JP5401723B2 - フッ素樹脂複合材、調理器具、調理器、oa機器用ローラ、oa機器用ベルトおよびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
なお、以下に記載する請求項1〜請求項7の発明は、本発明の第1の態様および第2の態様に共通の態様である。また、請求項8〜請求項10の発明は、本発明の第1の態様であり、請求項11〜請求項21の発明は本発明の第2の態様であり、第1の態様、第2の態様はそれぞれ前記第1の課題、前記第2の課題を解決する態様である。
以下、各請求項の発明について説明する。
基材上にフッ素樹脂層が形成されたフッ素樹脂複合材であって、前記フッ素樹脂層のフッ素樹脂が電子線照射により架橋された状態で、前記基材が所望の形状に機械加工されていることを特徴とするフッ素樹脂複合材である。
即ち、調理器具のコーティング被膜の形成方法としては、基材をプレス成形して所定の形状にした後、スプレー等でフッ素樹脂をコーティング・焼成する方法(以下、機械加工の後にフッ素樹脂をコーティングする方法を「アフターコート法」と称する)が一般的に採用されている。このアフターコート法で製造された調理器具に、電子線を照射してフッ素樹脂を架橋し、耐摩耗性を向上させようとした場合、例えば、炊飯器やフライパン等水平な底内壁と略垂直な側内壁をコーティングしているフッ素樹脂層を同時に電子線照射することは困難である。
前記のように、基材が略平板状の為、フッ素樹脂層の全面を電子線の照射方向に対して垂直に位置するようにできる。つまり、フッ素樹脂層全体の肉厚方向が電子線透過方向と一致するため、フッ素樹脂層を全面に亘り電子線照射することが可能となり、フッ素樹脂層の耐磨耗性に優れた調理器具とすることができる。
しかも、電子線照射という単純な方法で高速に架橋することができるので、効率良く調理器具を製造することができる。なお、基材としては主として金属製の基材が適用される。
前記フッ素樹脂が、PFA、PTFE、FEP、もしくは前記PFA、PTFEおよびFEPの中から選ばれる2種または3種の混合物のいずれかからなることを特徴とする請求項1に記載のフッ素樹脂複合材である。
前記フッ素樹脂層を通して前記基材まで、電子線照射の電子線が達していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフッ素樹脂複合材である。
前記フッ素樹脂層の肉厚が、70μm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材である。
前記電子線照射の照射量が、1kGy〜500kGyであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材である。
前記基材が、アルミニウム、アルミニウム合金もしくはステンレスのいずれかであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材である。
前記フッ素樹脂層は、表面処理が施されていない前記基材上に形成されており、かつ碁盤目試験(JIS−K−5400、1998年度版)において、100回の粘着テープ引き剥がし後においても、剥がれないことを特徴とする請求項6に記載のフッ素樹脂複合材である。
なお、前記記載の「剥れない」とは、前記JIS−K−5400、1998年度版に規定する評価点数が10点であることを意味する。
請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材からなることを特徴とする調理器具である。
これに対して、本請求項の発明に係る調理器具は、前記フッ素樹脂複合材からなるため、従来欠点とされていた基材とフッ素樹脂層との接合力、コスト共に優れた調理器具となる。
請求項8に記載の調理器具を備えたことを特徴とする調理器である。
未架橋のフッ素樹脂を基材上にコーティングした後、前記フッ素樹脂を、その融点以上の温度に加熱して、低酸素雰囲気中で電子線照射して架橋させた後、前記基材を所望の形状に機械加工したことを特徴とするフッ素樹脂複合材の製造方法である。
環状の基材上にフッ素樹脂層を形成してなるOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトであって、前記フッ素樹脂層は電子線照射により架橋されていることを特徴とするOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
