專利名稱：有涂層的物品基體及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有涂層的物品基體，該物品基體可由金屬制成，優(yōu)選是如前
文權(quán)利要求1所述的廚房用品，以及如前文權(quán)利要求12所述的施涂涂層的方法。
本發(fā)明的具有涂層的物品基體應(yīng)理解為不僅是指廚房用品，具體例如平底 鍋和砂鍋，還指烤箱、加熱板，例如熨斗和電氣烤爐板、板式加熱元件和板式 輻射器等的襯里。物品基體不一定需要在升高的溫度下使用；它們也可以在室 溫或低于室溫下使用。在較高的溫度下，例如在廚房區(qū)域中，使用金屬基體。 在較低的溫度下，也可以使用由合成材料制成的基體。對于具有由鋁或鋼制成
的金屬基體的廚房用品，可以在升高的溫度即10(TC-30(TC的溫度下使用，而
不出現(xiàn)任何問題。
現(xiàn)有技術(shù)
EP 0 365 485、 EP 0 719 594和EP 1 048 751描述了作為有涂層的物品基體 的表現(xiàn)出抗粘著效果的廚房用品。在各情況中，抗粘著層用作露出自由面的頂 層，也就是說，該抗粘著層在各情況中都與待炸、待煮或待燉的食品接觸。
為了達(dá)到整個(gè)涂層與廚房用品的基體的良好粘著，EP 0 365 485使基體變 得粗糙。將陶瓷材料如氧化鋁/氧化鈦粉末混合物熱噴涂到該粗糙和加熱的表面 上。在EP 0 719 594中，描述了硬材料層的重疊條的條狀施涂。EP 1 048 751 將金剛石晶體混入層組件的至少一層中，得到具有良好導(dǎo)熱率的硬涂層。
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是制造一種具有涂層的物品基體，特別是廚房用品，其中， 實(shí)現(xiàn)良好的層粘合性，提高了抗粘著性和自清洗能力。在一個(gè)優(yōu)選的方式中， 層復(fù)合物甚至在高于IO(TC的溫度下也應(yīng)該保持其抗粘著性和自清洗能力。
技術(shù)方案
通過以下方法實(shí)現(xiàn)上述目的在物品基體上施涂涂層，該物品基體尤其可 以是金屬性的，涂層表現(xiàn)為至少一層，向該層的層材料中添加纖維材料。所述 層材料通常是糊狀的，在之后的方法步驟中硬化。
制造含有纖維的層本身是已知的。但是，在已知的層中，纖維總是位于大 致與層頂面或?qū)拥酌嫫叫械奈恢?，并且使用單?dú)的纖維或織紋?？椉y用于確保
沒有纖維從層表面上伸出；即這些層的特征是平滑的表面。EP 1 238 785、 JP 07 255 606和JP 07 184 785描述了這類具有平滑表面的層。
與現(xiàn)有技術(shù)所述的相反，本發(fā)明不再尋找平滑表面；相反，纖維以這樣的 方式位于層中峰頂(peaks)和谷底(troughs)的空間頻率比(Ortsfrequenzanteilen) 為3微米"至1000微米—1。
在制造層之前，可以向?qū)硬牧现屑尤肜w維。然后將混合物作為"纖維糊料" 施涂到基體或基體上己經(jīng)存在的一個(gè)或多個(gè)層上，然后硬化。對纖維材料和層 材料份數(shù)加以選擇，使得纖維形成"氈"，被之后硬化的層材料保持在一起。 然后得到粗糙表面。如果該粗糙表面是涂層的自由面，也就是例如在廚房用品 中與待煮或待炸的食品接觸的頂層，則產(chǎn)生實(shí)際上與該層材料無關(guān)的抗粘著效 應(yīng)和/或自清洗效應(yīng)。根據(jù)圖l解釋這兩種效應(yīng)的產(chǎn)生。
如果幾乎不使用層材料，則基材料減少的區(qū)域產(chǎn)生粗糙部分。如果使用較 多的層材料，則粗糙度主要由使表面產(chǎn)生"凸起"的纖維端引起。
