каталитическое покрытие для самоочистки печей и кухонных плит

Формула изобретения

1. Самоочищающееся покрытие, обеспечивающее удаление остатков пищевых продуктов без механического воздействия, для детали прибора для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле, которая во время эксплуатации прямо или косвенно нагревается и не находится в прямом контакте с приготовляемой пищей, характеризующееся тем, что покрытие имеет структуру, состоящую из

(а) пористых частиц А, являющихся частицами термостабильных и химически стабильных пористых оксидов, карбидов или нитридов металлов, и имеющих размер (диаметр частиц) от 5 до 100 мкм, и

(б) связующего вещества, являющегося неорганическим полимером или неорганическим веществом, выдерживающим в течение длительного времени температуры до 500°С,

причем пористые частицы А не содержат в своих порах «а» твердую или жидкую вторичную фазу, и объемная доля связующего вещества составляет от 5 до 40%.

2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что пористые частицы А состоят из SiO₂ , TiO₂, Al₂O ₃, ZrO₂, SiC, Si₃ N₄, С и В₂О ₃, предпочтительно из -Al₂О₃ и SiO ₂.

3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что размер частиц А (диаметр частиц) составляет от 10 до 80 мкм, от 20 до 60 мкм или от 30 до 50 мкм.

4. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что поры «а» в частицах А являются открытыми.

5. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что неорганический полимер представляет собой силиконовую смолу или полимер на основе Al ₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO₂, SiC, Si₃N₄ или В ₂О₃ или смеси, по меньшей мере, двух из этих веществ, открытопористое или плотное стекло, полимерный фосфат или силикат, в частности, глину или жидкое стекло.

6. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что частицы связующего вещества имеют диаметр в диапазоне от 0,5 до 10 мкм, предпочтительно от 1 до 5 мкм.

7. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что покрытие содержит дополнительно другие типы частиц, в частности частицы, которые служат для снижения шероховатости покрытия, улучшения связывания, с одной стороны, между частицами А и, с другой стороны, между покрытием и субстратом, регулирования цвета или улучшения термического разложения, тактильных характеристик или способности к распространению загрязнений.

8. Покрытие по п.7, отличающееся тем, что другие типы частиц представляют собой частицы нанометрового диапазона (частицы В'), частицы микрометрового диапазона (частицы В), частицы красителя, частицы металлов, прежде всего переходных металлов, оксидов металлов, прежде всего оксидов переходных металлов.

9. Покрытие по п.8, отличающееся тем, что частицы В и В' являются термо- и химически стабильными, в частности, частицами оксидов, карбидов и нитридов металлов, таких как SiO₂, TiO ₂, Al₂О₃, ZrO ₂, SiC, Si₃N₄ и В₂О₃.

10. Покрытие по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что деталь представляет собой муфель духовки.

11. Прибор для варки, жарки, запекания и приготовления на гриле, более конкретно - печь или кухонная плита, который содержит деталь, имеющую покрытие, как оно определено в любом из пп.1-10.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к приборам для варки, жарки, запекания и приготовления на гриле, а также к деталям этих приборов, прежде всего - печей и кухонных плит, которые во время эксплуатации загрязняются остатками пищевых продуктов, и поверхность которых обработана таким образом, что можно легче бороться с такими загрязнениями, и поверхность прибора или детали прибора выглядит чистой без механической очистки.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Самоочищающиеся покрытия для кухонных плит уже известны на современном уровне техники. Так, в патенте DE-A 2828613 описано самоочищающееся покрытие на предметах, которые нагреваются в ходе их эксплуатации. Покрытие состоит из пористого слоя базовой массы неорганического связующего вещества с матирующим средством, нанесенного на поверхности предметов, распределенных в этом слое частиц катализатора (который имеет тенденцию изменять свой цвет в результате каталитического действия) и вещества, не изменяющего свой цвет. Каталитический эффект обеспечивается, по меньшей мере, одним из таких оксидов металла, как Mn ₂O₃, MnO₂ или CuO, и/или твердой каталитической кислотой, например цеолитом. Соответственно, подходящей группой веществ, не изменяющих цвет, являются ферриты, в качестве матирующих средств предлагаются, например, Al₂O₃, SiO₂, TiO₂, ZrO ₂, ZnO, CaO или MgO. К упомянутым неорганическим связующим веществам относятся фритты из боросиликатного стекла, фосфатные и свинцовые фритты и силикаты щелочных металлов.