前記フッ素樹脂層が、PFA、PTFE、FEP、もしくは前記PFA、PTFEおよびFEPの中から選ばれる2種または3種の混合物のいずれかからなることを特徴とする請求項11に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
前記フッ素樹脂層を通して前記環状の基材まで、電子線照射の電子線が達していることを特徴とする請求項11または請求項12に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
前記フッ素樹脂層の肉厚が、20μm以下であることを特徴とする請求項11ないし請求項13のいずれか1項に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
前記電子線照射の照射量が、1kGy〜500kGyであることを特徴とする請求項11ないし請求項14のいずれか1項に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
前記環状の基材が、耐熱性樹脂もしくは金属のいずれかであることを特徴とする請求項11ないし請求項15のいずれか1項に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
前記フッ素樹脂層は、接着処理が施されていない前記基材上に形成されており、かつ前記フッ素樹脂層が、ピーリング試験にて0.5Kg/1.5cm以上の接着力を有していることを特徴とする請求項11ないし請求項16のいずれか1項に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
前記環状の基材と前記フッ素樹脂層との間に中間層が形成されていることを特徴とする請求項11ないし請求項17のいずれか1項に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトである。
未架橋のフッ素樹脂を環状の基材上にコーティングした後、前記フッ素樹脂を、その融点以上の温度に加熱して、低酸素雰囲気中で電子線照射して前記フッ素樹脂を架橋させることを特徴とするOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトの製造方法である。
押出成形機のダイ(出口)の周囲を低酸素雰囲気とし、前記押出成形機のダイから未架橋のフッ素樹脂を前記環状の基材上に押し出し、前記フッ素樹脂がその融点以下となる前に、低酸素雰囲気中で前記フッ素樹脂に電子線照射して架橋させることを特徴とするOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトの製造方法である。
前記未架橋のフッ素樹脂を、その融点以上に加熱して、低酸素雰囲気中で電子線照射して架橋させた後、前記フッ素樹脂の下の層の温度が分解点に達する前に急速冷却することを特徴とする請求項19または請求項20に記載のOA機器用ローラまたはOA機器用ベルトの製造方法である。
2 フッ素樹脂層
3 ステンレス
20、38、53 電子線照射装置
21 電子ビーム管
31 フッ素樹脂複合材
32 アルミ基材
33 チャンバー
34 隔壁
35 ホットプレート
36 開口
37 チタン箔
38 貫通傷
41、71 環状基材
51、61 押出成形器のダイ(出口)
52、62 開口部
63 穴
72 中間層
(フッ素樹脂およびそれを用いたフッ素樹脂複合材の製造と評価)
イ.摩耗基本物性
フッ素樹脂を架橋したときの効果を確認するため、平板上の薄いフッ素樹脂膜を電子線照射で架橋させ、摩耗特性の変化と接着力の評価を行った。
次に、フッ素樹脂の電子線照射で、基材との密着性を向上させる実験を行った。
本実施の形態は、第1の態様に係る実施の形態であり、調理器具に関するものである。
(調理器具の製造)
図3は本発明の調理器具の一例である炊飯器の内釜を示す概念図である。図3において、1は基材、2は基材1上に形成されている薄膜状のフッ素樹脂である。
本発明によれば、フッ素樹脂層の肉厚を小さくしているため、単層コーティングが可能である。また、上記汎用の電子線照射装置を用いて電子線を基材にまで到達させ、基材とフッ素樹脂層の接着力が強い製品を得ることができる。
(実施例)
