CN118401155A - 聚合物底层-基于具有高热机械性能的树脂(peek、pes、pai、pbi等)的配方,用于增强氟化涂层的机械性能,特别是耐热性 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属载体上不粘涂层的连接底层,其特征在于,连接底层包含:a)占底层的总重量的20重量%至80重量%的选自由聚芳醚酮(PAEK)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚苯并咪唑(PBI)组成的组中的一种或多种聚合物,其中PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比为1:1至15:1,b)占底层的总重量的至少20重量%,优选至少25重量%的选自由聚苯硫醚(PPS)和聚醚砜(PES)组成的组中的一种或多种聚合物,c)占底层的总重量的小于40重量%,优选小于30重量%,优选为5至25重量%的增强无机填料,d)占底层的总重量的0至5重量%一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂,e)可选地,一种或多种颜料。
Description
技术领域
本发明适用于烹饪制品和电烹饪器具的烹饪表面的不粘涂层领域。
背景技术
涂有PTFE(聚四氟乙烯)的烹饪用品在市场上很受欢迎,因为它们允许烹饪只需要很少或不需要添加脂肪,而且易于维护。然而,这些涂层的固有弱点是机械抗性低,特别是在高温时。
为了克服这一点,提出了许多技术解决方案,其中包括用硬质填料或插入无机或有机类型的硬质底层来加强涂层。
对于用硬质有机或无机填料增强的底漆,实际上观察到耐磨性有显著改善,但在烹饪猪排骨等食品或使用金属刮勺时也观察到对金属的影响。
对于无机硬基,例如由搪瓷或其他金属氧化物制成的无机硬基,耐磨性进一步提高,冲击问题受到限制,但无法消除。
有机聚合物底层也是已知的。这些底层实际上允许显着减少刮痕的外观,或甚至消除它。因此,这一策略是非常令人关注的。使用的聚合物通常是具有高耐热性和高熔点的热塑性塑料,例如聚芳醚酮,特别是氧-1,4-亚苯基-氧-1,4-亚苯基-羰基-1,4-亚苯基或PEEK,或者亚苯基硫化物。
PEEK聚合物在烹饪制品中是令人关注的,因为它在260℃的使用条件下具有高熔点(343℃)和优异的热稳定性。
可以通过以下涂覆技术从这类聚合物中获得底层:喷涂、辊涂、幕涂、移印、丝网印刷、热投影、静电喷涂、喷墨。
在申请WO 2000/54895中,使用仅由PEEK(粒径在5μm至100μm之间,d50优选为20μm)组成的底层沉积在金属衬底上,覆盖制品表面的60%至95%,然后覆盖有单层或多层不粘涂层,基于氟树脂和氟共聚物。PEEK底层通过移印或丝网印刷或以分散体形式喷涂而沉积。
这种PEEK层的厚度包括在5μm到100μm之间。
上述方法的缺点是需要对基于PEEK的氟化涂层进行二次烘烤。第一次烹饪需要高于构成底层的聚合物的熔点的温度(即PEEK在380至400℃之间),以便其粘附在金属衬底上。然后,制品必须显著冷却,这在时间和精力方面非常昂贵,但为了能够在高温(>420℃)下第二次烘烤期间涂敷将要烧结的连续氟化层,这是至关重要的。
在申请WO 2010/130954中,描述了一种形成连续网络的硬质底层,该硬质底层不连续地沉积在烹饪制品的内部底部。构成该层的材料是陶瓷(氧化铝-钛混合物)或金属或聚合物(PAI、PEI、PI、PES、PPS、PEK或PEEK)。由这种材料覆盖的烹饪制品的表面包括在30%和80%之间,沉积液滴之间的尺寸由包括在2μm和50μm之间。该硬质层的表面的粗糙度Ra为2μm至12μm,优选4μm至8μm。
这种材料通过火焰喷涂方法以粉末形式喷涂,粒径优选地包括在20μm和45μm之间。
在粉末沉积之前,必须通过180℃以上的喷涂火焰对金属衬底进行强力预热。
氟化层在沉积冷却至室温后通过喷涂沉积。然后在430℃进行一次烧结。
在FR 2871038专利中,提到了使用PEEK底层,将PAI树脂和氟化树脂沉积在金属衬底上,然后覆盖有一层或多层不粘涂层,在这些上层中不存在PEEK。
该底层由PAI、PEEK和PTFE的混合物组成,使得PTFE包括在9和15%/w之间,PAI树脂包括在4和5%/w之间。
在所有情况下,最终氟化膜中干物质中的PEEK水平约为0.12%至1.1%/w的量级,优选0.12%至0.9%/w。
PEEK粉末的粒径D50为5至35μm。
在所有情况下,涂层的第一涂都含有氟化物树脂。
这种液体涂层通过喷涂沉积。然后通过喷涂沉积同样含有一种或多种底漆的氟化涂层的上层。所有这些层的烧结都是在400至420℃的一次烘烤中进行。
这种涂敷方法的缺点是,PEEK树脂在第一层中的含量非常低,不能达到足够的机械性能来具有防刮伤涂层。
在申请WO 00/054896中,提到了使用不含氟化树脂的PEEK底层,该底层由至少50重量%的PEEK粉末组成,因此由PEEK覆盖的表面包括在制品表面的60%和95%之间。
该底漆含有至少50%的PEEK,也可含有与其他纯热稳定树脂或混合热稳定树脂的混合物,如聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酮(PEK)、聚醚砜(PES)、聚酰胺酰亚胺(PAI)。
它还可以含有选自金属氧化物的填料:二氧化硅、云母或片状填料。它不包括任何氟化物树脂。
第一次烹饪在至少260℃的高温下进行,优选地大于或等于340℃以融化PEEK。
PEEK为粉末状,粒径在4μm至80μm之间,d50优选为20μm。该底层的厚度包括在5μm到100μm之间。
