一种无机不粘炊具的制作方法

1.本实用新型属于厨房用品技术领域，具体涉及一种无机不粘炊具。


背景技术：

2.不粘炊具，尤其是不粘锅，是目前市面炊具的主流产品，其主要是通过在锅体基材表面形成一层不粘材料来实现。
3.现有技术中，一种常用的不粘材料的主要成分为例如聚四氟乙烯的氟有机物，利用氟有机物的不润湿性能使炊具具有不粘的功能。但是，氟有机物在高温条件（例如聚四氟乙烯大于 250℃）下会分解，从而损坏氟有机物涂层，使炊具丧失不粘功能；同时，氟有机物涂层分解后会产生有毒物质，损害人体健康。
4.另一种不粘材料的主要成分为硅溶胶树脂，与氟有机物材料相似，它们的不粘性表现卓越，但因材料本身特性，在耐温、硬度、持久性以及环保安全等方面存在极大的局限性，不能完全满足市场和消费者要求。
5.还有使用陶瓷和搪陶(搪瓷)做为不粘材料制造不粘炊具的方案，虽然陶瓷和搪瓷具有颜值高、耐温高、硬度高、耐用以及环保等特性，但是材料本身并不具有任何不粘特性，在有油和无油条件下不粘表现都较弱。所以一般应用在汤锅、炖锅等产品上，并不能大量推广。
6.目前，出现了在炊具内表面形成众多细小沟槽或毛细孔的不粘结构，在烹调时减少了食物与炊具内表面的接触面积，同时炊具内表面的沟槽和毛细孔中能够吸附油脂，在加热烹调时，沟槽和毛细孔中的油脂能够膨胀并从沟槽和毛细孔中释出，在炊具底部形成一层油膜，从而产生“不粘”的效果；停止加热后，食用油冷却并存储于炊具内表面的沟槽和毛细孔中。因此，上述结构的炊具能够长久保持不粘一定功能。但是，这种小沟槽或毛细孔的结构是炊具具有不粘性的重要因素，小沟槽或毛细孔的分布、结构等因素还会影响炊具烹调效果。


技术实现要素：

7.为了解决上述的技术问题，本实用新型提出了一种无机不粘炊具，包括基材层、打底层和多孔凹凸层，所述基材层为由铝合金、不锈钢或铁金属材料制成，厚度不小于1mm，所述打底层形成在所述基材层的内表面上，所述打底层的第一表面与所述基材层的内表面邻接，通过在所述打底层的与所述第一表面相对的第二表面上堆积金属氧化物颗粒而形成所述多孔凹凸层，所述多孔凹凸层的金属氧化物颗粒之间形成有至少部分连通的孔隙结构，其中，所述金属氧化物颗粒包括金属氧化物内核以及固定在所述金属氧化物内核表面的金属颗粒和/或碳颗粒，所述金属氧化物颗粒具有多孔凹凸结构。
8.在一个优选实施例中，所述金属氧化物内核表面具有孔隙，所述孔隙为所述金属颗粒和/或碳颗粒提供用于固定的位点，所述金属颗粒和/或碳颗粒镶嵌在所述金属氧化物内核的表面。
9.在一个优选实施例中，所述多孔凹凸层中的金属氧化物内核是氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化铁、氧化镁中的一种或几种，金属氧化物内核的颗粒粒径为5-45微米。
10.在一个优选实施例中，所述金属颗粒是钛、钛合金或铁中的一种或多种，其颗粒粒径为100纳米-5微米；所述碳颗粒是富勒烯、石墨、碳纳米点、活性炭或炭黑中的一种或多种，其颗粒粒径为10纳米-1微米。
11.在一个优选实施例中，所述金属氧化物颗粒的颗粒粒径为10-50微米。
12.在一个优选实施例中，所述多孔凹凸层的厚度为50-120微米，通过等离子喷涂、超音速喷涂或冷喷涂将金属氧化物颗粒涂敷到所述打底层的第二表面上，形成多孔凹凸层。
13.在一个优选实施例中，通过在所述基材层的内表面上涂敷第一成型颗粒形成所述打底层，所述第一成型颗粒为无机材料颗粒。
14.在一个优选实施例中，所述打底层的厚度为 10-40微米，通过喷涂工艺将第一成型颗粒喷涂到所述基材层的内表面上。
