FR3138283A1 - Revêtement non-fluoré hybride sol-gel/résine silicone - 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 au moins les couches suivantes et dans cet ordre à partir du substrat métallique (2) : (3a) une couche de base comprenant une ou plusieurs compositions sol-gel (3b) éventuellement une ou plusieurs couche(s) intermédiaire(s) constituée(s) d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s) et éventuellement d’une ou plusieurs résine(s) silicone, et/ou d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou d’une ou plusieurs charge(s), et/ou d’un ou plusieurs additif(s), (3c) une couche de finition destinée à être mise en contact avec les aliments lors de la cuisson constituée d’une ou plusieurs résine(s) silicone et éventuellement d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou d’une ou plusieurs charge(s), et/ou d’un ou plusieurs additif(s), et/ou de paillettes. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention, ainsi qu’un article culinaire et un appareil électrique de cuissons comprenant ledit élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention.
Description
Le domaine de l’invention est celui des articles culinaires revêtu sur une de leurs faces par un revêtement et plus précisément, les revêtements à base de résine silicone de ces articles.
Dans le domaine des articles culinaires, les revêtements à base de fluoropolymères et en particulier de polytétrafluoroéthylène (PTFE) sont connus du grand public pour leurs propriétés d’anti-adhésivité et de résistance à la température.
Cependant, ces revêtements présentent une faible résistance mécanique.
La demande WO 2020/144051 concerne un revêtement à base de fluoropolymères dont la résistance mécanique à l’abrasion est améliorée par l’intégration de charges organiques (SiC) et minérales (Al2O3) dans les couches de primaires et de finition du revêtement.
Le gain de performances atteint concernant la résistance mécanique est satisfaisant mais toujours pas optimal.
On connait également, pour améliorer la résistance aux impacts mécaniques, des revêtements avec une couche de base dure enduite d’un revêtement sol-gel, tels que décrits notamment les brevets EP 2 334 444 et EP 2 334 445). Toutefois, de tels revêtements ne permettent pas un contrôle de la température suffisamment précis.
Les revêtements à base de fluoropolymères sont destinés, en premier lieu, aux poêles et casseroles mais d’autres applications peuvent être envisagées dans le domaine de la moulerie (moules, plats à gâteaux, gaufriers, etc.) ou du petit équipement domestique (cuiseurs à riz, cuves de friteuse, crêpières électriques) du fait de leur emboutissabilité.
Une alternative aux revêtements PTFE consiste à utiliser des revêtements dits « céramiques », mis au point via un procédé sol-gel et l’utilisation d’orthosilicate de tétraéthyle (EP 2 806 776 B1). Ces revêtements ont pour particularité d’être durs et résistants à l’usure mécanique mais présentent un comportement cassant et une anti-adhésivité moindre comparé aux revêtements à base de fluoropolymères.
En outre, ces revêtements sont peu adaptés à la moulerie et au petit équipement domestique du fait de leur manque d’emboutissabilité.
Dans le domaine de la moulerie (grand public ou industrielle), les revêtements à base de fluoropolymères ne sont pas aussi répandus car les contraintes de résistance à la température sont moins élevées (max 220°C) et permettent l’utilisation d’autres types de revêtements, tels que ceux en silicone.
Les résines silicones pures sont décrites comme anti-adhésives et résistantes à des températures supérieures à 220-230°C. En revanche, elles sont considérées comme peu adhérentes au substrat.
A l’inverse, les résines silicones-polyesters sont très répandues dans la moulerie car elles sont anti-adhésives tout en étant adhérentes au substrat et compatibles avec des procédés d’emboutissage. Néanmoins, elles se dégradent à des températures supérieures à 230°C. En effet, la plage de température d’usage des articles culinaires se situe entre 50 et 250°C et il n’est pas surprenant de monter à des températures de 300°C voire 350°C dans le cas d’articles avec des fonds induction. Leur utilisation n’est donc pas compatible avec les températures d’usage dans le domaine des articles culinaires.
Or, la maîtrise de la température de cuisson est un paramètre essentiel car elle conditionne la réussite culinaire et assure la préservation des propriétés physico-chimiques des revêtements anti-adhésifs.
Dans cette optique, ont été mis au point des indicateurs de température de démarrage de cuisson pour les consommateurs. L’objectif est d’indiquer par un changement de couleur la température à laquelle les consommateurs peuvent démarrer leur cuisson et ainsi éviter toute surchauffe éventuelle des aliments.
Cette technologie repose généralement sur l’utilisation de pigments thermochromes qui voient leur couleur évoluer entre la température ambiante et 250°C selon la nature du matériau.
Des exemples de mise en œuvre dans des revêtements sol-gel sont donnés dans la demande FR 3 110 590. On notera que le revêtement sol-gel de cette demande ne comprend pas de résine silicone.
Outre les pigments thermochromes, d’autres éléments de différenciation visuels peuvent être ajoutés dans les revêtements (EP 2 675 328 A1, EP 2 412 846 B1).
Le brevet EP 2 319 631 décrit la mise au point d’un revêtement bicouches à base de résine silicone couplée à un matériau thermoplastique haute température entre 0,5 et 20 % (couche de base) permettant d’obtenir un revêtement résistant mécaniquement, adhérent au substrat et anti-adhésif. La nature du thermoplastique varie entre la couche de base (PEEK) et celle de finition (PPS) et celui-ci est principalement situé dans la couche de base pour assurer l’adhérence au substrat. Ce brevet ne décrit pas d’indicateur de température.
La demande US 2022/0073785 propose une architecture de revêtement silicone/thermoplastique bicouche beaucoup plus concentrée en matériau thermoplastique et ne décrit pas non plus l’intégration d’un indicateur coloré à base de pigments thermochromes.
Ainsi, il existe un besoin pour des articles de cuisson améliorés, permettant notamment un meilleur contrôle en particulier visuel de la cuisson des aliments, tout en garantissant une bonne résistance mécanique, une bonne résistance thermique, une mise en œuvre simple et flexible - par exemple en termes de variété de réactifs utilisables - pour des coûts raisonnables au plan industriel.
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 au moins les couches suivantes et dans cet ordre à partir du substrat métallique (2) :
(3a) une couche de base comprenant une ou plusieurs compositions sol-gel
(3b) éventuellement une ou plusieurs couche(s) intermédiaire(s) constituée(s) d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s) et éventuellement
d’une ou plusieurs résine(s) silicone, et/ou
d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
d’un ou plusieurs additif(s),
(3c) une couche de finition destinée à être mise en contact avec les aliments lors de la cuisson constituée d’une ou plusieurs résine(s) silicone et éventuellement
d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
d’un ou plusieurs additif(s), et/ou
de paillettes.