这种液体涂层通过喷涂沉积。然后通过喷涂沉积氟化涂层的上层,或甚至具有氟化面涂层的底漆。所有这些层的烧结在在两次烘烤中进行,第二次烘烤以烧结氟化涂层,温度在400℃至420℃之间。
在专利US 6,596,380 B1中,提到了一种防刮伤氟化涂层,其第一层含有至少50重量%的PEEK(优选在60%和95%之间),与热稳定聚合物树脂如PPS、PEI、PI、PAI及其混合物和填料如金属氧化物、二氧化硅、云母混合,且不含任何氟化树脂。该第一层的厚度包括在5和100μm之间。
PEEK是一种粒径为4μm至80μm的粉末,其d50约为20μm。
然而,获得这种涂层的方法必然涉及在400和420℃之间的二次烘烤/烧结。
定义
在本发明的含义内,“烹饪制品”应当被理解为指用于烹饪的物体。本发明意义内的烹饪制品包括被加热以烹饪或再加热由烹饪元件携带或包含在烹饪元件中的食品的物体和电烹饪器具。
“被加热以烹饪或再加热由烹饪元件携带或包含在烹饪元件中的食品的物体”的表述,在本发明的意义内,必须被理解为将由外部加热系统(例如烹饪炉)加热的物体,该物体能够将外部加热系统提供的热能传递给与所述物体接触的材料或食物。这种物品尤其可以是长柄平底锅、有柄平底锅、煎锅、用于干酪火锅或软干酪片的有柄小平底锅或有柄砂锅、双耳盖锅、炒锅、煎锅、煎饼的平底锅、汤锅、炖锅、烹饪模具。
“电烹饪器具”一词,在本发明的含义内,必须理解为用于烹饪的物体,配置成产生热量。
术语“配置成产生热量的物体”,在本发明的含义内,必须理解为具有其自身加热系统的加热物体。
这种物体尤其可以是烤架、烤盘、炊具或面包机槽、电煎饼机、烤干酪电锅具、干酪火锅电锅具、电烤架、电烤盘、电炊具、面包机。
发明内容
本发明描述了一种耐寒热刮伤的烹饪制品的制造,同时为不粘制品。
为了克服所有这些问题,发明人已经确定了一个最佳的连接底层。
该底层的配方还允许在标准条件下使用有限层数的涂层和一次烧结方法,这使得该工艺无需额外投资即可工业化。
然后通过喷涂涂敷上氟化层,获得优异的涂层剥离效果。在氟化层中也可能存在增强填料(氧化铝、碳化硅等)。所得涂层在420-430℃的一次烧结条件下生产。获得优异的抗刮伤性能,同时将涂层成本保持在工业可接受的价格。
这种类型的涂层可以显著提高涂层在室温和高温(180℃)下的抗刮伤性能,同时最大限度地减少方法成本并保持优异的剥离和粘附性能。
本发明第一目的涉及一种金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,其包括:
a)占底层的总重量的20重量%至80重量%的选自由聚芳醚酮(PAEK)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚苯并咪唑(PBI)组成的组中的一种或多种聚合物,其中PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比为1:1至15:1,
b)占底层的总重量的至少20重量%,优选至少25重量%的选自由聚苯硫醚(PPS)和聚醚砜(PES)组成的组中的一种或多种聚合物,
c)占底层的总重量的小于40重量%,优选小于30重量%,优选为5至25重量%的增强无机填料,
d)占底层的总重量的0至5重量%一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂,
e)可选地,一种或多种颜料。
本发明第二目的涉及一种烹饪制品(1),该烹饪制品包括金属载体(2),该金属载体具有用于烹饪食物的内表面(21),该内表面覆盖有根据本发明的连接底层(3),然后覆盖一层或多层不粘涂层。
本发明第三目的涉及一种用于制造烹饪制品(1)的方法,所述烹饪制品包括金属载体(2),该金属载体具有用于烹饪食物的内表面(21),该内表面覆盖有连接底层(3),然后覆盖一层或多层不粘涂层,其特征在于以下步骤:
i.提供包括两个相对面的金属载体(2)的步骤,
ii.成型所述载体(2)使其具有盖(3)形状的步骤,所述载体包括底部(211)和从底部(211)升高的侧壁(212),从而限定适于接收食物的凹形内表面(21)和凸形外表面(22),所述步骤ii)在生产所述连接底层(3)的步骤iv)之前进行,或者在生产所述不粘涂层的步骤v)之后进行,
iii.可选地,处理所述载体(2)的内表面(21)的步骤,以获得有利于底层(3)在所述载体(2)上的粘附的经处理的内表面
iv.在所述载体(2)的内表面(21)上沉积连接底层(3)的一个或多个连续层,包括
a)占底层的总重量的20重量%至80重量%的选自由聚芳醚酮(PAEK)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚苯并咪唑(PBI)组成的组中的一种或多种聚合物,其中PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比为1:1至15:1,
b)占底层的总重量的至少20重量%,优选至少25重量%的选自由聚苯硫醚(PPS)和聚醚砜(PES)组成的组中的一种或多种聚合物,
c)占底层的总重量的小于40重量%,优选小于30重量%,优选为5至25重量%的增强无机填料,
d)可选地,一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂,
e)可选地,一种或多种颜料。
v.在步骤(iv)中沉积的所述连接底层(3)上沉积一层或多层的基于氟碳树脂的不粘涂层,优选两层,
其特征在于,其总体上只包括在各层沉积之后T℃>400℃的一次烧结步骤(vi)。
具体实施方式
因此,本发明的目的是克服现有技术的缺点的连接底层、不粘涂层、烹饪制品和制造这种制品的方法。
本发明第一目的涉及一种金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,其包括:
