ВАРОЧНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ, ЛЕГКО ПОДДАЮЩАЯСЯ ОЧИСТКЕ Российский патент 2008 года по МПК A47J36/02 

Предлагаемое изобретение относится к области изделий, предназначенных для приготовления и для термической обработки пищевых продуктов и, в частности касается варочной поверхности таких изделий, находящейся в непосредственном контакте с обрабатываемыми продуктами питания.

На протяжении многих лет специалисты прикладывают значительные усилия для того, чтобы облегчить повседневное приготовление пищи. Среди существенных достижений в этой области следует упомянуть быстрое развитие, примерно с конца пятидесятых годов двадцатого века, технологии нанесения покрытий, выполненных на основе фторуглеродных полимеров и используемых в качестве антипригарного покрытия в предметах домашней кухонной посуды. Такие покрытия стали всемирно известными после того, как способ, представленный в патенте FR 1120749, позволил обеспечить надежное закрепление таких покрытий на поверхности различных металлов, в частности на поверхности алюминия.

Однако до настоящего времени такие покрытия продолжают оставаться недостаточно прочными. Так, были разработаны оригинальные технические решения, направленные на то, чтобы механически усилить слой покрытия, нанесенного на некоторое основание. В многочисленных патентах описаны различные усовершенствования средств и способов, позволяющих повысить устойчивость таких покрытий к образованию на них царапин и воздействующих на само это покрытие и/или на подложку для такого покрытия. Тем не менее, несмотря на все предпринятые меры такие покрытия остаются чувствительными к повторяющемуся применению заточенных или заостренных металлических предметов, таких, например, как ножи или вилки.

Параллельно проводились разработки, относящиеся к механически прочным поверхностям, в которых делались попытки повысить простоту и легкость очистки таких поверхностей. Таким образом появились осажденные металлические покрытия, такие как хромирование по нержавеющей стали, квазикристаллические или неметаллические (силикаты и т.п.) покрытия.

Квазикристаллические покрытия представляют собой фазу или металлическое соединение, обладающее, на кристаллографическом уровне осевыми вращательными симметриями порядка 5, 8, 10 или 12, например, равногранные и десятиугольные фазы. Такие покрытия описаны, в частности, в патенте ЕР 0356287 и представляют свойства устойчивости к появлению царапин и даже, в некоторых случаях, противоадгезивные или антипригарные свойства.

Техническая задача данного изобретения состоит в том, чтобы устранить упомянутые выше недостатки существующего уровня техники в данной области и предложить варочную поверхность с усовершенствованными характеристиками, касающимися простоты и легкости очистки, а также устойчивости к коррозии при обеспечении удовлетворительной механической прочности.

Эта техническая задача в соответствии с предлагаемым изобретением решается при помощи варочной поверхности для пищевых продуктов, используемой в кухонной домашней посуде или в варочном устройстве, отличающейся тем, что эта варочная поверхность изготовлена из металлического сплава циркония с, по меньшей мере, одним другим металлом, причем в этом сплаве содержание циркония составляет, по меньшей мере, 75%.

Металлические сплавы на основе циркония, такие, например, как циркалой, в целом известны своей исключительной стойкостью по отношению к коррозии и высокой механической прочностью при непрерывном нейтронном облучении, оставаясь прозрачными для тепловых нейтронов. Эти сплавы используются в основном в ядерной промышленности в качестве материала для изготовления оболочек топливных стержней из окислов урана. Такие сплавы в основном содержат цирконий в совокупности с несколькими другими элементами сплава, такими как олово, железо, хром и никель.

Неожиданным образом в процессе испытаний было установлено, что сплавы нескольких металлов, имеющие в своем составе преобладающую долю циркония, обладают также свойствами облегченной очистки от загрязнений в том случае, когда изготовленные из этих сплавов поверхности используются в качестве варочных поверхностей, и что пищевые продукты остаются прилипшими к этой поверхности, например, после подгорания подвергающихся термической обработке продуктов. Эта простота и легкость очистки может быть выражена возможностью легко удалить подгоревшие элементы с варочной поверхности.

Предпочтительным образом предлагаемый сплав содержит менее 10% элементов, добавленных к цирконию.

Такие материалы, то есть сплавы, которые в основном называют циркалоями, являются более простыми в получении, поскольку условия кристаллизации в меньшей степени возмущаются теми элементами сплава, которые присутствуют в нем в относительно небольших количествах.

В соответствии с первым способом осуществления предлагаемого изобретения варочная поверхность для пищевых продуктов, используемая в кухонной домашней посуде или в варочном устройстве, изготавливается путем нанесения слоя покрытия соответствующей толщины из металлического материала на некоторую подложку. Нанесение этого слоя покрытия может быть выполнено тем или иным из перечисленных ниже способов: термическое напыление порошка с соответствующими гранулометрическими характеристиками, осаждение при помощи электрофореза микронного или субмикронного порошка, катодное распыление массивной мишени. В этом последнем случае упомянутая мишень может быть получена путем соединения на подложке из меди одного или нескольких листов или пластин материалов, имеющих требуемый химический состав, причем упомянутые листы или пластины формируются либо путем спекания порошка или термического напыления порошка, либо методом литья. В общем случае могут быть использованы любые известные технологии физического осаждения в парообразной фазе. Другие технологии, такие как горячее прессование или осаждение путем электролиза, также могут быть использованы.

