JP5789000B2 - 三次元パターンを有する焦げ付き防止コーティングを備える加熱調理具 - Google Patents

三次元パターンを有する焦げ付き防止コーティングを備える加熱調理具 Download PDF

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Description

本発明は、三次元装飾を含む焦げ付き防止コーティングによって覆われた表面を含む加熱用品、及びこのような加熱用品を製造する方法に関する。
本発明は、より具体的に、例えば平鍋、深鍋、又はフライパンなどの加熱調理用品に関する。
本発明は、グリルプレート(plancha grill)、デッキオーブン、アイロンの底板、電気調理器具(例えばグリドルプレート、テーブルグリル、ラクレット)の分野における他の用途も有する。
加熱調理用品は、一般的に、加熱用支持体を含む。この支持体は、焦げ付き防止コーティングで覆われた内面を含み、この焦げ付き防止コーティングは、通常、連続網目を形成する少なくとも1つのフッ素樹脂ベースの焼結層を含むコーティングでもよい。
このような焦げ付き防止コーティング層でコーティングされた調理用品の中で食物を調理することは、使用される脂肪の量を低減すること、並びに調理用品の表面の清掃に使用される時間及び界面活性剤製品の節約を意味しより容易な清掃などの多くの利点を有する。
このような焦げ付き防止コーティング(すなわち、連続網目を形成する焼結されたフッ素樹脂ベース)を含むこれらの調理用品の内表面に装飾を形成するために、焦げ付き防止コーティングの表面に装飾を配置すること、又は焦げ付き防止コーティングを構成する層の間に装飾を配置することのいずれかが、当業者によって知られている。このような装飾は、一般的に(1色又は数色によって)着色されており、連続又は不連続であり得るパターンを含む。
三次元装飾を得るために、半透明のプラスチック材料の中を装飾する三次元(3D)の方法に関するTEFALによる特許文献1が知られている。より具体的には、この文献は、半透明プラスチック材料中に層状の強磁性の充てん剤を組み込むことによって工業的に装飾を得ることを可能にする方法を記載している。これらの層状の強磁性の充てん剤を、3D装飾を形成するように固定された磁力束縛領域(fixed magnetic constraint field)にかける。
物品を覆う下塗(「プライマー」)層又は中間(「ミッドコート(Midcoat)」)層における金属粒子(特にステンレス鋼)の使用を記載しているDupont de Nemoursによる特許文献2及び特許文献3も知られている。金属粒子は、それらの配向によって物品における熱伝導率に影響を与える。しかし、特許文献2及び特許文献3に記載された装飾は、磁性粒子の均一な分布によって十分なリリーフ効果を得ることを可能にしない。さらに、得られる装飾は、単色であり、このことは、装飾のために期待される差別化の可能性に影響を与える。
さらに、DuPont de Nemoursの特許文献4は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の中間層が金属粒子を含む調理用品に三次元装飾を得るための方法を記載している。これらの装飾は、1つ又は複数のパターンで構成されていてよく、単一の磁石又は電磁石を用いて得られる。しかし、三次元装飾を形成するよう磁界によって配向された金属粒子を含むこのようなPTFE層は、金属粒子を含まない同一のPTFE層に対して減少した焦げ付き防止性を示す。
より具体的には、このような層でコーティングされた調理用品は、図1に示されたように焦げ付き防止性が良好な範囲A、及び焦げ付き防止性があまり良好ではない範囲Bを有する不均一な焦げ付き防止性を有する焦げ付き防止表面を示す。実際に、この図は、特に、装飾Cを形成するためにPTFEベースの焦げ付き防止層及び磁界によって配向された金属粒子を含む先行技術のフライパンを示している。
図1において、
−装飾の形成のために印加された磁場の線が、支持体の表面に平行している範囲に対応する範囲A、及び
−磁性粒子が、結果的に支持体の表面に実質的に垂直に配向されるように、装飾の形成のために印加された磁場の線が、支持体の表面に実質的に垂直である範囲に対応する範囲Bが識別される。
範囲Bは、装飾(より強い磁化)を形成するために使用された磁石のレベルに配置する。これらの範囲Bのレベルにおいて、焦げ付き防止性は、あまり良好ではなく、調理用品中で調理する間に食物Dの付着をもたらすことが観察される。
さらに、特許文献4において提案された3D装飾を製造するための方法は、単色の装飾を得ることを可能にするだけである。
物品を覆う被膜に三次元の着色されたパターンを形成するための装置及び方法を一般的に開示している特許文献5も当業者によって知られている。
被膜を形成するためのコーティング組成物は、溶媒に溶解した熱可塑性樹脂、薄片形態の磁性粒子、有機性、(粉末形態の)金属性若しくは光ルミネッセンス性(例えば、雲母)さえ有するものでもよい染料又は顔料、架橋剤(例えば、アミン、エポキシ又はポリカルボジイミド樹脂、又はイソシアネート系化合物)、並びに他種の添加剤、例えば酸化防止剤、消泡剤、増粘剤、UV吸収剤、及び均展剤を含む。
被膜を得るために、組成物を、硬化させることなく、溶媒の蒸発によって固化させる。
全体の3Dパターンに均一な色彩効果を有する被膜が得られる。
仏国特許第1440147号明細書 国際公開第2006/066027号 国際公開第00/12622号 国際公開第99/12662号 米国特許出願公開第2007/0237891号明細書
しかし、先行技術のこの方法によって得られた被膜は、非常に良好な焦げ付き防止性と共に明確に視認できる三次元の着色された装飾を同時に有する、連続網目を形成する焼結されたフッ素樹脂ベースの焦げ付き防止コーティングの層を得ることができない。
実際に、特許文献5の目的は、コーティングの焦げ付き防止性を改善することではなく、単に全体の3Dパターンに均一な色彩効果を有するコーティングを得ることである。
従って、本発明の目的は、これらの欠点を克服する加熱用品を提供することである。
