抗菌防沾黏钛金属餐饮用具的制作方法

1.本实用新型涉及一种抗菌防沾黏钛金属餐饮用具，特别是涉及一种能够用以供盛装或处理或接触食物、食材、水、饮料，的抗菌防沾黏钛金属餐饮用具。


背景技术：

2.现代人追求健康，因此使用的餐具也要求无毒零污染。钛金属由于具有质轻、耐高温、耐腐蚀、热传导低的特性，因此逐渐地有更多的餐具采用钛金属制造。
3.钛金属接触空气时表面会生成一层氧化层，透过氧化层的保护作用能够提高钛金属餐具的耐磨、抗腐蚀、抗菌及防沾黏的特性。然而，钛金属在空气中自然生成的氧化层的厚度仅数埃米（
å
）因此极容易磨损。并且一般钛金属原生氧化层的结晶型态为多晶型态的氧化层，且在未处理的钛金属基材表面会形成雾状表面，而使其容易沾黏，而且光催化活性有限，而使其抗菌能力有限。
4.由于以上原因，使得现有的钛金属餐具的防沾黏以及抗菌能力有限而有进一步改进必要。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有钛金属餐饮用具的抗菌性及抗沾黏特性不足，提供一种抗菌防沾黏钛金属餐饮用具。
6.为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的其中一技术方案是提供一种一本体部，所述本体部能够形成杯、碗、盘、盆、食品保鲜盒、瓶、壶、筷子、吸管、或刀的其中之一，所述本体部具有至少一用以接触食物、饮水、饮料或接触人体的接触部分；其中，所述本体部具有至少用以接触食物、饮水、饮料或接触人体的接触部分，所述本体部至少在所述接触部分的表面具有厚度大于3微米的钛氧化层，并且所述钛氧化层具有一粗糙化表面，所述粗糙化表面的算数平均粗糙度大于0.2微米，最大高度粗糙度大于0.8微米。
7.本实用新型一优选实施例，其中，所述本体部为杯、碗、盘、盆、食品保鲜盒、瓶、壶的其中之一，所述本体部具有形成凹穴形状的一承载空间，以及连通所述承载空间的一开口部，所述接触部分形成于所述承载空间的内侧面。
8.本实用新型一优选实施例，其中，所述本体部为由双层钛金属基材形成，且所述本体部具有一真空夹层。
9.本实用新型一优选实施例，其中，还具有一盖体设置于所述本体部的所述开口部。
10.本实用新型一优选实施例，其中，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具为吸管，所述本体部形成中空管体，所述接触部分形成于所述中空管体的内侧及外侧表面。
11.本实用新型一优选实施例，其中，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具为筷子，所述本体部形成一杆体，所述接触部分形成于所述筷子用以夹持食物的一端。
12.本实用新型一优选实施例，其中，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具为刀，所述本体部具有一刃部，所述接触部分形成于所述刃部的表面。
13.本实用新型一优选实施例，其中，所述钛氧化层的平均晶粒尺寸大于 0.3微米。
14.本实用新型一优选实施例，其中，所述钛氧化层和所述钛金属基材的交界面形成一氧扩散层，所述氧扩散层厚度大于1微米。
15.本实用新型一优选实施例，其中，所述氧扩散层的密度大于所述钛氧化层的密度。
16.本实用新型的其中一有益效果在于，本实用新型所提供的抗菌防沾黏钛金属餐饮用具透过在钛金属基材表面形成3微米厚度以上的钛氧化层，能够提高容器的抗菌及防沾黏能力。
17.更进一步说，本实用新型的钛氧化层的外侧的所述粗糙化表面，所述粗糙化表面的算数平均粗糙度大于0.2微米，最大高度粗糙度大于0.8微米，因而使得所述钛氧化层在微观尺度下形成凹坑状的表面，而使其具有良好催化活性。
18.更进一步来说，本实用新型的钛氧化层和所述金属基材的交界处形成厚度大于1微米的氧扩散层，且所述氧扩散层的密度大于所述钛氧化层的密度，因而使得所述钛氧化层形成外层结构较为松散，内层结构较为致密的状态，且使得所述钛氧化层能够稳固结合于所述钛金属基材的表面而不易脱落。
19.为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
20.图1为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第一实施例的剖面示意图。
21.图2为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第一实施例的局部放大剖面示意图。
22.图3为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第二实施例的剖面示意图。
23.图4为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第二实施例的局部放大剖面示意图。
24.图5为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第三实施例的剖面示意图。
25.图6为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第三实施例的局部放大剖面示意图。
