IT201900001717A1 - Formulazione verniciante per pentolame - Google Patents

Description

FORMULAZIONE VERNICIANTE PER PENTOLAME

Campo dell’Invenzione

La presente invenzione appartiene al settore delle vernici antiaderenti per pentolame, e in particolare riguarda una formulazione verniciante, trasparente e priva di pigmenti, atta a realizzare un rivestimento anti-aderente su un articolo di pentolame, il pentolame munito di tale rivestimento, e il procedimento per prepararlo.

Stato dell’Arte

Sono ben note e utilizzate da decenni le vernici per pentolame adatte a fornire uno strato anti-aderente che dovrebbe facilitare il distacco dei cibi cotti dalla pentola e le operazioni di pulizia di quest’ultima. La ricerca in questo settore si è focalizzata in primo luogo sulla tenuta di queste vernici anche alle alte temperature di cottura, così da sviluppare composizioni vernicianti anti-aderenti con una buona adesione al metallo o alla lega di cui è fatta la pentola, che fossero quindi più o meno durevoli nel tempo.

In anni più recenti, inoltre, si è imposta anche in questo settore la richiesta di materiali “ecologici”, realizzabili con tecnologie non inquinanti e in grado di garantire l’assenza di contaminazioni nei cibi con cui la composizione anti-aderente viene in contatto durante la cottura. Sono quindi state proposte negli ultimi anni varie tipologie di vernici anti-aderenti a base acquosa, realizzate con sola acqua, senza l’ausilio dei solventi organici da sempre utilizzati nella produzione di queste formulazioni. Queste formulazioni vernicianti da una parte garantiscono una produzione più pulita, con scarichi industriali meno inquinanti, e dall’altra possono vantare una maggior sicurezza per l’utente finale in termini di migrazione di prodotti potenzialmente tossici o nocivi nel cibo con cui il rivestimento anti-aderente viene in contatto.

Uno dei prodotti più utilizzati nelle vernici anti-aderenti a base acquosa è il politetrafluoroetilene (PTFE), insolubile in acqua ma comunque utilizzabile nella preparazione della vernice in forma di dispersione acquosa. Il successo di questo prodotto risiede nel fatto che è altamente stabile e non si decompone alle temperature di cottura dei cibi. Tuttavia, il PTFE possiede una non ottimale capacità di adesione alle superfici metalliche, pertanto nella preparazione delle vernici anti-aderenti viene usualmente addizionato con promotori di adesione, che ne migliorano la filmabilità, in particolare acrilati e metacrilati. Tali agenti filmanti, al contrario del PTFE, sono meno stabili alle alte temperature e, nelle fasi finali di trattamento termico dei rivestimenti anti-aderenti, sono soggetti a fenomeni di decomposizione generando sottoprodotti di decomposizione che restano intrappolati nel rivestimento, guastandone la trasparenza con un caratteristico colore giallastro.

È per mascherare questa colorazione indesiderata che a oggi tutte le formulazioni anti-aderenti di PTFE a base acquosa contengono, oltre agli agenti filmogeni, anche dei pigmenti, presenti almeno nello strato di rivestimento di base, il cosiddetto primer, che si trova a contatto con la superficie metallica della pentola. La presenza dei pigmenti - tipicamente sono impiegati biossido di titanio, blue ultramarine, carbon black, ossidi di ferro e miche perlescenti - pur mascherando la colorazione gialla dei prodotti di decomposizione all’interno del rivestimento, toglie però trasparenza e brillantezza al prodotto finito, rendendolo meno attrattivo per l’acquirente, attirato invece, in una concezione più moderna della cucina e della vita quotidiana, da prodotti dall’aspetto naturale in cui gli eventuali rivestimenti antiaderenti, se presenti, dovrebbero essere trasparenti e non togliere naturalezza al prodotto, oltre a rispondere alle richieste di sicurezza per la salute e di funzionalità del prodotto.