加熱用品は、本発明では、物質又は前記物品と接触している第三の対象にこのシステムによって提供される熱エネルギーを伝達することができる、それ自体の加熱システムを有する、又は外部システムによって加熱される物品を意味する。
より具体的には、本発明は、加熱用支持体を含む加熱用品に関する。この支持体は、連続網目を形成する少なくとも1つの焼結されたフッ素樹脂ベースの層を含む焦げ付き防止コーティングによって覆われた表面を含む。
本発明によれば、焼結されたフッ素樹脂ベースの層は、磁性粒子及び非磁性粒子の混合物をさらに含み、三次元装飾を形成するように前記磁性粒子の一部は、支持体表面に対してある角度αに傾いており、他の磁性粒子は、支持体と実質的に平行である。
焼結されたフッ素樹脂ベースの層は、本発明では、焼結前は粒子形態であり焼結後は連続網目を形成するフッ素樹脂の層を意味する。
非磁性粒子は、本発明では、ゼロ又は低い磁気モーメント(1uem/g未満)を有する磁化できない又は弱く磁性な粒子を意味する。
3D装飾又は着色されたホログラムは、深い3D視覚効果を得ることを可能にする装飾を意味する。
本発明による加熱用品は、図2に示された着色された3D装飾を形成するための磁性粒子への磁界の印加後に良好な焦げ付き防止性を維持する焦げ付き防止コーティングを含む。3D装飾の適用がコーティングの焦げ付き防止性を変えることはない。
より具体的には、本発明は、範囲Bが良好な焦げ付き防止性を有する、その全体表面にわたって均一な焦げ付き防止性を示す焦げ付き防止性を得ることを可能にする。
焼結されたフッ素樹脂ベースのコーティング、特にPTFEへの充てん剤(粒子又は薄片又はその他)の導入は、このコーティングの焦げ付き防止性の減少をもたらすことが、当業者によって一般的に認められているので、本発明によって得られた結果は驚くべきことである。より多くの投入量を添加すればするほど、焦げ付き防止性がより多く減少することも知られている。
しかし、本出願者は、驚くべきことに、磁性粒子を含有するものと同一のコーティング層における非磁性粒子の存在が、3D装飾の形成及びフッ素樹脂の分布に影響を及ぼすことを発見した。
従って、図2に示されたものなどの範囲Bにおいて、焦げ付き防止コーティングは、磁性粒子がはみ出ることがなく、装飾を有さない範囲Aにおいて観察されるものと同じ又はほぼ同じフッ素樹脂の見掛け厚さを有する。従って、フッ素樹脂は、支持体の全体の表面にわたって均一に分散されており、実質的に平滑な表面層を形成している。
3D装飾の形成に関して、磁性粒子を含有するものと同じコーティング層における非磁性粒子の存在は、磁界の線が、支持体に垂直である範囲Bにおける磁性粒子の傾きに影響を及ぼす。
非磁性粒子は、磁性粒子及びフッ素樹脂粒子の間に入れられている。磁性粒子の配向は、非磁性粒子が空間を占めているため、支持体と厳密に垂直ではない場合もある。磁性粒子は、調理用品の支持体の表面に対して角度α)傾いている。この角度αは、有利には、20°及び89°の間に含まれる。それは、好ましくは、45°及び89°の間に含まれる。
磁性粒子の脱離が妨げられ、フッ素樹脂による被覆が促進される。従って、傾いた磁性粒子は、良好な抗付着性を確実にするためにより重要であり十分である厚さのフッ素樹脂によって覆われる。従って、磁性粒子は、焦げ付き防止コーティングの表面から、もはやはみ出さない。
非磁性粒子の導入は、図2に示されたように範囲A及びBの間の視覚コントラストをわずかに減少させるが、装飾の輪郭に影響を与えない。
磁性粒子を含むフッ素樹脂の層にフッ素樹脂(特にPTFE)の最上層を添加することにある焦げ付き防止性を増加するための先行技術の溶液に対して、本発明によって提案された溶液は、より安価であること及び装飾の鮮明度に影響を与えることなく長時間にわたりより耐摩耗性のある焦げ付き防止層を提供することの利点も有する。PTFEの最終層が黄色に変わるリスク及び透明性の欠如も妨げられる。
さらに、磁石及び磁性粒子の間の距離を変更することにある焦げ付き防止性を増加させるための先行技術の溶液に対して、本発明によって提案された溶液は、より容易に工業的に実施されることの利点も有する。実際に、磁石及び磁性粒子の間の距離を変更することは、それが生産性に悪影響を与える多くの調節を必要とするので、提案された調理用品の厚さの多様性のため、工業的な視点から実施が困難である。
さらに、非磁性粒子の存在は、フッ素樹脂のより良い濡れを可能にする。
本発明は、以下のステップ:
−耐熱性粒子形態であり少なくとも200℃に耐える少なくとも1種のフッ素樹脂に基づく少なくとも1種の組成物を調製するステップ(前記フッ素樹脂は、単独であるか、又は少なくとも200℃に耐える耐熱性接着用樹脂と混合されている)、
−前記支持体の表面に前記組成物を塗布してフッ素樹脂を形成するステップ;
−350℃及び450℃の間の範囲にある温度において、三次元装飾を含む前記フッ素樹脂でコーティングされた前記加熱用品を硬化させて、連続網目を形成する焼結されたフッ素樹脂ベースの層を得るように前記層を焼結するステップ
を含む加熱用品を製造するための方法にも関する。
本発明によれば、フッ素樹脂に基づく組成物は、磁性粒子及び非磁性粒子の混合物をさらに含み、硬化ステップの前に、磁性粒子を配向して前記層に三次元装飾を形成するように、フッ素樹脂層に磁界を印加する。
有利には、磁界は、フッ素樹脂ベースの組成物を塗布するステップの後で、硬化ステップの前に印加することができる。
少なくとも2つの層(この場合、プライマーベースの層及び仕上げ層)を有する焦げ付き防止コーティングの場合、本方法は、以下のステップ:
−少なくとも200℃に耐える少なくとも1種の耐熱性接着用樹脂との混合物の、少なくとも1種の粒子形態のフッ素樹脂に基づくプライマーベースの組成物を調製するステップ;
−少なくとも200℃に耐える粒子形態のフッ素樹脂ベースの仕上げ用組成物を調製するステップ(前記フッ素樹脂は、単独であるか又は少なくとも200℃に耐える少なくとも別の耐熱性フッ素樹脂との混合物であり、磁性粒子及び非磁性粒子の混合物をさらに含む);