Преимущество такого варианта выполнения варочной поверхности состоит в использовании относительно небольшого количества материала и в возможности присоединения материала небольшой толщины к подложке с целью реализации варочной поверхности.

В то же время все эти технологии позволяют получить покрытия, обладающие сильным сцеплением с подложкой, на которую эти покрытия нанесены. Таким образом, опасность отслоения покрытия в процессе эксплуатации сведена к минимуму.

В соответствии со вторым способом осуществления предлагаемого изобретения варочная поверхность для пищевых продуктов, используемая в кухонной домашней посуде или в варочном устройстве, изготавливается путем присоединения к подложке листа кристаллического металлического материала, имеющего требуемый химический состав. Преимуществом этого варианта является его приближение к известным способам соединения металлов, что дает возможность адаптировать для данного случая известные технологии без существенных специальных разработок.

Листы, изготовленные из циркониевого сплава, могут быть получены с использованием известных металлургических технологий, таких как прокатка слитка, полученного из расплавленной смеси металлов.

Присоединение листа покрытия к подложке может быть реализовано известным образом с использованием одной из следующих технологий: совместная прокатка, пайка, горячая штамповка. Также может быть рассмотрен вариант присоединения покрытия путем плакирования взрывом.

Предпочтительным образом лист покрытия и подложка после их соединения подвергаются операции формования путем штамповки или вытяжки. Упомянутая подложка может быть образована одним или несколькими металлическими листами, изготовленными, например, из следующих материалов: алюминий, нержавеющая сталь, чугун, обычная сталь или медь.

Другие преимущества, выявленные в процессе упомянутых выше испытаний, будут лучше поняты из приведенного ниже описания, где даются ссылки на приводимый в качестве иллюстрации и не являющийся ограничительным пример осуществления предлагаемого изобретения.

Этот пример осуществления предлагаемого изобретения касается нанесенного методом PVD на подложку из нержавеющей стали слоя покрытия из циркониевого сплава, называемого циркалой 2 (и имеющего в своем составе 1,5% олова, 0,14% железа, 0,10% хрома и 0,05% никеля). Поверхность этого слоя покрытия перед выполнением испытаний подвергается тщательной полировке, близкой к полировке оптического качества, для того чтобы сделать эту поверхность сопоставимой с другими подвергающимися испытаниям варочными поверхностями и обеспечить сравнимость результатов оценки простоты и легкости очистки таких поверхностей при использовании домашней кухонной посуды.

Система оценки простоты и легкости очистки позволяет дать количественную характеристику способности данной варочной поверхности приобрести свой исходный внешний вид после ее использования по назначению. Эта система количественной оценки содержит следующие этапы:

- испытуемая варочная поверхность локально покрывается смесью пищевых продуктов известного состава,

- после этого данная поверхность вместе с нанесенной на нее смесью пищевых продуктов прокаливается в печи в определенных условиях, например, при температуре 210°С на протяжении 20 минут,

- после охлаждения эта поверхность погружается на некоторое контролируемое время в водный раствор соответствующего моющего средства,

- затем к этой загрязненной поверхности при помощи специального обеспечивающего скобление устройства (плинометра) с определенным усилием прижимается абразивная мочалка, которая под действием этого устройства совершает возвратно-поступательные движения на протяжении заданного количества циклов,

- после этого процентная доля надлежащим образом очищенной при этом поверхности оценивается и характеризует простоту и легкость очистки исследуемой варочной поверхности.

Таким образом, испытания, проведенные на варочных поверхностях различных типов, позволяют произвести сравнительную оценку качества испытуемых поверхностей в отношении простоты и легкости их очистки.

Описанные выше испытания выполнялись при соблюдении одних и тех же параметров для каждого этапа реализации системы оценки, то есть для одной и той же смеси пищевых продуктов, для одной и той же площади нанесения этой пищевой смеси на испытуемую поверхность, для одной и той же температуры прокаливания и т.д.

В приведенной ниже таблице представлены сравнительные результаты, полученные для трех различных варочных поверхностей, а именно для поверхности из полированной нержавеющей стали, для квазикристаллической поверхности и для поверхности, покрытой слоем сплава типа циркалой 2, нанесенным на подложку из нержавеющей стали, как это было описано выше, после полировки этого слоя, в результате жестких испытаний с использованием смеси пищевых продуктов на основе молока и риса, которая считается трудной для очистки после пригорания. Таким образом, данное испытание позволяет выявить различия между качеством очистки испытуемых поверхностей.