某種程度上，當(dāng)纖維引入到層中時(shí)，對于層材料和纖維的給定材料性質(zhì)實(shí) 現(xiàn)的粗糙度取決于其它因素。如果首先施涂纖維，然后施涂層材料，或者在涂 布之前將纖維加入到層材料中，然后由于仍然為糊狀的層材料的表面張力，纖 維總是被層材料包覆(即使僅僅是薄薄的層)，同時(shí)纖維端明顯地突出。另一方 面，如果在糊狀層材料施涂后，才在該材料上施涂纖維，則纖維會(huì)沉入到層材 料中，并且/或者可以通過用抹刀刮過、用壓板擠壓等方式而將纖維壓入到層材 料中，但是還是總存在纖維端從層表面突出的問題。如果還要將其它層施涂到 該層上，這些突出的纖維端具有良好的嚙合效應(yīng)。因?yàn)?，在?yōu)選的方式中使用 碳纖維，在頂部自由面上也存在從該頂部自由面突出的纖維端；碳纖維對身體 無害。因?yàn)橥怀龅睦w維端非常短，它們還能承受機(jī)械負(fù)載而不會(huì)損壞；伸出的
纖維有利于提高自清洗和抗粘著效應(yīng)。


圖1左上方的圖顯示了具有液滴42的物品41的光滑水平表面40。該液 滴42通常是水滴，但是，尤其是對于廚房用品來說，也可能是油滴或調(diào)味料 滴。在平滑表面上具有幾個(gè)塵粒43。對于水滴42，該液滴在平滑表面40上形 成40° -70°的接觸角Pg。該接觸角eg是液滴所位于的平滑表面40與在液滴 42的接觸邊的液滴表面Mg的切線Tg之間的夾角。如果如圖l右上方的圖所示， 平滑表面40傾斜了角度a ，則液滴42變形，但是仍然與塵粒43粘著在一起。
如圖l左下方的圖所示，對于粗糙表面47，切線IV與液滴表面N^在液滴 42的接觸邊的接觸角Pr增大。液滴42的接觸面積減小，結(jié)果表面47的吸持 力也下降。液滴42進(jìn)一步調(diào)整外形，與左上方的液滴外形相比，更接近球形。 由于粗糙，吸持力進(jìn)一步降低，這是因?yàn)楹唵蝸碚f就是該吸持力只在隆起處作 用。如果粗糙表面47如同平滑表面40—樣傾斜相同的角度a ，則液滴會(huì)夾帶 著塵粒43掉落(=自清洗效應(yīng))。在類似的方式中，抗粘著效應(yīng)增強(qiáng)。類似的情 況還用于其它液滴材料。待炸和待煮的食品或其它待加熱的食品不再與伸出區(qū) 域之外的表面接觸，結(jié)果明顯降低了 "燃燒可能(burningon)"。
現(xiàn)在，粗糙表面不一定只能由導(dǎo)致層表面"凸起"的纖維端產(chǎn)生，沿著層 表面分布的纖維也能產(chǎn)生粗糙度。所需要的只是產(chǎn)生表現(xiàn)出以下性質(zhì)的織構(gòu)表 面隨機(jī)分布在3微米—1至1000微米"之間的空間頻率比(空間頻率混合)。
對于這種抗粘著和清洗效應(yīng)，重要的是隆起之間的間距。隆起之間的隨機(jī) 間距在1微米至IOOO微米之間能夠得到良好的結(jié)果。因?yàn)橄挛闹惺褂玫睦w維 優(yōu)選是直徑為2微米至8微米的碳纖維，優(yōu)選隨機(jī)纖維間距為20微米至100 微米。間距在該范圍內(nèi)能夠產(chǎn)生容易操作的纖維量，并且容易添加到層材料中。
也可以使用等長度的纖維，這些纖維的纖維長度大于層厚度。如果纖維被 封閉在層材料中，則纖維充分偏離垂直(相對于平均層水平面)將多少促進(jìn)層的 強(qiáng)度，但是對抗粘著和清洗效應(yīng)沒有影響。
也可以通過對纖維進(jìn)行排列來形成纖維的規(guī)則分布?？赏ㄟ^例如振蕩(例 如通過超聲源進(jìn)行)來有效地進(jìn)行排列?？赏ㄟ^例如直流和交流電場來對非導(dǎo) 電纖維進(jìn)行排列，通過磁場對鐵磁性纖維進(jìn)行排列。但是，纖維排列成本很高； 而通過明顯便宜的隨機(jī)分布己經(jīng)可以獲得良好的抗粘著、自清洗和嚙合效應(yīng)。
