專利名稱：不粘炊具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廚房用炊具，特別是一種不粘炊具。
背景技術(shù)：
不粘鍋易于清洗，使用方便，已經(jīng)成為消費(fèi)者在購(gòu)買炊具時(shí)的首選產(chǎn)品之一，特別是新婚家庭以及工作較為緊張的白領(lǐng)階層家庭，都有較強(qiáng)烈的購(gòu)買意向。隨著產(chǎn)品的發(fā)展及消費(fèi)者消費(fèi)理念的成熟，不粘鍋市場(chǎng)將會(huì)釋放出巨大的市場(chǎng)潛能，極有可能代替普通的廚房炊具。因此，不粘鍋產(chǎn)品具有潛在的市場(chǎng)空間和豐厚的市場(chǎng)利潤(rùn)率。1955年，世界上第一口不粘鍋在法國(guó)誕生。法國(guó)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涂在鍋上，這樣煮食物就不會(huì)粘鍋，于是格雷瓜爾制成了世界上第一口不粘鍋并成立了特氟隆食品公司-泰法爾公司。從六十年代起開(kāi)始大量地進(jìn)入家庭，在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家中，不粘鍋已經(jīng)進(jìn)入了千家萬(wàn)戶，普及率相當(dāng)高，僅1999年，美國(guó)不粘鍋市場(chǎng)銷售規(guī)模達(dá)到10.19億美元，約合人民幣85億元，2億人口擁用3000萬(wàn)口不粘鍋。二十世紀(jì)八十年代，不粘鍋開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)家庭。不粘鍋因其造型美觀、新穎、烹調(diào)時(shí)不粘、不糊、易潔、易洗而深受廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)，成為當(dāng)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涂一層以聚四氟乙烯為主要原材料的不粘涂料，通過(guò)420℃的高溫?zé)Y(jié)，使不粘涂層同鋁基材緊密結(jié)合，利用不粘涂層的強(qiáng)化學(xué)惰性將食物和鍋體分開(kāi)，從而起到不粘作用。目前，在國(guó)內(nèi)外不粘鍋市場(chǎng)上，用得較多的不粘涂料有特富龍、CCC、考富龍，其中最為著名的是由全球最大化工企業(yè)—美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的特氟隆(Teflon)。雖然不粘鍋涂層商品名稱很多，但是其主要成分是相同的，都是聚四氟乙烯(簡(jiǎn)稱4F，PTFE)一種合成的高分子材料。隨著不粘鍋大量地進(jìn)入家庭，人們對(duì)不粘鍋涂層的安全性提出了各種憂慮和擔(dān)心。
2001年，科學(xué)界權(quán)威刊物——英國(guó)《自然》雜志，刊登了加拿大多倫多大學(xué)科學(xué)家馬布里及其同事的論文，稱不粘鍋涂層是用特氟隆制成的，特氟隆等含氟聚合物在高溫下會(huì)分解，產(chǎn)生三氟乙酸(TFA)等多種物質(zhì)。其中一些物質(zhì)具有潛在的毒性和輕微毒性，進(jìn)入大氣后可能會(huì)污染環(huán)境。據(jù)新浪科技2003年5月17日消息美國(guó)東部時(shí)間5月16日(北京時(shí)間5月17日)消息，美國(guó)一家環(huán)保小組向消費(fèi)者產(chǎn)品安全委員會(huì)遞交報(bào)告。報(bào)告稱，用聚四氟乙烯為主要成分的壓膜的產(chǎn)品(如不粘鍋)，對(duì)身體可能有害。這個(gè)環(huán)保小組稱，這些產(chǎn)品在華氏700度的情況下，只要3到5分鐘，就會(huì)釋放出15種有毒的氣體和化學(xué)物質(zhì)，其中包含兩種致癌物質(zhì)。DuPont公司的內(nèi)部研究報(bào)告稱，在較低的華氏464度的情況下，不粘鍋發(fā)出的有毒微粒，足以殺死鳥(niǎo)類。因?yàn)椴徽冲亴?duì)鳥(niǎo)類有害，對(duì)人類有潛在的危險(xiǎn)，所以這個(gè)環(huán)保小組稱，要給每一個(gè)不粘鍋，貼上“可能有害”的標(biāo)簽。2003年11月15日中央電視臺(tái)新聞聯(lián)播報(bào)道(2003年11月16日早7:00長(zhǎng)春電視臺(tái)早間新聞對(duì)此消息重新報(bào)道)美國(guó)科研人員研究發(fā)現(xiàn)，廣泛用于制造不粘鍋的特氟隆，長(zhǎng)期使用將使人致癌，應(yīng)盡快研制新的不粘技術(shù)或材料。這些研究結(jié)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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種對(duì)人體和環(huán)境無(wú)害的不粘炊具。
通過(guò)對(duì)蜣螂研究發(fā)現(xiàn)，蜣螂出入于粘性較大的糞便和泥土中，能自由行動(dòng)，身體并未粘附糞便和泥土，體表必然進(jìn)化成與之相適應(yīng)的結(jié)構(gòu)。這種現(xiàn)象主要?dú)w結(jié)于蜣螂體表觸土部位隨機(jī)地或規(guī)律地分布著一定幾何形狀的結(jié)構(gòu)單元體，單元態(tài)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(jié)構(gòu)，一方面能有效地減少其體表與土壤接觸面積，減少發(fā)生化學(xué)吸附點(diǎn)的數(shù)量，另一方面破壞了水膜的連續(xù)性，使其體表與土壤表面間存在空氣膜，從而達(dá)到不粘的效果。正是蜣螂體表結(jié)構(gòu)形態(tài)，導(dǎo)致仿生不粘炊具設(shè)計(jì)思想的形成。