FR2969636A1

FR2969636A1 - Article comprenant un revetement externe a base de laque polyester-silicone

Info

Publication number: FR2969636A1
Application number: FR1061220A
Authority: FR
Inventors: Stephane Gauthier; Pascal Cuillery
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-29
Anticipated expiration: 2030-12-23
Also published as: FR2969636B1; CN102551547A

Abstract

La présente invention concerne un article (1) chauffant comprenant un support (2) présentant une surface extérieure (22) qui est recouverte par un revêtement externe (3). Selon l'invention, le revêtement externe (3) comprend un film de laque autoréticulante comportant une résine polyester-silicone et un aminosilane. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel article (1).

Description

Article comprenant un revêtement externe à base de laque polyester-silicone La présente invention concerne de manière générale un article, notamment culinaire, comprenant un support dont la face extérieure est pourvu d'un revêtement externe en laque polyester, qui présente une résistance améliorée à certains détergents tels que ceux utilisés dans les lave-vaisselle. Dans le domaine des articles culinaires, on connait les décors en émail appliqués sur la paroi extérieure d'un article. Ils sont typiquement appliqués par décalcomanie, puis soumis à une cuisson à haute température, typiquement comprise entre 700°C et 800°C pour vitrifier l'émail et assurer ainsi l'adhésion et la tenue mécanique du décor sur son support. Les décors en émail présentent cependant deux inconvénients majeurs. Le premier inconvénient est une mauvaise résistance des émaux en milieu basique, conduisant à une décoloration rapide après quelques cycles de lavage en lave vaisselle. Le deuxième inconvénient réside dans le fait que les décors en émail ne peuvent être appliqués sur n'importe quel support. En effet, si l'on appliquait par décalcomanie un décor en émail sur un support d'article en acier inoxydable, la cuisson à une température comprise entre 700°C et 800°C, qui est nécessaire pour vitrifier l'émail, conduirait nécessairement à une oxydation du support, qui devrait alors être poli. Cela représenterait à la fois une opération de finition supplémentaire et une limitation esthétique : il ne serait alors en effet pas possible d'envisager un effet de surface brossée ou sablée sur un tel support.

La présente invention vise donc à proposer un article comprenant un revêtement externe, qui soit à la

fois résistant aux détergents utilisés dans les lave-vaisselle et qui ne nécessite pas une cuisson à très haute température pour assurer son adhésion au support et une bonne tenue mécanique.

A cet effet, la Demanderesse a mis au point une laque autoréticulante à base de résine polyester-silicone, produisant, après un simple séchage à une température comprise entre 100°C et 300°C, un film lisse et tendu (c'est-à-dire ayant une bonne tenue mécanique) et adhérent au support. Cela est rendu possible grâce à l'ajout dans la composition de la laque d'un aminosilane, qui présente la propriété de réticuler en présence de l'humidité de l'air. Le séchage à une température comprise entre 100°C et 300°C (en l'occurrence pendant une minute) permet l'amorçage de la réticulation et la manipulation des pièces dans les trois minutes qui suivent. Par laque autoréticulante, on entend, au sens de la présente demande, une laque dont la réticulation se 20 fait sans l'ajout d'agent de réticulation. Par agent de réticulation, on entend, au sens de la présente demande un agent de cuisson, qui initie ou régularise la réaction de réticulation entre des chaînes de polymère lors d'un processus de séchage ou de cuisson 25 à une température comprise entre 100°C et 300°C. Il est connu de l'art antérieur d'utiliser pour la réalisation de revêtements externes (notamment de protection) des compositions résineuses à base de résine polyester. 30 Ainsi, par exemple la demande internationale WO 97/12004 décrit un revêtement de type peinture comprenant 5 à 60% en poids d'au moins une résine de polyacrylate-polyester modifiée et 1 à 35% en poids d'au moins une résine de polyacrylate-siloxane modifiée. Ce 35 revêtement est notamment destiné à être utilisé dans le domaine des laques de réparation pour automobiles. Il est

en effet particulièrement adapté pour la réparation de voiture par laquage, ainsi que pour le laquage des carrosseries d'automobile car il est durcissable à basse température (notamment à température ambiante) avec des durées assez courtes de durcissement. Un tel revêtement n'est pas destiné à subir un chauffage en cours d'utilisation, comme c'est généralement le cas pour les articles culinaires de cuisson (notamment du type poêles, casseroles, etc.).