如果表現(xiàn)出空間頻率比的粗糙即不平坦的層頂面不再是頂層自由面，而是 位于兩個(gè)或多個(gè)層之間的涂層，則得到與隨后施加層的嚙合。如果下層在施加 覆蓋層，隨后纖維端也進(jìn)入該層時(shí)軟化，則也可能發(fā)生與下層的嚙合。引入層 材料的纖維處于隨機(jī)無規(guī)取向的狀態(tài)。因此，如果表面張力不能使層材料覆蓋 纖維端，則一些纖維端會(huì)穿透層表面。表面張力會(huì)試圖再次將纖維拉入層中。 既然充分的不平坦會(huì)得到與由于表面張力產(chǎn)生的拉入效應(yīng)相反的結(jié)果，纖維的 長度應(yīng)該超過要生產(chǎn)的層的厚度。這些纖維也是隨機(jī)分布的；但是，總是有一 些纖維還是以大致表面矢量的方向存在，即大致垂直于要生產(chǎn)的平均層水平
面。為了生產(chǎn)該不平坦表面，至少20重量％的纖維的纖維長度應(yīng)該比層厚度 至少大5%。最大纖維長度由下文所述的層厚度給出，層厚度輪廓上的最大隆 起由纖維產(chǎn)生，由于表面張力只有較少的材料覆蓋。所討論的層材料的表面張 力可通過數(shù)據(jù)表得到，或者通過簡單的實(shí)驗(yàn)確定。
作為覆蓋層，優(yōu)選使用抗粘著層材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧 基(PFA)、氟化乙烯丙烯(FEP)或類似的材料，由于植入的纖維可以增加抗刮擦 性，通過纖維使表面粗糙加強(qiáng)了自清洗效應(yīng)和抗粘著效應(yīng)。較佳地，在覆蓋層 中植入金剛石來促進(jìn)機(jī)械硬度。
根據(jù)具體的質(zhì)量要求，可以使用不同的涂層。
從基體的表面開始，建議使用四種經(jīng)過證實(shí)的不同的涂層；當(dāng)然也可以使 用其它涂層
I.硬材料層-粘著性促進(jìn)層-中間層-抗粘著層
n.硬材料層-粘著性促進(jìn)層-抗粘著層 ni.粘著性促進(jìn)層-中間層-抗粘著層 iv.粘著性促進(jìn)層-抗粘著層
應(yīng)該以這樣的方式選擇各層的厚度，盡可能在用品上形成一層自持式層， 該層不能太厚，從而保持在一定限度內(nèi)使用材料，以防止不必要地增加硬化時(shí)
間，并且確保合適的粘著性和穩(wěn)定性。經(jīng)證實(shí)，層厚度為5微米至150微米是
合適的。
如上所述，混合的纖維應(yīng)該產(chǎn)生不平坦的表面，該表面同樣能夠與之后要 施加的層嚙合。為了得到良好的嚙合、自清洗效應(yīng)或者增強(qiáng)抗粘著效應(yīng)，使用
的纖維表現(xiàn)出一定的長度，該長度產(chǎn)生滿足以下條件的空間頻率比含纖維的 層的表面形貌中峰頂和谷底以0.1微米至500微米隨機(jī)分布在平均平坦表面形
貌上。這些峰頂?shù)南嗷ルS機(jī)間距優(yōu)選為50納米至500微米。
在施涂之前，施涂之后或施涂期間向?qū)硬牧现屑尤肜w維，使得在層材料中 含有纖維，產(chǎn)生具有上述空間頻率比的表面。層的施涂在待涂布的層或基體的
水平取向上進(jìn)行。因?yàn)閷硬牧蟽?yōu)選是糊狀的，它具有一定的粘度t1。
粘度ti的單位為Pas(帕秒^Nsm—^千克/米秒)。"值越高，材料越粘。現(xiàn) 在，在水平取向的情況中，層材料中含有的纖維對表面形貌影響的程度基本取
決于以下方面 纖維厚度； 纖維密度；
涉及糊狀層材料比重的粘度，也就是動(dòng)粘度； 層材料的表面張力。
