CN112137418B - 不粘器皿 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种不粘器皿，其包括器皿基体和不粘层，所述不粘层覆盖于所述器皿基体的内表面，所述不粘层为含钛材料和不粘材料的混合物形成的膜状结构。本申请可以提供一种具有不粘性能的不粘器皿，防止烹饪过程中出现粘锅现象。
Description
技术领域
本申请涉及厨用工具技术领域，尤其涉及一种不粘器皿。
背景技术
在金属材料中，钛是一种强度高、重量轻的金属，其外表美观，性能稳定，耐腐蚀性极强，在自然中会与空气中的氧产生化学作用，形成一层氧化膜，这层氧化膜能够很好地耐受各种酸、碱、盐等腐蚀液的侵蚀；此外，钛不与人体发生反应，对人体无任何副作用，且为人体必需的微量元素，是一种理想的锅具制备材料。
现有的钛锅一般为钛铝复合片制成，即由内层到外层为钛-铝-不锈钢组成的复合结构，由于钛为纯金属，表面能较高，导致钛锅没有不粘性能，烹饪过程中容易出现粘锅现象。
发明内容
本申请提供了一种不粘器皿，以提供一种具有不粘性能的不粘器皿，防止烹饪过程中出现粘锅现象。
本申请提供了一种不粘器皿，其包括：
器皿基体；
不粘层，覆盖于所述器皿基体的表面，所述不粘层包括A材料和B材料混合成型而成；
所述A材料为含钛材料，所述B材料为自润滑材料和/或无机多孔材料。
可选地，所述含钛材料为纯钛、钛合金或钛的化合物中的一种或多种的任意比例混合。
可选地，所述自润滑材料为石墨、氟化石墨、二硫化钼或聚四氟乙烯中的一种或多种的任意比例混合。
可选地，所述无机多孔材料为硅藻土、膨润土或沸石中的一种或多种的任意比例混合。
可选地，所述不粘层的厚度为10μm～300μm。
可选地，所述不粘层均匀覆盖于所述器皿基体的表面，且所述不粘层为A材料粉末与B材料粉末混合形成，所述A材料粉末的粒径与所述B材料粉末的粒径均为25μm～50μm。
可选地，所述B材料占所述不粘层的质量比例为0.5％～50％。
可选地，所述A材料为纯钛或钛合金，所述B材料占所述不粘层的质量比例为10％～50％。
可选地，所述不粘层的表面粗糙度为10μm～50μm。
可选地，所述器皿基体的表面为粗化处理形成的粗糙表面。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请提供的不粘器皿包括器皿基体和不粘层，不粘层覆盖于器皿基体的表面，不粘层包括A材料和B材料混合成型而成；其中，A材料为含钛材料质地较硬，通过A材料形成不粘层的骨架，提高不粘层的硬度和耐磨性，防止不粘层产生磨损或划伤；B材料为自润滑材料和/或无机多孔材料，具有较好的不粘性，B材料均匀分布于A材料形成的骨架之间，使不粘层形成良好的不粘性能，有效防止使用过程中出现粘锅现象。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例提供的不粘器皿的局部结构示意图。
附图标记：
1-器皿基体；
2-不粘层。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
如图1所示，本申请实施例提供了一种不粘器皿，其包括器皿基体1和不粘层2。器皿基体1可以为铝、铝合金、不锈钢、铁等金属材料形成的片材或者其两种及以上材料形成的复合片材；不粘层2覆盖于器皿基体1的表面，不粘层2包括A材料和B材料混合成型而成。其中，A材料为含钛材料质地较硬，通过A材料形成不粘层2的骨架，提高不粘层2的硬度和耐磨性，防止不粘层2产生磨损或划伤；B材料为自润滑材料和/或无机多孔材料，具有较好的不粘性，B材料均匀分布于A材料形成的骨架之间，使不粘层2形成良好的不粘性能，有效防止使用过程中出现粘锅现象。不粘层2可以设置于器皿基体1的内表面，以有效避免烹饪过程中器皿内部的食材出现粘锅现象；不粘层2也可以设置于器皿基体1的外表面，以避免器皿外部出现难以清洗的污染。不粘层2可以完全覆盖器皿基体1的表面，也可以仅覆盖器皿基体1的表面上对应锅底的区域。