−前記支持体の表面に前記プライマー組成物を塗布してプライマーベースの層を形成するステップ;
−前記プライマー組成物に前記仕上げ組成物を塗布して仕上げ層を形成するステップ;
−磁性粒子を配向させて前記層に三次元装飾を形成するように仕上げ層に磁界を印加するステップ;及び
−350℃及び450℃の間の範囲にある温度において前記コーティングされた物品を硬化させて前記プライマー層及び仕上げ層を焼結するステップ
を含む。
有利には、フッ素樹脂ベースの組成物のフッ素樹脂粒子は、5μm以下、好ましくは90nm及び300nmの間の範囲にある寸法を示し、この粒径は、特に緻密なフィルムを得ることを可能にする。
フッ素樹脂は、有利には、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン及びペルフルオロプロピルビニルエーテルのコポリマー(PFA)、並びにテトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンのコポリマー(FEP)、並びにそれらの組合せの中から選択される。
少なくとも200℃に耐える他の耐熱性樹脂は、ポリアミド−イミド(PAI)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)又はシリコーンであってよい。
本発明の他の利点及び特徴は、限定されない例として与えられ、添付図面を参照した以下の説明に由来する。
先行技術のフライパンの写真を示す図である。 本発明の実施形態に従って得られたフライパンの写真を示す図である。 本発明の実施形態に従って得られたフライパンの概略図を示す図である。 フライパンの断面概略図を示す図である。 磁界の線が支持体に垂直である範囲Bにおいて得られた図3に示されたフライパンの断面の一連の走査電子顕微鏡(SEM)の6枚の画像5.1から5.6を示す図である。 磁界の線が支持体に平行である範囲Aにおいて得られた図3に示されたフライパンの断面の一連の走査電子顕微鏡(SEM)の6枚の画像6.1から6.2を示す図である。
図1及び図2は、本発明の導入部分及び記述的部分において先に説明されている。
図3に、本発明による調理用品の例として、くぼんだボウルの形態の支持体2及び取手7を含むフライパン1が示されている。支持体2は、フライパン1に受け入れられるべき食物に面する面である内面9、及び外部熱源に対して配置用外面10を含む。
図4は、フライパン1の詳細な横断面を示している。支持体2は、加熱用であり、その内面9に、連続網目を形成する少なくとも1つのフッ素樹脂ベースの焼結層5、5’を含む焦げ付き防止コーティング4によって覆われた表面3を含む。最終の焦げ付き防止コーティング4は、硬化後に得られる。従って、半結晶性であるフッ素樹脂は、連続的な焼結された網目を形成することによって互いに結合した粒子の形態をしている。
焼結されたフッ素樹脂の層5、5’の合計厚さは、18及び32μmの間の範囲にわたってよいが、有利には、21及び27μmの間の範囲にわたり、より一層有利には、23μm程度である。さらに、この厚さは、極めて希にしか18μmを下回らない。
焼結されたフッ素樹脂ベースの層5、5’は、磁性粒子50及び非磁性粒子51の混合物をさらに含む。
磁性粒子50及び非磁性粒子51の混合物は、フッ素樹脂ベースの焼結層5、5’の1重量%及び5重量%の間を占める。この配分は、良好な焦げ付き防止性を得ることを可能にする。
好ましくは、磁性粒子50及び非磁性粒子51の混合物は、焼結されたフッ素樹脂ベースの層の2重量%及び3重量%の間に相当し、それによって、コーティングの焦げ付き防止性がさらに改善される。
磁性粒子及び非磁性粒子51の混合物50中の非磁性粒子51の百分率は、磁性粒子及び非磁性粒子の混合物の合計重量に対して15重量%及び40重量%の間の範囲にある。
非磁性粒子51は、一方では、高磁場の範囲における磁性粒子50の配向を崩壊する働きをし、他方では、追加の色を提供する働きをする。
磁性粒子及び非磁性粒子の混合物の合計重量の40重量%を上回る、非磁性粒子51の過剰に高い含有率は、鮮明度を欠いた三次元効果をもたらす。磁性粒子及び非磁性粒子の混合物の合計重量の15重量%未満の過小な含有率は、抗付着性の均一性を確実にすることを可能にしない。
好ましくは、磁性粒子及び非磁性粒子の混合物は、1/3の非磁性粒子、及び2/3の磁性粒子を含む。従って、最良の妥協が、装飾の輪郭及び均一な焦げ付き防止性能の間で達成される。
非磁性粒子51は、磁性粒子50の寸法(D90)の20%及び250%の間の範囲にあるそれらのサイズ(D90)によって特徴付けられる。
用語「D90」は、本発明によれば、粒子の90%の最大寸法を意味する。
非磁性粒子のこれらの寸法及び濃度は、図2に示された高コントラストの三次元の装飾C、及び焦げ付き防止コーティング4の全体表面にわたる均一な抗付着性を得ることを可能にする。
非磁性粒子51の寸法の選択は、妥協の結果である。それらが小さすぎる場合、それらは、磁性粒子の配向に十分に影響を与えて抗付着性を改善することを可能にしない。非磁性粒子が大きすぎる場合、それらは、膨れすぎであり、抗付着性を改善するフッ素樹脂粒子の移動メカニズムを妨げる。
好ましくは、磁性粒子50は、23μm以下の寸法D50を有する。
用語「D50」は、本発明によれば、粒子の50%の最大寸法を意味する。
好ましくは、非磁性粒子51は、60μm以下の寸法D90を有する。この値より大きいサイズは、非磁性粒子51のフィルムへの挿入を促進せず、実際に、それらは、それらの突起によって抗付着性に悪影響を与えることがある。
磁性粒子50及び非磁性粒子51は、有利には、薄片の形態、すなわち、実質的に平らな細長い形状をしている。
非磁性粒子51は、例えば、球状又は卵形の形状などの様々な形状を有することもできる。それらは、一定の形状又は不ぞろいな形状を有してよい。
非磁性粒子51は、雲母、アルミニウム又は二酸化チタンでコーティングされた雲母(例えば、「Merck」製のIriodin(登録商標)100、Iriodin(登録商標)111及びIriodin(登録商標)153)で作られていてよい。
