Brevet FR2625494A1 — publié le 19890707

La présente invention concerne un revêtement d'émail pour fond d'ustensile de cuisson, tel que poêle à frire, casserole, sauteuse ou analogue. L'invention vise également les ustensiles de cuisson comportant un tel revêtement d'émail. On connaît selon le brevet français nO 2 544 338 de la demanderesse un revêtement pour fond d'ustensiles de cuisson qui comprend une première couche d'émail qui recouvre complètement le fond de l'ustensile qui est recouverte par une seconde couche discontinue d'émail constituant un décor qui est appliquée par sérigraphie, après séchage de la première couche d'émail. Ces deux couches d'émail sont obtenues à partir d'une fritte d'émail et sont cuites simultanément. Cette cuisson simultanée des deux couches d'émail permet d'obtenir une adhérence exceptionnelle des deux couches et une excellente résistance de celles-ci aux sévères chocs thermiques auxquels est exposé le revêtement d'émail. La couche extérieure discontinue qui constitue un décor, permet non seulement d'améliorer l'esthétique du fond de l'ustensile, mais constitue également une couche d'usure qui préserve la couche d'émail sous-jacente à l'égard des chocs et des rayures. En effet, le relief de cette couche de décor est susceptible de s'user sans que cette usure dégrade trop l'aspect esthétique du revêtement d'émail. Néanmoins, en raison du caractère discontinu de cette couche extérieure d'émail, celle-ci s'use trop rapidement, notamment lorsque cet émail est obtenu à partir d'une fritte d'émail pour aluminium qui présente une dureté nettement inférieure à celle des émaux pour ustensiles en acier ou en fonte. Pour remédier à cette dureté relativement faible et pour augmenter la résistance à l'usure de la couche extérieure d'émail en relief, la demanderesse a proposé dans son brevet français nO 2 544 338 de charger cette couche d'émail de particules dures et anguleuses telles que de l'alumine, du carbure de silicium et analogues dont certaines font saillie à la surface de la couche d'émail. Toutefois, ces particules dures et anguleuses en saillie à la surface de l'émail augmentent considérablement le coefficient de frottement de çette surface de sorte que celle-ci est difficile à nettoyer. De plus, ces particules en s'usant confèrent au décor d'émail en relief un aspect inesthétique. Par ailleurs, le revêtement d'émail du fait de ses propriétés isolantes affecte la transmission de la chaleur à travers le fond de l'ustensile de cuisson. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients du revêtement d'émail précité. L'invention vise un revêtement d'émail pour ustensiles de cuisson comprenant une première couche d'émail recouverte dans la zone du fond par une seconde couche d'émail elle-même recouverte par une troisième couche discontinue d'émail constituant un décor, appliquée par sérigraphie après séchage de la première couche, ces trois couches étant obtenues à partir d'une fritte d'émail et étant cuites simultanément. Suivant l'invention, ce revêtement d'émail est caractérisé en ce que les seconde et troisième couches d'émail renferment des billes de verre dont au moins certaines ont un diamètre supérieur à l'épaisseur de ces couches d'émail et faisant saillie à la surface de ces couches, certaines des billes de la troisième couche discontinue étant en appui sur des billes de la seconde couche. Ces billes de verre en saillie à la surface de la couche extérieure discontinue d'émail permettent à la fois d'augmenter la résistance à l'usure de cette couche et de réduire le coefficient de frottement de celle-ci, de sorte que cette dernière est facilement nettoyable et ne risque pas de rayer des surfaces sensibles. Par ailleurs, la demanderesse a constaté de façon surprenante que les billes de verre malgré leur surface lisse et donc peu favorable à l'égard de leur ancrage dans l'émail était solidement ancrés du fait que l'émail de la couche extérieure discontinue est appliquée par sérigraphie. En effet, la sérigraphie consiste à appliquer une pâte d'émail à travers les mailles d'un écran, au moyen d'une racle qui a pour effet d'enfoncer les billes dans la couche d'émail. De plus, cet enfoncement des billes dans la couche extérieure discontinue est contrôlé par la présence de billes de verre dans la couche