Par ailleurs, la demande de brevet européen EP 0329260 décrit une composition résineuse de revêtement comprenant 3 à 70% en poids d'un organopolysiloxane et 30 à 97 % en poids d'une résine comprenant un groupe hydroxyle, par exemple une résine polyester, ainsi qu'un agent de réticulation tel qu'un isocyanate ou un anhydride d'acide dibasique. Le revêtement d'EP 0329260 est notamment destiné à des applications où la résistance aux intempéries et la durabilité sont spécifiquement requises. Le domaine des articles culinaires n'est pas concerné et il n'est donc pas fait mention de résistance au lave-vaisselle. En outre, ce revêtement présente l'inconvénient de nécessiter l'utilisation d'un agent de réticulation, ce qui n'est pas le cas dans pour le revêtement de décor de votre projet. En outre, la présence d'un agent de réticulation a pour effet sur le temps de conservation des revêtements. Le but de la présente invention vise donc à pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, par la formation sur un support d'une couche de revêtement externe, dans laquelle on ajoute un aminosilane, qui permet de réticuler la résine polyester-silicone à une température de l'ordre de 200°C, inférieure à la température d'oxydation des aciers inoxydables.

Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un article chauffant comprenant un support

présentant une surface extérieure, qui est recouverte par un revêtement externe, caractérisé en ce que ledit revêtement externe comprend un film de laque autoréticulante comportant une résine polyester-silicone et un aminosilane. Par article chauffant, on entend au sens de la présente invention un article qui possède son propre système de chauffage, ou qui est chauffé par un système extérieur (par exemple un article culinaire du type poêle ou casserole) et qui est apte à transmettre l'énergie calorifique apportée par ce système à un matériau ou objets tiers (notamment des aliments dans le cas d'un article culinaire). Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un article chauffant comprenant un support présentant une surface extérieure, qui est recouverte par un revêtement externe, caractérisé en ce que ledit revêtement externe comprend un film de laque autoréticulante comportant une résine polyester-silicone et un aminosilane. Par surface extérieure d'un support, on entend, au sens de la présente invention, une surface du support orientée vers le milieu extérieur. Le film de laque autoréticulante constituant le revêtement externe résiste parfaitement aux détergents (ou agents lessiviels) utilisés dans les lave-vaisselle. L'aminosilane facilite la réticulation à basse température ainsi que l'adhésion du film sur le support. A titre d'aminosilanes utilisables dans le cadre de la présente invention, on citera par exemple l'aminopropyltriéthoxysilane et le gamma-aminopropyltriéthoxysilane. De manière avantageuse, le revêtement externe de l'article selon l'invention est muni d'un décor comprenant au moins un motif.

Dans ce cas, selon un premier mode de réalisation particulièrement avantageux de l'article selon l'invention dans lequel le revêtement externe est muni d'un décor, le motif du décor peut être constitué par une structuration macroscopique de surface extérieure du support (par exemple par brossage dans le cas d'un support en aluminium) et par le fait que la couche de revêtement externe est transparente (c'est-à-dire exempte de toute substance chimique (colorant, pigment) optiquement non transparente pour laisser paraître ladite structuration de surface. Selon un deuxième mode de réalisation dans lequel le revêtement externe est muni d'un décor, le revêtement externe constitue le décor à au moins un motif coloré qui est constitué par une portion ou l'intégralité du film de laque autoréticulante, qui comporte en outre une substance chimique optiquement non transparente (rendant donc le film de laque sensiblement opaque). A titre de substances chimiques optiquement non transparentes utilisables dans la couche externe du décor de l'article selon l'invention, on peut citer les pigments thermostables, les pigments thermochromes, les paillettes et leurs mélanges. On peut envisager différents types d'articles 25 conformes à l'invention, de différentes formes et réalisées dans différents matériaux. Ainsi, le support peut être en un matériau choisi parmi les métaux, le bois, le verre, les céramiques et les matières plastiques. 30 De préférence, le support sera un support métallique en aluminium anodisé ou non, ou en aluminium poli, brossé ou microbillé, sablé, traité chimiquement ou en acier inoxydable poli, brossé ou microbillé, ou en fonte, ou en cuivre martelé ou poli.

En ce qui concerne la forme, le support doit présenter la forme finale de l'article, car il ne peut être embouti après dépôt du revêtement externe. Dans le domaine culinaire, on peut envisager différentes formes de support, et notamment des calottes comprenant une face intérieure concave destinée à être disposée du côté d'aliments susceptibles d'être introduits dans l'article, et une face extérieure convexe destinée à être disposée du côté d'une source de chaleur.