本実施例は、アルミ基材を用いたフッ素樹脂複合材に炊飯器の内釜を製作する実際のプレス装置を用いてプレス加工を行い、前記フッ素樹脂複合材がプレス加工に耐えるか、調理等で問題が生じないか等の確認を行った例である。
イ.基材上へのフッ素樹脂のコート
直径360mm、肉厚1.2mmの円盤状アルミ基材(3004材)に、PTFEディスパージョン(ダイキン社製D1−F)とPFAディスパージョン(三井デュポンフロロケミカル社製945HP)の2種類のフッ素樹脂をスピンコートにてコーティング・乾燥後、400℃で焼成し、アルミ基材上にフッ素樹脂層として厚さ10μmのPTFE膜とPFA膜を形成した2種類のフッ素樹脂複合材を作製した。
図7は電子線照射方法を概念的に示す図である。図7において前記フッ素樹脂複合材31を、フッ素樹脂層(PTFE膜、PFA膜)2を上側に向け、アルミ基材32を下側に向けて電子線照射用チャンバー33内に設けられたホットプレート35上にセットした。なお、チャンバー33の隔壁34の上部には電子線を透過させるための開口36が設けられ、またチャンバー33を密封するため前記開口36は厚さ30μmのチタン箔37で覆われている。ホットプレート35の温度を、PTFE膜を形成したフッ素樹脂複合材の場合は340℃、PFA膜を形成したフッ素樹脂複合材の場合は310℃にしておき、チャンバー33内のガスを窒素で置換(置換後のチャンバー内の酸素濃度は5ppm)した後、NHVコーポレーション社製コンベア式電子線照射装置(加速電圧1.16MeV)38で電子線を60kGy照射し、フッ素樹脂層2のPTFEおよびPFAを架橋した。
電子線照射後のサンプルに冷間にて炊飯器内釜用の金型を用いて凹状に打ち抜き、深さ120mm、直径190mmの内釜を作製した。凹状に打ち抜くことによりアルミ基材32、フッ素樹脂層2が圧力、摩擦、引っ張り等の応力を受けるが、作製した内釜のPTFE膜、PFA膜は共に剥がれ、キズ等の問題はなく、本実施例のPTFE膜、PFA膜はエッチング等の基材の表面処理を行わなくてもプレス加工に耐えることが確認された。
イ.耐摩耗性の評価
作製した内釜のPTFE膜、PFA膜の耐摩耗性を前記回転磨耗試験により評価した。評価結果を未照射のPTFE膜、PFA膜を設けた場合の結果と共に図8に示す。図8から放射線を照射することによりPTFE膜、PFA膜共に耐磨耗性が大幅に向上しいていることが分かる。また、驚くべきことに電子線照射したPTFE膜においては20000回転後も磨耗量が0であった。
作製した内釜のPTFE膜、PFA膜の接着力を前記碁盤目試験と呼ばれる剥離試験により評価した。なお、傷やピンホールがあるままプレス加工された場合の評価も行うためPTFE膜、PFA膜に碁盤目状の100の貫通傷を付けたサンプルの中心部分に、さらに厚さ5mmおよび10mmの2種類のエリクセンと呼ばれる突起を設けたサンプルについても評価した。また、引き剥がしは100回繰り返し行った。試験結果を表2に示す。
実際の調理を模擬した評価試験を行った。具体的にはPTFE膜およびPFA膜に図9に示すように縦100mm、横50mmのX字状の貫通傷39を付けた後、エスビー食品社製の「おでんの素」(登録商標)を炊飯器内に満了入れ、1000時間煮込んだ後、PTFE膜、PFA膜の基材からの剥離の有無を調査した。もし基材とPTFE膜、PFA膜との密着が不十分であれば、煮込み中に調理液(おでん液)が両者の間の界面に浸透し、PTFE膜、PFA膜の剥離が生じるはずであるが、本実施例においては全く剥離が生じておらず、調理器具として問題ないことが分かった。
本実施の形態は、第2の態様に係る実施の形態であり、OA機器用ローラに関するものである。
図10は本発明のOA機器の定着ローラを示す一部切欠概念図である。図10において、41は環状基材、2は環状基材41上に形成されている薄膜状のフッ素樹脂層である。
本実施の形態は、第2の態様に係る実施の形態であり、OA機器用ローラに関するものである。
図12は、定着ローラを製造する別の方法を説明するためのフローチャート図である。
まず、工程S1で、図13に示す縦型押出成形機を用いて、未架橋のフッ素樹脂(PFA)チューブを製造する。図13において、2はフッ素樹脂(PFA)チューブ、51は押出成形機のダイ(出口)、53は電子線照射装置である。ダイ51の周囲は窒素ガス雰囲気とされている。
本実施の形態は、第2の態様に係る実施の形態であり、OA機器用ローラに関するものである。
