JP2007170754A - 調理器用トッププレートおよびその製造方法 - Google Patents

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耕司 池上
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Abstract

【課題】機械強度、美観および清掃性を損なうことなく、照明等から発生する光を適切に散乱する調理器用トッププレートを提供することを課題とする。また、これらの特性が付与された調理器用トッププレートを容易に作製することができる調理器用トッププレートの製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートにおいて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に粗面を形成し、その粗面の平均表面粗さ（Ｒａ）を０．１〜２０μｍとする。また、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートの製造方法において、サンドブラスト法を用いて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面を切削した後、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位をエッチングする。
【選択図】図１

Description

本発明は、調理器用トッププレートおよびその製造方法、特にラジエントヒーターやハロゲンヒーターを用いた赤外線加熱調理器、電磁加熱（ＩＨ）調理器、ガス調理器のトッププレートおよびその製造方法に関するものである。
家庭用や業務用の調理器として、従来からのガスコンロを採用したガス調理器だけでなく、ラジエントヒーターやハロゲンヒーターを採用した赤外線加熱調理器、電磁加熱調理器が使用されるようになってきた。例えば、電磁加熱調理器に用いられるトッププレートには、熱効率、安全性、熱衝撃性の点から、電磁誘導加熱量が小さく、低熱膨張であるガラス、セラミックス、結晶化ガラス等の材料が使用されてきた。
また、トッププレートとして、琺瑯やステンレスを使用していたガス調理器においても、材料の美観や清掃性が優れていることから、低熱膨張のガラス、セラミックス、結晶化ガ
ラス等の非金属系材料が使用されるようになってきた。特に、結晶化ガラスは、熱衝撃に強く、機械強度や美観も良好であることから、調理器用トッププレートの基板（基材）として理想的な特性を備えている。
ところで、調理器用トッププレートの本来の役割は、加熱装置に対して、水、調味料、食品等が飛散するのを防止することである。それに加えて、近年、調理器用トッププレートの多機能化、美観向上等のため、結晶化ガラス等の基板の表面（調理器の外部側に臨む面および調理器の内部側に臨む面）に種々の処理や膜付け等が行われるのが通例となっている。
例えば、加熱装置や配線等の調理器の内部構造を隠蔽して美観を向上させる目的のため、透明な低膨張ガラスからなる基板の表面に印刷法を用いて遮光膜を形成する方法が利用されている。下記の特許文献１には、透明な低膨張結晶化ガラス基板の表面に、貴金属と卑金属からなるラスター彩の被膜を設けたトッププレートが記載されている。
しかし、結晶化ガラス基板自体が光沢を有することに加えて、特許文献１記載のラスター彩の被膜等は、被膜自体が光沢を有するため、調理器用トッププレートの表面に室内の照明等の光が反射し、眩しくなる等の問題があった。光の反射により眩しくなると、調理器用トッププレートを用いて調理を行う場合、作業がしにくいとともに、操作ミス等でヤケド等を引き起こす原因ともなり得るため、調理器用トッププレートに光の反射を抑制する効果（防眩性）を付与することは重要であると考えられる。なお、室内の照明等の強度を低下させれば、光の反射をある程度抑制することは可能であるが、上述の作業がしにくいといった問題点は依然として残存することとなる。
この問題を解決する方法として、防眩性を持った散乱膜を結晶化ガラス基板の表面に形成することが最も簡便な方法であると考えられるが、そのような膜は技術的に困難であり、未だ実用化に至っていないのが実情である。
そこで、結晶化ガラス基板の表面にサンドブラスト処理を施すことで、その表面に粗面を形成する方法が検討されていた。この粗面の凹凸形状を利用することにより、室内の照明等から生じる光を散乱させ、眩しくなる等の問題を回避できると考えられる。
また、別の方法として、有機樹脂系被膜によって結晶化ガラス基板の表面に粗面を形成する方法が用いられている。上記と同様に、この粗面の凹凸形状を利用することにより、室内の照明等から生じる光を散乱させ、眩しくなる等の問題を回避することができる。
さらに、別の方法として、特許文献２によると、ガラス基板の表面をフッ酸等の強酸でエッチングすることにより、ガラス基板の表面に粗面を形成する方法が用いられている。
一方、近年、消費者の志向も多様となり、調理器用トッププレートの外観も重要な要素となっている。とりわけ、乳白色の調理器用トッププレートは、消費者に好まれている。上述の通り、調理器の外部側に臨む結晶化ガラスの表面（使用面）に粗面を形成すると、その表面で照明等の光が散乱する。その光の散乱の影響で調理器用トッププレート全体が乳白色となり、外観意匠性や美観が向上するとともに、乳白色は消費者に対して清潔感を与えるため、調理器用トッププレートの付加価値の向上といった付随的効果も期待できることとなる。
特公平７―１７４０９号公報 特開２００５−１７９１３２号公報
既述の通り、調理器用トッププレートの表面に室内の照明等の光が反射し、眩しくなる等の問題があった。光の反射により眩しくなると、調理器用トッププレートを用いて調理を行う場合、作業がしにくいとともに、操作ミス等でヤケド等を引き起こす原因ともなり得るため、調理器用トッププレートに光の反射を抑制する効果（防眩性）を付与することは重要な技術的課題であった。
また、サンドブラスト処理により結晶化ガラス基板の表面に粗面を形成する方法は、ブラスト材の残渣や結晶化ガラスの破壊片等が必然的に発生するため、それらの除去が必要であり、ブラスト材の残渣や結晶化ガラスの破壊片等が微細粒であることを勘案すると、結晶化ガラス基板を入念に洗浄する必要がある。加えて、結晶化ガラス基板に発生した微細クラック内にブラスト材の残渣や結晶化ガラスの破壊片等の微細粒が入り込むため、結晶化ガラス基板を洗浄することが一層困難になる。