Sommario dell’Invenzione

Uno scopo di questa invenzione è quello di fornire pentolame avente la superficie di cottura destinata al contatto con i cibi munita di un rivestimento di elevata e durevole anti-aderenza e trasparente, ottenuto con una formulazione verniciante a base acquosa comprendente fluoropolimeri, priva di pigmenti.

È stato trovato dalla Richiedente che la formulazione verniciante messa a punto, completamente priva di pigmenti, oltre a rispondere alle caratteristiche desiderate di trasparenza e naturalezza del rivestimento, presenta una maggior anti-aderenza del rivestimento ai cibi, che si mantiene inoltre più a lungo rispetto agli stessi prodotti dotati però di un rivestimento anti-aderente convenzionale contenente pigmenti.

Rappresenta pertanto oggetto della presente invenzione una formulazione verniciante, trasparente e priva di pigmenti, atta a realizzare un rivestimento antiaderente su un articolo di pentolame, comprendente due composizioni, entrambe in forma di dispersione acquosa, le cui caratteristiche essenziali sono definite nella prima delle rivendicazioni annesse.

Ulteriore oggetto dell’invenzione è un articolo di pentolame comprendente un rivestimento anti-aderente a base acquosa, le cui caratteristiche essenziali sono definite nella rivendicazione indipendente 7, e un procedimento per realizzare tale articolo come definito nella rivendicazione 9.

Ulteriori importanti caratteristiche della formulazione verniciante, dell’articolo di pentolame, e del procedimento per produrlo di questa invenzione sono definite nelle rivendicazioni dipendenti qui annesse.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

Nell’ambito della presente invenzione con il termine “pentolame” si intendono ricomprese non solo pentole e padelle per cucinare, ma anche teglie e vassoi da forno, griglie per forno, e più in generale tutti gli articoli e utensili destinati alla cottura dei cibi. Per “superficie superiore” o “di cottura” si intende la superficie dell’articolo di pentolame destinata al contatto con i cibi durante la cottura; esempi non limitativi di tali superfici sono superfici in alluminio, acciaio o ferro alluminato.

Quando non specificato altrimenti, nella presente invenzione per “% in peso” di un componente in una composizione si intende la sua percentuale in peso rispetto al peso totale della composizione.

La presente formulazione verniciante è una formulazione a base acquosa, dove per “formulazione a base acquosa” si intende che i suoi componenti sono disciolti o dispersi unicamente in acqua, con l’aggiunta eventuale di minime quantità di solventi miscibili con acqua, e privi di qualsivoglia tossicità. Si tratta quindi di formulazioni vernicianti idrodiluibili che consentono l’utilizzo di sola acqua in tutte le fasi di lavorazione e verniciatura, incluso il lavaggio di tutte le attrezzature industriali.

In una forma realizzativa di questa invenzione, il pentolame ha almeno parte della superficie superiore, o di cottura, rivestita con uno o più strati della presente formulazione. Tipicamente, l’intera superficie di cottura dell’articolo di pentolame è rivestita con la presente formulazione.

La Richiedente ha trovato che, escludendo ogni tipo di pigmento dalla formulazione verniciante a base di fluoropolimeri in dispersione acquosa ed utilizzando come promotore di adesione alla superficie di cottura della pentola un polimero termostabile più avanti meglio specificato, si otteneva un rivestimento anti-aderente migliorato e di più lunga durata, oltre che trasparente e dotato della naturale brillantezza del metallo non rivestito. Più in particolare, si è trovato che l’assenza di pigmenti nelle presenti formulazioni, anche in piccole quantità, enfatizza e fa risaltare le proprietà di anti-aderenza dei rivestimenti attribuibili principalmente ai fluoropolimeri presenti nella composizione S superiore, così che a parità di quantità e tipologia di fluoropolimeri utilizzati nel rivestimento superiore, la formulazione della presente invenzione dà luogo a un rivestimento con migliorata anti-aderenza rispetto ai rivestimenti dello stato dell’arte. Al contempo, il rivestimento ottenuto con la formulazione dell’invenzione risulta perfettamente trasparente e mantiene l’aspetto brillante della superficie metallica sottostante, grazie a una composizione B di base che, sottoposta alla fase di cottura della vernice, non rilascia alcun prodotto di decomposizione.

