ES2627501T3

ES2627501T3 - Artículo de calentamiento que comprende un indicador térmico coloreado con visibilidad y precisión mejoradas

Info

Publication number: ES2627501T3
Application number: ES11174921.4T
Authority: ES
Inventors: Stéphanie LE BRIS; Laurent Voisin; Jean-Luc Perillon
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2011-07-21
Publication date: 2017-07-28
Anticipated expiration: 2031-07-21
Also published as: TWI503387B; BRPI1103440A2; KR101831992B1; JP2012052101A; US20120052265A1; EP2413119A1; DK2413119T3; CN102370432A; FR2963098B1; TW201209115A; CN102370432B; US8647735B2; KR20120042621A; EP2413119B1; FR2963098A1; BRPI1103440B1; JP5943566B2

Abstract

Artículo de calentamiento (1) que comprende un soporte (2) que presenta una superficie (21) destinada a ser calentada en un intervalo de temperatura de uso T1 entre 50°C y 400°C y una decoración (4) aplicada sobre al menos una parte de dicha superficie (21), presentándose dicha decoración (4) en forma de una capa de revestimiento con al menos un motivo (41, 42) que comprende una composición de pigmento termocrómico con al menos un pigmento semiconductor liposensible termocrómico en caliente, caracterizado porque dicha composición de pigmento termocrómico comprende: - granos de pigmento de material compuesto (43) de estructura núcleo-envoltorio, cuyo diámetro está comprendido entre 20 nm y 25.000 nm y que comprenden cada uno: - un núcleo (430) que comprende dicho pigmento semiconductor termocrómico, y - una envoltura (431) sólida, transparente y continua, que está constituida por un material mineral o un material híbrido organo-mineral, y - al menos un pigmento termoestable, y estando dicho artículo (1) también caracterizado porque dicha composición de pigmento termocrómico presenta un cambio de color reversible en una zona de viraje térmico de amplitud como máximo de 40°C, dentro del intervalo de variación de dicha temperatura de uso T1.

Description

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Otros modos de aplicaciones de decoración también son posibles, por ejemplo por pulverización, cortina, rodillo, inmersión, brocha, etc.

En lo que respecta más particularmente a los granos de material compuesto de pigmento de estructura núcleoenvoltura se utiliza como pigmento(s) termocrómico(s) que constituye(n) el núcleo, óxidos metálicos semiconductores, que se seleccionan preferiblemente de entre los semiconductores siguientes:

-V2O5, que presenta a temperatura ambiente un color amarillo anaranjado,

-Bi2O3, que presenta a temperatura ambiente un color blanco roto, muy ligeramente amarillo,

-BiVO4, que es amarillo a temperatura ambiente,

-WO3, CeO2, In2O3, muy similar a Bi2O3, y

-Fe2O3, que puede ser de anaranjado a marrón a temperatura ambiente, y

-SC pirocloro Y1,84Ca0,16Ti1,84V0,16O1,84 que es amarillo-anaranjado a temperatura ambiente.

La composición de pigmento termocrómico de la decoración comprende otros granos de pigmento de material compuesto al menos un pigmento termoestable.

Con relación a un indicador de temperatura constituido por un pigmento termocrómico utilizado solo como se describe en la patente EP 1121576, el uso de pigmentos termoestables asociados a granos de pigmento de material compuesto permite lograr una gama de tonos particularmente amplia y aumentar la percepción del cambio de tono. El indicador de temperatura del artículo de calentamiento según la invención es entonces más visible (en el sentido de perceptible por un usuario durante su uso), más legible (es decir, más fácil de entender por el consumidor)) y más preciso que el que se describe en la patente EP 1121576.

Así por ejemplo, la composición de pigmento termocrómico puede comprender una mezcla de al menos un pigmento termoestable y, al menos, una partícula de material compuesto de pigmento que encapsula un pigmento termocrómico, pudiendo ser ventajosamente elegida esta mezcla a partir de las siguientes mezclas:

■: Bi2O3 recubierto + Co3(PO4)2,

■: Bi2O3 recubierto + LiCoPO4,

■: Bi2O3 recubierto + CoAl2O4, y )

■: V2O5 recubierto + Cr2O3.