磁性粒子50は、強磁性材料でコーティングされたセラミック粒子で構成されていてもよい。
特に、磁性粒子50は、18μm程度のD50及び28μm程度の直径D90を有する鉄粒子(例えば、STAPA(登録商標)TA FERRICON 200の商品名でEckart社から市販されている粒子)又は酸化鉄粒子(好ましくは、フェライト鉄を含む)又は雲母又は酸化鉄Fe粒子(例えば、18μmから23μmの直径D50及び43μmのD90を有するCOLORONA(登録商標)BLACKSTAR BLUEの商品名でMerck社から市販されている粒子)であってよい。
磁性粒子及び/又は非磁性粒子の表面は着色されている。
粒子の表面着色は、本発明によれば、粒子に色を与える表面又はコーティング上の目に見える塊の着色を意味する。
有利には、磁性粒子及び/又は非磁性粒子は、コアシェル構造を有し、ここで、1層又は数層に得られたシェルは、吸収又はインターフェロメトリーのいずれかによって色をもたらす。
コアシェル構造を有する磁性粒子50の例として、酸化鉄(フェライト)でコーティングされた雲母粒子に特に挙げられる。
コアシェル構造を有する非磁性粒子51の例として、TiOでコーティングされた雲母粒子に特に言及することができる。
磁化できるセラミック粒子及び磁化できない着色された粒子の組合せは、焦げ付き防止コーティング4の全体の表面にわたって均一な抗付着性を提供しながら、装飾に広範囲の色を得ることを可能にする。
磁化できない着色された粒子は、新たな色の可能性を提供する。
フッ素樹脂ベースの焼結層5、5’は、単一のフッ素樹脂又は単独若しくは他の耐熱性樹脂との混合物のフッ素樹脂の混合物を含んでよい。
フッ素樹脂は、上記に定義されたとおりであり、すなわち、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン及びペルフルオロプロピルビニルエーテルのコポリマー(PFA)、並びにテトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンのコポリマー(FEP)、並びにそれらの組合せの中から有利に選択することができる。
少なくとも200℃に耐える他の耐熱性樹脂は、同様に上記に定義されたとおりであり、すなわち、それらは、ポリアミド−イミド(PAT)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)又はシリコーンであってよい。
支持体2は、金属、セラミック、ガラス、又はプラスチックであってよい。支持体2は、陽極処理された又は陽極処理されていないアルミニウム及びアルミニウム合金、フェライト又はオーステナイトステンレス鋼、鉄又は銅で作られていてよい。支持体2は、その表面の全て又は一部について、これらの前述の材料と組み合わせて得ることができる。
驚くべきことに、支持体2は、磁化できる金属(例えば、フェライトステンレス鋼)で得ることができる。
3D装飾が、磁界を印加することによって形成される。磁性粒子は、磁界の線に沿って配向する。
フェライト材料を交差させることによって、磁界は、フライパンの表面にわたって均一に広がる傾向がある。装飾は、それも均一であるため、もはや見えない。
装飾すべき物品のいずれかの面への高出力磁石の使用(フェライト材料の物品のサイズに応じて変えられる0.2Tより高い磁界)又は類似の形状であるが逆の極性の磁界の印加は、このタイプの磁化できる材料上に装飾を得ることを可能にする。
加熱用品1は、支持体2の表面3を覆う連続又は不連続の硬い基層を含むことができる(図示せず)。硬い基層は、加熱用品1の外層を形成している焦げ付き防止コーティング4によって覆われている。
硬い基層を有する加熱用品の第1の実施形態によれば、硬い基層は、50ppm未満の鉛及び50ppm未満のカドミウムを含有し、以下の特徴を有する粗いエナメル層である。
・支持体2を構成する金属又は金属合金のそれより大きい硬さ、
・支持体2を構成する金属又は金属合金の融点及び焦げ付き防止コーティング4の焼結された樹脂(複数可)の融点の間の範囲にある融点、並びに
・2μm及び20μmの間の範囲にある表面粗さRa。
硬い基層を有する加熱用品の第2の実施形態によれば、硬い基層は、セラミック及び/又は金属及び/又はポリマー材料から作られる。
焦げ付き防止コーティング4は、フッ素樹脂及び、可能ならば、接着用樹脂、無機充てん剤若しくは有機充てん剤及び/又は顔料を含むプライマーベース8、8’の少なくとも1層を含むことができる。プライマーベース8、8’の層(複数可)は、磁性粒子50及び非磁性粒子51の混合物をさらに含む少なくとも1つのフッ素樹脂ベースの焼結層5、5’によって覆われている。
図4に示された実施形態において、加熱用品1は、磁性粒子50及び非磁性粒子51の混合物をさらに含む2つの焼結されたフッ素樹脂ベースの仕上げ層5、5’によってそれら自体覆われたプライマーベース8、8’の2つの連続層を含む焦げ付き防止コーティング4で覆われた支持体2を含む。これらの層の化学組成が異なっていてよい。
2つの焼結されたフッ素樹脂ベースの層5、5’は、様々な含有量の磁性粒子及び非磁性粒子を含むことができる。一例として、第1の焼結されたフッ素樹脂ベースの層5は、第2の焼結されたフッ素樹脂ベースの層5’に比べてより大きな割合の磁性粒子及び非磁性粒子の混合物を含む。
焼結されたフッ素樹脂ベースの層の他の位置取りも可能である。
別法として、焦げ付き防止コーティング4は、着色された温度指示計を形成するように、少なくとも1種の熱変色性SC顔料を含む熱変色性顔料組成物を含む少なくとも1つのパターンを含むことができる(例えば、「THERMOSPOT(登録商標)」の商標でTEFALによって市販されているもの)。少なくとも1種の熱変色性半導体(SC)顔料を含む熱変色性顔料組成物を含むこのパターンは、焼結されたフッ素樹脂ベースの層5、5’の一方に形成される。
熱変色性顔料組成物は、本発明によれば、可逆的に温度に応じて色を変える物質、混合物又は組成物を意味する。
磁界を印加した後、装飾が得られる。この磁界は、層を噴霧する間に、又は層を噴霧した後に印加することができる。しかし、磁界は、有利には、仕上げ層の塗布後(ただし、硬化の前)に印加される。
