Brevet FR2544338A1 — publié le 19841019

La présente invention concerne in procédé pour émail- ler le fond des récipients culinaires, tels que casseroles, poêles, sauteuses et analogues, en aluminium ouajlmige d'alu- minium. L'invention vise également les récipients culinaires en aluminium ou a 1 liage d'aluminium comportant un fond émaillé obtenu notamment Belon le procédé précité. Les émaux connus destinés à émailler l'aluminium ou les alliages d'aluminium présentent l'inconvénient d'être ten- dres c'est-à-dire de présenter une faible résistance à l'abra- sion et aux rayures Cet inconvénient résulte de la composi- tion particulière de la fritted'émail utilisée, dont la tempé- rature de frittage doit obligatoirement être inférieure à la température de fusion de l'aluminium ou de l'aliage d'alumi- nium utilisé. On a tenté de durcir ces émaux par l'adjonction d'agents durcisseurs Cette tentative est décrite dans le brevet fran- çais 2 289 627 Cependant la Demanderesse a constaté que l'ad- jonction de ces agents de durcissemeit présente le défaut ma- jeur d'affecter considérablement l'adhérence du revêtement d'émail. En raison des inconvénients précités, les fabricants adoptent en général la solution qui consiste à ne revêtir d'é- mail que la paroi latérale de l'ustensile, le métal du fond de ce dernier restant nu. Lors de la fabrication, il est plus facile de revêtir d'émail toute la surface extérieure de l'ustensile,puis d'enle- ver l'émail du fond de ce dernier par détourage. Outre le fait que ceci rend le fond de l'ustensiledif- ficile à nettoyer, cette opération de détourage réduit l'épais- seur du métal du fond de l'ustensile,de sorte qu'il est néces- saire d'utiliser pour la fabrication de celui-ci, une épaisseur de métal plus importante que celle qui serait nécessaire au- trement, afin d'obtenir une résistance mécanique suffisante. Il en résulte ainsi un coût de fabrication augmenté. Le but de la présente invention est de remédier aux in- convénients précités, en créant un procédé pour émailler le fond des récipients culinaires, dont la mise en oeuvre est par- ticulièrement économique et qui permet d'obtenir un émail adhérant fortement à ce fond et rendant ainsi celui-ci aisé à nettoyer, cet émail,de plus,présentant une excellente-ré- sistance à l'abrasion. Suivant linvention, le procédé pour émailler le fond d'un récipient culinaire en aluminium ou a Iage d'aluminium, dans lequel on applique sur ledit fond une couche de barboti- ne d'émail classique pour aluminium ou alliage d'aluminium, est caractérisé par-les étapes suivantes: a) on chdiauffe cette couche de barbotine pour évaporer partiellement l'eau de cette couche, b) sans attendre le refroidissement de cette couche, on applique sur cette dernière une seconde couche d'une barbotine d'émail destinée à résister à l'abrasion, c) on chauffe cette couche pour évaporer complètement les constituants volatils et d) on procède immédiatement à la cuisson desdites cou- ches pour fritter les émaux. la mise en oeuvre de ce procédé est extrêmement rapide puisqu'on évite notamment la cuisson intermédiaire de la pre- mière couche d'émail Outre le fait que cette rapidité d'éxé- cution du procédé apporte une économie de temps et d'énergie considérable, l'aluminium ou l'a U Lie d'aluminium est lors de l'unique opération de cuisson porté pendant un temps minimum à la température de cuisson de l'émail, de sorte que ses pro- priétés mécaniques ne risquent pas d'être affectées par une exposition trop longue à cette température. D'autre part, la Demanderesse a constaté que le fait d'appliquer la seconde couche d'émail sur la première couche d'émail non cuite, mais partiellement évaporée et encore chaude apportait des avantages surprenants En effet, en pro- cédant ainsi la première couche d'émail, sous forme de "bis- cuit " chaud et poreux présente à l'égard de la seconde couche d'émail des propriétés absorbantes telles que les constituants de cette dernière s'infiltrent dans la première couche, de sorte qu'on obtient ainsi une adhérence exception- nelle entre les deux couches. Le fait d'appliquer la seconde couche d'émail sur la première couche d'émail non cuite va à l'encontre des habi- tudes acquises dans l'état de la technique, car on pouvait craindre qu'enprocéldant ainsi, la première couche n'ait pas la cohésion mécanique suffisante pour supporter la suite des opérations. Par ailleurs, une excellente adhérence est également obtenue entre la première couche d'émail et la surface du récipient