Еще одно самоочищающееся покрытие описано в патенте DE-A 2928895. На предмете, который должен быть самоочищающимся, образуется покрытие, состоящее из массы, которая содержит окислительный катализатор, синтетическую силиконовую смолу в качестве связующего вещества и органический растворитель (Р), при нагревании массы до 300-400°С. Катализатором, предпочтительно, является благородный металл, или оксид металла, или смесь двух или нескольких оксидов металлов, прежде всего Pt, Pd или MnO₃, оксид Cu, оксид Fe, оксид Ni или оксид Cr.

Покрытие для получения самоочищающихся поверхностей, содержащее неорганический ингибитор полимеризации, описано в патенте DE-C 3019828. Необходимую для изготовления покрытия массу диспергируют в жидком связующем веществе, которое содержит окислительный катализатор (металл или оксид металла) и упомянутый ингибитор полимеризации. Жидкими связующими веществами являются, прежде всего, растворенные в органических растворителях силиконовые смолы. Ингибиторами полимеризации являются, прежде всего, Al(ОН)₃, Sb₂ O₃, фосфатные фритты или смесь, по меньшей мере, двух из этих веществ, а оксидами металлов/металлами являются оксиды V, Cr, Мо, Mn, Ni и Cu, более конкретно MnO ₂, Ni₂O₃, CuO, или Pt или Pd, в частности коллоидная R или Pd, нанесенный на Al₂O₃.

Покрытие, уменьшающее или устраняющее неприятные запахи и загрязнения поверхности, описано в патенте DE-A 19915378. Необходимая для изготовления покрытия масса содержит: (1) поликонденсат, состоящий из (а) силана или производного от него олигомера и, при необходимости, (б) соединения стеклообразующих элементов, а также (2) частицы оксида переходного металла с диаметром от 10 нм до 20 мкм. В случае силана речь идет о соединении с общей формулой R _aSiX_(4-a), где а=0, 1, 2, 3 или 4, R является негидролизуемым остатком, X, напротив, является гидролизуемым остатком; примерами оксидов переходных металлов являются оксиды La, Се, Ti, Zr, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag или Zn. В процессе получения поликонденсата или массы для покрытия, или после этого, в массу для покрытия могут быть добавлены неорганические частицы нанометрового или микрометрового размера, прежде всего - в форме золя. Предпочтительными неорганическими частицами являются Al₂O₃, SiO ₂, SO₂, оксиды железа и С (графит, сажа). При этом порядок величин нанометровых частиц является таким, что размер частиц (диаметр) находится в диапазоне до 300 нм. Предпочтителен, однако, размер до 50 нм или до 100 нм.

Частицы микрометрового масштаба обеспечивают структурирование покрытия и образование в нем пустот. В этом случае размер частиц лежит в диапазоне от 1 до 500 мкм. Для этих частиц также предпочтительны Al₂O₃ и SiO ₂, прежде всего - кизельгур, оксид алюминия 90, кизельгель 40 или 60.

Если используются эти неорганические частицы, их импрегнируют (наполняют) оксидом переходного металла, что приводит к уменьшению объема пор частиц. При описанном импрегнировании солевым раствором покрытие наносят на наружные и внутренние поверхности, что способствует устранению неприятных запахов за счет большой каталитически активной поверхности (так как газы, в отличие от маслянистых веществ, могут проникать и в мелкие поры). Для предотвращения образования/удаления загрязнений это, разумеется, значения не имеет.

