JPH0120663B2

JPH0120663B2 -

Info

Publication number: JPH0120663B2
Application number: JP19635883A
Authority: JP
Inventors: Masao Maki; Akio Fukuda
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1983-10-20
Publication date: 1989-04-18
Also published as: JPS6088082A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、暖房、調理等で輻射加熱を行う赤外
線加熱分野で、高効率の赤外線輻射体を形成する
ため、金属、セラミツク等の加熱体表面に適用し
て用いる被膜に関するものである。従来例の構成とその問題点従来の赤外線輻射被膜としては、アルミナ、チ
タニア、ジルコニア等の酸化物、或いは化合物を
溶射にて、直接基材上に被覆形成したり、ガラス
フリツト等のバインダー中に分散させ、ホーロー
被覆を形成したりするものが知られているが、被
覆が100μｍ以上と厚いため、熱膨脹係数が合わ
ず、基材との密着が悪かつたり、600℃以上に加
熱すると被覆が溶解したりして、600℃以上の高
温下では、適用できない等の欠点があつた。また、溶射法の場合、その被覆形成工程も非常
に複雑なプロセスが必要であつた。一般に、高輻射被膜を形成しようとすれば、膜
厚が厚い方が有利で、セラミツク被膜であれば、
膜厚は100μｍ以上となり、基材との熱膨脹の差
がとくに問題となり、ヒートシヨツクに弱い欠点
があつた。発明の目的本発明は、この様な従来の欠点を解消するもの
で、20〜50μｍの薄膜の形成により、輻射率が0.8
以上の高輻射体を形成するものである。例えば、そのメツシユが30メツシユと細かな金
網等の複雑な形状への適用も可能とするものであ
る。また、900℃の温度にて適用される高温の加
熱面への適用をも目的とするものである。また高輻射であると同時に非常に高強度の信頼
性の高い被膜を形成することも本発明の目的であ
る。発明の構成この目的を達成するために、本発明は、ポリボ
ロシロキサン樹脂を主成分とする有機ケイ素重合
体、を被膜のバインダーとして用いる。 Ti、Ba、Ni、Sb、Cr、Fe、Zn、Co、Al、
Cu、Mn、Si、Zr、Snおよび希土類元素の群から
選択した少なくとも１種の酸化物、およびFe、
Mn、Cu、Cr、Co、Niの群から選択した１種以
上の金属微粉末を前記バインダー中に分散させ、
塗料化したものを用いて、基材上に塗布焼成した
後の硬化体として、赤外線輻射被膜を得る。被膜中に分散微粉末は、それぞれ、“微細な鏡”
として、被膜内に入射した光を有効に反射する作
用をする。同時に被膜に関して、あたかも鉄筋コ
ンクリートの鉄のような働きにより、高強度化に
寄与する。前記酸化物は、充填剤として、或い
は、被膜の着色剤として、被膜自体の骨格形成お
よび赤外線散乱体として寄与する。実施例の説明第１図に本発明の概念図を示す。第１図におい
て、１は基材で、金属、セラミツク等から成る。
２が本発明の被膜バインダーでポリボロンシロキ
サン樹脂を主成分とする有機ケイ素重合体の硬化
体である。３はTi、Ba、Ni、Sb、Cr、Fe、Zn、
Co、Al、Cu、Mn、Si、Zr、Snおよび希土類元
素の群から選択した少なくとも１種の酸化物であ
る。４はFe、Mn、Cu、Cr、Co、Niの群から選択
した１種以上の金属微粉末である。金属微粉末の
粒径は10μｍ以下のものを用いるのが望ましい。
とくに、1μｍ以下の超微粉を用いると、少量の
添加量で著しい輻射率の向上が得られる。この被膜の光学的挙動は以下の通りである。キ
ルヒホツフの法則から、輻射率は、吸収率に等し
いので、説明は、被膜の赤外線に対する吸収性に
関して行なう。赤外線は、この被膜の中に入射して、有機ケイ
素重合体のバインダー中を１部の波長の光を吸収
され減衰しながら、進行する。この光は、酸化物
により、１部吸収と散乱の影響を受ける。光が金
属微粉末に当たつた場合には、大きく反射され
る。被膜の中には、このような酸化物と金属微粉
末が、無数に存在するため、光は多重散乱と多重
反射の影響を受け、一度被膜中に入射したら、ほ
とんど吸収され、出られなくなる。したがつて、
赤外線の放射に関しては、この被膜は、黒体に近
い、高輻射体を形成することができる。しかも、この被膜の色は、その表面の可視光の
選択吸収反射特性によつて決まるが、被膜の大部
分をなす。酸化物の色によつて決まる。わずかに
灰色を帯びた白色から、黒色まで各種の色の選択
が可能である。この様な着色酸化物として、（TiO₂・BaO・
NiO）より成る黄色の化合物、また（TiO₂・
Sb₂O₃・Cr₂O₃）より成る黄土色の化合物、
（Fe₂O₃・ZnO・Cr₂O₃）より成る茶色の化合物、
（TiO₂・ZnO・CoO・NiO）より成る緑色の化合
物、（CoO・Cr₂O₃・Al₂O₃）より成る緑色の化合
物、（CoO・Al₂O₃）より成る青色の化合物、
（CuO・Cr₂O₃）より成る黒色の化合物、
（Fe₂O₃・MnO₂・CuO）より成る黒色の化合物な
どいずれも適用可能である。また陶磁器用着色剤
として用いられるジルコニア系化合物（ジルコ
ン、ジルコニア）に遷移金属酸化物、もしくは、
La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、
Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luなどの希土類元素
酸化物などを添加、複合した酸化物なども良い。これらの酸化物の粒径は0.5〜5μｍの範囲が良
い。その理由は、この粒径にあると分散が非常に
良くなることと、二次粒子が2.5μｍ以上位とな
り、赤外線の散乱吸収に非常に有利であるためで
ある。本発明の高輻射の要因は、酸化物の多重散乱と
金属微粒子の多重反射にあるため、酸化物に関し
ては適用の選択の巾は広い。Ti、Zr、Al、Sn、
Zr、Siの群から選択した酸化物、複合酸化物（こ
れ等はいずれも白色である。）と前記着色剤との
組合せが望ましい。金属微粉末として、Fe、Mn、Cu、Cr、Co、
Ni、の群から選択した１種以上の金属を用いる。 Fe−Co、ステンレス粉末など合金を用いても
良い。上記金属に関して高温で焼成した場合に
は、金属単独では酸化物へと変化するが、有機ケ
イ素重合体の被膜の中では、酸素の拡散は極めて
遅く、金属として安定である。とくに金属の表面
層に酸化物ができた後には、酸化の進行は遅い。前記金属の中では、耐酸化性の観点から、Ni
粉末の適用が最良である。金属微粉末の配合量としては、前記金属酸化物
に対して、重量比で５／100〜100／100の範囲が
良い。粒径が0.01〜10μｍまでの金属微粉を用いる場
合には50／100〜100／100の範囲が良く、0.01μｍ
以下のいわゆる金属超微粉を用いる場合には５／
100〜10／100の範囲が良い。ポリボロシロキサン樹脂は、例えばのような構造のポリマーを主成分とするものであ
る。このバインダーは“セミ無機ポリマー”とし
ての特性を有し、室温状態では、有機高分子と同
様の性状で、塗料化の操作性の面で優れている。加熱するとその有機分は分解して、Si、Ｃ、
Ｂ、Ｏを骨格としてセラミツク化する。完全なセ
ラミツク化は600℃にて行なわれる。以下、実施例を記載する。ポリボロシロキサン樹脂を主成分とする有機ケ
イ素重合体として、昭和電線電纜(株)の無機ポリマ
ー「SMP−32」を用いた。このバインダーは600
℃でセラミツク化して安定化するが、その間の熱
分解により、初期の２／３の重量が失われ残渣は
１／３となる。

