Artículo culinario que tiene un revestimiento antiadhesivo con unas propiedades de antiadherencia mejoradas.

Artículo culinario (1) que tiene unas propiedades hidrófobas mejoradas,

que comprende un soporte (3) que tieneuna cara interior (31) que puede recibir alimentos y una cara exterior (32) destinada a estar dispuesta hacia la fuentede calor, estando dicha cara interior (31) revestida con un revestimiento antiadhesivo (2) de tipo vítreo y exento dePTFE,

caracterizado porque:

- dicho revestimiento antiadhesivo (2) tiene la forma de una película continua con un espesor de al menosμm y constituido por un material sol-gel que comprende una matriz de al menos un polialcoxilatometálico, y al menos un 5% en peso con respecto al peso total del revestimiento de al menos un óxidometálico disperso en dicha matriz, y del 0,01% al 10% en peso de al menos un espesante inorgánico conrespecto al peso total del revestimiento;

- estando dicha cara interior (31) del soporte (3) estructurada macroscópicamente y teniendo un relieve convariaciones locales del nivel de su superficie con una amplitud variable de 100 μm a 5.000 μm.

Artículo culinario que tiene un revestimiento antiadhesivo con unas propiedades de antiadherencia mejoradas

El presente invento se refiere de manera general a los artículos culinarios que tienen un revestimiento antiadhesivo, y más particularmente a los artículos culinarios cuya cara interior está recubierta por un revestimiento antiadhesivo de tipo vítreo con unas propiedades de antiadherencia mejoradas.

El presente invento se refiere igualmente a un procedimiento de fabricación de tal artículo culinario.

Por revestimiento de tipo vítreo se entiende en el sentido del presente invento un revestimiento que tiene la apariencia del vidrio o de un esmalte que puede ser orgánico-mineral, o bien totalmente mineral.

Por revestimiento vítreo orgánico-mineral se entiende, en el sentido del presente invento, un revestimiento constituido por un material de tipo sol-gel (es decir, obtenido por la vía sol-gel) cuya red es esencialmente inorgánica, pero que tiene agrupamientos orgánicos, especialmente debido a los precursores utilizados y a la temperatura de cocción del revestimiento.

Por revestimiento enteramente mineral se entiende, en el sentido del presente invento, un revestimiento constituido por un material totalmente inorgánico exento de cualquier agrupamiento orgánico. Tal revestimiento puede también ser obtenido por la vía sol-gel con una temperatura de cocción de al menos 400ºC, o a partir de precursores de tipo tetraetoxi-silano (TEOS) con una temperatura de cocción que puede ser inferior a 400ºC.

Por revestimiento con unas propiedades de antiadherencia mejoradas se entiende, en el sentido del presente invento, un revestimiento que es fácilmente limpiable y que permite cocer alimentos con poca, o incluso sin materia grasa. Tal revestimiento es por tanto apto para resistir la adherencia, especialmente tras la cocción, de sustancias de degradación de los aceites, de las grasas o de manera general de los alimentos.

En el campo de los revestimientos antiadhesivos de tipo vítreo destinados a utensilios culinarios se conocen ya los revestimientos a base de esmalte, pero éstos no garantizan una buena antiadherencia y requieren unas temperaturas de vitrificación elevadas (superiores a 540ºC) .

Se conocen también los revestimientos sol-gel, especialmente los obtenidos a partir de alcóxidos metálicos a base de sílice (silanos) o a base de alúmina (aluminatos) . Sin embargo, tales revestimientos no permiten depositar un espesor importante y se convierten en materiales cerámicos generalmente para espesores del orden de 10 micras. Además, su cohesión no se consigue más que si se aplican temperaturas elevadas durante mucho tiempo, por ejemplo unas temperaturas superiores a 400ºC durante al menos treinta minutos. Por el contrario, este tipo de revestimiento permite prever una gama de utilización en temperatura más importante que las de los revestimientos a base de PTFE, que pueden sobre todo llegar hasta 600ºC, en lugar de 300ºC como máximo para revestimientos a base de PTFE.

No obstante, tales revestimientos tienen el inconveniente de tener unas propiedades de antiadherencia no solamente limitadas sino poco duraderas, lo que los hace difícilmente aplicables como revestimientos para recubrir la cara interior del fondo de un artículo culinario.

Para solucionar estos problemas el experto en la técnica conoce la de añadir elementos fluorados, en particular silanos fluorados en revestimientos sol-gel obtenidos por condensación de silanos. Así, la solicitud de patente europea EP 1.835.002 describe unos revestimientos antiadhesivos que constan de una capa de base aplicada sobre un sustrato y una capa superior aplicada sobre la capa de base. Dicha capa de base está compuesta por una matriz a base de sílice, que resulta de la condensación de un orgánico-alcoxisilano y de un sol de sílice coloidal. La capa superior está igualmente compuesta por una matriz a base de sílice que resulta de la condensación de un orgánicoalcoxisilano con un sol de sílice coloidal, pero con la particularidad de que el orgánico-alcoxisilano lleva además una pequeña cantidad de un fluoroalcoxisilano (FAS) .

