱処理することを特徴とする項１４に記載の方法。
項１６．  前記皮膜の形成方法が、塗布、カーテンコート、ゾル−ゲル法、ディッピング法およびスプレー法からなる群より選ばれる１つである項１４または１５に記載の方法。
項１７．  基材ガラス表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液で皮膜を形成した後、該皮膜を加熱処理することを特徴とする焦げ付き防止皮膜の形成方法。
【０００７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明のガラス部材は、基材となるガラスの表面に、アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いて形成される焦げ付き防止皮膜を有している。
【０００９】
本発明のガラス部材の基体となるガラスの種類は、特に制限されず、例えば、いわゆるガラス（酸化物ガラス）のほかに、フッ化物ガラス、カルコゲン化物ガラス、ハロゲン化ガラス、金属ガラス、高分子ガラス、ガラスカーボン、アモルファスカーボン、アモルファスシリコン、シリカゲル、感光ガラス、結晶化ガラス、電子伝導ガラス、フォトクロミックガラス、超イオン伝導ガラス、光ファイバー、光ディスクメモリー等の広義のガラス等が例示される。そのうち、結晶化ガラス、カルコゲン化物ガラス、感光ガラス等を好適に選択することができる。
【００１０】
焦げ付き防止皮膜は、基材ガラス表面にアミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いて形成される。
【００１１】
本発明に用いるアミノ基含有シラノール誘導体とは、１分子内にアミノ基を含む有機基とシラノール基（またはその誘導体）とを有する化合物をいう。このアミノ基含有シラノール誘導体は、撥水性、防汚性、耐焦げ付き性等の効果を奏する。
【００１２】
アミノ基含有シラノール誘導体の具体例としては、一般式（１）：
ＣＨ3−[Ｓｉ(ＣＨ3)2Ｏ]m−[Ｓｉ(ＣＨ3)(Ｒ1ＮＨ2)Ｏ]n−Ｓｉ(ＯＲ2)3    （１）
（式中、ｍは１〜２０の整数、ｎは１〜２０の整数、Ｒ1はアルキレン基、Ｒ2はＨまたはアルキル基を示す。）で表される化合物が挙げられる。
【００１３】
Ｒ1で示されるアルキレン基としては、直鎖または分岐鎖の炭素数１〜４０のアルキレン基が挙げられる。
【００１４】
直鎖または分岐鎖の炭素数１〜４０のアルキレン基としては、例えば、(ＣＨ2)i（ｉは１〜４０の整数）、ＣＨＣＨ3ＣＨ2、ＣＨ2ＣＨＣＨ3、ＣＨＣＨ3(ＣＨ2)2、ＣＨ2ＣＨＣＨ3ＣＨ2、Ｃ(ＣＨ3)2ＣＨ2、ＣＨ2Ｃ(ＣＨ3)2、(ＣＨ2)jＣ(ＣＨ3)2（ｊは２〜３７の整数）等を挙げることができる。
【００１５】
Ｒ2で示されるアルキル基としては、直鎖または分岐鎖の炭素数１〜１０のアルキル基が挙げられる。
【００１６】
上記の一般式（１）で表されるアミノ基含有シラノール誘導体は、公知の方法により製造することができる。
【００１７】
アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液の溶剤としては、アルコール系溶剤、水、酢酸等、またはこれらの混合溶媒が例示される。アルコール系溶剤としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール等が例示される。特に、アミノ基含有シラノール誘導体と基材ガラスとの反応速度を好適に制御できるｉ−プロパノールが好ましい。
【００１８】
アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液の濃度は、溶液の安定性およびガラス表面への単分子皮膜の形成のし易さの点から、通常０．５〜５容量％程度であればよく、好ましくは１〜３容量％程度であればよい。
【００１９】
皮膜形成は、塗布若しくはカーテンコートのほか、遠心塗布など公知の方法を用いて行えばよい。また、ゾル−ゲル法、ディッピング法、スプレー法等の公知の方法を用いて皮膜を形成してもよい。
【００２０】