另外，现有技术中钛锅的锅体为包含钛层的复合结构(例如由内层到外层为钛-铝-不锈钢组成的复合结构)，也就是说，钛层设置成板状结构，导致钛层的厚度通常在0.4mm以上；而本申请由于采用A材料和B材料两种材料混合成型而成，也就是说，A材料与B材料混合并涂覆于器皿基体1上，可以根据需要调整钛层(即不粘层2)的厚度，钛层的厚度可以减小至0.01mm，从而极大地减少了含钛材料的用量，降低了制造成本。
此外，现有的钛锅由于含有纯钛，锅体的内表面通常为浅色，在烹饪过程中，锅体受到高温的影响，钛金属与空气反应形成非致密性的二氧化钛，导致锅体内表面吸附食物烹饪过程中的有色材料(例如酱油等)，导致锅体的内表面颜色变深。由于锅底的温度相对较高，且与食物的接触较多，而锅体的内侧壁的温度相对较低，且与食物的接触较少，从而导致锅底的颜色明显深于锅体的内侧壁，使锅体的内表面出现色差。而本申请通过将A材料与B材料混合形成混合物，使不粘层2的颜色加深，在使用过程中即使锅体内表面吸附有色材料也不易出现色差。
进一步地，含钛材料为纯钛、钛合金或钛的化合物中的一种或多种(本申请中的多种，包括两种或两种以上)的混合，材料来源比较广泛，生产方便。
其中，B材料可以仅包括自润滑材料，利用自润滑材料低表面能的特性，实现不粘的目的；B材料也可以仅包括无机多孔材料，利用无机多孔材料多孔吸油的特性，实现不粘的目的；当然，B材料也可以同时包括自润滑材料与无机多孔材料的任意比例混合。
具体地，自润滑材料为石墨、氟化石墨、二硫化钼或聚四氟乙烯中的一种或多种(两种或两种以上)的混合。当自润滑材料为石墨、氟化石墨、二硫化钼或聚四氟乙烯中的多种时，需要将各种材料的粉末按照任意比例均匀混合。
以天然晶质石墨为例详细说明自润滑材料的不粘性能，天然晶质石墨具有层状晶体结构，从而使天然晶质石墨具有良好的自润滑性能；碳原子以sp2杂化轨道构成六角网状的石墨层面，其碳-碳间的键能属于一种共振R-键，键能高达627kJ/mol，由此使单层石墨层面具有坚固的性质，防止使用过程中出现机械划伤；而石墨层面之间的作用力则属于弱的范德华力，键能只有5.4kJ/mol，由此多层石墨层面之间具有良好的层间滑移性，使天然晶质石墨具有不粘性能。此外，石墨的层状结构之间有许多的空隙，空隙尺寸在微米级别，在实际使用过程中可以吸附大量的食用油，使表面始终保持一层油膜，进一步增强了不粘性能。
具体地，无机多孔材料为硅藻土、膨润土或沸石中的一种或多种。当无机多孔材料为硅藻土、膨润土或沸石中的多种时，需要将各种材料的粉末按照任意比例均匀混合。
以硅藻土为例详细说明无机多孔材料的不粘性能，硅藻土由无定形的含水二氧化硅组成，该二氧化硅为非晶结构，原子在三维空间的排列呈现为近程有序而远程无序，表面能较小，从而使硅藻土层具有较好的不粘性能；此外，无机多孔材料具有特殊的多孔结构，孔径在微米级别，孔隙率达80％以上，在使用过程中可以吸附大量的食用油，从而在硅藻土层的表面始终保持一层油膜，进一步增强了硅藻土层的不粘性能，使不粘器皿达到良好的不粘效果。