Sin embargo, la incorporación de silanos fluorados en revestimientos de tipo sol-gel tiene el inconveniente de que estos compuestos no solamente son costosos y su estabilidad térmica es limitada, lo que es perjudicial para su mantenimiento en la película, en especial en caso de meterlo en una estufa a temperatura elevada. En efecto, no puede evitarse el desprendimiento del flúor, lo que no los distingue de los revestimientos sol-gel no modificados debido a la desaparición de los segmentos moleculares fluorados favorables a la antiadherencia.

Por otra parte, el experto en la técnica sabe cómo estructurar macroscópicamente la superficie de la cara interior de un artículo culinario a base de resina fluorocarbonatada, especialmente del tipo PTFE. La utilización de tal fondo estructurado permite en efecto mejorar las propiedades de antiadherencia de este tipo de revestimiento. Así, las patentes de MEYER EP 0259056 y EP 0515705 (soporte de aluminio anodizado) describen unos utensilios culinarios cuya superficie interna destinada a estar en contacto con los alimentos se realiza con unas ondulaciones que delimitan unas crestas muy próximas, que forman de este modo una superficie ondulada en la cual se aplica un material antiadhesivo tal como el PTFE.

No obstante, esta solución no es más que poco, incluso nunca utilizada ya que la resistencia a la abrasión, sobre todo a nivel de las aristas del relieve es muy débil. En efecto, dado que se trata de una zona especialmente solicitada, se observa la aparición de zonas no revestidas, y esto después de un uso limitado del utensilio, lo que perjudica gravemente las propiedades de antiadherencia de la superficie interna del artículo.

Los revestimientos de tipo sol-gel tales como los obtenidos a partir de alcóxidos metálicos tienen, con respecto a los revestimientos fluorocarbonatados de tipo PTFE, una mayor resistencia a la abrasión, lo que es una garantía de una durabilidad mucho mayor a nivel del comportamiento en las aristas. Sin embargo, los revestimientos sol-gel poseen unas propiedades de antiadherencia muy limitadas.

Por lo tanto, el experto en la técnica que conoce las patentes MEYER antes mencionadas sería naturalmente llevado a utilizar fondos estructurados para mejorar las propiedades de antiadherencia de tales revestimientos. No obstante, dado que estas formulaciones sol-gel son muy fluidas por naturaleza, se observa muy fácilmente que en el caso de un fondo estructurado la cobertura de las aristas del relieve resulta más fina que para el resto de la superficie.

Para mejorar esta cobertura de las aristas del relieve, en particular al nivel de las aristas, el experto en la técnica sabe que hay que espesar la formulación del revestimiento por medio de un agente espesante de naturaleza orgánica. Los agentes más utilizados en el marco de los sol-gel son a menudo las gomas de xantano, aunque pueden también ser derivados de celulosa o de polímeros acrílicos. Estos agentes orgánicos responden bien a la función de espesamiento y permiten obtener unas coberturas de aristas que sean homogéneas. No obstante, estos agentes espesantes orgánicos perturban la constitución de la red inorgánica formada, que perjudican así gravemente las propiedades mecánicas de la película. En efecto, durante la cocción de la película estos agentes orgánicos son progresivamente destruidos ya que sus productos de degradación volátiles que perturban la red en formación y que crean lagunas en esta misma red. Resulta que la cohesión y la solidez de la película formada quedan afectadas. Por tanto, no se obtiene la dureza esperada al utilizar tales revestimientos.

Además, si las temperaturas de cocción del revestimiento se mantienen bajas (lo que puede constituir una ventaja de los revestimientos de tipo sol-gel, especialmente de naturaleza orgánico-mineral) , se observa una acumulación de defectos en la estructura del material sol-gel formado.

En fin, en el caso de las aplicaciones culinarias, al estar ligado uno de los intereses principales de los revestimientos de tipo sol-gel a la posibilidad de ser utilizados a temperaturas muy elevadas, por ejemplo iguales o superiores a 300ºC, existe un riesgo de degradación para el usuario.

Ahora bien, la parte solicitante ha encontrado ahora que la utilización de espesantes inorgánicos... [Seguir leyendo]

1. Artículo culinario (1) que tiene unas propiedades hidrófobas mejoradas, que comprende un soporte (3) que tiene una cara interior (31) que puede recibir alimentos y una cara exterior (32) destinada a estar dispuesta hacia la fuente de calor, estando dicha cara interior (31) revestida con un revestimiento antiadhesivo (2) de tipo vítreo y exento de PTFE,

caracterizado porque:

- dicho revestimiento antiadhesivo (2) tiene la forma de una película continua con un espesor de al menos 10 !m y constituido por un material sol-gel que comprende una matriz de al menos un polialcoxilato metálico, y al menos un 5% en peso con respecto al peso total del revestimiento de al menos un óxido metálico disperso en dicha matriz, y del 0, 01% al 10% en peso de al menos un espesante inorgánico con respecto al peso total del revestimiento;

- estando dicha cara interior (31) del soporte (3) estructurada macroscópicamente y teniendo un relieve con variaciones locales del nivel de su superficie con una amplitud variable de 100 !m a 5.000 !m.

