炊飯器
【課題】基材の内面にフッ素樹脂コートを形成した調理用の鍋、プレート、庫内において、フッ素樹脂コートの厚膜化を伴わずに耐摩耗性の改善を可能とし、しかも、調理物に対する高い非粘着性を維持し、なお且つ、フッ素樹脂コートの下地処理上に処理された表示の視認性をも十分に確保できる器や庫内を備えた調理機器を提供する。
【解決手段】基材内面にフッ素樹脂コート１４を形成し、フッ素樹脂コート１４のトップコート１７内部の表層側には添加材粒子１８として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子を偏在させ、他方、トップコート１７の下層側には炭化珪素やダイヤモンドの添加材粒子１８が全く、あるいはほとんど存在しないクリア層１９を設ける。
【解決手段】基材内面にフッ素樹脂コート１４を形成し、フッ素樹脂コート１４のトップコート１７内部の表層側には添加材粒子１８として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子を偏在させ、他方、トップコート１７の下層側には炭化珪素やダイヤモンドの添加材粒子１８が全く、あるいはほとんど存在しないクリア層１９を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の内面にフッ素樹脂コートを形成した鍋を備えた炊飯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、広く世間一般に市販されている炊飯器等の調理機器に用いられる鍋は、その基材がアルミニウム単体から形成されるか、または、アルミニウムとステンレスの張り合わせ材、あるいは、アルミニウムとステンレスと銅の張りあわせ材等、複合材料を基材として製造されているものが主流である。
【０００３】
これら金属製の炊飯器用鍋は、通常は調理物であるご飯が強く付着することを防止するために、その内面にフッ素樹脂コートが処理されており、ご飯に対する非粘着性を向上させている。
【０００４】
鍋の内面に処理されるフッ素樹脂コートは、１層構造をとるものから２層、あるいは、３層となっているのが通常であるが、良好な非粘着性、高い耐久性および外観性を得る観点から２層以上のフッ素樹脂コートとすることが好ましい。
【０００５】
２層のフッ素樹脂コートでは、基材のサンドブラスト処理等で基材に適度な表面粗さを得た後に、プライマと呼ばれる接着層を成膜後膜厚が１０μｍ前後となるように基材上に塗装した上で、その上層にトップコートを成膜後膜厚が５０μｍ前後となるように塗装処理し、４００℃付近で約２０分間焼成することにより成膜化してフッ素樹脂コートとなる。
【０００６】
プライマにはフッ素樹脂の他、接着樹脂や顔料、光輝材を含み、接着機能の他、所望の色や光輝感を呈する役割を果たし、他方、トップコートはポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリテトラフロロエチレン＝パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン＝ヘキサフロロエチレン共重合体（ＦＥＰ）といったフッ素樹脂を単独かあるいは混合で用い、場合によってはこれらのフッ素樹脂に顔料や光輝材を添加して用いることもあるが、トップコートに多量の添加物を混入すると非粘着性が悪化するので、通常炊飯器に用いる鍋の場合にはトップコートはフッ素樹脂単体で使用するか、極微量の顔料や光輝材の添加にとどめている。
【０００７】
また、炊飯器用鍋の場合には水位線表示部があり、米の分量に合わせた水量調節用の水位表示の他、文字、数字、記号等の表示がなされており、これらは鍋に刻印されている場合もあるが、２層のフッ素樹脂コートではプライマ上にプライマとは異なる色で水位線表示部を印刷し、その上に透明なトップコートを処理していることが多く、この構成により、水位線表示部が摩耗等の物理的負荷から免れるとともに、水位線表示部上に透明なトップコートを設けているので、水位線の視認性が確保できる。
【０００８】
しかしながら、水位線表示部上に塗装されるトップコートに何らかの添加物を混合してしまうと、その添加物で光が遮られるために水位線表示部の視認性が悪化することになり、この意味からもトップコートには添加物を極力混合しないことが望ましい。
【０００９】
以上、２層のフッ素樹脂コートを中心に述べたが、３層の場合においては、プライマ塗装後、中間コートを塗装し、その上層にトップコートを塗装するものであり、２層コートと同様に、トップコートには非粘着性の確保や水位線表示部の視認性確保の観点から顔料や光輝材等の添加物を極力加えないことが一般的である一方、中間コートにおいては非粘着性の確保が目的ではないため多少の添加物を加えることもある。
【００１０】
ここで、フッ素樹脂コートとしての基本性能を考察してみると、ご飯の非粘着性の確保や水位線の視認性は重要な観点であるが、実使用の観点からさらに詳細に検討してみた場合、炊飯器の鍋内部で米を研ぐ、いわゆる洗米と言われ米が強くフッ素樹脂コートに押し付けられる負荷や、鍋洗浄時にナイロンたわしなど摩耗性のある洗浄具による擦れ負荷等、フッ素樹脂コートは高い摩耗環境に置かれることを想定しなければならない。
【００１１】
一般的に、フライパン等に用いられるフッ素樹脂コートの耐摩耗性を向上する手段としては、トップコートにセラミックス粒子等、無機充填材を多量に添加してトップコートの硬度を向上するといった手法がとられてきたが（例えば、特許文献１参照）、前述のように炊飯器用鍋のフッ素樹脂コートにおいては、非粘着性や水位線表示部の視認性確保の観点から同様な手法を採用することは難しい。
【００１２】
そこで、従来、炊飯器用鍋等においては、フッ素樹脂コートの耐摩耗性を向上する手段としては、トップコートを極力厚膜化して膜厚をかせぐことにより耐摩耗性の向上を図ってきたが、厚膜化の手法としてはフッ素樹脂の粉体塗料を限界まで厚く塗装するか、前述の中間コートでも厚さをかせぎ、トップコートの厚さとの相加効果を持たせたものがあった。
【００１３】
通常は３０〜５０μｍ程度の厚さのフッ素樹脂コートはこの厚膜化により１００μｍ程度にすることが可能であり、厚さに応じて耐摩耗性の向上が期待できる。
【特許文献１】特開２００１−２１８６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、炊飯器用鍋のフッ素樹脂コートに高い非粘着性、水位線の良好な視認性、高い耐摩耗性といった機能を付与しようとすれば、トップコートはセラミックス等の添加材を含有せず、フッ素樹脂コートは１００μｍもの厚膜とする必要がある。
【００１５】
しかしながら、フッ素樹脂は高価な材料であり、工業製品である炊飯器の大量生産を考慮した場合、極力使用量を抑えて厚さを薄くすることが望ましい。
【００１６】
フッ素樹脂コートの厚さを薄く抑えるにはトップコートに硬度の高い物質を多量に入れることも可能ではあるが、耐摩耗性の向上に効果のある程度まで添加材をトップコートに添加すると、前述のように、非粘着性が悪化する上、水位線の視認性も悪くなり、炊飯器用の鍋としての機能を十分に果たさない。
【００１７】
また、炊飯器の鍋に塗装されたフッ素樹脂コートの場合には、フッ素樹脂コート自体が強い撥水性を有することから、鍋に水を入れて加熱したときに生じる泡がなかなかフッ素樹脂コート表面から離脱せずに大きく成長する傾向にあり、このため鍋内の水への熱の受け渡しがスムーズにいかずに良好な対流を生じにくい。そもそも、炊飯においては、水の対流による熱伝導により米が加熱されるので、対流がスムーズに発生しないと、鍋内において米が十分に加熱される部分と十分に加熱されない部分が存在することになり、炊きむらが生じることがあった。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、厚膜化を伴わずに耐摩耗性の改善を可能とし、しかも、ご飯に対する非粘着性を維持し、さらに、フッ素樹脂コートのプライマ上に印刷された表示の視認性をも十分に確保できる鍋を備えた炊飯器を提供し、また、フッ素樹脂コート面から水への熱の受け渡しをスムーズにし、対流をスムーズに発生させ、炊きむらがなく鍋内の米が均一に加熱できることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記目的を達成するために、基材内面にフッ素樹脂コートを形成し、フッ素樹脂コートのトップコート内部の表層側には添加材粒子として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子を偏在させ、他方、トップコートの下層側には炭化珪素やダイヤモンドの添加材粒子が全く、あるいはほとんど存在しないクリア層を設けたものである。
【００２０】