26.图7为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第四实施例的剖面示意图。
27.图8为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第五实施例的剖面示意图。
28.图9为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第六实施例的剖面示意图。
29.图10为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第七实施例的剖面示意图。
30.图11为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第八实施例的侧面示意图。
31.图12为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具第八实施例的剖面示意图。
32.图13为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具采用高温热氧化手段形成钛氧化层的操作方法示意图。
33.图14为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具采用等离子处理手段形成钛氧化层的操作方法示意图。
34.图15为本实用新型抗菌防沾黏钛金属餐饮用具的钛氧化层的局部放大剖面结构。
具体实施方式
35.以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“抗菌防沾黏钛金属餐饮用具”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
36.以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所公开有关“抗菌防沾黏钛金属餐饮用具”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
37.[第一实施例]
[0038]
参阅图1至图2所示，本实用新型提供一种抗菌防沾黏钛金属餐饮用具 1，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1具有一本体部10，所述本体部10是由钛金属基材12所制成的一容器，本实施例中，所述本体部10是由单层的钛金属基材12所形成的杯子，所述本体部10内部形成凹穴形状的一承载空间11，所述承载空间11形成用以承装饮水、饮料、或食物的空间。所述承载空间11的表面形成用以接触承载食物的接触部分121。所述本体部10的底部形成封闭端，而所述本体部10的上部形成连通所述承载空间11的开口部14。
[0039]
特别说明，本实施例中，所述本体部10形成了用以承装饮水或饮料的杯子，然而本实用新型实施例不限于此，举例来说，本实用新型所述本体部 10也能够为碗、盘、盆、锅子、保鲜盒、瓶子、水壶等各种类型的承装食物的容器。
[0040]
本实用新型的特点之一，在于所述钛金属基材12为纯钛金属板材，或者为钛合金板材，并且所述本体部10具有至少一所述接触部分，且至少在所述接触部分121的表面形成一钛氧化层(titan oxide layer)13，所述钛氧化层13是由所述钛金属基材12的表面的材料和氧原子反应后形成的钛氧化物薄膜，用以使得所述接触部分121表面形成了陶瓷结构的氧化物层，而能够达到良好的防沾黏的特性，同时能够抑制微生物生长，而达到抗菌功效。
[0041]
本实施例中，所述钛氧化层13是由厚度大于(μm)的金红石型态的氧化钛所构成，因此其光催化活性稳定而不易衰减，且其结晶型态使其具有高比表面积(bet)，因此相较于钛金属表面的原生氧化层的多晶结构的氧化钛具有更高的催化活性。此外，所述钛氧化层13是由钛金属基材12表面和氧原子反应而成，因而能够形成里层质地较为致密，而外层质地较为松散的金红石型态的氧化钛结构，而使其容易形成多孔性的结构，因而提高了钛氧化层13的作用表面积，而进一步提高其催化活性。
[0042]
更详细地说，本实用新型所述钛氧化层13是以厚度大于钛金属原生氧化层厚度的方式形成于钛金属基材12的表面，因此使得所述钛氧化层13会形成由不同价态共存的氧化钛结构所形成的缺氧性氧化钛(tiox)。所述缺氧性氧化钛(tiox)的所述不同价态的氧化钛是以tio2、ti2o3和tio形式存在。更详细地说，所述钛氧化层13能够为多孔性的氧化层，借以使得所述钛氧化层13具有较佳的催化活性。
[0043]
所述钛氧化层13在受光照射时，氧化钛材料的电子(e-)会从价带跃迁至导电带，留下一个正电孔洞(h+)，而形成电子-电洞对。其中产生的电子会和氧分子结合，最后形成还原性强的超氧根离子(o
2-)，而电洞则会和二氧化钛表面的水气反应生成氧化性高的氢氧自由基。活泼的超氧根离子及氢氧自由基可对污染物或在有机物表面进行氧化还原反应，将有机物分解，进而达到杀菌、抑菌或除污的效果。此外，由于所述钛氧化层13具有能够降解有机物质，且其具有低黏着性的特性，因而能够达到抗沾黏，减少容器污染的功效。
[0044]
