CN103958076A - 包含具有改良的载体粘附性能的氟碳树脂基不粘涂层的厨房用品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包含具有接触表面（21）的基材（2）的烹调用品（1），该接触表面（21）至少部分由金属制成且被包含至少一层（30、31、32）的不粘涂层（3）涂覆，该层（30、31、32）包含至少一种氟碳树脂，其为单独的或与且耐受至少200℃的热稳定连接粘合剂混合的，氟碳树脂与热稳定连接粘合剂，如果有必要的话，形成烧结网。根据本发明，接触表面（21）包括一个由前体的等离子体聚合形成的聚合物层组成的中间层（210），前体选自不饱和羧酸及其盐和酯、饱和羧酸乙烯酯、不饱和二羧酸及其盐、酯、半酯或酸酐和不饱和环氧化物。本发明也涉及制备所述用品（1）的方法。

Description

包含具有改良的载体粘附性能的氟碳树脂基不粘涂层的厨房用品及其制备方法

技术领域

本发明通常涉及包含不粘涂层的厨房用品，且更具体地涉及包含具有改良的载体粘附性能的氟碳树脂基不粘涂层的厨房用品。本发明也涉及制备所述厨房用品的方法。

背景技术

在烹调用具的内表面上，通常使用烧结的氟碳树脂（例如PTFE）作为不粘涂层。该涂层因其不粘性能和其耐化学性或耐热型应力性而为人们熟知。

然而该涂层对金属载体，尤其是铝、不锈钢或铸铁制成的载体的粘性有限。

为了克服这些问题，本领域技术人员已知通过沉降连接底漆来制备载体表面，该底漆包含连接粘合剂例如PAI，或通过化学（例如化学腐蚀型）或机械（例如磨砂或喷砂）表面处理制备，或这些处理方法结合制备。

发明内容

然而，腐蚀型化学表面处理涉及污染化学浴的使用，并且磨砂型或喷砂型机械表面处理（轻微地）使表面变形，因此要求另外的成形处理。同样地，喷砂介质或磨砂刷在其使用寿命结束后必须再生或者垃圾填埋，这导致污染。为了克服这些问题，申请人开发了通过等离子体法的表面处理，其使在载体和不粘涂层之间形成中间层，此中间层能够提高不粘涂层对于载体的锚定，因此使得不粘涂层确保长期不粘功能而没有剥离的风险。

更具体地，本发明涉及的用品包含具有接触表面的载体，该接触表面至少部分是金属的而且被不粘涂层覆盖，该不粘涂层包含至少一种氟碳树脂或氟碳树脂与热稳定且耐受至少200℃温度的连接粘合剂混合物，氟碳树脂与热稳定连接粘合剂（如果有必要的话）形成烧结网。

特征在于所述接触表面包括由前体的等离子体聚合形成的聚合物层组成的中间层，该前体选自不饱和羧酸及其盐或酯、饱和羧酸乙烯酯、不饱和二羧酸及其盐、酯、半酯或酸酐，以及不饱和环氧化物。

要么是完全金属载体（在这种情况下，接触表面完全是金属的）要么是部分由硬基底覆盖的金属载体（在这种接触表面部分是金属的情况下，剩余的由硬基底构成），该硬基底优选由搪瓷或陶瓷制成。

有利地，载体的金属部分由铝或铝合金、铸铝（或铸造铝合金）或不锈钢制成。

根据本发明的烹调用品的非限制性例子将具体引用烹调用具例如炖锅和煎锅、炒锅和高沿锅、炖汤锅和汤锅、饼铛、烤架、点心模具和盘子、烤肉盘子和架子、制备碗。

不饱和羧酸的例子可以引用甲基丙烯酸。

不饱和二羧酸的例子可以引用顺丁烯二酸酐。

饱和羧酸的乙烯基或烯丙基酯的例子可以引用醋酸乙烯酯。

不饱和环氧化物可以引用甲基丙烯酸缩水甘油酯。

通过等离子体聚合形成的中间层因而可以有利地为基本上由聚甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚（顺丁烯二酸酐）构成的聚合层。