La formulazione oggetto della presente invenzione è una formulazione verniciante, trasparente e priva di pigmenti, comprendente due composizioni, entrambe in forma di dispersione acquosa:

-una composizione B di base destinata all’applicazione su una superficie di cottura di un articolo di pentolame, comprendente da circa 10% a circa 60% in peso di un agente promotore di adesione scelto nel gruppo consistente di polifenilensolfuro (PPS), poliimmide (PI), poliarilene solfuro (PAS), polietere solfone (PES), poliammideimmide (PAI), e loro miscele; e

-una composizione S superiore destinata all’applicazione sulla suddetta composizione B come strato di finitura anti-aderente, comprendente da circa 40% a circa 80% in peso di almeno una resina fluorocarburica.

In una forma realizzativa, la composizione B è priva di fluoropolimeri. In una forma realizzativa alternativa, la composizione B può comprendere inoltre uno o più fluoropolimeri, uguali o diversi da quelli compresi nella composizione S superiore, ad esempio politetrafluoroetilene (PTFE), etilene propilene fluorurato (FEP), e loro miscele.

In una forma realizzativa preferita dell’invenzione, la composizione S superiore comprende una resina fluorocarburica scelta tra politetrafluoroetilene (PTFE), perfluoropropilviniletere (PFA) e loro miscele.

Preferibilmente, nella composizione S è compreso almeno per il 5% in peso un fluoropolimero, quale ad esempio PFA, avente temperatura di fusione superiore ai 330°C, poiché ciò conferisce al prodotto finito un rivestimento particolarmente liscio e con caratteristiche di anti-aderenza ottimali. Preferita è una composizione S in cui la fluorocarburica consiste di una miscela di PTFE e PFA, con almeno il 5% in peso di PFA.

In una particolare forma realizzativa, la formulazione verniciante dell’invenzione comprende inoltre almeno una composizione M mediana, destinata all’applicazione in mezzo tra la composizione B di base e la composizione S superiore, comprendente da circa 50% a circa 80% in peso di almeno una resina fluorocarburica, di cui preferibilmente circa il 3-10% in peso consiste di una resina fluorocarburica che ha punto di fusione superiore a 330°C, quale ad esempio PFA.

In una forma realizzativa, la composizione B e/o la composizione S superiore e/o la composizione M mediana, se presente, nella formulazione dell’invenzione possono comprendere inoltre uno o più tra i seguenti: tensioattivi, solventi, agenti antischiuma, riempitivi, e loro miscele, in quantità complessivamente compresa tra circa 10 e circa 60% in peso rispetto al peso totale della rispettiva composizione.

Agenti riempitivi preferiti per l’uso nella composizione B e/o S e/o M, se presente, sono scelti nel gruppo consistente di solfato di bario, silicato di alluminio, ossido di zinco, quarzo, wollastonite (metasilicato di calcio), silici, silicati e loro miscele.

Secondo una forma realizzativa preferita della formulazione dell’invenzione, la composizione B e/o la composizione S superiore e/o la composizione M mediana, se presente, possono inoltre comprendere un catalizzatore, ad esempio un catalizzatore a base di cerio.

In una forma realizzativa della formulazione dell’invenzione, la composizione M mediana se presente e/o la composizione S superiore comprendono inoltre una resina acrilica.