d'émail sous-jacente sur lesquelles peuvent prendre appui au moins certaines des billes de la couche d'émail extérieure. -D'autre part, les billes de verre présentes dans la couche d'émail sous-jacente permettent d'augmenter la résistance à l'usure et de faciliter le nettoyage des parties de cette couche qui ne sont pas recouvertes par la couche extérieure discontinue. De préférence, la seconde couche d'émail est également appliquée par sérigraphie, ce qui permet également de contrôler avec précision l'enfoncement des billes de verre dans cette première couche d'émail. Selon une version préférée de l'invention, le diamètre maximum des billes est au plus égal à- deux fois l'épaisseur des couches d'émail. Ainsi, toutes les billes de verre sont engagées dans la couche d'émail suivant une profondeur qui est au moins égale à leur diamètre, ce qui assure un excellent ancrage de ces billes dans la couche d'émail. Selon une version avantageuse de l'invention, le diamètre des billes de verre est compris entre 5 et 40 microns, le diamètre moyen de ces billes étant compris entre 15 et ao microns. L'épaisseur de chaque couche d'émail est comprise entre 20 et 25 microns. De préférence, chaque couche d'émail renferme entre 5 et 20 % en poids de billes de verre. En-dessous de 5% de billes de verre, l'effet de celles-ci sur les propriétés de l'émail devient négligeable, tandis qu'au-dessus de 20% la cohésion entre les billes et l'émail est altérée. Selon une version préférée de l'invention, la seconde couche d'émail renferme des paillettes orientées parallèlement les unes aux autres et à la surface de cette couche et se recouvrant partiellement les unes sur les autres. Cette orientation parallèle des paillettes est obtenue sous l'effet de la râcle sérigraphique. Ces paillettes orientées parallèlement à la surface de la couche d'émail, forment au sein de celle-ci un écran conducteur de la chaleur qui assure une répartition uniforme de la chaleur sur toute la surface du fond de l'ustensile et augmente considérablement la transmission de la chaleur à travers le revêtement d'émail. De préférence, la seconde couche d'émail renferme entre 2 et 10% en poids de paillettes. En-dessous de 2% de paillettes, l'effet de cellesci devient négligeable tandis qu'au-dessus de 10% la présence de celles-ci risque d'altérer la cohésion de la couche d'émail. Ces paillettes sont de préférence en mica recouvertes par une fine couche de TiO2 et/ou de Fe2Os. Celles-ci présentent une couleur cuivrée qui donne au revêtement d'émail un aspect esthétique très attrayant. Les seconde et troisième couches d'émail renferment avantageusement des particules solides de structure lamellaire ayant des propriétés lubrifiantes telles que talc, graphite, bisulfure de molybdène, bisulfure de vanadium, nitrure de bore, etc. et leurs mélanges. Ces particules.de structure lamellaire, réduisent notablement le coefficient de friction du revêtement d'émail et diminuent ainsi considérablement l'effet abrasif de la plaque de cuisson sur l'ustensile. 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 partielle du fond d'un ustensile de cuisson comportant un revêtement d'émail conforme å l'invention, - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du. détail A de la figure 1. Aux dessins annexés on a représenté le fond 1 par exemple en aluminium d'un récipient de cuisson dont la surface intérieure (celle en contact avec les aliments) est recouverte par une couche 2 antiadhésive par exemple en polytétrafluoréthylène. La surface extérieure du fond 1 est recouverte par un revêtement d'émail conforme à l'invention composé de trois couches 7, 3 et 4. La première couche d'émail 7 recouvre toute la surface extérieure de l'ustensile, tandis que les deux couches d'émail 3 et 4 sont appliquées uniquement dans la zone du fond 1 de l'ustensile. Les trois couches d'émail 7, 3 et 4 sont obtenues à partir d'une fritte d'émail frittable å une température de l'ordre de 500 à 6000C compatible avec le point de fusion de l'aluminium. La première couche 7 est appliquée par pulvérisation à partir d'une barbotine aqueuse de fritte d'émail. La seconde couche d'émail 3 ainsi que la troisième 4 qui est discontinue et constitue un décor en relief sont appliquées par sérigraphie après séchage de la première couche 7, et