为了提高不粘涂层在载体接触表面上的粘附性，不粘涂层可以有利地包含连接底漆层和至少一个面漆，所述底漆层除了包含氟碳树脂烧结网，包含至少一个连接粘合剂。

预先对接触表面进行化学或机械预处理也可以是有利的。该处理也可能改良表面条件和特别是在铝制载体上达到72mN/m量级的表面张力，这提高了基材的可润湿性。在具体的铝合金情况下，只要该涂层在等离子体处理后快速实施（以最长为60秒来将不粘涂层实施到这样通过等离子体方法处理的载体上），此处理产生有利于粘附性的纳米量级氧化层。

对于这个包含在氟碳树脂基不黏涂层的形成之前处理过程的可选实施方式，有可能使用基本上无连接粘合剂的不粘涂层。

用于根据本发明的用品的不粘涂层中的氟碳树脂可以有利地选自聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚共聚物（PFA）、四氟乙烯与六氟丙烯（FEP）共聚物及其混合物（尤其是PTFE和PFA的混合物）。

用于根据本发明的用品的不粘涂层中的连接粘合剂可以有利地选自聚酰胺-酰亚胺（PAI）、聚醚-酰亚胺（PEI）、聚酰胺（PI）、聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）和聚苯硫醚（PPS）。

本发明进一步涉及制备根据本发明的用品的方法，包含以下步骤：

-提供一个至少部分为金属的且具有两个相对面的载体；

-在所述载体的一个面上形成不粘涂层，包括：

·基于至少一种微粒形式的氟碳树脂制备至少一种组分，所述氟碳树脂为单独的或者是与热稳定且耐受至少200℃温度的连接粘合剂混合的；

·在载体的一个面（21）上实施所述组分以形成氟碳树脂层；

-在温度为350℃-450℃之间，固化所述如上用所述氟碳树脂层涂覆的用品，来烧结所述层，从而得到不粘氟碳树脂基涂层（3）形成连续网；

所述方法特征在于在载体的面（接触表面）上实施氟碳树脂基组分之前，其进一步包含等离子体聚合步骤以在所述接触表面上从前体形成聚合层，该前体选自不饱和羧酸及其盐和酯、饱和羧酸乙烯酯、不饱和二羧酸及其盐、酯、半酯或酸酐，以及不饱和环氧化物。

氟碳树脂和热稳定连接粘合剂定义如前。

不饱和羧酸的例子可以引用甲基丙烯酸。

不饱和二羧酸的例子可以引用顺丁烯二酸酐。

饱和羧酸的乙烯酯或烯丙基酯的例子可以引用醋酸乙烯酯。

根据本发明的方法，顺丁烯二酸酐或甲基丙烯酸缩水甘油酯优选作为前体使用。

有利地，不粘涂层的形成可以包括：

·在接触表面上实施连接底漆组分以形成连接底漆层，该底漆组分包含至少一种微粒形式的氟碳树脂和至少一种热稳定且耐受至少200℃温度的连接粘合剂；和

·在底漆层上实施至少一种抛光组分以形成面漆，该抛光组分包含至少一种微粒形式的氟碳树脂。

对接触表面进行化学（例如去油或亚光）或机械（特别是磨砂）处理也是有利的。在这种情况下，有可能通过直接在预先处理过的接触表面上实施至少一种基本上无需连接粘合剂的抛光组分来形成不粘涂层，以形成至少一个面漆。