Все описанные до настоящего времени и имеющие коммерческое значение варианты самоочищающихся покрытий отличаются тем, что их способность к самоочистке довольно быстро значительно снижается. Поэтому существует потребность в покрытиях, обладающих большей способностью к самоочистке и сохраняющих ее в течение более длительного времени, для использования в или на приборах для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле или на их деталях, в частности - в печах и кухонных плитах. Качество и прочность способных к самоочистке покрытий/пленок для приборов для варки, жарки, запекания и приготовления на гриле можно определить на основании DIN ISO 8291 при толщине покрытия не менее 150 мкм. Известные на современном уровне техники покрытия могут выдержать 5-10 циклов нанесения на них соевого масла и последующего нагревания до 250±10°С, прежде чем произойдет лакирование поверхности (оценка согласно DIN ISO 8291 по возникновению глянца). Поэтому важной целью, которую поставили себе авторы настоящего изобретения, являлось увеличение количества циклов при заданных условиях.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы настоящего изобретения искали выход из этой технически неблагоприятной ситуации и поставили себе задачу найти возможность такой обработки деталей, расположенных в или на приборах для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле, в частности - в печах и в кухонных плитах, чтобы они были самоочищающимися и оставались такими в течение, по меньшей мере, 10-15 циклов согласно DIN ISO 8291, и чтобы загрязнение остатками пищевых продуктов, которое образуется на внутренних стенках муфеля во время варки, жарки, запекания и приготовления на гриле, например в печи/кухонной плите, в течение длительного периода времени (при одинаковой и одинаково частой эксплуатации) исчезало без механического воздействия, а муфель духовки выглядел бы таким же чистым, как при использовании стандартных для настоящего времени покрытий.

Исходя из современного уровня техники, на котором, в основном, описаны качественно различные массы для покрытий или покрытия, изобретатели поставили вопрос, не существует ли возможность добиться улучшения другим способом. В частности, мысли изобретателей были направлены на то, чтобы улучшить структуру покрытия таким образом, чтобы оно в течение длительного времени обеспечивало достаточный контакт между остатками пищевых продуктов (далее для простоты обозначаемых как "загрязнение"), с одной стороны, и кислородом и (например, оксидной) твердой фазой (трехфазная граница), с другой стороны. Этого можно добиться путем создания абсолютно особых полостей, по меньшей мере, один тип которых будет служить для распространения/впитывания подвижных остатков пищевых продуктов, а, по меньшей мере, один другой тип будет служить резервуаром для кислорода, в который, однако, не смогут проникнуть остатки пищевых продуктов. Таким образом, будет максимально увеличена поверхность, на которой будет происходить (термическое или окислительное) разрушение, так как кислород в течение длительного времени будет присутствовать внутри слоя, и разложение не будет зависеть исключительно от поступления кислорода с поверхности и с боковых сторон. Поэтому перекрывание поверхности большими количествами пищевых продуктов не приведет к блокаде разложения во всем слое.

Кроме того, имеет значение, что поверхность прибора для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле или его деталей будет испытывать ограниченную механическую нагрузку, что означает, что сцепление покрытия с субстратом, его ударопрочность, химическая устойчивость, устойчивость к перепадам температур, а также устойчивость к образованию царапин должны быть удовлетворительными, что и будет обеспечено согласно настоящему изобретению.

Согласно настоящему изобретению под загрязнением или остатками пищевых продуктов понимают такие остатки пищевых продуктов, которые при рабочих температурах прибора для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле являются достаточно жидкими для того, чтобы проникнуть в структуру самоочищающегося покрытия. При этом речь может идти о жидких при рабочих температурах маслах/жирах, водных фазах (например, растворах соли) и смешанных с ними углеводах/белках.

Авторы настоящего изобретения решили поставленную задачу за счет того, что разработали покрытия, содержащие термически (до 500°С) и химически стабильные, пористые оксиды, прежде всего - оксиды металлов, или столь же стабильные карбиды и нитриды.

Очевидно, что термическое разложение и способность к самоочистке стандартных современных покрытий деталей на (или в) приборах для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле ограничены тем, что остатки пищевых продуктов на твердой фазе не вступают в контакт с достаточным количеством кислорода, который необходим для разложения загрязнений до (в идеальном случае) СО₂ и Н ₂О. Поэтому изобретатели предложили покрытия с такими структурами, в которые загрязнения проникают, в которых они распространяются и в идеальном случае полностью разрушаются до СО ₂ и H₂O.