2. Artículo culinario (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el relieve comprende una pluralidad de nervios regularmente espaciados.

3. Artículo culinario (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el relieve comprende una pluralidad de alvéolos.

4. Artículo culinario (1) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el polialcoxilato metálico es un polialcoxisilano.

5. Artículo culinario (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el polialcoxilato metálico es un aluminato.

6. Artículo culinario (1) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material sol-gel comprende una matriz mixta de polialcoxisilano y de aluminato.

7. Artículo culinario (1) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el óxido metálico es un óxido metálico coloidal escogido en el grupo constituido por la sílice, la alúmina, el óxido de cerio, el óxido de zinc, el óxido de vanadio, el óxido de titanio y el óxido de zirconio.

8. Artículo culinario (1) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el material solgel que constituye dicho revestimiento antiadhesivo (2) comprende además al menos un aceite de silicona, preferiblemente escogido entre las metil-fenil siliconas y las metil siliconas.

9. Artículo (1) según la reivindicación 8, caracterizado porque el aceite de silicona representa del 0, 1% al 6% en peso del peso total del revestimiento (2) .

10. Artículo (1) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el material sol-gel comprende además al menos una carga y/o al menos un pigmento, que preferiblemente tienen una forma de laminillas, y/o de tamaño nanométrico.

11. Artículo culinario (1) según una cualquiera de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la película tiene un espesor comprendido entre 10 y 80 !m.

12. Procedimiento de fabricación de un artículo culinario (1) , caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

a) suministro de un soporte (3) con una primera cara (31) destinada a constituir la cara interior de dicho artículo (1) , y una cara opuesta a dicha cara interior (31) y destinada a formar la cara exterior de dicho artículo;

b) creación de un relieve macroscópico en dicha primera cara (31) de forma que se creen una variaciones en el nivel de la superficie para obtener una cara interior (31) estructurada macroscópicamente;

c) preparación de una composición sol-gel que comprende:

c1) la preparación de una composición acuosa A que comprende del 5% al 30% en peso con respecto al peso total de la composición acuosa A de al menos un óxido metálico, del 0% al 20% en peso con respecto al peso de la composición A de un disolvente que comprende al menos un alcohol, y del 0, 02% al 20% en peso de al menos un espesante inorgánico con respecto al peso de la composición A;

c2) la preparación de una solución B que comprende al menos un precursor de tipo alcóxido metálico;

c3 una mezcla de la solución B de alcóxido metálico con la composición acuosa A para obtener una composición sol-gel (A+B) con del 40% al 75% en peso de la composición acuosa A con respecto al peso de la composición sol-gel (A+B) , de manera que la cantidad de óxido metálico coloidal represente del 5% al 30% en peso de la composición sol-gel (A+B) en estado seco;

d) aplicación en todo o parte de la cara interior (31) del soporte (3) de al menos una capa de la composición sol-gel (A+B) con un espesor de al menos 20 !m en estado húmedo, y después

e) cocción de dicha capa de composición sol-gel para obtener un revestimiento vítreo de al menos 10 !m de espesor.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el relieve comprende una pluralidad de nervios o de alvéolos cuya profundidad está comprendida entre 100 !m y 5 mm.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el óxido metálico es un óxido metálico coloidal escogido en el grupo constituido por la sílice, la alúmina, el óxido de cerio, el óxido de zinc, el óxido de vanadio, el óxido de titanio y el óxido de zirconio.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado porque la composición acuosa A comprende además al menos un aceite de silicona.

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque la composición acuosa A comprende además al menos una carga y/o al menos un pigmento, preferiblemente en forma de laminillas.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque el precursor de tipo alcóxido metálico de la solución B es escogido del grupo constituido por: -los precursores que responden a la fórmula general M1 (OR1) n, -los precursores que responden a la fórmula general M2 (OR2) (n-1) R2’, y -los precursores que responden a la fórmula general M3 (OR3) (n-2) R3’2, con: R1, R2, R3 o R3’ designando un grupo alkilo, R2’ designando un agrupamiento alkilo o fenilo, siendo n un número entero correspondiente a la

valencia máxima de los metales M1, M2, o M3, designando M1, M2, o M3 un metal escogido entre Si, Zr, Ti, Sn, Al, Ce, Nb, Hf, Mg o Ln.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque el alcóxido metálico es un alcoxisilano, preferiblemente escogido entre el metiltrimetoxisilano (MTMS) y el tetratoxisilano (TEOS) .

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 18, caracterizado porque se aplican sobre la cara interior (31) estructurada del soporte (3) dos capas de la composición sol-gel para obtener un espesor de capa tras la cocción de 30 a 70 !m.

Figura 4

Figura 5