QUASI-CRYSTAL-BASED COMPOSITE COATING AND METHOD FOR MAKING SAME

REVETEMENT COMPOSITE A BASE DE QUASI-CRISTAUX ET SON PROCEDE DE FABRICATION

English Abstract

A non-stick coating for surfaces such as those of cooking utensils, comprising a combination of a quasi-crystalline alloy base (2) forming a grid with a lower surface fully adhered to a matrix (1), and an upper surface having a specific porosity, and a PTFE-type polymer filling in the pores (6). A method for producing said coating, and the resulting surfaces, are also disclosed. The coating may be used in cooking, heat exchanging and tribology.

French Abstract

2116694 9401029 PCTABS00165
L'invention concerne un revêtement anti-adhérent pour surfaces
par exemple des surfaces pour ustensiles de cuisson, caractérisé en
ce qu'il met en oeuvre 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.

Claims

WO 94/01029 PCT/FR93/00691
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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 poëles 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.

Description

VV~ 94/01029 ~ i 9 ~ PCT/FR93/()0691
Revêtement composite à base de quasi-cri~taux e~ son procede de fabrication
La présente invention concerne un revetement anti-adhérent pour surfaoes par exemple des
surfaces de cuisson, surfaces d'échange de chaleur, surfaces de frottement. Elle concerne également
un procéde d'obtention de la surface et la surface obtenue.
Dans l'application particulière des surfaoes de cuisson, le problème du revêtement impose au
5 tabricants de poêles, fours, plaques... de trouver un compromis entre un certain nornbre de paramètres
généralement incompatibles:
- la dt~reté (résistance à I'abræion)
- b collage st i'adhésion des matières
- la conduction de la, chaleur
o - I'aspect exteme du revêtement
Généralement, les revêtements proposés possèdent une à deux propri~tes 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 durds) et sont bons conducteurs de la chabur, mais
les matières y adhèrsnt de ~açon importante. Ils sont difficiles à nettoyer et leur aspect se dégrade
rapidement du fait de ce nettoyage nécessairement rude.
- les PTFE sont des anti-adhésits remarquables mais sont très sensibles à l'abrasion et
quasiment isolants thermiquement.
- les ravêtements quasi-cristallins sont durs et meileurs conducteurs de la chaleur. Ils se
nettoient facilement rnais n'ont pas des proprié;tés anti-adhésives aussi bonnes que les PTFE.
L'objet de l'invention consiste à résoudre au moins le problème de l'incompatibiiité des
paramètres precités et plus particulièrement d'obtenir une synthèse des propriétés des quasi-cristaux
pour leur dureté et conductivité, et des PTFE pour leurs propri~t~s anti-adh~sives, avec constitu~ion de
surtaces de cuisson permanentes et offrant de plus un poli remarquable.
Un rev~tement anti-adhésif pour surfaces selon l'invention se caractbrise en ce qu'il est formé:
- d'une base en alliage quasi-cristallin formant un rétlcule adh~rant parlaitement par sa face
inférieure sur une matrice et présentant une surface supérieure à porosité particulière.
Selon l'invention il s'agit d'un reviêtement anti-adhérsnt par ~xemple des surfaces pour
ustensiles de cuisson caracterisé 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 surtace finale présente un maillage quasi-cristallin
poreux laissant des alv~oles de PTFE en léger retrait par rapport à la surface.
- et de polymère anti adhésif remph~ssant les pores.
Divers procédés de mise en oeuvre sont possibles notamment: .
FEUILLE DE REMPL~C~MENT