In una particolare forma di realizzazione della presente invenzione, la composizione B di base e/o la composizione M mediana, se presente, possono comprendere inoltre un agente di rinforzo, ad esempio in quantità compresa tra 0,2 e 20% in peso rispetto al peso totale della composizione B o M, allo scopo di conferire ancora maggior resistenza e durezza ai rivestimenti. Tale agente opzionale di rinforzo è generalmente un composto minerale con una durezza su scala Knoop di almeno 1200, e può avere varie granulometrie, identificabili di volta in volta da qualsiasi tecnico con conoscenze ordinarie nel settore. Esempi di agenti di rinforzo preferiti di questa invenzione sono ossidi inorganici, nitruri, boruri e carburi di zirconio, titanio, tungsteno e alluminio; maggiormente preferiti sono carburo di silicio e ossido di alluminio; risultati ottimali si hanno per aggiunta di ossido di alluminio come agente di rinforzo. Di seguito sono esemplificati, senza essere a questi limitati, agenti di rinforzo preferiti per le formulazioni dell’invenzione, con indicazione tra parentesi della rispettiva durezza su scala Knoop:

ossido di zirconio (1200);

nitruro di alluminio (1225);

nitruro di zirconio (1510);

boruro di zirconio (1560);

nitruro di titanio (1770);

carburo di tungsteno (1880);

ossido di alluminio (2025);

carburo di zirconio (2150);

carburo di titanio (2470);

carburo di silicio (2500);

boruro di alluminio (2500);

boruro di titanio (2850).

Procedimenti adatti ma non limitanti che vengono utilizzati per depositare il rivestimento con la formulazione dell’invenzione sono rivestimento a rulli, e rivestimento per spruzzatura. In entrambi i casi è possibile ottenere rapidamente dei rivestimenti anche molto sottili e perfettamente uniformi sulla superficie da rivestire.

Dopo la deposizione della composizione B di base, essa viene tipicamente sottoposta a riscaldamento, ad esempio a temperatura di circa 100-120°C per circa 5 minuti, che conduce il rivestimento dello strato di base o primer alla solidificazione, prima della deposizione della composizione S superiore oppure della composizione M mediana se presente, che avviene in entrambi i casi tipicamente a temperatura ambiente, per terminare con un passaggio finale di sinterizzazione del rivestimento multistrato depositato, mediante riscaldamento ad esempio per 3-6 minuti a temperatura compresa tra circa 400 e circa 440°C.

In una forma realizzativa preferita dell’invenzione, lo strato di base nel rivestimento ottenuto dopo essiccamento della composizione B sullo strato di cottura della pentola ha uno spessore compreso tra 2,0 e 25 micrometri; lo strato mediano se presente ha uno spessore compreso tra 15 e 20 micrometri, e uno spessore dello strato superiore compreso tra 10 e 15 micrometri.

Lo spessore del rivestimento realizzato su un articolo di pentolame con la presente formulazione mediante applicazione a spruzzo ha preferibilmente uno spessore, inteso come spessore medio del film secco, compreso tra 35 e 50 micrometri, e compreso tra 15 e 35 micrometri quando realizzato mediante applicazione a rullo.

I seguenti esempi non limitanti per la preparazione della presente formulazione e per il suo utilizzo per rivestire un substrato in alluminio sono illustrati in modo da comprendere meglio la presente invenzione.

ESEMPI ESEMPIO 1

Preparazione della composizione B di base della formulazione dell’invenzione Una composizione B di base è stata preparata con gli ingredienti indicati nella Tabella 1 sottostante, macinando prima i polimeri, quindi mescolando il macinato con acqua a formare dispersioni acquose di ciascun polimero, e mescolando poi tutto insieme anche con gli altri agenti bagnanti, tensioattivi, ecc., nelle quantità indicate come percentuale in peso del singolo ingrediente rispetto al peso totale della composizione.

Tabella 1

Preparazione della composizione S superiore della formulazione dell’invenzione Una composizione S superiore è stata preparata con gli ingredienti indicati nella Tabella 2 sottostante, macinando prima i polimeri, quindi mescolando il macinato con acqua a formare dispersioni acquose di ciascun polimero, e mescolando poi tutto insieme anche con gli altri agenti bagnanti, tensioattivi, ecc., nelle quantità indicate come percentuale in peso del singolo ingrediente rispetto al peso totale della composizione.

