Легко очищаемая рабочая поверхность для жарки и варки блюд и электробытовой прибор, содержащий такую поверхность

Изобретение относится к промышленным изделиям широкого потребления, предназначенным для приготовления, варки или жарки продуктов питания, и, более конкретно, к рабочей поверхности для жарки или варки, входящей в состав изделий для жарки или варки и находящейся в контакте с обрабатываемыми продуктами. Изобретение направлено на создание покрытия, более стойкого к механическим воздействиям, более долговечного и имеющего возможность легкой очистки. Рабочая поверхность, используемая в кухонной посуде или в аппаратах для варки или жарки, представляет собой металлическое соединение и содержит, в весовом соотношении, более 50% кобальта и, по меньшей мере, 18% хрома. 10 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Настоящее изобретение касается промышленных изделий широкого потребления, предназначенных для приготовления, жарки или варки продуктов питания и, более конкретно, касается рабочей поверхности для жарки или варки, входящей в состав указанных изделий и находящейся в контакте с обрабатываемыми продуктами питания.

В последнее время предпринимаются значительные усилия по облегчению процесса ежедневной готовки блюд. Среди наиболее успешных разработок, предпринятых в этом направлении, следует отметить создание покрытий на базе фтороуглеродных материалов, используемых в качестве покрытий адгезионного типа рабочих поверхностей кухонной посуды и получивших быстрое распространение в конце пятидесятых годов. Указанные покрытия стали всемирно известны после того, как способ, описанный в патенте FR 1120749, позволил обеспечить надежную фиксацию подобных покрытий на поверхности различных металлов, таких, например, как алюминий.

Следует, однако, отметить, что подобные покрытия оставались достаточно хрупкими. В этой связи предпринимались различные попытки максимально возможного повышения механической прочности слоя покрытия, нанесенного на слой подложки. Существуют многочисленные патенты, в которых описаны методы и средства, позволяющие повысить механическую прочность указанных покрытий в отношении царапания их поверхности и предусматривающие оказание определенного воздействия на покрытие и/или подложку. Тем не менее, все эти покрытия продолжали оставаться достаточно уязвимыми в случае приложения к ним часто повторяемых воздействий всевозможными заостренными или острозаточенными металлическими предметами, такими как ножи и вилки.

Параллельно проводились работы по созданию более прочных механических поверхностей, отличающихся к тому же повышенной легкостью очистки. Именно в результате подобных исследований появились покрытия, образуемые методом осаждения на подложку металлов (таких, как хром на нержавеющую сталь), или квазикристаллов, или неметаллов (солей кремниевой кислоты). Тем не менее, результаты подобных исследований все еще разочаровывают, особенно, если сравнить получаемые покрытия с покрытиями типа политетрафторэтилена.

Настоящее изобретение призвано устранить указанные недостатки, которыми страдали предыдущие разработки, и предложить рабочую поверхность для жарки или варки с улучшенными характеристиками, позволяющими облегчить чистку указанной поверхности и повысить ее коррозионную стойкость при одновременном сохранении хорошей механической прочности.

Настоящее изобретение касается рабочей поверхности жарки или варки продуктов питания кухонной посуды или аппарата для жарки или варки, отличающейся тем, что указанная рабочая поверхность представляет собой металлокристаллическое соединение, содержащее по весу по меньшей мере 50% кобальта и по меньшей мере 18% хрома.

Под выражением “металлокристаллическое соединение” следует понимать соединение, состоящее, главным образом, из металлов, находящихся в состоянии сплава друг с другом, но не в виде следов, которые могут, хотя и не умышленно, заноситься в конструкционный материал рассматриваемой рабочей поверхности в процессе ее изготовления.

Хорошо известны сплавы металлов на базе кобальта, такие как Алакрит®, известные, главным образом, благодаря их высокой антикоррозионной стойкости (главным образом, благодаря присутствию в них хрома), а также высокой прочностью к износу. Указанные сплавы используются, главным образом, в механике, при набивке сальников подшипников скольжения поршней. Некоторые марки этих сплавов используются в медицинской области при изготовлении имплантатов и протезов.

При исследовании указанных сплавов было неожиданно обнаружено в ходе испытаний поверхностей, изготовленных из сплавов с превалирующим содержанием кобальта и хрома, что указанные поверхности легко очищались, в частности от обугленных остатков продуктов питания, которые готовились на рассматриваемых поверхностях. Подобная легкость очистки может объясняться способностью рассматриваемых поверхностей легко отделять от себя обугленные остатки продуктов питания, образующиеся после их чрезмерной варки или жарки.