les trois couches sont cuites simultanément. Les deux couches d'émail 3, 4 renferment des billes de verre 5, 6 dont au moins certaines ont un diamètre supérieur à l'épaisseur de ces couches d'émail 3, 4 et font saillie à la surface de celles-ci. On voit également sur les figures 1 et 2 qu'au moins certaines des billes 6 de la couche extérieure 4 sont en appui sur des billes 5 de la seconde couche. Lors de cette application par sérigraphie, la pâte renfermant la fritte d'émail et les billes 5 et 6 est poussée à travers les mailles d'un écran au moyen d'une râcle qui enfonce les billes 5, 6 dans leur couche respective d'émail. Ainsi les billes 5 de la seconde couche 3 prennent appui sur la surface de la première couche d'émail 7, tandis que les billes 6 de la troisième couche 4 prennent appui sur les billes 5 de la seconde couche 3. Le diamètre maximum des billes 5, 6 est au plus égal à deux fois l'épaisseur des couches d'émail 3, 4. Le diamètre de ces billes 5, 6 est de préférence compris entre 5 et 40 microns, leur diamètre moyen étant compris entre 15 et 20 microns, tandis que l'épaisseur de chaque couche d'émail 3, 4 est de préférence comprise entre 20 et 25 microns. Ainsi, au moins certaines des billes 5, 6 font saillie à la surface des couches d'émail 3, 4. Toutefois toutes les billes sont engagés dans l'émail sur une profondeur qui est au moins égale à leur diamètre. Il en résulte donc que les billes 5, 6 sont parfaitement ancrées dans l'émail. Chaque couche d'émail 3, 4 renferme entre 5 et 20% en poids de billes de verre. Lors de l'application de la troisième couche d'émail 4 les billes 6 de celle-ci ne peuvent s'enfoncer dans la deuxième couche d'émail 3, car les billes 5 contenues dans celle-ci limitent l'enfoncement des billes 6. Les billes en verre 6 de la couche extérieure d'émail 4 permettent à celle-ci de résister à l'usure en préservant ainsi l'aspect esthétique du décor en relief formé par cette couche 4. De plus, les billes 6 grâce à leur surface lisse en saillie confèrent à la couche d'émail 4 des propriétés antiadhésives qui facilitent considérablement le nettoyage de cette couche. Les billes 5 outre les propriétés indiquées plus haut protègent contre l'usure les parties de la couche d'émail 3 qui ne sont pas recouvertes par la couche discontinue 4, tout en facilitant le nettoyage de ces parties. Conformément à une autre particularité importan-te de la présente invention, la seconde couche d'émail 3 renferme des paillettes 9 qui sont orientées parallèlement les unes aux autres et à la surface de cette couche 3. De plus, elles se recouvrent au moins partiellement à la manière des ardoises'd'un toit. Cette seconde couche d'émail 3 renferme entre 2 et 10% en poids de particules 9. Ces paillettes 9 sont de préférence constituées de lamelles en mica recouvertes par une fine couche de TiOz et/ou de Fie203 ce qui leur donne un aspect métallique cuivré. Ces paillettes 9 ont une longueur comprise entre 10et 70 microns et une épaisseur moyenne de l'ordre de 2 microns. L'orientation parallèle des paillettes 9 est obtenue sous l'effet de la racle utilisée pour appliquer la couche d'émail 3. Ces paillettes 9 ont pour effet - d'une part d'augmenter la conductibilité thermique du revêtement d'émail et d'assurer une répartition uniforme de la chaleur sur toute la surface du fond 1 de l'ustensile et, - d'autre part d'augmenter la résistance au tachage de la couche d'émail 3 ; en effet l'écran formé par les paillettes 9 masque les impuretés qui auraient pu s'infiltrer dans les pores de la couche d'émail 3. tes deux couches d'émail 3, 4 renferment de préférence également des particules solides de structure lamellaire ayant des propriétés lubrifiantes telles que talc, graphite, bisulfure de molybdène, bisulfuré de vanadium, nitrure de bore, etc. et leurs mélanges. Ces particules lubrifiantes facilitent l'application des couches d'émail 3, 4 par sérigraphie et augmentent les propriétés anti-adhésives de celles-ci. On donne ci-après un exemple de mise en oeuvre du revêtement d'émail conforme à l'invention. On pulvérise sur la surface extérieure de l'ustensile une barbotine de fritte d'émail pour constituer la première couche 7. Après séchage de cette première couche 7, on applique sur celle-ci dans la zone du fond 1, par sérigraphie une