基体とその製造方法およびそれを用いた調理機器、調理容器
【課題】従来、基体に撥水撥油性を持たせるのに、その表面にアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有するシロキサン膜を設けていたが、高温の基体上でのこの膜の安定性、すなわち高温でのこの膜の耐久性すなわち耐熱性に課題があった。
【解決手段】本発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体である。この構成により、高温時にこの膜の熱膨張率と基体の熱膨張率の差、すなわちこの基体表面上のシロキサン結合を有する膜に蓄積される内部応力が小さいため、この膜の耐熱性を向上できる。
【解決手段】本発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体である。この構成により、高温時にこの膜の熱膨張率と基体の熱膨張率の差、すなわちこの基体表面上のシロキサン結合を有する膜に蓄積される内部応力が小さいため、この膜の耐熱性を向上できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体に撥水撥油性を持たせるのに、その表面にアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有するシロキサン膜を設けていた。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第１２５００８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら高温の基体上でのこの膜の安定性、すなわち高温でのこの膜の耐久性すなわち耐熱性に課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するため、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体とした。熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体では、高温時のこの膜に蓄積される内部応力が小さいため、膜の耐熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によって、基体表面上にシロキサン結合を有する膜の耐熱性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
第１の発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体である。この構成により、高温時にこの基体表面上のシロキサン結合を有する膜に蓄積される内部応力が小さいため、この膜の耐熱性を向上できる。
【０００７】
第２の発明は、シロキサン結合を介して少なくともシロキサン結合を有する膜と基体表面が化学結合していることを特徴とする。この構成により、上記膜と基体が強固に結合するので、この膜の耐熱性を大幅に向上できる。
【０００８】
第３の発明は、基体に表面水酸基を有することを特徴とする。この構成により、シロキサン結合を介して上記膜と基体表面が容易に化学結合できるので、この膜の耐熱性をさらにに向上できる。
【０００９】
第４の発明は、基体が、ガラスもしくはセラミックであることを特徴とする。この構成により、ガラスもしくはセラミックのような汎用基体上でも、この膜の耐熱性を向上できる。
【００１０】
第５の発明は、シロキサン結合を有する膜が少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有することを特徴とする。この構成により容易に撥水、撥油性を有し、かつ耐熱性に優れた膜を提供できる。
【００１１】
第６の発明は、シロキサン結合を有する膜が単分子膜であることを特徴とする。この構成により膜厚が数ナノメートルの光の干渉が起こらない透明で耐熱性に優れた膜が基体上に形成されるので、基体の色感を損なわない膜が形成された基体となる。
【００１２】
第７の発明は、基体自身が透明であることを特徴とする。この構成により膜厚が数〜数十ナノメートルの光の干渉が起こらない透明で耐熱性に優れた膜が透明な基体上に形成されるので、まったくの透明な膜が形成された基体となる。
【００１３】
第８の発明は、熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体上に、少なくともシラン化合物を含む溶液を塗布する工程を少なくとも含む基体の製造方法である。この製造方法により、高温時にこの基体表面上のシロキサン結合を有する膜に蓄積される内部応力が小さくできるので、耐熱性が向上する膜が製造できる。
【００１４】
第９の発明は、シラン化合物がハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン、アミノシランであることを特徴とする基体の製造方法である。この製造方法により、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜を有する基体が製造できる。
【００１５】
第１０の発明は、ハロゲン化シラン化合物がクロロシランであることを特徴とするの基体の製造方法である。この方法によると表面上にクロロシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有し、かつシロキサン結合を介して表面と化学結合する膜を有する基体が製造できる。
【００１６】
第１１の発明は、シラン化合物を含む溶液の溶媒が非水溶媒であることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によるとシラン化合物が水と反応することがないので、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合した膜を有する基体を安定して製造できる。
【００１７】
第１２の発明は、非水溶媒がシリコーンであることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、さらにシリコーンによりシラン化合物は溶媒和されるので、外部からの水の影響を受けにくく、優れた非水溶媒となる。
【００１８】
第１３の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、シラン化合物が外気からの水と反応することがないので、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合する膜を有する基体が安定して製造できる。
【００１９】
第１４の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程を含むことを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、乾燥工程においてシラン化合物が濃縮されるため、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合する膜が高密度にでき、その結果耐熱性を大幅に向上できる。
【００２０】
第１５の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、乾燥工程においてシラン化合物が濃縮される過程で、外部の水とシラン化合物とが反応することがないから、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合した膜がさらに高密度にでき、その結果耐熱性をさらに大幅に向上できる。
【００２１】
第１６の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程を含むことを特徴とする基体の製造方法である。これにより表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜が単分子膜になる。
【００２２】
第１７の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項１４に記載の基体の製造方法。これにより表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜が単分子膜になるとともに、過剰なシラン化合物と水との反応物が残らないので、単分子膜が表面に露出する。
【００２３】
