不粘炊具的製作方法

2023-05-11 14:05:06 2

專利名稱：不粘炊具的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於廚房用炊具，特別是一種不粘炊具。
背景技術：
不粘鍋易於清洗，使用方便，已經成為消費者在購買炊具時的首選產品之一，特別是新婚家庭以及工作較為緊張的白領階層家庭，都有較強烈的購買意向。隨著產品的發展及消費者消費理念的成熟，不粘鍋市場將會釋放出巨大的市場潛能，極有可能代替普通的廚房炊具。因此，不粘鍋產品具有潛在的市場空間和豐厚的市場利潤率。1955年，世界上第一口不粘鍋在法國誕生。法國工程師馬克-格雷瓜爾正在尋求特氟隆的新用途，他的妻子建議把這種材料塗在鍋上，這樣煮食物就不會粘鍋，於是格雷瓜爾製成了世界上第一口不粘鍋並成立了特氟隆食品公司-泰法爾公司。從六十年代起開始大量地進入家庭，在歐美等發達國家中，不粘鍋已經進入了千家萬戶，普及率相當高，僅1999年，美國不粘鍋市場銷售規模達到10.19億美元，約合人民幣85億元，2億人口擁用3000萬口不粘鍋。二十世紀八十年代，不粘鍋開始進入中國家庭。不粘鍋因其造型美觀、新穎、烹調時不粘、不糊、易潔、易洗而深受廣大消費者的喜愛，成為當今炊具行列中的寵兒。
目前不粘鍋其不粘性的主要原理是在鋁合金鍋體表面上噴塗一層以聚四氟乙烯為主要原材料的不粘塗料，通過420℃的高溫燒結，使不粘塗層同鋁基材緊密結合，利用不粘塗層的強化學惰性將食物和鍋體分開，從而起到不粘作用。目前，在國內外不粘鍋市場上，用得較多的不粘塗料有特富龍、CCC、考富龍，其中最為著名的是由全球最大化工企業-美國杜邦公司生產的特氟隆(Teflon)。雖然不粘鍋塗層商品名稱很多，但是其主要成分是相同的，都是聚四氟乙烯(簡稱4F，PTFE)一種合成的高分子材料。隨著不粘鍋大量地進入家庭，人們對不粘鍋塗層的安全性提出了各種憂慮和擔心。
2001年，科學界權威刊物——英國《自然》雜誌，刊登了加拿大多倫多大學科學家馬布裡及其同事的論文，稱不粘鍋塗層是用特氟隆製成的，特氟隆等含氟聚合物在高溫下會分解，產生三氟乙酸(TFA)等多種物質。其中一些物質具有潛在的毒性和輕微毒性，進入大氣後可能會汙染環境。據新浪科技2003年5月17日消息美國東部時間5月16日(北京時間5月17日)消息，美國一家環保小組向消費者產品安全委員會遞交報告。報告稱，用聚四氟乙烯為主要成分的壓膜的產品(如不粘鍋)，對身體可能有害。這個環保小組稱，這些產品在華氏700度的情況下，只要3到5分鐘，就會釋放出15種有毒的氣體和化學物質，其中包含兩種致癌物質。DuPont公司的內部研究報告稱，在較低的華氏464度的情況下，不粘鍋發出的有毒微粒，足以殺死鳥類。因為不粘鍋對鳥類有害，對人類有潛在的危險，所以這個環保小組稱，要給每一個不粘鍋，貼上「可能有害」的標籤。2003年11月15日中央電視臺新聞聯播報導(2003年11月16日早7:00長春電視臺早間新聞對此消息重新報導)美國科研人員研究發現，廣泛用於製造不粘鍋的特氟隆，長期使用將使人致癌，應儘快研製新的不粘技術或材料。這些研究結果難免使人們有些憂慮，使得我們不得不警惕地端詳一下自己手中的不粘鍋。

發明內容
本實用新型的目的在於提出一種對人體和環境無害的不粘炊具。
通過對蜣螂研究發現，蜣螂出入於粘性較大的糞便和泥土中，能自由行動，身體並未粘附糞便和泥土，體表必然進化成與之相適應的結構。這種現象主要歸結於蜣螂體表觸土部位隨機地或規律地分布著一定幾何形狀的結構單元體，單元態呈凸包型或凹坑型，凸包直徑在12-16微米，凸包高度在6-8微米。蜣螂體表這種結構，一方面能有效地減少其體表與土壤接觸面積，減少發生化學吸附點的數量，另一方面破壞了水膜的連續性，使其體表與土壤表面間存在空氣膜，從而達到不粘的效果。正是蜣螂體表結構形態，導致仿生不粘炊具設計思想的形成。根據食物與鍋底的粘附特性，不粘炊具表面結構形態應在微米級尺寸範圍內。
本實用新型的目的是這樣實現的，其特徵是將炊具內壁製成具有凸起單元體的非光滑表面，所說的凸起單元體高度為20-800μm(微米)、相對炊具內壁表面的投影面積為314-502400μm2(平方微米)；凸起單元體的分布密度為其在炊具內壁基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為10-60％。
所說的凸起單元體呈球冠型，亦可加工成圓柱型、正方形、菱形、長方形等，尺寸限定在微米級，範圍在20-800μm(微米)。以球冠為例，則球冠直徑和高度為微米級尺寸，直徑和高度尺寸範圍均在20-800μm(微米)。凸起單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為10-60％，分布形態可以是均勻或隨機分布。如果是均勻分布，則可以設計成各種形態的圖案。製造不粘炊具的材料是金屬，為了美觀、防止金屬氧化以及攝入過量有害金屬元素(例如鋁攝入過量會導致老年痴呆症、骨質疏鬆等；鎳攝入過量會導致癌症)，還可通過物理、化學的方法在炊具的表面形成一氧化膜或對人體和環境無害的金屬膜。表面膜可以進一步降低食物與鍋底的結合強度和粘附性。該氧化膜可以是磷、鐵、鋁、鉻、鈦等與氧形成的氧化物，金屬膜可以是對人體和環境無害的金屬元素如鈦、鉻等。當炊具內壁製成具有凸起單元體的非光滑表面，並在表面形成一定厚度的氧化膜或金屬膜時，可以使不沾炊具的脫附性達到最好的效果，食物與鍋壁或鍋底的結合強度最小。
本實用新型所述球冠型等均可稱凸包型亦可稱凹坑型，如果以炊具表面作為基準面，則表面凸起稱凸包型，反之則稱凹坑型。
