JP4390275B2 - 簡易に清浄できる料理用表面およびそうした表面を含む家庭用電気用品 - Google Patents

Description

本発明は、食品の調製および料理のための物品の分野、より具体的には、加工される食品に接触する、これらの物品の料理用表面に関する。

日々の食事の準備を容易にするために、永年、多大な努力がされてきた。顕著な進歩の中では、フルオロカーボン化ポリマーをベースとしたコーティングまたはクラッディングが、台所用品での焦げ付き防止（ｎｏｎ−ｓｔｉｃｋ）型コーティングとして１９５０年末以来急速に開発されてきた。このようなコーティングは、アルミニウムなどの様々な金属上へのそうしたコーティングの確実な固定を可能にした特許文献１にその方法が提示されて以来広く知られている。

しかし、そうしたコーティングは脆弱なものに留まっている。したがって、その支持体上の層を機械的に補強するための簡易な方法が開発されてきた。多くの改良特許は、コーティング上および／または基板上に作用させることによって、そうしたコーティングの引っ掻き抵抗性の増大を可能にする方法と手段を記載している。それでも、そうしたコーティングは、ナイフやフォークなどの鋭利なもしくは先の尖った金属材料の反復使用に対して、依然として傷つき易いものである。

同時に、機械的に抵抗性がある表面に関して、簡易に清浄化を改善する試みの開発が行われてきた。ステンレス鋼、準結晶、または非金属性（ケイ酸塩等）物上へのクロムメッキなどの金属付着法が現れてきた。

準結晶は、正二十面体および正十角形相のような、結晶学的なレベルで５、８、１０もしくは１２のオーダーの軸の回転対称体で存在する相または金属化合物である。そうしたコーティングは特許文献２に具体的に記載されていて、引っ掻き抵抗性を有しており、ある場合は焦げ付き防止性も有している。

さらに、特許文献３は、使用する範囲で変形性せず、良好な耐摩耗性を処理された台所用品の底部に与えるため、セラミックおよび金属の２つの層で構成される複合料理用表面を記載している。しかし、そうしたコーティングは簡易に清浄化できるという点で良好な性能を有しているとはいえない。その結果、この機能を要する場合には、ＰＴＦＥなどの固体状の潤滑剤を加えることがよく推奨される。このステップを追加することは、全体として、そうした料理用表面の作製に著しいコストを伴う。

フランス特許第１１２０７４９号明細書 欧州特許第０３５６２８７号明細書 フランス特許第２７８４２８０号明細書

本発明の目的は、引っ掻き抵抗性を有し、簡易に清浄化ができ、かつ耐食性であるという特徴を有する料理用表面を提案することによって、上記の従来技術の欠点を克服することである。

本発明は、この料理用表面が非結晶性（アモルファス）の金属合金でできていることを特徴とする、台所用品または料理器具のための食品料理用表面によって達成される。

金属ガラスとも称される非結晶性の金属合金の使用によって、表面特性（特に硬度）および耐食性の点で興味ある特性がもたらされる。実際、結晶相がないことによって、結晶性固体の欠点（転位、粒界等）、およびこれらの欠点によって誘発される現象（特に粒界での腐食）がないことになる。

この合金を製造する処方および方法によれば、ナノ結晶相の存在を観察することができる。しかし、広い範囲で原子的秩序が存在しないことによって、ナノ結晶構造は、少なくとも前述したことなどの所望の特徴に関して、非結晶性構造に近似した特性を有している。熱時挙動、特にその硬度に関しての若干の改善も期待できるかもしれない。

驚くべきことに、試験の際に、ある非結晶性の金属合金コーティングは、簡易に清浄化できる特性も（それは料理用表面上で炭化した成分を容易に除去できる可能性と表現することもできる）示すことが確認された。しかし、これらの合金の中には食品との接触に適していないものもある。