図２にサンドブラスト処理により、調理器の外部側に臨む結晶化ガラス１１からなる基板の表面１１ａに粗面を形成した時の調理器用トッププレート１０の概念図を示す。図２から明らかなように、表面１１ａに形成された粗面は、凹凸先端部分（山の部分）が鋭いため、その部分が物理的衝突等によって破壊されやすくなっている。また、表面１１ａに形成された粗面は、凹凸後端部分（谷の部分）の角度が鋭いため、その部分がクラックの起点になりやすく、調理器用トッププレートの機械強度を低下させる要因となる。
上述の通り、上記の不具合を解消する目的で結晶化ガラス基板の表面に有機樹脂被膜を形成し、粗面を形成する方法も検討されている。しかし、調理器用トッププレートはその使用時（つまり、調理時）に結晶化ガラスの表面が加熱され、部分的に表面温度が最高４００℃に上昇することもあり、一般的に、耐熱性樹脂は、このような高温で軟化変形するため、結晶化ガラスの表面に形成した凹凸形状が次第に平滑になり、照明等の光を散乱する機能が次第に失われるばかりでなく、有機樹脂自身が燃焼し、火災やヤケド等の深刻な事態を招来し得る。さらには、有機樹脂の燃焼によって、調理器用トッププレートが黒色化し、美観面が著しく損なわれる問題も生じていた。したがって、結晶化ガラス基板の表面に有機樹脂の被膜を形成する方法は、その使用および適用範囲が著しく制約される。
さらに、ガラス基板の表面をフッ酸等の強酸でエッチングする方法は、ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を適切に形成することができず、換言すればガラス基板に形成された凹凸形状が滑らかになりすぎる傾向があるため、光の散乱を効率よく行うことが困難であった。特許文献２に記載のガラス基板は、ガラス基板の表面がフッ酸等の強酸でエッチングされているが、ガラス基板の平均表面粗さは、実施例によると０．３０９７〜０．６４６３ｎｍと非常に滑らかであり、十分に光を散乱させることができず、防眩性がほとんど得られない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートにおいて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に形成される凹凸形状を適切な状態とし、機械強度、美観および清掃性を損なうことなく、照明等から発生する光を適切に散乱する調理器用トッププレートを提供することを課題とする。また、これらの特性が付与された調理器用トッププレートを容易に作製することができる調理器用トッププレートの製造方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記問題点を解決するために種々検討した結果、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートにおいて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に粗面を形成し、その粗面の平均表面粗さ（Ｒａ）を０．１〜２０μｍとすることで上記課題を解決し、本発明を提案するに至った。なお、本発明の表面粗さは、中心線粗さを指す。
結晶化ガラスは、３０〜７５０℃の範囲の熱膨張係数が小さく、熱衝撃に強い特長を有している。また、結晶化ガラスは、機械強度や美観に優れるとともに、表面に容易に機能膜等を形成できる。さらに、一般的に、結晶化ガラスは、有機樹脂で組成される耐熱性樹脂に比べ耐熱性が高い。したがって、調理器用トッププレートの基材として、結晶化ガラスを使用する利点は大きい。なお、結晶化ガラスは、サンドブラスト法で容易に表面を切削することができるとともに、フッ酸含有溶液で容易にエッチングすることができる。
本発明の調理器用トッププレートは、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に粗面を形成し、その粗面の平均表面粗さを０．１〜２０μｍに規制している。形成した粗面の平均表面粗さを上記の値に規制すると、照明等から発生する光を適切に散乱させることが可能となり、調理器用トッププレートに適切な防眩性を付与することが可能となる。また、調理器用トッププレートの平均表面粗さを上記範囲とすると、照明等から発生する光が適切に散乱するため、調理器用トッププレートの外観が乳白色となり、外観意匠性や美観が向上するとともに、需要者に対し、乳白色から想起される清潔感等を与えることが可能となる。なお、粗面の最大平均粗さ（Ｒｍａｘ）は、調理器用トッププレートの防眩性と必ずしも相関しない。
本発明の調理器用トッププレートにおいて、粗面を結晶化ガラスの表面全体に形成する必要はない。しかし、結晶化ガラスの一方の表面において、その表面積の４０％以上を粗面としなければ、調理器用トッププレートに十分な防眩性を付与ことが困難となる。また、粗面は、調理器用トッププレートの用途に応じて、必要な箇所に形成すればよい。
また、本発明者らは、上記問題点を解決するために種々検討した結果、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートの製造方法において、サンドブラスト法を用いて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面を切削した後、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位をエッチングすることで上記課題を解決し、本発明を提案するに至った。
上述の通り、サンドブラスト法は、結晶化ガラス基板の表面に粗面を形成することができる。この粗面を利用することにより、室内の照明等から生じる光を散乱させ、眩しくなる等の問題を回避することが可能となる。また、サンドブラスト法によれば、粗面を形成しない部位に耐サンドブラスト性を有するレジストパターン等を形成すれば、結晶化ガラスの適切な箇所だけに粗面を形成することもできる。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、サンドブラスト法を用いて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面を切削した後、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位をエッチングする。このような方法を適用すれば、ブラスト材の残渣や結晶化ガラスの破壊片等が微細粒であることを勘案すると、サンドブラストでブラスト材の残渣や結晶化ガラスの破壊片等が発生しても、それらはフッ酸含有溶液で容易に溶解するため、容易に除去できる。その結果、製造工程の簡略化、洗浄工程の簡素化を達成することができ、調理器用トッププレートのコストを低下させることが可能となる。また、サンドブラスト法は、切削砂を物理的に結晶化ガラスの表面に衝突させる方法であるため、結晶化ガラスの表面に微細クラックが不可避的に発生する。しかし、本発明の製造方法によれば、サンドブラストの後に形成された粗面をフッ酸含有溶液でエッチングするため、微細クラックの個数が激減し、調理器用トッププレートの機械強度を維持することが可能になるとともに、調理器用トッププレートの衝撃破壊等を可及的に抑止することが可能となる。
