FR3124367A1 - Element de cuisson revetu par un film polymerique fluore antiadhesif - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un élément de cuisson revêtu (1) pour article culinaire ou appareil électrique de cuisson, comportant un substrat métallique (2) revêtu sur au moins une face (2a) par un film (3) formant une face de cuisson, le film (3) comprenant une ou plusieurs couches de polymère(s) fluoré(s), le film (3) étant assemblé avec le substrat métallique (2). Selon l’invention, le film (3) comporte une couche métallique (4) du côté opposé à la face de cuisson (5), ladite couche métallique (4) étant assemblée métallurgiquement avec la face (2a) du substrat métallique (2). L’invention est également relative à un procédé de fabrication d’un tel élément de cuisson revêtu (1) ainsi qu’à un article culinaire ou un appareil électrique de cuisson comportant cet élément de cuisson revêtu (1). Figure pour abrégé : Figure 1

Description

ELEMENT DE CUISSON REVETU PAR UN FILM POLYMERIQUE FLUORE ANTIADHESIF
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne le domaine des éléments de cuisson revêtus par un film polymérique fluoré antiadhésif.
La présente invention concerne également les articles culinaires et les appareils électriques de cuisson comportant un tel élément de cuisson.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Dans l’industrie des articles culinaires comportant une surface de cuisson antiadhésive, les performances du revêtement constituent l’une des préoccupations les plus importantes.
De manière conventionnelle, un substrat métallique est d'abord mis en forme pour constituer un ustensile de cuisine, puis la surface intérieure de l'ustensile de cuisine est revêtue d'une résine fluorée ayant une excellente résistance à la chaleur telle que le polytétrafluoroéthylène (PTFE) ou le tétrafluoroéthylène-perfluoroalkyl vinyl éther (PFA) au moyen d’un procédé de revêtement par pulvérisation liquide ou un procédé de revêtement par poudre. Une alternative constitue à revêtir le substrat puis à mettre en forme le substrat ainsi revêtu.
Le procédé de revêtement par pulvérisation liquide présente un certain nombre d’inconvénients.
Lorsque le substrat métallique présente une forme incurvée, il est difficile d’obtenir un revêtement d’épaisseur uniforme.
Le procédé de revêtement par pulvérisation liquide implique par ailleurs l’utilisation de solvants ou de composés organiques volatils qui s’évaporent lors du procédé et qui doivent être récupérés et recyclés. D’un point de vue environnemental, un procédé sans solvant et sans composé organique volatil est préféré. D’autre part, l’épaisseur de revêtement est limitée. Des craquelures sont susceptibles d’apparaître lorsque l’épaisseur du revêtement est trop importante.
Le procédé de revêtement par poudre présente lui aussi des inconvénients. Le revêtement obtenu présente des défauts, de type tête d’épingle, pouvant conduire à une diminution du caractère antiadhésif.
Les revêtements obtenus selon les 2 procédés peuvent présenter une rugosité de surface importante pouvant poser des problèmes de nettoyage, certains résidus de cuisson pouvant persister à la surface du revêtement même après plusieurs lavages.
Afin de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus, l’état de la technique décrit des substrats métalliques revêtus de films fluorés par laminage.
La demande de brevet KR20150030719 décrit un ustensile de cuisine comprenant un corps incluant un substrat métallique sur lequel est laminé un film d’une résine fluorée. Un procédé d’obtention d’un ustensile de cuisine est également décrit. Dans l’exemple 1, un film multicouches PTFE est utilisé sans information sur la nature des couches. Préalablement au laminage du film fluoré, le substrat métallique subit un prétraitement dont la nature n’est pas précisée : la nécessité d’inclure un prétraitement du substrat métallique souligne la difficulté de lier un substrat métallique et un film fluoré. L’opération de laminage du film sur le substrat n’est pas décrite.
La demande KR20150116575 décrit un substrat métallique sur lequel est laminé un film fluoré multicouches. Le film contient 4 couches dont la première couche en contact avec le substrat comprend une résine fluorée ayant d’excellentes propriétés d’écoulement.
La demande KR20150116577 décrit un substrat métallique sur lequel sont laminés successivement plusieurs films fluorés. Le film en contact avec le substrat comprend une résine fluorée ayant d’excellentes propriétés d’écoulement.
