CN220174901U - 一种具有纯无机不粘结构层的炊具 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例涉及一种具有纯无机不粘结构层的炊具，包括基材层和不粘结构层，通过在基材层的内表面上喷涂无机颗粒形成不粘结构层，不粘结构层的无机颗粒之间形成连通的孔隙结构，不粘结构层包括至少三个子结构层，至少三个子结构层按照无机颗粒粒径大小依次叠置在基材层的内表面上，其中邻接基材层的子结构层的无机颗粒粒径最大，在远离基材层的方向上，多个子结构层的无机颗粒粒径依次减小，从而多个子结构层中的孔隙沿远离基材层的方向依次减小。本实用新型实施例的炊具的不粘结构层的结合强度和韧性高、表面硬度高，耐刮耐磨，表面具有吸油、藏油以及自润滑的功能，加热后孔隙能够进行微孔加热呼吸，从而达到不粘、易洁的效果。

Description

一种具有纯无机不粘结构层的炊具

技术领域

本实用新型属于厨房用品技术领域，具体涉及一种具有不粘结构层的炊具。

背景技术

不粘炊具，尤其是不粘锅，是目前市面炊具的主流产品，其主要是通过在锅体基材表面形成一层不粘材料来实现。

现有技术中，一种常用的不粘材料的主要成分为例如聚四氟乙烯的氟有机物，利用氟有机物的不润湿性能使炊具具有不粘的功能。但是，氟有机物在高温条件（例如聚四氟乙烯大于 250℃）下会分解，从而损坏氟有机物涂层，使炊具丧失不粘功能；同时，氟有机物涂层分解后会产生有毒物质，损害人体健康。

另一种不粘材料的主要成分为硅溶胶树脂，与氟有机物材料相似，它们的不粘性表现卓越，但因材料本身特性，在耐温、硬度、持久性以及环保安全等方面存在极大的局限性，不能完全满足市场和消费者要求。

还有使用陶瓷和搪陶(搪瓷)做为不粘材料制造不粘炊具的方案，虽然陶瓷和搪瓷具有颜值高、耐温高、硬度高、耐用以及环保等特性，但是材料本身并不具有任何不粘特性，在有油和无油条件下不粘表现都较弱。所以一般应用在汤锅、炖锅等产品上，并不能大量推广。

目前，出现了在炊具内表面形成众多细小沟槽或毛细孔的不粘结构，在烹调时减少了食物与炊具内表面的接触面积，同时炊具内表面的沟槽和毛细孔中能够吸附油脂，在加热烹调时，沟槽和毛细孔中的油脂能够膨胀并从沟槽和毛细孔中释出，在炊具底部形成一层油膜，从而产生“不粘”的效果；停止加热后，食用油冷却并存储于炊具内表面的沟槽和毛细孔中。因此，上述结构的炊具能够长久保持不粘一定功能，但是，这种小沟槽或毛细孔的结构对炊具的不粘性能有较大影响，需要特定的结构才能实现良好的不粘效果，因此对制造工艺等要求较高。

实用新型内容

为了解决上述的技术问题，本实用新型提出了一种具有纯无机不粘结构层的炊具，所述炊具包括基材层和不粘结构层，

所述基材层为铝合金、不锈钢或铁；

通过在所述基材层的内表面上喷涂无机颗粒形成所述不粘结构层，所述不粘结构层的无机颗粒之间形成连通的孔隙结构，所述基材层的内表面上喷涂的无机颗粒为纯无机颗粒，不添加有机溶剂，

所述不粘结构层包括至少三个子结构层，所述至少三个子结构层按照无机颗粒粒径大小依次叠置在所述基材层的内表面上，其中邻接所述基材层的子结构层的无机颗粒粒径最大，在远离所述基材层的方向上，多个子结构层的无机颗粒粒径依次减小，从而所述多个子结构层中的孔隙沿远离所述基材层的方向依次减小。