上述の通り、ガラス基板をフッ酸含有溶液によってエッチングすると、ガラス基板の平均表面粗さを適切に形成することができず、換言すればガラス基板に形成された粗面の凹凸形状が滑らかになりすぎる傾向があるため、光の散乱を効率よく行うことが困難であった。しかし、本発明の調理器用トッププレートの製造方法によれば、結晶化ガラスの粗面は、概ねサンドブラスト法で形成されるため、粗面の平均表面粗さを適切な範囲に調節することができる。したがって、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、サンドブラスト法とフッ酸含有溶液によるエッチングの利点を一挙に享受できることに加えて、両者の欠点を補うことができる。さらに、サンドブラストによる結晶化ガラスの表面の切削およびフッ酸含有溶液によるエッチングは、ともに短時間の工程で処理を行うことができ、調理器用トッププレートの製造効率の向上を図ることができる。
具体的には、上記の目的を達成するために、本発明の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートにおいて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に粗面が形成され、前記粗面の平均表面粗さが０．１〜２０μｍであることに特徴付けられる。さらに、本発明の調理器用トッププレートにおいて、粗面を形成する方法に特に制約はないが、サンドブラスト法によれば、容易に粗面の平均表面粗さを０．１〜２０μｍとすることができる。
第二に、本発明の調理器用トッププレートは、粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径が０．０１〜１０μｍであることに特徴付けられる。粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径は、例えば投影機等の寸法計測装置を使用することによって、測定することが可能である。その測定に際しては、少なくとも５検体以上の計測を行い、平均曲率半径を算出する必要がある。
第三に、本発明の調理器用トッププレートは、グロス値が３０〜９０％であることに特徴付けられる。なお、本発明でいう「グロス値」は、ＪＩＳ−Ｚ８７４１に準拠した方法により測定した値を指す。
第四に、本発明の調理器用トッププレートは、粗面が調理器の外部側に臨む面に形成されていることに特徴付けられる。ここで、「調理器の外部側に臨む面」とは、使用に供される面を指す。
第五に、本発明の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスがＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスであることに特徴付けられる。
第六に、本発明の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスが質量％表示で、ＳｉＯ2 ６３〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 １５〜２５％、Ｌｉ2Ｏ １〜５％、ＭｇＯ ０〜４％、ＺｎＯ ０〜５％、ＴｉＯ2 ０〜６％、ＺｒＯ2 ０〜３％、Ｐ2Ｏ5 ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ０〜２％、Ｋ2Ｏ ０〜２％の組成を含有することに特徴付けられる。
第七に、上記の目的を達成するために、本発明は、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートの製造方法において、サンドブラスト法を用いて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面を切削した後、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位をエッチングすることに特徴付けられる。
第八に、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位を平均表面粗さ（Ｒａ）０．１〜２０μｍにまでエッチングすることに特徴付けられる。
第九に、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、結晶化ガラスがＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスであることに特徴付けられる。
第十に、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、結晶化ガラスが質量％表示で、ＳｉＯ2 ６３〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 １５〜２５％、Ｌｉ2Ｏ １〜５％、ＭｇＯ ０〜４％、ＺｎＯ ０〜５％、ＴｉＯ2 ０〜６％、ＺｒＯ2 ０〜３％、Ｐ2Ｏ5 ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ０〜２％、Ｋ2Ｏ ０〜２％の組成を含有することに特徴付けられる。
第十一に、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、サンドブラスト法は、最大粒径が１０〜７５μｍの切削砂を用いることに特徴付けられる。
第十二に、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、質量％表示で、前記フッ酸含有溶液のフッ酸濃度が１〜２０％であることに特徴付けられる。
第十三に、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、フッ酸含有溶液の溶液温度が４０℃未満であることに特徴付けられる。