La demande KR20160099388 décrit le procédé d’obtention d’un substrat métallique revêtu d’un film fluoré (dépourvu d’une couche de primaire comprenant un composé organique ou d’un adhésif). Le film fluoré est un film multicouches obtenu par dépôt successif sur un support d’une dispersion aqueuse des constituants de la couche (résine fluorée et éventuellement une charge inorganique) qui est séchée et frittée. Le film multicouches est ensuite ôté de son support et positionné sur le substrat métallique avant assemblage. La couche du film fluoré en contact avec le métal est constituée de FEP, PFA, TFM, MFA (ou d’un mélange) qui a de bonnes propriétés d’écoulement, permettant ainsi une bonne adhésion, ce que ne permet pas le PTFE. L’assemblage substrat métallique / film fluoré est réalisé par compression thermique, dans une presse en statique ou bien entre des rouleaux (procédé roll-to-roll). Le procédé d’assemblage implique la mise en œuvre d’une température élevée et d’une pression élevée.
La demande CN206950019 décrit une poêle antiadhésive comprenant une couche antiadhésive disposée sur la surface interne de l’ustensile de cuisson. La couche antiadhésive est préférentiellement constituée de PTFE et est fixée par collage (bonding), incrustation (embedding) or par rivetage (riveting).
D’un point de vue industriel, reste le besoin de développer des procédés d’assemblage de la couche fluorée sur le substrat métallique qui soient plus avantageux en termes de temps d’assemblage et de qualité d’adhésion.
Il est donc devenu nécessaire de développer un substrat métallique revêtu d’un film fluoré obtenu selon un procédé de fabrication permettant l’obtention de revêtements d’épaisseur contrôlée, homogène, pouvant être de forte épaisseur et pouvant être fabriqués à partir d’un large choix de polymères, lequel procédé est sans solvant, tout en réduisant le temps d’assemblage et en améliorant la qualité de l’adhésion du film fluoré sur le substrat.
La demanderesse a mis au point un élément de cuisson comprenant un substrat métallique revêtu obtenu par assemblage métallurgique entre le substrat métallique et la couche métallique recouvrant l’une des faces du film polymérique fluoré antiadhésif.
En outre, la technologie d’assemblage métallurgique mise en œuvre présente les avantages suivants :
- En utilisant pour la couche métallique un métal de grade alimentaire, il est possible d’utiliser une gamme élargie de substrats métalliques, notamment en aluminium recyclé,
- La résistance chimique des produits finaux peut être améliorée grâce à une couche métallisée en aluminium très pur (par exemple un alliage d’aluminium de pureté supérieure à 99,6%, par exemple un alliage 1199) ou en acier inoxydable,
Un premier objet de l’invention concerne un élément de cuisson revêtu (1) pour article culinaire ou appareil électrique de cuisson, comportant un substrat métallique (2) revêtu sur au moins une face (2a) par un film (3) formant une face de cuisson, le film (3) comprenant une ou plusieurs couches de polymère(s) fluoré(s), le film (3) étant assemblé avec le substrat métallique (2), caractérisé en ce que le film (3) comporte une couche métallique (4) du côté opposé à la face de cuisson (5), ladite couche métallique (4) étant assemblée métallurgiquement avec la face (2a) du substrat métallique (2).
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention comprenant les étapes suivantes :
i. Fourniture d’un substrat métallique (2)
ii. Eventuellement, traitement préalable de la face (2a) dudit substrat métallique (2) destinée à être revêtue,
iii. Fourniture d’un film (3) comprenant une ou plusieurs couches de polymère(s) fluoré(s) et une couche métallique (4),
iv. Positionnement de la couche métallique (4) du film (3) sur la face (2a) du substrat métallique (2),
v. Réalisation de l’assemblage métallurgique dudit substrat métallique (2) et de la couche métallique (4).
Un autre objet de l’invention concerne un article culinaire ou un appareil électrique de cuisson comprenant un élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention.
Définitions
Par le terme « film », il faut comprendre au sens de la présente invention un ensemble constitué d’une ou de plusieurs couches superposées destiné à être assemblé avec le substrat métallique. Le terme « film » correspond également audit ensemble une fois assemblé avec le substrat métallique.