在一个实施例中，所述基材层的厚度不小于1mm。

在一个实施例中，所述不粘结构层的厚度在61-130微米之间，所述无机颗粒的粒径为100纳米-60微米。

在一个实施例中，所述三个子结构层为储油层、缓释固化层和弥散面层，所述储油层、缓释固化层和弥散面层在远离所述基材层的方向上依次设置，所述储油层中的陶瓷颗粒的重量比不低于70%；所述缓释固化层中的金属颗粒的重量比不低于60%；所述弥散面层中的碳粉的重量比不低于50%。

在一个实施例中，所述至少三个子结构层为依次层叠的储油层、缓释固化层和弥散面层，所述储油层的无机颗粒粒径为15-60微米，所述储油层的层厚度为40-70微米，孔隙率在15-25%之间；所述缓释固化层的无机颗粒粒径为1-15微米，所述缓释固化层的层厚度为20-40微米，孔隙率在5-15%之间；所述弥散面层的无机颗粒粒径为100纳米-1微米，所述弥散面层的层厚度为1-20微米。

本实用新型的有益效果：本实用新型的具有不粘结构层的炊具，不粘结构层包括至少三个子结构层，所述至少三个子结构层按照无机颗粒粒径大小依次叠置在所述基材层的内表面上，在远离所述基材层的方向上，多个子结构层的无机颗粒粒径依次减小，从而所述多个子结构层中的孔隙结构沿远离所述基材层的方向依次减小，使得不粘结构层结合强度和韧性高、表面硬度高，耐刮耐磨，在开锅有油情况表面具有吸油、藏油以及自润滑的功能，加热后孔隙能够进行微孔加热呼吸，从而达到不粘、易洁的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例提出的具有不粘结构层的炊具的容器壁截面图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”及其类似表述可以被理解为“至少基于”。术语“第一”、“第二”、“第三”等表述仅用于区分不同的特征，并无实质含义。术语“左”、“右”、“中间”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。

本实用新型一个实施例提出了一种具有不粘结构层的炊具，所述炊具包括基材层1和不粘结构层2，通过在所述基材层1的内表面上喷涂无机颗粒形成所述不粘结构层2，所述不粘结构层2的无机颗粒之间形成连通的孔隙结构，所述基材层的内表面上喷涂的无机颗粒为纯无机颗粒，不添加有机溶剂。所述不粘结构层2包括至少三个子结构层，所述至少三个子结构层按照无机颗粒粒径大小依次叠置在所述基材层1的内表面上，其中邻接所述基材层1的子结构层的无机颗粒粒径最大，在远离所述基材层1的方向上，多个子结构层的无机颗粒粒径依次减小，从而所述多个子结构层中的孔隙沿远离所述基材层1的方向依次减小。

具体的，如图1所示，其中示出了炊具的容器壁的截面图。图1中的炊具根据使用条件和效果，优选的是炒锅，所述炊具包括基材层1和不粘结构层2。

其中，所述基材层1为炊具的基体，通常由铝合金、不锈钢或铁等金属材料制成，厚度通常不小于1mm。

本实用新型实施例的不粘结构层2通过在基材层1的内表面上喷涂无机颗粒材料而形成，无机颗粒的粒径为 100纳米-60微米，所述喷涂可以采用等离子喷涂、超音速喷涂、冷喷涂、激光熔覆技术以及空气喷涂方式等方式实现，所述不粘结构层2的厚度在61-130微米之间。

上述无机颗粒材料优选为无机颗粒材料。无机颗粒材料可为金属颗粒、陶瓷颗粒或碳粉。金属颗粒可以为钛、钛合金、锆、锆合金、不锈钢、低碳钢、高碳钢和锌中的一种或多种，陶瓷颗粒可以为氧化锆、氮化锆、氧化钛、氮化钛、碳化钛、氧化铝、氧化镁、四氧化三铁、三氧化二铁、氮化硼、氧化钙、氧化硅和氮化硅中的一种或多种，碳粉可以为天然石墨、多晶石墨、热解石墨、高定向热解石墨和碳量子点中的一种或多种。由于采用喷涂工艺，因此不粘结构层2的无机颗粒之间不会紧密贴合，无机颗粒之间会形成孔隙结构。

