Composición de recubrimiento cerámico antiadherente y procedimiento.

Un recubrimiento antiadherente que comprende:

dos capas superpuestas,

una capa base para aplicar a un sustrato y una capa superior;

la capa base compuesta por una matriz que comprende el producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano; y

la capa superior compuesta por una matriz que comprende el producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano en el que el organoalcoxisilano incluye una porción minoritaria de un fluoroalcoxisilano.

Composición de recubrimiento cerámico antiadherente y procedimiento ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a composiciones de recubrimiento cerámico antiadherente y a procedimientos de preparación de las mismas, y de recubrimiento de utensilios o baterías de cocina hechas de acero inoxidable, aluminio, aleación de aluminio, hierro colado o acero.

TÉCNICA ANTERIOR

Se ha dirigido un esfuerzo considerable a producir un recubrimiento eficaz, antiadherente y no humectante sobre un sustrato que constituye la superficie de baterías de cocina para preparar alimentos. El término "antiadherente" significa una superficie que resiste a la adherencia de sustancias, tales como aceites, grasas u otros productos alimenticios. Esta propiedad permite la fácil limpieza de las fuentes en las que las comidas se preparan calentando. El término "no humectante" indica una superficie que repele líquidos tales como el agua. La propiedad se demuestra por un gran ángulo de contacto entre una gota de agua y la superficie sobre la que descansa la gota. Un ángulo de avance de al menos 90° se considera representativo de una superficie no humectable.

Los artículos no humectantes antiadherentes se producen comúnmente recubriendo superficies de artículos con una capa de politetrafluoroetileno (PTFE). Por ejemplo, la patente de EE.UU. n.° 4.683.168 (Hares y col.) describe un procedimiento de recubrimiento de vidrio o artículos de vidrio-cerámica con una capa tal para producir utensilios de cocina antiadherentes. Sin embargo, los recubrimientos de PTFE presentan la desventaja de ser opacos. Por tanto, requieren un procedimiento de sinterización térmica a 350 °-400 °C para su producción, son relativamente caros de producir y no proporcionan un grado deseado de resistencia a la abrasión.

La patente de EE.UU. n.° 4.275.118 a Baney y col. describe una composición de recubrimiento que comprende una dispersión ácida de sílice coloidal en un medio de alcohol-agua que produce un recubrimiento duro resistente a la abrasión.

La patente de EE.UU. n.° 6.054.522 a Alain y col. desvela un recubrimiento protector que confiere propiedades antiadherentes, de abrasión e hidrófobas con una red inorgánica de alcóxidos metálicos y una red orgánica de silanos mediante un procedimiento de sol-gel. Pero este recubrimiento es muy delgado, que no es bueno como recubrimiento protector y, por tanto, no tiene color. Estos recubrimientos de PTFE tienen una vida finita debido a su constitución orgánica. Con el tiempo, estos recubrimientos se resecan y pierden su lubricidad.

El documento JP 2003-164379 desvela un miembro para equipo de cocina mejorado en resistencia a las manchas contra negro de humo y productos de descomposición de sopa hervida más de lo necesario durante la cocción y mejorado en propiedades de resistencia al calor. El miembro está provisto de una película de óxido metálico preparada formando grupos hidroxi sobre la superficie de una capa de óxido metálico de un material base y luego formando una capa repelente del agua de solo fluoroalquilsilano o solo un alquilalcoxisilano.

Se han propuesto diversos procedimientos y materiales para crear un recubrimiento antiadherente. Sin embargo, persiste un problema en lo referente al desgaste durante el uso, en particular arañazos por agentes de limpieza.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Es, por tanto, un objetivo principal de la presente invención proporcionar una novedosa composición de recubrimiento, procedimiento de preparación de la misma y procedimiento de aplicación que producirá una mayor resistencia a la abrasión, elevada dureza superficial y desgaste a largo plazo.

En el primer aspecto de la presente invención se proporcionó una composición de recubrimiento antiadherente que comprendía dos capas superpuestas, una capa base para aplicar a un sustrato y una capa superior, la capa base está compuesta por una matriz que comprende el producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano; y la capa superior está compuesta por una matriz que comprende el producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano en la que el organoalcoxisilano incluye una porción minoritaria de un fluoroalcoxisilano.