A titre d'exemples non limitatifs d'articles culinaires conformes à la présente invention, on citera notamment des articles culinaires tels que les casseroles et les poêles, les woks et les sauteuses, les crêpières, les grills, à l'exclusion toutefois des moules et plaques pour la pâtisserie, et des plaques et grilles de barbecue. On peut également envisager d'autres types de supports qui ne sont pas limités au seul domaine culinaire. Ainsi, on peut également envisager à titre d'articles conformes à l'invention des articles électroménagers, ou encore des composants en matière plastique pour l'automobile ou le flaconnage. La présente invention a encore pour objet un procédé de fabrication d'un article chauffant, comprenant 25 les étapes suivantes . a) la fourniture d'un support en forme présentant une surface extérieure, puis b) la réalisation d'un revêtement externe sur ladite face extérieure du support, 30 ledit procédé étant caractérisé en ce que la réalisation d'un revêtement externe comprend les étapes suivantes . b1) préparation d'une composition de laque autoréticulante comprenant une résine polyester-35 silicone et un aminosilane ; b2) application, sur tout ou partie de la face

extérieure dudit support, d'au moins une couche de la composition de laque autoréticulante dont l'épaisseur est comprise entre 15 pm et 40 pm ; puis b3) séchage et/ou cuisson de ladite couche de laque autoréticulante à une température comprise entre 100°C et 200°C pour obtenir un revêtement externe présentant une épaisseur comprise entre 10 pm et 30 pm.

La durée du séchage/cuisson dépend de la température : avantageusement, un séchage à 100°C durera 3 minutes, tandis qu'un séchage à 200°C durera seulement une minute. Selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, la composition de laque autoréticulante comprend 90,9% en poids de résine polyester-silicone et un 0,1% en poids d'aminosilane par rapport au poids total de la composition. L'aminosilane facilite la réticulation à basse température ainsi que l'adhésion du film sur le support. Ainsi, avant la cuisson à une température de l'ordre de 200°C, le film de laque sur le support est pré-réticulé et adhérer au support de manière suffisante pour être manipulé.

Après application de la composition de laque autoréticulante, on réalise une cuisson à une température entre 100°C et 200°C, 200°C étant inférieure à la température d'oxydation de l'acier inoxydable. Cette condition est nécessaire pour éviter une des deux opérations suivantes . - une opération de traitement de surface destiné à supprimer cette oxydation, - une cuisson du décor en atmosphère réductrice pour éviter l'oxydation.

Les conditions de cuisson de la laque sont donc choisies de telle manière que la laque même sous-cuite (notamment par une cuisson à 180°C) pourra supporter quelques cycles de lave vaisselle. Dans le cas d'un article culinaire de type poêle, celui-ci en utilisation est susceptible de monter à des températures suffisamment élevées pendant suffisamment de temps pour achever la cuisson de la laque, et donc sa réticulation. En outre, la faible durée de la cuisson permet de polymériser la laque sans nécessité d'opération supplémentaire sur son substrat (en l'occurrence une autre cuisson). Le second avantage est le gain d'énergie pour réaliser de tel revêtement. De manière avantageuse, le procédé selon l'invention comporte en outre une étape de réalisation d'un décor comprenant au moins un motif sur ladite face extérieure du support. Selon un premier mode de réalisation particulièrement avantageux du procédé, le motif est réalisé par une structuration macroscopique de la surface extérieure du support (notamment par brossage dans le cas d'un support en aluminium) et la composition de laque autoréticulante est exempte de substance chimique optiquement non transparente, de manière à former un film transparent après application et séchage. Selon un deuxième mode de réalisation particulièrement avantageux, le revêtement externe constitue une couche de décor à au moins un motif, qui est constitué par une portion ou l'intégralité du film de laque autoréticulante, et comporte en outre une substance chimique optiquement non transparente. L'article chauffant utilisé dans le procédé selon l'invention est tel que défini précédemment, et la substance chimique optiquement non transparente est également telle que définie précédemment.

D'autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un article culinaire conforme à l'invention selon une première variante de réalisation, et - la figure 2 représente une vue schématique en coupe d'un article culinaire conforme à l'invention selon 10 une deuxième variante de réalisation. Les éléments identiques représentés sur les figures 1 et 2 sont identifiés par des références numériques identiques. Sur ces figures, on a représenté à titre d'exemple 15 d'article culinaire selon l'invention, une poêle comprenant un support métallique se présentant sous forme de calotte creuse, et une poignée de préhension 5. Le support 2 comprend une face intérieure 21, qui est la face orientée du côté des aliments susceptibles 20 d'être reçus dans la poêle 1, et une face extérieure 22, qui est destinée à être dispensée vers une source de chaleur extérieure. La face extérieure 22 est revêtue d'un revêtement externe 3 à base de résine polyester silicone et d'aminosilane, qui est muni d'un décor 4 25 comprenant au moins un motif 41. Pour la variante de réalisation illustrée sur la figure 1, le motif 41 est constitué par une structuration macroscopique de la surface extérieure 22 du support 2, et la couche de revêtement externe 3 est transparente 30 pour laisser paraître ladite structuration de surface 41. Pour la variante de réalisation illustrée sur la figure 2, le décor 4 est constitué par une portion du