Преимуществом рассматриваемого изобретения является то, что металлокристаллическое соединение содержит, как минимум, по 5% одного или нескольких металлов, таких как: вольфрам, никель, молибден. Внесение в сплав этих конструкционных материалов позволяет, в первую очередь, повысить твердость сплава, что сообщает повышенную прочность покрытию, особенно в отношении механических ударов.

В предпочтительном способе осуществления изобретения сплав содержит по меньшей мере 60% кобальта, по меньшей мере 25% хрома и по меньшей мере 5% молибдена.

В соответствии с первым способом осуществления рассматриваемого изобретения рабочая поверхность для варки или жарки продуктов питания, предназначенная для использования в кухонной посуде или в аппарате для жарки или варки, получается методом осаждения на подложку слоя соответствующей толщины конструкционного материала на базе металла. Указанное осаждение рассматриваемого материала может быть получено разными способами. Среди этих способов могут быть названы следующие: способ теплового напыления порошка соответствующего гранулометрического состава, способ осаждения электрофорезом порошка микроскопического или субмикроскопического гранулометрического состава, способ катодного распыления массивной мишени. В последнем случае рассматриваемая мишень может быть получена путем присоединения к одной и той же подложке из меди одного или нескольких листов или пластин материала искомого состава, причем указанные листы или пластины получают путем фриттирования порошка или теплового напыления порошка либо методом литья. В общем случае может быть использован любой способ физического осаждения в паровой фазе. Кроме того, могут также использоваться и другие технологии, такие, например, как прессование в горячем состоянии или электролизное осаждение.

Преимуществом этого первого способа осуществления рассматриваемого изобретения, заключающегося в получении покрытия, является то, что он позволяет разместить на подложке тонкий слой материала с целью получения поверхности для жарки или варки.

Все перечисленные технологии позволяют дополнительно получить покрытия, отличающиеся повышенной силой сцепления с подложками, на которую они нанесены. Благодаря этому опасность отслаивания покрытия от подложки в процессе использования изделия с указанным покрытием сводится к минимуму.

В соответствии со вторым способом осуществления рассматриваемого изобретения рабочая поверхность для варки или жарки продуктов питания, предназначенная для использования в кухонной посуде или в аппарате для жарки или варки, получается методом присоединения к подложке листа из металлокристаллического соединения требуемого состава. Преимуществом этого второго способа получения покрытия является то, что он позволяет максимально приблизиться к известным способам, что позволяет, в свою очередь, применить известные технологии без необходимости проводить их значительную доработку.

Присоединение листа покрытия к подложке может быть выполнено одним из следующих способов: соединением развальцовкой, пайкой, горячей штамповкой, выполняемыми в соответствии с известными технологиями.

К преимуществу рассматриваемого способа осуществления изобретения следует отнести то, что и лист покрытия и сама подложка подвергаются после их соединения друг с другом операции формовки методом штамповки. Что касается самой подложки, то она может состоять из одного или нескольких листов, изготовленных из материала на базе следующих металлов: алюминия, нержавеющей стали, чугуна, стали, меди.

Другие преимущества, проявившиеся в процессе испытаний рассматриваемых поверхностей, станут хорошо понятными после ознакомления с описанием, приведенным ниже в качестве одного из возможных примеров, иллюстрирующего настоящее изобретение, но не носящего какого-либо ограничительного характера.

Пример осуществления рассматриваемого изобретения касается осаждения методом PVD на подложку из алюминия покрытия из сплава, состоящего (в весовых процентах) из: 65% кобальта, 28% хрома, 5,5% молибдена, а также других элементов, содержание которых в сплаве ниже 1%. Одна сторона образца из этого сплава была подвергнута до проведения испытаний поверхностной механической обработке, что было сделано для того, чтобы придать указанной поверхности вид, аналогичный тому, который имеют другие поверхности, используемые для варки или жарки продуктов питания в домашних условиях, и получить, таким образом, возможность сравнить результаты очистки рабочих поверхностей испытуемого и контрольного образцов.

Использованная система оценки эффективности очистки рабочей поверхности варки или жарки позволяет дать количественную оценку способности последней вернуться к своему первоначальному состоянию после приготовления блюда. Указанная система оценки предусматривает проведение следующих этапов:

поверхность покрывается в отдельных местах смесью продуктов питания известного состава,

указанная смесь пережаривается до обугливания в печи, в которой поддерживаются заранее определенные условия нагрева например, в течение 20 минут в печи поддерживается температура 210°С,

после остывания рабочей поверхности с обуглившимися продуктами готовки ее погружают в течение контролируемого времени в раствор воды и моющего вещества,

затем загрязненная рабочая поверхность подвергается в течение заданного числа циклов протирке (с приложением заранее определенного усилия) абразивным тампоном, совершающим с помощью специального аппарата для абразивной обработки (плинометр) возвратно-поступательные перемещения,

площадь рабочей поверхности (в процентном отношении), оказавшаяся в результате всех перечисленных выше операций хорошо очищенной, замеряется и характеризует собой степень эффективности очистки поверхности жарки или варки.