これにより、大幅な膜厚化を伴わなくとも高い耐摩耗性を有し、なおかつ、調理物の非粘着性とプライマ上の印刷表示の視認性をも十分に確保されたフッ素樹脂コートを処理した鍋、プレート、庫内を備えた調理機器とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の炊飯器に備えられる鍋は、基材に形成したフッ素樹脂コートのトップコート内部の表層側に添加材粒子として炭化珪素やダイヤモンドを偏在させることにより、大幅な膜厚化を伴わなくとも高い耐摩耗性を有し、耐久性に優れ、しかも調理物の非粘着性と水位線の視認性をも十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の発明は、基材内面にフッ素樹脂コートを形成し、前記フッ素樹脂コートのトップコート内部の表層側には添加材粒子として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子を偏在させ、他方、トップコート内部の下層側には炭化珪素やダイヤモンドの添加材粒子が全く、あるいはほとんど存在しないクリア層を設けたものであり、トップコート表層に添加材粒子として偏在する炭化珪素やダイヤモンドの存在により耐摩耗性を向上することができるとともに、比較的低濃度の添加材粒子がトップコート内部の表層に存在するのみであれば調理物に対する非粘着性は維持しつつ、トップコートの可視光透過性も高いので、プライマ上に印刷された表示部の視認性も良好となり、さらには、耐食性も維持することができる。
【００２３】
また、フッ素樹脂は極めて低い熱伝導率であるのに対しダイヤモンドは極めて高い熱伝導性を有することから、特に、ダイヤモンド粒子を添加材粒子とした場合はダイヤモンド粒子が沸騰核になって熱の放出点となり加熱時に細かな泡を生じやすくなる結果、鍋内の水に良好な対流を生じ、鍋内で炊きむらが無く、良好な炊飯性能を確保することができる。
【００２４】
第２の発明は、上記第１の発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素の量は、１平方メートル当たり０．１〜１ｇとしたものであり、この範囲でトップコート内部の表層側に偏在させることにより、ご飯に対する高い非粘着性を維持することができとともに、トップコートの可視光透過性も高いままなので、プライマ上に印刷された表示部の視認性も良好となり、耐摩耗性を向上することができる。
【００２５】
第３の発明は、上記第１の発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させるダイヤモンドの量は、１平方メートル当たり０．０１〜１ｇとしたものであり、この範囲でトップコート内部の表層側に偏在させることにより、ご飯に対する高い非粘着性を維持することができるとともに、トップコートの可視光透過性も高いままなので、プライマ上に印刷された表示部の視認性も良好となる上に耐摩耗性を向上することができる。
【００２６】
第４の発明は、上記第１〜３のいずれか１つの発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素かダイヤモンドの平均粒径は、トップコートの厚さの３〜５０％としたものであり、添加材粒子の粒径をこの大きさの範囲にすることにより、添加材粒子はトップコート内部の表層付近に存在しやすくなり、良好な耐摩耗性を発揮することができるとともに、添加材粒子がトップコートを貫通して存在することを防止できるため、水分や調味料等の腐食促進物質が添加材粒子を伝わってフッ素コート内奥部にまで到達することを極力防止できるので、耐食性が高い鍋を備えた炊飯器とすることができる。
【００２７】
第５の発明は、上記第１〜４のいずれか１つの発明において、フッ素樹脂粉体に添加材粒子として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子をマイクロカプセル化した粉体塗料をクリア層上に塗装することによりトップコート内部の表層側に添加材粒子が偏在するようにしたものであり、マイクロカプセル化により添加材粒子がフッ素樹脂粉体に包み込まれた状態になっているため、フッ素樹脂粉体塗料の塗装時に両者が分離することがなく、常に一定濃度の添加材粒子を含む均質な塗膜を得られることと、塗膜においても添加材粒子がフッ素樹脂に覆い包まれているために実使用時に添加材粒子の脱落を防止することができる。
【００２８】
第６の発明は、上記第１〜５のいずれか１つの発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子は、鍋底面に集中して存在し、鍋側面上部になるほど添加材粒子が少なくなるように塗装したものであり、特に米研ぎなどの摩耗負荷がかかりやすい炊飯器用鍋底面に添加材粒子が集中して存在することにより、底面部に高い耐摩耗性を持たせることができるとともに、摩耗負荷が比較的少ない側面部には添加剤粒子が少なく、添加剤粒子が側面部の印刷表示を遮蔽することもないので、良好な視認性を確保することができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、調理機器として炊飯器等を例にとり、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１における炊飯器用鍋を具備した炊飯器の断面図、図１（ｂ）は同炊飯器用鍋の拡大断面図、図１（ｃ）は同炊飯器用鍋の要部拡大断面図を示すものである。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、炊飯器本体１は、鍋２（炊飯器用鍋）を着脱自在に収納し、鍋２の底部および側底部に対向して電磁誘導加熱コイル３を設け、鍋２を電磁誘導加熱により加熱するように構成している。この電磁誘導加熱コイル３の外方に防磁用のフェライト４を設けている。蓋５は、鍋２の上方開口部を開閉自在に覆い、この蓋５の内面に内蓋６を着脱自在に設置している。
【００３２】
鍋底温度検知センサー８は、鍋の底部に対向して設け、鍋２の温度を検知するもので、その出力を加熱制御基板９に入力している。加熱制御基板９は、マイクロコンピュータや、電磁誘導加熱コイル３に高周波電流を供給するインバータ回路などを有し、基板冷却ファン７により冷却されながら動作して、操作部１０からの入力に基づいて、マイクロコンピュータによるプログラム制御により炊飯および保温工程を実行するよう構成している。なお、１１は蒸気キャップである。
【００３３】
ここで、鍋２は、図１（ｂ）に示すように、厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレス１２に厚さ１．０ｍｍのアルミニウム１３を接合したクラッド材を基材としたものであり、フェライト系ステンレス１２側を外面にしてプレス加工して鍋形状にしたものである。
【００３４】
鍋２の内面のアルミニウム１３面には２層構成のフッ素樹脂コート１４を処理している。以下、このフッ素樹脂コートの処理について、トップコート内部の表層側に添加材粒子として炭化珪素を偏在させる場合について、図１（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３５】
基材を鍋形状にプレス成形し洗浄した後、鍋内面のアルミニウム１３の表面にサンドブラストをかけ、表面粗さＲａが３〜５μｍとなるように調整し、その後、フッ素樹脂と接着成分、顔料、光輝材を塗膜構成成分とした液状のプライマ塗料を成膜後膜厚が約１０μｍとなるよう塗装し、１００℃で２０分間乾燥した。
【００３６】
プライマ１５の乾燥が終了し、十分に基材温度が下がったところで鍋側面部のプライマ１５上にプライマ１５の色とは異なる色のインクを用いて水位線表示部１６をパッド印刷により印刷し、その後、下部トップコート処理として顔料や光輝材等の添加物を含有しないフッ素樹脂の粉体塗料をプライマ１５および水位線表示部１６の上に成膜後膜厚３５μｍとなるように塗装した。このとき、使用したフッ素樹脂はＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８の混合粉体である。
【００３７】
ついで、添加材粒子１８として平均粒径５μｍの炭化珪素をマイクロカプセル化し、炭化珪素を含有するＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるように塗装し、前述のプライマ１５上に塗装したＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８の混合粉体塗料３５μｍ分と合計してトップコート１７が計４０μｍとなるようにし、その後３８０℃で２０分間焼成処理してフッ素樹脂コートに成膜した。
【００３８】
このとき、最後に塗布する５μｍ厚さ相当のＰＦＡ粉体塗料に含有する炭化珪素量により、トップコート１７の表層に偏在する炭化珪素量が決まるが、表層に偏在する炭化珪素量とフッ素樹脂コートの性能は（表１）のように変化する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
（表１）において、＊１は、市販の研磨粒子入りナイロンたわしに１ｋｇの荷重をかけてフッ素樹脂コート面を摩耗し、基材が露出するまでの往復回数を比較し、×は基準と同等の耐久性、△は基準の１．５〜２．０倍の耐久性、○は基準の２．１〜５．０倍の耐久性、◎は５倍を超える耐久性を有するものである。
【００４１】
また、＊２は、５合の米を炊飯し、炊飯終了後に鍋２を上下逆さまにしてひっくり返したときに、鍋２から落ちずにフッ素樹脂コート面に残存したご飯重量で判断し、×は基準よりも５０％以上多く残存、△は基準よりも２０％以上多く残存、○は基準と同等レベル残存したものである。