第１８の発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも天面、壁面、底面のいずれかに用いた調理機器である。この構成にすると、調理機器の底面、たとえば加熱されるクッキングヒータのプレート面に用いて、調理物が焼き付いても容易に除去することができ、かつ、耐熱性が良好のため、長期にわたりこれを維持できる。
【００２４】
第１９の発明は、基体が透明であることを特徴とする調理機器である。この構成によると、さらに基体を通して調理物を観察できるので、調理しやすくもなる。
【００２５】
第２０の発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも内面に用いた調理容器である。この構成にすると、調理容器内面、たとえばセラミック鍋に用いて加熱調理し、調理物が焼き付いても容易に除去することができ、かつ、耐熱性が良好のため、長期にわたりこれを維持できる。
【００２６】
第２１の発明は、基体が透明であることを特徴とする調理容器である。この構成によると、さらに基体を通して調理物を観察できるので、調理しやすくもなる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施形態における基体とその製造プロセスを示す。
【００２９】
窒素雰囲気（無水）下で熱膨張係数が１×１０−７／Ｋのガラス基板１にへプタデカフルオロデシルトリクロロシラン２を含む溶液３に浸漬し、浸漬後過剰なヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン２を溶媒４で洗浄し、通常雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体５が作製される。そしてこのガラス基体は基体表面にヘプタデカフルオロデシル基による防汚性をを付与することができる。
【００３０】
なお、本発明のシラン化合物としては、次のものが有効である。
【００３１】
（１）ＳｉＸ４ （ｎ＝０に相当）
（２）ＳｉＸ３−Ｏ−ＳｉＸ３ （ｎ＝１に相当）
さらに具体的な化合物としては
（３）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４
（４）Ｓｉ（ＯＣＨ３）３−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（６）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（７）Ｓｉ（ＮＣＯ）４
（８）Ｓｉ（ＮＣＯ）３−Ｏ−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（９）ＳｉＣｌ４
（１０）ＳｉＣｌ３−Ｏ−ＳｉＣｌ３
が挙げられる。
【００３２】
また、本発明で用いることができるシラン化合物としては、下記のものを例示することができる。
【００３３】
（１１）ＳｉＹｐＣｌ４−ｐ
（１２）ＣＨ３（ＣＨ２）ｓＯ（ＣＨ２）ｔＳｉＹｑＣｌ３−ｑ
（１３）ＣＨ３（ＣＨ２）ｕ−Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑＣｌ３−ｑ
（１４）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）ｗＳｉＹｑＣｌ３−ｑ
但し、ｐは１〜３の整数、ｑは０〜２の整数、ｒは１〜２５の整数、ｓは０〜１２の整数、ｔは１〜２０の整数、ｕは０〜１２の整数、ｖは１〜２０の整数、ｗは１〜２５の整数を示す。また、Ｙは、水素、アルキル基、アルコキシル基、含フッ素アルキル基または含フッ素アルコキシ基である。
【００３４】
さらに、具体的なシラン系化合物として下記に示す（１５）−（２１）が挙げられる。
【００３５】
（１５）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（１６）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（１７）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３
（１８）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（１９）ＣＦ３（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ３
（２０）ＣＦ３（ＣＦ２）５−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ３
（２１）ＣＦ３（ＣＦ２）７−Ｃ６Ｈ４−ＳｉＣｌ３
また、上記クロロシラン系化合物の代わりに、全てのクロロシリル基をイソシアネート基に置き扱えたイソシアネート系化合物、例えば下記に示す（２２）−（２６）を用いてもよい。
【００３６】
（２２）ＳｉＹｐ（ＮＣＯ）４−ｐ
（２３）ＣＨ３−（ＣＨ２）ｒＳｉＹｐ（ＮＣＯ）３−ｐ
（２４）ＣＨ３（ＣＨ２）ｓＯ（ＣＨ２）ｔＳｉＹｑ（ＮＣＯ）ｑ−Ｐ
（２５）ＣＨ３（ＣＨ２）ｕ−Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑ（ＮＣＯ）３−ｑ
（２６）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）ｖＳｉＹｑ（ＮＣＯ）３−ｑ
但し、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗおよびＸは、前記と同様である。
【００３７】
前記のシラン系化合物に変えて、下記（２７）−（３３）に具体的に例示するシラン系化合物を用いてもよい。
【００３８】
（２７）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（２８）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（２９）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３０）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３１）ＣＦ３（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３２）ＣＦ３（ＣＦ２）５−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３３）ＣＦ３（ＣＦ２）７−Ｃ６Ｈ４−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
また、シラン系化合物として、一般に、ＳｉＹｋ（ＯＡ）４−ｋ（Ｙは、前記と同様、Ａはアルキル基、ｋは０、１、２または３）で表される物質を用いることが可能である。中でも、ＣＦ３−（ＣＦ２）ｎ−（Ｒ）ｌ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ（ｎは１以上の整数、好ましくは１〜２２の整数、Ｒはアルキル基、ビニル基、エチニル基、アリール基、シリコンもしくは酸素原子を含む置換基、ｌは０または１、Ｙ、Ａおよびｑは前記と同様）で表される物質を用いると、よりすぐれた防汚性の被膜を形成できるが、これに限定されるものではなく、これ以外にも、 ＣＨ３−（ＣＨ２）ｒ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑおよびＣＨ３−（ＣＨ２）ｓ−０−（ＣＨ２）ｔ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｕ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ、ＣＦ３ＣＯＯ−（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ（但し、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ、ＹおよびＡは、前記と同様）などが使用可能である。
【００３９】
さらに、より具体的なシラン系化合物としては、下記に示す（３４）−（５７）を挙げることができる。
【００４０】