此外，本实用新型的所述钛氧化层13形成时，能够透过在工作气体内混合一定比例氮气，而使得所述钛氧化层13中包含一部份的氮化钛(tin)，而使得所述钛氧化层13是由缺氧性氧化钛和氮化钛所形成，以进一步提高所述钛氧化层13的抗菌及抗沾黏的性能。
[0045]
以下介绍本实用新型采用在所述钛金属基材12表面形成所述钛氧化层 13的技术。本实用新型的所述钛氧化层13能够采用高温氧化技术手段或等离子处理技术手段所形成。
[0046]
如图13所示，为本实用新型使用高温氧化手段形成所述钛氧化层13的实施例，本实施例中，为将所述本体部10的胚料置入于一真空锻烧炉20中，所述真空锻烧炉20具有承载所述本体部10胚料的支撑架21，以及加热装置22，和用以使得所述真空锻烧炉20形成真空的抽真空装置24，以及用以将气体导入所述真空锻烧炉20的进气管23。
[0047]
当采用热氧化技术手段形成所述钛氧化层13时，为先行将所述本体部 10的胚料表面清洗，去除污染物后，放置入所述真空锻烧炉20，接着在真空状态下加热至700～900℃的温度，并持温1小时以上，使得所述钛金属基材12形成α钛状态，接着再于真空锻烧炉20内导入氧气，而使得本体部 10在700～900℃的温度下进行热氧化处理1至12小时，而于所述钛金属基材12表面形成所述钛氧化层13。
[0048]
如图15所示，为本实用新型的所述钛氧化层13的放大剖面结构。所述本体部10在热氧化处理过程中，首先是钛金属基材12表面吸附氧气分解的氧原子，继而氧原子在金属晶格内扩散，当氧原子在晶格内达到饱和时，则在钛金属基材12的表层形成金属氧化物。随着氧化的继续，氧化层逐渐变厚，而形成所述钛氧化层13。
[0049]
如图13所示，为本创作使用等离子处理手段形成所述钛氧化层13的实施例，本实施例中，采用的等离子处理设备包括一真空腔体30，所述真空腔体30内部具有支撑架31、温度控制装置32、进气管33、抽真空装置34、和离子产生装置35。
[0050]
所述本体部10的胚料置入到所述真空腔体30内部以后，首先以氩(ar) 等离子气体为工作气体对本体部10胚料进行表面清洁，接着使得本体部10 的胚料带正电荷，将氧气经由进气管33通过离子产生装置35，而使得氧气变成为原子与电子分离之电浆状态，等离子氧气中的氧原子为带正电的离子，电子依附后，形成负氧离子。因此让本体部10的钛金属基材12成为带正电状态后，与负氧离子紧密结合，便形成了所述钛氧化层13。
[0051]
如图15所示，所述钛氧化层13是以厚度大于钛金属原生氧化层厚度的方式形成于
钛金属基材12的表面，并且本实用新型所述钛氧化层13的表面具有一粗糙化表面131。在本实用新型优选实施例中，所述钛氧化层13的厚度大于3微米(μm)以上，所述钛氧化层13的平均晶粒尺寸大于0.3微米，且所述粗糙化表面131的算数平均粗糙度(ra)大于0.2微米，最大高度粗糙度(rmax)大于0.8微米。
[0052]
由于所述钛氧化层13的厚度远大于钛金属表面自然生成的原生氧化层的厚度，因而使得所述钛氧化层13具有粗大的结晶晶粒尺寸，因而容易在晶格产生缝隙。且由于所述钛氧化层13具有所述粗糙化表面131，因而使得所述钛氧化层13形成了具有凹坑状粗糙表面的型态，而能够增进所述钛氧化层13的接触面积，而能够具有更佳的催化活性。
[0053]
此外，如图15所示，所述钛氧化层13和所述钛金属基材12之间的交界位置还能够形成一氧扩散层132，所述氧扩散层132是由于所述钛氧化层 13形成的过程中，氧原子通过所述钛氧化层13的缝隙，或者是由所述钛氧化层13的内层解离，而使得氧原子固溶于钛金属基材12中，而形成所述氧扩散层132。所述氧扩散层132的厚度大于1微米(μm)，并且所述氧扩散层132主要成分是由氧原子和钛原子结合而成的α相的氧化钛(tio)固溶体所组成。
[0054]
所述氧扩散层132紧密结合于所述钛金属基材12和所述钛氧化层13之间，且所述氧扩散层132的密度大于所述钛氧化层13，并且硬度大于所述钛氧化层13，因此能够有效防止钛金属基材12腐蚀，且使得所述钛氧化层 13和所述钛金属基材12的结合更为稳固。
[0055]
[第二实施例]
[0056]
如图3及图4所示，为本实用新型第二实施例，需先说明的是，本实施例类似于上述第一实施例，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述。
[0057]
本实施例中，所述本体部10是由双层的钛金属基材12所形成的真空隔热杯，并且所述本体部10的两层钛金属基材12的内侧形成一真空夹层15，且所述真空夹层15形成高度真空状态，因此使其具有隔热保温的效果。
[0058]
本实施例中，所述本体部10至少在内侧的承载空间11的所述接触部分 121的表面形成所述钛氧化层13。
[0059]
[第三施例]
[0060]
如图5及图6示，为本实用新型第三实施例，需先说明的是，本实施例类似于上述第一实施例，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述。
[0061]
本实施例中，所述本体部10为一碗状的容器或食物保鲜盒，并且所述本体部10上端的所述开口部14能够设置一盖体16。并且，本实施例中，所述盖体16能够同样采用钛金属基材12制成，且于其朝向所述本体部10 的一侧面也形成一钛氧化层17。
[0062]
[第四施例]
[0063]