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu selon l’invention comprenant les étapes successives suivantes :
i. Fourniture d’un substrat métallique comprenant au moins une face destinée à être revêtue,
ii. Eventuellement, traitement préalable de la face dudit substrat métallique destinée à être revêtue,
iii. application d’une couche de base sol-gel sur la face destinée à être revêtue,
iv. éventuellement séchage et/ou cuisson de la couche de base,
v. éventuellement application d’au moins une couche intermédiaire (3b),
vi. éventuellement, séchage de la ou des couche(s) intermédiaire(s) (3b),
vii. application d’au moins une couche de finition (3c), et
viii. cuisson de l’ensemble des couches de base (3a), intermédiaire (3b) et de finition (3c).
Un autre objet de l’invention concerne un article culinaire comprenant un élément de cuisson revêtu conforme à l'invention.
Un autre objet de l’invention concerne un appareil électrique de cuisson comportant un élément de cuisson revêtu et une source de chauffage configurée pour chauffer ledit élément de cuisson revêtu, caractérisé en ce que ledit élément de cuisson revêtu est conforme à l'invention.
La présente invention présente au moins l’un des avantages suivants :
- le revêtement selon l’invention présente une fonctionnalité thermochrome avec une visibilité marquée, un changement de couleur contrasté sur une plage de températures ciblée et centrée, par exemple autour des températures de cuisson des aliments pour un appareil culinaire ;
- le revêtement selon l’invention peut fournir un bon contrôle de la température lors de la cuisson des aliments, ce qui est nécessaire pour des raisons sanitaires et gustatives, mais aussi de sécurité et pour limiter les surchauffes ponctuelles fragilisant le revêtement ;
- la composition pigmentaire thermochrome présente une réversibilité de ses propriétés thermochromes c'est-à-dire qu’après un changement de couleur sous l’action de la chaleur le composé revient à son état initial, et à sa couleur initiale, lorsque la température diminue ; ce cycle de changement de couleur (réversibilité) peut être répété à l’infini ;
- le revêtement selon l’invention présente une stabilité thermique importante lors des élévations de températures, il est stable jusqu’à environ 450°C ;
- le revêtement selon l’invention présente une résistance mécanique renforcée du fait de la présence d’une couche de base sol-gel par rapport à un revêtement comprenant des couches de silicone uniquement ;
- le procédé de fabrication du revêtement de l’invention requiert des températures de cuisson moins élevées que pour un revêtement comprenant des résines fluorées de type PTFE, ce qui améliore l’impact environnemental du revêtement de l’invention et l’efficacité énergétique de son procédé de fabrication.
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 de base », « couche primaire », « couche d’accroche » ou « primaire d’accroche » toutes les couches de la première couche appliquée directement sur le support (il est préférable que cette couche soit bien adhérente au support et apporte toutes ses propriétés mécaniques au revêtement : dureté, résistance à la rayure) à la dernière couche avant la première couche de décor.
On entend par « couche de finition » ou « finish » une couche de surface continue et transparente, cette couche laissant une visibilité parfaite de la couche de décor tout en la protégeant d’agressions mécaniques et conférant au revêtement ses propriétés antiadhérentes. De préférence, la dernière couche de finition est destinée à être en contact avec les aliments.
On entend par « décor » ou « couche de décor » une ou plusieurs couches continues ou discontinues 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.
On entend par « couches chevauchantes » des couches superposées partiellement ou complètement superposées. Ces couches peuvent se présenter sous forme de motifs partiellement chevauchants, par exemple des disques concentriques.
On entend par « couches adjacentes » des couches non superposées. Ces couches peuvent se présenter sous forme de motifs identiques ou différents non superposés, de préférence répartis uniformément.
Par « composition sol-gel », on entend au sens de la présente invention une composition synthétisée par voie sol-gel à partir d’une solution à base de précurseurs en phase liquide, qui se transforme en un solide par un ensemble de réactions chimiques (hydrolyse et condensation), à basse température. La composition ainsi obtenue peut être soit organo-minérale, soit entièrement minérale.
Par « composition organo-minérale », on entend au sens de la présente invention, une composition dont le réseau est essentiellement inorganique, mais qui comporte des groupements organiques, notamment en raison des précurseurs utilisés et de la température de cuisson du revêtement. Une telle composition est généralement obtenue par un procédé sol-gel.
Par « composition entièrement minérale », on entend, au sens de la présente invention, une composition constituée d’un matériau entièrement inorganique, exempt de tout groupement organique. Une telle composition est généralement obtenue par voie sol-gel avec une température de cuisson d’au moins 400°C, ou à partir de précurseurs de type tétraéthoxy-silane (TEOS) avec une température de cuisson qui peut être inférieure à 400°C.
On entend par « composition pigmentaire de référence de température » une composition comprenant un pigment qui à une température donnée, permet d’indiquer à l’utilisateur que la température d’utilisation optimale est atteinte. Cette indication se fait par comparaison des couleurs de la composition pigmentaire thermochrome et de la composition pigmentaire de référence de température. Soit la température d’utilisation optimale est atteinte lorsque les couleurs sont identiques, soit la température d’utilisation optimale est atteinte lorsque les couleurs sont visuellement très différentes.
La « composition pigmentaire de référence de température » peut comprendre un pigment qui présente :
- la même couleur que la composition pigmentaire thermochrome,à la température d’utilisation optimale,
* soit parce que ce pigment présente à température ambiante la même couleur que la composition pigmentaire thermochrome à la température d’utilisation optimale,et ne change pas de couleur avec la température,
* soit parce que ce pigment présente à température ambiante une couleur différente de celle de la composition pigmentaire thermochrome qui évolue jusqu’à la même couleur que la composition pigmentaire thermochrome à la température d’utilisation optimale,
- une couleur très différente de celle de la composition pigmentaire thermochrome à la température d’utilisation optimale, que ce pigment change de couleur ou pas avec l’évolution de la température.
La température d’utilisation optimale peut être atteinte lorsque la couleur de la composition pigmentaire de référence de température correspond à une couleur indiquée dans le guide d’utilisation de l’article ménager comprenant le revêtement de l’invention ou à une couleur indiquée sur une échelle de couleurs fournie à l’utilisateur avec ledit article.
La composition pigmentaire de référence de température peut être par exemple une composition pigmentaire de référence de température de cuisson ou d’indication de risque de surchauffe. La composition pigmentaire de référence de température est thermochrome ou thermostable.