したがって、有利には、前記合金は式ＡＤＥＸを有し、
式中、
―Ａは、Ｚｒ _ａ またはＣｕ _ａ の元素のうちの１つであり、
―Ｄは、ＡがＺｒ _ａ である場合、Ｎｉ _ｂ 、Ｃｕ _ｂ 、Ａｌ _ｂ からなる群から選択される少なくとも１種の元素である、あるいは、ＡがＣｕ _ａ である場合、Ｎｉ _ｂ 、Ｚｒ _ｂ 、Ａｌ _ｂ からなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
―Ｅは、Ｔｉ _ｃ 、Ｈｆ _ｃ からなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
―Ｘは、製造上の不純物Ｘ _ｄ を表し、
―４０％＜ａ＜７０％原子、
―５％＜ｂ＜３０％原子、
―ｃ＜１０％原子、
―ｄ＜１％原子であり、
合金中の各元素におけるａ、ｂ、ｃおよびｄの合計＝１００％原子
である。

この選択が、すでに非結晶性体を作り得る合金の中でなされていることを認識することが重要である。さらに、ヒトに対するその毒性のため他の元素は自発的に除外されている。したがって、提案するコーティングは接している食品に、高温にしたとしても、何ら毒性をもたらさない。

さらに、合金の成分の選択には、その現象を限定するために、結晶の発生を助ける要素も考慮に入れている。

様々な要素のその内容は、耐摩耗性と面倒な料理の後でのそうしたコーティングを簡易に清浄できることに関する試験によって補完される加工条件の結果である。

非結晶性の状態を得るのに好都合な、低融点とより低い液体粘度を有する共融組成物も考慮に入れる。

種々の試験によって、ジルコニウムの比率が大きいと、予想外に、極めて簡易に清浄化できるコーティングが得られることが示された。

さらに、検討によって、少なくとも３種の元素を含む合金は、２種の合金より安定であり、また元素の数が多い場合は、より一層安定であることが判明した。

３００℃のオーダーの温度、すなわち、食品の料理に通常用いられる温度より高い温度に上げた場合、得られる合金は構造的変態なく特に安定に保持される。

さらに、ジルコニウムは最終的な合金の熱安定性をさらに増大させることもできる。

本発明の有利な実施によれば、金属合金は式Ｚｒ_ａＣｕ_ｂＮｉ_ｃＡｌ_ｄＴｉ_ｅＸ_ｆを有し、
式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは合金中でのＺｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｌおよびＴｉのそれぞれの比率であって、前記比率は以下の範囲内、
―４０％＜ａ＜７０％、
―１０％＜ｂ＜２５％、
―５％＜ｃ＜１５％、
―５％＜ｄ＜１５％、
―２％＜ｅ＜１０％、
に含まれ、
ｘは製造上の不純物を表し、
ｆ＜１％原子である。

この配合物で、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００％原子である。

これらの合金の組成に含まれる元素は、具体的には対応する合金が高いガラス転移温度を有するように選択した。液体の温度を下げるために、組成物は、共融合金に対応する組成に近接するように先験的に定義した。それによって、ナノ結晶相の存在または不存在下で、非結晶性の状態を得るためにより低い冷却速度が可能になる。

もちろん、合金の組成は得られる合金の目的とする特性の機械的強度、耐食性および清浄化のし易さによっても調節した。

本発明の実施の第一の態様によれば、台所用品または料理用器具の食品料理用表面は、金属材料の基板への適切な厚さの蒸着（deposit）によって得られる。この蒸着は、以下の方法、すなわち、適切な粒度分布の粉末の高温射出成形法、ミクロンもしくはサブミクロンの粉末の電気泳動法による蒸着、塊状の対象物の陰極スパッタリングの１つまたはその他によって実施することができる。この最後の場合、対象物は１枚または数枚のシートもしくはプレートの所望の組成を有する材料の銅基板上のアセンブリによって得ることができる。前記シートまたはプレートは、粉末焼結法もしくは粉末の高温射出成形法のどちらか、あるいはキャスティングによって得られる。高温圧縮または電解による蒸着などの他の技術も使用することができる。

本発明方法の実施により、材料を少量しか使わないこと、および料理用表面の厚さを調節できるということの利点が得られる。

これらの技術はすべて、さらに、蒸着している基板と強力な接着性を有する蒸着物を得ることが可能になる。したがって、ナイフやフォークの類の尖った物体による蒸着の劣化のリスクは非常に小さい。

前述した方法で蒸着させた材料は、粉末、すなわち最初から非結晶性のものまたは結晶性の合金を粉砕して得られたものから得られ、次いで前記粉末を、蒸着化ステップの前、または蒸着化ステップ時に、一般に用いられている技術によって、溶融固化のステップにかける。したがって、この方法では、考え方は、非結晶性の相を最後に得るということである。