磁界は、所要の装飾を得るように、永久磁石又は電磁石を用いて得ることができる。可能な形状は、無数にある。数個の別々の磁石の使用は、元の装飾及び/又は異なる強度の装飾及び/又は不鮮明な装飾を得ることを可能にする。
図2の例において、装飾Cは、別々の磁石を用いて得られる。
図5は、磁界の線が、支持体に垂直である範囲Bにおいて得られた図3に示されたフライパンの断面の一連の走査電子顕微鏡(SEM)の6枚の画像5.1から5.62を示している。
この範囲Bにおいて、磁性粒子は、支持体に垂直な磁力線に沿って配向する傾向がある。図5.1から5.6(断面の顕微鏡写真)は、磁性粒子は、これらの図で支持体2の表面に対して45及び75°の間の範囲にある角度αで傾いており:非磁性粒子の存在は、磁力線(90°の角度α)の配向による磁性粒子の整列を妨害し:45及び75°の間の範囲にある角度による磁性粒子の配向は、粒子のはみ出しを妨げ、それらの認識(鮮明度)を制限することを示している。
図6は、磁界の線が、支持体と平行である範囲Aにおいて得られた図3に示されたフライパンの断面の一連の走査電子顕微鏡(SEM)の6枚の画像6.1から6.6を示している。
この範囲Aにおいて、磁性粒子は、支持体と平行な磁力線に沿って配向している。
図6.1から6.6(断面の顕微鏡写真)は、磁性粒子は、支持体の表面2に対して0及び20°の間の範囲にある角度αで傾いていることを示している。この配向は、粒子に良好な鮮明度を与える。
並列した高鮮明度の範囲及び低鮮明度の範囲の組合せは、装飾にリリーフ効果を与えることに寄与する。
製造物
支持体
−脱脂され、両方のその主な面が紙やすりで磨かれ、4及び6μmの間の範囲にある測定された算術平均粗度Raを有する26cmの直径のアルミニウム支持体、
−単に脱脂された26cmの直径の滑らかなアルミニウム支持体、
−26cmの直径を有する(いくらか硬質の陽極処理又は封孔処理していない陽極処理(すなわち、多孔質皮膜を有するもの)による)陽極処理された支持体、
−それらの内面が紙やすりで磨かれ、2及び5μmの間の範囲にある測定された算術平均粗度Raを有する26cmの直径のステンレス鋼支持体。
プライマー組成物
−Dyneon社によってTF 5035Z TFの商品名で市販されている58%の乾燥物質を含むPTFE分散液、
−Huntsmann社によってDERUSSOLの商品名で市販されている25%の乾燥物質のカーボンブラックの分散液、
−可溶化されたPAI(分子量38000 重量で水/NMP 3/1の混合物中の9.5%の乾燥物質)、
−非イオン性界面活性剤としてのアルキルフェノールエトキシレート、
−GRACE DAVISON社によってLUDOX AM 30の商品名で市販されているコロイドシリカ:それは、30%の乾燥物質を含む水性分散液の形態の約220m/gの比表面積を有する表面を改変されていないコロイドシリカである。
仕上げ組成物
−Dyneon社によってTF 5035Zの商品名で市販されている220nmの粒径を有する58%の乾燥物質を含むPTFE分散液、
−Daikin社によってPolyflon(商標)D410の商品名で市販されている290nmの粒径を有する60%の乾燥物質を含むPTFE分散液、
−Dyneon社によってPFA 6910Zの商品名で市販されている90nmの粒径を有する50%の乾燥物質を含むPFA分散液、
−4μmの粒径を有し、17m2/gのBET比表面積及び6g/10分のメルトフローインデックスMFRを有するDyneon社によってTF9207の照合記号で市販されているPTFE粉末、
−ECKART社によってSTAPA(登録商標)TA FERRICON 200の商品名で市販されている、18μm程度の直径D50及び28μm程度の直径D90を有する磁化できる鉄粒子、
−MERCK社によってIRIODIN(登録商標)111の商品名で市販されている約6μmの直径D90を有する層状の磁化できない雲母粒子、
−MERCK社によってCOLORONA BLACKSTAR BLUEの商品名で市販されている18及び23μmの間の範囲にあるD50直径及び43μm程度のD90直径を有する雲母又は酸化鉄の弱く磁化された粒子、
−Triton X100の名称で市販されている非イオン性界面活性剤としてのポリエトキシル化アルキルフェノール、
−溶媒としてのキシレン、
−湿潤剤としてのオレイン酸、
−pH調節剤としてのトリエタノールアミン、
−共溶媒としてのポリプロピレングリコール、
−BASF社によってULTRASON(登録商標)の名称で市販されている薄片形態のポリエーテルスルホン、
−NEP(溶媒)、
−DOW CORNING社によってPA56の名称で市販されているシリコーン展着剤。
試験
耐摩耗性評価試験中の抗付着性の持続の評価
この試験において、焦げ付きミルク(burnt milk)タイプの抗付着性試験を、耐摩耗性試験と組み合わせる。
この試験の間の(抗付着性の損失の割合を評価することによる)抗付着性の持続の定量的評価を、(支持体を構成する金属の出現を占める)ファーストスクラッチ(first scratch)の出現、又は抗付着コーティングの完全損失の発生のいずれかを限度とした、SCOTCH BRITEタイプ(登録商標)の緑色の研磨パッドの各一連の1000回の連続通過後の焦げ付きミルク試験(burnt milk test)によって得られる抗付着性評点を合計することによって実際に行う。性能の評点は、以下で評点の尺度において以下でSによって参照される、これらの引用の合計を占める。
焦げ付きミルク試験を用いて、コーティングの抗付着性の損失を、焦げ付きミルクのより容易な清掃又はより容易でない清掃に基づいて評価する。評点は、以下のとおりである。
100:焦げ付きミルクの膜が、単に台所の水栓からの水の噴流を当てることによって完全に取り除かれることを意味し;
50:焦げた膜を完全に分離するために水の噴流下で対象に対して円運動も行わなければならないことを意味し;
25:10分の浸漬が必要であり、場合によって、膜を完全に除去するために湿ったスポンジでぬぐうことにより離脱を強いることも必要であり;