如图7示，为本实用新型第四实施例，需先说明的是，本实施例类似于上述第一实施例，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述。
[0064]
本实施例中，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1为一锅子，特别是用以炒菜的炒锅，所述本体部10是由钛金属基材12制成，所述本体部10形成中央位置向下凹入，因而形成所述承载空间11和所述开口部14。所述本体部10在所述承载空间11范围内的表面形成了接触部分121，且在所述接触部分121的表面形成所述钛氧化层13。
[0065]
由于所述钛氧化层13是由陶瓷化的钛氧化物结晶所构成，因此使得所述接触部分121的表面和食材的接触面转变为陶瓷化的接触面，使得所述炒锅表面接触的食材不容易
沾附于锅具表面，因此使得所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1不需设置涂层，便具有防沾黏效果。
[0066]
并且，由于所述钛氧化层13是由钛金属基材12表面的原子和氧原子反应而成的氧化物薄膜，因而使得所述钛氧化层13和所述钛金属基材12具有极强的结合力，而不容易剥落，且再加上所述钛氧化层13具有高硬度的特性，因此能够承受炒锅长时间使用的磨耗，而不容易磨损。
[0067]
[第五施例]
[0068]
如图8示，为本实用新型第五实施例，需先说明的是，本实施例类似于上述第一实施例，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述。
[0069]
本实施例中，所述本体部10为使用双层的钛金属基材12制成的一瓶状容器，所述本体部10的双层钛金属基材12的内侧形成一真空夹层15，所述本体部10内部表面形成所述接触部分121，且至少于所述接触部分121 表面形成所述钛氧化层13。所述本体部10上端的开口部设置一盖体18，因此使得本实施例的抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1形成一保温瓶。
[0070]
[第六施例]
[0071]
如图9示，为本实用新型第六实施例，需先说明的是，本实施例类似于上述第一实施例，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述。
[0072]
本实施例中，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1为一吸管，其中所述本体部10系为由钛金属基材12所形成的中空管体，且所述本体部10的中央形成贯穿头尾两端的中空管体，所述接触部分121形成于所述中空管体的内侧及外侧表面，并且于所述接触部分121表面形成所述钛氧化层13。
[0073]
[第七施例]
[0074]
如图10示，为本实用新型第七实施例，需先说明的是，本实施例类似于上述第一实施例，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述。
[0075]
本实施例中，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1为一筷子，所述本体部10是由钛金属基材12所制成的呈杆体状的筷子，所述接触部分121形成于所述本体部10用以夹持食物的一端。并且于所述接触部分121表面形成所述钛氧化层13。
[0076]
[第八施例]
[0077]
如图11及图12示，为本实用新型第八实施例，需先说明的是，本实施例类似于上述第一实施例，所以两个实施例的相同处则不再加以赘述。
[0078]
本实施例中，所述抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1为一刀子，所述本体部 10是由钛金属基材12所制成的刀子，且所述本体部10具有一刃部19，所述接触部分121形成于所述刃部19的表面，并且于所述接触部分121表面形成所述钛氧化层13。
[0079]
[实施例的有益效果]
[0080]
本实用新型的其中一有益效果在于，本实用新型所提供的抗菌防沾黏钛金属餐饮用具1透过在钛金属基材表面12形成3微米厚度以上的钛氧化层 13，能够提高容器的抗菌及防沾黏能力。
[0081]
更进一步说，本实用新型的钛氧化层13的外侧的所述粗糙化表面111，所述粗糙化表面111的算数平均粗糙度大于0.2微米，最大高度粗糙度大于 0.8微米，因而使得所述钛氧化层13在微观尺度下形成凹坑状的表面，而使其具有良好催化活性。
[0082]
更进一步来说，本实用新型的钛氧化层和所述金属基材的交界处形成厚度大于1微米的氧扩散层131，且所述氧扩散层131的密度大于所述钛氧化层13的密度，因而使得所述钛氧化层13形成外层结构较为松散，内层结构较为致密的状态，且使得所述钛氧化层13能够稳固结合于所述钛金属基材 12的表面而不易脱落。
[0083]
以上所公开的内容仅为本实用新型的优选可行实施例，并非因此局限本实用新型的申请专利范围，所以凡是运用本实用新型说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的申请专利范围内。