【００４２】
また、＊３は、水位線を目視確認し、○は基準とほぼ同等の視認性、△は基準よりやや見にくい、×は水位線が確認しづらいものである。
【００４３】
本実施の形態では、平均粒径５μｍの炭化珪素をマイクロカプセル化したＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるように下部トップコートに上層しているので、炭化珪素の粒子はトップコート１７の内部の表層に偏って存在することになる。
【００４４】
炭化珪素はダイヤモンドと炭化ホウ素に次いでモース硬度が高い物質であるとともに、高温に耐え、酸やアルカリに対しても安定性が高いので、炊飯時の高温、ご飯のおねばや各種調味料に曝される鍋２のフッ素樹脂コートに添加して耐摩耗性を向上するには好適な材料であり、特に、耐摩耗性の効果を発揮するにはフッ素樹脂コートのトップコート１７の表層付近に存在することが重要である。
【００４５】
実使用において、鍋２を洗浄するときには、市販のナイロンたわしでフッ素樹脂コート面が擦られ、フッ素樹脂コートが摩滅劣化していく現象が散見されるが、これはナイロンたわしに含有される研磨材による摩耗作用が大きく関与している。一般的には、ナイロンたわしに含有される研磨材はアルミナ粒子であり、本実施の形態では、アルミナ粒子よりも硬度が高い炭化珪素を用いたことにより、ナイロンたわしに対して高い耐摩耗性が得られたものである。
【００４６】
ここで、（表１）に示すように、トップコート１７中の炭化珪素量に着目すると、炭化珪素の存在量は、１平方メートル当たり０．１ｇ未満では十分な耐摩耗性が期待できない可能性が高く、１平方メートル当たり１ｇを超えるとご飯の非粘着性が悪化することと、トップコート１７の透明性が低くなるために水位線の視認性が悪くなることから、炭化珪素はトップコート１７内の表層付近に、１平方メートル当たり０．１〜１ｇの割合で存在していることが望ましい。
【００４７】
また、本実施の形態では、トップコート１７にＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８の混合粉体を使用しており、ＰＦＡ単体よりも焼成時の流動性を低くしてあるが、これは上層するＰＦＡに含まれる炭化珪素の比重が約３．２５とフッ素樹脂の比重約２．２よりも高く、焼成中にトップコート１７内で炭化珪素が沈み込むのを防止する目的であり、これにより炭化珪素がトップコート１７の表層に偏在することを促進する作用がある。
【００４８】
具体的には、本実施の形態では、ＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８混合粉体塗料の３７２℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）は５ｋｇ荷重下で７ｇ／１０分であり、流動性が低いのに比べ、これに上層するＰＦＡ粉体塗料のＭＦＲは１４ｇ／１０分であり、流動性を比較的高くしており、トップコート１７の表層で炭化珪素がきれいに分散するのを助ける。
【００４９】
さらに、トップコート１７の表層付近に炭化珪素が偏在しており、図１（ｃ）に示すように、炭化珪素はトップコート１７の最表面から１０μｍ程度の厚さの中に集中して存在する構成となっており、その下層に炭化珪素をほとんど含まないクリア層１９が約３０μｍ存在している。
【００５０】
表層の炭化珪素を含有する層は炭化珪素がフッ素樹脂と比較して親水性であるために水分の浸入を許し、耐食性の劣化等の悪影響を生じる恐れがあるが、この下層に炭化珪素をほとんど含まないクリア層１９が一定以上の厚さで存在することによって、水分や調味料等の腐食促進物質が基材まで侵入しにくく、基材の腐食を抑制することができる。
【００５１】
（表２）にクリア層の厚さと耐食性の関係を示す試験結果を開示するが、これは、１平方メートル当たり０．５ｇの炭化珪素を含有する約１０μｍ厚の層の下層に形成するクリア層の厚さを変更して作製したフッ素樹脂コート鍋に、２％塩水、１％クエン酸混合水溶液を満たして６０℃で３０日間保温したときの耐食性を確認したものである。
【００５２】
【表２】
【００５３】
（表２）において、○、×は判定基準を示しており、○は異常なし、×はブリスタ発生を示している。
【００５４】
（表２）より、炭化珪素を全く含まないか、あるいはほとんど含まないクリア層１９の厚さは２０μｍよりも薄くなると水分等の侵入が多くなり、耐食性が劣化するが、２０μｍ以上では良好な耐食性を有することが判明したため、クリア層１９は２０μｍ以上とすることが望ましい。
【００５５】
つぎに、トップコート１７内部の表層側に偏在させる炭化珪素の平均粒径を変更したフッ素樹脂コートの耐食性と耐摩耗性を調べた結果を（表３）に示す。このときの炭化珪素のトップコート表層における存在量は、１平方メートル当たり０．３ｇとした。
【００５６】
【表３】
【００５７】
（表３）において、＊１は、トップコート総厚さを４０μｍとした。また、＊２の評価基準は（表２）と同じであり、＊３の評価基準は（表１）と同じである。
【００５８】
（表３）より、炭化珪素の平均粒径はトップコート１７厚さの３〜５０％の範囲であれば、良好な耐食性と耐摩耗性を確保できることを確認できたため、実用的には炭化珪素の平均粒径をこの範囲とすることが望ましい。
【００５９】
なお、本実施の形態では、炭化珪素を粉体塗料にマイクロカプセル化して用いたが、炭化珪素を液体塗料に分散して塗装してもよく、この場合は添加材粒子を含有しないフッ素樹脂コートのクリア層を塗装、焼成後に炭化珪素を添加した液体塗料を吹き付け塗装し、焼成すればよい。
【００６０】
（実施の形態２）
図１（ｃ）に示す添加材粒子１８として、ダイヤモンドを偏在させる場合について説明する。
【００６１】
ここで、鍋２は、上記実施の形態１と同様に、厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレス１２に厚さ１．０ｍｍのアルミニウム１３を接合したクラッド材を基材とした炊飯器用鍋であり、フェライト系ステンレス１２側を外面にしてプレス加工して鍋形状にしたものである。鍋２の内面のアルミニウム１３面には２層構成のフッ素樹脂コート１４を処理している。
【００６２】
基材を鍋形状にプレス成形し洗浄した後、鍋内面のアルミニウム１３の表面にサンドブラストをかけ、表面粗さＲａが３〜５μｍとなるように調整し、その後、フッ素樹脂と接着成分、顔料、光輝材を塗膜構成成分とした液状のプライマ塗料を成膜後膜厚が約１０μｍとなるよう塗装し、１００℃で２０分間乾燥した。
【００６３】
プライマ１５の乾燥が終了し十分に基材温度が下がったところで鍋側面部のプライマ１５上にプライマの色とは異なる色のインクを用いて水位線表示部１６をパッド印刷により印刷し、その後、下部トップコート処理として顔料や光輝材等の添加物を含有しないフッ素樹脂の粉体塗料をプライマ１５および水位線表示部１６の上に成膜後膜厚３５μｍとなるように塗装した。このとき、使用したフッ素樹脂はＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝３：７の混合粉体である。
【００６４】
ついで、添加材粒子１８として平均粒径４μｍのダイヤモンドをマイクロカプセル化し、ダイヤモンドを含有するＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるように塗装し、前述のプライマ上に塗装したＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝３：７の混合粉体塗料３５μｍ分と合計してトップコート総厚さが計４０μｍとなるようにし、その後、３８０℃で２０分間焼成処理してフッ素樹脂コートに成膜した。
【００６５】
このとき、最後に塗布する５μｍ厚さ相当のＰＦＡ粉体塗料に含有するダイヤモンド量により、表面に偏在するダイヤモンド量とフッ素樹脂コートの性能は（表４）のように変化する。
【００６６】
【表４】
【００６７】
（表４）において、＊１、＊２、＊３の評価基準は（表１）と同じである。
【００６８】
本実施の形態では、平均粒径５μｍのダイヤモンドをマイクロカプセル化したＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるようにトップコート１７に上層しているので、ダイヤモンドはトップコート１７内部の表層に偏って存在することになる。
【００６９】
ダイヤモンドはモース硬度が最も高い物質であるとともに、高温に耐え、酸やアルカリに対しても安定性が高いので、炊飯時の高温やご飯のおねば、各種調味料に曝される炊飯器用鍋のフッ素樹脂コートに添加して耐摩耗性を向上するには好適な材料であり、特に、耐摩耗性の効果を発揮するにはダイヤモンドがフッ素樹脂コートのトップコート表層付近に存在することが重要である。
【００７０】
また、本実施の形態では、トップコート１７にＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝３：７の混合粉体を使用しているが、これは上層するＰＦＡに含まれるダイヤモンドの比重が約３．５とフッ素樹脂の比重約２．２よりも高く、さらに、上記実施の形態１で用いた炭化珪素の比重よりも重いので、実施の形態１よりもＰＴＦＥの混合比率を増加し、流動性をさらに低下させ、トップコート１７内でダイヤモンドが沈み込むのを防止し、ダイヤモンドがトップコート１７の表層に偏在することを促進している。
