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WO1994001029A1 - Revetement composite a base de quasi-cristaux et son procede de fabrication - Google Patents

Revetement composite a base de quasi-cristaux et son procede de fabrication Download PDF

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WO1994001029A1
WO1994001029A1 PCT/FR1993/000691 FR9300691W WO9401029A1 WO 1994001029 A1 WO1994001029 A1 WO 1994001029A1 FR 9300691 W FR9300691 W FR 9300691W WO 9401029 A1 WO9401029 A1 WO 9401029A1
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cooking
crystalline
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Jean Charles Weber
Michel Parmentier
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France Grignotage
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    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings

Definitions

  • the object of the invention is to solve at least the problem of the incompatibility of the aforementioned parameters and more particularly to obtain a synthesis of the properties of quasicrystals for their hardness and conductivity, and of PTFE for their non-stick properties. , with the creation of permanent cooking surfaces and also offering remarkable polish.
  • non-stick coating for example surfaces for cooking utensils, characterized in that it uses a composite material consisting of the combination of an underlayer of quasi-crystalline alloy. and of a PTFE type polymer on a matrix and in that the processing is such that the final surface has a porous quasi-crystalline mesh leaving PTFE cells slightly recessed from the surface.
  • REPLACEMENT SHEET Processes in which the quasi-crystal / polymer proportion varies according to the desired surface effect to favor the specific and specific properties of one or other of the constituents
  • the following describes a coating for surfaces or cooking utensils, the single figure of which shows the structure.
  • the quasi-crystalline base (2) is used in such a way that it is porous and the pores (6) are filled with polymer (3) in such a way that the polymer does not surface on the quasi-crystalline surface, but offers a slight shrinkage resulting in a slightly concave surface.
  • the coating thus obtained according to the invention consists of the combination of a base of quasi-crystalline alloy (1) (within the meaning of CNRS patent No. FR-A-2 635 117) forming a reticle of variable porosity, and of a non-stick polymer (3) filling the pores (6), the polymer finally occupying a proportion of the surface such that any contact with the working instruments (9) such as knives, cutlery ... is done with the 'quasi-crystalline soul therefore very resistant, while glbal contact with
  • the asperities of the quasi-crystalline base (7) are all in the same outcrop plane (8) and all the concave surfaces of the pores are set back relative to said outcrop plane.
  • non-stick polymer polytetrafluoroethylene, known by the abbreviation used below for PTFE, is preferably used.
  • Such a coating consists according to the invention for example in a surfacing process in two partially superimposed phases whose sequences are known. After an adequate cleaning, the surface (2) is treated by bombardment or thermal spraying of quasi-crystalline particles according to a technique suitable for the use of these pulverulent alloys.
  • the conditions for the projection of powdery particles are calculated so as to obtain the desired porosity.
  • the treated part is then coated with PTFE and polymerized in the oven.
  • the coating formed according to the invention makes it possible to combine the advantages of quasi-crystalline coatings and surfaces based on PTFE, namely, that it combines: - the good thermal qualities of quasi-crystals: the coating saves time 1/3 of cooking and / or power.
  • the quasi-crystalline layer then also functions as a bonding layer.
  • the contact surface with food is mainly provided by the polymer, reducing to a minimum the phenomena of sticking and gratinating.
  • the obturation of the porosity by the polymer reduces the trapping therefore the degradation of
  • the non-stick properties of the coating obtained according to the invention can be used for other applications than cooking or heat exchange surfaces, and in particular for all applications where it is sought to reduce the mechanical adhesion. between two surfaces, all tribological applications for resistance to friction and corrosion.
  • such a coating can be applied according to the invention on the contact surfaces of an assembly (shaft-bearing).

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Abstract

L'invention concerne un revêtement anti-adhérent pour surfaces par exemple des surfaces pour ustensiles de cuisson, caractérisé en ce qu'il met en ÷uvre en combinaison: une base (2) en alliage quasi-cristallin formant un réticule adhérant parfaitement par sa face inférieure sur une matrice (1) et présentant une surface supérieure à porosité particulière, un polymère de type PTFE remplissant les pores (6). L'invention concerne également un procédé d'obtention du revêtement ainsi que les surfaces obtenues.