Далее будет более подробно описана структура покрытия согласно настоящему изобретению. При этом термины "частицы" и "корпускулы" будут использоваться в качестве синонимов. Если речь идет о размере частиц, то имеется в виду их диаметр.

Покрытие со способностью к самоочистке, которое необходимо получить, состоит, по меньшей мере, из одного типа частиц А с открытыми порами. Размер частиц составляет 5-100 мкм. Предпочтительные размеры лежат в диапазонах от 10 до 80 мкм, от 20 до 60 мкм и от 30 до 50 мкм. Поры "а" в частицах А имеют такой порядок размеров, что в них не могут проникнуть загрязнения, согласно настоящему изобретению - менее 1 мкм, предпочтительно - от 0,1 до 0,6 мкм. В случае более крупных пор с a 1 мкм частицы А окружены пористой мембраной (поры "с"). Эта мембрана препятствует проникновению загрязнений в пористые частицы А. Кроме того, она представляет собой так называемую связующую фазу, обеспечивающую также связывание частиц А между собой и с субстратом (наружной поверхностью). В том случае, когда поры "а" достаточно малы (а<1 мкм), мембрана выполняет исключительно функцию связывания, то есть мембрана в таком случае не обязательно должна быть пористой. В одном из таких случаев (при достаточно малых порах "а"), так как может быть использовано не пористое связующее вещество, например стекло, частицы А не полностью окружены оболочкой, а предпочтительно покрыты связующим веществом только в точках контакта между двумя соседними частицами А. Это гарантирует доступность для воздуха максимально возможного числа пор "а".

С химической точки зрения частицы А, как уже упоминалось выше, являются термически и химически стабильными, пористыми оксидами, в частности - оксидами металлов, карбидами или нитридами. Примерами представителей таких веществ являются вещества, указанные ниже для частиц В. Особенно предпочтительными в качестве частиц А все же являются -Al₂O₃ и SiO ₂.

Пространства между частицами А (далее обозначаются как поры "b") ответственны за проникновение жидких остатков пищевых продуктов в покрытие и распространение в нем. Целью является как можно лучшее распределение/распространение загрязнений в покрытии для максимального увеличения поверхности реакции термического разложения. Распределение пор "b" по размеру, в основном, определяется размером частиц А и объемной долей связующей фазы. Количество связующего вещества, которое следует использовать, можно легко определить с помощью рутинных опытов, при которых следует учесть, что предпочтительное согласно настоящему изобретению количество должно быть настолько большим, чтобы обеспечить, с одной стороны, распространение загрязнений в порах "b", а с другой стороны - достаточный уровень механических свойств покрытия (устойчивость к образованию царапин, сцепление с субстратом). Объемная доля связующей фазы согласно настоящему изобретению лежит в диапазоне 5-40%, предпочтительно - 20-30% или 15-25%.

Поры "b" между частицами А заметно больше пор "а", так что загрязнения могут проникнуть в структуру покрытия и распространиться в ней. Таким образом, обеспечивается постоянное (достаточное) количество кислорода для термического разложения в контакте с загрязнениями, подлежащими удалению, в частности потому, что поры "а" постоянно регенерируются, то есть могут поглощать воздух. На чертеже изображено описанное выше строение частиц, покрытия и пор.

Все указанные системы пор согласно настоящему изобретению, то есть поры "а" и "b", а также поры связующего вещества, если они существуют, являются открытыми порами.

Масса, которая образует основу покрытия, которое необходимо получить согласно настоящему изобретению, может содержать также дополнительные типы частиц, которые служат для: (а) снижения шероховатости покрытия и улучшения тактильных ощущений (хаптики); (б) улучшения связывания, с одной стороны, между частицами А и, с другой стороны, между покрытием и субстратом; (в) регулирования цвета или (г) улучшения возможностей термического разложения или распространения загрязнений (приведены лишь некоторые примеры).