根據(jù)食物與鍋底的粘附特性，不粘炊具表面結(jié)構(gòu)形態(tài)應(yīng)在微米級(jí)尺寸范圍內(nèi)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，其特征是將炊具內(nèi)壁制成具有凸起單元體的非光滑表面，所說(shuō)的凸起單元體高度為20-800μm(微米)、相對(duì)炊具內(nèi)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(nèi)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(shuō)的凸起單元體呈球冠型，亦可加工成圓柱型、正方形、菱形、長(zhǎng)方形等，尺寸限定在微米級(jí)，范圍在20-800μm(微米)。以球冠為例，則球冠直徑和高度為微米級(jí)尺寸，直徑和高度尺寸范圍均在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(tài)可以是均勻或隨機(jī)分布。如果是均勻分布，則可以設(shè)計(jì)成各種形態(tài)的圖案。制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(guò)量有害金屬元素(例如鋁攝入過(guò)量會(huì)導(dǎo)致老年癡呆癥、骨質(zhì)疏松等；鎳攝入過(guò)量會(huì)導(dǎo)致癌癥)，還可通過(guò)物理、化學(xué)的方法在炊具的表面形成一氧化膜或?qū)θ梭w和環(huán)境無(wú)害的金屬膜。表面膜可以進(jìn)一步降低食物與鍋底的結(jié)合強(qiáng)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(duì)人體和環(huán)境無(wú)害的金屬元素如鈦、鉻等。當(dāng)炊具內(nèi)壁制成具有凸起單元體的非光滑表面，并在表面形成一定厚度的氧化膜或金屬膜時(shí)，可以使不沾炊具的脫附性達(dá)到最好的效果，食物與鍋壁或鍋底的結(jié)合強(qiáng)度最小。
本發(fā)明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(zhǔn)面，則表面凸起稱凸包型，反之則稱凹坑型。
按本發(fā)明方法制造的不粘炊具，其制備方法是根據(jù)不同食物與炊具表面的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性，對(duì)不粘炊具內(nèi)壁表面設(shè)計(jì)出具有不同形態(tài)的凸起單元體，通過(guò)激光加工、機(jī)械加工、模具沖壓、腐蝕、雕刻等方法，在炊具表面加工出具有不同形態(tài)的凸起單元體，還可通過(guò)物理、化學(xué)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。
本發(fā)明的不粘炊具與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低60％-80％。該技術(shù)具有加工簡(jiǎn)單，性能可靠，耐高溫，成本低，對(duì)食物脫附性高等優(yōu)點(diǎn)。表面不含涂層，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(jié)合強(qiáng)度和粘附性，實(shí)現(xiàn)食物不粘鍋的優(yōu)良效果。烹飪時(shí)不脫落，亦不會(huì)污染食物和產(chǎn)生對(duì)人體及環(huán)境有害的物質(zhì)。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堿性成分發(fā)生反應(yīng)。本發(fā)明不僅可以解決食物與鍋的粘附性，亦可應(yīng)用于解決其它粘濕物料與基體的粘附性，如塑料加工過(guò)程中，在塑料模具內(nèi)腔加工形成不同形態(tài)的凸起單元體，可以提高在高溫下塑料與模具的脫附性，使塑料制品易于脫模。


圖1是本發(fā)明不粘炊具的內(nèi)壁表面具有球冠型凸起單元體的分布形態(tài)示意圖；圖2是圖1中所示的球冠型凸起單元體形態(tài)示意圖；圖3是本發(fā)明不粘炊具的內(nèi)壁表面凸起單元體的另一分布形態(tài)示意圖；圖4是圖3中所示的球冠型凸起單元體形態(tài)示意圖；圖5是本發(fā)明不粘炊具的內(nèi)壁表面凸起單元體的又一分布形態(tài)示意圖；圖6是圖5中所示的球冠型凸起單元體形態(tài)示意圖；圖7是本發(fā)明不粘炊具的內(nèi)壁表面凸起單元體的再一分布形態(tài)示意圖；圖8是圖7中所示的球冠型凸起單元體形態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖給出的不粘鍋實(shí)施例對(duì)本發(fā)明不粘炊具作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
不粘鍋是在傳統(tǒng)金屬(鋁、不銹鋼、鐵、鋼)鍋的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性，通過(guò)激光加工、機(jī)械加工、模具沖壓、腐蝕相結(jié)合方法，在鍋壁內(nèi)表面加工出具有各種幾何形態(tài)的凸起單元體，并結(jié)合物理、化學(xué)的方法在鍋壁內(nèi)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(shí)施例1參照?qǐng)D1、2，不粘鍋內(nèi)壁表面分布的凸起單元體形態(tài)為球冠型，球冠直徑為800μm(即相對(duì)鍋內(nèi)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑鍋壁表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低78％。