Description

Revêtement composite à base de quasi-cristaux et son procédé de fabrication
La présente invention concerne un revêtement anti-adhérent pour surfaces par exemple des surfaces de cuisson, surfaces d'échange de chaleur, surfaces de frottement. Elle concerne également un procédé d'obtention de la surface et la surface obtenue.
Dans l'application particulière des surfaces de cuisson, le problème du revêtement impose au fabricants de poêles, fours, plaques... de trouver un compromis entre un certain nombre de paramètres généralement incompatibles :
• la dureté (résistance à l'abrasion)
- le collage et l'adhésion des matières
• la conduction de la chaleur - l'aspect externe du revêtement
Généralement, les revêtements proposés possèdent une à deux propriétés intéressantes, mais sont le plus souvent très mauvais dans une ou plusieurs autres. A titre d'exemple :
- les métaux sont très durs (ou peuvent être durcis) et sont bons conducteurs de la chaleur, mais les matières y adhèrent de façon importante. Ils sont difficiles à nettoyer et leur aspect se déσ—de rapidement du fait de ce nettoyage nécessairement rude.
- les PTFE sont des anti-adhésifs remarquables mais sont très sensibles à l'abrasion et quasiment isolants thermiquement.
- les revêtements quasi-cristallins sont durs et meileurs conducteurs de la chaleur. Ils se nettoient facilement mais n'ont pas des propriétés anti-adhésives aussi bonnes que les PTFE. L'objet de l'invention consiste à résoudre au moins le problème de l'incompatibilité des paramètres précités et plus particulièrement d'obtenir une synthèse des propriétés des quasi-cristaux pour leur dureté et conductivité, et des PTFE pour leurs propriétés anti-adhésives, avec constitution de surfaces de cuisson permanentes et offrant de plus un poli remarquable.
Un revêtement anti-adhésif pour surfaces selon l'invention se caractérise en ce qu'il est formé : - d'une base en alliage quasi-cristallin formant un réticule adhérant parfaitement par sa face inférieure sur une matrice et présentant une surface supérieure à porosité particulière.
Selon l'invention il s'agit d'un revêtement anti-adhérent par exemple des surfaces pour ustensiles de cuisson caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un matériau composite constitué de la combinaison d'une sous-couche en alliage quasi-cristallin et d'un polymère de type PTFE sur une matrice et en ce que la mise en oeuvre est telle que la surface finale présente un maillage quasi-cristallin poreux laissant des alvéoles de PTFE en léger retrait par rapport à la surface.
- et de polymère anti-adhésif remplissant les pores.
Divers procédés de mise en oeuvre sont possibles notamment :
FEUILLE DE REMPLACEMENT • Procédés dans lesquels la proportion quasi-cristaux/polymère varie en fonction de l'effet de surface recherché pour privilégier les propriétés propres et spécifiques de l'un ou l'autre des constituants,
- Procédés de transfert simultané ou non, mécanique et thermique, dans lesquels les conditions de temps, de température et d'apaisseur peuvent varier largement.
On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence à la figure unique montrant un détail de la structure du revêtement.
A titre d'exemple non limitatif, on décrit ci-après un revêtement pour surfaces ou ustensiles de cuisson dont la figure unique montre la structure.
1 o Sur la matrice par exemple en aluminium, cuivre ou aciers de divers types (1 ), bonne conductrice de la chaleur, ou en verre, est déposée une base quasi-cristalline (2) adhérant parfaitement à la matrice.
La base (2) quasi-cristalline est mise en oeuvre de telle sorte qu'elle soit poreuse et les pores (6) sont remplis de polymère (3) de telle façon que le polymère n'affleure pas à la surface quasi-cristalline, mais offre un léger retrait se traduisant par une surface légèrement concave. i 5 Le revêtement ainsi obtenu selon l'invention consiste en la combinaison d'une base en alliage quasi-cristallin (1) (au sens du brevet CNRS n° FR-A-2 635 117) formant un réticule de porosité variable, et d'un polymère anti-adhésif (3) remplissant les pores (6), le polymère occupant finalement une proportion de la surface telle que tout contact avec les instruments de travail (9) tels que couteaux, couverts... se fait avec l'âme quasi-cristalline donc très résistante, alors que le contact glbal avec les