a)占底层的总重量的20重量%至80重量%的选自由聚芳醚酮(PAEK)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚苯并咪唑(PBI)组成的组中的一种或多种聚合物,其中PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比为1:1至15:1,
b)占底层的总重量的至少20重量%,优选至少25重量%的选自由聚苯硫醚(PPS)和聚醚砜(PES)组成的组中的一种或多种聚合物,
c)占底层的总重量的小于40重量%,优选小于30重量%,优选为5至25重量%的增强无机填料,
d)占底层的总重量的0和5重量%之间,优选0至4重量%,特别优选0至3重量%的一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂,
e)可能是一种或多种颜料。
有利地,当聚合物a)占根据本发明的底层的20至40%时,PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比包括在6:1和12:1之间。
有利地,当聚合物a)占根据本发明的底层的40至80%时,PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)重量比包括在12:1和15:1之间。
有利地,聚合物b)占底层总重量的25至40%,优选25至35%。
聚合物a)和聚合物b)的重量比有利地在2:5和2:3之间,优选在1:2和1:3之间。
在一个特定实施例中,根据本发明的金属载体上的不粘涂层的连接底层不包括碳氟化合物或丙烯酸树脂,特别是不包括氟碳树脂,有利地不包括PTFE。
有利地,颜料e)占底层总重量的小于30%,优选地小于20%。
有利地,聚芳醚酮(PAEK)选自由以下组成的组中:聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK),特别优选是PEEK。
有利地,聚合物(a)选自由聚芳醚酮(PAEK)和聚酰胺酰亚胺(PAI)及其混合物组成的组中。特别优选的是,(a)部分是PAEK和PAI聚合物的混合物。
有利地,聚合物(a)选自由聚醚醚酮(PEEK)和聚酰胺酰亚胺(PAI)及其混合物组成的组中。特别优选的是,(a)部分是PEEK和PAI聚合物的混合物。
有利地,聚合物(b)是聚醚砜(PES)。
在本发明的优选实施例中,部分(a)和(b)是由PEEK、PAI和PES聚合物组成的混合物。
增强无机填料优选选自由金属氧化物、碳化物、氮化物,优选氧化铝、碳化硅和气相二氧化硅组成的组中。
氟碳树脂优选选自由以下组成的组中:聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚(PFA)共聚物、四氟乙烯和六氟丙烯(FEP)共聚物及其混合物,特别优选包含PTFE。
丙烯酸树脂有利地选自由以下组成的组中:不同单体与其它丙烯酸类单体乳液聚合形成的聚合物。
有机或无机颜料选自由本领域技术人员已知的颜料粉末组成的组中,例如二氧化钛、炭黑、石墨、某些热致变色颜料如氧化铋、氧化钒或其它有机苯颜料。
根据本发明的金属载体上的不粘涂层的连接底层可以进一步包含一种或多种溶剂,其优选地为极性非质子,优选未标记,例如N-甲酰吗啉(NFM)、N-甲基咪唑(NMI)、N-丁基吡咯烷酮(NBP)、二甲基亚砜(DMSO)或醇溶剂,例如丙二醇(PPG)、二甘醇。
根据本发明的金属载体上的不粘涂层的连接底层可以进一步包含一种或多种表面活性剂。
根据本发明的金属载体上的不粘涂层的连接底层可以进一步包含一种或多种消泡剂。
在本发明优选实施例中,根据本发明的连接底层是由PEEK、PAI、PES、PTFE和任选的填料、丙烯酸树脂和颜料组成的混合物。
本发明的第二目的涉及一种烹饪制品的金属载体的涂层,其包括从金属载体上覆盖一层或多层不粘涂层的根据本发明的连接底层。
所述不粘涂层有利地基于氟碳树脂。
所述不粘涂层优选包括两层。
本发明第三目的涉及一种烹饪制品(1),该烹饪制品包括金属载体(2),该金属载体具有用于烹饪食物的内表面(21),该内表面覆盖有根据本发明的连接底层(3),然后覆盖一层或多层不粘涂层。
有利地,所述金属载体(2)是由铝或铝合金、铸铝、不锈钢、铸钢或铜制成的单层载体,或者由外到内由以下各层铁素体不锈钢/铝/奥氏体不锈钢或不锈钢/铝/铜/铝/奥氏体不锈钢构成的多层载体,或者由铸造铝盖、铝或铝合金构成的内衬不锈钢外底座。
应用本发明连接底层的所述金属载体(2)(圆盘或成形制品)可通过喷砂、喷丸、冲压、刷涂或化学侵蚀获得粗糙度。
连接底层(3)的厚度有利地包括在10和100μm之间,优选20和80μm之间,优选30和60μm之间。
根据本发明的烹饪制品(1)优选为煎锅或平锅。
本发明第三目的涉及一种用于制造烹饪制品(1)的方法,所述烹饪制品包括金属载体(2),该金属载体具有用于烹饪食物的内表面(21),该内表面覆盖有连接底层(3),然后覆盖一层或多层不粘涂层,其特征在于以下步骤:
i.提供包括两个相对面的金属载体(2)的步骤,
ii.成型所述载体(2)使其具有盖(3)形状的步骤,所述载体包括底部(211)和从底部(211)升高的侧壁(212),从而限定适于接收食物的凹形内表面(21)和凸形外表面(22),所述步骤ii)在生产所述连接底层(3)的步骤iv)之前进行,或者在生产所述不粘涂层的步骤v)之后进行,
iii.可选地,处理所述载体(2)的内表面(21)的步骤,以获得有利于底层(3)在所述载体(2)上的粘附的经处理的内表面
iv.在所述载体(2)的内表面(21)上沉积连接底层(3)的一个或多个连续层,包括
