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JPS6157872B2 - - Google Patents
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JPS6157872B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6157872B2
JPS6157872B2 JP53153921A JP15392178A JPS6157872B2 JP S6157872 B2 JPS6157872 B2 JP S6157872B2 JP 53153921 A JP53153921 A JP 53153921A JP 15392178 A JP15392178 A JP 15392178A JP S6157872 B2 JPS6157872 B2 JP S6157872B2
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JP
Japan
Prior art keywords
silicate
weight
water
parts
catalyst
Prior art date
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Expired
Application number
JP53153921A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5580763A (en
Inventor
Kunio Kimura
Atsushi Nishino
Kazunori Sonedaka
Yoshihiro Watanabe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Cookers (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、調理時に調理器の庫内壁に飛散して
汚れとなる油分を触媒で分解浄化する作用を有し
た自己浄化型被覆層に関する。 近年、各種調理器の普及と相まつて、自己浄化
作用を有する被覆層を有するものが市販されてい
る。これらの被覆層を大別すると、ガラス質フリ
ツトを結合剤としたホーロー質のもの、あるいは
ケイ酸塩を結合剤とした無機塗料のものになる。
前者の代表的なものは、特公昭49−33088号公報
にみられるように、触媒をフリツトの一成分とし
て、ガラス質物質と溶融合体したものを用いて金
属基質に担持するものである。一方、後者におい
ては、特公昭49−28120号公報にみられるよう
に、ケイ酸ナトリウムを結合剤として、触媒を分
散し金属基質に担持するものである。 これらの双方とも、それぞれ一長一短がある
が、製造法の観点、あるいは器物への適用範囲か
らみた場合は、ケイ酸塩を結合剤としたものの方
が優れている。その理由は、焼付温度が300℃程
度であること、基質金属の種類、厚み、形状を問
わないことなどである。これに対し、ホーロー質
のものは、焼成温度が800℃以上であるので、基
材の種類や形状、板厚が自ずと限定されてしまう
ことである。したがつてでき得れば、従来のケイ
酸塩を結合剤として自己浄化被覆層を使用するこ
とが望ましいのであるが、これにも問題がある。
それは、一つに、結合力が弱く、機械的な衝撃に
よつて基板から剥離してしまうことである。さら
にもう一つの重大な欠陥は、ケイ酸塩が水蒸気で
溶解してしまうことである。調理器で調理をした
場合、必ずといつていいほど水蒸気が発生する。
特に日本においてはオーブンの用途は、欧米諸国
と異なり、、焼肉などの比較的水蒸気の発生の少
ないものよりも、茶碗蒸しなど水蒸気を多量に発
生するものが多い。したがつて、欧米諸国では左
程問題にならないケイ酸塩を結合剤とした自己浄
化被覆層は日本では経年変化により、剥離、溶
出、腐食などが生じてくる。 本発明は、上述した従来のケイ酸塩を結合剤と
した自己浄化被覆の欠点を改良したものである。
すなわち本発明は、水溶性ケイ酸塩と触媒とリン
酸もしくはリン酸塩ならびにアルミナ及び酸化マ
グネシウムよりなる群から選択される少なくとも
1種とからなることを特徴とするものである。 本発明でいう水溶性ケイ酸塩とは、一般式が
M2O・xSiO2・yH2O(Mは周期律表第1A族に属
する金属)で表されるもので、ケイ酸ナトリウ
ム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウムなどであ
る。その他、第3級アミンケイ酸塩、第4級アン
モニウムケイ酸塩、グアニジンケイ酸塩などがあ
るが余り一般的でなく、価格も高いので、本発明
には好ましくない。これらのケイ酸塩は単独でも
用いられるし、2種以上併用してもよい。一般式
におけるxの値は、通常1〜5程度であり、yの
値は最終的に得られる組成物に適当な粘性を与え
るものであるから、特に制限はない。 アルカリケイ酸塩の硬化機構は、ケイ酸ナトリ
ウムを例にとると、シリケートアニオン(Si
(OH)2− が凝集体を形成し、その間隙にNa+
OH-、H2Oを含む状態から、さらに加熱が進むと
Si−O-基ができ、縮合が起こりSi−O−Si結合が
生成し、シロキサン結合を形成して固化する。系
中に存在するNa+はシロキサン結合の作る三次元
のかごの中に封じ込められた状態となり固定化さ