■: YCaTiVO recubierto + Co3(PO4)2

Las relaciones en peso entre las cantidades respectivas de pigmento(s) termocrómico(s) recubierto(s) (es decir, de hecho las partículas de pigmento de material compuesto cuyo núcleo comprende pigmento(s) termocrómico(s)) y pigmento(s) termoestable(s) se indican a continuación, con la evolución del color y el color final:

■: mezcla de Bi2O3 recubierto (amarillo pálido a temperatura ambiente) y Co3(PO4)2 (violeta termoestable), con una relación en peso de Bi2O3 sobre Co3(PO4)2 de 3:1; esta mezcla es malva a temperatura ambiente, después se vuelve verde a 200°C;

■: mezcla de Bi2O3 recubierto (amarillo pálido a temperatura ambiente) y de LiCoPO4 (violeta termoestable), con una relación en peso de Bi2O3 sobre LiCoPO4 de 1:3; esta mezcla es malva a temperatura ambiente, después se vuelve verde a 200°C;

■: mezcla de Bi2O3 recubierto (amarillo pálido a temperatura ambiente) y de CoAI2O4 (azul termoestable), con una relación en peso de Bi2O3 sobre CoAI2O4 de 30:1; esta mezcla es azul a temperatura ambiente, después se vuelve verde a 200°C;

■: mezcla de V2O5 (amarillo anaranjado a temperatura ambiente) y de Cr2O3 (verde termoestable), con una relación en peso de V2O5 sobre Cr2O3 de 1:1; esta mezcla es verde a temperatura ambiente, después se vuelve marrón a 200°C;

■: mezcla de Y1,84Ca,0,16Ti1,84V0,16O1,84 recubierto (amarillo anaranjado a temperatura ambiente) y Co3(PO4)2 (violeta termoestable), con una relación en peso de Y1,84Ca0,16Ti1,84V0,16O1,84 sobre CO3(PO4)2 de 1:4; esta mezcla es verde a temperatura ambiente, después se vuelve gris a 200°C;

De acuerdo con un modo de realización particularmente ventajoso de la presente invención, el artículo de calentamiento puede comprender al menos dos motivos que comprenden cada uno una composición de pigmento,

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siendo al menos una de las composiciones de pigmentos de los motivos termocrómica. Preferiblemente, los motivos de la composición de pigmento termocrómico idénticos están dispuestos de modo que sea posible encontrar al menos una sección transversal según la cual sean estén separados. Por contra, en la vista superior, estas unidades pueden estar unidas entre sí o igualmente separadas.

Según una primera variante de este modo de realización, estos motivos presentan:

■: a temperatura ambiente una diferencia colorimétrica inicial perceptible a temperatura ambiente por el ojo humano, y

■: a la temperatura T1 de uso del artículo de calentamiento, que está comprendida entre 60°C y 350°C (y más específicamente, por lo general, comprendida entre 200°C y 300°C para un utensilio de cocina), un color final sensiblemente idéntico.

Por ejemplo, una combinación posible es la siguiente:

■: uno de los motivos del artículo de calentamiento comprende la mezcla de Bi2O3 recubierto (amarillo pálido a temperatura ambiente) y LiCoPO4 (violeta termoestable ), con una relación en peso de Bi2O3 sobre LiCoPO4 de 1:3; esta mezcla es violeta a temperatura ambiente, a continuación se vuelve gris a 200°C;

■: mientras que el otro motivo comprende la mezcla de Y1,84Ca0,16Ti1,84V0,16O1,84 recubierto (amarillo-anaranjado a temperatura ambiente) y Co3(PO4)2 (violeta termoestable), con una relación en peso de Y1,84Ca0,16Ti1,84V0,16O1,84 sobre Co3(PO4)2 de 1:4 ; esta mezcla es verde a temperatura ambiente, luego se vuelve gris a 200°C.

De acuerdo con otro modo de realización de la presente invención, la inversa también puede ser considerada: a temperatura ambiente, los dos motivos tienen el mismo color (por ejemplo, uno de los motivos termocrómicos y el otro termoestable o ambos motivos termocrómicos). Cuando aumenta la temperatura del artículo, se observa la aparición de una diferencia colorimétrica entre los dos motivos (que constituye la indicación de la elevación de la temperatura).

Según una segunda variante de este modo de realización, uno de los motivos comprende una composición de pigmento que presenta un cambio de color reversible alrededor de la temperatura de utilización T1, mientras que el otro motivo comprende una composición de pigmento que presenta un cambio de color reversible alrededor de una temperatura T2 superior a la temperatura T1 de uso de al menos 40°C. De acuerdo con esta segunda variante de realización, el artículo de calentamiento tiene múltiples indicadores de temperaturas.