本発明の実施の第二の態様によれば、台所用品または料理用器具の食品料理用表面は、基板上への、ナノ結晶相が存在するまたは存在しない非結晶性の合金シートのアセンブリによって得られる。この実施によって、大幅な特定の開発をすることなく既知の技術の適用を可能にする、金属のアセンブリのための既知の実施に近似しているという利点が得られる。

１つの方法によれば、シートは金属の混合物の溶融で得られる非結晶性のインゴットの圧延によって得られる。特に非結晶性の材料の場合、温度を制御しながら圧延することによって、かなりの速度を短縮できるで、経済的な見地から、溶融し、次いで圧延する方法を用いることが特に好ましい。

他の開発方法によれば、シートは、ホイール上に固化させる技術によって得られる。

この技術は、回転駆動している冷却ホイール上で金属合金を固化させることによって、十分高い冷却速度が得られるので、その結果、非結晶性の膜を形成させることができる。得られる厚さは０．１ｍｍに達することができるので、後で圧延を行うことなく、想定された使用に完全に適用できる。

本発明の第二の態様では、基板上のシートのアセンブリは、以下の技術、すなわち、同時積層（ｃｏｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）、ろう付け、ホットストライキング（ｈｏｔ ｓｔｒｉｋｉｎｇ）のうちの１つによって、それ自体良く知られているやり方で実施される。

アセンブリの後に、シートと基板にはスタンピングによる成形のステップを施すことが有利である。

試験の結果による他の利点は、本発明の限定的ではない実施例として示す本発明の例示的な実施例に関連して、以下の説明を読むことによって示されるであろう。

本発明の実施例は、非結晶性の合金の形成をもたらす条件によって、銅鋳型中で冷却された塊状インゴットを誘導るつぼ中で溶融することによって得られる、組成Ｚｒ_６０Ｃｕ_１７．５Ｎｉ_１０Ａｌ_７．５Ｔｉ_５の塊状の非結晶性の合金基板に関する。他の料理用表面に匹敵するようにし、それによって家庭の料理での使用におけるそうした表面を簡易に清浄化できることの評価のための試験を比較できるようにするために、試験を実施する前に、この基板の１つの面に光学的な研磨に近い徹底した研磨を施した。

簡易に清浄化できることの評価システムは、料理用表面が使用後にその元の外観を回復する能力を定量化することを可能にする。この評価システムは以下のステップを含む。
−既知の組成の食品混合物で表面を局所的に覆う、
−この混合物を、定義された条件下、例えば２１０℃で２０分間、炉の中で炭化させるもしくは焦げ付かせる、
−冷却後、表面を水と洗剤の混合液中に、制御した時間浸漬させる、
−次いで、指定した制約のもとで、研磨装置（プライノメータ（ｐｌｙｎｏｍｅｔｅｒ））を用いて、所与のサイクル回数の往復運動で、汚染された表面に研磨パッドをかけ、
−適切に清浄化された表面の割合を確認して、料理用表面の簡易に清浄化できることの特性評価をする。

したがって、様々な種類の表面について実施した試験によって、簡易に清浄化できることに関して表面の品質を比較評価することが可能になる。

もちろん、評価のシステムの各ステップについて、同一パラメータすなわち、同一食品混合物、食品混合物がそれに施用される同一表面、同一炭化温度等を遵守して試験を実施する。

以下の比較表は、一旦炭化すると清浄化しにくいと考えられるミルクと米をベースとした食品組成物での厳しい試験で、３つの異なる料理用表面、すなわち研磨したステンレス鋼、準結晶および上述したものなどの配合物Ｚｒ_６０Ｃｕ_１７．５Ｎｉ_１０Ａ_１７．５Ｔｉ_５の非結晶性の合金について、得られた結果を示す。すなわち、そうした試験は表面の清浄化の質の間の差をよく際立たせることができる。

表は非常に優れた結果が非結晶性の合金で得られたことを明瞭に示している。

プライノメータ（plynometer）での研磨のサイクル回数は１０回に固定していたことに注目されたい。研磨パッドが１０回だけ往復通過した後で、汚染した表面のわずか１０％しか残っていないので、この少ないサイクル数は、非結晶性の表面が簡易に清浄化できることの質をよく際立たせている。