:前述のプロセスをたどっても、焦げた膜の全て又は一部が付着したままであることを意味する。
さらに、焦げ付き防止コーティングの均一性も観察され、焦げ付き防止コーティングが不均一である場合(すなわち、コーティングが、抗付着性の不良な範囲と交互に抗付着性の良好な範囲を含む場合)、抗付着性について与えられる評点は、抗付着性が、その最悪であるコーティングの範囲の評点であるとみなす。
従って、この試験の全体の実行は、以下の評点によって与えられる。
:S=0に相当し、抗付着性の完全な損失があることを意味し;
:1及び250の間の範囲にあるSに相当し、試験の間に抗付着性の非常に急速な損失があることを意味し;
:251及び500の間の範囲にあるSに相当し、試験の間に抗付着性の急速な損失があることを意味し;
:501及び1000の間の範囲にあるSに相当し、試験の間に中程度の速度の抗付着性の損失があることを意味し;
:1001及び1500の間の範囲にあるSに相当し、試験の間に抗付着性の緩慢な損失があることを意味し;
:1501以上のSに相当し、試験の間に抗付着性の非常に緩慢な損失があることを意味する。
老化に関する性能の評価
焦げ付き防止コーティングの抵抗性を、3年の期間の後の物品の老化をシミュレートするための使用試験を用いて、陽極処理アルミニウム若しくは陽極処理されていないアルミニウム又はステンレス鋼の支持体上で評価する。
下記の実施例において使用される試験は、それらの特異的な付着しやすさが知られている様々な食物(ジャガイモ、豆、ステーキ、ポークリブ及びパンケーキ)の反復的な集中的な調理に基づく。
この使用試験の間に定期的に、抗付着性を、以下のとおり、標準D21−511に従って卵試験(egg test)を用いて評価する。
−調理用品の内面に、240mm及び280mmの間の直径のフライパンについて2cm程度の油の量の油で、柔らかい布を使用して植物油を引き;
−次いで、洗浄液を含有する熱水で物品を清掃し、次いで、最初に温水ですすぎ、次いで、冷水ですすぎ、最後に乾燥し;
−次いで、フライパン中で調理された卵の付着抵抗性を、以下の手順によって制御する。
・その内表面が、150℃及び170℃の間の範囲にある温度に加熱されるように、フライパンをホットプレート上に置き;
・卵を割り、フライパンの中心で、8から9分の間、脂肪を添加することなく調理し;
・卵を調理したら、卵をへらを用いて取り出し;
・次いで、パンを放置して周囲温度に冷却し;
・パンを湿らせたスポンジを使用して清掃する。
抗付着性は、前記の操作に従い、以下の数値尺度に従い、卵の残留物を取り除くことが可能である容易さに関係する。
・単に取手を振っただけで卵全体が付着しないで出てきたら、100点が割り当てられ、
・卵全体が、残留物を残さず、へらを用いて付着しないで出てきたら、50点が割り当てられ、
・湿ったスポンジでこすることによって卵の残留物が取り除かれたら、25点が割り当てられ、
・湿ったスポンジを用いても卵の残留物が取り除かれないなら、0点が割り当てられる。
プライマー組成物CPIの調製
プライマーベースの組成物CP1を、以下の化合物を用いて得る。それらのそれぞれの量は、組成物の100g当たりのgで示されている。
プライマー組成物CPI:
PFA(50%乾燥物質) :9,1g
PTFE分散液(60%乾燥物質) :22.6g
カーボンブラック分散液(25%乾燥物質) :4.1g
水相+溶媒(NMP)中のPAI(9.5%乾燥物質):43.4g
アルキルフェノールエトキシレート(13%) :2.1g
コロイドシリカ(30%乾燥) :6.2g
NHOH(d=0.9) :0.2g
水 :12.3g
合計 :100g
仕上げ組成物の調製
比較のため、以下の化合物を含む、非磁性粒子を含まない仕上げ組成物CFC1を得る。それらのそれぞれの量は、組成物の100g当たりのgで示されている。
CFC1の仕上げ組成物:
58%乾燥物質のPTFE分散液
(粒径220nm) :85.4g
アルキルフェノールエトキシレート :0.3g
キシレン :3g
オレイン酸 :0.1g
トリエタノールアミン :0.2g
磁性粒子 :1g
水 :9g
モノプロピレングリコール :1g
合計 :100g
次いで、7種の仕上げ組成物を、本発明に従って得、CF2からCF8は、特に磁性粒子及び非磁性粒子の混合物を含む。ここで、多々の量を有する様々な成分が、組成物の100g当たりのgで以下に示されている。
仕上げ組成物CF2:
58%乾燥物質のPTFE分散液
(粒径220nm) :85.4g
アルキルフェノールエトキシレート :0.3g
キシレン :3g
オレイン酸 :0.1g
トリエタノールアミン :0.2g
磁性粒子 :0.83g
非磁性粒子(粒径D90 約6μm) :0.17g
水 :9g
モノプロピレングリコール :1g
合計 :100g
磁性粒子及び非磁性粒子の合計に対する磁性粒子の重量比で、仕上げ組成物CF3は、組成物CF2とは、CF2の17%の代わりに33%で異なる。
仕上げ組成物CF3:
58%乾燥物質のPTFE分散液
(粒径220nm) :85.4g
アルキルフェノールエトキシレート :0.3g
キシレン :3g
オレイン酸 :0.1g
トリエタノールアミン :0.2g
磁性粒子 :0.67g
非磁性粒子(粒径D90 約6μm) :0.33g
水 :9g
モノプロピレングリコール :1g
合計 :100g
一方では、磁性粒子及び非磁性粒子の合計に対する磁性粒子の重量比で、CF2の17%の代わりに25%で、他方では、非磁性粒子の直径で、仕上げ組成物CF4は、組成物CF2と異なる。
仕上げ組成物CF4:
58%乾燥物質のPTFE分散液
(粒径220nm) :85.4g
アルキルフェノールエトキシレート :0.3g
キシレン :3g
オレイン酸 :0.1g
トリエタノールアミン :0.2g
磁性粒子 :0.75g
非磁性粒子(粒径D90 約43μm) :0.25g
水 :9g
モノプロピレングリコール :1g
合計 :100g
PTFE及び等量の組成物CF4のPTFE分散液を置き換えているPFA分散液の混合物によって、仕上げ組成物CF5は、組成物CF4と異なる。