Preferentemente, el fluoroalcoxisilano está presente de aproximadamente el 0,3 % en peso a aproximadamente el 2 % en peso, el organoalcoxisilano es metiltrimetoxisilano, el sol de sílice está presente en una cantidad del 30 % en peso a aproximadamente el 70 % en peso y el metiltrimetoxisilano está presente en una cantidad del 2 % en peso al 40 % en peso.

La composición de recubrimiento antiadherente incluye adicionalmente un catalizador en una cantidad del 0 % en peso a aproximadamente el 2 % en peso.

La composición de recubrimiento antiadherente incluye adicionalmente un disolvente en una cantidad del 10 % en peso al 40 % en peso.

En el segundo aspecto de la presente invención se proporcionó un procedimiento de preparación de un recubrimiento cerámico antiadherente para un sustrato, tal como un utensilio de cocina, que comprende las etapas

de:

a. preparar un primer componente

I. añadiendo un sol de sílice coloidal a un organoalcoxisilano y un catalizador para efectuar una reacción de condensación;

ii. añadiendo un disolvente;

iii. añadiendo un material de color en forma de partícula;

iv. mezclando para formar una primera disolución de aglutinante estable;

b. preparar un segundo componente

i. añadiendo un organoalcoxisilano y un catalizador, incluyendo dicho organoalcoxisilano una porción minoritaria de fluoroalcoxisilano;

ii. añadiendo un disolvente;

iii. mezclando para formar una segunda disolución de aglutinante estable;

c. mezclar los dos componentes; y

d. envejecer los dos componentes mezclados por lo que la disolución de dos componentes envejecidos se recubre sobre un sustrato.

Preferentemente, el organoalcoxisilano es metiltrimetoxisilano, en el que la segunda disolución de aglutinante estable incluye polidimetilsiloxano.

En el tercer aspecto de la presente invención se proporcionó un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente que comprende las etapas de:

a. preparar un sustrato

i. eliminando polvo y aceite de la superficie del sustrato que va a recubrirse;

ii. secando la superficie del sustrato;

iii. poniendo áspera la superficie del sustrato para aumentar sustancialmente su área;

iv. limpiando la superficie del sustrato y precalentando la superficie del sustrato;

b. recubrir la superficie del sustrato con un primer recubrimiento que comprende una matriz de un producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano, disolvente y un material de color; y

c. recubrir el sustrato con un segundo recubrimiento que comprende una matriz de un producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano que contiene una porción minoritaria de fluoroalcoxisilano, y un catalizador mientras que el primer recubrimiento está todavía húmedo;

d. y secar al aire.

Preferentemente, el recubrimiento se pulveriza sobre el sustrato y se calienta a 120 °C a 300 °C durante 10 a 30 minutos, el fluoroalcoxisilano está presente de aproximadamente el 0,3 % en peso a aproximadamente el 2 % en peso, el organoalcoxisilano es metiltrimetoxisilano, el sol de sílice está presente en una cantidad del 30 % en peso a aproximadamente el 70 % en peso y el metiltrimetoxisilano está presente en una cantidad del 2 % en peso al 40 % en peso, un catalizador está presente en una cantidad del 0 % en peso a aproximadamente el 2 % en peso.

El procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente incluye adicionalmente un disolvente en una cantidad del 10 % en peso al 40 % en peso.

En el cuarto aspecto de la presente invención se proporcionó un sustrato recubierto cerámico antiadherente que comprende:

a. un sustrato que tiene una superficie que va a recubrirse;

b. una primera capa recubierta sobre la superficie del sustrato que va recubrirse y que tiene una superficie superior expuesta; y

c. una segunda capa recubierta sobre la parte superior expuesta de la primera capa y que tiene una superficie superior expuesta que sirve de superficie cerámica antiadherente adecuada para cocinar comida;

d. dicha primera capa compuesta por una porción inferior en contacto con la superficie de dicho el sustrato y que está compuesta por una matriz de SÍO2 resultante de la condensación de un sol de sílice coloidal... [Seguir leyendo]

1. Un recubrimiento antiadherente que comprende:

dos capas superpuestas, una capa base para aplicar a un sustrato y una capa superior; 5

la capa base compuesta por una matriz que comprende el producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano; y

la capa superior compuesta por una matriz que comprende el producto de reacción de condensación de un sol de 10 sílice y un organoalcoxisilano en el que el organoalcoxisilano incluye una porción minoritaria de un fluoroalcoxisilano.