【００７１】
実使用において、鍋２を洗浄するときには市販のナイロンたわしでフッ素樹脂コート面を擦られ、フッ素樹脂コートが摩滅劣化していく現象が散見されるが、これはナイロンたわしに含有される研磨材による摩耗作用が大きく関与している。一般的には、ナイロンたわしに含有される研磨材はアルミナ粒子であり、本実施の形態では、アルミナ粒子よりも硬度が高いダイヤモンドを用いたことにより、ナイロンたわしに対して高い耐摩耗性が得られた。
【００７２】
ここで、（表４）に示すように、ダイヤモンドのトップコート１７中の存在量に着目すると、ダイヤモンドの存在量は、１平方メートル当たり０．０１ｇ未満では十分な耐摩耗性が期待できない可能性が高く、１平方メートル当たり１ｇを超えるとご飯の非粘着性が悪化することと、トップコート１７の透明性が低くなるために水位線の視認性が悪くなることから、ダイヤモンドはトップコート１７内の表層付近に、１平方メートル当たり０．０１〜１ｇの割合で存在していることが望ましい。
【００７３】
また、耐食性を考慮すれば、ダイヤモンドを含有するトップコート１７の表層の下に、ダイヤモンドを全く含有しない、あるいはほとんど含有しないクリア層１９を、上記実施の形態１と同様に２０μｍ以上設けることが望ましく、さらに、ダイヤモンドの平均粒径はトップコート１７厚さの３〜５０％の範囲であることが望ましい。
【００７４】
なお、上記実施の形態１および本実施の形態２においては、それぞれ添加材粒子として炭化珪素、ダイヤモンドを用いているが、両者を混合して用いてもよいし、これらの粒子とアルミナ、シリカ等のセラミックス材料やカーボン、光輝材あるいは、マイカ等を混合して用いても何ら問題はなく、前述の通り、ご飯の非粘着性とプライマ上の印刷表示の視認性に対する検討を行った上でこれら添加物の添加量を決定することが重要である。
【００７５】
また、本発明においては、トップコート内部の表層側に添加材粒子を偏在させることが容易となり、前述のように、耐摩耗性の向上等の効果が得られる他、添加材粒子としてダイヤモンドを用いた場合には、トップコート内部の表層側に偏在した粒子が沸騰核になって、炊飯時に細かな泡が多く発生し、良好な対流を発生させる結果、良好な炊飯性能をもたらすが、以下この点について概説する。
【００７６】
フッ素樹脂は熱伝導率が低く、強い疎水性物質であり撥水性が高いため、フッ素樹脂をコーティングした鍋に水を入れて加熱すると、沸騰して生じてきた泡がなかなか表面から離脱せずに大きくなり、これが伝熱を妨げ対流を阻害する結果、炊飯結果に不具合をもたらすことがあった。
【００７７】
この点を改善するためには本来は親水性の物質をフッ素樹脂コートに添加して撥水性を下げることが考えられるが、親水性の物質を添加した場合には非粘着性が低下するなどの悪影響も懸念される。
【００７８】
一方、ダイヤモンドは疎水性物質であり、フッ素樹脂とのなじみもよく、非粘着性の悪化、表面からの脱落、吸水するといった悪影響の可能性も少ない。
【００７９】
また、フッ素樹脂の熱伝導率は、０．２６Ｗ／ｍ・ｋと極めて低いのに対し、本実施の形態で添加したダイヤモンドの熱伝導率は約２０００Ｗ／ｍ・ｋと極めて高く、この値は熱伝導率が高い金属とされるアルミニウムの約９倍、銅の約５倍である。
【００８０】
したがって、ダイヤモンドは極めて高い熱伝導率を有することから、特に、ダイヤモンド粒子を添加材粒子とした場合にはダイヤモンド粒子が沸騰核になって熱の放出点となり加熱時に細かな泡を生じやすくなる結果、鍋内の水に良好な対流を生じ、鍋内の米に均一に熱が伝えられるため炊きむらが無く、良好な炊飯性能を確保することができる。
【００８１】
（実施の形態３）
図２に示すように、添加材粒子が多い部位２０は、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子が集中して存在する部位で、鍋２の底面に形成し、鍋２の側面上部になるほど添加材粒子が少なくなるように塗装して、添加材粒子が少ない部位２１を形成している。他の構成は上記実施の形態１または２と同じである。
【００８２】
ここで用いられる鍋２は、上記実施の形態１と同様に、厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレスに厚さ１．０ｍｍのアルミニウムを接合したクラッド材を基材としたものであり、フェライト系ステンレス側を外面にしてプレス加工して鍋形状にしたものである。
【００８３】
鍋２の内面のアルミニウム面には２層構成のフッ素樹脂コートが処理されているが、以下、このフッ素樹脂コートの処理について説明する。
【００８４】
基材を鍋形状にプレス成形し洗浄した後、鍋内面のアルミニウム表面にサンドブラストをかけ表面粗さＲａが３〜５μｍとなるように調整し、その後、フッ素樹脂と接着成分、顔料、光輝材を塗膜構成成分とした液状のプライマ塗料を成膜後膜厚が約１０μｍとなるよう塗装し１００℃で２０分間乾燥した。
【００８５】
プライマの乾燥が終了し十分に基材温度が下がったところで側面部のプライマ上にプライマの色とは異なる色のインクを用いて水位線表示部をパッド印刷により印刷し、その後、下部トップコート処理として顔料や光輝材等の添加物を含有しないフッ素樹脂の粉体塗料をプライマおよび水位線表示部の上に成膜後膜厚３５μｍとなるように塗装した。このとき、使用したフッ素樹脂はＰＦＡ粉体である。
【００８６】
ついで、添加材粒子として平均粒径１０μｍのダイヤモンドを１重量％含有したＰＦＡドライブレンド粉体塗料を塗装する。ここで、図２に示すように、鍋２の底面と側面下部に成膜後膜厚が約５μｍとなるように集中的に塗装し、側面部にはほとんど塗料が付着しないようにし、その後３８０℃で２０分間焼成処理してフッ素樹脂コートに成膜した。
【００８７】
上述のように塗装することで、添加材粒子であるダイヤモンドは鍋底面に集中して存在し、側面上部になるほどこれら添加材粒子が少なくなるので、米研ぎや洗浄による摩耗負荷がかかりやすい底面部に高い耐摩耗性を持たせることができるとともに、摩耗負荷が比較的少ない側面部には添加材粒子が少なく、添加材粒子が側面部の印刷表示を遮蔽することもないので、良好な視認性を確保することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、添加材粒子としてダイヤモンドを用いたが、アルミナ、シリカ等のセラミックス材料やカーボン、光輝材あるいは、マイカ等を混合して用いても何ら問題はなく、前述の通り、ご飯の非粘着性とプライマ上の印刷表示の視認性に対する検討を行った上でこれら添加物の添加量を決定することが重要である。
【００８９】
また、本実施の形態においては、トップコート内部の表層側に添加材粒子を偏在させることが容易となり、前述のように、耐摩耗性の向上等の効果が得られる他、トップコート内部の表層側に偏在したダイヤモンド粒子が沸騰核になって、炊飯時に細かな泡が多く発生し、良好な対流を発生させる結果、良好な炊飯性能を確保できるという効果も生じる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる炊飯器は、鍋の基材に形成したフッ素樹脂コートのトップコート内部表層側に添加材粒子として炭化珪素やダイヤモンドを偏在させることにより、大幅な膜厚化を伴わなくとも高い耐摩耗性を有し、耐久性に優れ、しかも調理物の非粘着性と水位線の視認性をも十分に確保することができるので、基材の表面にフッ素樹脂コートを形成したホットプレートのプレートや電子レンジ等の加熱室の内壁面にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における炊飯器用鍋を具備した炊飯器の断面図（ｂ）同炊飯器用鍋の拡大断面図（ｃ）同炊飯器用鍋の要部拡大断面図
【図２】本発明の実施の形態３における炊飯器用鍋の断面図
【符号の説明】
【００９２】
１２ フェライト系ステンレス（基材）
１３ アルミニウム（基材）
１４ フッ素樹脂コート
１７ トップコート
１８ 添加材粒子
１９ クリア層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材の内面にフッ素樹脂コートを形成した鍋を備えた炊飯器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、広く世間一般に市販されている炊飯器等の調理機器に用いられる鍋は、その基材がアルミニウム単体から形成されるか、または、アルミニウムとステンレスの張り合わせ材、あるいは、アルミニウムとステンレスと銅の張りあわせ材等、複合材料を基材として製造されているものが主流である。
【０００３】
これら金属製の炊飯器用鍋は、通常は調理物であるご飯が強く付着することを防止するために、その内面にフッ素樹脂コートが処理されており、ご飯に対する非粘着性を向上させている。
【０００４】
鍋の内面に処理されるフッ素樹脂コートは、１層構造をとるものから２層、あるいは、３層となっているのが通常であるが、良好な非粘着性、高い耐久性および外観性を得る観点から２層以上のフッ素樹脂コートとすることが好ましい。