以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の調理器用トッププレートにおいて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に粗面を形成し、粗面の平均表面粗さは、０．１〜２０μｍ、好ましくは０．１〜１５μｍ、より好ましくは０．１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．１〜７μｍ、最も好ましくは０．２〜４μｍである。粗面の平均表面粗さが０．１μｍよりも小さいと、調理器用トッププレートの防眩性が乏しくなる。また、平均表面粗さが小さいと、調理器用トッププレートの使用時に発生する油汚れや鍋等の吹きこぼれによる汚れ等が浸入した場合、これらを清掃することが困難になる。さらに、光の散乱が乏しくなり、調理器用トッププレートが乳白色の色合いにならず、結果として美観が損なわれる等の問題が生じる。一方、粗面の平均表面粗さが２０μｍよりも大きいと、切削砂で切削する時間等を長くしなければならないため、製造効率が悪化する等の不具合がある。なお、切削砂で切削する時間を短くするためには、ブラスト圧、ブラスト径、ブラストレート等を大きくする必要があり、そうすると結晶化ガラスの表面に発生する微細クラックが進展し、破壊に至る危険性が高くなる。
本発明の調理器用トッププレートは、形成された粗面の凹凸先端部分（凹凸の山の部分）の平均曲率半径が０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜７μｍである。粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径を上記のように規定すると、結晶化ガラスの表面に発生する微細クラックの個数が激減し、調理器用トッププレートの機械強度を維持できるとともに、調理器用トッププレートの衝撃破壊等を可及的に抑止することが可能となる。粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径が０．０１μｍより小さいと、その部分が物理的衝突等によって破壊されやすくなるとともに、凹凸の先端が先鋭であるために、この部分に手が触れると切創する危険性が高くなる。粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径が１０μｍより大きい場合、結晶化ガラスの加工時間が長くなり、調理器用トッププレートの生産効率が低下する。
本発明の調理器用トッププレートは、形成された粗面の凹凸後端部分（凹凸の谷の部分）の平均曲率半径が０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．０５〜７μｍである。粗面の凹凸後端部分の平均曲率半径を上記のように規定すると、結晶化ガラスの表面に発生する微細クラックの個数が激減し、調理器用トッププレートの機械強度を維持することができるとともに、調理器用トッププレートの衝撃破壊等を可及的に抑止することが可能となる。粗面の凹凸後端部分の平均曲率半径が０．０１μｍより小さいと、その部分がクラックの起点になりやすい。粗面の凹凸後端部分の平均曲率半径が１０μｍより大きい場合、結晶化ガラスの加工時間が長くなり、調理器用トッププレートの生産効率が低下する。
本発明の調理器用トッププレートは、グロス値が３０〜９０％、好ましくは４０〜８０％、更に好ましくは５０〜７０％である。グロス値を上記の値に規制すると、照明等から発生する光を適切に散乱させることが可能となり、調理器用トッププレートに適切な防眩性を付与することが可能となる。また、調理器用トッププレートのグロス値を上記範囲とすると、照明等から発生する光が適切に散乱するため、調理器用トッププレートの外観が乳白色となり、外観意匠性や美観が向上するとともに、需要者に対し、乳白色から想起される清潔感等を付与することが可能となる。グロス値が３０％未満であると乳白色の光沢がなくなり、見栄えが悪くなり、調理器用トッププレートの美観が損なわれる。また、グロス値が９０％より大きいと、室内の照明等の反射が多くなり、調理時等において眩しくなる等の不具合が生じる。さらに、調理器用トッププレートのグロス値を４０〜８０％に規制すると、結晶化ガラスの表面に光沢を有する被膜を形成したとしても、調理器用トッププレートに防眩性を付与することが可能となる。
本発明の調理器用トッププレートは、粗面を調理器の外部側に臨む結晶化ガラスの表面（使用面）に形成することが好ましい。需要者の視覚に訴える効果は、使用面の方が大きいため、調理器用トッププレートの防眩性や美観向上の効果を最大限に享受することができる。なお、本発明の調理器用トッププレートは、粗面を調理器の内部側に臨む結晶化ガラスの表面（非使用面）に形成する態様を排除するものではない。調理器の内部側に臨む結晶化ガラスの表面に粗面を形成すると、調理器の外部側に臨む結晶化ガラスの表面が平滑になるため、そうすることで油汚れや調理なべの吹き零れ等の清掃が行いやすくなる利点はあるが、調理器の外部側に臨む結晶化ガラスの表面に酸化物被膜を形成する態様に比べ、照明等からの光を散乱する効果が劣ることに加え、調理器用トッププレートの美観向上の効果も劣ることになる。
本発明の調理器用トッププレートは、基材としてＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスを用いるのが好ましい。ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスは、安定して製造可能であることに加えて、熱衝撃に強く、機械強度や美観も優れており、調理器用トッププレートの基材として理想的な特性を備えている。
本発明の調理器用トッププレートにおいて、基材として使用する結晶化ガラスは、質量％表示で、ＳｉＯ2が６３〜７５％、Ａｌ2Ｏ3が１５〜２５％、Ｌｉ2Ｏが１〜５％、ＭｇＯが０〜４％、ＺｎＯが０〜５％、ＴｉＯ2が０〜６％、ＺｒＯ2が０〜３％、Ｐ2Ｏ5が０〜２％、Ｎａ2Ｏが０〜２％、Ｋ2Ｏが０〜２％の組成を有することが好ましい。以下、特に言及のある場合を除き、％表示は質量％表示を指す。
本発明における結晶化ガラスの組成範囲を上記のように限定したのは以下の理由による。
ＳｉＯ2はガラスのネットワークフォーマーであるとともに、結晶を構成するための必須成分である。しかし、ＳｉＯ2が６３％より少ない場合はガラスが失透しやすくなり、化学的耐久性が悪くなる。また、ＳｉＯ2が７５％より多い場合はガラスの溶融性が悪くなる。
