ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ

Заявляемая полезная модель относится к пищевой промышленности, а точнее к изделиям, предназначенным для приготовления пищи и изготовленным из алюминия или сплава на его основе, упрочненным противопригорающим покрытием.
Известно большое число решений, направленных на повышение прочности поверхности кухонной посуды и придание ей противопригорающих свойств.
Все известные решения являются энергоемкими, дорогими, сложными в реализации, что сказывается на себестоимости продукции.
Известна посуда для приготовления пищи (ПМ №26453 от 10.12.2002), включающая корпус, выполненный из алюминия или сплава на его основе, поверхность которого выполнена с многослойным покрытием, образованным высокопрочным анодно-окисным слоем, нанесенным из сернокислого электролита, и полимерным слоем, расположенным на анодно-окисном слое и сформированным путем распыления под давлением композиции, содержащей фторполимер, поверхностно-активное вещество и растворитель, при этом поверхность корпуса выполнена рифленой с определенной шероховатостью, а анодно-окисный слой наносят из электролита, содержащего серную и щавелевую кислоты и этиловый спирт.
Недостатком реализации указанного решения является высокая себестоимость продукции и сложность ее изготовления.
Известно изделие для приготовления пищи, выпускаемое Компанией Нева-металл посуда (Санкт-Петербург), сведения из сети Интернет, февраль 2005 г.
Изделие имеет покрытие, которое состоит из четырех слоев:
- Высококачественный противопригорающий слой
- Промежуточный полимерный слой, повышающий прочность сцепления противопригорающего слоя с керамическим
- Полимерный керамический слой высокой прочности
- Твердый керамический слой на алюминиевой поверхности корпуса (Анодная пленка)
Указанная четырехслойная антипригарная полимер-керамическая система обладает повышенной износостойкостью.
Изделие в соответствии с ближайшим аналогом (прототипом) получают следующим образом: на металлическом корпусе получают анодную пленку в гальванических ваннах, а затем методом пневматического распыления наносят противопригорающее покрытие на базе политетрафторэтилена (ПТФЭ). Таким образом, происходит частичное заполнение пор анодной пленки полимером. Анодная пленка, частично заполненная полимером названа полимер керамическим слоем. Полимер, не вошедший внутрь анодной пленки и выступающий над ней, назван промежуточным слоем, обеспечивающим сцепление твердого керамического слоя и верхнего противопригорающего слоя - далее противопригорающий слой, обеспечивающий эксплуатационные характеристики посуды.
Технология упрочнения покрытия (известная из прототипа) путем получения и наполнения анодной пленки дорогая, требует наличия гальванического участка с рабочим персоналом. Гальванические ванны требуют постоянной корректировки состава, контроль и поддержание температурного режима в них. Этот процесс идет при жестко заданном интервале температур, требуется охлаждение электролита во время ведения процесса. Образование анодно-окисной пленки на корпусе изделия идет продолжительное время, процесс энергоемкий. Величина электрического тока во время процесса поддерживается в ванне порядка 400-450 ампер, продолжительность выдержки не менее 30 минут, при одновременной загрузке в ванну порядка десяти штук изделий. После окончания процесса необходима промывка от сернокислотного электролита с использованием большого количества воды. Для утилизации ванн и промывных вод требуются очистные сооружения.
Задачей, на которую направлена разработка полезной модели, является получение изделия для приготовления пищи, обладающего высокими эксплуатационными характеристиками
Технический результат, на который направлена разработка предлагаемой полезной модели, заключается:
1) в упрощении технологии получения изделия - не требуется дорогостоящего оборудования, дополнительного персонала, организации гальванического участка и очистных сооружений, что в значительной степени удешевляет производство, увеличивает производительность;
2) в улучшении эксплуатационных свойств посуды. Величина упрочнения в предлагаемой полезной модели значительно выше, чем в известном прототипе. Варьируя толщиной, степенью наполнения полимера, можно получать покрытие с заранее заданными свойствами.