【０００５】
２層のフッ素樹脂コートでは、基材のサンドブラスト処理等で基材に適度な表面粗さを得た後に、プライマと呼ばれる接着層を成膜後膜厚が１０μｍ前後となるように基材上に塗装した上で、その上層にトップコートを成膜後膜厚が５０μｍ前後となるように塗装処理し、４００℃付近で約２０分間焼成することにより成膜化してフッ素樹脂コートとなる。
【０００６】
プライマにはフッ素樹脂の他、接着樹脂や顔料、光輝材を含み、接着機能の他、所望の色や光輝感を呈する役割を果たし、他方、トップコートはポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリテトラフロロエチレン＝パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフロロエチレン＝ヘキサフロロエチレン共重合体（ＦＥＰ）といったフッ素樹脂を単独かあるいは混合で用い、場合によってはこれらのフッ素樹脂に顔料や光輝材を添加して用いることもあるが、トップコートに多量の添加物を混入すると非粘着性が悪化するので、通常炊飯器に用いる鍋の場合にはトップコートはフッ素樹脂単体で使用するか、極微量の顔料や光輝材の添加にとどめている。
【０００７】
また、炊飯器用鍋の場合には水位線表示部があり、米の分量に合わせた水量調節用の水位表示の他、文字、数字、記号等の表示がなされており、これらは鍋に刻印されている場合もあるが、２層のフッ素樹脂コートではプライマ上にプライマとは異なる色で水位線表示部を印刷し、その上に透明なトップコートを処理していることが多く、この構成により、水位線表示部が摩耗等の物理的負荷から免れるとともに、水位線表示部上に透明なトップコートを設けているので、水位線の視認性が確保できる。
【０００８】
しかしながら、水位線表示部上に塗装されるトップコートに何らかの添加物を混合してしまうと、その添加物で光が遮られるために水位線表示部の視認性が悪化することになり、この意味からもトップコートには添加物を極力混合しないことが望ましい。
【０００９】
以上、２層のフッ素樹脂コートを中心に述べたが、３層の場合においては、プライマ塗装後、中間コートを塗装し、その上層にトップコートを塗装するものであり、２層コートと同様に、トップコートには非粘着性の確保や水位線表示部の視認性確保の観点から顔料や光輝材等の添加物を極力加えないことが一般的である一方、中間コートにおいては非粘着性の確保が目的ではないため多少の添加物を加えることもある。
【００１０】
ここで、フッ素樹脂コートとしての基本性能を考察してみると、ご飯の非粘着性の確保や水位線の視認性は重要な観点であるが、実使用の観点からさらに詳細に検討してみた場合、炊飯器の鍋内部で米を研ぐ、いわゆる洗米と言われ米が強くフッ素樹脂コートに押し付けられる負荷や、鍋洗浄時にナイロンたわしなど摩耗性のある洗浄具による擦れ負荷等、フッ素樹脂コートは高い摩耗環境に置かれることを想定しなければならない。
【００１１】
一般的に、フライパン等に用いられるフッ素樹脂コートの耐摩耗性を向上する手段としては、トップコートにセラミックス粒子等、無機充填材を多量に添加してトップコートの硬度を向上するといった手法がとられてきたが（例えば、特許文献１参照）、前述のように炊飯器用鍋のフッ素樹脂コートにおいては、非粘着性や水位線表示部の視認性確保の観点から同様な手法を採用することは難しい。
【００１２】
そこで、従来、炊飯器用鍋等においては、フッ素樹脂コートの耐摩耗性を向上する手段としては、トップコートを極力厚膜化して膜厚をかせぐことにより耐摩耗性の向上を図ってきたが、厚膜化の手法としてはフッ素樹脂の粉体塗料を限界まで厚く塗装するか、前述の中間コートでも厚さをかせぎ、トップコートの厚さとの相加効果を持たせたものがあった。
【００１３】
通常は３０〜５０μｍ程度の厚さのフッ素樹脂コートはこの厚膜化により１００μｍ程度にすることが可能であり、厚さに応じて耐摩耗性の向上が期待できる。
【特許文献１】特開２００１−２１８６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のように、炊飯器用鍋のフッ素樹脂コートに高い非粘着性、水位線の良好な視認性、高い耐摩耗性といった機能を付与しようとすれば、トップコートはセラミックス等の添加材を含有せず、フッ素樹脂コートは１００μｍもの厚膜とする必要がある。
【００１５】
しかしながら、フッ素樹脂は高価な材料であり、工業製品である炊飯器の大量生産を考慮した場合、極力使用量を抑えて厚さを薄くすることが望ましい。
【００１６】
フッ素樹脂コートの厚さを薄く抑えるにはトップコートに硬度の高い物質を多量に入れることも可能ではあるが、耐摩耗性の向上に効果のある程度まで添加材をトップコートに添加すると、前述のように、非粘着性が悪化する上、水位線の視認性も悪くなり、炊飯器用の鍋としての機能を十分に果たさない。
【００１７】
また、炊飯器の鍋に塗装されたフッ素樹脂コートの場合には、フッ素樹脂コート自体が強い撥水性を有することから、鍋に水を入れて加熱したときに生じる泡がなかなかフッ素樹脂コート表面から離脱せずに大きく成長する傾向にあり、このため鍋内の水への熱の受け渡しがスムーズにいかずに良好な対流を生じにくい。そもそも、炊飯においては、水の対流による熱伝導により米が加熱されるので、対流がスムーズに発生しないと、鍋内において米が十分に加熱される部分と十分に加熱されない部分が存在することになり、炊きむらが生じることがあった。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、厚膜化を伴わずに耐摩耗性の改善を可能とし、しかも、ご飯に対する非粘着性を維持し、さらに、フッ素樹脂コートのプライマ上に印刷された表示の視認性をも十分に確保できる鍋を備えた炊飯器を提供し、また、フッ素樹脂コート面から水への熱の受け渡しをスムーズにし、対流をスムーズに発生させ、炊きむらがなく鍋内の米が均一に加熱できることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記目的を達成するために、基材内面にフッ素樹脂コートを形成し、フッ素樹脂コートのトップコート内部の表層側には添加材粒子として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子を偏在させ、他方、トップコートの下層側には炭化珪素やダイヤモンドの添加材粒子が全く、あるいはほとんど存在しないクリア層を設けたものである。
【００２０】
これにより、大幅な膜厚化を伴わなくとも高い耐摩耗性を有し、なおかつ、調理物の非粘着性とプライマ上の印刷表示の視認性をも十分に確保されたフッ素樹脂コートを処理した鍋、プレート、庫内を備えた調理機器とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の炊飯器に備えられる鍋は、基材に形成したフッ素樹脂コートのトップコート内部の表層側に添加材粒子として炭化珪素やダイヤモンドを偏在させることにより、大幅な膜厚化を伴わなくとも高い耐摩耗性を有し、耐久性に優れ、しかも調理物の非粘着性と水位線の視認性をも十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１の発明は、基材内面にフッ素樹脂コートを形成し、前記フッ素樹脂コートのトップコート内部の表層側には添加材粒子として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子を偏在させ、他方、トップコート内部の下層側には炭化珪素やダイヤモンドの添加材粒子が全く、あるいはほとんど存在しないクリア層を設けたものであり、トップコート表層に添加材粒子として偏在する炭化珪素やダイヤモンドの存在により耐摩耗性を向上することができるとともに、比較的低濃度の添加材粒子がトップコート内部の表層に存在するのみであれば調理物に対する非粘着性は維持しつつ、トップコートの可視光透過性も高いので、プライマ上に印刷された表示部の視認性も良好となり、さらには、耐食性も維持することができる。
【００２３】
また、フッ素樹脂は極めて低い熱伝導率であるのに対しダイヤモンドは極めて高い熱伝導性を有することから、特に、ダイヤモンド粒子を添加材粒子とした場合はダイヤモンド粒子が沸騰核になって熱の放出点となり加熱時に細かな泡を生じやすくなる結果、鍋内の水に良好な対流を生じ、鍋内で炊きむらが無く、良好な炊飯性能を確保することができる。
【００２４】
第２の発明は、上記第１の発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素の量は、１平方メートル当たり０．１〜１ｇとしたものであり、この範囲でトップコート内部の表層側に偏在させることにより、ご飯に対する高い非粘着性を維持することができとともに、トップコートの可視光透過性も高いままなので、プライマ上に印刷された表示部の視認性も良好となり、耐摩耗性を向上することができる。
【００２５】
第３の発明は、上記第１の発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させるダイヤモンドの量は、１平方メートル当たり０．０１〜１ｇとしたものであり、この範囲でトップコート内部の表層側に偏在させることにより、ご飯に対する高い非粘着性を維持することができるとともに、トップコートの可視光透過性も高いままなので、プライマ上に印刷された表示部の視認性も良好となる上に耐摩耗性を向上することができる。