れる。しかしながら、これを水中もしくは水蒸気
中に長時間暴露した場合、このNa+は水中に遊離
し、次第にシロキサン結合が崩壊してしまう。以
上がケイ酸塩を結合剤とした場合の付着強度の弱
さや、耐水性が劣る理由である。 本発明は、これに対しリン酸もしくはリン酸塩
を添加することによつて、ケイ酸塩の付着強度、
耐水性を向上させようとするものである。本発明
でいうリン酸塩は、例えば第1リン酸アルミニウ
ム、第2リン酸アルミニウム、第3リン酸アルミ
ニウム、第A族の金属の第1リン酸塩、第2リ
ン酸塩、第3リン酸塩を含んでいる。これらのリ
ン酸およびリン酸塩はケイ酸塩中にあつて以下の
反応式(1)あるいは(2)によつてケイ酸塩のNa+
K+、Li+を不溶性塩にして固定するものと思われ
る。 M++H2PO4 -+nSi(OH)4 →MH2PO4・nH4SiO4 (1) 3M++PO4 3-→M3PO4 (2) ここでMはNa、Li、Kを表している。 このようにリン酸もしくはリン酸塩化合物は、
ケイ酸塩を不溶化するには非常に優れているが、
これをそのまま結合剤のケイ酸塩と混合すると、
リン酸系化合物の活性が強すぎるため、すぐに硬
化がはじまり、実用上支障がある。したがつて、
リン酸系化合物を用いる場合は、アルミナ、酸化
マグネシウムのいずれかを添加して反応性を緩慢
にする必要がある。このような化合物が存在する
場合、リン酸塩とケイ酸塩の反応は緩やかで、貯
蔵安定性にすぐれている。 次に、自己浄化被覆層を構成する触媒について
述べる。触媒は調理中に飛散した油分を酸化浄化
するものであれば何でも使用できる。最も一般的
なものは、Cu、Mn、Co、Ni、Fe、Crなどの遷
移金属の酸化物であるが、この他に、脂肪酸の分
解に寄与するものであれば何でも使用できる。例
として、ゼオライト、アルミン酸石灰、ケイ酸カ
ルシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、その
他アルカリ土類金属化合物なども脂肪酸の分解に
は効果がある。 触媒の他に、多孔質を増大させる目的で、種々
の耐火性充填材を添加することも任意である。耐
火性充填材としては、SiO2、Al2O3、MgO、CaO
などの他、これらを一成分とする鉱物も用いう
る。 (1) 主 剤 例 1 ケイ酸ナトリウム(x=2)30重量%水溶液
100重量部 触媒− γ−MnO2 50 〃 触媒− CuO 20 〃 アルミナ 100 〃 上記原料をボールミルで混合する。 例 2 ケイ酸カリウム(x=3)30重量%水溶液
100重量部 触媒− フエライト(Fe−Mn−Zn系)
50重量部 触媒− アルミン酸石灰 40 〃 MgO 100 〃 上記原料をボールミルで混合する。 (2) 硬化剤 例 1 リン酸(89%) 170重量部 アルミナ 30 〃 酸化亜鉛 27 〃 塩化マグネシウム 40 〃 チタン酸亜鉛 40 〃 水 100 〃 上記の原料をニーダーで混合し、150℃で3
時間焼成した後、粉砕して得たもの100重量部
に対し、ケイ酸ソーダ20重量部および酸化チタ
ン10重量部を加え、ボールミルで13時間粉砕混
合して、スラリー状の硬化剤を得た。 例 2 リン酸(89%) 10重量部 第1リン酸アルミニウム 8 〃 酸化亜鉛 10重量部 塩化カルシウム 7 〃 ケイ酸カルシウム 5 〃 水 18 〃 上記の原料をニーダーで混合し、300℃で2
時間焼成した後、粉砕して得たもの100重量部
に対しケイ酸カリウム10重量部を加えてボール
ミルで18時間粉砕混合した。 実施例 1 主剤(例1の主剤) 100重量部 硬化剤(例1の硬化剤) 100 〃 水 70 〃 上記の材料を混合し、厚み0.8mm、大きさ10×
10cmのアルミナイズド鋼板上にスプレーガンで塗
布し、250℃で30分間焼付けた。 この試験片に、ラードを100mg付着させ、200
℃、250℃、300℃で各30分間加熱した場合の重量
減の割合を浄化率で表すと、各々25%、75%、98
%であつた。 また、密着性をみるために、試験片を被覆層を
外側にして180゜に折り曲げた。この結果、基板
と被覆層間の剥離は認められなかつた。耐水性を
みるために、この試験片を、沸騰水中で10時間煮
沸した場合の重量減は0.8mg/cm2であつた。表面硬
度は銅片で傷付けた場合、銅が削り取られた。参
考例としては、主剤のみを塗布し、焼付けた場合
は沸騰水中で3時間溶解剥離した。 実施例 2 主剤(例2の主剤) 100重量部 硬化剤(例2の硬化剤) 100 〃 水 70 〃 実施例 3 主剤(例1の主剤) 100重量部 硬化剤(例2の硬化剤) 100 〃 水 70 〃 実施例 4 主剤(例2の主剤) 100重量部 硬化剤(例1の硬化剤) 100 〃 水 70 〃 実施例 5 次の原料をボールミルで1時間粉砕混合する。 ケイ酸ナトリウム(x=2)30重量%水溶液
100重量部 触媒γ−二酸化マンガン 50 〃 ゼオライト 30 〃 アルミナ 100 〃 リン酸アルミニウム 5 〃 ケイ酸カルシウム(CaSiO3) 3 〃 上記実施例2〜5の組成の被覆層形成材を用い
て実施例1と同様にして試験片を作成し、性能評
価をした。 ラードの浄化率および沸騰水中での重量減を次
表に示す。180゜の折り曲げではいずれも被覆層
の剥離は認められず、表面硬度も充分であつた。