（３４）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３５）ＣＦ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３６）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３７）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３８）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３９）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（４０）ＣＦ３（ＣＦ２）７−Ｃ６Ｈ４−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（４１）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４２）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４３）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４４）ＣＦ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４５）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４６）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４７）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（４８）ＣＦ３（ＣＦ２）９（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４９）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（５０）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（５ｌ）ＣＦ３（ＣＦ２）７Ｃ６Ｈ４Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（５２）ＣＦ３（ＣＦ２）９（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５３）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５４）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣ２Ｈ５）２
（５５）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２
（５６）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣ２Ｈ５
（５７）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣＨ３
（２２）−（５７）の化合物を用いた場合には、塩酸が発生しないため、装置保全および作業上のメリットもある。
【００４１】
なお、図１のシラン化合物を浸漬する工程に示す最初の反応ステップ（脱塩化水素反応）は、一般に化学吸着反応と呼ばれている。
【００４２】
次に、溶媒としては、活性水素を含まない非水系溶媒を用いるのが好ましく、水を含まない炭化水素系溶媒、フッ化炭素系溶媒、シリコーン系溶媒などを用いることが可能である。なお、石油系の溶剤の他に具体的に使用可能なものは、石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、灯油、リグロイン、ジメチルミリコーン、フェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエステルシリコーンなどを挙げることができる。また、フッ化炭素系溶媒には、フロン系溶媒や、フロリナート（３Ｍ社製品）、アフルード（旭ガラス社製品）などがある。なお、これらは１種単独で用いてもよいし、よく混合するものなら２種以上を組み合わせてもよい。
【００４３】
また、基板としては、熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下であれば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属、ガラス、セラミック、陶器等の酸化物、また、製膜の溶媒等、焼成等に耐えられるのであれば、樹脂などが適用できる。
【００４４】
また、本発明の基体に適用できる調理機器としては、クッキングヒータ、オーブン、電子レンジ、ホットプレート、トースタ、ガスレンジなどで、特に加熱部分に絶大な効果がある。
【００４５】
また、本発明の基体に適用できる調理機器としては、炊飯器の鍋、ジャーポット容器、セラミック鍋、セラミック皿、ガラス皿で、特に加熱部分に絶大な効果がある。
【実施例】
【００４６】
（実施例１）
窒素雰囲気（無水）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシランと溶媒ヘキサメチルシロキサンを含む溶液に浸漬し、浸漬後、無水雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体Ａを作製した。
【００４７】
（比較例１）
基板として、フロートガラス（熱膨張係数が１×１０−６／Ｋ）を使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体ａを作製した。
【００４８】
（基板の熱膨張係数の影響）
ガラス基体Ａとガラス基体ａを３００℃雰囲気下で所定の時間放置し、その後、その表面に純水１０μｌを滴下して水の接触角を測定した。その結果を図２に示す。
【００４９】
この結果より明らかに、ガラス基体Ａの撥水膜のほうがガラス基体ａのものより耐熱性に優れていることがわかる。
【００５０】
（実施例２）
基板として、石英（７×１０−６／Ｋ）を使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体Ｂを作製した。
【００５１】
（基板の表面水酸基の有無の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体Ｂの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体Ｂは５回であった。これはガラス基体Ａには表面水酸基を多く有し、それとシラン化合物が反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合するのに対し、ガラス基体Ｂには表面水酸基はほとんどないために、基板と膜が強固にしていないためと考えられる。
【００５２】
（実施例３）
窒素雰囲気（無水）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシラと溶媒ヘキサメチルシロキサンンを含む溶液に浸漬し、浸漬後過剰なヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを溶媒で洗浄し、通常雰囲気で乾燥することで、無水雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体Ｃを作製した。
【００５３】
（単分子膜の性能）
ガラス基体ＡとＣの表面に純水１０μｌを滴下して水の接触角を測定した。その結果をガラス基体Ａの接触角が１０３°に対し、ガラス基体Ｃの接触角は１１２°であった。これは、ガラス基体Ｃ上の過剰な浸漬後過剰なヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを溶媒で洗浄し、ガラス基体Ｃ上に表面にＣＦ３基が露出した単分子膜のみが形成されているためと考えられる。
【００５４】
（比較例２）
通常雰囲気（湿度５０％）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシランと溶媒ヘキサメチルシロキサンを含む溶液に浸漬し、浸漬後、無水雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体ｂを作製した。
【００５５】
（比較例３）
窒素雰囲気（無水）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシランと溶媒ヘキサメチルシロキサンを含む溶液に浸漬し、浸漬後、通常雰囲気（湿度５０％）で乾燥することで、本発明のガラス基体ｂを作製した。
