[发明专利]包括具有改善的不粘性能的不粘涂层的烹饪用具

说明书

本发明总体涉及具有不粘涂层的烹饪用具，并且更特别是，涉及其内部面覆盖有具有改善的不粘性能的不粘玻璃质涂层的烹饪用具。本发明还涉及一种用于这种烹饪用具的制造方法。

本发明还涉及一种用于制造这种用具的方法。

在本发明中，玻璃质涂层的含义是看起来像玻璃或搪瓷的涂层，其既可以为有机-无机，也可以为全无机。

在本发明中，有机-无机玻璃质涂层的含义是由溶胶-凝胶型材料制成(即通过溶胶-凝胶处理得到)的涂层，其晶格网络基本上是无机的，但是特别是由于所使用的前体以及涂层的固化温度而包括有机基团。

在本发明中，全无机涂层的含义是由全无机材料构成的涂层(没有任何有机基团)。这种涂层还可由具有至少400℃的固化温度的溶胶-凝胶工艺或基于具有可不到400℃的固化温度的四乙氧基硅烷(TEOS)式的前体而得到。

在本发明中，具有改善的不粘性能的涂层指的是易清洁，并能够烹饪具有非常少或甚至没有油脂的食物。这种涂层因此能够抵抗物质的粘接，尤其是在烹饪后能抵抗通常由油降解、油脂和食物的物质的粘接。

在用于烹饪用具的玻璃质不粘涂层的领域，已知的是基于搪瓷的涂层，但是这些涂层不能确保良好的防粘接性，并且需要高的玻璃化温度(高于540℃)。

同样已知的是溶胶-凝胶涂层，特别是由硅基(硅烷)或铝基(铝酸盐)的金属烷氧化物得到的溶胶-凝胶涂层。但是这种涂层不允许沉积大的厚度，而且在10微米左右的厚度时出现裂纹。另外，只有在长时间内施加高温的情况下(例如在高于400℃的温度下长达至少30分钟)才能完成凝聚。但是，与基于PTFE涂层相比，这种涂层具有用于更高温度的使用范围，尤其能够高达600℃，而不是基于PTFE涂层的最大300℃的温度。

但是，这种涂层的缺陷在于它们所具有的不粘性能不仅仅是受限的而且不耐用，使其难以作为覆盖烹饪用具的底部的内部面的涂层来施加。

为了克服这些问题，本领域的技术人员已知的是将特别是氟化硅烷的氟化元素添加到通过硅烷凝结而得到的溶胶-凝胶涂层中。因此，欧洲专利申请EP1835002描述了一种不粘涂层，其包括施加到基底上的底层以及施加在底层上的上层。通过有机烷氧基硅烷的凝结和胶态硅溶胶，底层由硅基基质构成。通过有机烷氧基硅烷的凝结和胶态硅溶胶，上层也由硅基基质构成，但是特别的是，有机烷氧基硅烷还包括少量的氟代烷氧基硅烷(FAS)。

但是，在溶胶-凝胶式涂层中结合氟化硅烷的缺陷在于，这些组分不仅成本高，而且具有有限的热稳定性，因此将其保持在膜内是不利的，尤其在高温蒸汽的情况下。实际上，不能阻止氟化物的散发，因此它们不再有别于未改变的溶胶-凝胶涂层(由于有利于不粘性能的氟化分子段的消失)。

此外，本领域的技术人员已知的是涂覆基于碳氟化合物的有机涂层，尤其是PTFE式涂层的烹饪用具的内部面的表面的宏观结构。使用这种结构化的底部实际上能够改进此类涂层的不粘性能。因此，MEYER的欧洲专利EP 0259056和EP 0415705(阳极化铝基底)描述了一种烹饪用具，其与食品接触的内表面通过限制非常接近的波峰的波浪形状来实现，因此形成的波状表面上可以施加例如PTEF的不粘材料。

同时，由于特别是凸起的脊处的耐磨性非常低，此种解决方法只被极少使用或根本不被使用。实际上，由于这是特别使用的区域，会注意到没有被涂覆的区域的出现，并因此甚至在仅有限地使用用具之后，就已经严重破坏了用具的内表面的不粘性能。

诸如由金属烷氧化物得到的溶胶-凝结式涂层相对于PTFE式碳氟化合物涂层具有更好的耐磨性，这是在脊处获得更好的耐磨性的方案。但是，溶胶-凝胶涂层具有非常有限的不粘性能。

因此，知道所述的MEYER专利的本领域技术人员自然想到使用结构化的底部来改善这种涂层的不粘性能。但是，由于这些溶胶-凝胶原料本身非常不固定，使得在结构化底部中脊的覆盖物相比剩余表面更加稀薄尤为突出。

为了改善凸起的脊的覆盖，特别是在脊处，本领域技术人员已知的是通过有机性的增稠剂来增稠涂层原料。溶胶-凝胶领域中最为常用的制剂通常是黄原胶，但是还可从纤维素或丙烯酸类聚合物中得到。这些有机制剂满足了增稠功能，并且能够获得均匀的脊覆盖。但是，这些有机增稠制剂干扰了因此形成的无机晶格网络的构造，严重损害了膜的机械性能。实际上，在膜固化的过程中，这些有机制剂被逐渐损耗，其挥发降解的结果造成所形成的晶格紊乱，并且在同一晶格网络内形成缺陷。后果是形成的膜的凝聚性和坚固性受到影响。因此，不能通过使用这种涂层来获得所需的硬度。