a)占底层的总重量的20重量%至80重量%的选自由聚芳醚酮(PAEK)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚苯并咪唑(PBI)组成的组中的一种或多种聚合物,其中PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比为1:1至15:1,
b)占底层的总重量的至少20重量%,优选至少25重量%的选自由聚苯硫醚(PPS)和聚醚砜(PES)组成的组中的一种或多种聚合物,
c)占底层的总重量的小于40重量%,优选小于30重量%,优选为5至25重量%的增强无机填料,
d)可选地,一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂,
e)可选地,一种或多种颜料。
v.在步骤(iv)中沉积的所述连接底层(3)上沉积一层或多层的基于氟碳树脂的不粘涂层,优选两层,
其特征在于,其总体上只包括在各层沉积之后T℃>400℃的一次烧结步骤(vi)。
一种用于制造烹饪制品(1)的方法,所述烹饪制品包括金属载体(2),该金属载体(2)具有用于烹饪食物的内表面(21),该内表面覆盖有连接底层(3),然后覆盖有一层或多层不粘涂层,该方法不包括两个烧结步骤或两个烹饪步骤。根据本发明的制造方法不包括三个烧结步骤或三个烹饪步骤。根据本发明的制造方法包括通过烧结烹饪的一次步骤。
在一个优选实施例中,在步骤iv中沉积的连接底层(3)包含0至5%,优选0至4%,特别优选0至3%的一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂。
在特定实施例中,在步骤iv中沉积的连接底层(3)不包含任何氟碳树脂,特别是不含PTFE。
有利地,步骤i.的金属载体(2)为圆盘形。
有利地,连接底层(3)通过喷涂、涂覆、丝网印刷或滚筒沉积。
有利地,烧结温度包括在400℃和440℃之间。
附图说明
图1:热刮刀试验的照片
3个旋转金属尖端在烹饪制品的内侧的涂层上,烹饪制品放置在热源上。
图2:根据本发明的烹饪制品的示意图
实例
1)对涂层进行性能试验
机械耐久性评估试验——抗刮伤性
使用热刮刀试验评估此涂层的优异机械性能。
该试验方法使用由3个硬尖端(圆珠笔)组成的移动系统评估涂层的抗刮伤性能。这种试验也被称为“虎爪”诱发绕其轴线的旋转,并描述了涂层表面上的周期性运动。试验在加热下进行。涂层的降解(金属上出现斑点、刮伤、涂层分层)在不同的时间周期后通过视觉评估。
前几次循环后,用炭化奶进行剥离试验。
此试验最终允许评估三个输出数据:
-试验时间(持续时间)后金属表面或氟化中间涂层上的氟化涂层分层。
-金属上刮伤的外观:试验时间(持续时间)后金属上的刮伤。
-在试验时间(持续时间)剥离的损失(AA=0)。
评估喷丸铝基底上一层半制成或底漆的耐腐蚀性
关于上面第3点,有一个试验。
不粘涂层在喷砂铝基底上的耐腐蚀性是通过评估其对盐向腐蚀金属衬底扩散的抗性来评估的。
为此,我们如下继续:
-涂有氟化涂层的基底在沸腾的盐水溶液中浸泡20小时。这种盐水溶液含有10重量%的氯化钠。本试验的规程是AFNOR NFD21-511$3.3.5标准中定义的规程,
-在每次浸泡结束时,都要对涂层的最终外观进行目视检查,包括记录是否存在腐蚀痕迹(用肉眼或双目放大镜进行目视观察)。在实践中,这涉及到检测可能存在的痕迹,如大面积水泡、涂层下的白色痕迹。
-观察后根据ISO 2409标准进行网格试验。
评估光滑铝基底上一层半制成或底漆的粘附性
根据ISO 2409标准进行标准化网格试验,然后将涂层制品浸泡18小时(交替进行3个3小时周期在沸水中和3个3小时周期在200℃的油中)。然后观察不粘涂层是否出现任何脱粘现象。
等级如下:没有方格脱粘获得等级100(附着力优异);发生脱粘时,记录的数值等于等级100减去脱粘的方格数
2)示例性实施例:
载体
-然后,喷砂或喷丸铝载体经过适当的表面处理,以消除有机污染物。
原料
-杂环聚合物树脂:
ο聚酰胺-酰亚胺(PAI)树脂(29%干提取物)在N-丁基吡咯烷酮(NBP)中,
ο粉末状树脂:聚酰胺(90%干提取物)在N-甲基吡咯烷酮(NMP/水)中,参考SOLVAY,等级TORLON AI10LS,
ο溶剂中的树脂:9%聚苯并咪唑(PBI)在二甲基乙酰胺(DMAc)中。
-其他芳族聚合物树脂:
ο聚醚醚酮(PEEK)粉末树脂,来自VICTREX的Vicote704,d50为10μm的聚合物粉末,
οPEKK粉末树脂,来自Arkema的KEPSTAN 7002PT,d50为20μm,
οPEKK粉末树脂,来自Arkema的KEPSTAN 6002PT,d50为50μm,
ο聚醚砜(PES)粉末树脂,来自SOLVAY的微粉化等级,d50为40μm的聚合物粉末。
-氟化聚合物树脂(用UltraTurrax在PPG中以20%预分散,20000rpm):
ο来自3M/DYNEON的PTFE粉末:TF 9207Z,
ο来自3M/DYNEON的FEP粉末:6233PZ。
-无标记极性非质子溶剂(即本发明意义上的无毒):
οN-甲酰吗啉(NFM),
οN-甲基咪唑(NMI),
οN-丁基吡咯烷酮(NBP)。
-酒精溶剂
ο丙二醇:PPG,
ο二甘醇:丁基二甘醇。
-表面活性剂和消泡剂
ο来自Evonik的Tegofoamex K7,
ο来自Clariant的Genapol X089。
-加强填料:
ο氧化铝,CAHP-F240等级(d50粒径:50μm),
ο碳化硅,SIKA 400等级,SIKA 320等级,
ο热解二氧化硅,
οMICA MILL200/325。
-颜料:
ο黑色100,
ο蓝色CM13,
ο聚苯砖红色(磨损指示器),
ο钛,
ο滑石,
ο石墨。
-丙烯酸树脂:
οModarez PW336:30%丙烯酸聚合物水溶液,