Примерами частиц, которые соответствуют пунктам (а) и (б), являются частицы нанометрового диапазона (частицы В'), частицы микрометрового диапазона (частицы В), а также частицы красителей (например, шпинели); примером для пункта (в) являются частицы шпинели, и, наконец, оксиды переходных металлов (La, Се, Ti, V, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag или Zn) являются примерами для пункта (г).

В случае частиц В и В' их химический состав не имеет большого значения. Решающим является лишь то, что эти частицы, как указано выше, должны быть термически и химически стабильными. Они могут быть пористыми, но это не обязательно. Подходящими веществами для нанометровых или микрометровых частиц являются оксиды, в частности - оксиды металлов, карбиды и нитриды, например SiO₂, TiO ₂, Al₂О₃, ZrO ₂, SiC, Si₃N₄ и В₂О₃, прежде всего -Al₂О₃. Выбор состава частиц В и В' не зависит от химического состава частиц А. Это означает, что если частицы А согласно настоящему изобретению предпочтительно состоят из Al₂O ₃, частицы В или В' могут также состоять из Al ₂О₃, но с тем же успехом могут состоять из SiO₂, TiO₂, ZrO ₂, SiC, Si₃N₄ , В₂O₃ или шпинели (или другого стабильного компонента).

В то же время порядок размеров частиц В и В' имеет значение. Частицы нанометрового диапазона В' имеют диаметр до 100 нм, однако, предпочтительно, имеют размеры всего от 20 до 60 нм. Частицы в микрометровой области имеют диаметр от 0,5 до 10 мкм, причем для этих частиц В действует дополнительное ограничение, состоящее в том, что они должны быть, по меньшей мере, в пять раз, а самое большее - в 20 раз меньше частиц А.

Согласно одной особо предпочтительной форме осуществления изобретения поры «а» не содержат твердые или жидкие вторичные фазы. Это относится как к периоду использования приборов для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле, так и к неиспользуемому прибору. Другими словами, особо предпочтительно, чтобы поры «а» не поглощали и не содержали оксидов металлов, красителей, частиц В и В', а также загрязнений. Поэтому поры «а» согласно настоящему изобретению являются либо достаточно малыми, так что загрязнения во время использования прибора, с одной стороны, и оксиды металлов, красители, частицы В или В' и т.п. при изготовлении покрытия, с другой стороны, не могут проникнуть в поры «а», либо проникновению в поры препятствует описанная выше пористая мембрана (поры «с»). Благодаря такой структуре для термического разложения загрязнений, кроме кислорода воздуха, находящегося в порах «b», используется также кислород воздуха, находящегося в порах «а».

Уже описанная выше пористая мембрана либо является пористым клеем (далее обозначается также как пористое связующее вещество), либо содержит такой клей. При этом речь идет о неорганическом термостойком связующем веществе, предпочтительно - о неорганическом полимере (например, силиконовой смоле или полимерном фосфате) или о неорганическом золе, причем оба имеют в своей основе, например, Al₂ O₃, SiO₂, TiO ₂, ZrO₂, Р₂ О₅, SiC, Si₃N ₄ или В₂O₃ или их смеси.

Другими примерами клея/связующего вещества являются стекло (например, стекло с открытыми порами, а также плотное стекло), которое нагревается лишь до температуры размягчения (Т_E) или до температуры немного ниже T _E, и силикаты, такие как глины или жидкое стекло.

Размер частиц связующего вещества в случае золя чаще всего равен 100 нм или менее, при этом диаметр частиц может быть в диапазоне от 5 до 100 нм, предпочтительно - от 20 до 80 нм. В том случае, если используется связующее вещество на основе стекла или глины и т.п., согласно настоящему изобретению предпочтителен диаметр от 0,5 до 10 мкм, в частности - от 1 до 5 мкм.

Согласно предпочтительной форме осуществления изобретения покрытие или масса для покрытия содержат обычный катализатор типа металла или оксида металла (окислительный катализатор и/или ингибитор полимеризации). Согласно настоящему изобретению принципиально пригодны все описанные на данном уровне техники катализаторы для самоочистки духовок. В этой связи уместны ссылки на процитированные в начале печатные работы. Согласно настоящему изобретению предпочтительным является использование оксидов La, Се, Ti, V, Cr, Мо, W, Mn, Fe, Со, Mi, Cu, Ag или Zn, более конкретно - MnO ₂, Ni₂O₃, CuO или Cr₂О₃, а также оксидов Pt и Pd. Также в качестве окислительных катализаторов/ингибиторов полимеризации согласно настоящему изобретению пригодны любые смеси указанных оксидов.