所述不粘结构层2包括按照无机颗粒粒径大小依次叠置的至少三个子结构层，其中邻接所述基材层1的子结构层的无机颗粒粒径最大，在远离所述基材层1的方向上，多个子结构层的无机颗粒粒径依次减小。

在本实施例中，所述三个子结构层为依次层叠的储油层21、缓释固化层22和弥散面层23。所述储油层21的无机颗粒粒径为15-60微米，无机颗粒可为上述金属颗粒、陶瓷颗粒或碳粉中的一种或多种。所述储油层21的层厚度为40-70微米，孔隙率在15-25%之间。所述缓释固化层22的无机颗粒粒径为1-15微米，无机颗粒可为上述金属颗粒、陶瓷颗粒或碳粉中的一种或多种。所述缓释固化层22的层厚度为20-40微米，孔隙率在5-15%之间。所述弥散面层23的无机颗粒粒径为100纳米-1微米，无机颗粒可为上述金属颗粒、陶瓷颗粒或碳粉中的一种或多种。所述弥散面层23的层厚度为1-20微米。本实用新型中的“弥散”面层是指无机颗粒不全部覆盖缓释固化层22，例如无机颗粒能够以独立颗粒的方式均匀形成覆盖缓释固化层22上，和/或，在缓释固化层22上形成有呈皲裂状均匀排布的多个面层子区域，从而弥散面层23不会完全封闭缓释固化层22，同时，弥散面层23的表面呈凹凸的磨砂状态。

由于上述三个子结构层——储油层21、缓释固化层22和弥散面层23中，储油层21中的无机颗粒粒径最大，缓释固化层22的无机颗粒粒径次之，而所述弥散面层23的无机颗粒粒径最小，因此，储油层21中的无机颗粒之间形成的孔隙也最大，储油层21中的无机颗粒之间形成的孔隙次之，而所述弥散面层23的无机颗粒之间形成的孔隙最小。

并且，本实施例中，所述弥散面层23的无机颗粒粒径为100纳米-1微米，远小于储油层21的无机颗粒粒径15-60微米和缓释固化层22的无机颗粒粒径1-15微米，因此，储油层21中的孔隙相对较大，用于存储油脂；而弥散面层23中的孔隙很小且相对密集、均匀，一方面能够提高弥散面层23的硬度，另一方面，能够便于油脂的均匀渗入或析出；此外，在储油层21与弥散面层23之间设置无机颗粒粒径居中的缓释固化层22，该层为过渡层，具有固化结构层的作用，可以有效粘结储油层21和弥散面层23，提高不粘结构层2的结合强度和韧性，还能起到了辅助储油的作用，同时，在对炊具开始加热时，随着炊具温度的升高，油脂与气体混合后的油气需要先充满缓释固化层22后才会从弥散面层23析出，从而根据炊具底部析出的油脂多少，可以估计炊具的加热程度。

优选的，所述储油层21的主要成分为陶瓷颗粒，陶瓷颗粒的重量比不低于70%；所述缓释固化层22的主要成分是金属颗粒，金属颗粒的重量比不低于60%；所述弥散面层23的主要成分为碳粉，碳粉的重量比不低于50%。由此，储油层是主要有陶瓷颗粒组成的陶瓷层，该层主要获得结构稳定，强度高，硬度高的多孔隙层；第二层是缓释层主要是有金属颗粒成的复合金属层，该层可以改善底层陶瓷层的韧性和优化孔隙结构，提高孔隙密度降低孔径，提高藏油的稳定性，且让表面有较强的金属质感；第三层是面层主要是碳粉类物质组成，从而获得一层自润滑功能层，具有自润滑效果，使得弥散面层23的表面摩擦系数较低，在有油情况动摩擦系数更低，使得不粘结构层2的表面易清洁和物理不粘性。

