(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油脂、臭気を分解浄化する触媒皮膜であって、皮膜層の最下部から最上部に向かって触媒含有率が徐々に増加する断面を有し、下塗に、酸化触媒、重合阻止剤および油脂や臭気を吸収する吸収剤が配合された下塗り塗料を用い、上塗に、酸化触媒が配合された上塗り塗料を用いたことを特徴とする触媒皮膜。
【請求項２】
下塗り塗料の吸収剤が疎水性を有する合成ゼオライトとされたことを特徴とする請求項１記載の触媒皮膜。
【請求項３】
上塗り塗料に、紫外線の照射により活性をおびて触媒の機能を促進する光触媒が配合されたことを特徴とする請求項１記載の触媒皮膜。
【請求項４】
皮膜層と金属製の母材との間に、母材の酸化腐食を抑制するプライマー層が配されたことを特徴とする請求項２または３記載の触媒皮膜。
【請求項５】
下塗の膜厚が１３０〜１４０μｍとされ、上塗の膜厚が２０〜３０μｍとされ、下塗および上塗の両方または上塗の各触媒の平均粒径が約２５μｍとされたことを特徴とする請求項１，２または３記載の触媒皮膜。
【請求項６】
耐熱樹脂を溶剤で溶かした樹脂溶液に酸化触媒、重合阻止剤および油脂や臭気を吸収する吸収剤を配合した下塗り塗料を塗布することにより下塗層を形成し、溶 剤に酸化触媒あるいは酸化触媒と光触媒との混合物を配合した上塗り塗料をウエット状態の前記下塗層の表面に塗布して上塗層を形成した後、焼成を行い、前記下塗層と上塗層との境界面で各触媒を移動させて、皮膜層の最下部から最上部に向かって触媒含有率を徐々に増加させることを特徴とする触媒皮膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油脂浄化性能や脱臭性能を有する触媒皮膜およびその製造方法に関するものであり、例えばオーブンレンジ等の調理器具に用いられるセルフクリーニング皮膜に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オーブンレンジ等の調理器具における加熱庫の壁面等に皮膜形成されたセルフクリーニング効果（その表面に付着した油脂、臭気を分解浄化して清浄に保つ効果）を得る触媒皮膜としては、特公平７−４５３３号公報に開示されたものがある。
【０００３】
この触媒皮膜は、シリコーン樹脂等の耐熱塗料、セルフクリーニング塗料および耐熱接着剤等の下塗り塗料を用いて下塗層を形成し、溶剤に酸化触媒あるいは酸化触媒と重合阻止剤との混合物を配合した上塗り塗料をウエット状態の下塗層の表面に塗布して上塗層を形成した後、焼成を行うことにより、下塗層と上塗層との境界面で酸化触媒や重合阻止剤を拡散させ、皮膜層の最下部から最上部に向かって触媒含有率が徐々に増加する断面を有するように構成されている。これにより、皮膜層の表面に酸化触媒や重合阻止剤の粒子が露出し、該粒子と加熱庫の壁面等に付着する油脂等との接触面積が大きくなって、優れたセルフクリーニング効果を得ていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オーブンレンジ等の調理器具の耐用年数が約１０年であるのに対して、従来の触媒皮膜においては、良好なセルフクリーニング効果を維持できる期間が約３〜５年であり、実用性に乏しかった。
【０００５】
