ПОСУДА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ

ПОСУДА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПШЦИ
Заявляемая полезная модель относится к пищевой промышленности, а точнее к кухонной посуде для приготовления пищи.
Их уровня техники известно большое число решений, направленных на повышение прочности поверхности кухонной посуды и придание ей антипригарных свойств.
В соответствии с патентом US № 5.411.771 от 29.04.1993, В05Д 3/06 посуда для приготовления пищи содержит корпус с поверхностью, выполненной с шероховатостью Ra  4.5-5.5 мкм, на которую нанесен высокопрочный слой, сформированный путем распыления в электрической дуге при Т 4500°С следующих металлов: медь, цинк, нержавеющая сталь, углеродистая сталь, хром, алюминий. Толщина высокопрочного слоя 40-90 мкм, а шероховатость Ra 5-8 мкм. На высокопрочном слое выполнен полимерный слой на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) толщиной 23-36 мкм. Твердость наружной поверхности, равная 8-9 Н, достигается благодаря совместному влиянию высокопрочного и полимерного слоев.
Согласно патенту US № 5.462.769 от 29.12.1994, В05Д 3/04 кухонная посуда содержит корпус с поверхностью, на которой выполнен высокопрочный слой плазменным напылением в условиях, описанных в патенте US № 5.411.771, и полимерный слой на основе смеси ПТФЭ и политетраэтилена (ПТЭ), взятых в соотношении 55:45-60:40. Поверхность изделия характеризуется комплексом свойств, аналогичным по.г1ученному по патенту US Ке 5.411.771, и кроме этого демонстрирует высокую коррозионную стойкость.
Из патента US № 5.827.573 от 17.05.1997, В05Д 3/00 известна посуда, выполненная из алюминия или сплава на его основе, включающая корпус, поверхность которого выполнена с высокопрочным слоем, образованным двумя подслоями:один из них, примыкающий к рабочей поверхности, толщиной 30-120 мкм, выполнен плазменным напылением сплава на основе алюминия, а другой - анодным оксидированием из электролита, содержащего H2SO4,MgS04,FeSO4, концентрация сульфата С 100-350г/л, режимы осаждения:  С, .5 А/ дм U 10-25 V. Первый подслой содержит металлы-компоненты сплава, а второй подслой - AlaOs, MgO, РеяОз, толщина второго подслоя Н 10-50мкм. На высокопрочный слой.
2002118927
В05ДЗ/00
состоящий из двух подслоев, нанесен фтор по л и мерный слой распылением полимерной
композиции в соответствии с технологией, описанной в патентах US № 5.462.769 и US
№5.411.771.
Общая толщина многослойного покрытия значительна, т.к. слой, стойкий к царапанию
(высокопрочный), имеет толщину 40-170 мкм. Его твердость ( более 9Н) и
коррозионная стойкость (при ускоренных испытаниях на коррозионную стойкость
ржавчины не наблюдается) также значительно выше.
Необходимо отметить, что все указанные выше известные решения основаны на использовании энергоемких технологий, что сказывается на себестоимости.
Наиболее близким заявляемому является решение по патенту US № 5.545.439 от 27.10.98, В05Д 3/00. Согласно известному решению посуда для приготовления пищи включает корпус из алюминия или сплава на его основе, поверхность которого выполнена с многослойным покрытием, образованным высокопрочным слоем, полученным анодным оксидированием в сернокислом электролите, и нанесенным на высокопрочный слой полимерным слоем. Сернокислый электролит содержит H2S04, MgSO4 , FeSO4 концентрации  SO4    100-350 г/л. Режимы оксидирования : Т 520°С, 1 2А/дм на постоянном или переменном токе, U 20-40V. Полученный слой содержит AliOs, MgO, Ре2Оз , его толщина составляет 40-80 мкм. Для увеличения адгезии высокопрочный слой выполнен с рифлением, характеризующимся шероховатостью Ra  6-8 мкм при расстоянии между пиками и впадинами 25-60 мкм. Полимерный слой толщиной Н 12-30 мкм наносят послойным распылением композиции, содержащей ПТФЭ и ПТЭ в количестве 0.5-3.5 кг/см под давлением. Твердость покрытия 4-8 Н. Для увеличения адгезии высокопрочный слой наносят только на часть рабочей поверхности, и в готовом изделии полимерный слой связан не только с анодно-окисным слоем, но и с металлом посуды, т.е. проникает вглубь до металлической основы. Именно поэтому через полимер возможна диффузия ионов А1, впоследствии обнаруживаемых при тестировании посуды кипячением в кислых растворах. Указанное в ряде случаев приводит к образованию продуктов коррозии на поверхности изделия и в антипригарном покрытии, что снижает эксплуатационные свойства кухонной посуды. Кроме фторорганики покрытие может содержать соединения металла и металл (например, титан, магний, железо ) и неметалл ( керамика). Присутствие в покрытии окисей магния и железа приводит к появлению этих элементов в жидкостях, подвергаемых обработке вместе с пищей в кухонной посуде. Этот факт подтверждается испытаниями, проводимыми СЭС и