 Полированная нержавеющая стальКвази-кристаллическое
покрытиеПолированный циркалой 2 на подложке из нержавеющей сталиКоличество удаленного пригоревшего остатка30%40%80%

Приведенная таблица демонстрирует преимущество циркониевого сплава типа циркалой 2, нанесенного на подложку из нержавеющей стали. Другие испытания, проведенные с использованием подложки, изготовленной из алюминия, демонстрируют аналогичные результаты.

Здесь следует отметить, что количество абразивных циклов, выполняемых на плинометре, было зафиксировано на уровне 15. Это относительно небольшое количество циклов наглядно выявляет качество простоты и легкости очистки поверхности, выполненной в соответствии с предлагаемым изобретением, поскольку даже в этом случае на ней остается не более 20% загрязненной поверхности после 15 возвратно-поступательных движений абразивной мочалки.

Испытания, повторяющиеся после полной очистки данной поверхности, показывают, что простота и легкость очистки предлагаемого сплава при этом практически не ухудшаются.

Предпочтительным образом в процессе нанесения слоя покрытия азотирование этого слоя осуществляется путем добавления азота. Такое азотирование также может быть применено в процессе другого, отличного от предыдущего, способа изготовления путем соответствующей термической обработки с последующим изготовлением этого слоя. Азотирование позволяет повысить твердость слоя покрытия, что придает варочной поверхности наилучшую устойчивость к истиранию.

Для повышения твердости слоя сплава также могут быть использованы другие технологии термической обработки. Для циркониевых сплавов типа циркалоев можно использовать закалку в воде перед областью b. Можно также использовать закалку в твердой фазе при помощи лазера или эквивалентных средств.

В процессе осуществления предлагаемого изобретения подразумевается использование подложки, причем эта подложка в данном случае состоит из одного или нескольких металлических листов, изготовленных из следующих материалов: алюминий, нержавеющая сталь, чугун, обычная сталь или медь. Однако данное изобретение не ограничивается реализацией слоя покрытия относительно небольшой толщины из металлического кристаллического соединения, как об этом было сказано выше, нанесенного или присоединенного к относительно толстой подложке, но имеет целью также и реализацию массивного материала, содержащего или не содержащего подложку, причем эта подложка, если она присутствует, не играет роль механической опоры для упомянутого слоя, но выполняет другую функцию, в частности функцию распределения тепла для домашней кухонной посуды (сковорода, кастрюля и т.п.), установленной на источник тепла.

Предлагаемое изобретение относится к варочной поверхности для пищевых продуктов, используемой в кухонной домашней посуде или в варочном устройстве. Варочная поверхность изготовлена из металлического сплава циркония с, по меньшей мере, одним другим металлом. Причем в этом сплаве содержание циркония составляет, по меньшей мере, 75%. Технический результат заявленного изобретения заключается в устранении недостатков предыдущего уровня техники в данной области, а также повышении устойчивости к коррозии и легкости очистки. 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Варочная поверхность для пищевых продуктов, используемая в кухонной домашней посуде или в варочном устройстве, отличающаяся тем, что она изготовлена из металлического сплава циркония с, по меньшей мере, одним другим металлом, причем в этом сплаве содержание циркония составляет, по меньшей мере, 75%.2. Варочная поверхность по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый сплав содержит менее 10% элементов, добавленных к цирконию.3. Варочная поверхность по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что ее получают путем нанесения слоя металлического материала соответствующей толщины на подложку.4. Варочная поверхность для пищевых продуктов по п.3, отличающаяся тем, что слой покрытия реализован при помощи катодного распыления массивной мишени.5. Варочная поверхность по п.4, отличающаяся тем, что упомянутая мишень формируется путем соединения на подложке из меди одного или нескольких листов или пластин материалов, имеющих требуемый химический состав, причем упомянутые листы или пластины изготавливают либо путем спекания порошка или термического напыления порошка, либо методом литья.6. Варочная поверхность по одному из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что она получена путем присоединения к подложке листа кристаллического металлического материала, имеющего требуемый химический состав.7. Варочная поверхность по п.6, отличающаяся тем, что упомянутый лист покрытия изготавливают путем прокатки слитка, полученного из расплавленной смеси металлов.8. Варочная поверхность по п.6, отличающаяся тем, что упомянутое присоединение листа покрытия к подложке может быть реализовано с использованием одной из следующих технологий: совместная прокатка, пайка, горячая штамповка.9. Варочная поверхность по п.6, отличающаяся тем, что упомянутый лист и упомянутая подложка подвергаются после их соединения операции формования путем штамповки или вытяжки.10. Варочная поверхность по п.3, отличающаяся тем, что упомянутая подложка образована одним или несколькими металлическими листами, изготовленными из следующих материалов: алюминий, нержавеющая сталь, чугун, обычная сталь или медь.