Оксид металла или смесь оксидов металлов имеет частицы с размером в диапазоне от менее чем 100 нм до 0,5, 1 и даже 2 мкм. Согласно предпочтительной форме осуществления изобретения катализатор имеет размер частиц значительно менее 1 мкм. Диаметр частиц предпочтительно равен 500 нм или менее, 300 нм или менее, 200 нм или менее и особо предпочтительно - 100 нм или менее.

Следующая предпочтительная форма осуществления настоящего изобретения состоит в том, что к катализатору добавляют одно или несколько веществ, которые снижают температуру, при которой катализатор обеспечивает высокую скорость превращения, до температур в диапазоне от 200 до 250°С. Веществами в духе этой предпочтительной формы осуществления являются элементы 1 и 2 главных групп периодической системы элементов, то есть, например, натрий, калий, магний, кальций или стронций.

Масса для нанесения покрытия по настоящему изобретению согласно следующей предпочтительной форме осуществления изобретения содержит неорганический краситель или не изменяющее цвет вещество, которое обеспечивает маскировку возможных изменений цвета вследствие изменения валентности металла катализатора.

Подходящими неорганическими красителями являются, в частности, шпинели, такие как MgAl₂O₄, MgFe ₂O₄, MnFe₂O ₄, FeAl₂O₄, NiAl₂O₄ или MgCr ₂O₄. Другими подходящими не изменяющими цвет веществами являются SiC и графит. Диаметр частиц факультативно используемого красителя составляет 0,2-5 мкм, предпочтительно - от 0,5 до 3 мкм.

Согласно следующей предпочтительной форме осуществления изобретения покрытие содержит оптические добавки или включения, придающие покрытию вид гранита, для маскировки возможных оптических загрязнений. В первом случае используют только один красящий компонент, в случае обработки под гранит используют, по меньшей мере, два красящих компонента. Подходящими компонентами являются, например, шпинели, а также Al ₂О₃, TiO₂, ZrO₂ и их смеси. Диаметр частиц этих компонентов лежит в диапазоне от 50 до 2000 мкм.

Согласно другой предпочтительной форме осуществления изобретения используют: в качестве частиц А - SiO₂, в качестве частиц В - -Al₂O₃, нанометровое золь-гель связующее вещество на основе TiO₂ или TiO_x, в качестве красителя - шпинель (MnFe₂O₄) с диаметром частиц 1-3 мкм и в качестве включений - частицы TiO ₂ с размером, равным 500-1000 мкм. Частицы А имеют размер, равный 30-50 мкм, и их добавляют в количестве 50-80, предпочтительно - 60-70 мас.%. Частицы В имеют размер, равный 0,7-1 мкм, и их добавляют в количестве 10-20 мас.%, предпочтительно - 15-20 мас.%. Золь-гель связующее вещество составляет 7-15 мас.%, предпочтительно 10 мас.%, краситель и включение составляют 1-3 мас.%, причем особо предпочтительными являются значения, равные 2 и 1 мас.%.

Согласно настоящему изобретению толщина покрытия составляет не менее 50 мкм, предпочтительно 100-500 мкм, особенно предпочтительны, однако, толщины от 150 до 450 мкм, более конкретно - от 200 до 400 мкм или от 250 до 350 мкм. Большие толщины покрытий хотя и реализуемы технически и рациональны, но менее интересны из экономических соображений. Напротив, если толщина покрытия меньше 50 мкм, оно не обеспечивает достаточно большого объема пор "а", "b" и, при определенных условиях, "с" для поглощения, с одной стороны, загрязнений (только порами "b") и, с другой стороны, воздуха (порами "а", "b" и "с").