de cuisson, puisque la composition d'émail utilisée à cet effet, présente de façon connue cette qualité. En outre, le procédé conforme à l'invention permet d'utiliser pour la seconde couche d'émail, une composition différente de la première couche permettant d'obtenir une ex- cellente résistance à l'abrasion et aux rayures, qui si elle était appliquée directement sur la surface du récipient culi- naire, n'adhérerait pas suffisamment à cette dernière,mais qui cependant,adhère très fortement à la première couche com- me expliqué ci-avant. Selon une version avantageuse du procédé, la première couche de barbotine d'émail est chauffée à une température comprise entre 50 et 95 O C pendant une durée suffisante pour abaisser le taux d'humidité à une valeur comprise entre 0,5 et 10 % en poids. Avec un taux aussi faible d'humidité, la couche de particules de fritte d'émail se présente sous la' forme d'un "biscuit" présentant une cohésione mécanique suffisante pour les manipulations ultérieures, tout en présentant un haut pouvoir absorbant vis-à-vis de la barbotine d'émail qui est appliquée ensuite. De préférence, la seconde couche d'émail est appliquée 2544 3 sur la première couche d'émail avant que la température de celle-ci n'ait chuté en-dessous de 45 C environ. Le fait d'éviter un refroidissement complet de la pre= mière couche permet un gain d'énergie lors de l'opération ul- térieure d'évaporation complète et améliore l'accrochage de la seconde couche d'émail. Selon une version préférée de l'invention, la seconde couche d'émail est appliquée par sérigraphie. L'expérience a montré en effet, que la cohésion de la première couche était parfaitement compatible avec l'applica- tion sur elle d'un écran de sérigraphie. Selon un second aspect de l'invention, le récipient culinaire en aluminium ou aliage d'aluminium comportant un fond émaillé, obtenu notamment selon le procédé conforme à l'invention, est caractérisé en ce qu'il comporte deux couches superposées d'émail fritté à une température compatible avec la température de fusion de l'aluminium ou de Il a I 3 e d'alu minium, la couche extérieure comportant une charge d'agents de durcissement appropriée-pour rendre cette couche résistante à l'abrasion et la couche intérieure comportant une charge d'agents de durcissement réduite pour permettre un accrochage optimal avec le fond du récipiento La Demanderesse a en effet constaté que lorsque la première couche d'émail renfermait moins de 10 % environ d'agents de durcissement, la présence de ceux-ci n'affectait pas l'adhé- rence de cette couche à la surface de l'ustensile Par contre, la présence de tels agents de durcissement à une-teneur comprise entre 15 et 40 % en poids dans la secon- de couche, confère à c elle-ci une très forte résistance à l'abrasion. Le récipient émaillé conforme à l'invention est ainsi de fabrication particulièrement économique et très facile à nettoyer. D'autres particularités et avantages de l'invention ap- paraîtront encore dans la description ci-aprèso Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non li- mitatifs: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale par- tielle du fond d'un récipient culinaire conforme à l'inven- tion, rev 9 tu d'émail, et la figure 2 est une vue en plan partielle du fond du récipient. Dans la réalisation représentée sur les figures, le récipient culinaire 1 tel qu'une poêle en aluminium ou allia- ge d'aluminium comporte sur son fond 2, deux couches superpo- sées d'émail 3, 4 obtenues à partir d'une fritte d'émail frit- table à une température inférieure à la température de fusion de l'aluminium ou de ltalliage d'aluminium. Conformément à l'invention, la couche extérieure 4 com- porte une charge d'agents de durcissement appropriée pour ren- dre cette couche résistante à l'abrasion et la couche intérieu- re 3 adjacente au fond 2 comporte une charge d'agents de dur- cissement réduite pour permettre un accrochage optimal avec le fond 2 du récipient Les couches d'émail 3 et 4 sont obtenues à partir d'une fritte d'émail classique pour aluminium oualisge d'aluminium, additionnée d'agents de durcissement tels que de 1 t alumine D(, du carbure de silicium, du quartz, du carbure de tungstène, des silico-aluminates ou des métaux tels que tungstène, tita- ne et acier inoxydable sous forme de fines particules. L'expérience a montré qu'une excellente résistance à l'abrasion était obtenue lorsque la couche extérieure 4 ren- ferme entre 15 et 40 % en poids d'agents de durcissement. La