粘度以及表面張力通常是依賴溫度的；也就是說，粘度和表面張力在層硬 化過程中通常會(huì)變化。由于層材料由粘度導(dǎo)致的"沉入"("滲入")對時(shí)間存 在依賴性，對于要實(shí)現(xiàn)的空間頻率比還應(yīng)該考慮層硬化的時(shí)間。因此，參考使 用的層材料，通過實(shí)驗(yàn)確定纖維的纖維密度和尺寸隨方法參數(shù)(硬化)的變化而 變化。
為了使含有纖維材料的層材料不含有任何氣泡，可以使具有含纖維層的物 品基體(例如廚房用品)暴露于減小的環(huán)境壓力下，以除去層中的氣體。也可以 使用機(jī)械振蕩頻率來實(shí)現(xiàn)此目的。但是，應(yīng)該注意在此情況中，對仍然未硬化 的層降壓和施加任何振蕩會(huì)改變空間頻率比(空間頻率混合)或"幅度"(表面形 貌的峰頂和谷底)。這種影響也可以通過進(jìn)行幾個(gè)簡單熟悉的實(shí)驗(yàn)來確定。
可以使用各種纖維。但是，選擇纖維時(shí)應(yīng)該確保纖維材料符合食品使用方 面的要求，例如既然纖維使用在廚房用品的涂層中，應(yīng)該符合廚房用品的要求。 使用碳纖維作為纖維材料可以得到良好的結(jié)果。碳纖維具有極佳的穩(wěn)定性，特 別是抗彎穩(wěn)定性。而且，碳纖維較輕，含有表面活性劑，它們能確保很好地進(jìn) 入到層材料中。
當(dāng)然，除了(碳)纖維外，也可以使用所謂的(碳)管。
通過以下詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求的全部內(nèi)容，可以進(jìn)一步了解本發(fā)明的 其它優(yōu)選實(shí)施方式和特征的組合。
附圖簡要說明
用于解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的附圖包括
圖l，液滴在平坦、光滑表面和粗糙表面上的示意圖，這些表面一次是水 平取向，另一次是相對于水平傾斜相同的角度a ;
圖2,廚房用品的基體的截面放大圖，在該基體上具有涂層，該涂層具有 直接位于基體上的混有纖維的粘著性促進(jìn)層，和位于該粘著性促進(jìn)層上的抗粘 著層；
圖3，與圖2類似的有涂層的廚房用品的另一種形式，其中涂層包括硬層、 粘著性促進(jìn)層、中間層和抗粘著層。
發(fā)明實(shí)施方式
在圖2中，顯示了有涂層的廚房用品l(物品基體)的截面圖。廚房用品1 可以是平底鍋(pan)、壺、烤盤、砂鍋，或者是燙斗、熨平機(jī)的加熱板等。
廚房用品1具有粗糙的基體3，在該基體3上施涂涂層5，該涂層對于基 體表面具有良好的粘著性，并且該涂層的自由表面具有抗粘著效應(yīng)。所述基體 通常由鋁合金或鋼制成；但是，也可以由其它金屬制成。
依據(jù)本發(fā)明，涂層由至少一個(gè)層組成，在此實(shí)施方式中由兩層組成，即粘 著性促進(jìn)層7和抗粘著層9。進(jìn)入粘著性促進(jìn)層7的是纖維11。在粘著性促進(jìn) 層7中，纖維ll具有不同的長度和不同的取向。但是，對纖維ll的長度加以 選擇，使得至少20%的纖維11的長度至少比粘著性促進(jìn)層7要產(chǎn)生的平均層 厚度dhv大至少5%。在此碳纖維用作纖維11。碳纖維的優(yōu)點(diǎn)是具有非常高的 穩(wěn)定性和"食品安全性"。粘著性促進(jìn)層7的厚度dhv通常為5微米至50微米， 例如選擇40微米。纖維11的長度通常為20微米至100微米。
作為用于粘著性促進(jìn)層7的材料，可以考慮使用來自Whitford公司的編 號7131的產(chǎn)品或來自DuPont公司的編號459-415的材料。在兩種示例性材料 中，可以添加由氧化鋁(八1203)制成的直徑為5微米至40微米的陶瓷顆粒。在粘著性促進(jìn)性層7上具有平均層厚度CU為7微米的抗粘著層9。與粘
著性促進(jìn)層7類似，抗粘著層9也含有纖維11。例如，為了簡化制造，可以在