Par le terme « couche », il faut comprendre au sens de la présente invention une couche continue. Une couche continue (ou également appelée couche monolithique) est un tout unique formant un aplat total recouvrant complètement la surface sur laquelle elle est posée ou va être posée.
Par « assemblée métallurgiquement », s’entend au sens de la présente invention de la couche métallique (4) assemblée au substrat métallique (2) par liaison directe métal/métal sans recours à une couche supplémentaire de liaison de nature polymérique entre la couche métallique (4) et le substrat métallique (2).
Par « alliage d’aluminium », s’entend au sens de la présente invention un alliage d’aluminium de série 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 et 8000.
Par l’expression « article culinaire », il faut comprendre au sens de la présente invention un objet destiné à cuisiner. Pour ce faire, il est destiné à être chauffé pour cuire ou réchauffer les aliments portés par l’élément de cuisson ou contenus dans l’élément de cuisson.
Par l’expression « objet destiné à être chauffé pour cuire ou réchauffer les aliments portés par l’élément de cuisson ou contenus dans l’élément de cuisson », il faut comprendre au sens de la présente invention un objet qui sera chauffé par un système extérieur de chauffage tel qu’un foyer de cuisson, un tel objet pouvant notamment être une poêle, une casserole, une sauteuse, un wok, une grille de barbecue, et qui est apte à transmettre l'énergie calorifique apportée par ce système extérieur de chauffage à un matériau ou aliment au contact dudit objet.
Par l’expression « appareil électrique de cuisson », il faut comprendre au sens de la présente invention un objet destiné à cuisiner. Pour ce faire, il est configuré pour produire de la chaleur.
Par l’expression « objet configuré pour produire de la chaleur », il faut comprendre au sens de la présente invention un objet chauffant possédant son propre système de chauffage.
DESCRIPTION DES FIGURES
représente une vue en coupe d’un exemple de réalisation d’un élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention, comportant un film (3) et un substrat métallique (2).
représente une vue en coupe du substrat métallique (2) et du film (3) avant assemblage métallurgique.
illustre un élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention formant un récipient de cuisson.
illustre un article culinaire (100) comportant un élément de cuisson revêtu (1) selon la .
illustre un appareil électrique de cuisson (200) comportant un élément de cuisson revêtu (1) selon la .

Claims (26)

  1. Elément de cuisson revêtu (1) pour article culinaire ou appareil électrique de cuisson, comportant un substrat métallique (2) revêtu sur au moins une face (2a) par un film (3) formant une face de cuisson (5), le film (3) comprenant une ou plusieurs couches de polymère(s) fluoré(s), le film (3) étant assemblé avec le substrat métallique (2), caractérisé en ce que le film (3) comporte une couche métallique (4) du côté opposé à la face de cuisson (5), ladite couche métallique (4) étant assemblée métallurgiquement avec la face (2a) du substrat métallique (2).
  2. Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit substrat métallique (2) est un substrat en aluminium, en acier inoxydable ou un substrat métallique multicouches.
  3. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la face (2a) et/ou la couche métallique (4) est/sont en aluminium, de préférence l’une de la face (2a) et de la couche métallique (4) étant en alliage d’aluminium de la série 1000.
  4. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la face (2a) a subi un traitement de surface préalablement à l’assemblage métallurgique de la couche métallique (4) avec la face (2a).
  5. Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit traitement de surface est choisi parmi une attaque chimique, un brossage, un sablage, un grenaillage, un traitement physicochimique de type plasma ou corona ou laser, une activation chimique ou une combinaison de ces différentes techniques.
  6. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la face (2a) et ladite couche métallique (4) sont constituées d’un même métal, de préférence d’aluminium.
  7. Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la face (2a) et ladite couche métallique (4) sont constituées de deux alliages différents d’un même métal, de préférence de deux alliages d’aluminium différents.
  8. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la face (2a) et ladite couche métallique (4) sont constituées de métaux différents, l’un des métaux étant de préférence l’aluminium.
  9. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 précédentes, caractérisé en ce que ladite couche métallique (4) est une couche d’aluminium ou d’acier inoxydable.