仕上げ組成物CF5:
58%乾燥物質のPTFE分散液
(粒径220nm) :42.7g
58%の乾燥物質のPFA分散液
(粒径90nm) :42.7g
アルキルフェノールエトキシレート :0.3g
キシレン :3g
オレイン酸 :0.1g
トリエタノールアミン :0.2g
磁性粒子 :0.75g
非磁性粒子(粒径D90 約43μm) :0.25g
水 :9g
モノプロピレングリコール :1g
合計 :100g
PTFE分散液に100%乾燥物質のPTFE粉末を添加することによって、CF6の仕上げ組成物は、組成物CF5と異なる。
仕上げ組成物CF6:
58%乾燥物質のPTFE分散液
(粒径220nm) :42.8g
100%乾燥物質のPTFE粉末 :4.3g
58%乾燥物質のPFA分散液
(粒径90nm) :38.4g
アルキルフェノールエトキシレート :0.3g
キシレン :3g
オレイン酸 :0.1g
トリエタノールアミン :0.2g
磁性粒子 :0.75g
非磁性粒子(粒径D90 約43μm) :0.25g
水 :9g
モノプロピレングリコール :1g
合計 :100g
100%乾燥物質のPTFE粉末によるPTFE分散液全部の置き換え及びポリエーテルスルホンの存在によって、仕上げ組成物CF7は、組成物CF6と主に異なる。
仕上げ組成物CF7:
100%乾燥物質のPTFE粉末 :12g
ペレットのポリエーテルスルホン :12g
NEP(溶媒) :65g
キシレン :8g
シリコーン展着剤PA56 :2g
磁性粒子 :0.75g
非磁性粒子(粒径D90 約43μm) :0.25g
水 :9g
モノプロピレングリコール :1g
合計 :100g
アルミニウム支持体上での焦げ付き防止コーティングの実現
アルミニウム支持体の面の一方を、通常、組成物CP1でコーティングして、湿ったプライマー層を形成し、次いで、湿ったプライマー層上に、仕上げ組成物のCFC1(比較例)及びCF2からCF7(発明による実施例)までのうち1つをコーティングして、仕上げ層を形成する。
次いで、50及び100mTの間の範囲にある磁気力を有する永久磁石を用いて、磁界を印加し、これは、磁気粒子の配向をもたらして仕上げ層に三次元装飾を形成する。
最後に、次いで、こうしてコーティングされた支持体を、415℃の温度で硬化する。
次いで、こうしてコーティングされた支持体を、本出願の一連の前述の試験にかける。
これらの異なる試験に従い得られる結果を、下記の表1の結果に集める。
この表において、実施例1は、仕上げ組成物が、CFC1組成物である焦げ付き防止コーティングに相当し、実施例2から7までは、それぞれ、仕上げ組成物が、それぞれ組成物CF2からCF7までの1つである焦げ付き防止コーティングを占める(すなわち、実施例2は、仕上げ層CF2に相当し、実施例7は、仕上げ層CF7を占める)。
陽極処理アルミニウム支持体上の焦げ付き防止コーティングの実現
本出願者らは、それらの性質を変えること以外は、以前と同様にアルミニウム支持体を処理する。陽極処理アルミニウム支持体をアルミニウム支持体の代わりに使用し、焦げ付き防止コーティングの実現について、プライマー組成物CP1並びに仕上げ組成物CF3及びCF4のみを使用する。
次いで、本発明の方法に従ってコーティングされた支持体を、本出願における一連の前述の試験にかける。
これらの異なる試験に従って得られる結果を、以下の結果の表の表1における実施例3’及び4’に集める。これらの実施例3’及び4’は、アルミニウムの代わりに陽極処理アルミニウムである支持体の性質を除いて、それぞれ実施例3及び4と同じである。
フェライトステンレス鋼支持体上の焦げ付き防止コーティングの実現
本出願者らは、フェライトステンレス鋼の支持体以外は、陽極処理アルミニウム又は陽極処理されていないアルミニウムの支持体を使う以前のものと同様に処理する。焦げ付き防止コーティングの実現のために、プライマー組成物CP1及び仕上げ組成物CF3のみを使用する。
磁界を、0.2Tの値を得ることを可能にする電磁石によって発生させる。
次いで、本発明の方法に従ってコーティングされた支持体を、本出願における一連の前述の試験にかける。
これらの異なる試験に従って得られる結果を、以下の結果の表1における実施例3”に集める。この実施例3”は、陽極処理アルミニウム(実施例3’)又は陽極処理されていないアルミニウム(実施例3)の代わりにフェライトステンレス鋼である支持体の性質を除いて、実施例3及び3’と同じである。

Claims (24)

  1. 加熱用支持体(2)を備え、前記支持体(2)は、焦げ付き防止コーティング(4)で覆われた表面(3)を備え、前記焦げ付き防止コーティング(4)は、連続網目を形成する少なくとも1つのフッ素樹脂ベースの焼結層(5、5’)を備える加熱用品(1)において、
    前記焼結層(5、5’)は、磁性粒子(50)及び非磁性粒子(51)の混合物をさらに含み、
    前記磁性粒子の一部は、支持体(2)の表面に対して角度αで傾いており、
    他の磁性粒子は、支持体(2)に実質的に平行であり、そのため三次元装飾を形成する、
    ことを特徴とする加熱用品(1)。
  2. 前記磁性粒子(50)の一部の傾斜角αは、20°及び89°の間の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の加熱用品(1)。
  3. 前記磁性粒子(50)の一部の傾斜角αは、45°及び89°の間の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の加熱用品(1)。
  4. 磁性粒子(50)及び非磁性粒子(51)の前記混合物は、前記フッ素樹脂ベースの焼結層(5、5’)の重量の1重量%及び5重量%の間を占めることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  5. 磁性粒子(50)及び非磁性粒子(51)の前記混合物は、前記フッ素樹脂ベースの焼結層(5、5’)の重量の2重量%及び3重量%の間を占めることを特徴とする請求項4に記載の加熱用品(1)。