【表】 SMP−32を100重量部に対して、表の配合に
て、塗料を調合し、約20μｍの膜厚にて、ステン
レス板〔18Cr−３〜５％Al〕上に塗布し、150℃
30分、250℃、30分、600℃、５分焼成して、被膜
を得た。このテストピースに関して、表面温度を500℃
に設定し、日本分光(株)製分光輻射装置を用いて各
被膜の分光輻射特性を評価した。Ｐ−２〜Ｐ−７塗料を用いた被膜は、いずれも
同様の輻射パターンを示した。第２図に代表的な分光輻射特性のデータを示
す。図において、５は基材のステンレスのみの場合
であり、６が、Ｐ−１の場合、７がＰ−５の場合
でＰ−２〜Ｐ−７いずれもほとんど同じであつ
た。第２図の７に見られるように本発明の被膜は、
20μｍと極めて薄膜であるにも拘らず、ほとんど
波長依存性のない高い放射率を示していることが
分る。本発明の被膜に関して、膜厚の寄与は５〜50μ
ｍの範囲内でほとんど分光輻射特性の差がなかつ
た。50μｍを越えると、被膜はヒートシヨツクに
対して弱くなる傾向が認められた。酸化物および金属微粉の有機ケイ素重合体に対
する配合比は600℃が熱残渣に対して、重量比
１／２〜３／１の範囲が良好であつた。３／１を
越えると被膜は脆くなり、１／２以下の場合に
は、被膜としての充填が不十分となり、輻射特性
が悪く、特定波長で輻射が低くなる現象が認めら
れる。以上の様にして形成した被膜は、極めて優れた
特性を示した。とくに耐ヒートシヨツク性が非常
に優れ、炉中で1000℃に加熱した後に、水中投入
する試験を１サイクルとして10サイクル実施した
が、被膜には剥離、割れなどの異常は全く認めら
れなかつた。発明の効果以上のように本発明の被膜は、 (1) 10〜50μｍと極めて薄膜にて、ほとんど黒体
に近い、波長依存性の少ないフラツトは高輻射
体を得ることができる。 (2) スプレーにて塗布可能であり、金網状金属か
ら、セラミツクハニウム等の多くの基材、複雑
な形状物に適用可能であり、その形状をほとん
ど変化させない。 (3) 薄膜のため、極めて密着性が良好で、とくに
ヒートシヨツクに強く、高信頼性の被膜が得ら
れる。 (4) 必要に応じて、各種の色に着色可能で、カラ
フルな高輻射面を形成できる。等の有効な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の赤外線高輻射被膜
の要部断面図、第２図は同分光輻射特性図であ
る。１……基材、２……ポリボロシロキサン樹脂を
主成分とする有機ケイ素重合体の硬化体、３……
Ti、Ba、Ni、Sb、Cr、Fe、Zn、Co、Al、Cu、
Mn、Si、Zr、Snおよび希土類元素の群から選択
した１種以上の金属微粉末。

Claims

【特許請求の範囲】１ポリボロシロキサン樹脂を主成分とする有機
ケイ素重合体、およびTi、Ba、Ni、Sb、Cr、
Fe、Zn、Co、Al、Cu、Mn、Si、Zr、Snおよび
希土類元素の群から選択した少なくとも１種の酸
化物、およびFe、Mn、Cu、Cr、Co、Niの群か
ら選択した１種以上の金属微粉末の硬化体より成
る赤外線輻射被膜。２金属微粉末の粒径が10μｍ以下であり、前記
酸化物に対する配合比が重量比で５／100〜100／
100である特許請求の範囲第１項記載の赤外線輻
射被膜。