  10. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l’épaisseur dudit film (3) est comprise entre 10 µm et 1 mm, de préférence entre 50 µm et 800 µm, de manière particulièrement préférée entre 100 µm et 500 µm.
  11. Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’épaisseur de la couche métallique (4) est comprise entre 1 et 500 µm, de préférence entre 5 µm et 400 µm, de manière particulièrement préférée 10 µm et 300 µm.
  12. Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que l’épaisseur de la ou des couches de polymère fluoré dudit film (3) est comprise entre 5 µm et 500 µm, de préférence entre 10 µm et 400 µm, de manière particulièrement préférée entre 25 µm et 200 µm.
  13. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit film (3) comprend une couche unique d’un polymère fluoré ou d’un mélange de polymères fluorés.
  14. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 12 caractérisé en ce que ledit film (3) comprend plusieurs couches d’un polymère fluoré ou d’un mélange de polymères fluorés, lesdites couches pouvant être de composition différente.
  15. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit film (3) comprend une couche (3a) de polymère fluoré formant la face de cuisson (5).
  16. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le polymère fluoré ou le mélange de polymères fluorés dudit film (3) est choisi dans le groupe comprenant le polytétrafluoroéthylène (PTFE), les copolymères de tétrafluoroéthylène et de perfluoropropylvinyléther (PFA), les copolymères de tétrafluoroéthylène et d’hexafluoropropène (FEP), le polyfluorure de vinylidène (PVDF), les copolymères de tétrafluoroéthylène et de polyméthylvinyléther (MVA), les terpolymères de tétrafluoroéthylène, de polyméthylvinyléther et de fluoroalkylvinyléther (TFE/PMVE/FAVE), l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), et leurs mélanges.
  17. Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le film (3) comprend en outre au moins une charge et/ou au moins un renfort.
  18. Procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant les étapes suivantes :
    i. Fourniture d’un substrat métallique (2)
    ii. Eventuellement, traitement préalable de la face (2a) dudit substrat métallique (2) destinée à être revêtue,
    iii. Fourniture d’un film (3) comprenant une ou plusieurs couches de polymère(s) fluoré(s) et une couche métallique (4),
    iv. Positionnement de la couche métallique (4) du film (3) sur la face (2a) du substrat métallique (2),
    v. Réalisation de l’assemblage métallurgique dudit substrat métallique (2) et de la couche métallique (4).
  19. Procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 18, caractérisé en ce que le substrat métallique (2) est chauffé entre l’étape iii. et l’étape iv. de préférence à une température comprise entre 300°C et 550°C, et/ou entre l’étape iv. et l’étape v., de préférence à une température comprise entre 300°C et 380°C.
  20. Procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que l’étape v. d’assemblage métallurgique est réalisée à chaud, par exemple par frappe à chaud, par laminage à chaud, par diffusion à chaud sous charge, ou par brasage.
  21. Procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 20, caractérisé en ce que l’étape v. d’assemblage métallurgique est réalisée à une température comprise entre 300°C et 400°C, de préférence entre 350°C et 380°C.
  22. Article culinaire (100) comprenant un élément de cuisson revêtu (1) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 17.
  23. Article culinaire (100) selon la revendication 22 caractérisé en ce qu’il comporte une face de chauffe (6) destinée à être mise en contact avec une source de chauffage extérieure, la face de chauffe (6) étant opposée à la face de cuisson (5) destinée à être mise en contact avec les aliments lors de la cuisson.
  24. Article culinaire (100) selon l’une des revendications 22 ou 23 choisi dans le groupe constitué de casserole, poêle, poêlons ou caquelons pour fondue ou raclette, fait-tout, wok, sauteuse, crêpière, grill, plancha, marmite, cocotte, cuve de cuiseur ou de machine à pain, moule culinaire.
  25. Appareil électrique de cuisson (200) comportant un élément de cuisson revêtu (1) et une source de chauffage (210) configurée pour chauffer ledit élément de cuisson revêtu (1), caractérisé en ce que ledit élément de cuisson revêtu (1) est conforme à l’une des revendications 1 à 17.
  26. Appareil électrique de cuisson (200) selon la revendication 25, choisi dans le groupe constitué de crêpière électrique, appareil électrique à raclette, appareil électrique à fondue, grill électrique, plancha électrique, cuiseur électrique, machine à pain.
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