【００２６】
第４の発明は、上記第１〜３のいずれか１つの発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素かダイヤモンドの平均粒径は、トップコートの厚さの３〜５０％としたものであり、添加材粒子の粒径をこの大きさの範囲にすることにより、添加材粒子はトップコート内部の表層付近に存在しやすくなり、良好な耐摩耗性を発揮することができるとともに、添加材粒子がトップコートを貫通して存在することを防止できるため、水分や調味料等の腐食促進物質が添加材粒子を伝わってフッ素コート内奥部にまで到達することを極力防止できるので、耐食性が高い鍋を備えた炊飯器とすることができる。
【００２７】
第５の発明は、上記第１〜４のいずれか１つの発明において、フッ素樹脂粉体に添加材粒子として炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子をマイクロカプセル化した粉体塗料をクリア層上に塗装することによりトップコート内部の表層側に添加材粒子が偏在するようにしたものであり、マイクロカプセル化により添加材粒子がフッ素樹脂粉体に包み込まれた状態になっているため、フッ素樹脂粉体塗料の塗装時に両者が分離することがなく、常に一定濃度の添加材粒子を含む均質な塗膜を得られることと、塗膜においても添加材粒子がフッ素樹脂に覆い包まれているために実使用時に添加材粒子の脱落を防止することができる。
【００２８】
第６の発明は、上記第１〜５のいずれか１つの発明において、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子は、鍋底面に集中して存在し、鍋側面上部になるほど添加材粒子が少なくなるように塗装したものであり、特に米研ぎなどの摩耗負荷がかかりやすい炊飯器用鍋底面に添加材粒子が集中して存在することにより、底面部に高い耐摩耗性を持たせることができるとともに、摩耗負荷が比較的少ない側面部には添加剤粒子が少なく、添加剤粒子が側面部の印刷表示を遮蔽することもないので、良好な視認性を確保することができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、調理機器として炊飯器等を例にとり、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１における炊飯器用鍋を具備した炊飯器の断面図、図１（ｂ）は同炊飯器用鍋の拡大断面図、図１（ｃ）は同炊飯器用鍋の要部拡大断面図を示すものである。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、炊飯器本体１は、鍋２（炊飯器用鍋）を着脱自在に収納し、鍋２の底部および側底部に対向して電磁誘導加熱コイル３を設け、鍋２を電磁誘導加熱により加熱するように構成している。この電磁誘導加熱コイル３の外方に防磁用のフェライト４を設けている。蓋５は、鍋２の上方開口部を開閉自在に覆い、この蓋５の内面に内蓋６を着脱自在に設置している。
【００３２】
鍋底温度検知センサー８は、鍋の底部に対向して設け、鍋２の温度を検知するもので、その出力を加熱制御基板９に入力している。加熱制御基板９は、マイクロコンピュータや、電磁誘導加熱コイル３に高周波電流を供給するインバータ回路などを有し、基板冷却ファン７により冷却されながら動作して、操作部１０からの入力に基づいて、マイクロコンピュータによるプログラム制御により炊飯および保温工程を実行するよう構成している。なお、１１は蒸気キャップである。
【００３３】
ここで、鍋２は、図１（ｂ）に示すように、厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレス１２に厚さ１．０ｍｍのアルミニウム１３を接合したクラッド材を基材としたものであり、フェライト系ステンレス１２側を外面にしてプレス加工して鍋形状にしたものである。
【００３４】
鍋２の内面のアルミニウム１３面には２層構成のフッ素樹脂コート１４を処理している。以下、このフッ素樹脂コートの処理について、トップコート内部の表層側に添加材粒子として炭化珪素を偏在させる場合について、図１（ｃ）を参照しながら説明する。
【００３５】
基材を鍋形状にプレス成形し洗浄した後、鍋内面のアルミニウム１３の表面にサンドブラストをかけ、表面粗さＲａが３〜５μｍとなるように調整し、その後、フッ素樹脂と接着成分、顔料、光輝材を塗膜構成成分とした液状のプライマ塗料を成膜後膜厚が約１０μｍとなるよう塗装し、１００℃で２０分間乾燥した。
【００３６】
プライマ１５の乾燥が終了し、十分に基材温度が下がったところで鍋側面部のプライマ１５上にプライマ１５の色とは異なる色のインクを用いて水位線表示部１６をパッド印刷により印刷し、その後、下部トップコート処理として顔料や光輝材等の添加物を含有しないフッ素樹脂の粉体塗料をプライマ１５および水位線表示部１６の上に成膜後膜厚３５μｍとなるように塗装した。このとき、使用したフッ素樹脂はＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８の混合粉体である。
【００３７】
ついで、添加材粒子１８として平均粒径５μｍの炭化珪素をマイクロカプセル化し、炭化珪素を含有するＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるように塗装し、前述のプライマ１５上に塗装したＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８の混合粉体塗料３５μｍ分と合計してトップコート１７が計４０μｍとなるようにし、その後３８０℃で２０分間焼成処理してフッ素樹脂コートに成膜した。
【００３８】
このとき、最後に塗布する５μｍ厚さ相当のＰＦＡ粉体塗料に含有する炭化珪素量により、トップコート１７の表層に偏在する炭化珪素量が決まるが、表層に偏在する炭化珪素量とフッ素樹脂コートの性能は（表１）のように変化する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
（表１）において、＊１は、市販の研磨粒子入りナイロンたわしに１ｋｇの荷重をかけてフッ素樹脂コート面を摩耗し、基材が露出するまでの往復回数を比較し、×は基準と同等の耐久性、△は基準の１．５〜２．０倍の耐久性、○は基準の２．１〜５．０倍の耐久性、◎は５倍を超える耐久性を有するものである。
【００４１】
また、＊２は、５合の米を炊飯し、炊飯終了後に鍋２を上下逆さまにしてひっくり返したときに、鍋２から落ちずにフッ素樹脂コート面に残存したご飯重量で判断し、×は基準よりも５０％以上多く残存、△は基準よりも２０％以上多く残存、○は基準と同等レベル残存したものである。
【００４２】
また、＊３は、水位線を目視確認し、○は基準とほぼ同等の視認性、△は基準よりやや見にくい、×は水位線が確認しづらいものである。
【００４３】
本実施の形態では、平均粒径５μｍの炭化珪素をマイクロカプセル化したＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるように下部トップコートに上層しているので、炭化珪素の粒子はトップコート１７の内部の表層に偏って存在することになる。
【００４４】
炭化珪素はダイヤモンドと炭化ホウ素に次いでモース硬度が高い物質であるとともに、高温に耐え、酸やアルカリに対しても安定性が高いので、炊飯時の高温、ご飯のおねばや各種調味料に曝される鍋２のフッ素樹脂コートに添加して耐摩耗性を向上するには好適な材料であり、特に、耐摩耗性の効果を発揮するにはフッ素樹脂コートのトップコート１７の表層付近に存在することが重要である。
【００４５】
実使用において、鍋２を洗浄するときには、市販のナイロンたわしでフッ素樹脂コート面が擦られ、フッ素樹脂コートが摩滅劣化していく現象が散見されるが、これはナイロンたわしに含有される研磨材による摩耗作用が大きく関与している。一般的には、ナイロンたわしに含有される研磨材はアルミナ粒子であり、本実施の形態では、アルミナ粒子よりも硬度が高い炭化珪素を用いたことにより、ナイロンたわしに対して高い耐摩耗性が得られたものである。
【００４６】
ここで、（表１）に示すように、トップコート１７中の炭化珪素量に着目すると、炭化珪素の存在量は、１平方メートル当たり０．１ｇ未満では十分な耐摩耗性が期待できない可能性が高く、１平方メートル当たり１ｇを超えるとご飯の非粘着性が悪化することと、トップコート１７の透明性が低くなるために水位線の視認性が悪くなることから、炭化珪素はトップコート１７内の表層付近に、１平方メートル当たり０．１〜１ｇの割合で存在していることが望ましい。
【００４７】
また、本実施の形態では、トップコート１７にＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８の混合粉体を使用しており、ＰＦＡ単体よりも焼成時の流動性を低くしてあるが、これは上層するＰＦＡに含まれる炭化珪素の比重が約３．２５とフッ素樹脂の比重約２．２よりも高く、焼成中にトップコート１７内で炭化珪素が沈み込むのを防止する目的であり、これにより炭化珪素がトップコート１７の表層に偏在することを促進する作用がある。