Tabella 2

ESEMPIO 2

Preparazione del rivestimento anti-aderente su una superficie in alluminio La composizione B di base preparata come descritto sopra è stata applicata a spruzzo su un substrato avente una superficie piana in alluminio, quindi si è riscaldato a circa 110°C per 5 minuti.

Dopo aver riportato la superficie a temperatura ambiente, si è verificato che lo strato di base depositato era del tutto asciutto, quindi si è applicata a spruzzo la composizione S superiore, preparata come descritto sopra nell’Esempio 1.

Terminata la deposizione dello strato superiore, il substrato in alluminio è stato collocato in un forno per 5 minuti a una temperatura di 420°C.

Indicare sopra la quantità delle composizioni B ed S deposte per unità di superficie o lo spessore dello strato o altro parametro utile a descrivere il rivestimento preparato.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a una forma preferita di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una formulazione verniciante, trasparente e priva di pigmenti, atta a realizzare un rivestimento anti-aderente su un articolo di pentolame, comprendente almeno due composizioni, entrambe in forma di dispersione acquosa: -una composizione B di base destinata all’applicazione su una superficie di cottura di un articolo di pentolame, comprendente da 10% a 60% in peso di un agente promotore di adesione scelto nel gruppo consistente di polifenilensolfuro (PPS), poliimmide (PI), poliarilene solfuro (PAS), polietere solfone (PES), poliammide-immide (PAI), e loro miscele; e -una composizione S superiore destinata all’applicazione sulla suddetta composizione B come strato di finitura anti-aderente, comprendente da 40% a 80% in peso di almeno una resina fluorocarburica.
2. 2. La formulazione della rivendicazione 1, comprendente inoltre almeno una composizione M mediana, destinata all’applicazione in mezzo tra detta composizione B di base e detta composizione S superiore, comprendente da 50% a 80% in peso di almeno una resina fluorocarburica.
3. 3. La formulazione di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, in cui detta resina fluorocarburica nella composizione S superiore e/o nella composizione M mediana consiste di almeno un fluoropolimero scelto tra politetrafluoroetilene (PTFE), perfluoropropilviniletere (PFA) e loro miscele.
4. 4. La formulazione di una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, in cui detta composizione S e/o M comprende almeno il 5% in peso di un fluoropolimero avente punto di fusione superiore a 330°C.
5. 5. La formulazione di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui detta composizione B e/o detta composizione S superiore e/o detta composizione M mediana, se presente, comprende inoltre uno o più tra i seguenti: tensioattivi, solventi, agenti antischiuma, riempitivi, e loro miscele, in quantità complessivamente compresa tra 10 e 60% in peso rispetto al peso totale della rispettiva composizione.
6. 6. La formulazione di una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui detta composizione B e/o detta composizione M mediana, se presente, comprende inoltre, quale agente di rinforzo, un composto minerale con una durezza su scala Knoop di almeno 1200 in quantità compresa tra 0,2 e 20% in peso rispetto al peso totale della composizione B o M.
7. 7. Un articolo di pentolame avente almeno una superficie destinata al contatto con i cibi rivestita con uno o più strati della formulazione verniciante come definita nelle rivendicazioni 1-6.
8. 8. L’articolo della rivendicazione 7, in cui detta superficie è una superficie in alluminio, acciaio, o ferro alluminato.
9. 9. Un procedimento per la produzione di un articolo di pentolame come definito nelle rivendicazioni 7-8, comprendente l’applicazione su detta superficie di una composizione B di base e riscaldamento a temperatura di 100-120°C per 5 minuti, seguita dall’applicazione a temperatura ambiente della composizione S superiore preceduta, se presente, dalla composizione M mediana, e dalla sinterizzazione del rivestimento multistrato depositato, mediante riscaldamento a temperatura di 400-440°C per 3-6 minuti, in cui l’applicazione delle composizioni è effettuata mediante rivestimento a spruzzo o a rullo.