Ａｌ2Ｏ3は結晶を構成するための必須成分である。しかし、Ａｌ2Ｏ3が１５％より少ない場合はガラスが失透しやすくなり化学的耐久性が悪くなる。また、Ａｌ2Ｏ3が２５％より多い場合はガラスの溶融性が悪くなる。
Ｌｉ2Ｏは結晶を構成するための必須成分である。しかし、Ｌｉ2Ｏが１％より少ない場合は所望の結晶が析出しにくくなる。また、Ｌｉ2Ｏが５％より多い場合はガラスの化学的耐久性が悪くなりクラック、剥離等が起こりやすくなる。
ＭｇＯは結晶を構成するための成分である。しかし、ＭｇＯが４％より多い場合は、熱膨張係数が大きくなりすぎる。
ＺｎＯも結晶を構成するための成分であるが、５％より多い場合はガラスが失透しやすくなる。
ＴｉＯ2は核形成剤として作用するが、６％より多い場合は色調が褐色になり透明性が損われる。ＺｒＯ2は核形成剤として作用するが、３％より多い場合はガラスが失透しやすくなり化学的耐久性が悪くなる。
ＴｉＯ2とＺｒＯ2の合量が３％より少ない場合は核形成の働きが充分でないため粗大結晶となって化学的耐久性が悪くなる。また、ＴｉＯ2とＺｒＯ2の合量が９％より多い場合はガラスの溶融性が悪くなるとともに、色調が褐色になり透明性が損なわれる。
Ｐ2Ｏ5が２％より多い場合は化学的耐久性が悪くなる。
Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏはフラックス剤として作用するが各々２％より多い場合は化学的耐久性が著しく悪くなる。さらに、Ａｓ2Ｏ3、Ｓｂ2Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｃｌ、ＳＯ3等の清澄剤等を合計で２％まで添加することができる。また、その他の成分も特性を損なわない範囲で添加することも可能である。
特に、調理器用トッププレートは、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスとして、日本電気硝子株式会社製ネオセラムＮ−０を使用するのが好ましい。ネオセラムＮ−０は、透明で赤外線透過特性や機械強度に優れ、熱膨張係数が３０〜７５０℃の温度範囲で−３．０×１０-7／℃であり、熱膨張係数が０に近いため８００℃の熱衝撃を加えても割れない特長を有している。
本発明の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスの表面に種々の目的に応じて、酸化物皮膜を形成することができる。結晶化ガラスの表面に酸化物被膜を形成する方法として、種々の方法を採用することが可能である。例えば、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコート法によってＳｉアルコキシド等を結晶化ガラスの表面に被覆する方法が好適である。
さらに、形成された粗面をフッ酸含有溶液等でエッチング処理すれば、結晶化ガラスの表面は、巨視的には粗いが微視的には滑らかな表面とすることができる。その結果、調理器用トッププレートの使用時に油汚れや鍋等の吹きこぼれ等によって汚染されても、それらの汚れや異物が滞留するスポットがないため、調理器用トッププレートの清掃を簡単に行うことができる。また、微視的に滑らかな表面であるため、調理器用トッププレートにクラックの起点が存在せず、調理器用トッププレートの機械強度が向上することになる。
本発明の調理器用トッププレートは、調理器の外部側に臨む結晶化ガラスの表面及び調理器の内部側に臨む結晶化ガラスの表面に遮光膜等の機能膜を形成することができる。また、酸化物被膜上に遮光膜等を形成することもできる。遮光膜は、種々の材料が使用可能であるが、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｐｔ及びＡｕからなる群より選ばれた１種の金属、ステンレス、ハステロイ、インコネル及びニクロムからなる群より選ばれた１種の合金、ステンレス、ハステロイ、インコネル及びニクロムからなる群より選ばれた１種の合金の窒化物、又はＴｉ、Ｎｂ、Ｗ、及びＭｏからなる群より選ばれた１種もしくは２種以上の金属の窒化物を含むことが好ましい。このような遮光層を有する調理器用トッププレートは、遮光能力に優れるため、加熱装置、配線等の調理器の内部構造を隠蔽することができ、また、正反射率が高く、金属光沢を有する外観となるため、調理器周囲にあるステンレス等の金属製の調理台や壁と良く調和する。さらに、この遮光層は化学的耐久性に優れるため、水、洗剤、調味料等によって変色したり、浸食されたりすることがない。
本発明の調理器用トッププレートは、遮光膜と同様にして、酸化防止膜を形成することができる。酸化防止膜は、種々の材料が使用可能であるが、Ｓｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ及びＳｎからなる群より選ばれた１種もしくは２種以上の金属の窒化物、又は、Ｓｉ、Ａｌ及びＴｉからなる群より選ばれた１種の金属の酸化物を含むと、遮光膜の酸化防止能力が高いため好ましい。
本発明の調理器用トッププレートは、文字又は図形、装飾膜を形成することも可能である。文字又は図形、装飾膜は、蒸着法や印刷法のいずれの方法を用いて形成しても構わない。例えば、文字又は図形をスクリーン印刷法で形成すると、メッシュ（孔版）の種類やインクを変えるだけで、多種類の文字や図形を形成することが可能であるので、製品の品種を容易に増やすことができて好ましい。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法において、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位を平均表面粗さ０．１〜２０μｍ（好ましくは０．１〜１５μｍ、０．１〜１０μｍ、０．１〜７μｍ、０．２〜４μｍ）までエッチングすると、調理器用トッププレートに適切な防眩性が付与される。切削した部位の平均表面粗さが０．１μｍよりも小さいと、調理器用トッププレートの防眩性が乏しくなる。また、平均表面粗さが小さいと、調理器用トッププレートの使用時に発生する油汚れや鍋等の吹きこぼれによる汚れ等が浸入した場合、これらを清掃することが困難になる。さらに、光の散乱が乏しくなり、調理器用トッププレートが乳白色の色合いにならず、結果として美観が損なわれる等の問題が生じる。一方、切削した部位の平均表面粗さが２０μｍよりも大きいと、切削砂で切削する時間等を長くしなければならないため、製造効率が悪化する等の不具合がある。さらに、切削によって生じた微細クラックがフッ酸含有溶液のエッチングで十分に消失せず、調理器用トッププレートの機械強度の低下を招く。