Par l’expression « semi-conducteur thermochrome », il faut comprendre au sens de la présente invention, un composé minéral ou organique, qui présente un changement réversible de coloration lors d'une élévation de température. Le caractère thermochrome progressif et réversible de ces composés semi-conducteurs est lié à la diminution de la largeur de la bande interdite du semi-conducteur à cause de la dilatation du matériau. En effet, la périodicité du réseau d’anions et de cations conduit au rassemblement des niveaux d’énergie en bandes d’énergie. La bande d’énergie remplie de plus haute énergie est appelée bande de valence et la bande d’énergie vide de plus basse énergie est appelée bande de conduction. Entre ces deux bandes, il existe une bande interdite appelée gap. La couleur d’un matériau semi-conducteur peut provenir de la présence d’un transfert de charge qui correspond au passage d’un électron soit d’une bande de valence à une bande conduction sur un même atome, soit communément de l’orbitale d’un anion vers l’orbitale d’un cation (absorption photonique interatomique).
Dans les domaines d'applications envisagées pour la présente invention, les conditions optimales sont atteintes lorsque le revêtement atteint une température adaptée à la cuisson des aliments, de préférence comprise entre 100 et 250°C.
Par « pigment ou composition pigmentaire thermochrome », il faut comprendre au sens de la présente invention, un pigment ou une composition pigmentaire qui change de couleur en fonction de la température dans un domaine de température donné, ce changement étant réversible. Ce changement de couleur est visible par l’utilisateur à l’œil nu et à distance d’utilisation classique.
On entend par « pigment thermostable » un pigment qui ne présente pas de changement de couleur lorsqu’il est soumis à une élévation de température dans un domaine de température donné ou qui présente un changement de teinte lorsqu’il est soumis à une élévation de température dans un domaine de température donné tellement faible qu’il n’est pas visible par l’utilisateur à l’œil nu et à distance d’utilisation classique.
De préférence, les pigments thermostables présentent un écart de couleur ΔE* entre 25°C et 200°C inférieur à 10, 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.
Par « les couleurs sont identiques » on entend indistingables par l’utilisateur à l’œil nu et à distance d’utilisation classique.
On entend par « revêtement », l’ensemble des couches recouvrant le substrat métallique et adhérent à ce substrat.
On entend par « revêtement à base de résine silicone » un revêtement qui comprend une ou plusieurs résine(s) silicone dans une ou plusieurs de ses couches.
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. L’article culinaire comprend ainsi une « face interne » ou « face de cuisson », dont le revêtement est destiné à être mis en contact avec les aliments lors de la cuisson.
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 « appareil électrique de cuisson », il faut comprendre au sens de la présente invention un objet chauffant possédant son propre système de chauffage tels que crêpière électrique, appareil électrique à raclette, appareil électrique à fondue, grill électrique, plancha électrique, cuiseur électrique, machine à pain, appareil électrique de cuisson sous pression.
Dans la présente invention, les % en poids sont exprimés en poids sec, c’est-à-dire sans solvant.
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 au moins les couches suivantes et dans cet ordre à partir du substrat métallique (2) :
(3a) une couche de base comprenant une ou plusieurs compositions sol-gel,
(3b) éventuellement une ou plusieurs couche(s) intermédiaire(s) constituée(s) d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s) et éventuellement
- d’une ou plusieurs résine(s) silicone, et/ou
- d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
- d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
- d’un ou plusieurs additif(s),
(3c) une couche de finition destinée à être mise en contact avec les aliments lors de la cuisson constituée d’une ou plusieurs résine(s) silicone et éventuellement
- d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
- d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
- d’un ou plusieurs additif(s), et/ou
- de paillettes.
L’au moins une face revêtue (2a) est donc une face de cuisson. Autrement dit, le revêtement de l’élément de cuisson (1) selon l’invention est destiné à être en contact avec des aliments.
Le revêtement de l’élément de cuisson (1) selon l’invention ne comprend pas de polymère fluoré. En d’autres termes, ledit revêtement est dépourvu de polymère fluoré.
Avantageusement, l’épaisseur de la couche (3a) est comprise entre 5 µm et 100 µm, de préférence entre 8 µm et 70 µm, plus préférentiellement entre 20 et 70 µm, de manière particulièrement préférée entre 10 µm et 30 µm.
Avantageusement, l’épaisseur de la couche (3b) est comprise entre 1 µm et 100 µm, de préférence entre 2 µm et 30 µm, de manière particulièrement préférée entre 3 µm et 10 µm.
Avantageusement, l’épaisseur de la couche (3c) est comprise entre 0,05 µm et 100 µm, de préférence entre 0,08 µm et 20 µm, de manière particulièrement préférée entre 0,1 µm et 10 µm.
Selon un mode de réalisation, l’épaisseur de la couche (3c) est comprise entre 0,1 µm et 2 µm, de préférence entre 0,2 µm et 1,5 µm.
Selon un autre mode de réalisation, l’épaisseur de la couche (3c) est comprise entre 10 µm et 100 µm, de préférence entre 20 µm et 85 µm, de manière particulièrement préférée entre 30 µm et 70 µm.
Selon un mode de réalisation particulier :
- l’épaisseur de la couches (3a) est comprise entre 5 µm et 100 µm, typiquement entre 20 µm et 70 µm, et
- l’épaisseur de la couche (3b) est comprise entre 1 µm et 100 µm, typiquement entre 2 µm et 30 µm.
- l’épaisseur de la couche (3c) est comprise entre 0,05 µm et 100 µm, de préférence entre 0,08 µm et 20 µm.
SUBSTRAT METALLIQUE
Avantageusement, ledit substrat métallique (2) est un substrat en aluminium, en acier inoxydable, en fonte de fer ou d’aluminium, en fer, en titane ou en cuivre.
Par aluminium au sens de la présente invention s’entend d’un métal constitué à 100 % d’aluminium ou d’un alliage d’aluminium.
Avantageusement, le substrat métallique (2) est un substrat en aluminium, en acier inoxydable ou un substrat métallique multicouches. Le substrat métallique (2) peut être un substrat bicouches ou tri-couches, ces multicouches pouvant être obtenues par exemple par colaminage, par diffusion à chaud sous charge (solid state bonding) ou par frappe (impact bonding) à chaud ou à froid.
De préférence, le substrat métallique (2) comprend une alternance de couches en métal et/ou en alliage métallique.
Selon un mode de réalisation, le substrat métallique (2) est un substrat en alliage d’aluminium, en acier inoxydable ou un substrat métallique multicouches dont la face (2a) est en alliage d’aluminium ou en acier inoxydable.
De préférence, le substrat métallique (2) est un substrat en aluminium.
Avantageusement, l’épaisseur du substrat métallique (2) est comprise entre 0,5 mm et 10 mm.
Avantageusement, la face (2a) du substrat métallique (2) a subi préalablement un traitement de surface permettant d’améliorer l’adhésion du revêtement audit substrat.