En efecto, es particularmente interesante para un consumidor ser notificado cuando un elemento de calentamiento alcanza su temperatura de utilización óptima:

-para un utensilio de cocina, la temperatura óptima de cocción es diferente según el alimento (pescado, verduras, carnes rojas, carnes blancas),

-en el campo de aplicación de las planchas, esta temperatura es diferente dependiendo del tejido con el que se va a trabajar.

También es útil que el consumidor sea avisado cuando se alcance una temperatura máxima. Puede tratarse en este caso de una temperatura máxima para la conservación del objeto tratado (nutrientes en el caso de utensilios de cocina, fibra textil para planchas...) o para la conservación del revestimiento de la herramienta. La advertencia de un peligro también es particularmente útil (prevención de un riesgo de quemaduras...).

Así, en el caso de un artículo de calentamiento del tipo de un utensilio de cocina para cocción cuya decoración presenta dos motivos, se podrá considerar que este último está provisto de al menos dos indicadores de temperatura distribuidos como sigue:

■: la composición de pigmento de uno de los motivos, que presenta un cambio de color reversible en torno a la temperatura de uso T1, constituye un indicador llamado "baja temperatura" que tiene como función advertir al consumidor de que la superficie de soporte destinada a ser calentada ha alcanzado una temperatura de utilización óptima, mientras que

■: la composición de pigmento del otro motivo, que presenta un cambio de color reversible alrededor de una temperatura T2 de comienzo de la degradación del artículo de calentamiento, constituye un indicador de "alta temperatura" cuya función es advertir al usuario de una posible degradación del objeto tratado (nutrientes en el caso de utensilios de cocina, fibra textil para planchas ...) y de la necesidad de regular el calentamiento del artículo.

En cuanto a la naturaleza del soporte que presenta la superficie que se va a calentar, éste puede realziarse de un material seleccionado de entre de metales, madera, vidrio, cerámicas y materias plásticas.

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Preferiblemente, se utiliza en el marco de la presente invención los soportes metálicos, y en particular de aluminio, acero inoxidable, fundición, hierro o cobre.

Para una mejor adherencia del recubrimiento (es decir, o bien la capa decorativa aplicada directamente sobre esta superficie, o en su caso, una capa de revestimiento de base) sobre la superficie del soporte que se va a calentar, éste último puede ventajosamente ser tratado con el fin de aumentar su superficie específica:

■: para el aluminio, este tratamiento se puede hacer por anodización (creación de una estructura tubular de alúmina), por ataque químico o incluso por chorreo con arena ..., por aporte de materia de forma continua o discontinua según una técnica de proyección en caliente (proyección de plasma, llama o pulverización con arco),

■: los otros sustratos metálicos también se pueden pulir, chorrear con arena, cepillar, o microgranallar, o incluso ser objeto de un aporte de materia como se describe anteriormente.

Como ejemplos de artículos de calentamiento de la invención, se pueden mencionar en particular los utensilios de cocina, parrillas de barbacoa, equipo eléctrico para cocinar (planchas de crepes, planchas de gofres, parrillas de mesa, raclette, fondue, ollas arroceras, recipientes para preparar confitura, cubas para el horneado de pan...) , suelas de planchas, placas de alisadores de pelo,

Los granos del pigmento de material compuesto de estructura núcleo-envoltura según la invención puede fabricarse mediante un proceso que comprende las etapas siguientes:

■: una etapa de provisión de un polvo de partículas de pigmento semiconductore termocrómico , particularmente Bi2O3;

■: un etapa de activación al menos parcial de la superficie de dichas partículas de pigmento semiconductor termocrómico;

■: una etapa de mezcla de al menos polialcoxilato metálico con un alcohol para iniciar una fase de hidrólisiscondensación de dicho precursor de sílice, que se continua con agitación durante algunas horas, para llevar a la formación de los granos pigmentarios de material compuesto (43);

■: una etapa de filtrado para recuperar dichas partículas (430) y separarlas de los reactivos y disolventes que no han reaccionado; y

■: una etapa de densificación de la envoltura de dichas partículas a una temperatura entre 200°C y 600°C durante al menos 10 minutos.

La etapa de activación puede ser un tratamiento térmico o molienda, o incluso ambos a la vez (dependiendo del tamaño inicial de las partículas de pigmento).

Preferiblemente, el polialcoxilato metálico es un TEOS y el alcohol utilizado para la hidrólisis-condensación es isopropanol.

Las diferentes etapas del proceso según la invención se describen en detalle en el Ejemplo 2.