  6. 磁性粒子及び非磁性粒子の前記混合物中の非磁性粒子(51)の百分率は、磁性粒子及び非磁性粒子の前記混合物の合計重量に対して15重量%及び40重量%の間の範囲にあることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  7. 前記磁性粒子(50)は、23μm以下の寸法D50を示すことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  8. 前記非磁性粒子(51)は、前記磁性粒子の寸法の20%及び250%の間の範囲にある寸法D90を示すことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  9. 前記磁性粒子及び非磁性粒子は、薄片(6)の形態であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  10. 前記磁性粒子及び/又は非磁性粒子は、表面が着色されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  11. 前記磁性粒子及び/又は前記非磁性粒子は、コアシェル構造を示すことを特徴とする請求項10に記載の加熱用品(1)。
  12. 前記非磁性粒子は、雲母、アルミニウム又は二酸化チタンをコーティングした雲母で構成されることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  13. 前記磁性粒子は、鉄、酸化鉄、鉄をコーティングしたアルミニウム、又は鉄をコーティングした雲母で構成されており、前記鉄がフェライト形態であることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  14. 前記焼結層(5、5’)は、単一のフッ素樹脂又はフッ素樹脂の混合物を、フッ素樹脂だけで、又は他の耐熱性樹脂との混合物中に含むことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  15. 前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンとペルフルオロプロピルビニルエーテルとのコポリマー(PFA)、及びテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(FEP)、並びにそれらの組合せの中から選択されることを特徴とする請求項14に記載の加熱用品(1)。
  16. 前記加熱用品(1)は、前記支持体(2)の前記表面(3)を覆っている、連続的又は不連続的な硬い基層を備え、前記硬い基層は、前記焦げ付き防止コーティング(4)で覆われていることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  17. 前記硬い基層は、以下の特徴:
    ・前記支持体(2)を構成する金属又は金属合金の硬さより大きな硬さ、
    ・前記支持体(2)を構成する金属又は金属合金の融点及び前記焦げ付き防止コーティング(4)の焼結された樹脂(複数可)の融点の間の範囲にある融点、並びに
    ・2μm及び20μmの間の範囲にある表面粗さRa、
    を有する粗いエナメル層であることを特徴とする請求項16に記載の加熱用品(1)。
  18. 前記硬い基層は、セラミック材料及び/又は金属材料及び/又はポリマー材料で作られていることを特徴とする請求項16に記載の加熱用品(1)。
  19. 前記焦げ付き防止コーティング(4)は、
    −フッ素樹脂、及び可能ならば、接着用樹脂、無機充てん剤若しくは有機充てん剤及び/又は顔料を含むプライマーベース(8、8’)の少なくとも1つの層、並びに
    −前記プライマーベース(8、8’)の層を覆い、磁性粒子及び非磁性粒子の混合物をさらに含む、少なくとも1つのフッ素樹脂ベースの焼結仕上げ層(5、5’)、
    を備えることを特徴とする請求項1から18のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  20. 前記焦げ付き防止コーティング(4)は、少なくとも1種の熱変色性SC顔料を有する熱変色性顔料組成物を含む少なくとも1種のパターンを備えることを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に記載の加熱用品(1)。
  21. 加熱用支持体(2)を備える加熱用品(1)を製造する方法であって、以下のステップ:
    −粒子形態の少なくとも1種のフッ素樹脂に基づく少なくとも1種の組成物を調製するステップであって、前記フッ素樹脂は、単独であるか、又は少なくとも200℃に耐える耐熱性接着用樹脂との混合物であるステップ、
    −前記支持体(2)の表面上に前記組成物を塗布して、フッ素樹脂層を形成するステップ、
    −350℃及び450℃の間の範囲にある温度において、三次元装飾を含む前記フッ素樹脂層をコーティングされた前記加熱用品(1)を硬化させて、連続網目を形成するフッ素樹脂ベースの焼結層(5、5’)を得るように前記層を焼結するステップ、
    を含む方法において、
    前記フッ素樹脂ベースの組成物が、磁性粒子及び非磁性粒子の混合物をさらに含み、前記磁性粒子の一部を配向させて前記層に三次元装飾を形成するように、磁界が、前記硬化ステップの前に前記フッ素樹脂層に印加されることを特徴とする方法。
  22. 前記磁界の印加は、前記フッ素樹脂ベースの組成物の塗布後で前記硬化ステップの前に達成することを特徴とする請求項21に記載の方法。
  23. 前記フッ素樹脂ベースの組成物は、5μm以下の寸法を有するフッ素樹脂粒子を含むことを特徴とする請求項21又は22に記載の方法。
  24. 前記フッ素樹脂粒子は、90nm及び300nmの間の範囲にある寸法を有することを特徴とする請求項23に記載の方法。
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