The present invention relates to a self-purifying coating layer that has the effect of using a catalyst to decompose and purify oil that scatters and becomes dirt on the inner wall of a cooking appliance during cooking. In recent years, with the spread of various types of cooking appliances, appliances having a coating layer with a self-cleaning effect have become commercially available. These coating layers can be broadly classified into enamel coatings using glass frit as a binder, and inorganic paint coatings using silicate as a binder.
A typical example of the former method, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-33088, is one in which the catalyst is supported on a metal substrate using a molten mixture with a glassy substance as a component of the frit. On the other hand, in the latter method, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-28120, a catalyst is dispersed and supported on a metal substrate using sodium silicate as a binder. Both of these have their own merits and demerits, but from the viewpoint of the manufacturing method or the scope of application to objects, those using silicate as a binder are superior. The reasons for this are that the baking temperature is approximately 300°C and that the type, thickness, and shape of the substrate metal does not matter. On the other hand, since the firing temperature for enamel is 800°C or higher, the type, shape, and thickness of the base material are naturally limited. It would therefore be desirable, if possible, to use a self-cleaning coating layer with conventional silicates as binders, but this also has its problems.
One of the reasons for this is that the bonding force is weak and the material peels off from the substrate due to mechanical impact. Yet another serious drawback is that silicates dissolve in water vapor. When cooking in a cooker, a considerable amount of water vapor is always generated.
Particularly in Japan, ovens are used for foods that generate a large amount of steam, such as chawanmushi, rather than for foods that generate relatively little steam, such as grilled meat, unlike in Western countries. Therefore, in Japan, self-purifying coating layers using silicate as a binder, which are not so problematic in Western countries, are subject to peeling, elution, corrosion, etc. due to aging. The present invention improves upon the drawbacks of the conventional silicate-based self-cleaning coatings mentioned above.