附图说明

本发明的其它优势和特点将由以下通过非限制性实施例并参考附图提供的说明中体现：

图1为根据本发明的现有技术的烹调用品实施例（未被等离子体和粘合底漆处理的载体）的示意剖视图，

图2为根据本发明的烹调用品（用粘合底漆等离子体聚合处理载体）的示意剖视图。

图1和2中所示的相同元件用相同参考数字进行标识。

具体实施方式

图1和2所示，本发明用品的实施例，煎锅1包含中空碗形的金属载体2和把手5。载体2包含面向煎锅1中放置食物的面的内表面21（接触表面），和面向外部热源的外表面22。内表面21使用不粘涂层3涂覆，其包含在载体2上相继形成的连接底漆层30和两层面漆31、32。底漆层30、抛光层31和装饰层32是PTFE基的。

如图1所示的煎锅的载体2没有用根据本发明的等离子体方法处理，而图2中所示煎锅的载体经过了等离子体聚合处理，导致在载体接触表面21上形成聚合物层210。

本发明在下述实施例中进行更多细节的说明。

在这些实施例中，除非特殊表明，所有的百分比和份数用重量表示。

实施例

产品

载体

-10cm长和5cm宽的光滑的铝板（等级4917），

-10cm长和5cm宽的磨砂的铝板（等级4917），

-10cm长和5cm宽的铝板（等级4917），经过亚光（在苏打浴中浸渍处理，随后用酸中和并最后漂洗），

-10cm长和5cm宽的光滑的不锈钢板，

前体

-顺丁烯二酸酐

-甲基丙烯酸缩水甘油酯

CP1底漆组分（无PAI）

CP2底漆组分（有PAI)

抛光组分

等离子体处理装置及其相应的测试方法

o在真空等离子体框架中使用的装置

·沉降反应器由以下构成：圆柱形不锈钢外壳设有用于测量装置和引入材料和前体的装置，以及真空发生的装置（10^-3mmHg）

o方法包括：

·通过聚合至少一种前体的等离子体处理。

·涂覆底漆组分CP1，随后涂覆抛光组分，

·在100℃下进行红外线炉

·在430℃下标准烘箱中烧结大约11分钟。

测试

金属基材上不粘涂层的粘附性评估

根据ISO2409标准进行横切实验，对用品进行9小时的浸渍（在沸水中进行三个3小时周期）。然后，随后检查该不粘涂层是否存在剥离。计分如下：

·需存在没有剥离的面积以得到100的计分（粘附性极好）；

·在剥离的情况下，测量值等于100减去剥离面积。计分如下：

·在载体上的不粘涂层的粘附如果具有的值为95或以上，则认为是工业上可以接受的，此粘附水平因而适于任何类型的烹调用具无考虑其机械应力水平。

·在载体上的不粘涂层的粘附如果具有值为90-95，则依然认为是工业上可以接受的，但是，应将其限制于应用在几乎无任何机械应力的用品上，例如烘焙用品或烘箱盘。

在进行或者没有进行根据本发明方法的等离子体方法处理后，用不粘涂层3涂覆所述板，其包含或不包含底漆组分（CP1或CP2）和抛光组分。

随后评估这样涂覆的一系列板在金属基材上的不粘涂层的粘附性，此测试获得的结果收集在表1中。

这些结果表明在所有情况下，等离子体处理提高了在所有类型板上的氟碳树脂基不粘涂层（特别是PTFE基）的粘附性。

更具体地，在磨砂的或亚光的铝制载体上，根据本发明方法的等离子体处理使得避免了底漆层。

对于铝制或不锈钢等光滑载体，等离子体处理使得在底漆层中（对于任何类型的前体）无需PAI型连接粘合剂的存在，甚至无需底漆层（尤其是具有例如缩水甘油甲基丙烯酸酯的前体）。

Claims (15)

1.包含具有接触表面（21）的载体（2）的厨房用品（1），该接触表面（21）至少部分是金属的且被包含至少一层（30、31、32）的不粘涂层（3）覆盖，该层（30、31、32）包含至少一种氟碳树脂，其为单独的或与热稳定且耐受至少200℃温度的连接粘合剂混合的，氟碳树脂和，如果有必要的话，热稳定连接粘合剂形成烧结网，