15.在一个优选实施例中，所述第一成型颗粒为金属颗粒和/或陶瓷颗粒，金属颗粒可以为钛、钛合金和铁粉中的一种或多种，颗粒尺寸为500纳米-3微米；所述陶瓷颗粒可以为碳化硅、氮化硼、碳化钛、氮化钛、氮化锆和氧化钙中的一种或多种，其颗粒尺寸为 300纳米-3微米。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型实施例的炊具具有无机不粘材料，形成多孔凹凸层的金属氧化物颗粒的内外表面都具有凹凸结构，使得多孔凹凸层中的孔隙分布均匀，在开锅有油情况表面具有吸油、藏油，加热后孔隙能够进行微孔加热呼吸，从而达到不粘、易洁的效果；此外，当采用碳颗粒固定在金属氧化物内核的结构时，所述多孔凹凸层还具有自润滑的效果。同时，炊具所采用的无机材料能够直接接触食物，不会污染食物，且耐高温（600度）不分解，硬度高、耐刮耐磨，能够使用金属器具烹饪或清洁。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例提出的无机不粘炊具的容器壁截面图；
18.图2是图1所示的多孔凹凸层3的局部放大图；
19.图3是本实用新型实施例提出的无机不粘炊具的金属氧化物颗粒4的单体放大图。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。
21.如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”及其类似表述可以被理解为“至少基于”。术语“第一”、“第二”、“第三”等表述仅用于区分不同的特征，并无实质含义。术语“左”、“右”、“中间”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。
22.根据本实用新型的一个方面，本实用新型实施例提出一种无机不粘炊具，所述炊具包括基材层1、打底层2和多孔凹凸层3，所述打底层2形成在所述基材层1的内表面上，所述打底层2的第一表面与所述基材层1的内表面邻接，通过在所述打底层2的与所述第一表
面相对的第二表面上堆积金属氧化物颗粒4而形成所述多孔凹凸层3，所述多孔凹凸层3的金属氧化物颗粒4之间形成有至少部分连通的孔隙结构，所述金属氧化物颗粒4具有多孔凹凸结构，需要说明的是，所述的“孔”可以是通孔或盲孔，所述凹凸结构是指外表面上呈现的凹凸不平的形状。所述金属氧化物颗粒4包括金属氧化物内核5以及固定在所述金属氧化物内核5表面的金属颗粒和/或碳颗粒6。
23.具体的，如图1所示，其中示出了炊具的容器壁的截面图。图1中的炊具根据使用条件和效果，优选的适用于炒锅。
24.所述炊具包括基材层1、打底层2和多孔凹凸层3。所述基材层1为炊具的基体，通常由铝合金、不锈钢或铁等金属材料制成，厚度通常不小于1mm。
25.所述打底层2形成在所述基材层1的内表面上。在本实用新型的实施例中，通过在所述基材层1的内表面上涂敷第一成型颗粒形成所述打底层2，打底层2通过喷涂工艺均匀致密覆盖在基体上，打底层2的厚度为 10-40 微米，优选的通过等离子喷涂、超音速喷涂或冷喷涂将第一成型颗粒喷涂到所述基材层1的内表面上。
26.所述第一成型颗粒为无机材料颗粒，所述第一成型颗粒优选为金属颗粒和/或陶瓷颗粒。金属颗粒可以为钛、钛合金和铁粉中的一种或多种，其颗粒尺寸为500纳米-3微米；陶瓷颗粒可以为碳化硅、氮化硼、碳化钛、氮化钛、氮化锆和氧化钙中的一种或多种，其颗粒尺寸为 300纳米-3微米。
27.如图1所示，所述打底层2的第一表面与所述基材层1的内表面邻接，通过在所述打底层2的与所述第一表面相对的第二表面上堆积（优选涂敷）金属氧化物颗粒4而形成所述多孔凹凸层3。设置打底层2，使其位于基材层1与多孔凹凸层3之间，可以有效粘结基材层1和多孔凹凸层3，提高层间的结合强度，尤其是采用上述第一成型颗粒材料形成打底层2，能够为多孔凹凸层3提供足够的附着力，还能够提高炊具整体的结构韧性。
28.图2是图1所示的多孔凹凸层3的局部放大图，图3是形成多孔凹凸层3的金属氧化物颗粒4的单体放大图。实用新型人需要说明的是，图2、图3仅是示意图，不表示对本实用新型实施例的相关尺寸及比例关系的限制。