本発明の調理器用トッププレート製造方法は、形成された粗面の凹凸先端部分（凹凸の山の部分）を平均曲率半径が０．０１〜１０μｍ（より好ましくは０．０５〜７μｍ）までフッ酸含有溶液でエッチングするのが好ましい。粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径を上記のように規定すると、結晶化ガラスの表面に発生する微細クラックの個数が激減し、調理器用トッププレートの機械強度を維持することが可能になるとともに、調理器用トッププレートの衝撃破壊等を可及的に抑止することが可能となる。粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径が０．０１μｍより小さいと、その部分が物理的衝突等によって破壊されやすいとともに、凹凸の先端が先鋭であるために、この部分に手が触れると切創する危険性が高くなる。粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径が１０μｍより大きい場合、結晶化ガラスのエッチングに要する時間が長くなり、調理器用トッププレートの生産効率が低下する。
本発明の調理器用トッププレート製造方法は、形成された粗面の凹凸後端部分（凹凸の谷の部分）を平均曲率半径が０．０１〜１０μｍ（より好ましくは０．０５〜７μｍ）までフッ酸含有溶液でエッチングするのが好ましい。粗面の凹凸後端部分の平均曲率半径を上記のように規定すると、結晶化ガラスの表面に発生する微細クラックの個数が激減し、調理器用トッププレートの機械強度を維持することが可能になるとともに、調理器用トッププレートの衝撃破壊等を可及的に抑止することが可能となる。粗面の凹凸後端部分の平均曲率半径が０．０１μｍより小さいと、その部分が物理的衝突等によって破壊されやすい。粗面の凹凸後端部分の平均曲率半径が１０μｍより大きい場合、結晶化ガラスのエッチングに要する時間が長くなり、調理器用トッププレートの生産効率が低下する。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法において、基材として使用する結晶化ガラスは、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスが好ましく、特に、質量％表示で、ＳｉＯ2が６３〜７５％、Ａｌ2Ｏ3が１５〜２５％、Ｌｉ2Ｏが１〜５％、ＭｇＯが０〜４％、ＺｎＯが０〜５％、ＴｉＯ2が０〜６％、ＺｒＯ2が０〜３％、Ｐ2Ｏ5が０〜２％、Ｎａ2Ｏが０〜２％、Ｋ2Ｏが０〜２％の組成を有することが好ましい。上記結晶化ガラスは、切削砂で安定して切削できるとともに、フッ酸含有溶液で容易にエッチングすることができる。また、上記結晶化ガラスの作用効果および組成限定理由等は、本発明の調理器用トッププレートで述べた内容と同様であるため、ここでは、便宜上、その説明を省略する。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法において、サンドブラスト法で使用する切削砂は、最大粒子径が１０〜７５μｍであることが好ましく、１０〜５０μｍであると更に好ましい。切削砂の最大粒子径が１０μｍより小さいと、結晶化ガラス基板に粗面を形成するための時間が長くなり、生産効率が乏しくなる。一方、切削砂の最大粒子径が７５μｍより大きいと、形成される粗面の平均表面粗さが大きくなり、後にフッ酸含有溶液で粗面を０．１〜２０μｍまでエッチングするのに要する時間が長くなる。さらに、切削砂の最大粒子径が７５μｍより大きいと、結晶化ガラスの表面に微細クラックが進展しやすくなり、ガラス基板の強度低下を招き易くなる。
また、サンドブラスト法で使用する切削砂は、市販の材料が使用可能であるが、特に硬度の高いシリカ、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、ＳｉＣ等が好ましい。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法において、質量％表示で、フッ酸含有溶液のフッ酸含有量が１〜２０％であることが好ましい。フッ酸含有量が１％未満であると、結晶化ガラス基板に形成された粗面の平均表面粗さを２０μｍ以下とするためには、エッチングに長時間を要することになる。フッ酸含有量が２０％より大きいと、エッチング速度が速くなり過ぎ、粗面を安定してエッチングすることが困難であることに加えて、フッ酸含有量が高いため取扱上の安全性の点で好ましくない。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法において、フッ酸含有溶液の溶液温度は４０℃未満であることが好ましく、３０℃未満であると更に好ましい。フッ酸含有量が４０℃以上であると、エッチング速度が速くなり過ぎ、粗面を安定してエッチングすることが困難であることに加えて、フッ酸を含有した蒸気が発生するため、取扱上の安全性の点で好ましくない。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法において、結晶化ガラス全体をフッ酸含有溶液に浸漬することによってエッチングすることもできる。このようにすれば、調理器用トッププレートの製造工程を簡略化することができる。エッチングしない部分は、結晶化ガラスの表面に耐フッ酸性酸化物被膜等で被覆すればよい。耐フッ酸性酸化物被膜として、Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2が好ましく、その平均膜厚は１０〜３０００ｎｍが好ましく、５０〜１０００ｎｍが更に好ましい。Ｎｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ2は、２０質量％フッ酸水溶液に上記酸化物被膜を３０分間浸漬した場合、膜厚減耗率が１０％以下であり、良好な耐フッ酸性を有している。耐フッ酸性酸化物被膜の平均膜厚が１０ｎｍより小さいと、被膜の形成欠陥が生じやすくなり、被膜の形成欠陥が生じた箇所がフッ酸含有溶液によって侵され、それが原因でフッ酸含有溶液が結晶化ガラス基板まで浸透し、調理器用トッププレートの品位が損なわれる。また、耐フッ酸性酸化物被膜の平均膜厚が３０００ｎｍより大きいと、安定な膜厚を形成することが困難になるとともに、被膜を形成するための時間が長くなり、結果として生産効率を悪化させることになる。
本発明の実施例を表１に示し、本発明の比較例を表２に示す。