That is, the present invention is characterized by comprising a water-soluble silicate, a catalyst, phosphoric acid or a phosphate, and at least one member selected from the group consisting of alumina and magnesium oxide. The water-soluble silicate referred to in the present invention has a general formula of
It is represented by M2O.xSiO2.yH2O (M is a metal belonging to Group 1A of the periodic table), and includes sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, etc. In addition, there are tertiary amine silicates, quaternary ammonium silicates, guanidine silicates, etc., but these are not very common and are expensive, so they are not preferred in the present invention. These silicates may be used alone or in combination of two or more. The value of x in the general formula is usually about 1 to 5, and the value of y is not particularly limited as it provides appropriate viscosity to the final composition. Taking sodium silicate as an example, the curing mechanism of alkali silicates is based on silicate anions (Si
(OH) 2-6 forms aggregates, and Na + ,
As heating progresses further from a state containing OH - and H 2 O,
Si-O - groups are formed, condensation occurs to form Si-O-Si bonds, and siloxane bonds are formed to solidify. Na + present in the system becomes trapped and immobilized in a three-dimensional cage created by siloxane bonds. However, if this is exposed to water or steam for a long time, this Na + will be liberated in the water, and the siloxane bonds will gradually collapse. These are the reasons why adhesive strength is weak and water resistance is poor when silicate is used as a binder. The present invention improves the adhesion strength of silicate by adding phosphoric acid or phosphate.
This is intended to improve water resistance. The phosphates used in the present invention include, for example, primary aluminum phosphate, secondary aluminum phosphate, tertiary aluminum phosphate, primary phosphate, secondary phosphate, and tertiary phosphate of group A metals. Contains salt. These phosphoric acids and phosphates are present in silicate, and Na + of silicate,
It seems that K + and Li + are fixed as insoluble salts. M + +H 2 PO 4 - +nSi(OH) 4 →MH 2 PO 4・nH 4 SiO 4 (1) 3M + +PO 4 3- →M 3 PO 4 (2) Here, M represents Na, Li, and K. ing. Thus, phosphoric acid or phosphate compounds are
It is very good for insolubilizing silicates, but
If you mix this directly with the binder silicate,
Since the activity of the phosphoric acid compound is too strong, curing begins immediately, which poses a practical problem. Therefore,
When using a phosphoric acid compound, it is necessary to add either alumina or magnesium oxide to slow down the reactivity. When such a compound is present, the reaction between phosphate and silicate is slow and storage stability is excellent. Next, the catalyst constituting the self-purifying coating layer will be described. Any catalyst can be used as long as it oxidizes and purifies the oil scattered during cooking. The most common are transition metal oxides such as Cu, Mn, Co, Ni, Fe, and Cr, but anything else that contributes to the decomposition of fatty acids can be used. For example, zeolite, lime aluminate, calcium silicate, titanium oxide, zirconium oxide, and other alkaline earth metal compounds are also effective in decomposing fatty acids. In addition to the catalyst, various refractory fillers may optionally be added for the purpose of increasing porosity. Refractory fillers include SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, CaO
In addition to the above, minerals containing these as one component can also be used. (1) Base agent Example 1 Sodium silicate (x=2) 30% by weight aqueous solution
100 parts by weight Catalyst - γ-MnO 2 50 Catalyst - CuO 20 Alumina 100 The above raw materials are mixed in a ball mill. Example 2 Potassium silicate (x=3) 30% by weight aqueous solution
100 parts by weight catalyst - Ferrite (Fe-Mn-Zn system)
50 parts by weight catalyst - lime aluminate 40 〃 MgO 100 〃 The above raw materials are mixed in a ball mill. (2) Hardening agent Example 1 Phosphoric acid (89%) 170 parts by weight Alumina 30 Zinc oxide 27 Magnesium chloride 40 Zinc titanate 40 Water 100 Mix the above raw materials in a kneader and heat at 150℃.
After baking for an hour, 20 parts by weight of sodium silicate and 10 parts by weight of titanium oxide were added to 100 parts by weight of the pulverized product, and the mixture was pulverized and mixed in a ball mill for 13 hours to obtain a curing agent in the form of a slurry. Example 2 Phosphoric acid (89%) 10 parts by weight Monoaluminum phosphate 8 Zinc oxide 10 parts by weight Calcium chloride 7 Calcium silicate 5 Water 18 The above raw materials were mixed in a kneader and heated to 300°C.