Demanderesse a constaté d'autre part que pour obte- nir une excellente adhérence de la couche 3 sur le fond 2 du récipient, celle-ci devait contenir moins de 10 % en poids d'agents de durcissement. Dans l'exemple représenté, la couche d'émail extérieure 4 durcie par les agents de durcissement est constituée par une série d'anneaux concentriques 4 a en relief par rapport à la première couche 3, séparés les uns des autres par des sillons 5. Ces anneaux en saillie 4 a ont pour but de réduire la surface de contact entre le fond de l'ustensile et la sur- face de chauffe ou autre plan de travail d'une cuisine, afin de limiter l'usure de la couche d'émail 4 à ces seuls anneaux en saillie. Ces anneaux en saillie 4 a jouent également un r 8 le esthétique. Ces anneaux en saillie 4 a peuvent être remplacés par des spirales, un quadrillage, un damier, un relif moucheté ou des inscriptions en relief. On donne ci-après à titre d'exemple non limitatif, le mode opératoire d'application des couches d'émail 3 et 4 sur le fond 2 du récipient culinaire 1. Dans une première étape, on applique sur le fond 2 du récipient en aluminium par pulvérisation pneumatique, une barbotine de fritte d'émail classique pour aluminium, addi- tionnée par exemple de 10 % d'agents de durcissement, tels que des fines particules de carbure de silicium. La couche de barbotine de fritte d'émail est ensuite chauffée à une température comprise entre 50 et 95 C et de préférence égale à 70 C, pendant une durée suffisante pour que le taux d'humidité résiduelle de cette barbotine soit compris entre 0,5 et 10 % en poids. La couche est alors constituée par un "biscuit" présen- tant une cohésion suffisante pour ne pas 9 tre détruit lors des manipulations ultérieures du récipient. Avant que la température de ce "biscuit" n'ait chuté en-dessous de 45 C environ, on applique sur ce "biscuit" en- core chaud, par sérigraphieune pâte d'émail comprenant une fritte d'émail classique pour aluminium, des pigments minéraux, de l'huile de pin en tant que véhicule liquide,de l'alcool etc. Cette pâte est additionnée d'agents de durcissement tels que du carbure de silicium La teneur en agents de durcissement est de préférence égale à 20 % en poids, mais celle-ci peut varier entre 15 et 40 %. Conformément au procédé de sérigraphie, cette pâte est appliquée sur un masque qui permet de réaliser le décor en relief de la couche d'émail extérieure. Du fait que le "biscuit" de particules d'émail de la première couche soit pratiquement débarrassé d'humidité, il présente uieporosité qui lui permet d'absorber la pâte d'émail sérigraphique appliquée sur lui Etant donné que ce "biscuit" est encore chaud au moment de cette application, l'huile ser- vant de véhicule à la pâte sérigraphique voit sa viscosité diminuer, de sorte que cette huile s'infiltre dans les tes du "bis- cuit" et entra ne ainsi dans ces derniers, des partidules de la pâte d'émail sérigraphique. On obtient ainsi une parfaite adhérence entre la couche extérieure d'émail appliquée par sérigraphie et la première couche pauvre en agents de durcissement. On réchauffe ensuite les couches de particules d'émail appliquées sur le récipient, pour éliminer complètement les constituants volatils de ces couches. Le récipient est ensuite introduit dans un four pour réaliser la cuisson des couches de fritte d'émail afin de frit- ter celles-ci et les transformer en émail Cette température de cuisson est de l'ordre de 560 o C dans l'exemple considéré. On obtient ainsi un récipient culinaire dont le fond 2 est rev 8 tu par une première couche d'émail 3 présentant une épaisseur de l'ordre de 50 microns qui adhère fortement au mé- tal, et par une seconde couche d'émail 4 présentant une épais- seur de l'ordre de 20 microns et une forte résistance à l'abra- sion en raison de la présence d'une forte quantité d'agents de durcissement. Cette seconde couche d'émail 4 adhère fortemenit à la première couche 3 du fait de l'interpénétration partielle de ces deux couches qui est obtenue grâce au procédé selon l'in- vention Cette excellente adhérence des deux couches d'émail 3 et 4 est mise en évidence en soumettant le récipient culi- naire à des chocs thermiques répétés. la composition de base de la fritte d'émail utilisée pour les couches 3 et 4 peut par exemple être la suivante: B 20: 3 parties; KOH: 2 parties; Zn O: 10 arties; Si O 2: 6 parties, le reste étant constitué par le véhicule liquide. Le procédé que lton vient de décrire est particulière- ment rapide et économique du