【００５６】
（湿度の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体ｂとガラス基体ｃの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体ｂは１１回、ガラス基体ｃは２回であった。
【００５７】
これはガラス基体Ａの場合に比べて、ガラス基体ｂの場合は浸漬工程で、ガラス基体ｃの場合は乾燥工程で通常雰囲気と接触、つまり空気中の水分とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランが優先的に反応するため、ガラス基体Ａのように表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランとが反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合することができないためと考えられる。
【００５８】
（比較例４）
シラン化合物としてへプタデカフルオロデシルトリクロロシランの代わりに、へプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体ｄを作製した。
【００５９】
（試薬の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体ｄの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体ｄは２回であった。これはガラス基体Ａの場合、表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランが反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合するのに対し、ガラス基体Ｃの場合、表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリエトキシシランがほとんど反応せず、そのためシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合しないためであると考えられる。
【００６０】
（比較例５）
溶媒としてヘキサメチルジシロキサンの代わりに、アセトン使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体ｅを作製した。
【００６１】
（溶媒の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体ｅの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体ｅは１１回であった。
【００６２】
これはガラス基体Ａの場合に比べて、ガラス基体ｅの場合は浸漬工程で、アセトンに含有した水とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランが優先的に反応するため、ガラス基体Ａのように表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランとが反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合することができないためと考えられる。
【００６３】
（実施例４）
本発明の基体を用いたセラミック天板クッキングヒータＤに用い、その上に本発明の基体を用いたガラス鍋Ｅをもちいて、１年間各種調理（焼きもの、揚げ物、焚き物など）を行った。
【００６４】
（比較例６）
無処理の基体を用いたセラミック天板クッキングヒータｆの加熱面に用い、その上に無処理の基体を用いたガラス鍋ｇをもちいて、１年間各種調理（焼きもの、揚げ物、焚き物など）を行った。
【００６５】
（調理機器および調理機器に対する実用性）
ガラス鍋は透視性がよく調理しやすかった。さらに両クッキングヒータ調理面および両ガラス鍋内面ともにこびりつきがあったもののクッキングヒータＤおよびガラス鍋Ｅはふきんで拭き取るレベルで容易に除去できたものの、クッキングヒータｆおよびガラス鍋ｇは、金属たわしやクレンザーを用いてもこびりつきを取り除くことができなかった。したがって本発明の効果は絶大である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、耐熱性が要求される調理機器、調理容器に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における基体とその製造プロセスを示す図
【図２】ガラス基体Ａとガラス基体ａの３００℃耐熱時間に対する撥水膜に起因する水の接触角の変化を示す図
【符号の説明】
【００６８】
１ ガラス基板
２ へプタデカフルオロデシルトリクロロシラン
３ へプタデカフルオロデシルトリクロロシランを含む溶液
４ 溶媒
５ ガラス基体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体に撥水撥油性を持たせるのに、その表面にアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有するシロキサン膜を設けていた。（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第１２５００８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら高温の基体上でのこの膜の安定性、すなわち高温でのこの膜の耐久性すなわち耐熱性に課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記従来の課題を解決するため、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体とした。熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体では、高温時のこの膜に蓄積される内部応力が小さいため、膜の耐熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によって、基体表面上にシロキサン結合を有する膜の耐熱性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
第１の発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体である。この構成により、高温時にこの基体表面上のシロキサン結合を有する膜に蓄積される内部応力が小さいため、この膜の耐熱性を向上できる。
【０００７】
第２の発明は、シロキサン結合を介して少なくともシロキサン結合を有する膜と基体表面が化学結合していることを特徴とする。この構成により、上記膜と基体が強固に結合するので、この膜の耐熱性を大幅に向上できる。
【０００８】
第３の発明は、基体に表面水酸基を有することを特徴とする。この構成により、シロキサン結合を介して上記膜と基体表面が容易に化学結合できるので、この膜の耐熱性をさらにに向上できる。
【０００９】
第４の発明は、基体が、ガラスもしくはセラミックであることを特徴とする。この構成により、ガラスもしくはセラミックのような汎用基体上でも、この膜の耐熱性を向上できる。
【００１０】
第５の発明は、シロキサン結合を有する膜が少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有することを特徴とする。この構成により容易に撥水、撥油性を有し、かつ耐熱性に優れた膜を提供できる。
【００１１】
第６の発明は、シロキサン結合を有する膜が単分子膜であることを特徴とする。この構成により膜厚が数ナノメートルの光の干渉が起こらない透明で耐熱性に優れた膜が基体上に形成されるので、基体の色感を損なわない膜が形成された基体となる。
【００１２】
第７の発明は、基体自身が透明であることを特徴とする。この構成により膜厚が数〜数十ナノメートルの光の干渉が起こらない透明で耐熱性に優れた膜が透明な基体上に形成されるので、まったくの透明な膜が形成された基体となる。
【００１３】
第８の発明は、熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体上に、少なくともシラン化合物を含む溶液を塗布する工程を少なくとも含む基体の製造方法である。この製造方法により、高温時にこの基体表面上のシロキサン結合を有する膜に蓄積される内部応力が小さくできるので、耐熱性が向上する膜が製造できる。