Los granos de pigmento de material compuesto obtenidos por el proceso según la invención presentan una estructura núcleo-envoltura con un núcleo que contiene un SC termocrómico (típicamente Bi2O3) y una envoltura de sílice. Esta envoltura es continua, estanca al aceite, transparente, resistente térmicamente a al menos a 450°C, compatible con la formulación en la que se van a incorporar las partículas y la granulometría final del polvo permite una buena dispersión y formulación y una buena cobertura colorimétrica del revestimiento obtenido.

Otras particularidades y ventajas de la invención resultarán evidentes en los ejemplos y el modo de realización (representado por la figura única 1 a continuación).

La invención se ilustra adicionalmente en detalle en los siguientes ejemplos. En los ejemplos, a menos que se indique lo contrario, todos los porcentajes y partes se expresan en peso.

EJEMPLOS

Productos

Pigmentos

Pigmentos termoestables

■ Co3(PO4)2 (violeta a temperatura ambiente), comercializado por la compañía FERRO con la denominación comercial PK5033,

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Pigmento termocrómico

■: Bi2O3 (que es de blanco roto, ligeramente teñido de amarillo a temperatura ambiente), en forma de polvo, comercializado por la compañía Fluka con la denominación "Óóxido de bismuto (III)." Envoltura de sílice ■ obtenida por vía sol-gel a partir de TEOS como precursor.

Capas de revestimiento de base y de acabado PARTE A

■: sílice coloidal en forma de una disolución acuosa al 30% de sílice, comercializada por la compañía Clariant bajo el nombre comercial Klebosol,

■: isopropanol

■: pigmentos negros de calidad alimentaria vendidos por la empresa FERRO con la denominación comercial FA1220 de Ferro.

PARTE B

■: precursor de polimerización sol-gel: metiltrimetoxisilano (MTMS) o MTES;

■: ácido orgánico: ácido acético ; Capa decorativa

■: espesante: copolímero de ácido metacrílico y de éster acrílico

■: disolvente: propilenglicol. Método de verificación del termocromismo del artículo de calentamiento y ensayo del aceite Para evaluar de forma macroscópica la calidad del envoltorio de las partículas de material compuesto, se realizan

dos tipos de observaciones:

■: verificación de la conservación de las propiedades colorimétricas y termocrómicas de las partículas de material compuesto: esta verificación se basa en la comparación, a temperatura ambiente y después de un calentamiento entre 100°C y 300°C, del color del polvo en bruto (es decir, un polvo de pigmentos sin recubrir), y de éste cubierto, debiendo ser mínimas las diferencias de color,

■: ensayo del aceite del polvo de partículas de material compuesto: este ensayo consiste en evaluar la eficacia de la protección aportada a los pigmentos en bruto (es decir, no recubiertos) simulando las condiciones de uso de un utensilio de cocina, por una cocción con grasas). Para ello, se procede de la siguiente manera:

-el polvo se sumerge en el aceite y se calienta a 200°C durante 9 h, o se calienta a 270°C durante 2 horas para un ensayo acelerado;

-después de la filtración y limpieza de este polvo, se verifican el color del polvo y su termocromismo, la variación del termocromismo (entre un polvo protegido y un polvo no protegido) debe ser mínimo.

EJEMPLO 1: Realización de un utensilio de cocina según la invención

Se realiza un recipiente de cocción de acuerdo con la invención como se describe a continuación, haciendo referencia a las figuras adjuntas dadas como ejemplos no limitativos:

La Figura 1 es una vista en sección transversal parcial de un recipiente de cocción de acuerdo con la invención, cuya superficie interior está provista de una decoración termocrómica,

la figura 2 muestra esquemáticamente la distribución de los pigmentos de material compuestos y termoestables en el interior de la decoración que recubre la superficie interna del recipiente de cocción como se ilustra en la Figura 1,

-la figura 3 muestra esquemáticamente un pigmento compuesto de una estructura núcleo-envoltura, presente en la decoración representada en las Figuras 1 y 2.

El recipiente para cocinar representado en la Figura 1 está constituido por una sartén 1 con un soporte 2 que tiene una superficie interior 21 para ser calentada y para recibir los alimentos para cocinar.

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La hidrólisis-condensación de TEOS se continúa con agitación, a temperatura ambiente durante algunas horas.

Filtración

Las partículas recubiertas con sílice (no totalmente densificada todavía) se extraen entonces por filtración del disolvente de síntesis y de los reactivos que no han reaccionado.

Densificación

Con el fin de que la cáscara de sílice formada sea lo más estanca como sea posible se realiza una etapa de densificación térmica final.