基材として、２００ｍｍ×２００ｍｍ×３．８ｍｍ厚の結晶化ガラスを使用した。結晶化ガラスは、質量％で、ＳｉＯ2 ６６％、Ａｌ2Ｏ3 ２２％、Ｌｉ2Ｏ ４％、ＴｉＯ2 ２％、ＺｒＯ2 ２％、ＢａＯ １．５％、Ｎａ2Ｏ ０．５％、Ｋ2Ｏ ０．５％、Ｐ2Ｏ5 １％、Ａｓ2Ｏ3 ０．４％、Ｓｂ2Ｏ3 ０．１％の組成を有し、３０〜５００℃における平均熱膨張係数が−５×１０-7／℃である透明結晶化ガラスを使用した。
実施例１〜４は、サンドブラスト処理を行い、結晶化ガラスの使用面全体に粗面を形成し、形成された粗面をフッ酸含有溶液でエッチングすることにより、表面処理を行った。粗面の平均表面粗さは、ブラストレート、ブラスト厚を適宜選択することで調整した。エッチングは、形成された粗面を２０℃５質量％のフッ酸水溶液に５分間浸漬することで行った。比較例１、２は、サンドブラスト処理を行い、結晶化ガラスの使用面全体に粗面を形成したが、その後フッ酸含有溶液によるエッチングを行っていない。比較例３は、結晶化ガラスを２０℃５質量％のフッ酸水溶液に１５分間浸漬し、エッチングすることで結晶化ガラスの使用面全体に粗面を形成した。なお、比較例３は、サンドブラスト処理を行っていない。
表面粗さは、表面粗さ計（小坂研究所製サーフコーダＳＥ−３０Ｈ）によって測定した。
グロス値は、ＪＩＳ−Ｚ８７４１に準拠した方法により測定した。
「清掃性」は、調理器用トッププレートにレッドインク１０ｍｌを均一に５点滴下した上で、市販の調理布にアルコールをしみ込ませたものを用いて、レッドインクをふき取った。なお、ふき取り回数は、清掃箇所当たり往復５回とした。レッドインクの痕跡を残すことなく、清掃できたものを「○」とし、レッドインクの痕跡が残存し、調理器用トッププレートが赤くなっているものを「×」とした。
「機械強度」は、２０ｍｍ×２００ｍｍの調理器用トッププレートを試験片とし、周知の抗折強度の試験を行い、抗折強度が１００ＭＰａ以上のものを「○」とし、１００ＭＰａ未満のものを「×」とした。なお、スパンは５０ｍｍ、加圧冶具の幅は２ｍｍ、加圧スピードは２ｍｍ／分とした。
表１から分かるように、実施例１〜４の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスの平均表面粗さが０．４〜１０μｍであった。その結果、実施例１〜４の調理器用トッププレートは、グロス値が４９〜６５％であり、良好な防眩性を有していた。さらに実施例１〜４の調理器用トッププレートは、清掃性や機械強度も良好であった。
実施例に記載の調理器用トッププレートの断面概念図を図１に示す。図１によると、調理器用トッププレート１０の基材として結晶化ガラス１１を用いており、調理器の外部側に臨む結晶化ガラスの表面（使用面）１１ａに平均表面粗さ０．４〜１０μｍの粗面が形成されている。図１から明らかなように、表面１１ａに形成された粗面は、凹凸の山の部分（先端部分）が微視的に滑らかであるが、巨視的には凹凸形状が形成されている。その結果、照明等から発生する光を適切に散乱させることが可能となり、調理器用トッププレートに適切な防眩性を付与することが可能となる。また、照明等から発生する光が適切に散乱するため、調理器用トッププレートの外観が乳白色となり、外観意匠性や美観が向上するとともに、需要者に対し、乳白色から想起される清潔感等を付与することが可能となる。また、切削砂で切削した表面をフッ酸含有溶液でエッチングしているため、結晶化ガラスの表面に微細クラックが皆無であるとともに、形成された凹凸の山の部分が微視的に滑らかであるため、後発的にクラックが発生することもない。その結果、実施例に記載の調理器用トッププレートは、機械強度が維持されている。
表２から分かるように、比較例１の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスの表面をフッ酸含有溶液でエッチングしていないため、平均表面粗さが３３μｍと大きいことに加えて、微細クラックが多数存在しているため、清掃性や機械強度が劣っていた。また、比較例２の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスの表面をフッ酸含有溶液でエッチングしていないため、平均表面粗さが３８μｍと大きな値であるとともに、グロス値が２９％と小さく、乳白色の光沢がなくなり、美観が損なわれていた。また、比較例２の調理器用トッププレートは、清掃性や機械強度も劣っていた。比較例３の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスの表面をサンドブラスト処理していないため、平均表面粗さが０．０５μｍと小さな値であるとともに、グロス値が９１％と大きく、防眩性が劣っていた。
本発明の調理器用トッププレートは、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートにおいて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に粗面を形成し、その粗面の平均表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜２０μｍである。粗面の平均表面粗さを０．１〜２０μｍに規制すると、照明等から発生する光を適切に散乱させることが可能となり、調理器用トッププレートに適切な防眩性を付与することが可能となる。また、調理器用トッププレートの平均表面粗さを上記範囲とすると、照明等から発生する光が適切に散乱するため、調理器用トッププレートの外観が乳白色となり、外観意匠性や美観が向上するとともに、需要者に対し、乳白色から想起される清潔感等を付与することが可能となる。
本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートの製造方法において、サンドブラスト法を用いて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面を切削した後、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位をエッチングする。サンドブラスト法を用いると、結晶化ガラス基板の表面に粗面を形成することができ、この粗面を利用することにより、室内の照明等から生じる光を散乱させ、眩しくなる等の問題を回避することが可能となる。また、サンドブラスト法によれば、粗面を形成しない部位に耐サンドブラスト性を有するレジストパターン等を形成すれば、結晶化ガラスの適切な箇所だけに粗面を形成することもできる。