film de laque autoréticulante comportant une substance chimique optiquement non transparente. Pour les deux variantes de réalisation, réalisées respectivement sur les figures 1 et 2, la face intérieure 21 est revêtue d'un revêtement antiadhésif 6, dont l'épaisseur est avantageusement comprise entre 30 et 45 1am. Un tel revêtement antiadhésif 6 peut être un revêtement comprenant au moins une résine thermostable résistant à une température d'au moins 200°C ou un revêtement constitué d'un matériau sol-gel. La résine thermostable résistant à une température d'au moins 200°C est avantageusement une résine fluorocarbonée, qui est de préférence choisie parmi la polytétrafluoroéthylène (PTFE), le copolymère de tétrafluoroéthylène et de perfluoropropyl-vinyléther (PFA), le copolymère de tétrafluoroéthylène et d'hexafluoropropylène (PEP), et leurs mélanges.

EXEMPLES 20 Produits - aminopropyltriéthoxysilane commercialisé sous la dénomination commerciale A1100 par la société UNION 25 CARBIDE, - résine silicone polyester à 60o d'extrait sec, - acétate de butyldiglycol, commercialisé par UNIVAR (solvant), - épaississant : Bentone SD2,commercialisé par 30 UNIVAR(permet l'obtention de viscosité stable), additif mouillant commercialisé par BYK sous la dénomination commerciale BYK 101 (pour l'amélioration du mouillage des pigments), - agent d'étalement : PA 56 commercialisé par UNIVAR, 35 - pigment blanc : TiO2 commercialisé par UNIVAR.

Support - calotte en acier inoxydable (INOX 441 ou INOX JY 21CT).

Tests

Adhérence L'adhérence du revêtement externe sur son support (en l'occurrence sur la face extérieure de la calotte) est évaluée par un test d'adhérence par quadrillage selon la norme ISO 2409, suivi d'une immersion pendant trois heures dans l'eau.

Résistance aux détergents de lave-vaisselle L'article subit en machine des cycles complets de lavage à 55°C en présence d'un détergent commercial tel que le produit commercialisé sous la dénomination commerciale « cascade » par la société PROCTER & GAMBLE.

EXEMPLE 1 : Réalisation d'un article selon l'invention muni d'un décor en buse de résine polyester silane et d'aminosilane.

On réalise une composition de revêtement externe 25 conforme à l'invention en mélangeant les constituants suivants .

Silicone polyester à 60% d'extrait sec : 70 à 90 Poudre PTFE : 4 à 8 A1100 : 4 à 8 Diol : 8 à 12 Epaississant : 0.1 à 0.3 Additif mouillant : 0.1 à 0.3 Agent d'étalement : 0.1 à 0.3 Pigments : 17 à 21

On utilise à titre de support la calotte en acier inoxydable, sur laquelle on applique par tampographie cette composition de revêtement pour obtenir une couche d'épaisseur humide de l'ordre de 15 pm à 40 pm.

Puis, on soumet la calotte ainsi revêtue à une cuisson à 200°C pendant deux minutes à l'issue de laquelle on obtient un décor résistant au lave-vaisselle et adhérent bien au support. L'article ainsi obtenu est illustré sur la figure 10 unique annexée.

EXEMPLE 2 COMPARATIF : réalisation d'un article identique à celui de l'exemple 1, avec un décor à base de résine polyester-silicone mais exempt d'aminosilane. On réalise une composition de revêtement externe analogue à celle de l'exemple 1 mais sans aminosilane, en mélangeant les constituants suivants :

- Silicone polyester à 60% d'extrait sec : 70 à 90 - Poudre PTFE : 4 à 8 - Diol : 12 à 20 - Epaississant : 0.1 à 0.3 - Additif mouillant : 0.1 à 0.3 - Agent d'étalement : 0.1 à 0.3 - Pigments : 17 à 21 20 On utilise à titre de support la calotte en acier inoxydable, sur laquelle on applique par tampographie cette composition de revêtement pour obtenir une couche d'épaisseur humide de l'ordre de 15 pm à 40 pm. 25 Puis, on soumet la calotte ainsi revêtue à une cuisson à 250°C pendant dix minutes à l'issue de laquelle on obtient un décor résistant au lave-vaisselle et adhérent bien au support. 15

On obtient des résultats comparables à ceux de l'exemple 1, mais pour cela une cuisson de 10 minutes à 250°C est nécessaire pour compenser l'absence d'aminosilane. EXEMPLE 3 COMPARATIF : réalisation d'un article identique à celui de l'exemple 1, avec un décor à base de résine polyester-silicone mais exempt d'aminosilane.