Деталями приборов для варки, жарки, запекания или приготовления на гриле в духе настоящего изобретения являются не только подвесные или вдвигаемые детали печей и кухонных плит, но и внутренние поверхности муфелей печей, и внутреннее пространство (духовка) печи или кухонной плиты, и фритюрницы, то есть, в принципе все металлические, стеклянные, имеющие металлическое покрытие или эмалированные детали таких приборов, как печи, кухонные плиты, грили и т.п., которые во время эксплуатации прямо или косвенно нагреваются и не находятся в прямом контакте с приготовляемой пищей.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения в случае детали с покрытием речь идет об эмалированных деталях, например об эмалированной стали, то есть стали, покрытой слоем эмали толщиной порядка 100 мкм, который служит для защиты от коррозии.

Для изготовления самоочищающегося покрытия согласно настоящему изобретению, в частности, предложены три варианта. При этом согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы поры "а" не содержали никакой твердой фазы и за счет этого имели максимальную способность к поглощению воздуха. В частности, этого можно достичь за счет использования частиц (краситель, частицы В и В', оксид металла и т.д.), размер которых не намного меньше пор "а". Другая возможность обеспечить отсутствие твердой фазы в порах "а" состоит в том, чтобы использовать определенные системы частиц. Из-за своих дзета-потенциалов частицы не проникают в поры даже в тех случаях, когда последние значительно больше частиц.

СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее будут кратко описаны три различных способа изготовления покрытия.

В первом способе из частиц А (например, Al ₂O₃), связующего вещества, диспергированного в водной или органической (спиртовой) фазе (связующее вещество ни в коем случае не должно быть растворено, так как в этом случае поры "а" частицы А заполняются твердой фазой; то же самое относится ко всем факультативно используемым/пригодным для использования компонентам), и по выбору - (а) частиц В и/или В', а также (б) неорганического красителя (например, шпинелью) и/или (в) одной и/или нескольких других добавок готовят пасту, которую наносят на наружную поверхность, подлежащую покрытию, и высушивают на ней с получением так называемого "бисквита". Затем производят обжиг при 500-800°С и охлаждение, после чего, в случае необходимости, производят напыление, например металлоксидного катализатора (МеО или Ме₂ О), например в форме дисперсии (частиц) оксида метала или гидроксида металла (например, Ме₂O(ОН) ₂). Удаление растворителей и, по выбору, перевод солей в форму оксидов производят термически.

При втором варианте изготовления покрытия вначале, при необходимости, смешивают частицы А с частицами оксида металла, гидроксида металла или оксигидроксида металла, или с частицами В, и/или В'. Далее смесь высушивают и кальцинируют, в результате чего получают порошок, содержащий, в зависимости от условий, МеО или Ме₂O. Затем этот порошок, как и в первом варианте, смешивают со связующим веществом, диспергированным в водной или органической (спиртовой) фазе (это не должен быть раствор), и, при необходимости, с неорганическим красителем (например, шпинелью) и другими добавками с получением пасты, которую наносят на наружную поверхность детали, подлежащей покрытию, и высушивают на ней с получением "бисквита". Затем производят обжиг при 500-800°С, при котором слой упрочняется, а летучие компоненты связующей фазы улетучиваются.

Наконец, третий вариант соответствует Варианту 2, с тем отличием, что частицы А покрывают или изолируют органическим полимером (например, целлюлозой), так что после этого можно осуществить их контакт с раствором нитрата металла без заполнения пор "а" нитратом металла (после обжига с оксидом металла) или другими компонентами пасты. В ходе нагрева не только нитрат металла переводится в оксид металла, но и осуществляется пиролиз целлюлозы. Следующие этапы идентичны этапам Варианта 2, то есть приготавливают пасту с использованием диспергированного связующего вещества.

Во всех трех вариантах нанесение пасты можно произвести электрофоретически, способом распыления или способом погружения.

Если обжиг осуществляется при температурах, значительно превышающих 500°С, а деталью, на которую необходимо нанести покрытие, является, например, деталь из эмалированной стали, то эмаль размягчается, так что при нанесении покрытия обеспечивается лучшее сцепление между субстратом и покрытием.