Испытания, проводившиеся с различными типами поверхностей, позволяют таким образом дать сравнительную оценку последним с точки зрения их способности очищаться с помощью традиционных средств очистки.

Испытания всех образцов проводились с соблюдением одних и тех же параметров проведения каждого этапа системы оценки: то есть использовалась одна и та же смесь продуктов питания, одна и та же поверхность нанесения на испытываемую поверхность смеси продуктов питания и одна и та же температура доведения указанной смеси до состояния обугливания и так далее.

В нижеприведенную таблицу сведены результаты испытаний, проведенных на трех различных видах рабочих поверхностей, используемых для варки или жарки, а именно на поверхности из полированной нержавеющей стали, на поверхности из квазикристаллов и на поверхности из сплава кобальта с хромом, нанесенного на подложку из нержавеющей стали, причем после предварительной полировки испытываемых поверхностей, со строгим выполнением вышеуказанных этапов и с применением в качестве контрольной смеси продуктов питания смеси на базе молока и риса, известных тем, что в случае обугливания они представляют собой трудноудаляемый пригар. Проведение указанного теста позволяет выявить разницу в качестве очистки различных поверхностей.

	Полированная нержавеющая сталь	Квазикристаллы	Сплав на базе кобальта и хрома
Количество удаленного обуглившегося остатка	50%	60%	90%

Таблица демонстрирует преимущество результатов согласно варианту со сплавом кобальт-хром, осажденным на алюминиевую пластину, особенно, если сравнить эти результаты с результатами, полученными при испытаниях других поверхностей варки или жарки. Другие испытания, проведенные на подложке из нержавеющей стали, показали аналогичные результаты.

Следует отметить, что количество циклов абразивной обработки загрязненной поверхности, которые выполнял во время проведения испытаний аппарат плинометр, было выбрано равным 18. Такое невысокое количество циклов говорит о повышенной легкости очистки поверхности согласно изобретению, так как уже после 18 возвратно-поступательных перемещений абразивного тампона оставалось всего лишь 10% загрязненной поверхности.

Повторные испытания рассматриваемой поверхности, проведенные после полной ее очистки, показали, что эффективность очистки ни в коей мере не ухудшилась.

В тех случаях, когда для осуществления изобретения требуется использование подложки, последняя может состоять как из одного, так и из нескольких металлических листов, изготовленных из: алюминия, нержавеющей стали, чугуна, стали, меди.

1. Поверхность для варки или жарки продуктов питания, предназначенная для использования в кухонной посуде или в аппарате для варки или жарки, отличающаяся тем, что указанная поверхность представляет собой металлическое соединение и содержит, в весовом отношении, более 50% кобальта и, по меньшей мере, 18% хрома.

2. Поверхность по п.1, отличающаяся тем, что металлическое соединение содержит, по меньшей мере, 5 вес.% одного или нескольких металлов, в число которых входят вольфрам, никель, молибден.

3. Поверхность по п.1, отличающаяся тем, что металлическое соединение содержит в весовом отношении, по меньшей мере, 60% кобальта, по меньшей мере, 25% хрома и, по меньшей, мере 5% вольфрама.

4. Поверхность по п.3, отличающаяся тем, что металлическое соединение содержит в весовом отношении 65% кобальта, 28% хрома, 5,5% молибдена, причем содержание других элементов ниже 1%.

5. Поверхность по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанная поверхность получается путем осаждения на подложку слоя металлосодержащего материала соответствующей толщины.

6. Поверхность по п.5, отличающаяся тем, что осаждение металлосодержащего материала выполняют методом катодного распыления массивной мишени.

7. Поверхность по п.6, отличающаяся тем, что мишень получают путем присоединения к медной подложке одного или нескольких листов или пластин материала требуемого состава, причем указанные листы или пластины получают путем фриттирования порошка или теплового напыления порошка, либо методом литья.

8. Поверхность по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанную поверхность получают путем соединения металлического листа, имеющего требуемый состав, с подложкой.

9. Поверхность по п.8, отличающаяся тем, что указанное соединение выполняют с применением одной из ниже перечисленных технологий: соединением развальцовкой, пайкой, горячей штамповкой.

10. Поверхность по п.8, отличающаяся тем, что указанные выше лист и подложка подвергаются после их соединения между собой операции формовки методом штамповки.

11. Поверхность по п.5, отличающаяся тем, что подложка состоит из одного листа или из нескольких листов, изготовленных из материала на базе следующих металлов: алюминия, нержавеющей стали, чугуна, стали, меди.