また、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、サンドブラスト法を用いて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面を切削した後、フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位をエッチングする。このような方法を適用すれば、サンドブラストでブラスト材の残渣や結晶化ガラスの破壊片等が発生しても、それらはフッ酸含有溶液で容易に溶解するため、容易に除去できる。その結果、製造工程の簡略化、洗浄工程の簡素化を達成することができ、調理器用トッププレートのコストを低下させることが可能となる。さらに、サンドブラスト法は、切削砂を物理的に結晶化ガラスの表面に衝突させる方法であるため、結晶化ガラスの表面に微細クラックが不可避的に発生する。しかし、本発明の製造方法によれば、サンドブラストの後に形成された粗面をフッ酸含有溶液でエッチングするため、微細クラックの個数が激減し、調理器用トッププレートの機械強度を維持することが可能になるとともに、調理器用トッププレートの衝撃破壊等を可及的に抑止することが可能となる。本発明の調理器用トッププレートの製造方法によれば、結晶化ガラスの粗面は、サンドブラスト法で形成されるため、粗面の平均表面粗さを容易に適切な範囲とすることができる。したがって、本発明の調理器用トッププレートの製造方法は、サンドブラスト法とフッ酸含有溶液によるエッチングの利点を一挙に享受できることに加えて、両者の欠点を極小化ことができる。さらに、サンドブラストによる結晶化ガラスの表面の切削およびフッ酸含有溶液によるエッチングは、ともに短時間の工程で処理を行うことができ、調理器用トッププレートの製造効率の向上を図ることができる。以上のように、結晶化ガラスの表面を切削砂で切削した後、フッ酸含有溶液等で形成された粗面をエッチング処理すれば、結晶化ガラスの表面は、巨視的には粗いが微視的には滑らかな理想的な表面状態となり、上記の利点を一挙に享受することが可能となる。
したがって、調理器用トッププレートおよびその製造方法は、ラジエントヒーターやハロゲンヒーターを用いた赤外線加熱調理器、電磁加熱（ＩＨ）調理器、ガス調理器のトッププレートおよびその製造方法として好適である。
本発明に係る調理器用トッププレートの断面概念図である。 従来技術に係る調理器用トッププレートの断面概念図である。
符号の説明
１０ 調理器用トッププレート
１１ 結晶化ガラス
１１ａ 調理器の外部側に臨む結晶化ガラスの表面（使用面）

Claims (13)

  1. 結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートにおいて、
    少なくとも結晶化ガラスの一方の表面に粗面が形成され、前記粗面の平均表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜２０μｍであることを特徴とする調理器用トッププレート。
  2. 前記粗面の凹凸先端部分の平均曲率半径が０．０１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の調理器用トッププレート。
  3. グロス値が３０〜９０％であることを特徴とする請求項１または２に記載の調理器用トッププレート。
  4. 前記粗面が調理器の外部側に臨む面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
  5. 前記結晶化ガラスがＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
  6. 前記結晶化ガラスが質量％表示で、ＳｉＯ2 ６３〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 １５〜２５％、Ｌｉ2Ｏ １〜５％、ＭｇＯ ０〜４％、ＺｎＯ ０〜５％、ＴｉＯ2 ０〜６％、ＺｒＯ2 ０〜３％、Ｐ2Ｏ5 ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ０〜２％、Ｋ2Ｏ ０〜２％の組成を含有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の調理器用トッププレート。
  7. 結晶化ガラスを基材とする調理器用トッププレートの製造方法において、
    サンドブラスト法を用いて、少なくとも結晶化ガラスの一方の表面を切削した後、
    フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位をエッチングすることを特徴とする調理器用トッププレートの製造方法。
  8. フッ酸含有溶液を用いて、切削した部位を平均表面粗さ（Ｒａ）０．１〜２０μｍにまでエッチングすることを特徴とする請求項７に記載の調理器用トッププレートの製造方法。
  9. 前記結晶化ガラスがＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系透明結晶化ガラスであることを特徴とする請求項７または８に記載の調理器用トッププレートの製造方法。
  10. 前記結晶化ガラスが質量％表示で、ＳｉＯ2 ６３〜７５％、Ａｌ2Ｏ3 １５〜２５％、Ｌｉ2Ｏ １〜５％、ＭｇＯ ０〜４％、ＺｎＯ ０〜５％、ＴｉＯ2 ０〜６％、ＺｒＯ2 ０〜３％、Ｐ2Ｏ5 ０〜２％、Ｎａ2Ｏ ０〜２％、Ｋ2Ｏ ０〜２％の組成を含有することを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の調理器用トッププレートの製造方法。
  11. 前記サンドブラスト法は、最大粒径が１０〜７５μｍの切削砂を用いることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の調理器用トッププレートの製造方法。
  12. 質量％表示で、前記フッ酸含有溶液のフッ酸濃度が１〜２０％であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の調理器用トッププレートの製造方法。
  13. 前記フッ酸含有溶液の溶液温度が４０℃未満であることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかに記載の調理器用トッププレートの製造方法。
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