FR3129404A1 - Utilisation d’une source de cuivre dans un revêtement anti-adhésif - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet l’utilisation d’une source de cuivre dans un revêtement anti-adhésif à base de fluoropolymère de la surface d’un article ménager pour catalyser la dégradation des sous-produits issus dudit revêtement lors de son procédé de fabrication.

Description

Utilisation d’une source de cuivre dans un revêtement anti-adhésif
L’invention concerne le domaine des revêtements anti-adhésifs des articles ménagers, de préférence des articles culinaires.
Les articles ménagers anti-adhésifs possédant un revêtement à base de fluoropolymères sont constitués aujourd’hui entre autres d’un fluoropolymère de type PTFE mais également peuvent incorporer une ou plusieurs résines d’accroche telles que la PAI, la PES, les PAEK (polyaryléther cétone), tanins, et/ou des additifs organiques tels que les dérivés acryliques.
L’inconvénient de ces résines et de ces additifs est qu’ils ont tendance à se dégrader partiellement lors du frittage du PTFE et à générer des sous-produits de dégradation. Ces sous-produits ainsi créés, souvent colorés, peuvent dégrader la couleur du revêtement, en particulier des couches supérieures aux couches primaires, d’autant plus si celles-ci sont claires. Ce changement de couleur est par exemple visible lorsqu’un décor de couleur claire est apposé entre les couches primaires et la couche de finition. Ce changement se manifeste par un assombrissement ou un brunissement de la couche supérieure.
Le cuivre sous ses différentes formes est bien connu pour ses propriétés fongicides et bactéricides (Monteroet al., Antimicrob. Resist. Infect. Control, 2019 ,8,3). Par exemple, sous la forme de sulfate de cuivre, il est retrouvé dans le domaine de l’agriculture où il joue le rôle de fongicide de contact contre le mildiou. Dans la marine, les alliages à base de cuivre assurent la protection de structures marines contre la fixation d’algues et d’organismes marins.
L’interaction de différents métaux dont le cuivre avec un polyimide par contact à haute température a déjà été étudié dans le domaine de l’industrie de la microélectronique sur support souple polymérique. Cette interaction conduit à une détérioration des performances électrique des composants du fait de la migration du cuivre dans l’épaisseur du polyimide (Copper-Polyimide Interaction during Imidization Process of Polyamic Acid Solution to Polyimide,Electronics and Communications in Japan, Part 2,1989, 72(7), 1516).
De manière surprenante, les inventeurs ont observé que ces phénomènes de changement de couleur en sortie de procédé de fabrication à haute température peuvent être résolus en ajoutant une source de cuivre dans l’une des couches du revêtement. Les inventeurs ont en effet constaté que l’ajout d’une source de cuivre dans l’une des couches du revêtement empêche l’accumulation dans les couches supérieures des sous-produits de dégradation lors de la fabrication. La source de cuivre permet donc de catalyser la dégradation des sous-produits issus des couches primaires et migrant vers les couches supérieures.
Un premier objet de l’invention concerne l’utilisation d’une source de cuivre dans un revêtement anti-adhésif à base de fluoropolymère de la surface d’un article ménager pour catalyser la dégradation des sous-produits issus dudit revêtement lors de son procédé de fabrication.
Un deuxième objet de l’invention concerne un revêtement à base de fluoropolymère de la surface d’un article ménager comprenant dans cet ordre :
  • au moins une couche primaire comprenant un ou plusieurs fluoropolymère(s) et une ou plusieurs résine(s) d’accroche, la première couche primaire étant destinée à revêtir une surface du substrat métallique dudit article ménager,
  • au moins une couche(a)comprenant au moins un pigment, de préférence la couche(a)est un décor ;
au moins l’une des couches du revêtement comprenant au moins une source de cuivre.
Un troisième objet de la présente invention concerne un article ménager comprenant un substrat, de préférence métallique, recouvert d’un revêtement selon l’invention.
Un quatrième objet de la présente invention concerne un procédé de préparation d’un revêtement à base de fluoropolymère de la surface d’un article ménager comprenant les étapes suivantes dans cet ordre :
  • application sur un substrat métallique d’au moins une couche primaire comprenant un ou plusieurs fluoropolymère(s) et une ou plusieurs résine(s) d’accroche, la première couche primaire étant destinée à revêtir une surface du substrat métallique dudit article ménager,
  • application d’au moins une couche(a)comprenant au moins un pigment,
  • éventuellement application d’au moins une couche de finition,
caractérisé par une étape d’ajout dans au moins une couche dudit revêtement d’une source de cuivre pour catalyser la dégradation des sous-produits issus dudit revêtement lors de son procédé de fabrication.
DEFINITIONS
On entend par « température ambiante » une température comprise de 18 à 30°C.