οRohagit SD 15:30%丙烯酸聚合物水溶液。
实例1:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下所述,是实例1的连续层SCD1(SCD=连接底层)。
基于杂环聚合物与胺和未标记极性非质子溶剂制备水性半制成组合物SF1。
生产一种水性半制成组合物SF1,包括以下化合物,它们各自的量如下所示:
| PAI树脂(29%干提取物)在NBP中 | 327.9g |
| NBP | 117.7g |
| 三乙基胺 | 32.8g |
| 去离子水 | 521.6g |
| 总计 | 1000.0g |
PAI的实施包括通过获得聚酰胺-酰胺酸盐向水相过渡的步骤。该步骤在品牌的球磨机中,在室温下,在胺的存在下进行。
这样得到的水性组合物SF1的特性如下:
-理论干提取物:9.5%
-在组合物中测定的干提取物:9.3%
罐磨机工作原理(机械磨削)
原理
球磨包括装入装有待磨样品的罐子和所谓的磨球,并绕其轴线以一定的速度旋转罐子。罐子的旋转一般使用滚筒机进行。样品可以干燥形式研磨或分散在合适的溶剂中(例如水、酒精或溶剂中)。分散体还可能含有某些佐剂(如分散剂或消泡剂)。
半制成组合物SF2的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF2。
使用ultra-turax系统将醇(PPG)和PTFE粉末以极高的速度进行预分散,然后加入到混合物中,例如:
实例1的SCD1底层的组成
最后一步在Rayneri型分散器中进行,得到下面的连接底层:
这样得到的实例1的底层SCD1的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:PEEK/PAI/PES/填料/PTFE:19/3/23/25/30:
-理论干提取物:40.7%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:50秒
实例1的该层SCD1的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整体最终在430℃加热11分钟,也就是说,在各层沉积之后,该工艺只包括T℃>400℃的一次烧结步骤。组成情况如下:
中间涂层(MD)的组成
面漆组成(F)
实例2:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积实例2的连续层SCD2。
罐磨机工作原理(机械磨削)
原理
球磨包括装入装有待磨样品的罐子和所谓的磨球,并绕其轴线以一定的速度旋转罐子。罐子的旋转一般使用滚筒机进行。样品可以干燥形式研磨或分散在合适的溶剂中(例如水、酒精或溶剂中)。分散体还可能含有某些佐剂(如分散剂或消泡剂)。
半制成组合物SF3的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF3。
实例2的底层SCD2的组成
最后一步在Rayneri型分散器中进行,得到下面的连接底层:
这样得到的实例2的SCD2底层的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:PEEK/PAI/PES/填料/丙烯酸树脂/颜料:19/3/23/30/5/20
-理论干提取物:41.1%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:45秒
实例2的该层SCD2的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整体最终在430℃加热11分钟,也就是说,在各层沉积之后,该方法只包括T℃>400℃的一次烧结步骤。
中间涂层和面漆的配方见上文。
实例3:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积实例3的连续层SCD3。
罐磨机工作原理(机械磨削)
原理
球磨包括装入装有待磨样品的罐子和所谓的磨球,并绕其轴线以一定的速度旋转罐子。罐子的旋转一般使用滚筒机进行。样品可以干燥形式研磨或分散在合适的溶剂中(例如水、酒精或溶剂中)。分散体还可能含有某些佐剂(如分散剂或消泡剂)。
半制成组合物SF4的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF4。
使用ultra-turax系统将醇(PPG)和PTFE粉末以极高的速度进行预分散,然后加入到混合物中,例如:
实例3的底层SCD3的组成
最后一步在Rayneri型分散器中进行,得到下面的连接底层:
这样得到的实例3的底层SCD3的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:PEEK/PAI/PES/填料/PTFE/颜料:17/3/25/15/30/10
-理论干提取物:41.1%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:2.10分
实例3的该层SCD3的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整体最终在430℃加热11分钟,也就是说,在各层沉积之后,该方法只包括T℃>400℃的一次烧结步骤。
中间涂层和面漆的配方见上文。
实例4:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积实例4的连续层SCD4。
罐磨机工作原理(机械磨削)
原理
球磨包括装入装有待磨样品的罐子和所谓的磨球,并绕其轴线以一定的速度旋转罐子。罐子的旋转一般使用滚筒机进行。样品可以干燥形式研磨或分散在合适的溶剂中(例如水、酒精或溶剂中)。分散体还可能含有某些佐剂(如分散剂或消泡剂)。