兩個(gè)層中選擇相同的纖維11。但是，在各層中可使用不同厚度的纖維和不同的
纖維材料。纖維長度取決于要實(shí)現(xiàn)的層厚度。作為抗粘著層9的材料，可以使 用例如來自Whitford的編號7333的材料或來自DuPont的編號456-401的材料。 當(dāng)然也可以使用其它類似的材料。
除了涂層5夕卜，還可以存在涂層21，所述涂層5包括直接位于基體3表 面上的粘著性促進(jìn)層和作為覆蓋層在粘著性促進(jìn)層7上的抗粘著層9，所述涂 層21包括硬層25、粘著性促進(jìn)層27、中間層29和抗粘著層31。也可以在基 體上施加沒有中間層和硬材料層的涂層。中間層29通常是腐蝕抑制層。
與圖2所示的廚房樣品1類似，圖3所示的經(jīng)涂布的廚房用品20同樣具 有涂層，用標(biāo)記21表示，該涂層設(shè)置在粗糙基體24的表面23上。不同于涂 層5的兩層7和9，涂層21具有四層結(jié)構(gòu)，即位于基體24上的硬層25，接著 是粘著性促進(jìn)層27，接著是中間層29，最后是抗粘著層31。
通過熱噴涂法施涂硬材料層25，該硬材料層由100重量％至60重量 %的氧化鋁(八1203)和0重量％至40重量％的二氧化鈦(Ti02)的混合物組成。 例如，EP 1 048 751中描述了這類硬層。除了氧化鋁和二氧化鈦?zhàn)鳛橛矊?25的材料外，還可以使用一種或多種選自IVb或VIb族的元素、鋁、鎳、 硅的陶瓷氧化物、氮化物、碳化物、氧氮化物或碳氧氮化物，以及它們的 混合物。IVb族包括鈦(Ti)、鋯(Zr)和鉿(Hf)。 Vb族包括釩(V)、鈮(Nb)和 鉭(Ta)。 VIb族包括鉻(Cr)、鉬(Mo)和鎢(W)。
粘著性促進(jìn)層27和抗粘著層31以類似于粘著性促進(jìn)層7和抗粘著層 9的方式形成。
作為中間層，例如，可以使用來自Whitford公司的編號7232的材料或 者來自DuPont公司的編號456—605的材料。
依據(jù)上述說明，在所有層25、 27、 29和31中或者僅僅在個(gè)別層中可以含 有纖維，特別是碳纖維。
碳纖維是深色的。因此，嵌入有碳纖維的層總是顯示灰色至深色的顏色， 如果層材料是透明或漫射的，嵌入的纖維會(huì)導(dǎo)致虹彩色的光學(xué)效果。如果需要
避免這種虹彩色效果，則用深色顏料對所討論的層進(jìn)行著色。這種用深色顏料 著色的做法具有額外的優(yōu)點(diǎn)，即不干擾抗粘著層的抗粘著效應(yīng)的層損害，通常 是抗粘著層的損害是難以察覺的。
根據(jù)四層涂層21的生產(chǎn)描述了廚房用品1或20的涂布過程。該涂層 21含有上述的所有層。如果要制造具有較少層的涂層，則應(yīng)該省略相應(yīng)的
方法步驟。
在第一方法步驟中，對廚房用品20的基體24(例如平底鍋的底部)進(jìn)行涂 布前的預(yù)處理。為此，用金剛砂粉末對表面進(jìn)行脫脂和噴砂處理。金剛砂粉末 具有非常細(xì)小的顆粒，其中混有粗顆粒。粗顆粒在待涂布的表面上產(chǎn)生約 100-200微米的粗糙度。通過較細(xì)的顆粒在該粗制的粗糙表面結(jié)構(gòu)上疊加約10 微米至30微米的精細(xì)的粗糙度。
為了生產(chǎn)硬層25，在進(jìn)行粗糙化處理后，在加熱爐中將整個(gè)廚房用品(例 如，平底鍋，當(dāng)然沒有把手和其它配件)加熱到低于60(TC的溫度。優(yōu)選30(TC 至450。C的溫度。在達(dá)到該溫度后，立即施涂由100-60重量％的氧化鋁(入1203) 和0-40重量X的二氧化鈦(TiO2)組成的混合物。例如，采用等離子體噴涂方法 作為熱噴涂方法對約60重量％的氧化鋁和40重量％的二氧化鈦?zhàn)鳛榕c混合碳 纖維11的均勻混合物進(jìn)行施涂。施涂的硬層25看上去為黑色。