Par le terme « couche », il faut comprendre au sens de la présente invention une couche continue ou discontinue. Une couche continue (ou appelée également couche monolithique) est un tout unique formant un aplat total recouvrant complètement la surface sur laquelle elle est posée. Une couche discontinue (ou couche non monolithique) peut comprendre plusieurs parties n’étant pas ainsi un tout unique.
On entend par « couche primaire », « couche d’accroche » ou « primaire d’accroche » toutes les couches dont la première couche appliquée directement sur le support, encore appelé substrat, (il est préférable que cette couche soit bien adhérente au support et apporte toutes ses propriétés mécaniques au revêtement : dureté, résistance à la rayure) participant à l’adhérence du revêtement sur le substrat.
On entend par « couche de finition » ou « finish » une couche de surface continue et transparente, cette couche laissant une visibilité parfaite des couches inférieures tout en les protégeant d’agressions mécaniques. Comme son nom l’indique, elle est appliquée en dernier en partant du substrat.
On entend par « décor » ou « couche de décor » une ou plusieurs couches continues ou discontinues qui définissent au moins un motif comprenant une composition pigmentaire. Le décor peut se présenter sous la forme d’un ou plusieurs motifs, d’une ou plusieurs couleurs. Un décor est visible pour l’utilisateur distinctement à l’œil nu et à distance classique d’utilisation de l’article ménager.
Par source de cuivre, on entend le cuivre élémentaire et toute molécule chargée ou non qui comprend au moins un atome de cuivre. Sauf mention contraire, le cuivre dans les sources de cuivre est à l’état d’oxydation II.
Par pigment, on entend une substance chimique colorante qui n’est pas soluble dans le milieu qu’elle colore. Au sens de la présente invention, les pigments ne sont pas des sources de cuivre.
Par l’expression « article ménager », il faut comprendre les articles culinaires et les articles électroménagers.
Les articles électroménagers visés ici sont destinés à produire de la chaleur.
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 recevoir un traitement thermique.
Par l’expression « objet destiné à recevoir un traitement thermique », il faut comprendre au sens de la présente invention un objet qui sera chauffé par un système extérieur de chauffage tels que des poêles, des casseroles, des sauteuses, des woks, des grilles de barbecues 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 « objet destiné à produire de la chaleur », il faut comprendre au sens de la présente invention un objet chauffant possédant son propre système de chauffage tels que des fers à repasser, des lisseurs à cheveux, des centrales vapeur, des bouilloires ou des appareils électriques destinés à cuisiner.
On entend par « revêtement à base de fluoropolymère » un revêtement qui comprend un ou plusieurs fluoropolymère(s) dans une ou plusieurs de ses couches.
On entend par « sous-produits issus dudit revêtement lors de son procédé de fabrication » des espèces chimiques issues de la dégradation de composés du revêtement, en particulier de la dégradation de ces composés due au chauffage lors du procédé de fabrication. Ces espèces chimiques sont le plus souvent des espèces chimiques colorées qui donnent une couleur non désirée à l’une des couches du revêtement, en particulier les couches de couleur claire.
On peut par exemple rappeler que les résines PAI ou les tanins mis en œuvre en milieu ammoniacal se dégradent partiellement en monomères aminés fortement colorants, que les résines PES ou PEEK se dégradent partiellement en monomères phénoliques et que certains additifs se dégradent en monomères acryliques fortement colorants lors du procédé de fabrication.

Claims (34)

  1. Utilisation d’une source de cuivre dans un revêtement anti-adhésif à base de fluoropolymère de la surface d’un article ménager pour catalyser la dégradation des sous-produits issus dudit revêtement lors de son procédé de fabrication.
  2. Utilisation selon la revendication précédente dans laquelle le revêtement comprend dans cet ordre :
    - au moins une couche primaire comprenant un ou plusieurs fluoropolymère(s) et une ou plusieurs résine(s) d’accroche, la première couche primaire étant destinée à revêtir une surface du substrat métallique dudit article ménager,
    - au moins une couche(a)comprenant au moins un pigment, de préférence la couche(a)est un décor,
    au moins l’une des couches du revêtement comprenant au moins une source de cuivre.
  3. Utilisation selon la revendication précédente dans laquelle la couche(a)comprend une source de cuivre.
  4. Utilisation de la source de cuivre selon l’une des revendications 2 ou 3 pour éviter le changement de couleur de la couche(a), étant entendu que le maintien de la couleur de la couche(a)dans ledit revêtement correspond à un ΔE* de la couche(a)inférieur à 10,0 entre le revêtement selon les revendications 2 ou 3 et le revêtement selon les revendications 2 ou 3 sans résine d’accroche, ΔE* étant défini par la formule CIE1976 dans l’espace colorimétrique CIELAB :
    L1*, a1* et b1* caractérisant les valeurs L*a*b de la couche(a)du revêtement selon les revendications 2 ou 3 sans résine d’accroche,
    L2*, a2* et b2* caractérisant les valeurs L*a*b de la couche(a)du revêtement selon les revendications 2 ou 3.