10 On réalise la même composition qu'à l'exemple 2, que l'on applique par tampographie sur la face extérieure de la calotte en acier inoxydable pour obtenir une couche d'épaisseur humide de l'ordre de 15 pm à 40 pm. Puis, on soumet la calotte ainsi revêtue à une 15 cuisson à 200°C pendant deux minutes à l'issue de laquelle on obtient un décor qui résiste moins bien au lave-vaisselle que celui de l'exemple 2.5

Claims

REVENDICATIONS1. Article (1) chauffant comprenant un support (2) présentant une surface extérieure (22) qui est recouverte par un revêtement externe (3), caractérisé en ce que ledit revêtement externe (3) comprend un film de laque autoréticulante comportant une résine polyester-silicone et un aminosilane.
2. Article chauffant selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit revêtement externe (3) est muni d'un décor (4) comprenant au moins un motif (41).
3. Article chauffant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le motif (41) est constitué par une structuration macroscopique de la surface extérieure (22) du support (2), et en ce que la couche de revêtement externe (3) est transparente pour laisser paraître ladite structuration de surface (41).
4. Article chauffant (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit revêtement externe (3) constitue le décor (4) à au moins un motif (41), ledit motif (41) étant constitué par une portion ou l'intégralité du film de laque autoréticulante et comportant en outre une substance chimique optiquement non transparente.
5. Article chauffant (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la substance chimique optiquement non transparente est choisie parmi les pigments thermostables, les pigments thermochromes, les paillettes et leurs mélanges.
6. Article chauffant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il. 15 constitue un article culinaire (1) comprenant un support (2) présentant une face intérieure (21) concave destinée à être disposée du côté d'aliments susceptibles d'être introduits dans ledit article (1), et une face extérieure (22) convexe destinée à être disposée vers une source de chaleur.
7. Article chauffant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support (2) est en un matériau choisi parmi les métaux, le verre, les matières plastiques.
8. Article chauffant (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le support est un support métallique en aluminium anodisé ou non, ou en aluminium poli, brossé ou microbillé, sablé, traité chimiquement ou en acier inoxydable poli, brossé ou microbillé, ou en fonte, ou en cuivre martelé ou poli.
9. Procédé de fabrication d'un article chauffant (1), comprenant les étapes suivantes : a) la fourniture d'un support (2) en forme présentant une surface extérieure (22), puis b) la réalisation d'un revêtement externe (3) sur 25 ladite face extérieure (22) du support (2), ledit procédé étant caractérisé en ce que la réalisation du revêtement externe (3) comprend les étapes suivantes : bl) préparation d'une composition de laque 30 autoréticulante comprenant une résine polyester-silicone et un aminosilane ; b2) application, sur tout ou partie de la face extérieure dudit support, d'au moins une couche de la composition de laque autoréticulante dont 35 l'épaisseur est comprise entre 15 pm et 40 pm ; puisb3) séchage et/ou cuisson de ladite couche de laque autoréticulante à une température comprise entre 100°C et 200°C pour obtenir un revêtement externe présentant une épaisseur comprise entre 10 pm et 30 pm.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de réalisation d'un décor (4) comprenant au moins un motif (41) sur 10 ladite face extérieure (22) du support (2).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le motif (41) est réalisé par une structuration macroscopique de surface extérieure (22) du support (2), 15 et en ce que la composition de laque autoréticulante est exempte de substance chimique optiquement non transparente.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé 20 en ce que ledit revêtement externe (3) constitue une couche de décor (4) à au moins un motif (41), ledit motif (41) étant constitué par une portion ou l'intégralité du film de laque autoréticulante comportant en outre une substance chimique optiquement non transparente. 25
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'article chauffant (1) est un article culinaire (1) comprenant un support (2) présentant une face intérieure (21) concave 30 destinée à être disposée du côté d'aliments susceptibles d'être introduits dans ledit article (1), et une face extérieure (22) convexe destinée à être disposée vers une source de chaleur. 35
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la couche (3) de laque autoréticulante estappliquée par tampographie sur la face extérieure (22) convexe de l'article (1).