Selon un mode de réalisation, la surface de la face (2a) du substrat métallique (2) a subi un traitement de surface, le dit traitement de surface étant une attaque chimique, un brossage, une hydratation, un sablage, un grenaillage, un traitement physicochimique de type plasma ou corona ou laser, une activation chimique ou une combinaison de ces différentes techniques.
Avantageusement, la rugosité arithmétique moyenne Ra de la surface de la face (2a) du substrat métallique (2) est supérieure ou égale à 1µm.
La rugosité arithmétique moyenne Ra est mesurée au moyen d’un rugosimètre selon la norme ISO 4287. Ra représente la moyenne arithmétique des écarts à la moyenne. La topographie de surface peut être étudiée notamment avec un profilomètre avec palpeur muni d'un stylet fin équipé d'une pointe en diamant, ou encore avec un appareil de métrologie optique type Altisurf®, dans lequel un capteur confocal chromatique permet une mesure sans contact. L'étude de cette topographie de surface permet de définir la rugosité arithmétique moyenne Ra.
COMPOSITIONS SOL-GEL
La composition sol-gel, encore appelé composition SG, est une composition sol-gel, organo-minérale ou entièrement minérale. Ces compositions synthétisées par voie sol-gel à partir de précurseurs de type polyalcoxylate métallique, ont préférentiellement un réseau hybride, généralement de silice avec des groupements alkyles greffés. Une composition sol-gel (SG) est généralement obtenue à partir d’un mélange sol-gel (SG) comprenant au moins un oxyde métallique colloïdal et au moins un précurseur de type alcoxyde métallique.
L’oxyde métallique est de préférence un oxyde métallique colloïdal choisi parmi la silice colloïdale et/ou l’alumine colloïdale.
On utilise de préférence à titre de précurseur un alcoxyde métallique choisi dans le groupe constitué par :
- les précurseurs répondant à la formule générale M1(OR1)n,
- les précurseurs répondant à la formule générale M2(OR2)(n-1)R2', et
- les précurseurs répondant à la formule générale M3(OR3)(n-2)R3'2, avec :
R1, R2, R3ou R3' désignant un groupement alkyle,
R2' désignant un groupement alkyle ou phényle,
n étant un nombre entier correspondant à la valence maximale des métaux M1, M2ou M3,
M1M2ou M3désignant un métal choisi parmi Si, Zr, Ti, Sn, Al, Ce, V, Nb, Hf, Mg ou Ln.
Avantageusement, l’alcoxyde métallique du mélange SG est un alcoxysilane.
A titre d’alcoxysilanes utilisables dans le mélange SG du procédé de l’invention, on peut notamment citer le méthyltriméthoxysilane (MTMS), le tétraéthoxysilane (TEOS), le méthyltriéthoxysilane (MTES), le diméthyldiméthoxysilane, et leurs mélanges.
De manière préférée, on utilisera les alcoxysilanes MTES et TEOS, car ils présentent l’avantage de ne pas contenir de groupements méthoxy. En effet l’hydrolyse des méthoxy conduit à la formation de méthanol dans la formulation sol-gel, ce qui compte tenu de son classement toxique nécessite des précautions supplémentaires lors de l’application. A contrario l’hydrolyse des groupements éthoxy ne génère que de l’éthanol possédant un classement plus favorable et donc des prescriptions d’utilisations moins contraignantes pour le revêtement sol-gel.
La formation de cette composition SG consiste à mélanger une composition aqueuse A comprenant l’oxyde métallique colloïdal et une solution B comprenant l’alcoxyde métallique. Le mélange se fait avantageusement dans un ratio 40 à 75 % en poids de la composition aqueuse par rapport au poids de la composition sol-gel (A + B), de sorte que la quantité d'oxyde métallique colloïdal représente 5 à 50 % en poids de la composition sol-gel (A + B) à l'état sec.
La composition aqueuse A peut comprendre en outre un solvant, en particulier un solvant comprenant au moins un alcool. Un solvant comprenant au moins un alcool est dénommé ci-après « solvant alcoolique ».
Un alcool est de préférence un alcool en C1-C6. Un alcool en C1-C6s’entend d’une chaine hydrocarbonée saturée, linéaire ou ramifiée, comportant 1 à 6 atomes de carbone et comprenant un groupe hydroxy (-OH) attaché à un atome de carbone. A titre d’exemple, on peut citer l’éthanol, le n-propanol, l’isopropanol.
La composition aqueuse A peut comprendre en outre au moins une résine silicone, notamment telle que définie ci-après.
La composition aqueuse A peut comprendre en outre un pigment, notamment tel que défini ci-après.
La composition aqueuse A peut comprendre en outre une charge minérale, notamment telle que définie ci-après.
La composition aqueuse A peut également comprendre de la silice pyrogénée, dont la fonction est la régulation de la viscosité de la composition de sol-gel et/ou la brillance du revêtement sec.
La composition aqueuse A comprend typiquement :
i) 5 à 50 % en poids par rapport au poids total de la composition aqueuse A d'au moins un oxyde métallique colloïdal,
ii) 0 à 20 % en poids par rapport au poids de la composition A d'un solvant comprenant au moins un alcool,
iii) éventuellement 0,05 à 3 % en poids par rapport au poids total de ladite composition aqueuse A d'au moins une huile de silicone.
iv) 5 à 30 % de pigment
v) 2 à 30 % de charge minérale
La solution B peut comprendre en outre un acide en termes de Bronsted ou de Lewis. Avantageusement, le précurseur de type alcoxyde métallique de la solution B est mélangée avec un acide de Lewis organique, minéral qui représente 0,01 à 10 % en poids du poids total de la solution B.
Des exemples particuliers d'acides utilisables pour le mélange avec le précurseur de alcoxyde métallique sont l'acide acétique, l'acide citrique, l'acétoacétate d'éthyle, l'acide chlorhydrique ou l'acide formique.
La solution B peut comprendre en outre un solvant, en particulier un solvant comprenant au moins un alcool.
La solution B peut comprendre en outre au moins une résine de silicone, notamment telle que définie ci-après.
La solution B peut comprendre en outre des paillettes de préférence métalliques, notamment telles que définies ci-après.
Selon un mode de réalisation avantageux du procédé de l'invention, la solution B peut comprendre un mélange d'un des alcoxysilanes tels que définis ci-dessus et un alcoolate d'aluminium.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition sol-gel est synthétisée par voie sol-gel à partir d’un mélange sol-gel comprenant ou constitué d’un précurseur de type alcoxyde métallique, et éventuellement :
- un précurseur de type oxyde métallique colloïdal,
- un solvant, de préférence alcoolique,
- un acide de Bronsted ou de Lewis, de préférence un acide choisi parmi l'acide acétique, l'acide citrique, l'acétoacétate d'éthyle, l'acide chlorhydrique ou l'acide formique, et
- des additifs choisi parmi, au moins une résine silicone, au moins un pigment, au moins une charge avantageusement minérale, des paillettes notamment métalliques, de la silice pyrogénée, ou un mélange de ceux-ci,
- ou un mélange de ceux-ci.