通过材料堆积，不粘结构层2具有了能够储油的自带空隙的立体结构，并且不粘结构层2的表面还会形成凹凸结构，凹凸结构可将食物部分架空起来，而在食物和表面的孔隙里，受热后的油脂会微沸腾并产生大量热汽，进一步托举食物，实现食物与表面的分离，达到一定的物理不粘效果。

以下，以不粘锅为例，对本实用新型进行说明。

在烹饪过程中，对不粘锅进行加热，不粘结构层2中的孔隙/微孔会受热扩展，从而具有很强的对油脂的吸附力。在不粘锅中放油后，油对微孔进行充分润湿和填充；继续加热，孔隙中的油脂会微沸腾并产生热气，从而在烹调过程中，微沸腾的油脂和热气位于在食物与不粘结构层2之间，对食物形成托举，实现食物与不粘结构层2的分离。烹调完成后，随着食物带走油脂和不粘锅锅体温度降低，不粘结构层2的孔隙中的油脂温度随之降低，体积收缩，存在油脂残留，即便是对不粘锅进行了表面清洗，不粘结构层2的孔隙中，尤其是储油层21的孔隙中也会保持有一定量的油脂，再次加热，会从孔隙中析出，保持锅底的油润状态。因此，本实施例的不粘锅的工作原理在于，对不粘锅的持续加热，不粘结构层2的孔隙中的油脂持续保持沸腾状态，并产生大量热汽，能够将被烹调的食物半悬浮的托举在不粘锅底部，从而实现了“不粘”的技术效果。需要说明的是，对于本实施例的不粘锅，如果在烹调后用热水煮沸清洗，能够将残留在微孔的油脂置换出来，将不粘锅彻底清洗干净。

本实施例中仅是示出了三个依次层叠的子结构层，本领域技术人员可以理解，在储油层21和弥散面层23之间可以还包括一个或多个具有不同无机颗粒粒径的缓释固化层，以进一步提高不粘结构层2的结合强度和韧性，其也在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型另一实施例提供一种如上所述的炊具的制造方法，包括如下步骤：

S1：基材层成型。

将铝合金、不锈钢或铁等金属基材通过拉伸或压铸方法成型，然后清理毛刺，并进行表面打磨和清洗处理，形成厚度不小于1mm的基材层1。

S2: 在所述基材层1上进行喷涂，形成不粘结构层2。

通过冷喷涂、等离子喷涂、超音速喷涂、激光熔覆或空气喷涂方式将无机颗粒涂覆到基材层1的内侧表面上，形成不粘结构层2。需要说明是，这里所提到的激光熔覆属于热喷涂的一种。

在本实用新型的优选实施例中，将基材预热到80-120度，采用等离子喷涂或超音速喷涂将上述主要成分为陶瓷颗粒（不低于70%重量）的无机颗粒喷涂到基材层1的内侧表面上，以形成储油层21。优选的，以等离子喷涂为列，在55-65V电压、500-600A电流条件下，调节无机颗粒的送粉量为4-8mg/s，利用流量为4-8L/m的氢气在基材层1的内侧表面上喷涂无机颗粒，喷涂距离为10-15mm，形成结构层厚度在40-70微米之间、孔隙率在15-25%之间的储油层21，对于30cm炒锅，需要喷涂50-90s。该层做为基础结构层保证了不粘结构层2的硬度和强度，搭建了厚度在40-70微米的基础空隙层。

随后，采用冷喷涂工艺和超音速喷涂工艺将上述主要成分为金属颗粒（不低于60%重量）的无机颗粒喷涂到储油层21的外表面，以形成缓释固化层22。优选的，以冷喷涂为例，利用温度在200-400度之间的氮气做为喷射气体，喷射压力控制在2.0-3.5MPa，气体流速控制在500-900m/s，将金属颗粒粉末沿喷射气体轴向送入气体中，形成气-固双相流，距离储油层21的外表面10-25mm进行喷涂，形成喷涂厚度在2-40微米之间、孔隙率在5-15%之间的缓释固化层22，对于30cm炒锅，需要喷涂30-60s。在喷涂过程中，能够对储油层21进行适当填孔、二次堆积和表面改良，形成了更细密的微纳形态，空隙变得更多更细。