【００４８】
具体的には、本実施の形態では、ＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝２：８混合粉体塗料の３７２℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）は５ｋｇ荷重下で７ｇ／１０分であり、流動性が低いのに比べ、これに上層するＰＦＡ粉体塗料のＭＦＲは１４ｇ／１０分であり、流動性を比較的高くしており、トップコート１７の表層で炭化珪素がきれいに分散するのを助ける。
【００４９】
さらに、トップコート１７の表層付近に炭化珪素が偏在しており、図１（ｃ）に示すように、炭化珪素はトップコート１７の最表面から１０μｍ程度の厚さの中に集中して存在する構成となっており、その下層に炭化珪素をほとんど含まないクリア層１９が約３０μｍ存在している。
【００５０】
表層の炭化珪素を含有する層は炭化珪素がフッ素樹脂と比較して親水性であるために水分の浸入を許し、耐食性の劣化等の悪影響を生じる恐れがあるが、この下層に炭化珪素をほとんど含まないクリア層１９が一定以上の厚さで存在することによって、水分や調味料等の腐食促進物質が基材まで侵入しにくく、基材の腐食を抑制することができる。
【００５１】
（表２）にクリア層の厚さと耐食性の関係を示す試験結果を開示するが、これは、１平方メートル当たり０．５ｇの炭化珪素を含有する約１０μｍ厚の層の下層に形成するクリア層の厚さを変更して作製したフッ素樹脂コート鍋に、２％塩水、１％クエン酸混合水溶液を満たして６０℃で３０日間保温したときの耐食性を確認したものである。
【００５２】
【表２】
【００５３】
（表２）において、○、×は判定基準を示しており、○は異常なし、×はブリスタ発生を示している。
【００５４】
（表２）より、炭化珪素を全く含まないか、あるいはほとんど含まないクリア層１９の厚さは２０μｍよりも薄くなると水分等の侵入が多くなり、耐食性が劣化するが、２０μｍ以上では良好な耐食性を有することが判明したため、クリア層１９は２０μｍ以上とすることが望ましい。
【００５５】
つぎに、トップコート１７内部の表層側に偏在させる炭化珪素の平均粒径を変更したフッ素樹脂コートの耐食性と耐摩耗性を調べた結果を（表３）に示す。このときの炭化珪素のトップコート表層における存在量は、１平方メートル当たり０．３ｇとした。
【００５６】
【表３】
【００５７】
（表３）において、＊１は、トップコート総厚さを４０μｍとした。また、＊２の評価基準は（表２）と同じであり、＊３の評価基準は（表１）と同じである。
【００５８】
（表３）より、炭化珪素の平均粒径はトップコート１７厚さの３〜５０％の範囲であれば、良好な耐食性と耐摩耗性を確保できることを確認できたため、実用的には炭化珪素の平均粒径をこの範囲とすることが望ましい。
【００５９】
なお、本実施の形態では、炭化珪素を粉体塗料にマイクロカプセル化して用いたが、炭化珪素を液体塗料に分散して塗装してもよく、この場合は添加材粒子を含有しないフッ素樹脂コートのクリア層を塗装、焼成後に炭化珪素を添加した液体塗料を吹き付け塗装し、焼成すればよい。
【００６０】
（実施の形態２）
図１（ｃ）に示す添加材粒子１８として、ダイヤモンドを偏在させる場合について説明する。
【００６１】
ここで、鍋２は、上記実施の形態１と同様に、厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレス１２に厚さ１．０ｍｍのアルミニウム１３を接合したクラッド材を基材とした炊飯器用鍋であり、フェライト系ステンレス１２側を外面にしてプレス加工して鍋形状にしたものである。鍋２の内面のアルミニウム１３面には２層構成のフッ素樹脂コート１４を処理している。
【００６２】
基材を鍋形状にプレス成形し洗浄した後、鍋内面のアルミニウム１３の表面にサンドブラストをかけ、表面粗さＲａが３〜５μｍとなるように調整し、その後、フッ素樹脂と接着成分、顔料、光輝材を塗膜構成成分とした液状のプライマ塗料を成膜後膜厚が約１０μｍとなるよう塗装し、１００℃で２０分間乾燥した。
【００６３】
プライマ１５の乾燥が終了し十分に基材温度が下がったところで鍋側面部のプライマ１５上にプライマの色とは異なる色のインクを用いて水位線表示部１６をパッド印刷により印刷し、その後、下部トップコート処理として顔料や光輝材等の添加物を含有しないフッ素樹脂の粉体塗料をプライマ１５および水位線表示部１６の上に成膜後膜厚３５μｍとなるように塗装した。このとき、使用したフッ素樹脂はＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝３：７の混合粉体である。
【００６４】
ついで、添加材粒子１８として平均粒径４μｍのダイヤモンドをマイクロカプセル化し、ダイヤモンドを含有するＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるように塗装し、前述のプライマ上に塗装したＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝３：７の混合粉体塗料３５μｍ分と合計してトップコート総厚さが計４０μｍとなるようにし、その後、３８０℃で２０分間焼成処理してフッ素樹脂コートに成膜した。
【００６５】
このとき、最後に塗布する５μｍ厚さ相当のＰＦＡ粉体塗料に含有するダイヤモンド量により、表面に偏在するダイヤモンド量とフッ素樹脂コートの性能は（表４）のように変化する。
【００６６】
【表４】
【００６７】
（表４）において、＊１、＊２、＊３の評価基準は（表１）と同じである。
【００６８】
本実施の形態では、平均粒径５μｍのダイヤモンドをマイクロカプセル化したＰＦＡ粉体塗料を成膜後膜厚が５μｍとなるようにトップコート１７に上層しているので、ダイヤモンドはトップコート１７内部の表層に偏って存在することになる。
【００６９】
ダイヤモンドはモース硬度が最も高い物質であるとともに、高温に耐え、酸やアルカリに対しても安定性が高いので、炊飯時の高温やご飯のおねば、各種調味料に曝される炊飯器用鍋のフッ素樹脂コートに添加して耐摩耗性を向上するには好適な材料であり、特に、耐摩耗性の効果を発揮するにはダイヤモンドがフッ素樹脂コートのトップコート表層付近に存在することが重要である。
【００７０】
また、本実施の形態では、トップコート１７にＰＴＦＥ：ＰＦＡ＝３：７の混合粉体を使用しているが、これは上層するＰＦＡに含まれるダイヤモンドの比重が約３．５とフッ素樹脂の比重約２．２よりも高く、さらに、上記実施の形態１で用いた炭化珪素の比重よりも重いので、実施の形態１よりもＰＴＦＥの混合比率を増加し、流動性をさらに低下させ、トップコート１７内でダイヤモンドが沈み込むのを防止し、ダイヤモンドがトップコート１７の表層に偏在することを促進している。
【００７１】
実使用において、鍋２を洗浄するときには市販のナイロンたわしでフッ素樹脂コート面を擦られ、フッ素樹脂コートが摩滅劣化していく現象が散見されるが、これはナイロンたわしに含有される研磨材による摩耗作用が大きく関与している。一般的には、ナイロンたわしに含有される研磨材はアルミナ粒子であり、本実施の形態では、アルミナ粒子よりも硬度が高いダイヤモンドを用いたことにより、ナイロンたわしに対して高い耐摩耗性が得られた。
【００７２】
ここで、（表４）に示すように、ダイヤモンドのトップコート１７中の存在量に着目すると、ダイヤモンドの存在量は、１平方メートル当たり０．０１ｇ未満では十分な耐摩耗性が期待できない可能性が高く、１平方メートル当たり１ｇを超えるとご飯の非粘着性が悪化することと、トップコート１７の透明性が低くなるために水位線の視認性が悪くなることから、ダイヤモンドはトップコート１７内の表層付近に、１平方メートル当たり０．０１〜１ｇの割合で存在していることが望ましい。
【００７３】
また、耐食性を考慮すれば、ダイヤモンドを含有するトップコート１７の表層の下に、ダイヤモンドを全く含有しない、あるいはほとんど含有しないクリア層１９を、上記実施の形態１と同様に２０μｍ以上設けることが望ましく、さらに、ダイヤモンドの平均粒径はトップコート１７厚さの３〜５０％の範囲であることが望ましい。
【００７４】
なお、上記実施の形態１および本実施の形態２においては、それぞれ添加材粒子として炭化珪素、ダイヤモンドを用いているが、両者を混合して用いてもよいし、これらの粒子とアルミナ、シリカ等のセラミックス材料やカーボン、光輝材あるいは、マイカ等を混合して用いても何ら問題はなく、前述の通り、ご飯の非粘着性とプライマ上の印刷表示の視認性に対する検討を行った上でこれら添加物の添加量を決定することが重要である。
【００７５】
また、本発明においては、トップコート内部の表層側に添加材粒子を偏在させることが容易となり、前述のように、耐摩耗性の向上等の効果が得られる他、添加材粒子としてダイヤモンドを用いた場合には、トップコート内部の表層側に偏在した粒子が沸騰核になって、炊飯時に細かな泡が多く発生し、良好な対流を発生させる結果、良好な炊飯性能をもたらすが、以下この点について概説する。
【００７６】