WO 94/01029 - PCI/FR93/00691
j6~ ~
--2--
- Procédés dans lesquels la proportion quasi-cris~aux/polymère varie en fonction de l'effet de
surface recherchb pour privilégier les propriét~s propres et sp~cifiques de l'un ou l'autre des
constituants,
- Proc~dés de transfert simultane ou non, mécanique et therrnique, dans lesquels les conditions
de temps, de température et d'apaisseur peuvent varier largement.
On cornprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après taite en ré~erence à la figure
unique montrant un détail de la structure du revêtement.
A ti~re d'exemple non limitati~, on décrit ci-apr~s un revêtement pour surfaces ou ustensiles de
cuisson dont la figure unique montre la structure.
I o Sur la matrice par exemple an aluminium, cuivre ou aciers de divsrs types (1~, bonne conductrice
- de la chaleur, ou en verra, est déposée une base quasi-cristalline (2) adh~rant parfailement ~ la matnce.
La base (2) quasi~ristalline est mise en oeuvre de ~elle sorte qu'eile soit poreuse et les pores (6) sont
remplis de poly nbre (3) de telle taçon que le polymère n'affleure pas à la sur~ace quasi-crist211ine, mais
offre un léger retrait se traduisant par une surface legèrelr ent concave.
Le rev~tement ainsi obtenu selon l'invention consiste en la combinaison d'une base sn alliage
quasi-cristallin (1) (au sens du brevet CNRS n FR-A-2 635 117) formant un réticule ~e porosilé variabb,
et d'un polymère anti-adhésil (3) remplissant les pores ~6), le polym3re occupant finalement une
proporlion de la surfa~e telle que tout contact avec les instruments de ~ravail (9~ tels qus couteaux,
couverts... se fait avec l'ame quasi-cristalline donc tr~s résistante, alvrs que le contact glbai avec les
matieres en cours ~le cuisson se fait essentiellement sur le polymèra (3), donc sans adhésion. La
configuration finale obtenue est talle que l'altération de la sur~ace ne peut se taire: le PTFE est protégé,
ce qui lui permet de jouer plus longtemps son role anti-adhésif.
- De pretérence les aspérités de ta base quasi~ristalline (73 sont toutes dans un meme plan
d'affleurement (8) et tnutes les surfaces eoncaves des pores sont en retrait par rappor~ audit plan
2 s d'affleurement
Comme polymàre anti-adhésif on utilise de preférence du polyt~trafluoro ethyl~ne, connu sous
l'abréviation utiiisée ci-apràs de PTFE.
La misa en oeuvre d'un tel revetement consiste selon l'invention par exemple en un procsde de
surfaçage en deu~ phases partiellement superposées dont les séquen~s sont connues.
Après un nettoyage adequat, la surface (2) est traitse par bombardement ou projection
thermique de particules quasi-cristallines selon une technique appropriee à la mise en oeuvre de ces
alliages pulvérulents.
Les conditions ds la projection de particules puiv~rulentes sont calcul~es de ~açon ~ obtenir la
porosité recherchée. La pi~ce trait~o est ensuite revêtue de PTFE et polymerisée au four.
FEUILLE DE REMPLACE~UENT

WO 94/01029 21 ~ ~ fi ~ i PCT/FR93/û0691
Cette technique n'est donnée qu'à titre indicatif, la mise en (:)eUVr8 du revêtement étant
possible via plusieurs autres saquences de labrication.
Le revêtement constitué suivant l'invention pennet de curnuler les aYantages des revêtements
quasi-cristallins et des surfaces à base de PTFE, à savoir, qurd allie:
- les bonnes quaiités thermiques des quasi-cristaux: le revêtement permet des ~conomi~s de
temps de cuisson etlou de puissance de l'ordre de 1/3.
- la dureté des quasi~ristaux ou des céramiques: exceptionnelle résistance ~ I'abrasion,
longévité accrue des surfaces de cuisson, dont le revetement constitue jusqu'à présent le point taible.
- La réabilitatioo de surlaces de cuisson comme l'inox, le verre..., inadapt~es pour des raisons
! o techniques aux dépots directs de PTFE: la couche quasi~ristalline fonctionne alors ~galement comme
- couche d'accrochage.
- les propriétés anti-adhésives des PTFE: la surface de contact avec les aliments est
myoritairement assur~e par le polymère, réduisant au minimum les phénomènes ds coHage et de
gratinage. De plus l'obturation de la porosité par le plym~re diminue le piégeage donc la dégradation des
I S graisses: le culottage n'est plus nscessaire.
- tres bonne adhérence du PTFE sur les quasi~ristaux qui servent en particulier de primaire
d'accrochage.
Les propriétés anti-adhérentes du revêtement obtenu selon l'inv~ntion peuvent etre exploit~es
pour d'autres application que les surfaces de euisson ou d'bchange de chaleur, et notamment pour
tcutes les applications où l'on cherdle à diminuer l'adherence mécaniqus entre deux sur~aces, toutes
les applications tribologiques pour la r~sistance aux frottements et à la corrosion.
A titra d~exemple, on peut appliquer un tel revètement selon l'invention sur les surfaces de
- contact d'un ensemble (arbre-palier).
FEUILLE DE R~MPLACEMENT

Representative Drawing