Ainsi, la composition SG est préférentiellement minérale ou organominérale, et peut comprendre au moins une résine silicone, au moins un pigment, au moins une charge avantageusement minérale, des paillettes notamment métalliques, de la silice pyrogénée, ou un mélange de ceux-ci. La composition SG pourra également comprendre un solvant en particulier alcoolique, notamment sous forme de traces, et/ou un acide de préférence un acide choisi parmi l'acide acétique, l'acide citrique, l'acétoacétate d'éthyle, l'acide chlorhydrique ou l'acide formique.
RESINES SILICONE
Avantageusement, la ou les résine(s) silicone est/sont choisie(s) dans le groupe constitué de résines méthyl silicones et/ou phényl silicones et/ou méthyl-phényl-silicones, résine silicone-polyester (copolymères), résine méthyl-phényl-silicones-polyester (copolymères), résine silicone-alkyde (copolymères), résine silicone modifiée et leurs mélanges.
Les résines silicone peuvent être obtenues à partir de précurseurs, notamment choisis parmi : un hydrure de silicone, une résine silicone comprenant au moins un groupe vinyle
(-CH=CH2), une résine silicone-polyester (copolymère) comprenant au moins un groupe méthoxy, et/ou une résine silicone-polyester (copolymère) comprenant au moins un groupe éthoxy, et leurs mélanges.
(-CH=CH2), une résine silicone-polyester (copolymère) comprenant au moins un groupe méthoxy, et/ou une résine silicone-polyester (copolymère) comprenant au moins un groupe éthoxy, et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la proportion de résine silicone dans la couche (3c) est supérieure ou égale à 20 % en poids par rapport au poids total respectivement de la couche (3c). Selon un autre mode de réalisation, la proportion de résine silicone dans la couche (3c) est supérieure ou égale à 40 % en poids par rapport au poids total respectivement de la couche (3c). Selon encore un autre mode de réalisation, la proportion de résine silicone dans la couche (3c) est supérieure ou égale à 50 % en poids par rapport au poids total respectivement de la couche (3c).
POLYMERES THERMOPLASTIQUES
Avantageusement, le ou les polymère(s) thermoplastique(s) est/sont choisi(s) dans le groupe constitué de polyethersulfone (PES), polyphenylene ether sulfone (PPSU), polymères à cristaux liquides (LCP), sulfure de polyphénylène (PPS), polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), et des polybenzymidazole (PBI), polyarylether cétone (PAEK) dont polyether cétone (PEK), polyether ether cétone (PEEK), polyether cétone cétone (PEKK), polyether ether cétone cétone (PEEKK), polyether cétone éther cétone cétone (PEKEKK), et leurs mélanges.
Avantageusement, la couche (3c) comprend un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), de préférence en une proportion en poids de ladite couche inférieure à 50 %, de préférence à 40 %.
CHARGES
Avantageusement, la ou les charge(s) est/sont choisie(s) dans le groupe constitué des charges céramiques (SiO2, etc.) et/ou minérales et/ou métalliques (Al2O3, TiO2, etc.) et/ou silices hydrophobes et/ou des particules de diamant.
Préférentiellement, la ou les charge(s) est/sont choisie(s) dans le groupe constitué des oxydes métalliques, carbures métalliques, oxy-nitrures métalliques, nitrures métalliques, et leurs mélanges.
Avantageusement, ledit métal est un métal de transition, comme l'un au moins des éléments choisis parmi B, Ni, Ti, Zr ou Hf.
De manière encore préférée, la ou les charge(s) est/sont choisie(s) dans le groupe constitué de l’alumine, le carbure de silicium, le carbure de tungstène, le nitrure de bore, le quartz, et leurs mélanges.
Avantageusement, le diamètre moyen d50 des charges est compris entre 0,1 et 50 µm, avantageusement encore entre 5 et 15 µm.
Avantageusement, la proportion de charges dans une couche est comprise entre 0,5 et 30 % en poids sec par rapport au poids total de ladite couche après cuisson, de préférence comprise entre 5 et 20 %.
Avantageusement, la proportion de charges dans la couche (3b) est inférieure à 10 % en poids par rapport au poids total de ladite couche.
Avantageusement, la proportion de charges dans la couche (3c) est inférieure à 10 % en poids par rapport au poids total de ladite couche.
Avantageusement, la proportion de charges dans les couches (3b) et (3c) est inférieure à 10 % en poids par rapport au poids total respectivement de la couche (3b)/de la couche (3c).
ADDITIFS
Avantageusement, lesdits additifs sont choisis dans le groupe constitué des agents anti-mousse, agents dispersants, agents mouillants, épaississants, ajusteurs de pH, huiles silicone réactives.
Le ou lesdits agent(s) anti-mousse(s) (est)sont préférentiellement choisi(s) dans le groupe constitué de huiles minérales, diols, hydrocarbures, glycérides, oxyrane, acides gras émulsionnés.
Le ou les tensioactif(s) est(sont) préférentiellement choisi(s) dans le groupe constitué d’éther de glycol, alcool éthoxylé à l’exclusion des alkyl phenol éthoxylates (APE), les tensioactifs gemini.
Le ou les agent(s) dispersant est(sont) préférentiellement choisi(s) dans le groupe constitué des dispersants anioniques comme les dérivés d’acide gras.
Lesdits épaississants sont préférentiellement choisis dans le groupe constitué de copolymère base acrylique ou base polyuréthane, cellulose, silice pyrogénée.
Lesdits ajusteurs de pH sont préférentiellement choisis dans le groupe constitué des bases de Bronsted : ammoniaque, amines (triéthyl amine, triéthanolamine…), hydroxydes (soude, potasse …), carbonates.
Avantageusement, la proportion d’additifs dans la couche (3a) est inférieure à 20 % en poids par rapport au poids total de ladite couche.
Avantageusement, la proportion d’additifs dans la couche (3b) est inférieure à 20 % en poids par rapport au poids total de ladite couche.
Avantageusement, la proportion d’additifs dans la couche (3c) est inférieure à 20 % en poids par rapport au poids total de ladite couche.
Avantageusement, la proportion d’additifs dans les couches (3a), (3b) et (3c) est inférieure à 20 % en poids par rapport au poids total de la couche (3a)/de la couche (3b)/de la couche (3c).
AGENTS COLORANTS
Avantageusement, le ou les agent(s) colorant(s) est/sont choisi(s) dans le groupe constitué de pigments thermochromes, pigments thermostables, paillettes - de préférence paillettes hologramme - et leurs mélanges.