【００１４】
第９の発明は、シラン化合物がハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシラン、アミノシランであることを特徴とする基体の製造方法である。この製造方法により、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜を有する基体が製造できる。
【００１５】
第１０の発明は、ハロゲン化シラン化合物がクロロシランであることを特徴とするの基体の製造方法である。この方法によると表面上にクロロシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有し、かつシロキサン結合を介して表面と化学結合する膜を有する基体が製造できる。
【００１６】
第１１の発明は、シラン化合物を含む溶液の溶媒が非水溶媒であることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によるとシラン化合物が水と反応することがないので、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合した膜を有する基体を安定して製造できる。
【００１７】
第１２の発明は、非水溶媒がシリコーンであることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、さらにシリコーンによりシラン化合物は溶媒和されるので、外部からの水の影響を受けにくく、優れた非水溶媒となる。
【００１８】
第１３の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、シラン化合物が外気からの水と反応することがないので、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合する膜を有する基体が安定して製造できる。
【００１９】
第１４の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程を含むことを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、乾燥工程においてシラン化合物が濃縮されるため、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合する膜が高密度にでき、その結果耐熱性を大幅に向上できる。
【００２０】
第１５の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする基体の製造方法である。この方法によると、乾燥工程においてシラン化合物が濃縮される過程で、外部の水とシラン化合物とが反応することがないから、表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜、またはシロキサン結合を介して表面と化学結合した膜がさらに高密度にでき、その結果耐熱性をさらに大幅に向上できる。
【００２１】
第１６の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程を含むことを特徴とする基体の製造方法である。これにより表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜が単分子膜になる。
【００２２】
第１７の発明は、シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項１４に記載の基体の製造方法。これにより表面上にこれらのシラン化合物同士が結合してできるシロキサン結合を有する膜が単分子膜になるとともに、過剰なシラン化合物と水との反応物が残らないので、単分子膜が表面に露出する。
【００２３】
第１８の発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも天面、壁面、底面のいずれかに用いた調理機器である。この構成にすると、調理機器の底面、たとえば加熱されるクッキングヒータのプレート面に用いて、調理物が焼き付いても容易に除去することができ、かつ、耐熱性が良好のため、長期にわたりこれを維持できる。
【００２４】
第１９の発明は、基体が透明であることを特徴とする調理機器である。この構成によると、さらに基体を通して調理物を観察できるので、調理しやすくもなる。
【００２５】
第２０の発明は、表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも内面に用いた調理容器である。この構成にすると、調理容器内面、たとえばセラミック鍋に用いて加熱調理し、調理物が焼き付いても容易に除去することができ、かつ、耐熱性が良好のため、長期にわたりこれを維持できる。
【００２６】
第２１の発明は、基体が透明であることを特徴とする調理容器である。この構成によると、さらに基体を通して調理物を観察できるので、調理しやすくもなる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
図１は本発明の第１の実施形態における基体とその製造プロセスを示す。
【００２９】
窒素雰囲気（無水）下で熱膨張係数が１×１０−７／Ｋのガラス基板１にへプタデカフルオロデシルトリクロロシラン２を含む溶液３に浸漬し、浸漬後過剰なヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン２を溶媒４で洗浄し、通常雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体５が作製される。そしてこのガラス基体は基体表面にヘプタデカフルオロデシル基による防汚性をを付与することができる。
【００３０】
なお、本発明のシラン化合物としては、次のものが有効である。
【００３１】
（１）ＳｉＸ４ （ｎ＝０に相当）
（２）ＳｉＸ３−Ｏ−ＳｉＸ３ （ｎ＝１に相当）
さらに具体的な化合物としては
（３）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４
（４）Ｓｉ（ＯＣＨ３）３−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（６）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３−Ｏ−Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（７）Ｓｉ（ＮＣＯ）４
（８）Ｓｉ（ＮＣＯ）３−Ｏ−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（９）ＳｉＣｌ４
（１０）ＳｉＣｌ３−Ｏ−ＳｉＣｌ３
が挙げられる。
【００３２】
また、本発明で用いることができるシラン化合物としては、下記のものを例示することができる。
【００３３】
（１１）ＳｉＹｐＣｌ４−ｐ
（１２）ＣＨ３（ＣＨ２）ｓＯ（ＣＨ２）ｔＳｉＹｑＣｌ３−ｑ
（１３）ＣＨ３（ＣＨ２）ｕ−Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑＣｌ３−ｑ
（１４）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）ｗＳｉＹｑＣｌ３−ｑ
但し、ｐは１〜３の整数、ｑは０〜２の整数、ｒは１〜２５の整数、ｓは０〜１２の整数、ｔは１〜２０の整数、ｕは０〜１２の整数、ｖは１〜２０の整数、ｗは１〜２５の整数を示す。また、Ｙは、水素、アルキル基、アルコキシル基、含フッ素アルキル基または含フッ素アルコキシ基である。
【００３４】
さらに、具体的なシラン系化合物として下記に示す（１５）−（２１）が挙げられる。
【００３５】
（１５）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（１６）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（１７）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９ＳｉＣｌ３
（１８）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５ＳｉＣｌ３