进一步地，不粘层2的厚度为10μm～300μm，使不粘层2加工方便，控制不粘器皿的成本，且能够形成完整的表面结构。也就是说，当厚度小于10μm时，工艺上难以实现连续的膜层，导致膜层的强度和耐腐蚀性较低；当厚度大于300μm时，会导致成本增加，还会导致不粘层2的内应力过大，导致不粘层2的表面出现崩裂等损坏，从而影响到不粘效果。
进一步地，不粘层2由均匀覆盖于器皿基体1的表面的A材料粉末与B材料粉末形成，A材料粉末的粒径与B材料粉末的粒径均为25μm～50μm，也就是说，A材料粉末与B材料粉末均匀混合形成粒径为25μm～50μm的不粘粉末，并将不粘粉末涂覆于器皿基体1的表面形成不粘层2。不粘粉末的粒径不大于50μm，使不粘层2的表面形成类似荷叶表面的微观粗糙结构，形成自洁效应，防止食材与不粘器皿的粘连；但随着不粘粉末粒径的减小，不粘器皿的制造成本会逐渐增加，因此，优选不粘粉末的粒径不小于25μm，即不粘粉末的粒径为25μm～50μm。
进一步地，A材料的粒径不同于B材料的粒径，也就是说，A材料与B材料的粒径大小应有区别，例如A材料的粒径为25μm～40μm，B材料的粒径为35μm～50μm，使A材料与B材料形成的不粘粉末形成的膜层结构错落有致，也就是说，粒径较小的材料填充于粒径较大的材料的孔隙之间，从而增加膜层的致密性，使不粘层2更加坚固，防止不粘层2划伤。
进一步地，B材料占不粘层2的质量比例为0.5％～50％，既能够体现出A材料强度较高的性能，又能够体现出B材料的不粘性能。当B材料的质量比例低于0.5％时，B材料的含量过少而无法形成良好的不粘效果，导致食材与锅底出现粘连；当B材料的含量高于50％时，B材料的含量过多而无法形成完整的钛层，导致不粘层2的强度较低，使用过程中容易出现划伤或不粘材料磨损。
更进一步地，当A材料为纯钛或钛合金时，B材料占不粘层2的质量比例为10％～50％。一方面，由于纯钛或钛合金中含有钛金属，具有较高的表面能，适当增加B材料的含量，可以确保不粘层2的不粘性能；另一方面，钛金属的颜色较浅，增加B材料的含量，可以加深不粘层2的颜色，确保不粘层2呈现出深色系，防止使用过程中锅底与锅底内侧壁出现较大的色差。当A材料为钛的化合物时，由于钛的化合物为非金属，自身具有较低的表面能，具有一定的不粘性能，且钛的化合物本身颜色较深，适当降低不粘材料的含量不会对不粘层2产生明显的影响，从而不粘材料占不粘层2的质量比例可以为0.5％～50％。
进一步地，不粘层2的表面粗糙度为10μm～50μm。当表面粗糙度小于10μm时，会影响到不粘层2的微观表面结构，从而降低不粘性能，且会导致不粘器皿的成本偏高；当表面粗糙度大于50μm时，食材或锅铲与不粘层之间的摩擦力过大，导致翻炒的阻力增大，从而降低不粘器皿的不粘性能。
进一步地，不粘层2的表面需要进行封闭处理，以增强不粘层2的致密性，从而增强不粘器皿的防腐性能和不粘性能，封闭处理应选用具有不粘性的封闭剂，如氟树脂封闭剂、有机硅封闭剂等，以防止不粘层2的不粘性能降低。
更进一步地，不粘层2的表面可以进行打磨处理。一方面，使锅体内表面更加光滑，减少食材或锅铲与不粘层2之间的摩擦阻力，增强使用体验；另一方面，能够提高不粘层2的表面光泽度，增强不粘器皿的外观效果。
进一步地，为减小食材与不粘层的宏观接触面积，可以将不粘层2的表面设置成凹凸结构，例如波浪形纹路或凹凸点状结构等，在烹饪食材时，食材仅与凸起的部位接触，而与凹陷的部位相分离，从而防止食材与锅底形成大面积接触导致粘连现象，还能够增强耐磨性能，延长不粘寿命。
进一步地，器皿基体1的表面上朝向不粘层2的一侧为粗化处理形成的粗糙表面，以增强器皿基体1的附着性能，从而增加不粘层2与器皿基体1之间的结合强度，防止不粘层2脱落。