De préférence, le ou les pigment(s) thermochrome(s) est/sont choisis dans le groupe constitué de Bi2O3, Fe2O3, V2O5, WO3, CeO2, In2O3, Y1,84Ca0,16Ti1,84V0,16O1,84, AgI,
(Bi1-xAx)(V1-yMy)O4avec :
(Bi1-xAx)(V1-yMy)O4avec :
- x est égal à 0 ou x est compris de 0,001 à 0,999,
- y est égal à 0 ou y est compris de 0,001 à 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.
Sachant que A et M sont différents l’un de l’autre, lorsque :
- A est un métal alcalin, il peut être choisi parmi Li, Na, K, Rb, Cs,
- M est un métal alcalin, il peut être choisi parmi Li, Na, K, Rb, Cs,
- A est un métal alcalinoterreux, il peut être choisi parmi Be, Mg, Ca, Sr, Ba,
- M est un métal alcalinoterreux, il peut être choisi parmi Be, Mg, Ca, Sr, Ba,
- A est un métal de transition, il peut être choisi parmi Sc, Ti Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Ir,
- M est un métal de transition, il peut être choisi parmi Sc, Ti Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, Zr, Nb, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Ir,
- A est un métal pauvre, il peut être choisi parmi Al, Zn, Ga, In, Sn,
- M est un métal pauvre, il peut être choisi parmi Al, Zn, Ga, In, Sn,
- A est un métalloïde, il peut être choisi parmi B, Si, Ge, Sb,
- M est un métalloïde, il peut être choisi parmi B, Si, Ge, Sb,
- A est un lanthanide, il peut être choisi parmi La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu,
- M est un lanthanide, il peut être choisi parmi La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu.
De préférence, A et M différents l’un de l’autre sont B et/ou Mg.
De préférence, le pigment (Bi1-xAx)(V1-yMy)O4présente une forme cristallographique monoclinique scheelite à température ambiante.
De préférence, x et y valent 0, c’est-à-dire que le pigment (Bi1-xAx)(V1-yMy)O4est le Vanadate de Bismuth (BiVO4). Avantageusement, est utilisé un BiVO4de structure cristallographique monoclinique scheelite à température ambiante.
Le Vanadate de Bismuth est un composé inorganique de couleur jaune, de formule BiVO4, largement utilisé pour ses propriétés coloristiques et pour son absence de toxicité. Enregistré dans la base de données Colour Index International en tant que Q. I. Pigment Yellow 184, il est notamment commercialisé par les sociétés Heubach (Vanadur®), BASF (Sicopal®), FERRO (Lysopac) ou encore Bruchsaler Farbenfabrik (Brufasol®).
De préférence, le ou les pigment(s) thermostable(s) est/sont choisi(s) dans le groupe constitué de :
- Pigment jaune de type rutile de titane,
- Pigment jaune dérivés du bismuth, par exemple sélectionné parmi les vanadates de bismuth stabilisés (Py184)
- Pigment rouge, par exemple sélectionné parmi rouge de pérylène (par exemple PR149, PR178 et PR224), oxyde de fer,
- Pigment orange de type oxyhalogénures de bismuth (PO85),
- Pigment orange de vanadate de bismuth (PO86)
- Pigment orange de zinc étain titane (PO82)
- Pigment orange de sulfure de cérium (PO75; PO78)
- Pigment jaune orangé de type rutile d’antimoine titane chrome (PBr24)
- Pigment jaune orangé de type rutile d’étain et de zinc (Py216)
- Pigment jaune orangé d’oxyde de niobium sulfure étain zinc (Py227)
- Pigment jaune orangé d’oxydes doubles d’étain et de niobium
- Co3(PO4)2
- LiCoPO4
- CoAl2O4
- Cr2O3
- TiO2
- Pigment noir PBk28 (Copper chromite black spinel)
- et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation, la ou les couche(s) (3b) est(sont) continue(s) et recouvre(nt) la totalité de la couche (3a) (voir ).
Selon un autre mode de réalisation, la ou les couche(s) (3b) ne recouvre(nt) pas la totalité de la couche (3a) et forme(nt) au moins un décor (voir ).
Avantageusement, la ou les couche(s) (3b) composent plusieurs décors, l’un (i) comprenant un ou plusieurs pigment(s) thermochrome(s) et l’autre (j) comprenant au moins une composition pigmentaire de référence de température (voir ).
Selon un mode de réalisation, chacun des deux décors (i) et (j) se présente sous forme de motifs adjacents non chevauchants. Par exemple, chaque décor est représenté par des motifs géométriques différents répartis uniformément sur toute la surface et alternés les uns par rapport aux autres (voir Figure 4A).
Selon un autre mode de réalisation, les deux décors (i) et (j) sont partiellement chevauchants. Par exemple, chaque décor est représenté par des motifs géométriques différents répartis uniformément sur toute la surface et partiellement chevauchants (voir Figure 4B).
De préférence, les deux décors (i) et (j) sont chevauchants, soit parce qu’un des deux décors est une couche continue et l’autre décor la recouvre sous forme de motifs, soit parce que les deux décors (i) et (j) se présentent sous forme de motifs chevauchants (voir Figure 4C).
Avantageusement, le ou les paillette(s) est/sont des particules choisies dans le groupe constitué des particules de mica, d'aluminium, de mica enrobé de dioxyde de titane ou leurs mélanges.
Avantageusement, le ou les paillette(s) est/sont des paillettes hologramme c’est-à-dire un mélange de particules magnétisables et de particules non magnétisables.
Selon un mode de réalisation, une partie desdites particules magnétisables est orientée de manière à former un décor tridimensionnel.
Avantageusement, le mélange de particules magnétisables et de particules non magnétisables représente entre 1 % et 5 % en poids du poids de la couche, de préférence entre 2 % et 3 % en poids.
Avantageusement, le pourcentage de particules non magnétisables dans le mélange de particules magnétisables et de particules non magnétisables est compris entre 15 % et 40 % en poids par rapport au poids total du mélange de particules magnétisables et de particules non magnétisables.
Avantageusement, les particules magnétisables présentent une dimension D50 inférieure ou égale à 23 µm.
Par le terme « D50 », on entend, au sens de la présente invention la dimension maximale que présentent 50 % des particules en nombre.
Avantageusement, les particules non magnétisables présentent une dimension D90 comprise entre 20 % et 250 % de la dimension D90 des particules magnétisables.
Par le terme « D90 », on entend, au sens de la présente invention la dimension maximale que présentent 90 % des particules en nombre.
Avantageusement, les particules magnétisables et/ou les particules non magnétisables sont colorées en surface.
Avantageusement, les particules non magnétisables sont constituées de mica, d'aluminium, ou de mica enrobé de dioxyde de titane.