seconde couche d'émail 3, sous la forme d'une pâte huileuse qui renferme a) 100 parties en poids d'une fritte d'émail pour aluminium renfermant par exemple : 34% de SiO2 20% de NazO 10% de KzO 2% de Li2O 20% de TiO2 2% de Al203 2% de P2 05 10% de V2 05 b) 0 à 5 parties de pigments minéraux résistant à une température au moins égale à 6000C. c) 2 à 10% parties de paillettes de mica enrobées de TiO2 et de FeOa et de longueur comprise entre 10 et 70 microns, d) 5 à 20 parties de billes de verre de diamètre compris entre 5 et 40 microns, leur diamètre moyen étant compris entre 15 ét 20 microns, e) 25 à 45 parties d'huile de pin et f) 2 b 10 parties de talc, de graphite ou de bisulfure de molybdène. Cette couche est séchée. Après séchage le biscuit d'émail sec obtenu a une épaisseur de l'ordre de 25 à 30 microns. Sur ce biscuit d'émail on applique par sérigraphie une troisième couche d'émail discontinue ayant la même composition que la seconde couche mais dépourvue de paillettes. Les trois couches d'émail ainsi obtenues sont cuites simultanément å une température de l'ordre de 5500C. Le revêtement d'émail ainsi obtenu présente une excellente résistance aux chocs thermiques (chauffage à 4000C puis plongée dans l'eau froide). REVENDICATIONS 1. Revêtement d'émail pour ustensiles de cuisson comprenant une première couche d'émail (7) recouverte dans la zone du fond (1) par une seconde couche d'émail (3) elle-même recouverte par une troisième couche discontinue d'émail (4) constituant un décor, appliquée par sérigraphie après séchage de la première couche, ces trois couches (7, 4) étant obtenues à partir d'une fritte d'émail et étant cuites simultanément, caractérisé en ce que les seconde et troisième couches d'émail (3, 4) renferment des billes de verre (5, 6) dont au moins certaines ont un diamètre supérieur à l'épaisseur de ces couches d'émail et faisant saillie à la surface de ces couches, certaines des billes (6) de la troisième couche discontinue (4) étant en appui sur des billes (5) de la seconde couche (3). 2. Revêtement d'émail conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les seconde et troisième couches (3, 4) sont appliquées par sérigraphie. 3. Revêtement d'émail conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le diamètre maximum des billes (5, 6) au plus égal å deux fois l'épaisseur des couches d'émail (3,4). 4. Revêtement d'émail conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre des billes de verre (5, 6) est compris entre 5 et 40 microns, le diamètre moyen de ces billes étant compris entre 15 et 20 microns. 5. Revêtement d'émail conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que l'épaisseur des seconde et troisième couches d'émail (3, 4) est comprise entre 20 et 25 microns. 6. Revêtement d'émail conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque couche d'émail (3, 4) renferme entre 5 et 20 S en poids de billes de verre. 7. Revêtement d'émail conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la seconde couche d'émail (3) renferme des paillettes (9) orientées parallèlement les unes aux autres et à la surface de cette couche et se recouvrant partiellement les unes sur les autres. 8. Revêtement d'émail conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que la seconde couche d'émail (3) renferme entre 2 et 10% en poids de paillettes (9). 9. Revêtement d'émail conforme à l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les paillettes (9) sont en mica recouvert par une fine couche de TiO2 et/ou de Fe2Os. 10. Revêtement d'émail conforme à l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les paillettes (9) ont une longueur comprise entre 10 et 70 microns et une épaisseur moyenne de l'ordre de 2 microns. 11. Revêtement d'émail conforme à l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que-les deux couches d'émail (3, 4) renferment des particules solides de structure lamellaire ayant des propriétés lubrifiantes. 12. Revêtement d'émail conforme à la revendication 11, caractérisé en ce que les particules solides de structure lamellaire sont choisies parmi les composés suivants : talc, graphite, bisulfure de molybdène, bisulfure de vanadium, nitrure de bore et leurs mélanges. 13. Ustensile de cuisson comportant un revêtement d'émail conforme å l'une des revendications 1 à 12.