Отличительными признаками разработанного многослойного изделия являются:
1. Наличием промежуточного слоя, обеспечивающего сцепление корпуса с полимер-керамическим слоем,
2.Наличием твердого упрочняющего полимер-керамического слоя, выполненного из композита, армированного частицами, на корпусе изделия через промежуточный слой. Упрочняющий полимер-керамический слой готовится смешением облицовочного слоя покрытия с оксидом кремния (кварцем тонкодисперсной фракции от 10 до 40 микрон). Далее все слои наносятся методом пневматического распыления последовательно один слой за другим на окрасочной линии
Указанный слой сформирован путем пневматического распыления в результате чего армирующие частицы приобретают хаотическую ориентацию.
Поставленная задача решается, и технический результат достигается за счет того, что заявляемое изделие содержит непосредственно на корпусе промежуточный полимерный слой, на котором расположен полимер керамический слой на основе полимера с армирующим образивом, нанесенный методом пневматического распыления и закрепленный на корпусе изделия через промежуточный слой, а также промежуточный полимерный слой, расположенный между полимер-керамическим и облицовочным слоем. В качестве армирующего абразива используют кварц, в качестве полимера, армированного абразивом используют противопригорающую композицию облицовочного слоя.
Таким образом разработнная полезная модель отличается наличием и взаимным расположением слоев на корпусе изделия:, на алюминиевую заготовку напыляется промежуточный слой, обеспечивающий сцепление полимер-керамического слоя с заготовкой (грунт) (1),. затем напыляется твердый полимер-керамический слой (2). Первые слои подсушиваются до удаления влаги. Далее послойно на полимер-керамический слой наносят промежуточный слой (3). и облицовочный слой, который является противопригорающим (4).
Таким образом, получают изделие с упрочненным покрытием, обладающим абразивной устойчивостью, высокими эксплуатационными свойствами по сравнению с известной кухонной посудой без применения упрочняющего слоя.
Полимер-керамический слой образуется на базе полимерного связующего путем введения в него оксида кремния (кварца), обладающего высокой твердостью, прочностью, высокой теплостойкостью, износостойкостью, инертностью (не вступает в реакцию ни с чем) не токсичен, допущен для применения в пищевой промышленности, доступен и является недорогим сырьем. Подготовка кварца проста. Нужный гранулометрический состав подбирается рассеиванием на вибросите измельченного кварца молотого пылевидного сорта «А» ГОСТ 9077-82.
Прочность и абразивная устойчивость зависит от количества введенного наполнителя в полимер и позволяет создать материал с заранее заданными свойствами. Введение наполнителя до десятка процентов позволяет сохранить хорошие реологические свойства композита (нет оседания до десяти часов). Объемная упрочняющая доля кварца подбиралась практически. Таким образом, введением в полимер кварца был подобран тип композиционного материала - армированного частицами абразива
Введение абразивных частиц в полимер позволяет получить композиционный материал механически прочный, устойчивый к истиранию, инертный ко всем пищевым продуктам.
Формирование упрочненного противопригорающего покрытия можно выполнить на основе любой двухслойной системы на основе ПТФЭ, предназначенной для применения в качестве противопригорающего покрытия
Таким образом достигается упрощение изготовления изделия, имеющего сформированное на его поверхности противопригорающее покрытие. Разработанное изделие имеет улучшенные эксплуатационные свойства и характеризуется увеличением срока его службы за счет упрочнения противопригорающего покрытия.
Кроме того, разработанное изделие имеет низкую себестоимость.
На фиг.1 показано изделие для приготовления пищи в разрезе, где
1. Корпус изделия
2. Промежуточный слой
3. Полимер-керамический слой с частицами абразива
4. Промежуточный слой
5. Облицовочный противопригорающий слой.
Объемная доля упрочняющей фазы может быть различной, и колебаться до десятков процентов, как и геометрическая толщина стенок матрицы (Корпуса изделия). Эти величины задаются в зависимости от требуемой степени упрочнения.