また、従来以上に脱臭性能を高めたい、膜厚を薄くしたい、皮膜表面の仕上がり肌をざらつきのない平滑な状態にしたい等の要望に対して、これらの要望を満足させる技術は十分に確立されていない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み、良好なセルフクリーニング効果を長期間維持でき、さらに脱臭性能の向上、薄い膜厚、平滑な仕上がり肌を実現できる触媒皮膜およびこれの製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題解決手段は、皮膜層の最下部から最上部に向かって触媒含有率が徐々に増加する断面を有し、下塗に、酸化触媒、重合阻止剤および油脂や臭気を吸収する吸収剤が配合された下塗り塗料を用い、上塗に、酸化触媒が配合された上塗り塗料を用いたものである。
【０００８】
また、下塗り塗料の吸収剤を疎水性を有する合成ゼオライトとして、膜厚の薄型化を図っており、上塗り塗料に紫外線の照射により活性をおびて触媒の機能を促進する光触媒を配合することにより、脱臭性能の向上を図っている。皮膜層と金属製の母材との間に、プライマー層を配することによって、母材の酸化腐食を抑制している。下塗の膜厚を１３０〜１４０μｍに、上塗の膜厚を２０〜３０μｍに、下塗および上塗の両方または上塗の各触媒の平均粒径を約２５μｍにすることによって、膜厚の薄型化とともに平滑な仕上がり肌を実現している。
【０００９】
また、触媒皮膜の製造方法としては、耐熱樹脂を溶剤で溶かした樹脂溶液に酸化触媒、重合阻止剤および油脂や臭気を吸収する吸収剤を配合した下塗り塗料を母材に塗布することにより下塗層を形成し、溶剤に酸化触媒あるいは酸化触媒と光触媒との混合物を配合した上塗り塗料をウエット状態の前記下塗層の表面に塗布して上塗層を形成した後、焼成を行っている。これにより、下塗層においては、上塗り塗料の溶剤により下塗り塗料の酸化触媒、重合阻止剤、吸収剤が下塗層の表面に移動して、上層部は触媒リッチな状態となる。また、上塗層においては、溶剤により下塗層と上塗層との境界面で酸化触媒等が拡散して、表面の触媒濃度が高くなる。したがって、皮膜層の最下部から最上部に向かって触媒含有率が増加する傾斜濃度分布の断面を有することになり、触媒皮膜の表面に付着した油脂や臭気を効率良く分解浄化できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の触媒皮膜をオーブンレンジにおける加熱庫の壁面に形成した実施形態を説明する。
【００１１】
オーブンレンジは、図２，３に示すように、レンジ本体１と、該レンジ本体１に開閉自在に支持されたドア２とからなっている。レンジ本体１には、内箱３が嵌め込まれており、この内箱３は、左右の側板４ａ，４ｂと、天板４ｃと、底板４ｄと、背板４ｅと、調理物投入用および表示パネル５の嵌込用の開口を有する枠状の前板４ｆとから構成されている。ドア２は、枠板６と、該枠板６に嵌め込まれたガラス窓７とから構成されている。そして、内箱３とドア２とで囲まれた部分が調理物を加熱調理する加熱庫８とされている。
【００１２】
また、天板４ｃには、天板４ｃの裏側に配された図示しないヒータからの熱を、加熱庫８に導入するための高温熱照射孔部９が設けられている。さらに、一方の側板４ａには、側板４ａの裏側に配された図示しない紫外線照射ランプからの紫外線を加熱庫８に導入するための紫外線照射窓１０が設けられている。
【００１３】
そして、加熱庫８の壁面すなわち内箱３およびドア２の加熱庫８側の面には、セルフクリーニング効果を得る触媒皮膜が形成されている。なお、油脂類や臭気成分の付着が少ない部分、例えば内箱３の底板４ｄ等には、触媒皮膜を形成しなくてもよい。
【００１４】
ここで、触媒皮膜について詳述する。触媒皮膜は、図１に示すように、例えばＳＵＳ４３０からなる加熱庫８の壁面（以下、母材１１と称す）にプライマー塗料を塗布することにより形成されたプライマー層２０と、該プライマー層２０上に下塗り塗料を塗布し、さらに上塗り塗料を塗布することにより形成された皮膜層とからなる。
【００１５】