Una densificación a 500°C durante 30 minutos permite obtener una protección efectiva frente a aceites o grasas a temperatura muy alta. Duraciones o temperaturas de densificación inferiores no son suficientes para reticular y densificar eficazmente la red de sílice. Por contra, duraciones o temperaturas muy altas degradan la eficacia de la protección.

EJEMPLO 3: realización de una capa de revestimiento de base 3 sobre la superficie interior 21 de cocción del utensilio de cocina según la invención del Ejemplo 1.

Se prepara una composición de sol-gel en la forma de un bicomponente que comprende una Parte A y una Parte B:

-la parte A comprende una dispersión de sílice coloidal, agua para permitir la hidrólisis de los precursores metálicos de la Parte B, isopropanol para permitir una buena compatibilidad de las partes A y B y pigmentos negros de calidad alimentaria.

-la parte B contiene, como precursor sol-gel, metiltrimetoxisilano, que permite la formación de la matriz del recubrimiento, emitiendo únicamente etanol, que es un compuesto órgano-volátil (COV) no tóxico, a diferencia del metiltrimetoxisilano que conduce a la formación de metanol, que a su vez es un CPV tóxico, así como a un ácido orgánico que permite catalizar la reacción sol-gel.

Estas dos partes A y B se pueden conservar durante más de 6 meses en esta forma separada.

Antes de la aplicación sobre la superficie interior del utensilio de cocina tal como se representa en la Figura 1, las partes A y B se reúnen en un mezclador para crear una mezcla íntima y permitir la iniciación de la reacción de hidrólisis. Es entonces necesario dejar que madure esta mezcla durante al menos 24 horas antes de la aplicación propiamente dicha, a fin de hacer progresar suficientemente las reacciones de hidrólisis y condensación. La vida útil para el empleo de la mezcla es al menos de 72 horas.

A continuación, la mezcla se filtra a través de una malla de acero inoxidable que tiene aberturas de 40 micras de diámetro, antes de ser aplicada con pistola de aire sobre la superficie interior de una tapa preformada de aluminio, que ha sido previamente al menos desengrasada y desenpolvada. Para favorecer la adhesión del recubrimiento, se trató previamente la superficie interna del soporte (por ejemplo, mediante chorro de arena) a fin de aumentar su superficie específica.

El recubrimiento de base 3 se aplica entonces en al menos una capa de espesor de 5 a 50 micras. En el caso de una aplicación en varias capas, cada capa se seca antes de la aplicación de la siguiente.

EJEMPLO 4: producción de una capa decorativa 4 sobre la capa de revestimiento de base 3 realizada en el Ejemplo

3.

Se prepara previamente una pasta de pigmento dispersando 37,5 g Bi2O3 recubierto y 12,5 g de Co3(PO4)2) en 50 g de agua.

La composición decorativa se compone de la pasta de pigmento diluida con agua y una mezcla de disolventes más pesados, tales como propilenglicol y etilenglicol para controlar el secado de la fórmula. Esta dispersión se espesa a continuación suficientemente con un polielectrolito aniónico (copolímero de ácido metacrílico y éster acrílico) para tener una reología adaptada a una aplicación por tampografía.

La composición decorativa así espesada se aplica de forma discontinua en forma de motivos (separados en sección transversal, pero que pueden estar unidos en una vista superior): en al menos una capa 4. En el caso de una aplicación en varias capas, cada capa se seca antes de la aplicación de la siguiente.

EJEMPLO 5: realización de la capa de acabado sobre la capa decorativa producida en el Ejemplo 3 y cocción.

Una capa de acabado 5 se realiza de la misma manera que la capa de revestimiento de base 3, siendo la única diferencia que 5 debe seguir siendo transparente y por lo tanto no comprende pigmentos (opcionalmente escamas incoloras).

La formulación de las partes A y B, el modo de operación y la aplicación son idénticos a los descritos en el Ejemplo

3.

Los grupos metilo de la matriz del revestimiento a base de metiltrimetoxisilano confieren a esta capa 5 propiedades antiadherentes. Estas propiedades se pueden mejorar mediante la adición de aceite de silicona como se describe 5 en la Solicitud de Patente Europea EP 2 139 964.

Una vez que se han aplicado y secado todas las capas, el artículo 1 se cuece a 250°C durante 15 minutos.

Por supuesto, la invención no se limita a los ejemplos que se acaban de describir (principalmente utensilios de cocina) y es posible considerar otros tipos de artículos de calentamiento (por ejemplo suelas de planchas, parrillas de barbacoa, etc.) sin salirse del marco de la invención.

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Claims

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