CN115413922B - 一种炊具及热熔射制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种炊具，包括具有连续包围结构的本体，所述本体底部朝下的一侧具有一平面结构，平面结构覆盖有一与本体结合的导磁结构，所述导磁结构沿着本体的厚度方向依次包括有通过热熔射沉积的至少一层的导磁层和覆盖最下端导磁层的保护层；进一步改进，所述本体具有一敞口，所述本体外表面沿着开口边缘均匀覆盖有一层疏水疏油涂层，所述疏水疏油涂层突出于本体外表面；本发明还公开了炊具的制备方法，本发明利用热熔射形成结合均匀的导磁层，提高炊具结构强度，利于延长炊具的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及炊具技术领域，特别是涉及一种炊具以及使用热熔射的制备方法。
背景技术
目前炒锅多采用铝锅，具有导热速度快、加热均匀等优点，但是不能用于电磁加热。现有技术多是将一块导磁板压在锅底，但是导磁板与锅底之间的结合力不佳，经过一段时间的使用，导磁板容易剥离或者脱落。现有技术中，逐渐在锅外表面喷涂一层具有导磁性能的铁涂层，涂层太薄时导磁性能不佳，太厚则表面粗糙且易开裂。
炒锅在使用的过程中多是将聚四氟乙烯喷涂在炒锅的内部提高炒锅的防粘性能PTFE耐磨性差的问题是限制其在众多领域应用最重要的原因，由于聚四氟乙烯大分子链中氟原子相互排斥，导致聚四氟乙烯分子间的吸引力较小，在受到切应力的作用下，PTFE分子间易滑移，再加上本身的硬度低，导致其在摩擦磨损过程中消耗过大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种炊具，本发明利用热熔射形成结合均匀的导磁层，提高炊具结构强度，利于延长炊具的使用寿命。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种炊具，包括具有连续包围结构的本体，所述本体底部朝下的一侧具有一平面结构，平面结构覆盖有一与本体结合的导磁结构，所述导磁结构沿着本体的厚度方向依次包括有通过热熔射沉积的至少一层的导磁层和覆盖最下端导磁层的保护层。
进一步改进，所述本体具有一敞口，所述本体外表面沿着开口边缘均匀覆盖有一层疏水疏油涂层，所述疏水疏油涂层突出于本体外表面。本发明利用沿着开口边缘分布的疏水疏油涂层减少炊具在使用过程因为烹饪过程中水或者油的外溢粘附在炊具的外表面，方便锅体的清洁。
进一步改进，所述疏水疏油涂层与导磁结构沿着本体间隔设置。本发明利用疏水疏油涂层减少炊具使用过程中对炊具外表面的污染，同时保证导磁的功能稳定。
优选所述疏水疏油涂层按照质量分数包括以下物质：
聚四氟乙烯 68%至81%；
铁磁性颗粒 8%至13%；
片状材料 4%至8%；
微结构形成颗粒 5%至12%。
优选铁磁性颗粒为四氧化三铁；所述片状材料为石墨烯或者氧化铝。本发明利用铁磁性颗粒配合外磁场的吸引形成在熔融聚四氟乙烯基材中的移动，铁磁性颗粒的移动一方面形成疏水疏油涂层未固化聚四氟乙烯的内部搅动，破坏热熔射过程中可能存在的气泡，提高膜层的致密程度；同时，铁磁性颗粒的移动排列了膜层中的片状材料，沿着外部磁场方向排列的片状材料加强了聚四氟乙烯沿着膜层厚度方向的结构连接，减少PTFE分子间易滑移，提高膜层强度和使用寿命；而垂直于磁场方向的片状材料则在铁磁性颗粒的推动下向着涂层的浅表处移动将分散在第二涂层中的微结构形成颗粒向着疏水疏油涂层浅表处聚集形成凹凸的微纳米结构。本发明中的片状材料为石墨烯材料或者氧化铝，结合片状结构的分布方式可知，片状结构有效提高了膜层的致密性以及膜层的强度，利于疏水疏油涂层表面凹凸结构的形成。