表面の完全な清浄化後での反復試験は、非結晶性の合金の簡易に清浄化できることは変わらないことを示している。

本発明の実施が基板の使用を含む場合、この基板は、以下の材料、すなわち、アルミニウム、ステンレス鋼、鋳鉄、鋼、銅の１枚または２枚以上の金属シートからなる。しかし、厚い基板上に蒸着したもしくはアセンブリされたナノ結晶相が存在してもしなくても、本発明は非結晶性の金属合金の薄い厚さの層での実施に限定されない。しかし、基板を有しても有してなくてもよい、塊状の材料での実施も目的としている。後者は、それが存在する場合、層に対する機械的な支持の役割は有していないが、熱源（フライパン、ソースパン等）上に置かれた器具のための加熱の熱的分散などの他の機能を確実なものにする。

Claims (12)

1. 料理器具における食品加熱料理用表面であって、前記食品加熱料理用表面が非結晶性の金属合金で、
   式Ｚｒ _ａ Ｃｕ _ｂ Ｎｉ _ｃ Ａｌ _ｄ Ｔｉ _ｅ Ｘ _ｆ からなる組成を有し、
   式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは合金中でのＺｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｌおよびＴｉのそれぞれの比率であって、前記比率は以下の範囲内、
   ４０％＜ａ＜７０％、
   １０％＜ｂ＜２５％、
   ５％＜ｃ＜１５％、
   ５％＜ｄ＜１５％、
   ２％＜ｅ＜１０％、
   に含まれ、
   Ｘは製造上の不純物を表し、
   ｆ＜１％原子であり、
   ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００％原子
   であることを特徴とする食品加熱料理用表面。
2. 料理器具における食品加熱料理用表面であって、前記食品加熱料理用表面がナノ結晶相を含む非結晶性の金属合金で、
   式Ｚｒ _ａ Ｃｕ _ｂ Ｎｉ _ｃ Ａｌ _ｄ Ｔｉ _ｅ Ｘ _ｆ からなる組成を有し、
   式中、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは合金中でのＺｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＡｌおよびＴｉのそれぞれの比率であって、前記比率は以下の範囲内、
   ４０％＜ａ＜７０％、
   １０％＜ｂ＜２５％、
   ５％＜ｃ＜１５％、
   ５％＜ｄ＜１５％、
   ２％＜ｅ＜１０％、
   に含まれ、
   Ｘは製造上の不純物を表し、
   ｆ＜１％原子であり、
   ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００％原子
   であることを特徴とする食品加熱料理用表面。
3. 基板上への適切な厚さの金属材料の蒸着によって得られることを特徴とする請求項１または２に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
4. 前記蒸着が塊状のターゲットの陰極スパッタリングであることを特徴とする請求項３に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
5. 前記ターゲットは１枚または２枚以上のシートまたはプレートの銅基板上へのアセンブリによって得られ、前記シートまたはプレートが粉末焼結法または粉末の高温射出成形法の何れか、あるいはキャスティングから得られることを特徴とする請求項４に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
6. 前記金属材料は、結晶化した合金の粉砕によって得られた合金の粉末から得られ、次いで、前記粉末は溶融固化のステップを施されることを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
7. 前記基板上への非結晶性の合金シートのアセンブリによって得られることを特徴とする請求項１または２の何れか一項に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
8. 前記合金シートは金属の混合物の溶融により得られた非結晶性のインゴットの圧延によって得られることを特徴とする請求項７に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
9. 前記合金シートはホイール上への固化の技術によって得られることを特徴とする請求項７に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
10. 前記アセンブリを、以下の技術、すなわち、同時積層、ろう付け、ホットストライキングの１つで実施することを特徴とする請求項７から９の何れか一項に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
11. 前記アセンブリの後、前記合金シートおよび前記基板がスタンピングによる成形のステップを受けることを特徴とする請求項７から１０の何れか一項に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。
12. 前記基板が以下の材料、アルミニウム、ステンレス鋼、鋳鉄、鋼、銅の１枚または２枚以上の金属シートからなることを特徴とする請求項３から１１の何れか一項に記載の料理器具における食品加熱料理用表面。