29.如图2、图3所示，所述多孔凹凸层3形成在所述打底层2的第二表面上，厚度为50-120微米。其中，所述金属氧化物颗粒4本身具有多孔凹凸结构，包括金属氧化物内核5以及固定在所述金属氧化物内核5表面的金属颗粒和/或碳颗粒6。为了使得金属颗粒和碳颗粒6能够稳固的固定在金属氧化物内核5上，所述金属氧化物内核5表面具有孔隙（凹陷和/或孔洞），使得金属氧化物内核5的表面也具有凹凸结构（内层），这些孔隙能够为金属颗粒和/或碳颗粒6提供便于固定的位点，从而将所述金属颗粒和/或碳颗粒6镶嵌在所述金属氧化物内核5表面，进而使得金属氧化物颗粒内外表面都具有凹凸不平的结构。在所述打底层2的第二表面上涂敷金属氧化物颗粒4而形成所述多孔凹凸层3，所述多孔凹凸层3的堆积的金属氧化物颗粒4之间形成有至少部分连通的孔隙结构，从而形成炊具的无机材料的物理不粘结构。
30.本实用新型实施例中的所述金属氧化物颗粒4采用的是无机材料，颗粒粒径为10-50微米。其中，所述多孔凹凸层3中包括数量众多的金属氧化物颗粒4，所述多孔凹凸层3中的金属氧化物内核5可以是氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化铁、氧化镁中的一种或几种，金属氧化物内核5的颗粒粒径为5-45微米。所述金属颗粒可以是钛、钛合金或铁中的一种或多
种，其颗粒粒径为100纳米-5微米；所述碳颗粒6可以是富勒烯、石墨、碳纳米点、活性炭或炭黑中的一种或多种，其颗粒粒径为10纳米-1微米。优选的通过等离子喷涂、超音速喷涂或冷喷涂将金属氧化物颗粒涂敷到所述打底层2的第二表面上，形成多孔凹凸层3。
31.以下，以不粘锅为例，对本实用新型实施例进行说明。
32.在烹饪过程中，对不粘锅进行加热，多孔凹凸层3中的孔隙会受热扩展，从而具有很强的对油脂的吸附力。在不粘锅中放油后，油对孔隙进行充分润湿和填充；继续加热，孔隙中的油脂会微沸腾并产生热气，从而在烹调过程中，微沸腾的油脂和热气位于在食物与多孔凹凸层3之间，对食物形成托举，实现食物与多孔凹凸层3的分离，从而实现了“物理不粘”的技术效果。烹调完成后，随着食物带走油脂和不粘锅锅体温度降低，多孔凹凸层3的孔隙中的油脂温度随之降低，体积收缩，存在油脂残留，再次加热，也会从孔隙中析出，保持锅底的油润状态。需要说明的是，对于本实施例的不粘锅，如果在烹调后用热水煮沸清洗，能够将残留在孔隙的油脂置换出来，将不粘锅彻底清洗干净。
33.本实用新型实施例的炊具具有无机不粘材料，形成多孔凹凸层中的金属氧化物颗粒的内外表面都具有凹凸结构，使得多孔凹凸层中的孔隙分布均匀，在开锅有油情况表面具有吸油、藏油，加热后孔隙能够进行微孔加热呼吸，从而达到不粘、易洁的效果；此外，当采用碳颗粒固定在金属氧化物内核的结构时，所述多孔凹凸层还具有自润滑的效果。
34.根据本实用新型的另一个方面，本实用新型实施例提出一种如上所述的炊具的制造方法，包括如下步骤：
35.s1：基材层成型。
36.将铝合金、不锈钢或铁等金属材料通过拉伸或压铸方法成型，然后清理毛刺，并进行表面打磨和清洗处理，形成厚度不小于1mm的基材层1。
37.s2:在所述基材层1的内表面上，形成所述打底层2。
38.通过在所述基材层1的内表面上涂敷第一成型颗粒形成所述打底层2，打底层2经喷涂工艺均匀致密覆盖在基体上。优选的，通过等离子喷涂、超音速喷涂或冷喷涂将第一成型颗粒喷涂到所述基材层1的内表面上。
39.所述第一成型颗粒为无机材料颗粒，所述第一成型颗粒优选为金属颗粒和/或陶瓷颗粒。金属颗粒可以为钛、钛合金和铁粉中的一种或多种，其颗粒尺寸为500纳米-3微米；陶瓷颗粒可以为碳化硅、氮化硼、碳化钛、氮化钛、氮化锆和氧化钙中的一种或多种，其颗粒尺寸为 300纳米-3微米。
40.s3：制备金属氧化物颗粒
41.所述多孔凹凸层3中的金属氧化物内核5可以是氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化铁、氧化镁中的一种或几种，将金属氧化物内核材料置于8＜ph＜9的弱碱溶液中在搅拌条件下刻蚀5-30分钟，金属氧化物内核材料表面会形成一定的孔隙（凹陷和/或孔洞），为金属颗粒和/或碳颗粒6提供位点。其中，弱碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水中的一种；搅拌速度为100-300rpm，搅拌方式可以采用机械搅拌或磁力搅拌，从而保证利于金属颗粒和/或碳颗粒6镶嵌的蚀刻效果。