碳纖維還可以含有金剛石晶體，該組分提高了碳纖維的硬度和熱導(dǎo)率。
簡而言之，氧化鋁作為較便宜的材料使硬層25具有了所需的硬度，而二 氧化鈦和碳纖維11使該硬層25具有延展性和深色或黑色的顏色。由于二氧化 鈦提供的延展性，涂層對較大的溫度變化(例如在煎鍋中的情況)具有良好的耐 受性。碳纖維11產(chǎn)生不平坦的硬層25的頂面，與粗糙化產(chǎn)生的基體24的不 平坦頂面相互嚙合。
在噴涂了硬層25后，使廚房用品冷卻。在硬層25上施涂粘著性促進(jìn)層 27。該層材料作為懸浮體存在。上述纖維ll和深色顏料可以與該懸浮體混合。 施加的層厚度為幾微米。該懸浮體進(jìn)入硬層25的粗糙部分和孔洞中。然后， 在加熱爐中將廚房用品分幾階段(10CrC， 250°C， 40(TC)加熱到400°C-430°C， 并在最終溫度保持約10-15分鐘。
按照類似的方法，隨后施涂中間層29。
作為抗粘著覆蓋層31，在廚房用品冷卻至室溫后，將含氟聚合物(優(yōu)選
PTFE(聚四氟乙烯))作為懸浮體施涂1-3層。該懸浮體同樣進(jìn)入仍然殘留的粗糙 部分和孔洞中。在施涂后，進(jìn)行類似層27的加熱步驟。同樣在最終溫度保持 10-15分鐘，對PTFE進(jìn)行烘烤。PTFE的軟化溫度約為36(TC。因此，在烘烤 過程中該物品的溫度明顯高于該溫度，這樣懸浮顆粒燒結(jié)形成堅(jiān)韌的彈性層。 作為燒結(jié)的結(jié)果，形成彈性PTFE覆蓋層31，該層的厚度為2-10微米，與下 方中間層29中殘留的粗糙部分非常吻合。
在廚房用品中，最終涂層(優(yōu)選是最外層)的自由表面將經(jīng)歷刷洗過程。在 此刷洗過程中，將突出太多的纖維端除去，從而在日常使用中這些纖維端不會(huì) 斷裂。斷裂的纖維部分對健康無害，但是當(dāng)平底鍋新使用時(shí)，可能在仔細(xì)地觀 察后會(huì)發(fā)現(xiàn)在淺色的待炸食品上留下痕跡。使用的刷子的硬度不能刮壞涂層表 面，但是能使突出太多的纖維端折斷。突出太多的纖維端應(yīng)理解為是指使用在 抗粘著涂布的廚房用品部分中提及的軟刮刀能使其折斷的平均纖維端。
除了作為廚房用品的油炸鍋之外，熨斗的表面、壺的表面，軸承殼套之類 的金屬部件的表面也可以用上述涂層涂布。
除了施涂粘著性促進(jìn)層27、中間層29和抗粘著層31(都作為懸浮體存在) 作為各個(gè)層，分階段加熱它們以外，還可以僅僅在表面干燥后，依次施涂粘著 性促進(jìn)層27、中間層29和抗粘著層31。這些層27、 29和31隨后可以如上所 述分階段或以大致連續(xù)升高的方式一起加熱。
作為其中含有纖維的層材料，還可以使用具有抗粘著效應(yīng)的硬材料。在此 情況中，在待涂布的廚房用品的底部粗糙化后，將整個(gè)物品(例如，平底鍋)在 加熱爐中加熱到60(TC以下的溫度。優(yōu)選溫度為450°C。在達(dá)到該溫度后，立 即施涂由80-40重量％的氧化鋁(八1203)和20-60重量X的二氧化鈦(Ti02)組成 的混合物。例如，采用等離子體噴涂方法作為熱噴涂方法將約60重量％的氧 化鋁和40重量％的二氧化鈦與5-10重量X的氟化鋁(A1F3)混合物作為均勻混 合物施涂?；旌系姆X使硬層7具有抗粘著效應(yīng)。使用氟化鋁不是必須的； 也可以使用其它具有抗粘著效應(yīng)的材料。但是，應(yīng)該確保與氧化鋁/二氧化鈦混 合物的相容性。使用的材料必須能夠承受等離子體噴涂的熱條件。在等離子體 噴涂中，混合直徑為0.5微米至IO微米的金剛石晶體。將具有嵌入的金剛石晶
體的氧化鋁/二氧化鈦/氟化鋁混合物噴涂到表面5上，層厚度為50微米-150微
米。所施涂的層看上去是黑色的。