（１９）ＣＦ３（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ３
（２０）ＣＦ３（ＣＦ２）５−（ＣＨ２）２−ＳｉＣｌ３
（２１）ＣＦ３（ＣＦ２）７−Ｃ６Ｈ４−ＳｉＣｌ３
また、上記クロロシラン系化合物の代わりに、全てのクロロシリル基をイソシアネート基に置き扱えたイソシアネート系化合物、例えば下記に示す（２２）−（２６）を用いてもよい。
【００３６】
（２２）ＳｉＹｐ（ＮＣＯ）４−ｐ
（２３）ＣＨ３−（ＣＨ２）ｒＳｉＹｐ（ＮＣＯ）３−ｐ
（２４）ＣＨ３（ＣＨ２）ｓＯ（ＣＨ２）ｔＳｉＹｑ（ＮＣＯ）ｑ−Ｐ
（２５）ＣＨ３（ＣＨ２）ｕ−Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑ（ＮＣＯ）３−ｑ
（２６）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）ｖＳｉＹｑ（ＮＣＯ）３−ｑ
但し、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗおよびＸは、前記と同様である。
【００３７】
前記のシラン系化合物に変えて、下記（２７）−（３３）に具体的に例示するシラン系化合物を用いてもよい。
【００３８】
（２７）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（２８）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（２９）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３０）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３１）ＣＦ３（ＣＦ２）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３２）ＣＦ３（ＣＦ２）５−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
（３３）ＣＦ３（ＣＦ２）７−Ｃ６Ｈ４−Ｓｉ（ＮＣＯ）３
また、シラン系化合物として、一般に、ＳｉＹｋ（ＯＡ）４−ｋ（Ｙは、前記と同様、Ａはアルキル基、ｋは０、１、２または３）で表される物質を用いることが可能である。中でも、ＣＦ３−（ＣＦ２）ｎ−（Ｒ）ｌ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ（ｎは１以上の整数、好ましくは１〜２２の整数、Ｒはアルキル基、ビニル基、エチニル基、アリール基、シリコンもしくは酸素原子を含む置換基、ｌは０または１、Ｙ、Ａおよびｑは前記と同様）で表される物質を用いると、よりすぐれた防汚性の被膜を形成できるが、これに限定されるものではなく、これ以外にも、 ＣＨ３−（ＣＨ２）ｒ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑおよびＣＨ３−（ＣＨ２）ｓ−０−（ＣＨ２）ｔ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ、ＣＨ３−（ＣＨ２）ｕ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ、ＣＦ３ＣＯＯ−（ＣＨ２）ｖ−ＳｉＹｑ（ＯＡ）３−ｑ（但し、ｑ、ｒ、ｓ、ｔ、ｕ、ｖ、ｗ、ＹおよびＡは、前記と同様）などが使用可能である。
【００３９】
さらに、より具体的なシラン系化合物としては、下記に示す（３４）−（５７）を挙げることができる。
【００４０】
（３４）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３５）ＣＦ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３６）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３７）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３８）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（３９）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（４０）ＣＦ３（ＣＦ２）７−Ｃ６Ｈ４−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（４１）ＣＨ３ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４２）ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４３）ＣＨ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４４）ＣＦ３（ＣＨ２）６Ｓｉ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）９Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４５）ＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４６）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４７）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（４８）ＣＦ３（ＣＦ２）９（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（４９）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（５０）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（５ｌ）ＣＦ３（ＣＦ２）７Ｃ６Ｈ４Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３
（５２）ＣＦ３（ＣＦ２）９（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５３）ＣＦ３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５４）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣ２Ｈ５）２
（５５）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２
（５６）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣ２Ｈ５
（５７）ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＣＨ３）２ＯＣＨ３
（２２）−（５７）の化合物を用いた場合には、塩酸が発生しないため、装置保全および作業上のメリットもある。
【００４１】
なお、図１のシラン化合物を浸漬する工程に示す最初の反応ステップ（脱塩化水素反応）は、一般に化学吸着反応と呼ばれている。
【００４２】
次に、溶媒としては、活性水素を含まない非水系溶媒を用いるのが好ましく、水を含まない炭化水素系溶媒、フッ化炭素系溶媒、シリコーン系溶媒などを用いることが可能である。なお、石油系の溶剤の他に具体的に使用可能なものは、石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、灯油、リグロイン、ジメチルミリコーン、フェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエステルシリコーンなどを挙げることができる。また、フッ化炭素系溶媒には、フロン系溶媒や、フロリナート（３Ｍ社製品）、アフルード（旭ガラス社製品）などがある。なお、これらは１種単独で用いてもよいし、よく混合するものなら２種以上を組み合わせてもよい。
【００４３】
また、基板としては、熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下であれば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属、ガラス、セラミック、陶器等の酸化物、また、製膜の溶媒等、焼成等に耐えられるのであれば、樹脂などが適用できる。