20 matières en cours de cuisson se fait essentiellement sur le polymère (3), donc sans adhésion. La configuration finale obtenue est telle que l'altération de la surface ne peut se faire : le PTFE est protégé, ce qui lui permet de jouer plus longtemps son rôle anti-adhésif.
De préférence les aspérités de la base quasi-cristalline (7) sont toutes dans un même plan d'affleurement (8) et toutes les surfaces concaves des pores sont en retrait par rapport audit plan 25 d'affleurement.
Comme polymère anti-adhésif on utilise de préférence du polytétrafluoro-éthylène, connu sous l'abréviation utilisée ci-après de PTFE.
La mise en oeuvre d'un tel revêtement consiste selon l'invention par exemple en un procédé de surfaçage en deux phases partiellement superposées dont les séquences sont connues. 30 Après un nettoyage adéquat, la surface (2) est traitée par bombardement ou projection thermique de particules quasi-cristallines selon une technique appropriée à la mise en oeuvre de ces alliages pulvérulents.
Les conditions de la projection de particules pulvérulentes sont calculées de façon à obtenir la porosité recherchée. La pièce traitée est ensuite revêtue de PTFE et polymérisée au four.
E EN Cette technique n'est donnée qu'à titre indicatif, la mise en oeuvre du revêtement étant possible via plusieurs autres séquences de fabrication.
Le revêtement constitué suivant l'invention permet de cumuler les avantages des revêtements quasi-cristallins et des surfaces à base de PTFE, à savoir, qu'il allie : - les bonnes qualités thermiques des quasi-cristaux : le revêtement permet des économies de temps de cuisson et/ou de puissance de l'ordre de 1/3.
• la dureté des quasi-cristaux ou όet céramiques : exceptionnelle résistance à l'abrasion, longévité accrue des surfaces de cuisson, dont le revêtement constitue jusqu'à présent le point faible.
- La réabilitation de surfaces de cuisson comme l'inox, le verre..., inadaptées pour des raisons l o techniques aux dépôts directs de PTFE : la couche quasi-cristalline fonctionne alors également comme couche d'accrochage.
- les propriétés anti-adhésives des PTFE : la surface de contact avec les aliments est majoritairement assurée par le polymère, réduisant au minimum les phénomènes de collage et de gratinage. De plus l'obturation de la porosité par le plymère diminue le piégeage donc la dégradation des
15 graisses : le culottage n'est plus nécessaire.
- très bonne adhérence du PTFE sur les quasi-cristaux qui servent en particulier de primaire d'accrochage.
Les propriétés anti-adhérentes du revêtement obtenu selon l'invention peuvent être exploitées pour d'autres application que les surfaces de cuisson ou d'échange de chaleur, et notamment pour 0 toutes les applications où l'on cherche à diminuer l'adhérence mécanique entre deux surfaces, toutes les applications tribologiques pour la résistance aux frottements et à la corrosion.
A titre d'exemple, on peut appliquer un tel revêtement selon l'invention sur les surfaces d contact d'un ensemble (arbre-palier).
CEME

Claims

REVENDICATIONS
1 . Revêtement anti-adhérent par exemple des surfaces pour ustensiles de cuisson caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un matériau composite constitué de la combinaison d'une sous-couche en alliage quasi-cristallin et d'un polymère de type PTFE sur une matrice et en ce que la mise en oeuvre est telle que la surface finale présente un maillage quasi-cristallin (2) poreux laissant des alvéoles de PTFE en léger retrait par rapport à la surface.
2. Surfaces d'échange de chaleur du type échangeur à plaques, pasteurisateurs, réchauffeurs, plaques de cuisson et analogue, caractérisées en ce qu'elles sont revêtues du revêtement anti- adhérent selon la revendication 1.
3 . Surfaces de pièces mécaniques soumises à des frottements caractérisées en ce qu'elles sont revêtues d'un revêtement anti-adhérent selon la revendication 1.
4 . Surfaces d'ustensiles de cuisson telles que par exemple poêles à frire, plaques à snaquer, grills, gaufriers, parois intérieures de fours, casseroles diverses à usage domestique ou industriel caractérisé en ce qu'elles sont revêtues du revêtement selon la revendication 1.
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