fait quail évite la cuisson in- termédiaire de la première couche d'émail 3 De ce fait on évite que l'aluminium du récipient soit soumis pendant une durée excessive à une température élevée susceptible de com- promettre ses propriétés mécaniques et de le déformer ce qui se traduirait par un mauvais contact thermique entre le fond de ce récipient et la surface de chauffe. Par ailleurs, l'émaillage du fond 2 de ce récipient évite l'opération classique de détourage de ce fond, de sorts que l'épaisseur du métal de ce fond n'est pas affectée. Ainsi il est possible de réaliser l'ensemble du réci- pient culinaire avec une épaisseur de métal inférieure à cel- le utilisée de manière classique, ce qui permet de réduire le colt de fabrication. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à tl'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi la seconde couche d'émail 4 peut etre appliquée sur la première couche 3 autrement que par sérigraphie Cette seconde couche 4 peut en effet être appliquée par pulvérisatio I pneumatique comme la première couche, par décalcomanie ou par pistolage à travers un masque ou analogue Bien entendu, la première couche d'émail 3 peut recou- vrir l'ensemble de la surface extérieure et intérieure du ré- cipient. Il ressort de la description qui précède que l'invention s'applique à toute composition d'émail pour pièces en aluminium, lesquelles sont bien connues dans la technique et caractérisées par une température de frittage inférieure à 6001 C environ. o 10 REVENDICATIONS 1 Procédé pour émailler le fond d'un régcipient culi- naire en aluminium ou alliage d'aluminium, dans lequel on ap- plique sur ledit fond une couche de barbotine d'émail classi- que, pour aluminium ou al)e d'aluminium, caractérisé en ce que: a) on chauffe cette couche de barbotine pour évapo- rer partiellement l'eau de cette couche, b) sans attendre le refroidissement de cette couche, on applique sur cette dernière, une seconde couche d'une bar- botine d'émail, destinée à résister à l'abrasion, c) puis, on chauffe cette couche pour évaporer com- plètement les constituants volatils et, d) on procède immédiatement à la cuisson desdites couches, pour fritter les émaux. 2 Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche de barbotine d'émail est chauffée à une température comprise entre 50 et 950 C pendant une durée suffisante pour abaisser le taux d'humidité à une valeur com- prise entre 0,5 et 10 % en poids. 3 Procédé conforme à l'une des revendications t ou 2, caractérisé en ce que la seconde couche d'émail est appliquée sur la première couche d'émail avant que la température de cel- le-ci n'ait chuté en-dessous de 450 C. 4 Procédé conforme à une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la seconde couche d'émail est appliquée par sérigraphie. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les barbotines de fritte d'émail utili- sées pour former les deux couches, contiennent des agents de durcissement. 6 o Procédé conforme la revendication 5, caractérisé E. ce que la barbotine d'émail utilisée pour former la seconde cou- che d'émail a une teneur en agents de durcissement supérieure fi celle de la première couche. l 1 7 Récipie-nt culinaire cia alumini Lml ou -a 2 l iage d'alu- minium compor+ant iax fond émaillé ( 2,caractérisé en ce qu'il comporte deux couchos (, 4) superposées d'émail frittable à une température compatible avec la temperature de fusion de l'aluminium ou de l' alliage d'aluminium, la couche extérieure ( 4) comportant une charge d'agents de durcissement appropriée pour rendre cette couche résistante à l'abrasion et la couche intérieure ( 3) comportant une charge d'agents de durcissement réduite pour permettre un accrochage optimal avec le fond ( 2) du récipient. 8 Récipient conforme à la revendication 7, caractéri- sé en ce que la couche extérieure ( 4) comporte une teneur en agents de durcissement comprise entre 15 et 40 % en poids et en ce que la première couche ( 3) comporte une teneur en agents de durcissement comprise entre O et 10 % en poids. 9 Récipient conforme à l'une des revendications 3 ou 7, caractérisé en ce que les agents de durcissement sont choi- sis parmi ltalumine d\,le carbure de silicium, le quartz, le carbure de tungstène, les silico-aluminateset les métaux durs, sous forme de particules fines uniformément réparties dans les- dites couches. Récipient conforme à l'une quelconque des revendi- cations 7 à 9, caractérisé par une interpénétration partielle des-deux couches d'émail t, 4)