按本實用新型方法製造的不粘炊具，其製備方法是根據不同食物與炊具表面的結合強度和粘附性，對不粘炊具內壁表面設計出具有不同形態的凸起單元體，通過雷射加工、機械加工、模具衝壓、腐蝕、雕刻等方法，在炊具表面加工出具有不同形態的凸起單元體，還可通過物理、化學方法在炊具表面形成一層氧化膜或金屬膜，形成既具有較高脫附性能又耐腐蝕的不粘炊具。
本實用新型的不粘炊具與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低60％-80％。該技術具有加工簡單，性能可靠，耐高溫，成本低，對食物脫附性高等優點。表面不含塗層，利用在鍋壁表面形成的凸起單元體起到降低食物與鍋壁的結合強度和粘附性，實現食物不粘鍋的優良效果。烹飪時不脫落，亦不會汙染食物和產生對人體及環境有害的物質。不粘炊具表面的氧化膜或金屬膜，可以避免金屬元素與食物直接接觸，防止金屬元素在高溫下與食物中的酸性或鹼性成分發生反應。本實用新型不僅可以解決食物與鍋的粘附性，亦可應用於解決其它粘溼物料與基體的粘附性，如塑料加工過程中，在塑料模具內腔加工形成不同形態的凸起單元體，可以提高在高溫下塑料與模具的脫附性，使塑料製品易於脫模。


圖1是本實用新型不粘炊具的內壁表面具有球冠型凸起單元體的分布形態示意圖；圖2是圖1中所示的球冠型凸起單元體形態示意圖；圖3是本實用新型不粘炊具的內壁表面凸起單元體的另一分布形態示意圖；圖4是圖3中所示的球冠型凸起單元體形態示意圖；圖5是本實用新型不粘炊具的內壁表面凸起單元體的又一分布形態示意圖；圖6是圖5中所示的球冠型凸起單元體形態示意圖；圖7是本實用新型不粘炊具的內壁表面凸起單元體的再一分布形態示意圖；圖8是圖7中所示的球冠型凸起單元體形態示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖給出的不粘鍋實施例對本實用新型不粘炊具作進一步詳細說明。
不粘鍋是在傳統金屬(鋁、不鏽鋼、鐵、鋼)鍋的基礎上，根據不同食物與鍋壁的結合強度和粘附性，通過雷射加工、機械加工、模具衝壓、腐蝕相結合方法，在鍋壁內表面加工出具有各種幾何形態的凸起單元體，並結合物理、化學的方法在鍋壁內表面形成一氧化膜或金屬膜，形成具有較高脫附性能的不粘鍋。
實施例1參照圖1、2，不粘鍋內壁表面分布的凸起單元體形態為球冠型，球冠直徑為800μm(即相對鍋內壁表面的投影面積為502400μm2)、高度h為800μm，凸起單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為60％，分布形態為隨機分布，與光滑鍋壁表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低78％。
實施例2參照圖3、4，不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為球冠型，球冠直徑00μm，高度h400μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為60％，分布形態為網格式規則分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低62％。
實施例3參照圖5、6，不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為球冠型，球冠直徑為500μm，高度h500μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑鍋壁表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低67％。
實施例4參照圖7、8，不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為球冠型，球冠直徑500μm，高度h300μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為30％，分布形態為規則分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低60％。
實施例5不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為球冠型，球冠直徑500μm，高度h800μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低71％。
實施例6不粘炊具鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑500μm，高度h800μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低78％。
實施例7不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑500μm，高度h500μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之為55％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低66％。
實施例8不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑500μm，高度h300μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結合強度和粘附性降低73％。