焦げ付き防止皮膜の厚さについては、基材ガラスの材質および形状、基材ガラスが使用される環境等により異なるが、通常１０〜５０００ｎｍ程度、好ましくは２０〜５００ｎｍ程度とすればよい。焦げ付き防止皮膜は、単分子層を形成し、アミノ基含有シラノール誘導体のアミノ基を含む基が表面に露出することが必要である。そのため、膜厚が厚すぎると皮膜中の分子配向が乱れ、アミノ基の表面露出率が低くなってしまう。また、膜厚が薄すぎると、表面を均一に覆うだけのアミノ基含有シラノール誘導体が供給されず、ムラが生じてしまう。
【００２１】
塗膜形成後の加熱処理としては、公知の方法に従って処理を行えばよく、室温から３００℃程度、好ましくは１００〜１５０℃程度とすればよい。加熱処理時間は、通常２０分〜１時間程度であればよい。加熱処理を行うことにより、塗膜がより強固に形成され、耐摩耗性、撥水性、平滑性が向上する。
【００２２】
皮膜形成の回数は、耐摩耗性、撥水性、耐焦げ付き性向上の点から、通常１〜５回程度、好ましくは２〜３回程度であればよい。
【００２３】
本発明のガラス部材は、例えば、調理用器具および耐熱部品に用いるガラス部材の材料として、有効に用いることができる。
【００２４】
本発明のガラス部材の好適な用途としては、電子レンジ、調理用オーブン、調理用コンロ、電磁調理器、ストーブ等の器具の部材が挙げられる。該部材としては、例えば、電子レンジの棚板、電子レンジのターンテーブル、電子レンジ前面窓用の部材、調理用オーブンの棚板、調理用オーブンのターンテーブル、調理用オーブン前面窓用の部材、調理用コンロのトッププレート、電磁調理器のトッププレート、ハイテク製品用耐熱基板、電子部品焼成用カッター、電気炉内壁材料、ストーブ前面窓用の部材等が挙げられる。
【００２５】
また、本発明のガラス部材は、ステンドグラスなどの装飾部材、花瓶、コップ、ビーカーなどの容器部材、家やビル等の建築用窓部材、自動車や電車等の移動媒体用窓部材、鍋やホットプレート等のふた部材、食器棚、本棚、戸などのガラス部材等の各種ガラス部材として使用できる。
【００２６】
さらに、本発明の部材は、光通信材料、感光材料、遮音材料、断熱材料、容器材料、装飾材料、住宅やビルの外壁等のガラス以外の各種建築部材、その他種々の部材としても使用でき、利用価値の極めて高い部材である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のアミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いて形成される皮膜は、食品の焦げ付きなどの有機物付着や汚れの付着が生じ難く、お手入れし易いものである。
【００２８】
また、本発明で採用するガラス部材の製造方法によれば、基材の色彩や質感を損なうことなく表面処理が可能であり、しかも簡便な方法でかつ低コストで製造することができる。しかも、複雑な形状部分のガラス部材であっても、簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００３０】
実施例１
下記のようにして、基材ガラスに対し焦げ付き防止皮膜の形成を行った。
（１）アミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液の調製
アミノ基含有シラノール誘導体ＣＨ3−[Ｓｉ(ＣＨ3)2Ｏ]5−[Ｓｉ(ＣＨ3)(Ｃ3Ｈ6ＮＨ2)Ｏ]10−Ｓｉ(ＯＣ2Ｈ5)3（大阪ガスケミカル(株)製「ＧＴＳＣ」）を、ｉ−プロパノール中に室温で撹拌しながらゆっくり添加し、１５〜３０分撹拌して、下記の組成を有するアミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を調製した。
ＧＴＳＣ：１容量％
ｉ−プロパノール：９９容量％
（２）基材ガラス
下記の結晶化ガラス試験片を基材ガラスとして用いた。この試験片をｉ−プロパノールにて払拭した後、（３）の方法で処理を行った。
材質：ＬｉxＡｌxＳｉ1-xＯy（ｘは１／３、ｙは２）
寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ
（３）皮膜の形成