金剛石晶體的混入應(yīng)該在不會(huì)暴露于90(TC以上的溫度的情況下進(jìn)行。在 900°C，金剛石會(huì)轉(zhuǎn)化為石墨，或者在有氧的情況下燃燒。應(yīng)該確保溫度遠(yuǎn)離 900 。C。
混合的金剛石晶體提高了熱導(dǎo)率，改善了抗磨損性質(zhì)，提高了材料的相容 性，因?yàn)樗鼈兪翘肌?br> 簡而言之，氧化鋁作為較便宜的材料使層7具有了所需的硬度，而二氧化 鈦使層7具有延展性和深色或黑色的顏色。由于二氧化鈦提供的延展性，涂層 對較大的溫度變化(例如在煎鍋中的情況)具有良好的耐受性。
權(quán)利要求
1.一種具有涂層(5；21)的物品基體(3；24)，優(yōu)選為金屬性的，尤其是廚房用品(1；24)，其特征在于，涂層(5；21)中的至少一個(gè)層含有具有纖維材料的層材料，所述纖維材料改變所述層的表面，使空間頻率比在3微米-1至1000微米-1之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的有涂層的物品基體，其特征在于，所述層的表面是 自由涂層表面，通過空間頻率比產(chǎn)生的粗糙度引起自清洗效應(yīng)和/或產(chǎn)生或改進(jìn) 抗粘著效應(yīng)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的有涂層的物品基體，其特征在于，除了所述層 外，還存在另一個(gè)層，所述層的表面是相對于另一個(gè)層的中間表面，中間表面 的空間頻率比產(chǎn)生層嚙合，改善了所述層和另一個(gè)層之間的層粘著性。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的有涂層的物品基體(l， 24)，其特征在 于，纖維材料中至少20重量％的纖維(11)的纖維長度比含有纖維材料的層要產(chǎn) 生的層厚度大至少5%，因此，至少是這些較長的纖維(ll)利用它們的端部形 成表現(xiàn)出空間頻率比的具有谷底和峰頂?shù)谋砻妗?br> 5. 如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的有涂層的物品基體(l， 24)，其特征在 于，各層的層厚度為2微米至150微米。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的有涂層的物品基體(l， 24)，其特征在 于，空間頻率比改變的表面表現(xiàn)出隨機(jī)分布的谷底和峰頂，形成粗糙度的峰頂 以0.1微米至500微米位于平均層水平面之上，間距為50納米至500微米。
7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的有涂層的物品基體(1， 24)，其特征在 于，纖維材料的纖維(11)是直徑為2微米至8微米的碳纖維，優(yōu)選纖維含有金 剛石晶體。
8. 如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的有涂層的物品基體(1; 24)，其特征在 于，所述涂層中的至少一個(gè)層，特別是自由外層，含有金剛石晶體。
9. 如權(quán)利要求2所述的有涂層的物品基體(1; 24)，其特征在于，所述涂層 中表現(xiàn)出頂部自由表面的層是抗粘著層(9; 31)，該層具有聚四氟乙烯(PTFE)、 全氟烷氧基(PFA)或氟化乙烯丙烯(FEP)作為抗粘著材料。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的有涂層的物品基體(24)，其特征在于， 在物品基體(24)上設(shè)置硬材料層(25)，接著是粘著性促進(jìn)層(27)，接著優(yōu)選是中 間層(29)。