Общая толщина покрытия составляет до 100 мкм. Данная толщина складывается:
- толщина 1 слоя, обеспечивающего сцепление корпуса с полимер-керамическим слоем (праймер);
- толщина полимер-керамического слоя;
- толщина промежуточного слоя, обеспечивающего сцепление полимер-керамического слоя с противопригорающим облицовочным слоем (праймер);
- облицовочный противопригорающий слой.
Таким образом, выстраивается полимер-керамическая матрица из взаимно нерастворимых компонентов, обладающих большой твердостью и абразивной стойкостью, полной инертностью к химическим компонентам (щелочам, кислотам, любой бытовой химии и моющим средствам, пищевым продуктам), нетоксична.
Используя предлагаемую полезную модель, возможно получение покрытия, более высокой износостойкости, по сравнению с применяемыми традиционными противопригорающими покрытиями на базе политетрафторэтилена (ПТФЭ). Абразивная износостойкость покрытия с ПТФЭ согласно Регламенту BS 7069:1988 составляет 250 циклов. Износостойкость покрытия после использования предлагаемого метода составляет 5000-8000 циклов.
Напыление полимер-керамического слоя производится пневматическим распылением. На полимер-керамической матрице формируется двухслойное противопригорающее покрытие методом распыления под давлением.
Таким образом, на изделии получается покрытие, обладающее абразивной устойчивостью, твердостью, коррозионной устойчивостью, достигается более плавный разогрев пищи из-за наличия полимер керамического слоя, приготовленная пища медленнее остывает, дольше сохраняется тепло, что позволяет сохранять пищу без лишнего подогрева.
Для формирования полимер-керамической матрицы и противопригорающего покрытия можно использовать любую двухслойную систему на основе ПТФЭ, предназначенную для применения в качестве противопригорающего покрытия, как отечественного, так и импортного производства.
В результате получают покрытие, которое характеризуется следующими свойствами:
- прочность сцепления (адгезия) не ниже 1 балла по ГОСТ 15140-78;
- сплошность по микроскопу при увеличении 20х определяет как покрытие сплошное, не имеет пузырей и трещин. Затем, воздействуя на покрытие концентрированной соляной кислотой, получаем значение сплошности выше 60 минут, контроль производили под микроскопом при увеличении 20х, выделения пузырей газа нет, что говорит о том, что кислота не достигает металлического корпуса изделия.
- термостойкость выдерживает более 10 циклов. Термостойкость проверялась нагревом изделия с маслом до температуры 205±5°С в течение 3 часов и последующим охлаждением в воду (один цикл), затем контроль адгезии.
- Неприлипаемость пищевых продуктов - удовлетворяет требованиям ГОСТ 17151-81 полностью (контроль проводился до обугливания молока, сахара, выпечкой блинов).
- абразивная износостойкость контролировалась согласно Регламенту BS 7069:1988. Значение износостойкости по Регламенту - 250 циклов. Износостойкость покрытия после использования предлагаемого метода составляет 5000-8000 циклов. Примененное упрочнение позволило увеличить износостойкость покрытия в 20 и более раз.
Представленные данные свидетельствуют о том, что изделия, предназначенные для приготовления пищи, из алюминия или его сплава, изготовленные в соответствии с заявляемой полезной моделью, демонстрируют повышенные эксплуатационные свойства по сравнению с известной кухонной посудой без применения упрочняющего слоя из полимер-керамического покрытия.
Свойства изделий оценивались по следующим методикам:
1. Прочность сцепления (адгезия) - методом решетчатых надрезов в соответствии с ГОСТ 15140-78.
2. Термостойкость покрытия - нагревом изделия с маслом до температуры 205±5°С в течение 3 часов в соответствии с ГОСТ 17151-81.
3. Неприлипаемость покрытия - путем удаления обуглившегося молока и сахара по методике ГОСТ 17151-81, а так же выпечкой блинов.
4. Сплошность покрытия - осмотром пленки покрытия под микроскопом с увеличением 20х, а затем воздействием на покрытие концентрированной соляной кислотой по методике ГОСТ17151-81.