进一步优选微结构形成颗粒包括至少两种具有不同粒径的二氧化硅。本发明利用上述不同颗粒的堆积形成自然的不规律的形貌，保证涂层具有疏水疏油的特性。
本发明的目的在于提供一种炊具，本发明利用热熔射配合外部磁场调节形成涂层中颗粒排列进而控制膜层形貌的形成，方便所得炊具的形成。
为解决此技术问题，本发明的技术方案是：一种炊具的热熔射制备方法，包括以下步骤：
步骤一、在设置有导磁结构的本体外表面边缘均匀涂覆有以聚四氟乙烯为基材的第一涂层；第一基层中均匀分散有铁磁性颗粒和具有微纳米尺寸的片状材料；
步骤二，在本体的第一涂层表面均匀涂覆有第二涂层，所述第二涂层包括聚四氟乙烯基材以及均匀分布在第二涂层中的微结构形成颗粒；
步骤三、对涂覆有第一涂层和第二涂层的本体施加定向的磁场，磁力将第一涂层中的铁磁性颗粒吸引移动至第二涂层中，第一涂层和第二涂层结合形成疏水疏油涂层，所述疏水疏油涂层表面具有微纳米结构；
固化所得疏水疏油涂层得目标产品。
优选步骤三中，铁磁性颗粒在外部磁场的作用下向着疏水疏油涂层表面移动，铁磁性颗粒在移动的过程中推动片状材料形成与磁场方向平行或者与磁场方向垂直的状态；
铁磁性颗粒将与磁场垂直的片状材料推动至第二涂层中且继续将第二涂层中的具有不同尺寸的微结构形成颗粒推动至疏水疏油涂层表面聚集形成铁磁性颗粒与微结构形成颗粒的堆积，配合形成疏水疏油涂层表面微纳米尺寸凹凸的微纳米结构。
本发明利用外部磁场的吸引将第一涂层中的铁磁性颗粒驱动，铁磁性颗粒沿着疏水疏油涂层厚度方向向着疏水疏油涂层浅表移动，在形成疏水疏油涂层内部搅拌减少膜层中存在气泡的可能。
进一步改进，铁磁性颗粒与微结构形成颗粒的堆积挤压聚部分四氟乙烯连续分布于所述疏水疏油涂层朝向空气一侧的浅表并对铁磁性颗粒与微结构形成颗粒形成连续的包裹。本发明利用铁磁性颗粒在外磁场驱动至疏水疏油涂层的浅表保证了疏水疏油微结构凹凸结构尺寸的多样化，且由于疏水疏油涂层表面形貌的形成是由内部移动、排列堆叠形成的，疏水疏油涂层表面具有连续的沿着微结构形成颗粒和铁磁性颗粒堆叠结构分布覆盖的聚四氟乙烯，本发明中疏水疏油涂层结构稳定，膜层结构稳定。
优选疏水疏油涂层厚度为50微米至100微米。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明利用热熔射工艺在炊具的本体用于加热的平面结构经过逐层沉积形成有导磁结构，由于导磁结构是分层且逐层结合于本体的，当炊具受热时导磁结构的形变和应力得到较好的释放，提高整体结构的稳定性，延长炊具的使用寿命。
从而实现本发明的上述目的。
附图说明
图1是本发明涉及的一种炊具的立体图；
图2是本发明涉及的一种炊具的主视图；
图3是本发明涉及的一种炊具的导磁结构的剖面图；
图4是本发明涉及的一种炊具的疏水疏油涂层的剖视图；
图5是本发明涉及的一种炊具热熔射制备方法的工艺流程图；
图6所得炊具加热测试示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