實施例9不粘鍋內壁底表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑500μm，高度h300μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為60％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低63％。
實施例10不粘鍋內壁底表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑20μm，高度h20μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為60％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低78％。
實施例11不粘鍋內壁底表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑20μm，高度h20μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為60％，分布形態為均勻分布，球冠在內壁底表面設計成平行四邊形分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低78％。
實施例12不粘鍋內壁底表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑100μm，高度h100μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為均勻分布，球冠在內壁底表面設計成平行四邊形分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低65％。
實施例13不粘鍋內壁底表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑100μm，高度h200μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為60％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結合強度和粘附性降低73％。
實施例14不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑100μm，高度h500μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結合強度和粘附性降低77％。
實施例15不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑100μm，高度h800μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結合強度和粘附性降低66％。
實施例16不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑200μm，高度h800μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為55％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結合強度和粘附性降低79％。
實施例17不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑20μm，高度h800μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結合強度和粘附性降低71％。
實施例18不粘鍋內壁表面凸起單元體形態為圓柱型，球冠直徑20μm，高度h500μm，鍋壁表面單元體的分布密度為其在基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為50％，分布形態為隨機分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結合強度和粘附性降低76％。
以上實施例中所列舉的幾種具有不同形狀及分布形態的凸起單元體之鍋壁非光滑表面，僅僅是為了舉例說明製造不粘鍋的機理所在，其凸起單元體可呈多種隨機或規則的分布形態分布於鍋壁表面使其形成非光滑表面，難以窮舉，因此，對上述實施例的描述不應視為對本實用新型的唯一限定。
權利要求1.一種不粘炊具，其特徵在於其內壁製成具有凸起單元體的非光滑表面，所說的凸起單元體高度(h)為20-800μm、相對炊具內壁表面的投影面積為314-502400μm2；凸起單元體的分布密度為其在炊具內壁基體表面上的幾何投影面積之和與基體表面積之比為10-60％。
2.根據權利要求1所述的不粘炊具，其特徵在於所述的凸起單元體為球冠型，其球冠直徑()為20-800μm、高度(h)為20-800μm。
3.根據權利要求1所述的不粘炊具，其特徵在於所述的凸起單元體為圓柱型，其圓柱直徑()為20-800μm、高度(h)為20-800μm。
專利摘要本實用新型屬於一種廚房用不粘炊具。特點是其內壁製成具有凸起單元體的非光滑表面，所說的凸起單元體高度(h)為20－800μm、相對炊具內壁表面的投影面積為314－502400μm
文檔編號A47J36/00GK2686487SQ20042001149
公開日2005年3月23日 申請日期2004年2月2日 優先權日2004年2月2日
發明者任露泉, 邱小明, 劉慶平, 張桂蘭, 崔佔榮, 楊洪秀, 葛亮 申請人:吉林大學