2. Un recubrimiento antiadherente según la reivindicación 1, en el que el fluoroalcoxisilano está presente del 0, 3 % en peso al 2 % en peso.

3. Un recubrimiento antiadherente según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el organoalcoxisilano es metiltrimetoxisilano.

4. Un recubrimiento antiadherente según la reivindicación 3, en el que el sol de sílice está presente en una cantidad del 30 % en peso al 70 % en peso y el metiltrimetoxisilano está presente en una cantidad del 2 % en 20 peso al 40 % en peso.

5. Un recubrimiento antiadherente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que un catalizador está presente en una cantidad del 0 % en peso al 2 % en peso.

6. Un recubrimiento antiadherente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que incluye adicionalmente un disolvente en una cantidad del 10 % en peso al 40 % en peso.

7. Un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente que comprende las etapas de: 30

a. preparar un sustrato

I. eliminando polvo y aceite de la superficie del sustrato que va a recubrirse;

II. secando la superficie del sustrato;

III. poniendo áspera la superficie de sustrato para aumentar sustancialmente su área;

IV. limpiando la superficie del sustrato y precalentando la superficie del sustrato; 40

b. recubrir la superficie del sustrato con un primer recubrimiento que comprende una matriz de un producto de reacción de condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano, disolvente y un material de color; y

c. recubrir el sustrato con un segundo recubrimiento que comprende una matriz de un producto de reacción de 45 condensación de un sol de sílice y un organoalcoxisilano que contiene una porción minoritaria de fluoroalcoxisilano y un catalizador mientras que el primer recubrimiento está todavía húmedo; y

d. secar al aire.

8. Un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente según la reivindicación 7, en el que el recubrimiento se pulveriza sobre el sustrato y se calienta a 120 º C a 300 º C durante 10 a 30 minutos.

9. Un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente según 55 la reivindicación 8 o la reivindicación 8, en el que el fluoroalcoxisilano está presente del 0, 3 % en peso al 2 % en peso.

10. Un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el organoalcoxisilano es metiltrimetoxisilano. 60

11. Un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente según la reivindicación 10, en el que el sol de sílice está presente en una cantidad del 30 % en peso al 70 % en peso y el metiltrimetoxisilano está presente en una cantidad del 2 % en peso al 40 % en peso.

12. Un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, en el que un catalizador está presente en una cantidad del 0 % en peso al 2 % en peso.

13. Un procedimiento de recubrimiento de un sustrato con un recubrimiento cerámico antiadherente según 5 una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, que incluye adicionalmente un disolvente en una cantidad del 10 % en peso al 40 % en peso.

14. Un sustrato recubierto cerámico antiadherente que comprende un sustrato que tiene una superficie que va a recubrirse y un recubrimiento antiadherente según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7. 10

15. Un sustrato recubierto según la reivindicación 15, en el que la capa base del recubrimiento comprende una porción inferior que está en contacto con la superficie de dicho sustrato y que está compuesta por una matriz de SiO2 resultante de la condensación de un sol de sílice coloidal y un organoalcoxisilano y una porción superior que está en contacto con la capa superior del recubrimiento y que está compuesta por una matriz de SiO2 resultante de 15 la condensación de un sol de sílice coloidal y un organoalcoxisilano que contiene una porción minoritaria de polidimetilsiloxano, y en el que la capa superior del recubrimiento comprende una matriz de SiO2 resultante de la condensación de un sol de sílice coloidal y un organoalcoxisilano que contiene una porción minoritaria de polidimetilsiloxano, y una porción minoritaria de fluoroalcoxisilano, y tiene una superficie superior expuesta que sirve de superficie cerámica antiadherente adecuada para cocinar comida. 20