本实施例公开一种炊具，如图1至图3所示，包括具有连续包围结构的本体1，所述本体1底部朝下的一侧具有一平面结构11，平面结构11覆盖有一与本体1结合的导磁结构2，所述导磁结构2沿着本体1的厚度方向依次包括有通过热熔射沉积的至少一层的导磁层21和覆盖最下端导磁层21的保护层22。
所述本体1具有一敞口，所述本体1外表面沿着开口边缘均匀覆盖有一层疏水疏油涂层3，所述疏水疏油涂层3突出于本体1外表面。本发明利用沿着开口边缘分布的疏水疏油涂层3减少炊具在使用过程因为烹饪过程中水或者油的外溢粘附在炊具的外表面，方便锅体的清洁。
本实施例中所述疏水疏油涂层3与导磁结构2沿着本体1间隔设置。本发明利用疏水疏油涂层3减少炊具使用过程中食物的汤水溢出污染炊具外表面并沿着连续的锅体流动至导磁结构表面，保证导磁的功能稳定。
本实施例中所述疏水疏油涂层3按照质量分数包括以下物质：
聚四氟乙烯 68%；
四氧化三铁 13%；
石墨烯 8%；
微结构形成颗粒35 11%。
本发明利用铁磁性颗粒32配合外磁场的吸引形成在熔融聚四氟乙烯31基材中的移动，铁磁性颗粒32的移动一方面在疏水疏油涂层3中未固化聚四氟乙烯31的内部形成搅动，破坏热熔射过程中可能存在的气泡，提高膜层的致密程度；同时，铁磁性颗粒32的移动排列了膜层中的片状材料33，沿着外部磁场方向排列的片状材料33加强了聚四氟乙烯31沿着膜层厚度方向的结构连接，减少PTFE分子间易滑移，提高膜层强度和使用寿命；而垂直于磁场方向的片状材料33则在铁磁性颗粒32的推动下向着涂层的浅表处移动将分散在第二涂层中的微结构形成颗粒35向着疏水疏油涂层3浅表处聚集形成凹凸的微纳米结构34。
本发明中的片状材料33为石墨烯材料或者氧化铝，结合片状结构的分布方式可知，片状结构有效提高了膜层的致密性以及膜层的强度，利于疏水疏油涂层3表面凹凸结构的形成。
微结构形成颗粒35包括至少两种具有不同粒径的二氧化硅。第一种二氧化硅和第二种二氧化硅的质量比为2:1。
本实施例中第一种二氧化硅的粒径为500nm，第二种二氧化硅的粒径为50nm；四氧化三铁的粒径为100至300nm；如图4所示，本发明利用上述不同颗粒的堆积形成自然的不规律的形貌，保证涂层具有疏水疏油的特性。
本实施例中炊具的热熔射制备方法，具体工艺流程如图5所示，包括以下步骤：
步骤一、在设置有导磁结构2的本体1外表面边缘均匀涂覆有以聚四氟乙烯31为基材的第一涂层；第一基层中均匀分散有铁磁性颗粒32和具有微纳米尺寸的片状材料33；
步骤二，在本体1的第一涂层表面均匀涂覆有第二涂层，所述第二涂层包括聚四氟乙烯31基材以及均匀分布在第二涂层中的微结构形成颗粒35；
步骤三、对涂覆有第一涂层和第二涂层的本体1施加定向的磁场，磁场强度为0.5特斯拉至2.5特斯拉；磁力将第一涂层中的铁磁性颗粒32吸引移动至第二涂层中，第一涂层和第二涂层结合形成疏水疏油涂层3，所述疏水疏油涂层3表面具有微纳米结构34；
固化所得疏水疏油涂层3得目标产品。本发明将铁磁性颗粒32分散在第一涂层中，将微结构形成颗粒35分散在第二涂层中，减少多种纳米颗粒发生团聚，且充分保证铁磁性颗粒32具有有效的移动空间，从而对片状材料33和微结构形成颗粒35进行推动和导向，有效结合外部的磁场构建疏水疏油涂层3。
优选步骤三中，铁磁性颗粒32在外部磁场的作用下向着疏水疏油涂层3表面移动，铁磁性颗粒32在移动的过程中推动片状材料33形成与磁场方向平行或者与磁场方向垂直的状态；