Avantageusement, les particules magnétisables sont constituées de fer, d'oxyde de fer, d'aluminium enrobé de fer, ou de mica enrobé de fer, le fer se présentant sous forme ferritique.
PROCEDE
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention comprenant les étapes successives suivantes :
i. Fourniture d’un substrat métallique (2) comprenant au moins une face (2a) destinée à être revêtue,
ii. Eventuellement, traitement préalable de la face (2a) dudit substrat métallique (2) destinée à être revêtue,
iii. application d’une couche de base (3a) sol-gel sur la face (2a) destinée à être revêtue,
iv. éventuellement séchage et/ou cuisson de la couche de base (3a),
v. éventuellement application d’au moins une couche intermédiaire (3b), typiquement par tampographie, sérigraphie, jet d’encre, flexographie,
vi. éventuellement, séchage de la ou des couche(s) intermédiaire(s) (3b),
vii. application d’au moins une couche de finition (3c), et
viii. cuisson de l’ensemble des couches de base (3a), intermédiaire (3b) et de finition (3c).
L’étape (iii) est notamment mise en œuvre tel que décrit plus haut en lien avec la composition sol-gel.
Selon un mode de réalisation, l’au moins une couche intermédiaire (3b) est appliquée sur l’au moins une couche de base (3a), et/ou l’au moins une couche de finition (3c) est appliquée sur l’au moins une couche intermédiaire (3b).
Les étapes (iii) et (vii) d’application peuvent être réalisées par poudrage électrostatique, par pulvérisation spray en phase solvantée ou aqueuse, par sérigraphie, par rouleau ou par impression digitale. De préférence, notamment l’étape (vii) est réalisée par poudrage électrostatique, par pulvérisation spray en phase solvantée ou aqueuse.
ARCHITECTURES PREFEREES
Selon un mode de réalisation, 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, ou exclusivement par, les trois couches suivantes superposées dans cet ordre à partir du substrat métallique (2) :
(3a) une couche de base comprenant une ou plusieurs compositions sol-gel,
(3b) une ou des couche(s) intermédiaire(s), de préférence deux couches intermédiaires constituées d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s) et éventuellement
- d’une ou plusieurs résine(s) silicone, et/ou
- d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
- d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
- d’un ou plusieurs additif(s),
- (3c) une couche de finition destinée à être mise en contact avec les aliments lors de la cuisson constituée d’une ou plusieurs résine(s) silicone, et éventuellement
(3c) d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
- d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
- d’un ou plusieurs additif(s), et/ou
- de paillettes.
Selon un mode de réalisation, la couche de base (3a) est constituée d’une composition SG synthétisée par voie sol-gel à partir d’un mélange SG constitué d’un précurseur de type alcoxyde métallique tel que le TEOS ou le MTES, et
- d’un précurseur de type oxyde métallique colloïdal,
- d’un solvant, de préférence alcoolique,
- d’un acide choisi parmi l'acide acétique, l'acide citrique, l'acétoacétate d'éthyle, l'acide chlorhydrique ou l'acide formique, et éventuellement
- d’additifs choisis parmi au moins un pigment, au moins une charge avantageusement minérale, des paillettes notamment métalliques, de la silice pyrogénée, ou un mélange de ceux-ci, de préférence choisi parmi les pigments et/ou les charges.
Typiquement, l’épaisseur de la couche (3a) est comprise entre 5 µm et 30 µm.
De préférence, l’agent colorant de la ou des couche(s) intermédiaire(s) (3b) comprend(nent) des pigments et/ou des paillettes, avantageusement paillettes hologrammes.
Selon une variante, la ou les couche intermédiaire (3b) est(sont) constituée(s) :
- d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s), notamment des pigments et/ou des paillettes, avantageusement paillettes hologrammes,
- d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s) avantageusement choisis par les polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), des polybenzymidazole (PBI), polyethersulfone (PES), polyphenylene ether sulfone (PPSU), polyarylether cétone (PAEK), et leurs mélanges,
- de 0 à 10 % de charges,
- de 0 à 20 % d’additifs,
- Optionnellement d’une ou plusieurs résine(s) silicone.
Selon une autre variante, la ou les couche intermédiaire (3b) est(sont) constituée(s) :
- d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s), notamment des pigments et/ou des paillettes, avantageusement paillettes hologrammes,
- de 0 à 10 % de charges,
- de 0 à 20 % d’additifs,
- d’une ou plusieurs résine(s) silicone, et
- optionnellement d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s) avantageusement choisis par les polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), des polybenzymidazole (PBI), polyethersulfone (PES), polyphenylene ether sulfone (PPSU), polyarylether cétone (PAEK), et leurs mélanges.
Selon une variante particulière, la ou les couche(s) intermédiaire(s) (3b) ne comprend(nent) pas de résine silicone.
Selon une autre variante particulière, la ou les couche intermédiaire (3b) est(sont) constituée(s) :
- d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s), notamment des pigments et/ou des paillettes, avantageusement paillettes hologrammes,
- d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s) avantageusement choisis par les polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), des polybenzymidazole (PBI), polyethersulfone (PES), polyphenylene ether sulfone (PPSU), polyarylether cétone (PAEK), et leurs mélanges,
- de 0 à 10 % de charges,
- de 0 à 20 % d’additifs,
- d’une ou plusieurs résine(s) silicone.
Selon un mode de réalisation particulier, le revêtement comprend deux couches intermédiaires (3b), dont au moins une couche de décor. Avantageusement, la ou les couche(s) (3b) composent plusieurs décors, l’un (i) comprenant un ou plusieurs pigment(s) thermochrome(s) et l’autre (j) comprenant au moins une composition pigmentaire de référence de température.
Typiquement, l’épaisseur de la ou de l’ensemble des couche(s) intermédiaire(s) (3b) est comprise entre 3 µm et 10 µm.
De préférence, la ou les couche(s) intermédiaire(s) (3b) recouvre(nt) en partie uniquement la couche de base (3a).
Selon un mode de réalisation, la couche de finition (3c) sont constituées d’une ou plusieurs résine(s) silicone et éventuellement d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s).
Selon un autre mode de réalisation, la couche de finition (3c) est constituée d’une ou plusieurs résine(s) silicone et d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s).
Typiquement, l’épaisseur de la couche (3c) est comprise entre 0,1 µm et 10 µm.
Dans un mode de réalisation particulier, l’épaisseur de la couche (3a) est comprise entre 5 µm et 30 µm, l’épaisseur de la couche (3b) est comprise entre 3 µm et 10 µm, et l’épaisseur de la couche (3c) est comprise entre 0,1 µm et 10 µm.
ARTICLE
L’invention concerne également un article culinaire (100) comprenant un élément de cuisson revêtu (1).
