Brevet FR2606793A1 — publié le 19880520

La présente invention concerne un procédé pour émailler le fond des récipients culinaires, tels que casseroles, poêles, sauteuses et analogues, en aluminium ouaLinge d'aluminium. L'invention vise également les récipients culinaires en aluminium ou aDiage d'aluminium comportant un fond émaillé obtenu notamment selon le procéda précité. Les émaux connus destinés à émailler l'aluminium ou les alliages d'aluminium présentent l'inconvénient d'être tendres c'est-à-dire de présenter une faible résistance à l'abra- sion et aux rayures. Cet inconvénient résulte de la composition particulière de la fritted'émail utilisée, dont la température de frittage doit obligatoirement être inférieure à la température de fusion de l'aluminium ou de l'aIiage d'aluminium 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'adjonction de ces agents de durcissement présente le défaut majeur 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'émail 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'enlever l'émail du fond de ce dernier par détourage. Outre le fait que ceci rend le fond de l'ustensiledifficile à nettoyer, cette opération de détourage réduit l'épais- seur du métal du fond de l'ustensile ,de sorte qu'il est nécessaire d'utiliser pour la fabrication de celui-ci, une épaisseur de métal plus importante que celle qui serait nécessaire autrement, afin d'obtenir une résistance mécanique suffisante. I1 en résulte ainsi un court de fabrication augmenté. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités, en créant un procédé pour émailler le fond des récipients culinaires, dont la mise en oeuvre est par ticulierement 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 résistance à l'abrasion. Suivant linvention, le procédé pour émailler le fond d'un récipient culinaire en aluminium ou elle dtaluminium, dans lequel on applique sur ledit fond une couche de barbotine d'émail classique pour aluminium ou aninge d'aluminium, est caractérisé par les étapes suivantes a) onchauffe 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 complétement 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 première couche d'émail. Outre le fait que cette rapidité d'éxécution du procédé apporte une économie de temps et d'énergie considérable, l'aluminium ou l'a;Ee 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 propriétés 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 procédant ainsi la première couche d'émail, sous forme de "bis cuit " chaud et poreux présente à 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 exceptionnelle entre les deux couches. Le fait rappliquer la seconde couche d'émail sur la première couche d'émail non cuite va à l'encontre des habitudes acquises dans l'état de la technique, car on pouvait craindre qu'enprocéd3nt 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 excellente résistance à lfabrasion et aux rayures, qui si elle était appliquée directement sur la surface du récipient culinaire, n'adhèrerait pas suffisamment à cette dernière,mais qui cependant, adhère très fortement à la première couche comme 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 950C 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 "bis cuit " présentant une cohésion 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 sur la première couche d'émail avant que la température de celle-ci n'ait chuté en-dessous de 450C environ. Le fait d'éviter un refroidissement complet de la première couche permet un gain d'énergie lors de l'opération ultérieure d'évaporation complète et améliore l'accrochage de la seconde couche d'émail. Selon une version préférée de ltinvention, 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'application sur elle d'un écran de sérigraphie. Selon un second aspect de l'invention, le récipient culinaire en aluminium ou a13iage 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 ltnlriase dalu- 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 récipient. 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 seconde couche, confère à celle-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 apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle du fond d'un récipient culinaire conforme à l'inven- tion, revêtu 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 alliage d'aluminium comporte sur son fond 2, deux couches superposées d'émail 3, 4 obtenues à partir d'une fritte d'émail frittable à une température inférieure à la température de fusion de 1' aluminium ou de 1' elli d' aluminium. Conformément à l'invention, la couche extérieure 4 comporte une charge d'agents de durcissement appropriée pour rendre cette couche résistante à l'abrasion et la couche intérieure 3 adjacente au fond 2 comporte une charge d'agents de durcissement 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 oun11isee d'aluminium, additionnée d'agents de durcissement tels que de 1' alumine i , du carbure de silicium, du quartz, du carbure de tungstène, des silico-aluminates ou des métaux tels que tungstène, titane 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 renferme entre 15 et 40 en poids d'agents de durcissement. La Demanderesse a constaté d'autre part que pour obtenir une excellente adhérence de la couche 3 sur le fond 2 du récipient, celle-ci devait contenir moins de 10ruz 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 4a en relief par rapport à la première couche 3, séparés les uns des autres par des sillons 5. Ces anneaux en saillie 4a ont pour but de réduire la surface de contact