铁磁性颗粒32将与磁场垂直的片状材料33推动至第二涂层中且继续将第二涂层中的具有不同尺寸的微结构形成颗粒35推动至疏水疏油涂层3表面聚集形成铁磁性颗粒32与微结构形成颗粒35的堆积，配合形成疏水疏油涂层3表面微纳米尺寸凹凸的微纳米结构34。
本发明利用外部磁场的吸引将第一涂层中的铁磁性颗粒32驱动，铁磁性颗粒32沿着疏水疏油涂层3厚度方向向着疏水疏油涂层3浅表移动，在形成疏水疏油涂层3内部搅拌减少膜层中存在气泡的可能。
本实施例中铁磁性颗粒32与微结构形成颗粒35的堆积挤压聚部分四氟乙烯连续分布于所述疏水疏油涂层3朝向空气一侧的浅表并对铁磁性颗粒32与微结构形成颗粒35形成连续的包裹。本发明利用铁磁性颗粒32在外磁场驱动至疏水疏油涂层3的浅表保证了疏水疏油微结构凹凸结构尺寸的多样化，且由于疏水疏油涂层3表面形貌的形成是由内部移动、排列堆叠形成的，疏水疏油涂层3表面具有连续的沿着微结构形成颗粒35和铁磁性颗粒32堆叠结构分布覆盖的聚四氟乙烯31，本发明中疏水疏油涂层3结构稳定，膜层结构稳定。
本实施例制得的疏水疏油涂层3厚度为50微米。
实施例2
本实施例与实施例1的主要区别在于：
本实施例中所述疏水疏油涂层3按照质量分数包括以下物质：
聚四氟乙烯 75%；
四氧化三铁 8%；
石墨烯 5%；
微结构形成颗粒35 12%。
本实施例制得的疏水疏油涂层3厚度为80微米。
实施例3
本实施例与实施例1的主要区别在于：
本实施例中所述疏水疏油涂层3按照质量分数包括以下物质：
聚四氟乙烯 81%；
四氧化三铁 10%；
氧化铝 4%；
微结构形成颗粒35 5%。
本实施例制得的疏水疏油涂层3厚度为100微米。
实施例4
本实施例与实施例1的主要区别在于：
本实施例中所述疏水疏油涂层3按照质量分数包括以下物质：
聚四氟乙烯 75%；
四氧化三铁 11%；
氧化铝 6%；
微结构形成颗粒35 8%。
本实施例制得的疏水疏油涂层3厚度为80微米。
实施例5
本实施例与实施例1的主要区别在于：
本实施例中所述疏水疏油涂层3按照质量分数包括以下物质：
聚四氟乙烯 78%；
四氧化三铁 8%；
石墨烯 8%；
微结构形成颗粒35 6%。
本实施例制得的疏水疏油涂层3厚度为80微米。
将实施例1至5所得的疏水疏油涂层3进行水和花生油的接触角测试，具体详见表1所示。
表1实施例1至5所得疏水疏油涂层的接触角测试
从表1可知，本发明所得炊具的疏水疏油涂层3疏水疏油效果明显，可以减少或者避免炊具在使用时炊具边缘油等污垢的不断聚集，方便锅体的清洁。且本发明中具有一定厚度的疏水疏油涂层3与导磁结构2为间隔设置的，疏水疏油涂层3表面的水和油不会发生浸润，发生滚落，避免进一步流动至导磁结构2。
将实施例1至5以及未喷涂疏水疏油涂层3的炊具表面（铝基材同实施例）的炊具进行固定中心加热温度下的加热测试如图6所示，从表2可知，位于炊具底部导磁结构2的A位置利用电磁加热温度约为200℃时，分别测试疏水疏油涂层3所在的炊具加热温度为C点温度以及导磁结构2与疏水疏油涂层3之间的炊具温度测试B点温度，测试点位结合图5所示，具体数据详见表2所示。
表2实施例1至5以及对比例所得炊具的温度差异对比
