DE60304492T2

DE60304492T2 - Leicht zu reinigende kochfläche

Info

Publication number: DE60304492T2
Application number: DE60304492T
Authority: DE
Inventors: Alain Coudurier
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: JP2006511310A; WO2004064586A1; US20090191323A1; JP4511948B2; EP1575403A1; ATE322210T1; FR2848797A1; ES2262034T3; AU2003300654A1; EP1575403B1; RU2325835C2; DE60304492D1; FR2848797B1; US8070010B2; RU2005122949A; US20060150824A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Gegenstände zum Zubereiten und Garen von Lebensmitteln und insbesondere die in Kontakt mit den zu behandelnden Lebensmitteln stehende Fläche dieser Gegenstände.
Seit vielen Jahren wurden große Anstrengungen unternommen, um die tägliche Zubereitung von Mahlzeiten zu vereinfachen. Unter den nennenswerten Fortschritten haben sich die Beschichtungen auf der Basis von Fluorkohlenstoff-Polymeren als Antihaftbeschichtung in den Kochutensilien seit dem Ende der 1950er Jahre rasch entwickelt. Solche Beschichtungen sind weltweit bekannt, seitdem das in der Patentschrift FR 1120749 dargestellte Verfahren eine sichere Befestigung solcher Beschichtungen auf verschiedenen Metallen wie Aluminium ermöglicht hat.
Solche Beschichtungen bleiben jedoch zerbrechlich. Es wurden somit Tricks entwickelt, um die Schicht auf ihrem Substrat mechanisch zu verstärken. Zahlreiche Verbesserungspatente beschreiben Verfahren und Mittel, die es ermöglichen, den Kratzwiderstand solcher Beschichtungen zu erhöhen, indem auf die Beschichtung und/oder auf das Substrat eingewirkt wird. Solche Beschichtungen bleiben jedoch gegenüber der wiederholten Benutzung von scharfen oder spitzen Materialien aus Metall wie Messern oder Gabeln empfindlich.
Parallel dazu wurden Entwicklungen auf mechanisch widerstandsfähigen Oberflächen durchgeführt, um deren Reinigung zu verbessern. So sind metallische Überzüge wie die Verchromung von nichtrostendem Stahl, die Quasikristalle oder nicht metallische Überzüge (Silikate, ...) entstanden.
Die Quasikristalle sind eine metallische Phase oder Verbindung, die – kristallografisch – rotationssymmetrische Achsen der Ordnung 5, 8, 10 oder 12 aufweist, wie die ikosaedrischen und dekagonalen Phasen. Solche Beschichtungen sind insbesondere in der Patentschrift EP 0 356 287 beschrieben und weisen Eigenschaften wie Kratzwiderstand und, in manchen Fällen, sogar Antihaftung auf.
Das Dokument EP-A-966 910 beschreibt eine Kochfläche, die aus einer Oberflächenschicht aus Zirkoniumnitrid besteht.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf, die zuvor genannten Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen, indem eine Kochfläche mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer vereinfachten Reinigung und der Korrosionsbeständigkeit vorgeschlagen wird, die gleichzeitig mechanisch zuverlässig ist.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch eine Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kochfläche eine Metalllegierung aus Zirkonium und mindestens einem anderen Metall ist, deren Zirkoniumanteil mindestens 75 % beträgt.
Die Metalllegierungen auf der Basis von Zirkonium wie die Zircaloys sind allgemein für ihre außergewöhnliche Beständigkeit gegenüber Korrosion und ihre mechanische Zuverlässigkeit bei dauerhafter Neutronenbelastung bekannt, wobei sie gegenüber den thermischen Neutronen durchlässig bleiben. Sie werden im Wesentlichen in der Nuklearindustrie als Umhüllung von Brennstäben aus Uranoxid verwendet. Solche Legierungen enthalten im Wesentlichen Zirkonium mit einigen Legierungsbestandteilen wie Zinn, Eisen, Chrom und Nickel.
Es wurde im Laufe von Versuchen überraschenderweise festgestellt, dass die Legierungen einer Vielzahl von Metallen, die einen Hauptanteil von Zirkonium enthalten, ebenfalls Eigenschaften hinsichtlich einer vereinfachten Reinigung aufweisen, wenn solche Oberflächen als Kochfläche verwendet werden und an der Oberfläche beispielsweise nach einem Verkohlen der gegarten Lebensmittel Reste haften bleiben. Diese vereinfachte Reinigung kann sich dadurch bemerkbar machen, dass die verkohlten Teile von der Kochfläche leicht zu entfernen sind.