具体地，本申请实施例提供的不粘层2可以采用热喷涂工艺(例如等离子喷涂、超音速火焰喷涂或电弧喷涂等)、冷喷涂工艺或固相烧结工艺形成，也就是说，不粘粉末采用热喷涂的方法、冷喷涂的方法或固相烧结的方法涂覆于器皿基体1上，操作简便，制造成本低，且易于控制不粘层2的表面质量，增强不粘层2与器皿基体1的结合强度。
本申请提供的不粘层2可以通过热喷涂的方式形成，例如等离子喷涂、超音速火焰喷涂或电弧喷涂等；冷喷涂或固相烧结的方式涂覆在器皿基体1的表面。具体地，本申请一种优选实施例提供的不粘层2的具体实施工艺可参考如下：
(1)纯钛粉(A材料)和硅藻土(B材料)按照质量比例1:0.5混合形成不粘粉末，其中纯钛粉的粒径为30～50umμm，硅藻土的粒径为30～50μm；
(2)通过冷喷涂的方法，采用如下工艺条件：气压5MPa，气体温度600℃，保护气体采用N2；
(3)在上述工艺条件下，将(1)中的不粘粉末放入冷喷涂送粉器中，在器皿基体1的表面均匀喷涂20s，在器皿基体1的表面形成厚度约为50μm的不粘层2，在本步骤中，可以借助机械臂并通过调整机械臂的相关参数实现不粘粉末的均匀喷涂；
(4)不粘层2上取多个(例如5个)测量点，测量对应的表面粗糙度，各测量点粗糙度的平均值应不大于Rz30.5，当粗糙度平均值大于R z30.5时，产品质量不合格；
(5)不粘层2机械砂光，形成光洁均匀的表面。
通过上述工艺制备出来的产品，按照不粘国标《GB/T 32095.2-2015》中煎蛋不粘性测试，取10只样品，不粘性均为Ⅰ级，即各样品均具有较高的不粘性能，实验结果测试记录如下：。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种不粘器皿，其特征在于，包括：
器皿基体(1)；
不粘层(2)，覆盖于所述器皿基体(1)的表面，所述不粘层(2)为A材料粉末与B材料粉末混合形成；
所述A材料为含钛材料，所述B材料为自润滑材料和/或无机多孔材料；
所述A材料形成所述不粘层(2)的骨架，所述B材料均匀分布于所述A材料形成的骨架之间。
2.根据权利要求1所述的不粘器皿，其特征在于，所述含钛材料为纯钛、钛合金或钛的化合物中的一种或多种的任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的不粘器皿，其特征在于，所述自润滑材料为石墨、氟化石墨、二硫化钼或聚四氟乙烯中的一种或多种的任意比例混合。
4.根据权利要求1所述的不粘器皿，其特征在于，所述无机多孔材料为硅藻土、膨润土或沸石中的一种或多种的任意比例混合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的不粘器皿，其特征在于，所述不粘层(2)的厚度为10μm～300μm。
6.根据权利要求1-4任一项所述的不粘器皿，其特征在于，所述不粘层(2)均匀覆盖于所述器皿基体(1)的表面，所述A材料粉末的粒径与所述B材料粉末的粒径均为25μm～50μm。
7.根据权利要求1-4任一项所述的不粘器皿，其特征在于，所述B材料占所述不粘层(2)的质量比例为0.5％～50％。
8.根据权利要求7所述的不粘器皿，其特征在于，所述A材料为纯钛或钛合金，所述B材料占所述不粘层(2)的质量比例为10％～50％。
9.根据权利要求1-4任一项所述的不粘器皿，其特征在于，所述不粘层(2)的表面粗糙度为10μm～50μm。
10.根据权利要求1-4任一项所述的不粘器皿，其特征在于，所述器皿基体(1)的表面为粗化处理形成的粗糙表面。
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