  5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le cuivre est à l’état d’oxydation II.
  6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la source de cuivre est choisie parmi : les sels organiques de cuivre, les sels inorganiques de cuivre, les oxydes de cuivre, seuls ou en mélange, de préférence parmi les sels organiques et les oxydes de cuivre seuls ou en mélange, plus préférentiellement parmi l’oxyde de cuivre, l’acétate de cuivre ou le gluconate de cuivre, seuls ou en mélange.
  7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 2 à 6 dans laquelle la couche(a)comprend au moins un pigment choisi dans la liste constituée des pigments inorganiques dont leColor Index Constitution Number(CICN) est compris entre 77000-77999 selon leColour Index International,Fourth Edition, AgI, Bi2O3, un pigment de type (Bi1-xAx)(V1-yMy)O4et leurs mélanges, dans lequel :
    - x est égal à 0 ou x est compris entre 0,001 et 0,999,
    - y est égal à 0 ou y est compris entre 0,001 et 0,999,
    - A et M sont choisis dans le groupe constitué de l’azote, le phosphore, un métal alcalin, un métal alcalinoterreux, un métal de transition, un métal pauvre, un métalloïde ou un lanthanide,
    - A et M sont différents l’un de l’autre.
  8. Utilisation selon la revendication précédente dans laquelle le taux de pigment dans la couche(a)est compris entre 0,1 et 100 % en poids par rapport au poids de ladite couche à l’état sec, de préférence entre 0,2 et 80 % en poids.
  9. Utilisation selon la revendication 7 caractérisée en ce que le ΔE* du pigment (Bi1-xAx)(V1-yMy)O4dans ledit revêtement est supérieur à 11 entre la température ambiante et 150°C, ΔE* étant défini par la formule CIE1976 dans l’espace colorimétrique CIELAB :
    L1*, a1* et b1* caractérisant les valeurs L*a*b dudit composé à température ambiante
    L2*, a2* et b2* caractérisant les valeurs L*a*b dudit composé à 150°C.
  10. Utilisation selon les revendications 7 ou 9 caractérisée en ce que le ΔE* dudit pigment (Bi1-xAx)(V1-yMy)O4dans ledit revêtement est supérieur à 15 entre la température ambiante et 200°C, ΔE* étant défini par la formule CIE1976 dans l’espace colorimétrique CIELAB :
    L1*, a1* et b1* caractérisant les valeurs L*a*b dudit composé à température ambiante
    L2*, a2* et b2* caractérisant les valeurs L*a*b dudit composé à 200°C.
  11. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 2 à 10, le revêtement comprenant une ou plusieurs couches de finition disposée(s) au-dessus de la couche(a), de préférence constitué(s) d’un ou plusieurs fluoropolymères.
  12. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 et 9 à 10 dans laquelle x et y valent 0.
  13. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 et 9 à 10 dans laquelle A et/ou M est un métal alcalin choisi parmi Li, Na, K, Rb, Cs, A et M étant différents l’un de l’autre.
  14. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 et 9 à 10 dans laquelle A et/ou M est un métal alcalinoterreux choisi parmi Be, Mg, Ca, Sr, Ba, A et M étant différents l’un de l’autre.
  15. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 et 9 à 10 dans laquelle A et/ou M est un métal de transition choisi parmi Sc, Ti Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Ir, A et M étant différents l’un de l’autre.
  16. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 et 9 à 10 dans laquelle A et/ou M est un métal pauvre choisi parmi Al, Zn, Ga, In, Sn, A et M étant différents l’un de l’autre.
  17. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 et 9 à 10 dans laquelle A et/ou M est un métalloïde choisi parmi B, Si, Ge, Sb, A et M étant différents l’un de l’autre.
  18. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 et 9 à 10 dans laquelle A et/ou M est un lanthanide choisi parmi La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, A et M étant différents l’un de l’autre.
  19. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 à 18 dans laquelle la source de cuivre est ajoutée simultanément au(x) pigment(s) lors de la préparation de la couche(a), de préférence par co-broyage.
  20. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 7 à 18 dans laquelle la source de cuivre est ajoutée postérieurement au(x) pigment(s) lors de la préparation de la couche(a).