42.对浸入有所述金属氧化物内核5的弱碱性溶液进行干燥，优选的在经过滤和清洗后再进行干燥，得到粉体物质。
43.将所得到的粉体物质置于含有金属颗粒和/或碳颗粒的分散液中，使得金属颗粒
和/或碳颗粒6镶嵌在金属氧化物内核5的表面，从而形成具有多孔凹凸结构的金属氧化物颗粒4。其中，所述分散液中优选的包括表面活性剂，所述表面活性剂包括烷基葡萄糖酰胺、tx-10, op-10，椰油酸二乙醇酰胺或直链烷基苯磺酸钠，重量百分比为1%-6%。优选的，所述分散液中金属颗粒的浓度为5-203 mg/ml，和/或，所述分散液中碳颗粒的浓度为1-10 mg/ml。
44.所述金属颗粒可以是钛、钛合金或铁中的一种或多种，其颗粒粒径为100纳米-5微米；所述碳颗粒6可以是富勒烯、石墨、碳纳米点、活性炭或炭黑中的一种或多种，其颗粒粒径为10纳米-1微米。
45.s4：在所述打底层2的第二表面上涂敷金属氧化物颗粒，形成所述多孔凹凸层3。
46.优选的，通过等离子喷涂、超音速喷涂或冷喷涂将金属氧化物颗粒涂敷到所述打底层2的第二表面上，形成多孔凹凸层3。
47.对于上述炊具的制造方法中的步骤s3，本领域技术人员清楚，其步骤顺序在s4之前即可，可以调整到s1或s2之前。
48.采用如下方法对本实用新型实施例的产品进行检测：
49.一、物理指标检测：
50.（一）硬度，铅笔硬度达到9h以上，用牛排刀划无划伤，铁铲和钢丝球也不会造成划伤。
51.（二）耐高温，放入500度烤炉中，连续加热1小时，表面无开裂变色，无重量失重等现象。
52.（三）冷热冲击，将工件加热到400度然后放入20度水中，连续冲击50次，观察表面无开裂、变色等变化。
53.以上三个指标需要同时满足，才则判定本产品为合格。
54.二、不粘性测试检测：
55.（一）煎鸡蛋
56.按标准方法开锅后清洗干净，将锅加热到150度，用喷油壶喷油三次，大约5g油量，然后加热到160度然后打入鸡蛋，即可发现不粘，不再放油，连续煎蛋，本产品可以在后续无油情况下并持续升温条件下，可连续煎蛋6只而不粘。
57.（二）炒肉丝（两种方法）
58.热锅凉油：将锅加热到200度放油，放油后立即放入腌制的肉丝，翻炒发现不粘锅；
59.热锅热油：将锅加热到200度放油，并等油加热到微微起烟后放入腌制的肉丝，翻炒发现不粘锅。
60.以上两条不粘性测试需同时满足，则判定本产品为合格。
实施例
61.选用的不锈钢基层的厚度为3mm，通过在基材层1的内表面上等离子喷涂形成打底层2，打底层2的厚度为20微米，通过在打底层2的第二表面上冷喷涂金属氧化物颗粒，形成60微米厚的多孔凹凸层3；其中金属氧化物颗粒4的金属氧化物内核5为氧化钛材质，颗粒粒径为15微米；固定在金属氧化物内核5表面的为金属颗粒，颗粒粒径为500纳米。
实施例
62.与实施例1的不同之处在于，打底层2的厚度为40微米。
实施例
63.与实施例1的不同之处在于，多孔凹凸层3的厚度为80微米。
64.对比例1:
65.与实施例1的不同之处在于，打底层2的厚度为50微米。
66.对比例2:
67.与实施例1的不同之处在于，多孔凹凸层3的厚度为40微米。
68.对比例3:
69.与实施例1的不同之处在于，多孔凹凸层3的厚度为130微米。
70.表1 各实施例的性能测试结果
71.组别物理指标检测不粘性测试检测实施例1合格合格实施例2合格合格实施例3合格合格对比例1不合格不合格对比例2不合格合格对比例3不合格不合格
72.从表1可以看出，本实用新型的实施例1至实施例3的各方面性能优于对比例1至对比例3，具有良好的物理性能。