заключающимися в кипячении изделий в растворах кислот (обычно уксусной кислоты). Количество магния и железа может превышать установленные величины ПДК.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эксплуатационных свойств посуды для приготовления пищи и увеличение срока ее службы. Технический результат достигается тем, что в посуде для приготовления пищи, включающей корпус, выполненный из алюминия или сплава на его основе, поверхность которого выполнена с многослойным покрытием, образованным высокопрочным анодно-окисньш слоем, полученным анодным оксидированием в сернокислом электролите, и нанесенным на высокопрочный анодно-окисный слой распылением по давлением композиции, содержащей фторполимер, поверхностноактивное вещество и растворитель, полимерным слоем, поверхность корпуса выполнена рифленой с шероховатостью, характеризующейся величиной Ra 4-10 мкм при расстоянии между пиками и впадинами 15-60 мкм, а анодно-окисный и полимерный слои выполнены с поверхностями, эквидистантными указанной рифленой поверхности, при этом анодно-окисный слой толщиной 20-60 мкм, часть которого, толщиной не менее 98% его толщины, содержит пористость объемом 20-30 %, получен из электролита следующего состава, г на 1л воды:
Серная кислота140
Щавелевая кислота20
Этиловый спирт30
Поры имеют вид продольных несквозных каналов, т.е каналов, длина которых меньше
толщины анодно-окисного слоя и не контактирующих с поверхностью изделия.
Полимер заполняет поры пористой части анодно-окисного слоя, а также в виде пленки
покрывает его поверхность. Металлическая поверхность изделия не контактирует с
полимерным покрытием.
В схематичном виде посуда (изделие) для приготовления пищи изображена на Фиг.1, а
поверхность корпуса изделия с покрытием представлена на Фиг.2. Позиции относятся к
следующим элементам:
1-корпус изделия
2 -профиль А1-поверхности изделия
3-пористая часть анодно-окисного слоя с порами, заполненными полимером
Как видно из чертежа, пористая часть анодно-окисного слоя имеет развитую пористость в виде несквозных каналов, дном которых является беспористая часть анодно-окисного слоя.
Сущность заявляемого решения состоит в том, что за счет пор анодно-окисного слоя, имеющих вид несквозных каналов, и рельефа поверхности слоев, образующих покрытие, обеспечиваются высокая адгезия полимерного слоя и высокая прочность поверхности изделия в отсутствие диффузии алюминия в полимерный слой. Изначально создаваемый на поверхности изделия и сохраняемый в процессе формирования анодно-окисного и полимерного слоев рельеф обеспечивает не только прочность сцепления частей конструкции, но и образование воздушно-паровой подушки в процессе эксплуатации изделия при контакте поверхности с пищей. Благодаря этому улучшается качество пищи и увеличивается срок службы кухонной посуды.
Изделие, в соответствии с заявляемым решением, может быть изготовлено следующим
образом:
Заготовки сковородок из сплава АД1 очищают от жировьк загрязнений погружением в
водные растворы щелочи и кислоты в следующей последовательности:
ЬВьщержка в водном растворе NaOH концентрации 50-90 г/л при Т 50-70° С
2.Промывка водой
3.вьщержка в водном растворе НЫОз концентрации 80-100 г/л при Т 15-30° С
4.Промывка водой, сушка
Очищенную поверхность обрабатьшают потоком воздуха с частицами АЬОз (электрокорунд ГОСТ 28818-90 марки 14А, зернистость 40) под давлением 6 кгс/см для получения шероховатости Ra  5 мкм с расстоянием между пиками и впадинами 28-32 мкм. Далее изделия отмьшают водой от абразива и сущат при Т 80-100°С. Анодное оксидирование осуществляют в электролите следующего состава, г на 1л воды:
Серная кислота140
Щавелевая кислота20
Этиловый спирт30
Для этого заготовки сковородок с рифленой поверхностью погружают в электролит указанного состава и на них подают положительный потенциал, противоэлектродом (катодом) является электрод из нержавеющей стали типа Х18Н10Т. Параметры
процесса: ,  А/дм,  °C, t  30 мин. Время процесса предварительно устанавливается путем построения градуировочных кривых. Параметры данной стадии обеспечивают получение анодно-окисного слоя, рельеф поверхности которого повторяет рельеф заданной шероховатости (т.е. получаем эквидистантные поверхности). Полученный слой включает беспористую часть, примьпсающую к А1, и пористую часть, толщиной 55 мкм. Пористость последней равна 25% об. Для изделий, изготовленных из сплавов с содержанием А1 более 99% мае (АД1, АД, АО и т.п в соответствии с требованиями ГОСТ 17151-81 п 2.3. ) целесообразно использовать электролит следующего состава, г на 1л воды:
Серная кислота120-200
Щавелевая кислота15-30
Этиловый спирт30-50
Сахароза15-30
Хром сернокислый4-6
Углерод4-8
Поверхностно-активное вещество0.01 -0.1
В качестве поверхностно-активного вещества - предпочтителен оксиэтилированный алкилфенол (например, ОП-10) и т.п.