Selon un mode de réalisation, l’article culinaire (100) 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. La face de cuisson (5) est typiquement la face (2a) destinée à être revêtue par le revêtement de l’invention.
Avantageusement, l’article culinaire (100) selon l’invention est 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.
L’invention concerne également un appareil électrique de cuisson (200) comportant un élément de cuisson revêtu (1) selon l’invention et une source de chauffage (210) configurée pour chauffer ledit élément de cuisson revêtu (1).
Avantageusement, l’appareil électrique de cuisson (200) est 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, appareil électrique de cuisson sous pression.
Claims (19)
- 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 au moins les couches suivantes et dans cet ordre à partir du substrat métallique (2) :
(3a) une couche de base comprenant une ou plusieurs compositions sol-gel
(3b) éventuellement une ou plusieurs couche(s) intermédiaire(s) constituée(s) d’un ou plusieurs agent(s) colorant(s) et éventuellement- d’une ou plusieurs résine(s) silicone, et/ou
- d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
- d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
- d’un ou plusieurs additif(s),
- d’un ou plusieurs polymère(s) thermoplastique(s), et/ou
- d’une ou plusieurs charge(s), et/ou
- d’un ou plusieurs additif(s), et/ou
- de paillettes.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la ou les résine(s) silicone est/sont choisie(s) dans le groupe constitué de résines méthyl silicones et/ou phényl silicones et/ou méthyl-phényl-silicones, résine silicone-polyester (copolymères), résine méthyl-phényl-silicones polyester, résine silicone-alkyde (copolymères), résine silicone modifiée et leurs mélanges.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la ou les charge(s) est/sont choisie(s) dans le groupe constitué de charges céramique et/ou minérales et/ou métalliques et/ou silices hydrophobes et/ou particules de diamant.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les polymère(s) thermoplastique(s) est/sont choisi(s) dans le groupe constitué de polyethersulfone (PES), polyphenylene ether sulfone (PPSU), polyamideimide (PAI), polyimide (PI), polyetherimide (PEI), des polybenzymidazole (PBI), polymères à cristaux liquides (LCP), polyarylether cétone, polyether cétone (PEK), polyether ether cétone (PEEK), polyether cétone cétone (PEKK), sulfure de polyphénylène (PPS) et leurs mélanges.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le ou les agent(s) colorant(s) est/sont choisi(s) dans le groupe constitué de pigments thermochromes, pigments thermostables, paillettes et leurs mélanges.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que le ou les pigment(s) thermochrome(s) est/sont choisi(s) dans le groupe constitué de Bi2O3, Fe2O3, V2O5, WO3, CeO2, In2O3, Y1,84Ca0,16Ti1,84V0,16O1,84, AgI, (Bi1-xAx)(V1-yMy)O4avec
- x est égal à 0 ou x est compris de 0,001 à 0,999,
- y est égal à 0 ou y est compris de 0,001 à 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.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que le ou les pigment(s) thermostable(s) est/sont choisi(s) dans le groupe constitué de :
- Pigment jaune de type rutile de titane,
- Pigment jaune dérivé du bismuth, par exemple sélectionné parmi les vanadates de bismuth stabilisés (Py184)
- Pigment rouge, par exemple sélectionné parmi rouge de pérylène (par exemple PR149, PR178 et PR224), oxyde de fer,
- Pigment orange de type oxyhalogénures de bismuth (PO85),
- Pigment orange de vanadate de bismuth (PO86)
- Pigment orange de zinc étain titane (PO82)
- Pigment orange de sulfure de cérium (PO75; PO78)
- Pigment jaune orangé de type rutile d’antimoine titane chrome (PBr24)
- Pigment jaune orangé de type rutile d’étain et de zinc (Py216)
- Pigment jaune orangé d’oxyde de niobium sulfure étain zinc (Py227)
- Pigment jaune orangé d’oxydes doubles d’étain et de niobium
- Co3(PO4)2
- LiCoPO4
- CoAl2O4
- Cr2O3
- TiO2
- Pigment noir PBk28 (Copper chromite black spinel)
- et leurs mélanges. - Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que la ou les paillette(s) sont des paillettes hologramme qui sont un mélange de particules magnétisables et de particules non magnétisables.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit substrat métallique (2) est un substrat en aluminium, en acier inoxydable, en fonte de fer ou d’aluminium, en fer, en titane ou en cuivre.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- l’épaisseur de la couches (3a) est comprise entre 5 µm et 100 µm, typiquement entre 20 µm et 70 µm, et
- l’épaisseur de la couche (3b) est comprise entre 1 µm et 100 µm, typiquement entre 2 µm et 30 µm.
- l’épaisseur de la couche (3c) est comprise entre 0,05 µm et 100 µm, de préférence entre 0,08 µm et 20 µm.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la couche (3a) est obtenue à partir d’une composition sol-gel (SG) comprenant au moins un oxyde métallique, de préférence un oxyde métallique colloïdal choisi parmi la silice colloïdale et/ou l’alumine colloïdale et au moins un précurseur de type alcoxyde métallique, de préférence un alcoxysilane choisi dans le groupe constitué du méthyltriméthoxysilane (MTMS), du tétraéthoxysilane (TEOS), du méthyltriéthoxysilane (MTES), du diméthyldiméthoxysilane, et leurs mélanges.
- Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la proportion de charges dans les couches (3b) et (3c) est inférieure à 10 % en poids par rapport au poids total respectivement de la couche (3b), de la couche (3c).
- Elément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la proportion d’additifs dans les couches (3b) et (3c) est inférieure à 20% en poids par rapport au poids total de la couche (3b), de la couche (3c).
- Procédé de fabrication d’un élément de cuisson revêtu (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes comprenant les étapes successives suivantes :
i. Fourniture d’un substrat métallique (2) comprenant au moins une face (2a) destinée à être revêtue,
ii. Eventuellement, traitement préalable de la face (2a) dudit substrat métallique (2) destinée à être revêtue,
iii. application d’une couche de base (3a) sol-gel sur la face (2a) destinée à être revêtue,
iv. éventuellement séchage et/ou cuisson de la couche de base (3a),
v. éventuellement application d’au moins une couche intermédiaire (3b),
vi. éventuellement, séchage de la ou des couche(s) intermédiaire(s) (3b),
vii. application d’au moins une couche de finition (3c), et
viii. cuisson de l’ensemble des couches de base (3a), intermédiaire (3b) et de finition (3c). - Article culinaire (100) comprenant un élément de cuisson revêtu (1) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 13.
- Article culinaire (100) selon la revendication 15 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.
- Article culinaire (100) selon l’une des revendications 15 ou 16 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.
- 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 13.
- Appareil électrique de cuisson (200) selon la revendication 18, 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, appareil électrique de cuisson sous pression.
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