【００４４】
また、本発明の基体に適用できる調理機器としては、クッキングヒータ、オーブン、電子レンジ、ホットプレート、トースタ、ガスレンジなどで、特に加熱部分に絶大な効果がある。
【００４５】
また、本発明の基体に適用できる調理機器としては、炊飯器の鍋、ジャーポット容器、セラミック鍋、セラミック皿、ガラス皿で、特に加熱部分に絶大な効果がある。
【実施例】
【００４６】
（実施例１）
窒素雰囲気（無水）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシランと溶媒ヘキサメチルシロキサンを含む溶液に浸漬し、浸漬後、無水雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体Ａを作製した。
【００４７】
（比較例１）
基板として、フロートガラス（熱膨張係数が１×１０−６／Ｋ）を使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体ａを作製した。
【００４８】
（基板の熱膨張係数の影響）
ガラス基体Ａとガラス基体ａを３００℃雰囲気下で所定の時間放置し、その後、その表面に純水１０μｌを滴下して水の接触角を測定した。その結果を図２に示す。
【００４９】
この結果より明らかに、ガラス基体Ａの撥水膜のほうがガラス基体ａのものより耐熱性に優れていることがわかる。
【００５０】
（実施例２）
基板として、石英（７×１０−６／Ｋ）を使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体Ｂを作製した。
【００５１】
（基板の表面水酸基の有無の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体Ｂの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体Ｂは５回であった。これはガラス基体Ａには表面水酸基を多く有し、それとシラン化合物が反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合するのに対し、ガラス基体Ｂには表面水酸基はほとんどないために、基板と膜が強固にしていないためと考えられる。
【００５２】
（実施例３）
窒素雰囲気（無水）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシラと溶媒ヘキサメチルシロキサンンを含む溶液に浸漬し、浸漬後過剰なヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを溶媒で洗浄し、通常雰囲気で乾燥することで、無水雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体Ｃを作製した。
【００５３】
（単分子膜の性能）
ガラス基体ＡとＣの表面に純水１０μｌを滴下して水の接触角を測定した。その結果をガラス基体Ａの接触角が１０３°に対し、ガラス基体Ｃの接触角は１１２°であった。これは、ガラス基体Ｃ上の過剰な浸漬後過剰なヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを溶媒で洗浄し、ガラス基体Ｃ上に表面にＣＦ３基が露出した単分子膜のみが形成されているためと考えられる。
【００５４】
（比較例２）
通常雰囲気（湿度５０％）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシランと溶媒ヘキサメチルシロキサンを含む溶液に浸漬し、浸漬後、無水雰囲気で乾燥することで、本発明のガラス基体ｂを作製した。
【００５５】
（比較例３）
窒素雰囲気（無水）下で基板として、日本電気硝子製ネオセラムＮ−０（熱膨張係数が１×１０−７／Ｋ）にへプタデカフルオロデシルトリクロロシランと溶媒ヘキサメチルシロキサンを含む溶液に浸漬し、浸漬後、通常雰囲気（湿度５０％）で乾燥することで、本発明のガラス基体ｂを作製した。
【００５６】
（湿度の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体ｂとガラス基体ｃの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体ｂは１１回、ガラス基体ｃは２回であった。
【００５７】
これはガラス基体Ａの場合に比べて、ガラス基体ｂの場合は浸漬工程で、ガラス基体ｃの場合は乾燥工程で通常雰囲気と接触、つまり空気中の水分とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランが優先的に反応するため、ガラス基体Ａのように表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランとが反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合することができないためと考えられる。
【００５８】
（比較例４）
シラン化合物としてへプタデカフルオロデシルトリクロロシランの代わりに、へプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体ｄを作製した。
【００５９】
（試薬の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体ｄの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体ｄは２回であった。これはガラス基体Ａの場合、表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランが反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合するのに対し、ガラス基体Ｃの場合、表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリエトキシシランがほとんど反応せず、そのためシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合しないためであると考えられる。
【００６０】
（比較例５）
溶媒としてヘキサメチルジシロキサンの代わりに、アセトン使用したことを除き、実施例１と同様に本発明のガラス基体ｅを作製した。
【００６１】
（溶媒の影響）
３００℃に加熱したガラス基体Ａとガラス基体ｅの表面上に、砂糖／醤油＝１／１（重量比）のシロップを０．１ｍｌ滴下し、シロップ乾燥後これを水で濡れたふきんでふき取った。この動作を砂糖醤油がこびりついてとれなくなるまで同じ場所に滴下してで繰り返して、その繰り返し回数を測定した。その結果、ガラス基体Ａは２１回に対しガラス基体ｅは１１回であった。
【００６２】
これはガラス基体Ａの場合に比べて、ガラス基体ｅの場合は浸漬工程で、アセトンに含有した水とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランが優先的に反応するため、ガラス基体Ａのように表面水酸基とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランとが反応してできるシロキサン結合を介し基板と膜が強固に結合することができないためと考えられる。
【００６３】
（実施例４）
本発明の基体を用いたセラミック天板クッキングヒータＤに用い、その上に本発明の基体を用いたガラス鍋Ｅをもちいて、１年間各種調理（焼きもの、揚げ物、焚き物など）を行った。
【００６４】
（比較例６）
無処理の基体を用いたセラミック天板クッキングヒータｆの加熱面に用い、その上に無処理の基体を用いたガラス鍋ｇをもちいて、１年間各種調理（焼きもの、揚げ物、焚き物など）を行った。
【００６５】
（調理機器および調理機器に対する実用性）
ガラス鍋は透視性がよく調理しやすかった。さらに両クッキングヒータ調理面および両ガラス鍋内面ともにこびりつきがあったもののクッキングヒータＤおよびガラス鍋Ｅはふきんで拭き取るレベルで容易に除去できたものの、クッキングヒータｆおよびガラス鍋ｇは、金属たわしやクレンザーを用いてもこびりつきを取り除くことができなかった。したがって本発明の効果は絶大である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、耐熱性が要求される調理機器、調理容器に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における基体とその製造プロセスを示す図