  21. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 2 à 20 dans laquelle la ou les résine(s) d’accroche du revêtement est(sont) choisie(s) dans le groupe constitué des polyamide imides (PAI), polyether imides (PEI), polyamides (PA), polyimides (PI), polyethercétones (PEK), polyetherethercétones (PEEK), polyarylethercétones (PAEK), polyethersulphones (PES), polyphenylene sulfide (PPS), polybenzimidazoles (PBI), tanins, et leurs mélanges.
  22. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le ou les fluoropolymère(s) du revêtement est(sont) choisi(s) dans le groupe constitué du polytétrafluoroéthylène (PTFE), des copolymères de tétrafluoroéthylène et de perfluoropropylvinyléther (PFA), des copolymères de tétrafluoroéthylène et d’hexafluoropropène (FEP), du polyfluorure de vinylidène (PVDF), des copolymères de tétrafluoroéthylène et de polyméthylvinyléther (MVA), des terpolymères de tétrafluoroéthylène, de polyméthylvinyléther et de fluoroalkylvinyléther (TFE/PMVE/FAVE), de l’éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), et leurs mélanges.
  23. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 2 à 22 dans laquelle le taux de cuivre dans la couche(a)est compris entre 0,01 et 75 % par rapport au poids total de ladite couche à l’état humide, de préférence entre 0,05 et 30 %, plus préférentiellement entre 0,1 et 15 %, encore plus préférentiellement entre 0,25 et 7,5 %.
  24. Revêtement à base de fluoropolymère de la surface d’un article ménager comprenant dans cet ordre :
    - au moins une couche primaire comprenant un ou plusieurs fluoropolymère(s) et une ou plusieurs résine(s) d’accroche, la première couche primaire étant destinée à revêtir une surface du substrat métallique dudit article ménager,
    - au moins une couche(a)comprenant au moins un pigment, de préférence la couche(a)est un décor,
    au moins l’une des couches du revêtement comprenant au moins une source de cuivre.
  25. Revêtement selon la revendication précédente caractérisé en ce que la couche(a)comprend une source de cuivre.
  26. Revêtement selon l’une des revendications 24 ou 25 caractérisé en ce que le cuivre est présent dans la couche le contenant dans une teneur comprise entre 0,01 et 75 % par rapport au poids total de la couche à l’état sec, de préférence entre 0,05 et 30 %, plus préférentiellement entre 0,1 et 15 %, encore plus préférentiellement entre 0,25 et 10 %, mieux entre 0,30 et 7,5 %.
  27. Article ménager comprenant un substrat, de préférence métallique, recouvert d’un revêtement défini dans l’une quelconque des revendications 24 à 26.
  28. Article ménager selon la revendication 27, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un article culinaire et en ce que le revêtement défini dans l’une quelconque des revendications 24 à 26 recouvre la face recevant les aliments.
  29. Article culinaire selon la revendication 28, le substrat étant en aluminium ou alliage d’aluminium anodisé ou non, ou en aluminium ou alliage d'aluminium poli, brossé ou microbillé, sablé, traité chimiquement ou en acier inoxydable poli, ou en fonte de fer ou d’aluminium, ou en titane ou en cuivre martelé ou poli.
  30. Article culinaire selon la revendication 28 ou 29, ledit article culinaire étant choisi dans le groupe constitué de casserole, poêle, fait-tout, wok, sauteuse, crêpière, grill, plancha, appareil à raclette, marmite, cocotte, et ledit revêtement est destiné à être mis en contact avec les aliments.
  31. Article ménager selon la revendication 27, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un fer à repasser et en ce que le revêtement défini dans l’une quelconque des revendications 24 à 26 recouvre la semelle dudit fer à repasser.
  32. Article ménager selon la revendication 27, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un fer à lisser et en ce que le revêtement défini dans l’une quelconque des revendications 24 à 26 recouvre les plaques dudit fer à lisser.
  33. Procédé de préparation d’un revêtement à base de fluoropolymère de la surface d’un article ménager comprenant les étapes suivantes dans cet ordre :
    - application sur un substrat métallique d’au moins une couche primaire comprenant un ou plusieurs fluoropolymère(s) et une ou plusieurs résine(s) d’accroche, la première couche primaire étant destinée à revêtir une surface du substrat métallique dudit article ménager,
    application d’au moins une couche(a)comprenant au moins un pigment,
    - éventuellement application d’au moins une couche de finition,
    caractérisé par une étape d’ajout dans au moins une couche dudit revêtement d’une source de cuivre pour catalyser la dégradation des sous-produits issus dudit revêtement lors de son procédé de fabrication.
  34. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que la source de cuivre est ajoutée dans une teneur comprise entre 0,01 et 75 % par rapport au poids total de chaque couche comprenant ladite source de cuivre à l’état humide, de préférence entre 0,05 et 30 %, plus préférentiellement entre 0,1 et 15 %, encore plus préférentiellement entre 0,25 et 7,5 %.
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