まず、上記（１）の組成のアミノ基含有シラノール誘導体を含む溶液を用いて、室温２５℃、湿度６０％の条件下で、上記（２）の基材ガラス表面にエアスプレー（(株)ＧＳＩクレオス製「プロスプレーＭｋ−３」）を用いて膜厚が１００ｎｍになるまで塗布した。その後、２４時間室温で放置し、熱風乾燥炉を用いて１５０℃で２０分加熱処理を行うことにより、本発明のガラス部材を得た。
【００３１】
実施例２
実施例１と同様にして得られたガラス部材を基材とし、これに、実施例１と同様にして再度皮膜の形成を行い、本発明のガラス部材を得た。
【００３２】
実施例３
下記の酸化物ガラス試験片を基材ガラスとして用いた以外は実施例１と同様にして皮膜の形成を行い、本発明のガラス部材を得た。
材質：ＮａxＣａyＳｉzＯa（ｘは２、ｙは１、ｚは５、ａは１２）
寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍ。
【００３３】
比較例１
実施例１と同じ結晶化ガラス試験片を基材ガラスとして用い、以下のようにして、フッ素樹脂コートを行った。すなわち、試験片をエタノールにて払拭した後、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）微粉末を静電塗装し、３５０℃で３０分焼付け処理を行うことにより、比較例のガラス部材を得た。
【００３４】
実施例１、２、３および比較例１で得られたガラス部材について、以下のように接触角試験、耐摩耗性試験、焦げ付き試験および泥水試験を行った。
（１）接触角試験
ＦＡＣＥ接触角測定装置（協和界面科学(株)製「ＣＡ−Ａ型」）を用い、液滴法により試料（皮膜面）に対する水の接触角を測定した。なお、撥水性の良否は、接触角の大小で評価できる。
（２）耐摩耗性試験
先端に羊毛フェルトを取付けた摺動試験器（大平理化工業(株)製）を用いて、加重１０００ｇで皮膜面に押しつけながら、往復１０ｃｍの距離を摺動させ、１０００往復後の重量変化および接触角の変化を調べた。
（３）焦げ付き試験
卵、醤油、砂糖を重量比１：１：１の割合で混合した溶液を、試料（皮膜面）に２ｍｌ滴下し、電気炉（入江(株)製マッフル炉「ＫＤＦ−Ｓ９０」）にて２５０℃で３０分加熱処理を行った後に放冷し、溶液が焦げたものをはがした。この処理を繰り返し行い、表１の評価基準にてＡあるいはＢの評価を維持できる繰り返し回数を調べた。焦げ付き試験繰り返し回数が多いほど、焦げ付きにくいことを意味する。
（４）泥水試験
水１重量部に対して土０．０１重量部を混合した泥水を、試料（皮膜面）に２ｍｌ滴下し、電気炉（入江(株)製マッフル炉「ＫＤＦ−Ｓ９０」）にて１００℃で５時間乾燥させて水を除去した後、土を試料からはがした。この時の土のはがれ易さを、表２の評価基準により評価した。
【００３５】
以上の（１）〜（４）の結果を表３に示す。
【００３６】
【表１】
2005325013.tif 000002
【００３７】
【表２】
2005325013.tif 000003
【００３８】
【表３】
2005325013.tif 000004
【００３９】
表３に示すように、接触角試験結果において、摩耗試験後の実施例１のガラス部材は比較例１のガラス部材よりも接触角が大きく、皮膜形成を２回行った実施例２はさらに接触角が大きく、極めて良好な撥水性が持続することが確認された。また、基材ガラスとして酸化物ガラスを用いた実施例３でも良好な撥水性が確認された。
【００４０】
さらに、表３に示すように、耐摩耗性試験において、実施例１のガラス部材は比較例１のガラス部材に比べて重量変化が小さく、皮膜形成を２回行った実施例２はさらに重量変化が小さく、耐摩耗性に優れることが確認された。また、基材ガラスとして酸化物ガラスを用いた実施例３でも耐摩耗性に優れることが確認された。
【００４１】
さらに、表３に示すように、焦げ付き試験において、実施例１のガラス部材は比較例１のガラス部材に比べて焦げ付かない回数が多く、皮膜形成を２回行った実施例２はさらに焦げ付かない回数が多く、耐久性に優れることが確認された。また、基材ガラスとして酸化物ガラスを用いた実施例３でも耐久性に優れることが確認された。
【００４２】
さらに、表３に示すように、泥水試験において、実施例１〜３はいずれも容易に土がはがれることが確認された。