【図２】ガラス基体Ａとガラス基体ａの３００℃耐熱時間に対する撥水膜に起因する水の接触角の変化を示す図
【符号の説明】
【００６８】
１ ガラス基板
２ へプタデカフルオロデシルトリクロロシラン
３ へプタデカフルオロデシルトリクロロシランを含む溶液
４ 溶媒
５ ガラス基体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体。
【請求項２】
シロキサン結合を介して少なくともシロキサン結合を有する膜と基体表面が化学結合していることを特徴とする請求項１に記載の基体。
【請求項３】
表面水酸基を有することを特徴とする請求項１および２に記載の基体。
【請求項４】
ガラスもしくはセラミックであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基体。
【請求項５】
シロキサン結合を有する膜が少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の基体。
【請求項６】
シロキサン結合を有する膜が単分子膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基体。
【請求項７】
基体自身が透明であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の基体。
【請求項８】
熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体上に、少なくともシラン化合物を含む溶液を塗布する工程を少なくとも含む基体の製造方法。
【請求項９】
シラン化合物がハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシランであることを特徴とする請求項８に記載の基体の製造方法。
【請求項１０】
ハロゲン化シラン化合物がクロロシランであることを特徴とする請求項９に記載の基体の製造方法。
【請求項１１】
シラン化合物を含む溶液の溶媒が非水溶媒であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１２】
非水溶媒がシリコーンであることを特徴とする請求項１１に記載の基体の製造方法。
【請求項１３】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１４】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程を含むことを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１５】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項１４に記載の基体の製造方法。
【請求項１６】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程を含むことを特徴とする請求項８から１５のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１７】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項１６に記載の基体の製造方法。
【請求項１８】
表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも天面、壁面、底面のいずれかに用いた調理機器。
【請求項１９】
基体が透明であることを特徴とする、請求項１８記載の調理機器。
【請求項２０】
表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも内面に用いた調理容器。
【請求項２１】
基体が透明であることを特徴とする、請求項２０記載の調理容器。
【請求項１】
表面上に少なくともシロキサン結合を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体。
【請求項２】
シロキサン結合を介して少なくともシロキサン結合を有する膜と基体表面が化学結合していることを特徴とする請求項１に記載の基体。
【請求項３】
表面水酸基を有することを特徴とする請求項１および２に記載の基体。
【請求項４】
ガラスもしくはセラミックであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基体。
【請求項５】
シロキサン結合を有する膜が少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の基体。
【請求項６】
シロキサン結合を有する膜が単分子膜であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の基体。
【請求項７】
基体自身が透明であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の基体。
【請求項８】
熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体上に、少なくともシラン化合物を含む溶液を塗布する工程を少なくとも含む基体の製造方法。
【請求項９】
シラン化合物がハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシランであることを特徴とする請求項８に記載の基体の製造方法。
【請求項１０】
ハロゲン化シラン化合物がクロロシランであることを特徴とする請求項９に記載の基体の製造方法。
【請求項１１】
シラン化合物を含む溶液の溶媒が非水溶媒であることを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１２】
非水溶媒がシリコーンであることを特徴とする請求項１１に記載の基体の製造方法。
【請求項１３】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１４】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程を含むことを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１５】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に溶媒を除去する乾燥工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項１４に記載の基体の製造方法。
【請求項１６】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程を含むことを特徴とする請求項８から１５のいずれか１項に記載の基体の製造方法。
【請求項１７】
シラン化合物を含む溶液を塗布する工程の後に過剰な未反応のシラン化合物を洗浄する工程が湿度３５％以下の無水雰囲気下であることを特徴とする請求項１６に記載の基体の製造方法。
【請求項１８】
表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも天面、壁面、底面のいずれかに用いた調理機器。
【請求項１９】
基体が透明であることを特徴とする、請求項１８記載の調理機器。
【請求項２０】
表面上に少なくともシロキサン結合を有し、かつ少なくともフルオロアルキル基もしくはアルキル基を有する膜が形成された熱膨張係数が７×１０−７／Ｋ以下の基体を少なくとも内面に用いた調理容器。
【請求項２１】
基体が透明であることを特徴とする、請求項２０記載の調理容器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−８４２０（Ｐ２００６−８４２０Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８３２６９（Ｐ２００４−１８３２６９）
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２２日（２００４．６．２２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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