前記プライマー層２０の形成に用いられるプライマー塗料は、メチルフェニルシリコーン樹脂を有機溶剤で溶かした樹脂溶液に、２０％のリーフィング（精製）タイプのアルミニウム粉末が添加配合されたものである。母材１１としてＳＵＳ等の金属が使用されている場合、触媒皮膜における触媒の酸化力によって、赤色の錆が塩水付着で発生し、見栄えが悪くなるとともに汚れの付着や皮膜剥離等が起こり、局部腐食による穴あきにもつながる恐れがあるが、プライマー層２０を形成することにより母材１１の酸化腐食を抑制して上記不具合を解消できる。また、プライマー層２０は触媒皮膜の耐沸騰水性に対しても良好である。
【００１６】
前記下塗に用いられる下塗り塗料は、メチルフェニルシリコーン樹脂等の耐熱樹脂をトルエン、ノルマルブタノール、イソプロピルアルコール、ブチルセロソルブ等の有機溶剤Ｘで溶かした樹脂溶液Ｙをバインダーとして、主触媒である酸化触媒Ａと、油脂が酸化して樹脂状に硬化するのを防ぐ重合阻止剤Ｂと、油脂や臭気を吸収する吸収剤Ｃとが添加配合されたものである。
【００１７】
酸化触媒Ａとしては、二酸化マンガン粉末が使用され、また少量の白金粉末や白金含有率が０．１〜０．５％のアルミナ微粒子粉末を添加したものを使用してもよい。また重合阻止剤Ｂとしては、酸化アルミニウム粉末が使用され、吸収剤Ｃとしては、合成ゼオライト粉末が使用されている。
【００１８】
ここで、吸収剤Ｃを配合した理由としては、油脂や臭気が一度に多く発生したときにはこれらを一度に分解浄化することができないので、分解浄化しきれない油脂や臭気を一旦溜めておいてから徐々に分解浄化する皮膜構造とすればよく、このため油脂や臭気を吸収する吸収剤Ｃを配合している。よって油脂浄化性能および脱臭性能が向上して、良好なセルフクリーニング効果を長期間維持できる。
【００１９】
そして、下塗り塗料を構成する各物質の配合比率は、メチルフェニルシリコーン樹脂溶液Ｙ：酸化触媒Ａ：重合阻止剤Ｂ：吸収剤Ｃが２０：４５：１５：２０（重量比）とされており、油脂浄化性能および脱臭性能を発揮する上で最適の配合比率に設定されている。
【００２０】
前記上塗に用いられる上塗り塗料は、下塗り塗料に用いた有機溶剤と同じ有機溶剤Ｘに、下塗り塗料に用いた酸化触媒Ａである二酸化マンガン粉末と、脱臭性能を大幅に向上させる光触媒Ｄとが添加配合されたものである。
【００２１】
光触媒Ｄとしては、光半導体酸化チタン粉末が使用され、上述したオーブンレンジの紫外線照射窓１０から加熱庫８に照射される紫外線により活性をおびて各触媒の機能を促進する。なお、加熱庫８に照射される紫外線の波長は、触媒活性のある約４００ｎｍとするのがよい。また、加熱庫８への紫外線の照射は、調理加熱終了後の運転停止時にすればよく、時間の経過とともに加熱庫８の壁面が浄化され、次の調理時には壁面が清浄化しており、前の調理のときの臭いが調理物に移ることを防止できる。
【００２２】
また、上塗り塗料においては、酸化触媒Ａが５０％（重量比）すなわち触媒リッチな状態、光触媒Ｄが５〜１０％（重量比）で配合されており、これらを撹拌して均一に分散懸濁させる。このとき、貯蔵安定性をよくするために、製造時に大きな剪断力をかけずに適当な分散剤を用いて塗料化させてある。
【００２３】
上記のような各塗料を用いて形成されたプライマー層２０、下塗、上塗の各膜厚は、油脂浄化性能および脱臭性能を確保する上で、プライマー層２０が約５〜１０μｍに、下塗および上塗においては下塗の厚みが上塗よりも厚くなるのが望ましく、下塗が１００〜３００μｍの範囲内で特に１３０〜１４０μｍに、上塗が２０〜１００μｍの範囲内で特に２０〜３０μｍに夫々設定されている。したがって、下塗と上塗とを合わせた厚みが約１６０μｍと薄くなっている。油脂浄化性能および脱臭性能を低下させることなく膜厚を薄くできる要因としては、下塗り塗料中の吸収剤Ｃとして疎水性を有する合成ゼオライト粉末を使用したことによる。