實(shí)施例2參照?qǐng)D3、4，不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)為球冠型，球冠直徑800μm，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(tài)為網(wǎng)格式規(guī)則分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低62％。
實(shí)施例3參照?qǐng)D5、6，不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑鍋壁表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低67％。
實(shí)施例4參照?qǐng)D7、8，不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為規(guī)則分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低60％。
實(shí)施例5不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低71％。
實(shí)施例6不粘炊具鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低78％。
實(shí)施例7不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低66％。
實(shí)施例8不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低73％。
實(shí)施例9不粘鍋內(nèi)壁底表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低63％。
實(shí)施例10不粘鍋內(nèi)壁底表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低78％。
實(shí)施例11不粘鍋內(nèi)壁底表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為均勻分布，球冠在內(nèi)壁底表面設(shè)計(jì)成平行四邊形分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低78％。
實(shí)施例12不粘鍋內(nèi)壁底表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為均勻分布，球冠在內(nèi)壁底表面設(shè)計(jì)成平行四邊形分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低65％。
實(shí)施例13不粘鍋內(nèi)壁底表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋壁的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低73％。
實(shí)施例14不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低77％。
實(shí)施例15不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低66％。
實(shí)施例16不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低79％。
實(shí)施例17不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低71％。
實(shí)施例18不粘鍋內(nèi)壁表面凸起單元體形態(tài)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(tài)為隨機(jī)分布，與光滑表面比較，食物與鍋底的結(jié)合強(qiáng)度和粘附性降低76％。
以上實(shí)施例中所列舉的幾種具有不同形狀及分布形態(tài)的凸起單元體之鍋壁非光滑表面，僅僅是為了舉例說(shuō)明制造不粘鍋的機(jī)理所在，其凸起單元體可呈多種隨機(jī)或規(guī)則的分布形態(tài)分布于鍋壁表面使其形成非光滑表面，難以窮舉，因此，對(duì)上述實(shí)施例的描述不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的唯一限定。
權(quán)利要求
1.一種不粘炊具，其特征在于其內(nèi)壁制成具有凸起單元體的非光滑表面，所說(shuō)的凸起單元體高度(h)為20-800μm、相對(duì)炊具內(nèi)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(nèi)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(jù)權(quán)利要求1所述的不粘炊具，其特征在于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(jù)權(quán)利要求1所述的不粘炊具，其特征在于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。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種廚房用不粘炊具。特點(diǎn)是其內(nèi)壁制成具有凸起單元體的非光滑表面，所說(shuō)的凸起單元體高度(h)為20－800μm、相對(duì)炊具內(nèi)壁表面的投影面積為314－502400μm
文檔編號(hào)A47J36/02GK1557247SQ200410010658
公開(kāi)日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月2日
發(fā)明者任露泉, 邱小明, 劉慶平, 張桂蘭, 崔占榮, 楊洪秀, 葛亮 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)