フッ素樹脂は熱伝導率が低く、強い疎水性物質であり撥水性が高いため、フッ素樹脂をコーティングした鍋に水を入れて加熱すると、沸騰して生じてきた泡がなかなか表面から離脱せずに大きくなり、これが伝熱を妨げ対流を阻害する結果、炊飯結果に不具合をもたらすことがあった。
【００７７】
この点を改善するためには本来は親水性の物質をフッ素樹脂コートに添加して撥水性を下げることが考えられるが、親水性の物質を添加した場合には非粘着性が低下するなどの悪影響も懸念される。
【００７８】
一方、ダイヤモンドは疎水性物質であり、フッ素樹脂とのなじみもよく、非粘着性の悪化、表面からの脱落、吸水するといった悪影響の可能性も少ない。
【００７９】
また、フッ素樹脂の熱伝導率は、０．２６Ｗ／ｍ・ｋと極めて低いのに対し、本実施の形態で添加したダイヤモンドの熱伝導率は約２０００Ｗ／ｍ・ｋと極めて高く、この値は熱伝導率が高い金属とされるアルミニウムの約９倍、銅の約５倍である。
【００８０】
したがって、ダイヤモンドは極めて高い熱伝導率を有することから、特に、ダイヤモンド粒子を添加材粒子とした場合にはダイヤモンド粒子が沸騰核になって熱の放出点となり加熱時に細かな泡を生じやすくなる結果、鍋内の水に良好な対流を生じ、鍋内の米に均一に熱が伝えられるため炊きむらが無く、良好な炊飯性能を確保することができる。
【００８１】
（実施の形態３）
図２に示すように、添加材粒子が多い部位２０は、トップコート内部の表層側に添加材粒子として偏在させる炭化珪素かダイヤモンド、あるいはこれらの混合粒子が集中して存在する部位で、鍋２の底面に形成し、鍋２の側面上部になるほど添加材粒子が少なくなるように塗装して、添加材粒子が少ない部位２１を形成している。他の構成は上記実施の形態１または２と同じである。
【００８２】
ここで用いられる鍋２は、上記実施の形態１と同様に、厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレスに厚さ１．０ｍｍのアルミニウムを接合したクラッド材を基材としたものであり、フェライト系ステンレス側を外面にしてプレス加工して鍋形状にしたものである。
【００８３】
鍋２の内面のアルミニウム面には２層構成のフッ素樹脂コートが処理されているが、以下、このフッ素樹脂コートの処理について説明する。
【００８４】
基材を鍋形状にプレス成形し洗浄した後、鍋内面のアルミニウム表面にサンドブラストをかけ表面粗さＲａが３〜５μｍとなるように調整し、その後、フッ素樹脂と接着成分、顔料、光輝材を塗膜構成成分とした液状のプライマ塗料を成膜後膜厚が約１０μｍとなるよう塗装し１００℃で２０分間乾燥した。
【００８５】
プライマの乾燥が終了し十分に基材温度が下がったところで側面部のプライマ上にプライマの色とは異なる色のインクを用いて水位線表示部をパッド印刷により印刷し、その後、下部トップコート処理として顔料や光輝材等の添加物を含有しないフッ素樹脂の粉体塗料をプライマおよび水位線表示部の上に成膜後膜厚３５μｍとなるように塗装した。このとき、使用したフッ素樹脂はＰＦＡ粉体である。
【００８６】
ついで、添加材粒子として平均粒径１０μｍのダイヤモンドを１重量％含有したＰＦＡドライブレンド粉体塗料を塗装する。ここで、図２に示すように、鍋２の底面と側面下部に成膜後膜厚が約５μｍとなるように集中的に塗装し、側面部にはほとんど塗料が付着しないようにし、その後３８０℃で２０分間焼成処理してフッ素樹脂コートに成膜した。
【００８７】
上述のように塗装することで、添加材粒子であるダイヤモンドは鍋底面に集中して存在し、側面上部になるほどこれら添加材粒子が少なくなるので、米研ぎや洗浄による摩耗負荷がかかりやすい底面部に高い耐摩耗性を持たせることができるとともに、摩耗負荷が比較的少ない側面部には添加材粒子が少なく、添加材粒子が側面部の印刷表示を遮蔽することもないので、良好な視認性を確保することができる。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、添加材粒子としてダイヤモンドを用いたが、アルミナ、シリカ等のセラミックス材料やカーボン、光輝材あるいは、マイカ等を混合して用いても何ら問題はなく、前述の通り、ご飯の非粘着性とプライマ上の印刷表示の視認性に対する検討を行った上でこれら添加物の添加量を決定することが重要である。
【００８９】
また、本実施の形態においては、トップコート内部の表層側に添加材粒子を偏在させることが容易となり、前述のように、耐摩耗性の向上等の効果が得られる他、トップコート内部の表層側に偏在したダイヤモンド粒子が沸騰核になって、炊飯時に細かな泡が多く発生し、良好な対流を発生させる結果、良好な炊飯性能を確保できるという効果も生じる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる炊飯器は、鍋の基材に形成したフッ素樹脂コートのトップコート内部表層側に添加材粒子として炭化珪素やダイヤモンドを偏在させることにより、大幅な膜厚化を伴わなくとも高い耐摩耗性を有し、耐久性に優れ、しかも調理物の非粘着性と水位線の視認性をも十分に確保することができるので、基材の表面にフッ素樹脂コートを形成したホットプレートのプレートや電子レンジ等の加熱室の内壁面にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における炊飯器用鍋を具備した炊飯器の断面図（ｂ）同炊飯器用鍋の拡大断面図（ｃ）同炊飯器用鍋の要部拡大断面図
【図２】本発明の実施の形態３における炊飯器用鍋の断面図
【符号の説明】
【００９２】
１２ フェライト系ステンレス（基材）
１３ アルミニウム（基材）
１４ フッ素樹脂コート
１７ トップコート
１８ 添加材粒子
１９ クリア層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材内面にフッ素樹脂コートを形成し、前記フッ素樹脂コートのトップコート内部表層側には添加材粒子として少なくとも炭化珪素かダイヤモンドのいずれか一方を偏在させるとともに、前記トップコート内部下層側には前記添加材粒子を有しないクリア層を設けた鍋を備えた炊飯器。
【請求項２】
添加材粒子の炭化珪素の量は、１平方メートル当たり０．１〜１ｇとした請求項１記載の炊飯器。
【請求項３】
添加材粒子のダイヤモンドの量は、１平方メートル当たり０．０１〜１ｇとした請求項１記載の鍋を備えた炊飯器。
【請求項４】
添加材粒子の平均粒径は、トップコートの厚さの３〜５０％とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍋を備えた炊飯器。
【請求項５】
フッ素樹脂粉体に添加材粒子をマイクロカプセル化した粉体塗料を塗装した層をクリア層上に積層した請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍋を備えた炊飯器。
【請求項６】
添加材粒子は、鍋底面に集中して存在し、鍋側面上部になるほど少なくなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の鍋を備えた炊飯器。
【請求項１】
基材内面にフッ素樹脂コートを形成し、前記フッ素樹脂コートのトップコート内部表層側には添加材粒子として少なくとも炭化珪素かダイヤモンドのいずれか一方を偏在させるとともに、前記トップコート内部下層側には前記添加材粒子を有しないクリア層を設けた鍋を備えた炊飯器。
【請求項２】
添加材粒子の炭化珪素の量は、１平方メートル当たり０．１〜１ｇとした請求項１記載の炊飯器。
【請求項３】
添加材粒子のダイヤモンドの量は、１平方メートル当たり０．０１〜１ｇとした請求項１記載の鍋を備えた炊飯器。
【請求項４】
添加材粒子の平均粒径は、トップコートの厚さの３〜５０％とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の鍋を備えた炊飯器。
【請求項５】
フッ素樹脂粉体に添加材粒子をマイクロカプセル化した粉体塗料を塗装した層をクリア層上に積層した請求項１〜４のいずれか１項に記載の鍋を備えた炊飯器。
【請求項６】
添加材粒子は、鍋底面に集中して存在し、鍋側面上部になるほど少なくなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の鍋を備えた炊飯器。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１５１１４（Ｐ２００６−１５１１４Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１８９（Ｐ２００５−２１８９）
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【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１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【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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