结合实施例1至5所得疏水疏油涂层3的组成、厚度以及炊具不同区域内的温度差异可知，具有本发明疏水疏油涂层3可以改善炊具整体结构温度的均匀性，更进一步，由于疏水疏油涂层3所阻挡了其所在区域锅体与环境的热交换，提高炊具温度的均匀性；对比实施例1、2、5和实施例3、4，可知，当片状材料33为石墨烯时，由于石墨烯具有良好的导热能力，接近于垂直排列的石墨烯促进热量在锅体的均匀传递，利于提高锅体整体加热的均匀性，提高锅具的烹饪性能。
本发明利用热熔射工艺在炊具的本体1用于加热的平面结构11经过逐层沉积形成有导磁结构2，由于导磁结构2是分层且逐层结合于本体1的，当炊具受热时导磁结构2的形变和应力得到较好的释放，提高整体结构的稳定性，延长炊具的使用寿命。进一步配合炊具整体加热的均匀性，炊具整体结构形变同步，利于延长炊具的使用寿命。
Claims (7)
1.一种炊具的热熔射制备方法，其特征在于，炊具包括具有连续包围结构的本体，所述本体底部朝下的一侧具有一平面结构，平面结构覆盖有一与本体结合的导磁结构，所述导磁结构沿着本体的厚度方向依次包括有通过热熔射沉积的至少一层的导磁层和覆盖最下端导磁层的保护层；
所述本体具有一敞口，所述本体外表面沿着开口边缘均匀覆盖有一层疏水疏油涂层，所述疏水疏油涂层突出于本体外表面；
炊具的热熔射制备方法包括以下步骤：
步骤一、在设置有导磁结构的本体外表面边缘均匀涂覆有以聚四氟乙烯为基材的第一涂层；第一基层中均匀分散有铁磁性颗粒和具有微纳米尺寸的片状材料；
步骤二，在本体的第一涂层表面均匀涂覆有第二涂层，所述第二涂层包括聚四氟乙烯基材以及均匀分布在第二涂层中的微结构形成颗粒，微结构形成颗粒包括至少两种具有不同粒径的二氧化硅；
步骤三、对涂覆有第一涂层和第二涂层的本体施加定向的磁场，磁力将第一涂层中的铁磁性颗粒吸引移动至第二涂层中，第一涂层和第二涂层结合形成疏水疏油涂层，所述疏水疏油涂层表面具有微纳米结构；
固化所得疏水疏油涂层得目标产品。
2.如权利要求1所述的炊具的热熔射制备方法，其特征在于：所述疏水疏油涂层与导磁结构沿着本体间隔设置。
3.如权利要求1所述的炊具的热熔射制备方法，其特征在于：所述疏水疏油涂层按照质量分数包括以下物质：
聚四氟乙烯 68%至81%；
铁磁性颗粒 8%至13%；
片状材料 4%至8%；
微结构形成颗粒 5%至12%。
4.如权利要求1所述的炊具的热熔射制备方法，其特征在于：铁磁性颗粒为四氧化三铁；所述片状材料为石墨烯或者氧化铝。
5.如权利要求1所述炊具的热熔射制备方法，其特征在于：
步骤三中，铁磁性颗粒在外部磁场的作用下向着疏水疏油涂层表面移动，铁磁性颗粒在移动的过程中推动片状材料形成与磁场方向平行或者与磁场方向垂直的状态；
铁磁性颗粒将与磁场垂直的片状材料推动至第二涂层中且继续将第二涂层中的具有不同尺寸的微结构形成颗粒推动至疏水疏油涂层表面聚集形成铁磁性颗粒与微结构形成颗粒的堆积，配合形成疏水疏油涂层表面微纳米尺寸凹凸的微纳米结构。
6.如权利要求1所述炊具的热熔射制备方法，其特征在于：铁磁性颗粒与微结构形成颗粒的堆积挤压聚部分四氟乙烯连续分布于所述疏水疏油涂层朝向空气一侧的浅表并对铁磁性颗粒与微结构形成颗粒形成连续的包裹。
7.如权利要求1所述炊具的热熔射制备方法，其特征在于：疏水疏油涂层厚度为50微米至100微米。
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