After baking for an hour, 10 parts by weight of potassium silicate was added to 100 parts by weight of the pulverized product, and the mixture was pulverized and mixed in a ball mill for 18 hours. Example 1 Main ingredient (main ingredient in Example 1) 100 parts by weight Hardening agent (hardening agent in Example 1) 100 〃 Water 70 〃 The above materials were mixed, thickness 0.8 mm, size 10×
It was applied onto a 10 cm aluminized steel plate using a spray gun and baked at 250°C for 30 minutes. 100 mg of lard was attached to this test piece, and 200 mg of lard was attached to it.
℃, 250℃, and 300℃ for 30 minutes each, the percentage of weight loss expressed as a purification rate is 25%, 75%, and 98%, respectively.
It was %. In addition, to check the adhesion, the test piece was bent at 180° with the coating layer on the outside. As a result, no peeling between the substrate and the coating layer was observed. To examine water resistance, this test piece was boiled in boiling water for 10 hours, and the weight loss was 0.8 mg/cm 2 . When the surface hardness was scratched with a piece of copper, the copper was scraped off. As a reference example, when only the base agent was applied and baked, it was dissolved and peeled off in boiling water for 3 hours. Example 2 Base resin (base resin in Example 2) 100 parts by weight Hardener (hardener in Example 2) 100 Water 70 Example 3 Base resin (base resin in Example 1) 100 parts by weight Hardener (hardener in Example 2) 100 〃 Water 70 〃 Example 4 Base ingredient (Main ingredient of Example 2) 100 parts by weight Hardening agent (Hardening agent of Example 1) 100 〃 Water 70 〃 Example 5 The following raw materials were pulverized and mixed in a ball mill for 1 hour. Sodium silicate (x=2) 30% by weight aqueous solution
100 parts by weight catalyst γ-manganese dioxide 50 〃 Zeolite 30 〃 Alumina 100 〃 Aluminum phosphate 5 〃 Calcium silicate (CaSiO 3 ) 3 〃 Using the coating layer forming materials having the compositions of Examples 2 to 5 above, Example 1 and Test pieces were prepared in the same manner and performance evaluation was performed. The purification rate of lard and its weight loss in boiling water are shown in the following table. When bent at 180°, no peeling of the coating layer was observed, and the surface hardness was sufficient.

【表】 上記の実施例では基材としてアルミナイズ鋼板
を用いたが、本発明の被覆層の適用できる基材は
これに限定されるものでない。また、耐食層とし
てホーロー掛けを施したものも使用できる。 以上のように、本発明はケイ酸塩を結合剤とす
る自己浄化型被覆層の特に密着性および耐水性を
改善するものである。
[Table] Although an aluminized steel plate was used as the base material in the above examples, the base material to which the coating layer of the present invention can be applied is not limited to this. Furthermore, a material coated with enamel can also be used as a corrosion-resistant layer. INDUSTRIAL APPLICATION As mentioned above, this invention improves especially the adhesiveness and water resistance of the self-cleaning type coating layer which uses a silicate as a binder.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 水溶性ケイ酸塩と触媒とリン酸もしくはリン
酸塩、ならびにアルミナ及び酸化マグネシウムよ
りなる群から選択される少なくとも1種とから構
成したことを特徴とする自己浄化型被覆層。 2 水溶性ケイ酸塩が、ケイ酸ナトリウム、ケイ
酸リチウムおよびケイ酸カリウムよりなる群から
選択される少なくとも1種である特許請求の範囲
第1項記載の自己浄化型被覆層。
[Claims] 1. A self-purifying coating comprising a water-soluble silicate, a catalyst, phosphoric acid or a phosphate, and at least one member selected from the group consisting of alumina and magnesium oxide. layer. 2. The self-cleaning coating layer according to claim 1, wherein the water-soluble silicate is at least one selected from the group consisting of sodium silicate, lithium silicate, and potassium silicate.
JP15392178A 1978-12-12 1978-12-12 Selffcleaning type coating layer Granted JPS5580763A (en)

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