【００２４】
また、各塗料に含まれる各触媒の平均粒径が一般的には約３５μｍであるの対して約２５μｍに設定されている。これにより、触媒皮膜の表面の仕上がり肌をざらつきのない平滑な状態にすることができ、見栄えが良くなる。しかも、薄型化しても、仕上がり肌を平滑な状態に維持することができ、油脂浄化性能および脱臭性能も低下することがない。なお、上塗り塗料の酸化触媒Ａのみ平均粒径を約２５μｍに設定しても、上述と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
次に、触媒皮膜の製造方法について詳述する。まず、錆や汚れのない清浄な母材１１の表面にプライマー塗料を塗布してプライマー層２０を形成する。そして、下塗り塗料をプライマー層２０上に塗布して下塗層２１を形成する。ここで、下塗層２１単独でも、油脂浄化性能および脱臭性能を向上し、かつ膜厚を薄く、仕上がり肌を平滑な状態とすることができるが、触媒リッチな上塗層２２を形成することにより触媒濃度をアップしてさらなる相乗効果を得るようにする。
【００２６】
そこで、図４に示すように、上塗り塗料をウエット状態の下塗層２１の表面に塗布して上塗層２２を形成した後、焼成を行う。このとき、下塗層２１においては、上塗り塗料の有機溶剤Ｘにより下塗り塗料の酸化触媒Ａ、重合阻止剤Ｂ、吸収剤Ｃが下塗層２１の表面に移動して、上層部が触媒リッチな状態となる。また、上塗層２２においては、有機溶剤Ｘにより下塗層２１と上塗層２２との境界面３０で酸化触媒Ａ、光触媒Ｄが拡散して、表面の触媒濃度が高くなる。
【００２７】
これにより、図５に示すように、母材１１上に皮膜層の最下部から最上部に向かって触媒含有率が増加する傾斜濃度分布の断面を有することになり、触媒皮膜の表面に付着した油脂や臭気を効率良く分解浄化できて良好なセルフクリーニング効果を得ることができる。なお、焼成、乾燥後の硬化して最終的に仕上がった触媒皮膜は、図４に示す焼成前の下塗層２１と上塗層２２との境界面３０がなくなって皮膜層として一体的となっている。
【００２８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。例えば、オーブンレンジの加熱庫の壁面以外（例えば、内箱の前板やドアの枠板、レンジ本体等）に触媒皮膜を形成してもよく、この場合、昇温が期待できず酸化触媒等による分解浄化が活発に行われないので、光触媒を主触媒にした触媒皮膜を形成すればよい。すると、オーブンレンジ全体のトータル的なセルフクリーニングを実現できる。また、レンジ本体内の空気循環経路（ダクト）に触媒皮膜を形成すると、触媒皮膜の脱臭性能により種類の異なった調理物を調理加熱しても臭い移りがなく、美味しい調理物を提供できる。さらに、母材が酸化腐食しにくい部材から構成されていると、プライマー層を形成しなくてもよい。
【００２９】
【実施例】
以下、上記触媒皮膜によって良好なセルフクリーニング効果を確認する実験について詳述する。実験は、上記触媒皮膜を形成した試験板上に牛ロースの調理煮汁を約０．１ｇ滴下し、これを３００℃雰囲気の電気炉中に２０分間保持することを１サイクルとして、試験板の触媒皮膜の表面に光沢のある油脂の樹脂化が起こったときを浄化の能力限界として評価した。その結果、従来の触媒皮膜では、３サイクルで能力限界に達したのに対して、上記触媒皮膜では、１０サイクル以上で能力限界に達した。したがって、耐用年数（セルフクリーニング効果を維持できる期間）に換算すると、従来の触媒皮膜では実績統計から国内使用の耐用年数が約３〜５年であることから、上記触媒皮膜では耐用年数が約１０〜１５年になる。