73.虽然已经参照本实用新型的示例性实施例具体地示出并描述了本实用新型，但是本领域普通技术人员将理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在不脱离如权利要求和它们的等同物所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以在此做出形式和细节上的各种改变。应当仅仅在描述性的意义上而不是出于限制的目的来考虑实施例。因此，本实用新型的范围不是由本实用新型的具体实施方式来限定，而是由权利要求书来限定，该范围内的所有差异将被解释为包括在本实用新型中。
74.以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种无机不粘炊具，其特征在于，所述炊具包括基材层（1）、打底层（2）和多孔凹凸层（3），所述基材层（1）为由铝合金、不锈钢或铁金属材料制成，厚度不小于1mm，所述打底层（2）形成在所述基材层（1）的内表面上，所述打底层（2）的第一表面与所述基材层（1）的内表面邻接，通过在所述打底层（2）的与所述第一表面相对的第二表面上堆积金属氧化物颗粒（4）而形成所述多孔凹凸层（3），所述多孔凹凸层（3）的金属氧化物颗粒（4）之间形成有至少部分连通的孔隙结构，其中，所述金属氧化物颗粒（4）包括金属氧化物内核（5）以及固定在所述金属氧化物内核（5）表面的金属颗粒和/或碳颗粒（6），所述金属氧化物颗粒（4）具有多孔凹凸结构。2.如权利要求1所述的无机不粘炊具，其特征在于，所述金属氧化物内核（5）表面具有孔隙，所述孔隙为所述金属颗粒和/或碳颗粒（6）提供用于固定的位点，所述金属颗粒和/或碳颗粒（6）镶嵌在所述金属氧化物内核（5）的表面。3.如权利要求2所述的无机不粘炊具，其特征在于，所述多孔凹凸层（3）中的金属氧化物内核（5）是氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化铁、氧化镁中的一种或几种，金属氧化物内核（5）的颗粒粒径为5-45微米。4.如权利要求2所述的无机不粘炊具，其特征在于，所述金属颗粒是钛、钛合金或铁中的一种或多种，其颗粒粒径为100纳米-5微米；所述碳颗粒（6）是富勒烯、石墨、碳纳米点、活性炭或炭黑中的一种或多种，其颗粒粒径为10纳米-1微米。5.如权利要求1所述的无机不粘炊具，其特征在于，所述金属氧化物颗粒（4）的颗粒粒径为10-50微米。6.如权利要求1所述的无机不粘炊具，其特征在于，所述多孔凹凸层（3）的厚度为50-120微米，通过等离子喷涂、超音速喷涂或冷喷涂将金属氧化物颗粒涂敷到所述打底层（2）的第二表面上，形成多孔凹凸层（3）。7.如权利要求1-6之一所述的无机不粘炊具，其特征在于，通过在所述基材层（1）的内表面上涂敷第一成型颗粒形成所述打底层（2），所述第一成型颗粒为无机材料颗粒。8.如权利要求7所述的无机不粘炊具，其特征在于，所述打底层（2）的厚度为 10-40微米，通过喷涂工艺将第一成型颗粒喷涂到所述基材层（1）的内表面上。9.如权利要求8所述的无机不粘炊具，其特征在于，所述第一成型颗粒为金属颗粒和/或陶瓷颗粒，金属颗粒可以为钛、钛合金和铁粉中的一种或多种，颗粒尺寸为500纳米-3微米；所述陶瓷颗粒可以为碳化硅、氮化硼、碳化钛、氮化钛、氮化锆和氧化钙中的一种或多种，其颗粒尺寸为 300纳米-3微米。

技术总结
本实用新型实施例涉及一种无机不粘炊具，所述炊具包括基材层、打底层和多孔凹凸层，所述打底层形成在所述基材层的内表面上，所述打底层的第一表面与所述基材层的内表面邻接，通过在所述打底层的与所述第一表面相对的第二表面上堆积金属氧化物颗粒而形成所述多孔凹凸层，所述多孔凹凸层的金属氧化物颗粒之间形成有至少部分连通的孔隙结构，其中，所述金属氧化物颗粒包括金属氧化物内核以及固定在所述金属氧化物内核表面的金属颗粒和/或碳颗粒，所述金属氧化物颗粒具有多孔凹凸结构。本实用新型实施例的炊具的多孔凹凸层具有凹凸结构，不粘、易洁、硬度高且具有自润滑的效果，耐高温不分解。耐高温不分解。耐高温不分解。


技术研发人员：方成 程强
受保护的技术使用者：浙江三禾厨具有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/7/17