Vorteilhafterweise enthält die Legierung weniger als 10 % Zusatzelemente zum Zirkonium.
Solche Materialien, zu denen die Zircaloys genannten werden, gehören, sind leichter zu erhalten, da die Kristallisationsbedingungen durch die in geringem Anteil vorhandenen Legierungselemente weniger gestört werden.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die Fläche zum Kochen von Lebensmitten durch das Abscheiden einer geeigneten Dicke des Metalls auf einem Substrat erhalten. Dieses Abscheiden kann durch das eine oder andere der folgenden Verfahren erhalten werden: Thermisches Spritzen eines Pulvers mit geeigneter Korngröße, Abscheiden durch Elektrophorese eines Pulvers im Mikron- oder Submikronbereich, Kathodenzerstäubung eines massiven Targets. Im letzteren Fall kann das Target durch Zusammenfügen eines oder mehrerer Bleche oder Platten aus einem Material mit der gesuchten Zusammensetzung auf einem Kupfersubstrat erhalten werden, wobei die Bleche oder Platten entweder durch Sintern von Pulver oder thermisches Spritzen von Pulver oder als Gusserzeugnis erhalten werden. Im Allgemeinen können alle physikalischen Dampfabscheidungsverfahren angewandt werden. Weitere Techniken wie das Heißpressen oder das elektrolytische Abscheiden können auch angewandt werden.
Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass wenig Material verwendet wird und eine geringe Materialdicke auf dem Substrat eingestellt werden kann, um die Kochfläche herzustellen.
Diese Techniken ermöglichen zudem alle, Abscheidungen starker Kohäsion mit dem Substrat zu erhalten, auf welchem sie abgeschieden sind. Somit wird die Gefahr des Ablösens der Schicht während der Benutzung minimiert.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät durch Zusammenfügen eines kristallinen Metallblechs mit der gesuchten Zusammensetzung auf einem Substrat erhalten. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, den bekannten Verfahren zum Zusammenfügen von Metallen näher zu kommen, so dass bekannte Techniken ohne besondere Weiterentwicklung übernommen werden können.
Die Bleche aus Zirkoniumlegierungen können durch die aus der Metallurgie bekannten Techniken wie das Walzen eines Barrens erhalten werden, der aus der Schmelze eines Gemischs von Metallen entstanden ist.
Das Zusammenfügen des Blechs auf dem Substrats kann mittels einer der folgenden Techniken in bekannter Weise erfolgen: Paketwalzen, Löten, Warmschmieden. Auch das Sprengplattieren kann in Betracht gezogen werden.
Vorteilhafterweise werden das Blech und das Substrat nach dem Zusammenfügen einem Formungsschritt durch Tiefziehen unterzogen. Das Substrat kann aus einem oder mehreren Metallblechen aus folgenden Materialien bestehen: Aluminium, nichtrostender Stahl, Gusseisen, Stahl, Kupfer.
Weitere Vorteile, die aus den Tests hervorgehen, ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines beispielhaften, jedoch nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft die Abscheidung einer Zircaloy 2 genannten Legierung (1,5% Zinn, 0,14% Eisen, 0,10% Chrom und 0,04% Nickel) auf nichtrostendem Stahl durch ein PVD-Verfahren. Eine Seite dieser Abscheidung wurde vor der Durchführung von Versuchen stark poliert, d.h. beinahe optisch poliert, um sie mit weiteren Kochflächen hinsichtlich der Versuche über die Ermittlung der Vereinfachung des Reinigens einer solchen Fläche bei der Verwendung im Haushalt vergleichen zu können.
Das System zur Ermittlung der Vereinfachung der Reinigung ermöglicht es, die Fähigkeiten einer Kochfläche zu quantifizieren, nach dem Verwenden ihr ursprüngliches Aussehen wieder zu erlangen. Dieses Ermittlungssystem umfasst folgende Schritte:

– die Oberfläche wird lokal mit einem Lebensmittelgemisch bekannter Zusammensetzung bedeckt,
– dieses Gemisch wird in einem Ofen unter vorgegebenen Bedingungen, beispielsweise 20 Minuten lang bei 210°, verkohlt,
– nach Abkühlung wird die Oberfläche in einer Mischung aus Wasser und Spülmittel während einer kontrollierten Zeit eingeweicht,
– ein Scheuerschwamm wird anschließend unter einer vorgegebenen Vorspannung mit Hilfe eines Scheuergeräts (sogenannter Plynometer) auf der verschmutzten Fläche mit einer Hin- und Herbewegung während einer bestimmten Anzahl von Zyklen angewendet,
– der Anteil der ordentlich gereinigten Fläche wird notiert und kennzeichnet die Vereinfachung der Reinigung der Kochfläche.

Die bei verschiedenen Typen von Flächen durchgeführten Versuche ermöglichen somit, die Qualität der Flächen hinsichtlich ihrer vereinfachten Reinigung vergleichsweise zu ermitteln.
Selbstverständlich wurden bei den Versuchen die gleichen Parameter für den jeweiligen Schritt des Ermittlungssystems eingehalten: gleiches Lebensmittelgemisch, gleiche von dem Lebensmittelgemisch betroffene Fläche, gleiche Verkohltemperatur, etc.
Die folgende Vergleichstabelle zeigt die bei drei verschiedenen Kochflächen erhaltenen Ergebnisse, nämlich bei einem polierten nichtrostenden Stahl, einem Quasikristall und der auf nichtrostendem Stahl abgeschiedenen Legierung Zircaloy 2 mit einer Lebensmittelzusammensetzung auf der Basis von Milch und Reis, die als schwer zu reinigen gilt, wenn sie verkohlt ist. Der Versuch ermöglicht somit, die Unterschiede in der Qualität der Reinigung der Flächen aufzuzeigen.
Die Tabelle zeigt eindeutig die sehr interessanten mit der auf nichtrostendem Stahl abgeschienen Zircaloy 2-Legierung erhaltenen Ergebnisse. Weitere auf der Basis von Aluminium durchgeführten Versuche zeigen ähnliche Ergebnisse,
Es ist anzumerken, dass die Anzahl der Scheuerzyklen auf dem Plynometer auf 15 festgelegt wurde. Diese geringe Anzahl von Zyklen zeigt gut die Qualität der erfindungsgemäßen Vereinfachung der Reinigung, da nach 15 Hin- und Herbewegungen mit dem Scheuerschwamm nur noch 20 % der verschmutzten Stelle übrig bleiben.
Wiederholte Versuche nach der vollständigen Reinigung der Oberfläche zeigen, dass die vereinfachte Reinigung der Legierung nicht verändert wird.
Während des Abscheidungsverfahrens wird vorteilhafterweise eine Nitrierung der Schicht durch Zusatz von Stickstoff durchgeführt. Eine solche Nitrierung kann auch bei der Bildung einer anderen Schicht durch eine geeignete, thermische Behandlung nach der Bildung der Schicht in Betracht gezogen werden. Eine solche Nitrierung ermöglicht es, die Härte der Schicht zu erhöhen, was der Kochfläche eine bessere Abriebfestigkeit verleiht.
Andere Techniken der thermischen Behandlung können angewandt werden, um die Härte der Legierung zu erhöhen. Für die Zircaloy-Legierungen können Abschreckhärtungen in Wasser ab der b-Domäne verwendet werden. Verwendbar sind auch Härtungen in Feststoffphasen durch Laser oder dgl.
Wenn die Ausführung der Erfindung die Verwendung eines Substrats notwendig macht, besteht dieses dann aus einem oder mehreren Metallblech(en) aus folgenden Materialien: Aluminium, nichtrostender Stahl, Gusseisen, Stahl, Kupfer. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Bildung einer Schicht mit geringer Dicke aus einer wie zuvor beschriebenen kristallinischen Metallzusammensetzung beschränkt, die auf einem dicken Substrat abgeschieden oder zusammengefügt ist, sondern sie zielt auch auf die Ausführung aus massivem Material, mit oder ohne Substrat, wobei das Letztere, wenn vorhanden, nicht die Funktion eines mechanischen Trägers der Schicht hat, sondern eine andere Funktion, nämlich die thermische Verteilung der Hitze für ein auf einer Wärmequelle abgestelltes Utensil (Pfanne, Topf) gewährleistet.

Claims

Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kochfläche eine Metalllegierung aus Zirkonium und mindestens einem anderen Metall ist, und deren Zirkoniumanteil mindestens 75 % beträgt.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung weniger als 10 % Zusatzelemente zum Zirkonium enthält.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Fläche durch das Abscheiden des Metalls in einer geeigneten Dicke auf einem Substrat erhalten wird.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiden durch Kathodenzerstäubung eines massiven Targets erfolgt.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Target durch Zusammenfügen eines oder mehrerer Bleche oder Platten aus einem Material mit der gesuchten Zusammensetzung auf einem Kupfersubstrat erhalten wird, wobei die Bleche oder Platten entweder durch Sintern von Pulver oder thermisches Spritzen von Pulver oder als Gusserzeugnis erhalten werden.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch Zusammenfügen eines kristallinen Metallblechs mit der gesuchten Zusammensetzung auf einem Substrat erhalten wird.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech durch Walzen eines Barrens erhalten wird, der aus der Schmelze einer Mischung von Metallen entstanden ist.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfügen mittels einer der folgenden Techniken erfolgt: Paketwalzen, Löten, Warmschmieden.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech und das Substrat nach dem Zusammenfügen einem Formungsschritt durch Tiefziehen unterzogen werden.
Fläche zum Kochen von Lebensmitteln für ein Küchenutensil oder Kochgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat aus einem oder mehreren Metallblechen aus folgenden Materialien besteht: Aluminium, nichtrostender Stahl, Gusseisen, Stahl, Kupfer.