11. 如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的有涂層的物品基體(l; 24)，其特征 在于，在物品基體上設(shè)置粘著性促進(jìn)層(7; 27)，接著優(yōu)選是中間層(29)。
12. —種用層材料在尤其是金屬性的物品基體(3; 24)，優(yōu)選是廚房用品(l) 上施涂至少一個(gè)層(7， 9; 25， 27， 29， 31)的方法，其特征在于，在施涂層(7， 9; 25， 27， 29， 31)之前、之后或期間向?qū)硬牧现屑尤肜w維材料(l 1)，然后硬 化，甚至在硬化后，仍存在空間頻率比在3微米-'至1000微米—i之間的粗糙表 面(47)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述表面作為自由涂層表面 產(chǎn)生，通過空間頻率比產(chǎn)生的表面粗糙度產(chǎn)生自清洗效應(yīng)和/或產(chǎn)生或改善抗粘 著效應(yīng)。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，施涂另一個(gè)層，所述 粗糙面是所述層與所述另一個(gè)層之間的中間表面，所述粗糙面產(chǎn)生改善層粘著 性的層嚙合。
15. 如權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用可硬化的 糊狀層材料作為用于添加纖維材料的至少一個(gè)層；該層材料在施涂到涂層(5; 21)的另一個(gè)層或基體(3; 24)上后硬化，含有纖維材料，優(yōu)選加入的纖維材料 中至少20重量％的纖維的纖維長度比該層要產(chǎn)生的平均層厚度大至少5%。
16. 如權(quán)利要求12至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用的層材 料具有粘度，使得在含有纖維材料的該層材料施涂到基體(3; 24)或涂層(5; 21) 的另一個(gè)層上之后，得到具有規(guī)定的表面頻率比的表面，其中層材料適當(dāng)?shù)叵?基體表面下沉，覆蓋纖維。
17. 如權(quán)利要求12至16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，聚四氟乙烯 (PTFE)、全氟垸氧基(PFA)或氟化乙烯丙烯(FEP訴作頂部自由層的層材料，該 層在涂層(5; 21)中作為最后一個(gè)層(9; 31)產(chǎn)生，使得其自由層頂部表面具有 抗粘著效應(yīng)或自清洗效應(yīng)。
18. 如權(quán)利要求12至17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，向所述層材 料中加入金剛石晶體。
全文摘要
具有涂層(5；21)的物品基體可以是金屬性或非金屬性的。基體優(yōu)選是廚房用品的基體。所述涂層(5；21)中的至少一個(gè)層包含具有纖維材料的涂層材料，所述纖維材料改變涂層的表面，使其空間頻率比為3微米^-1至1000微米^-1。如果層表面是自由涂層表面，則由空間頻率比產(chǎn)生的粗糙度產(chǎn)生自清洗效應(yīng)和/或改善抗粘著效應(yīng)。如果層的表面是其它層的邊界表面，則層相互嚙合，改善各層之間的粘著性。
文檔編號C23C4/02GK101189355SQ200680014663
公開日2008年5月28日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者S·浩特 申請人:浩特涂層中心股份有限公司