entre le fond de l'ustensile et la surface 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 4a jouent également un rle esthétique. Ces anneaux en saillie 4a 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, additionnée 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 950C et de préférence égale à 700C , 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" présentant une cohésion suffisante pour ne pas être détruit lors des manipulations ultérieures du récipient. Avant que la température de ce "biscuit" n1 ait chuté en-dessous de 450C environ, on applique sur ce "biscuit" en core chaud, par sérigraphie, une pate d'émail comprenant une fritte d'émail classique pour aluminium, des pigments minéraux, de l'huile de pin entant 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 une porosité qui lui permet d'absorber la p te d'émail sérigraphique appliquée sur lui. Etant donné que ce "biscuit" est encore chaud au moment de cette application, l'huile servant de véhicule à la pâte sérigraphique voit sa viscosité diminuer, de sorte que cette huile s'infiltre dans ks pures du "biscuit" et entraine ainsi dans ces derniers, des particules de la pite 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 détail afin de fritter celles-ci et les transformer en émail. Cette température de cuisson est de l'ordre de 56oOCdans l'exemple considéré. On obtient ainsi un récipient culinaire dont le fond 2 est revêtu par une première couche d'émail 3 présentant une épaisseur de l'ordre de 50 microns qui adhère fortement au métal, et par une seconde couche d'émail 4 présentant une épaisseur 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 fortement à la première couche 3 du fait de l'interpénétration partielle de ces deux couches qui est obtenue grâce au procédé selon lin- vention. Cette excellente adhérence des deux couches d'émail 3 et 4 est mise en évidence en soumettant le récipient culinaire 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 22 3 : 3 parties; EOH : 2 parties ; ZnO : 10 parties Si02 : 6 parties, le reste étant constitué par le véhicule liquide. Le procédé que l'on vient de décrire est particulièrement rapide et économique du fait qu'il évite la cuisson intermédiaire 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 compromettre 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 sorte que ltépaisseur du métal de ce fond ntest pas affectée. Ainsi il est possible de réaliser l'ensemble du récipient culinaire avec une épaisseur de métal inférieure à celle utilisée de manière classique, ce qui permet de réduire le coQt de fabrication. Dien entendu, Invention n'est pas limitée à l'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 être appliquée sur la première couche 3 autrement que par sérigraphie. Cette seconde couche 4 peut en effet être appliquée par pulvérisatim 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 recouvrir l'ensemble de la surface extérieure et intérieure du ré Récipient. 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 600"C environ. REVENDICATIONS 1. Procédé pour émailler le fond d'un récipient culinaire en aluminium ou alliage d'aluminium, dans lequel on applique sur ledit fond une couche de barbotine d'émail, caractérisé en ce qu'après chauffage pour sécher la première couche de barbotine d'émail, on applique sur le biscuit d'émail sec obtenu, un masque sérigraphique reproduisant un décor et on applique à travers ce masque une pâte sérigraphique renfermant une fritte d'émail de façon à obtenir un décor en relief sur la première couche et on procède à la cuisson simultanée de la première couche et du décor en relief appliqué sur cette dernière. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte sérigraphique utilisée renferme de l'huile. 3. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la pâte sérigraphique est appliquée avant que la température de la première couche n'ait chuté en-dessous de 450C environ. 4. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première couche de barbotine d'émail est chauffée à une température comprise entre 50 et 950C pendant une durée suffisante pour abaisser le taux d'humidité à une valeur comprise entre 0,5 et 10% en poids. 5. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pâte sérigraphique utilisée pour former le décor en relief contient des particules d'agents de durcissement. 6. Récipient culinaire comportant un fond émaillé conformément au procédé selon l'une des revendications 1à 5, caractérisé en ce qu'il comporte sur une première couche d'émail (3), un décor d'émail (4) en relief en forme d'anneaux concentriques. 7. Récipient culinaire comportant un fond émaillé conformément au procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte sur une première couche d'émail un décor en forme de quadrillage. 8. Récipient conforme à l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le décor d'émail renferme une teneur d'agents de durcissement comprise entre 15 et 40% en poids. 9. Récipient conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que les agents de durcissement sont choisis parmi l'alumine , le carbure de silicium, le quartz, le carbure de tungstène, les silico-aluminates et les métaux durs. 10. Récipient conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par une interpénétration partielle des deux couches d'émail (3, 4). 11. Récipient conforme à l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la première couche (3) a une épaisseur de l'ordre de 50 microns et la couche de décor (4) a une épaisseur de l'ordre de 20 microns.