其特征在于，所述接触表面（21）包含由前体的等离子体聚合形成的聚合物层组成的中间层（210），该前体选自不饱和羧酸及其盐或酯、饱和羧酸乙烯酯、不饱和二羧酸及其盐、酯、半酯或酸酐，以及不饱和环氧化物。

2.根据权利要求1所述的厨房用品（1），其特征在于载体（2）是完全金属载体，或是部分由硬基底覆盖的金属载体。

3.根据权利要求1或2所述的厨房用品（1），其特征在于中间层（210）是通过等离子体聚合形成的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯或聚（顺丁烯二酸酐）层。

4.根据前述任一项权利要求所述的厨房用品（1），其特征在于不粘涂层（3）包含一个连接底漆层（30）和至少一个面漆（31、32），所述底漆层（30）包含，除了氟碳树脂烧结网，至少一种连接粘合剂。

5.根据前述任一项权利要求所述的厨房用品（1），其特征在于所述接触表面（21）是化学或机械处理的表面。

6.根据权利要求5所述的厨房用品（1），其特征在于不粘涂层（3）基本上无连接粘合剂。

7.根据前述任一项权利要求所述的厨房用品（1），其特征在于氟碳树脂选自聚四氟乙烯（PTFE）、四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚共聚物（PFA）、四氟乙烯与六氟丙烯（FEP）共聚物，及其混合物。

8.根据权利要求1-5和7任一项所述的厨房用品（1），其特征在于连接粘合剂选自聚酰胺-酰亚胺（PAI）、聚醚-酰亚胺（PEI）、聚酰胺（PI）、聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚砜（PES）和聚苯硫醚（PPS）。

9.根据前述任一项权利要求所述的厨房用品（1），其特征在于构成厨房用品（1）的载体（2）与具有以与易于引入到所述用品（1）中的食物接触的内凹面（21），和以朝向热源放置的外凸面（22）。

10.制备厨房用品（1）的方法，包括以下步骤：

-提供一个至少部分为金属的且具有两个相对面（21、22）的载体（2）；

-在所述载体（2）的一个面（21）上形成不粘涂层（3），包括：

·基于至少一种微粒形式的氟碳树脂制备至少一种组分，所述氟碳树脂为单独的或者是与热稳定且耐受至少200℃温度的连接粘合剂混合的；

·在所述载体（2）的一个面（21）上实施所述组分以形成氟碳树脂层；

-在350℃-450℃温度之间固化通过所述氟碳树脂层如上涂覆的用品，

来烧结所述层，从而得到不粘氟碳树脂基层（3）形成连续网；

所述方法特征在于，在载体（2）的面（21）上实施氟碳树脂基组分之前，其进一步包括等离子体聚合步骤，以在所述接触表面（21）上，从前体形成聚合层（210），该前体选自不饱和羧酸及其盐和酯、饱和羧酸乙烯酯、不饱和二羧酸及其盐、酯、半酯或酸酐，以及不饱和环氧化物。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于前体为甲基丙烯酸缩水甘油酯或顺丁烯二酸酐。

12.根据权利要求10或11的方法，其特征在于，不粘涂层的形成包括：

·在接触表面（21）上实施连接底漆组分以形成连接底漆层（30），所述底漆组分包含至少一种微粒形式的氟碳树脂和至少一种热稳定且耐受至少200℃温度的连接粘合剂；和

·在底漆层（30）上实施至少一种抛光组分形成面漆（31、32），所述抛光组分包含至少一种微粒形式的氟碳树脂。

13.根据权利要求10至12任一项所述的方法，其特征在于所述接触表面（21）是化学或机械处理的表面。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于接触表面（21）为磨砂的、去油的或亚光的。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于不粘涂层（3）的形成包括在接触表面（21）上实施至少一个基本上没有连接粘合剂的抛光组分，以形成面漆（31、32），所述抛光组分包含至少一种微粒形式的氟碳树脂。