【００３０】
一方、脱臭性能を確認する実験は、約２１０μｍの上記触媒皮膜（光触媒Ｄが含まれていないものとする）を形成した板厚０．６ｍｍ、大きさ５ｃｍ四方のステンレス製の試験片を２００ｍｌの容器内に入れておき、この容器内に魚の腐敗臭であるトリメチルアミンの３０％水溶液３μｌを滴下し、１００℃で５分間、その後室温で１０分間保持して濃度を測定した。その結果、ブランク９００ｐｐｍに対して、従来の触媒皮膜ではトリメチルアミン濃度が約１２〜２２ｐｐｍとなり、上記触媒皮膜では約５〜８ｐｐｍとなって脱臭性能も向上していた。
【００３１】
さらに、上塗り塗料に光触媒Ｄ（光半導体酸化チタン粉末）を添加配合した触媒皮膜の場合、上述と同様の脱臭性能測定を行うと、トリメチルアミン濃度が約３〜５ｐｐｍとなり、しかも波長が約４００ｎｍの紫外線の照射で約１〜２ｐｐｍとなって脱臭性能を格段に向上することができた。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、請求項１の発明によると、下塗に用いる下塗り塗料に吸収剤が配合されているので、油脂や臭気が一度に多く発生したときにはこれらを一旦吸収剤で吸収して徐々に分解浄化することができ、酸化触媒および重合阻止剤だけのときよりも油脂浄化性能および脱臭性能が向上し、良好なセルフクリーニング効果を長期間維持できる。
【００３３】
請求項２の発明によると、吸収剤が疎水性を有する合成ゼオライトとされているので、油脂浄化性能および脱臭性能を維持しながら触媒皮膜の膜厚を薄くすることができる。
【００３４】
請求項３の発明によると、上塗に用いる上塗り塗料に光触媒が配合されているので、紫外線が照射される場所に触媒皮膜を形成すると、光触媒が活性をおびて各触媒の機能を促進し、特に脱臭性能を格段に向上することができる。
【００３５】
請求項４の発明によると、母材として酸化腐食を起こし易い金属が使用されている場合、触媒の酸化力によって、錆等が発生して見栄えが悪くなるとともに汚れの付着や皮膜剥離等が起こり、局部腐食による穴あきにもつながる恐れがあるが、プライマー層により母材の酸化腐食を抑制して上記不具合を解消できる。
【００３６】
請求項５の発明によると、触媒皮膜の膜厚を薄くしても、触媒皮膜の表面の仕上がり肌をざらつきのない平滑な状態の薄膜とすることができ、見栄えが良くなる。しかも、油脂浄化性能および脱臭性能も低下することがない。
【００３７】
請求項６の発明によると、上塗り塗料をウエット状態の下塗層の表面に塗布して上塗層を形成した後、焼成を行うことにより、下塗層と上塗層との境界面で各触媒を移動させて触媒含有率を変化させているので、皮膜層の最下部から最上部に向かって触媒含有率が増加する断面を有した良好なセルフクリーニング効果を得る触媒皮膜を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における触媒皮膜の構成図
【図２】オーブンレンジの斜視図
【図３】内箱の斜視図
【図４】焼成前の触媒皮膜の拡大断面図
【図５】焼成後の触媒皮膜の拡大断面図
【符号の説明】
１１    母材
２０    プライマー層
２１    下塗層
２２    上塗層
Ａ    酸化触媒
Ｂ    重合阻止剤
Ｃ    吸収剤
Ｄ    光触媒
Ｘ    溶剤
Ｙ    樹脂溶液
【図１】
0003773564.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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