最后，采用激光熔覆或喷涂工艺将上述主要成分为碳粉（不低于50%重量）的无机颗粒喷涂到缓释固化层22的外表面，以形成弥散面层23。优选的，以喷涂工艺为例，通过在0.4-0.6MPa的压力下，距离缓释固化层22的外表面10-25mm，喷涂碳粉树脂，随后在330℃温度下进行8-12分钟的烧结固化，在缓释固化层22表面形成厚度在1-20微米之间的具有自润滑功能的弥散面层23，弥散面层23的表面呈凹凸的磨砂状态。

根据本实用新型实施例的一种不粘锅，采用如上所述的制造方法制造。其中，基材层的材质为不锈钢，基材层厚度为1.2mm。不粘结构层由三个子结构层——储油层21、缓释固化层22和弥散面层23构成，其中，储油层21包括72%重量的陶瓷颗粒，无机颗粒粒径为35微米，层厚度为60微米，孔隙率为20%；缓释固化层22包括64%重量的金属颗粒，无机颗粒粒径为10微米，层厚度为30微米，孔隙率为15%；弥散面层23包括50%重量的碳粉，无机颗粒粒径为300纳米，层厚度为5微米。

物理指标检测：

一、硬度，铅笔硬度达到9H以上，用牛排刀划无划伤，铁铲和钢丝球也不会造成划伤。

二、耐高温，放入500度烤炉中，连续加热1小时，表面无开裂变色，无重量失重等现象。

三、冷热冲击，将工件加热到400度然后放入20度水中，连续冲击50次，观察表面无开裂、变色等变化。

四、不粘性测试方法：

1、煎鸡蛋。

按标准方法开锅后清洗干净，将锅加热到150度，用喷油壶喷油三次，大约5g油量，然后加热到160度然后打入鸡蛋，即可发现不粘，不再放油，连续煎蛋，本产品可以在后续无油情况下并持续升温条件下，可连续煎蛋6只而不粘。

2、炒肉丝（两种方法）

热锅凉油：将锅加热到200度放油，放油后立即放入腌制的肉丝，翻炒发现不粘锅；

热锅热油：将锅加热到200度放油，并等油加热到微微起烟后放入腌制的肉丝，翻炒发现不粘锅。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有纯无机不粘结构层的炊具，其特征在于，所述炊具包括基材层（1）和不粘结构层（2），

所述基材层（1）为铝合金、不锈钢或铁；

通过在所述基材层（1）的内表面上喷涂无机颗粒形成所述不粘结构层（2），所述不粘结构层（2）的无机颗粒之间形成连通的孔隙结构，

所述不粘结构层（2）包括至少三个子结构层，所述至少三个子结构层按照无机颗粒粒径大小依次叠置在所述基材层（1）的内表面上，其中邻接所述基材层（1）的子结构层的无机颗粒粒径最大，在远离所述基材层（1）的方向上，多个子结构层的无机颗粒粒径依次减小，从而所述多个子结构层中的孔隙沿远离所述基材层（1）的方向依次减小；

所述三个子结构层为储油层（21）、缓释固化层（22）和弥散面层（23），所述储油层（21）、缓释固化层（22）和弥散面层（23）在远离所述基材层（1）的方向上依次设置。

2.如权利要求1所述的炊具，其特征在于，所述基材层（1）的厚度不小于1mm。

3.如权利要求1所述的炊具，其特征在于，所述不粘结构层（2）的厚度在61-130微米之间，所述无机颗粒的粒径为100纳米-60微米。

4.如权利要求1所述的炊具，其特征在于，所述储油层（21）的无机颗粒粒径为15-60微米，所述储油层（21）的层厚度为40-70微米，孔隙率在15-25%之间；所述缓释固化层（22）的无机颗粒粒径为1-15微米，所述缓释固化层（22）的层厚度为20-40微米，孔隙率在5-15%之间；所述弥散面层（23）的无机颗粒粒径为100纳米-1微米，所述弥散面层（23）的层厚度为1-20微米。