図14は、別の押出成形法により定着ローラを製造する方法を説明するための一部断面概念図である。図14において、41は定着ローラの環状基材、61は押出成形機のダイ(出口)、53は電子線照射装置である。押出成形機のダイ61は、環状基材41の径より若干大きな寸法の径を有する穴63を有している。後述するように、この穴63を環状基材41が通る。穴63の内周壁にはダイ61の開口部62が環状に設けられている。ダイ61の内部には、融点以上に加熱された溶融状態の未架橋のフッ素樹脂(PFA)2が供給されている。さらに、ダイ61の周囲は窒素ガス雰囲気とされている。
本実施の形態は第2の態様に係る実施の形態であり、OA機器用ベルトに関するものである。
図15は本発明のOA機器の転写ベルト(もしくは転写定着ベルト)を示す一部切欠概念図である。図15において、71は環状基材、2は環状基材71上に形成されている薄膜状のフッ素樹脂層である。
本実施の形態は第2の態様に係る実施の形態であり、OA機器用ベルトに関するものである。
図15に示した転写ベルト(もしくは転写定着ベルト)は、例えば、図16に示すフローチャートの製造方法によって製造される。まず、工程S1で、環状基材71を製造する。例えば、ポリイミド製の環状基材71は、以下に記載の方法により製造する。即ち、ポリイミドワニスをコーティングし、その後金型を加熱してイミド化反応を行い、金型の周囲に厚さ80μm程度のポリイミド製の環状基材71を形成する。本発明においては、前記環状基材71の外表面に弾性体からなる中間層を形成し、その外表面にフッ素樹脂2をコーティングすることもできる。例えば、ディスペンサー法により、環状基材71の表面にシリコンゴム等の合成ゴムからなり、厚さが200μm程度の中間層を形成する。
本実施の形態は第2の態様に係る実施の形態であり、OA機器用ベルトに関するものである。
Claims (10)
- 金属製の基材上にフッ素樹脂層が形成されたフッ素樹脂複合材であって、
略平板状の金属製の基材上にフッ素樹脂層を形成し電子線照射して、
前記フッ素樹脂層のフッ素樹脂を架橋するとともに、
前記フッ素樹脂層を通して前記金属製の基材まで電子線照射の電子線を達せさせて金属製の基材とフッ素樹脂層の接着力を向上させ、
その架橋された状態で、前記金属製の基材が所望の形状に機械加工されていることを特徴とするフッ素樹脂複合材。 - 前記フッ素樹脂が、PFA、PTFE、FEP、もしくは前記PFA、PTFEおよびFEPの中から選ばれる2種または3種の混合物のいずれかからなることを特徴とする請求項1に記載のフッ素樹脂複合材。
- 前記フッ素樹脂層の肉厚が、70μm以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフッ素樹脂複合材。
- 前記電子線照射の照射量が、1kGy〜500kGyであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材。
- 前記機械加工が、プレス加工又はへらしぼりであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材。
- 前記金属製の基材が、アルミニウム、アルミニウム合金もしくはステンレスのいずれかであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材。
- 前記フッ素樹脂層は、表面処理が施されていない前記金属製の基材上に形成されており、かつ碁盤目試験(JIS−K−5400、1998年度版)において、100回の粘着テープ引き剥がし後においても、剥がれないことを特徴とする請求項6に記載のフッ素樹脂複合材。
- 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のフッ素樹脂複合材からなることを特徴とする調理器具。
- 請求項8に記載の調理器具を備えたことを特徴とする調理器。
- 未架橋のフッ素樹脂を略平板状の金属製の基材上にコーティングした後、前記フッ素樹脂を、その融点以上の温度に加熱して、低酸素雰囲気中で電子線照射して架橋させるとともに、
前記フッ素樹脂層を通して前記金属製の基材まで電子線照射の電子線を達せさせて金属製の基材とフッ素樹脂層の接着力を向上させた後、前記金属製の基材を所望の形状に機械加工したことを特徴とするフッ素樹脂複合材の製造方法。
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