半制成组合物SF5的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF5。
实例4的底层SCD4的组成
最后一步在Rayneri型分散器中进行,得到下面的连接底层:
这样得到的实例4的底层SCD4的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:PEEK/PAI/PES/填料/丙烯酸树脂/颜料:17/3/25/30/5/20
-理论干提取物:42.4%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:55秒
实例4的该层SCD4的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整体最终在430℃加热11分钟,也就是说,在各层沉积之后,该方法只包括T℃>400℃的一次烧结步骤。
中间涂层和面漆的配方见上文。
实例5:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积实例5的连续层SCD5。
罐磨机工作原理(机械磨削)
原理
球磨包括装入装有待磨样品的罐子和所谓的磨球,并绕其轴线以一定的速度旋转罐子。罐子的旋转一般使用滚筒机进行。样品可以干燥形式研磨或分散在合适的溶剂中(例如水、酒精或溶剂中)。分散体还可能含有某些佐剂(如分散剂或消泡剂)。
半制成组合物SF6的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF6。
使用ultra-turax系统将醇(PPG)和PTFE和FEP粉末以极高的速度进行预分散,然后加入到混合物中,例如:
实例5的底层SCD5的组成
最后一步在Rayneri型分散器中进行,得到下面的连接底层:
这样得到的实例5的底层SCD5的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:
PEEK/PAI/PES/Filler/PTFE/FEP:19/3/23/25/25/5
-理论干提取物:41.0%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:1分50
实例5的该层SCD5的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整体最终在430℃加热11分钟,也就是说,在各层沉积之后,该方法只包括T℃>400℃的一次烧结步骤。
中间涂层和面漆的配方见上文。
实例6:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积实例6的连续层SCD6。
半制成组合物SF7的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF7。
实例6的底层SCD6的组成
最后一步在Rayneri型分散器中进行,得到下面的硬底层:
这样得到的实例6的底层SCD6的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:
PEEK/PAI/PES/:75/5/20
-理论干提取物:38.5%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:1分40秒
实例6的该层SCD6的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整体最终在430℃加热11分钟,也就是说,在各层沉积之后,该方法只包括T℃>400℃的一次烧结步骤。
中间涂层和面漆的配方见上文。
实例7:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积实例7的连续层SCD7。
半制成组合物SF8的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF8。
使用ultra-turax系统将醇(PPG)和PTFE粉末以极高的速度进行预分散,然后加入到混合物中,例如:
实例7的底层SCD7的组成
最后一步在Rayneri型分散器中进行,得到下面的硬底层:
这样得到的实例7的底层SCD7的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:
PEEK/PAI/PES/填料/PTFE/颜料:42/3/20/10/20/5
-理论干提取物:40.3%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:2分40秒
实例7的该层SCD7的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整体最终在430℃加热11分钟,也就是说,在各层沉积之后,该方法只包括T℃>400℃的一次烧结步骤。
中间涂层和面漆的配方见上文。
对比例1:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积对比例1的连续层SCD8。
半制成组合物SF9的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF9。
使用ultra-turax系统将醇(PPG)和PTFE粉末以极高的速度进行预分散,然后加入到混合物中,例如:
对比例1的底层SCD8的组成在Rayneri型分散器中进行,得到下面的硬底层:
这样得到的对比例1的底层SCD8的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:
PEEK/PAI/填料/PTFE:42/3/20/35
-理论干提取物:41.2%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:1分0
对比例1的该层SCD8的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整个最终在430℃加热11分钟。
中间涂层和面漆的配方见上文。
对比例2:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,沉积如上所述的对比例1的连续层SCD8。
对比例1的该层SCD8的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
该底层加热至430℃持续11分钟,然后冷却至25-30℃,用于涂覆以下氟化层:
不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整个最终在430℃加热11分钟。
中间涂层和面漆的配方见上文。
该完整涂层在430℃下经历两次烧结循环。
对比例3:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积对比例3的连续层SCD9。
半制成组合物SF10的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF10。
对比例3的底层SCD9的组成在Rayneri型分散器中进行,得到下面的硬底层:
这样得到的对比例3的底层SCD9的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:
PEEK/PAI/填料/丙烯酸树脂/颜料:42/3/30/5/20
-理论干提取物:41.0%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:55秒
对比例3的该层SCD9的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整个最终在430℃加热11分钟。
中间涂层和面漆的配方见上文。
对比例4:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积对比例4的连续层SCD10。
半制成组合物SF11的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF11。
对比例4的底层SCD10的组成在Rayneri型分散器中进行,得到下面的硬底层:
这样得到的对比例4的底层SCD10的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:
PEEK/填料/丙烯酸树脂/颜料:45/30/5/20
-理论干提取物:51.9%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:3分30秒
对比例4的该层SCD8的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整个最终在430℃加热11分钟。
中间涂层和面漆的配方见上文。
对比例6:
在成形铝盘(直径30cm)上,预先脱脂和砂磨以获得4~7μm(Ra)的粗糙度,如下沉积对比例6的连续层SCD11。
半制成组合物SF12的制备在球磨机中进行20分钟,得到下面的研磨膏,标记为SF12。
对比例6的底层SCD11的组成在Rayneri型分散器中进行,得到下面的硬底层:
这样得到的对比例6的底层SCD11的特性如下:
-聚合物树脂混合物的最终质量比如下:
PEEK/PAI/PES/填料/丙烯酸树脂/颜料:5/3/37/30/5/20
-理论干提取物:41.3%
-AFNOR CA6杯测定的粘度:45秒
对比例6的该层SCD11的厚度包括在50μm至100μm之间,优选40μm至60μm。
上述基底和连续底层涂有多层不粘涂层,由中间涂层(6–8μm)和面漆(14–18μm)组成,中间涂层在100℃下干燥4分钟。整个最终在430℃加热11分钟。
中间涂层和面漆的配方见上文。
3)提供的优势
下表清晰地显示了使用基于PEEK/PES/PAI的热稳定聚合物树脂混合物的底层所提供的优势,无论是否存在以下:
-氟化物树脂
-填料
-丙烯酸树脂
-颜料
基于氟化树脂的完整涂层与上层的抗粘附性良好。
对于底层厚度包括在50μm和100μm之间,优选在40μm和60μm之间的配置,所使用的试验(180℃的热刮刀)突出显示的刮伤的外观在很大程度上被推迟,甚至不存在。
该涂层在400-430℃的单一烧结条件下获得11分钟,同时保持对金属衬底的优异附着性能和层间粘附力。
Claims (18)
1.一种金属载体上不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述连接底层包含:
a)占所述底层的总重量的20重量%至80重量%的选自由聚芳醚酮(PAEK)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚苯并咪唑(PBI)组成的组中的一种或多种聚合物,其中PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比为1:1至15:1,
b)占所述底层的总重量的至少20重量%,优选至少25重量%的选自由聚苯硫醚(PPS)和聚醚砜(PES)组成的组中的一种或多种聚合物,
c)占所述底层的总重量的小于40重量%,优选小于30重量%,优选为5至25重量%的增强无机填料,