Для изделий, изготовленных из сплавов с содержанием кремния до 12%, например, из силумина, целесообразно использовать следующие составы, г на 1л воды:
Серная кислота160-200
Щавелевая кислота30-60
Этиловый спирт180-200
Глицерин30-40
Полимерное покрыгае наносят в 2 слоя распылением под давлением 3-5 кгс/см композиции состава,% мае.: 1-й слой: ПТФЭ 35
поверхностно-активное вещество-оксиэтилированный алкилфенол 1.5% вода - остальное.
После нанесения слой высушивается при . 2-й слой: ПТФЭ 55
поверхностно-активное вещество-оксиэтилированный алкилфенол 2.7% вода - остальное.
После нанесения слой сушится при 80°С и оплавляется при 425°С. Возможно нанесение полимерного покрытия в 2-4 слоя распылением композиции, содержащей ПТФЭ, поверхностно-активное вещество, растворитель-воду. Указанная композиция должна отвечать следующим требованиям:
-содержание ПТФЭ от 25 до 65%;
-композиция не должна расслаиваться при нанесении на пористый слой;
-рН композиции в интервале: рН-7-:-8 .
Указанные режимы обеспечивают получение полимерного слоя, рельеф поверхности
которого повторяет рельеф анодно-окисного слоя и заданной шероховатости (т.е
имеем эквидистантные поверхности).
Поверхность изделия характеризуется следующими свойствами:
Твердость анодно-окисного слоя не ниже 400 кгс/мм по прибору ПМТ-3;
Износостойкость не ниже 400 минут ( по сравнению с покрытиями, полученными в
соответствии с решением-прототипом, износостойкость вьпле в 10 и более раз).
Прочность сцепления не ниже 1 балла по ГОСТ 15140-78;
Термостойкость - вьщерживает более 10 циклов: нагрев до 300°С-охлаждение в воду
без ухудшения сцепления;
Неприлипаемость пищевых продуктов - удовлетворяет требованиям ГОСТ 17151-81;
Сплошность сохраняется при воздействии концентрированной соляной кислотой
более 2 минут;
Представленные данные свидетельствуют о том, что посуда, предназначенная для приготовления пищи, изготовленная из А1 или его сплава, изготовленная в соответствии с заявляемой полезной моделью, демонстрирует повыщенные эксплуатационные свойства по сравнению с известной кухонной посудой подобного типа.
Свойства изделий оценивали по следующим методикам:
1.Прочность сцепления - методом решетчатых надрезов в соответствии с ГОСТ 15140-78
2.Термостойкость покрытия - нагревом изделия с маслом до Т(205±5)°С в течение 3 часов с последующим охлаждением на воздухе до температуры Т(205±2)°С по
отсутствию в изменении прочности сцепления и неприлипаемости после
термоциклирования. в соответствии с ГОСТ 17151-81
З.Неприлипаемость покрытия - путем удаления обуглившегося молока и пережаренной
яичницы в соответствии с ГОСТ 17151-81
4.Сплошность покрытия - путем визуального осмотра при увеличении х20 и
одновременном воздействии на покрытие концентрированной соляной кислотой с
фиксацией времени до начала непрерывного выделения газовых пузырей на покрытии в
соответствии с ГОСТ 17151-81
5.Износостойкость определяли на машине трения по схеме плоскость-индентор.
Плоскостью служило покрытие на образце или изделии, а индентором - сфера, конус
или игла. Испытания проводили с коническим индентором, угол заточки , радиус
закругления 0.5 мм. Нагрузка 200г. Характер движения возвратно-поступательный со
скоростью перемещения - 70 двойных ходов в мин. при длине дорожки 60 мм,
продолжительность испытаний - до истирания покрытия до металла основы.
6. Микротвердость - вдавливанием алмазного конуса на приборе ПМТ-3.