d)占所述底层的总重量的0至5重量%一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂,
e)可选地,一种或多种颜料。
2.根据权利要求1所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,聚芳醚酮(PAEK)选自由以下组成的组中:聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。
3.根据权利要求1或2所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述聚合物(a)选自由聚醚醚酮(PEEK)和聚酰胺酰亚胺(PAI)组成的组中。
4.根据权利要求1或2所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述聚合物(b)是聚醚砜(PES)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,(a)和(b)部分是由PEEK、PAI和PES聚合物组成的混合物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述增强无机填料选自由金属氧化物、碳化物、氮化物,优选氧化铝、碳化硅或气相二氧化硅组成的组中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述氟碳树脂选自由以下组成的组中:聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯和全氟丙基乙烯基醚(PFA)的共聚物、四氟乙烯和六氟丙烯(FEP)的共聚物及其混合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述颜料选自由以下组成的组中:二氧化钛、炭黑、石墨、某些热致变色颜料如氧化铋、氧化钒或其它有机苯颜料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述连接底层还包含一种或多种溶剂,所述溶剂优选为极性非质子溶剂,优选为无标签溶剂。
10.根据前述权利要求中任一项所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述连接底层还包含一种或多种表面活性剂。
11.根据前述权利要求中任一项所述的金属载体上的不粘涂层的连接底层,其特征在于,所述连接底层还包含一种或多种消泡剂。
12.一种烹饪制品(1),包括金属载体(2),所述该金属载体(2)具有用于烹饪食物的内表面(21),所述内表面覆盖有根据权利要求1至11中任一项所述的连接底层(3),然后覆盖一层或多层不粘涂层。
13.根据权利要求12所述的烹饪制品(1),其特征在于,所述金属载体(2)是由铝或铝合金、铸铝、不锈钢、铸钢或铜制成的单层载体,或者由外到内由以下各层铁素体不锈钢/铝/奥氏体不锈钢或不锈钢/铝/铜/铝/奥氏体不锈钢构成的多层载体,或者由铸造铝盖、铝或铝合金构成的内衬不锈钢外底座。
14.根据权利要求12或13所述的烹饪制品(1),其特征在于,所述连接底层(3)的厚度包括在10和100μm之间,优选20和80μm之间,优选30和60μm之间。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的烹饪制品(1),其特征在于,所述烹饪制品是煎锅或平锅。
16.一种用于制造烹饪制品(1)的方法,所述烹饪制品包括金属载体(2),所述金属载体具有用于烹饪食物的内表面(21),所述内表面覆盖有连接底层(3),然后覆盖一层或多层不粘涂层,其特征在于以下步骤:
i.提供包括两个相对面的金属载体(2)的步骤;
ii.成型所述载体(2)使其具有盖形状的步骤,所述载体包括底部(211)和从所述底部(211)升高的侧壁(212),从而限定适于接收食物的凹形内表面(21)和凸形外表面(22),所述步骤ii)在生产所述连接底层(3)的步骤iv)之前进行,或者在生产所述不粘涂层的步骤v)之后进行;
iii.可选地,处理所述载体(2)的内表面(21)的步骤,以获得有利于底层(3)在所述载体(2)上的粘附的经处理的内表面;
iv.在所述载体(2)的内表面(21)或底部(211)上沉积所述连接底层(3)的一个或多个连续层,所述连接底层包括
a)占所述底层的总重量的20重量%至80重量%的选自由聚芳醚酮(PAEK)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚苯并咪唑(PBI)组成的组中的一种或多种聚合物,其中PAEK:(PEI+PI+PAI+PBI)的重量比为1:1至15:1,
b)占所述底层的总重量的至少20重量%,优选至少25重量%的选自由聚苯硫醚(PPS)和聚醚砜(PES)组成的组中的一种或多种聚合物,
c)占所述底层的总重量的小于40重量%,优选小于30重量%,优选为5至25重量%的增强无机填料,
d)可选地,一种或多种碳氟化合物或丙烯酸树脂,
e)可选地,一种或多种颜料。
v.在步骤(iv)中沉积的所述连接底层(3)上沉积一层或多层的基于氟碳树脂的不粘涂层,优选两层,
其特征在于,其总体上只包括在各层沉积之后T℃>400℃的一次烧结步骤(vi)。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述粘附底层(3)通过喷涂、涂覆、丝网印刷或滚筒沉积。
18.根据权利要求16至17中任一项所述的方法,其特征在于,所述烧结温度包括在400℃和440℃之间。
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