搪瓷组合物及其制备方法与流程

公开了一种用于烹饪装置的搪瓷组合物及其制备方法。
背景技术：
：搪瓷可以通过将玻璃搪瓷物质施加到金属板的表面上来形成。搪瓷用于烤箱等烹饪装置中。诸如烤箱等烹饪装置通常可以指利用来自至少一个加热源的热量来烹饪食物的装置。由于烹饪过程中产生的污染物可能会粘附在烹饪装置的腔体的内壁上，因此应定期清洁腔体的内壁以去除污染物。例如，在相对较高温度下的食物烹饪可能导致腔体的内壁暴露于有机材料和碱成分。因此，已经开发出一种用搪瓷组合物涂覆烹饪装置的腔体内壁的技术，使得能相对容易地清洁腔体的内壁。例如，已知一种搪瓷组合物，其允许在60℃至90℃的温度范围内用10至15分钟清洁油污，例如食用油或肉类脂肪。然而，这种搪瓷组合物可能仍需要相对较高的温度范围来进行清洁，并具有仍然难以去除某些油污、特别是含有大量不饱和脂肪酸的油(例如鸡油)的问题。因此，需要一种搪瓷组合物，其能够改善室温下的清洁以使清洁更加容易，并且具有良好的防垢性以允许相对容易地去除油污，例如鸡油。另外，需要一种搪瓷组合物，通过使用廉价的原料来改善搪瓷组合物的清洁性能，该搪瓷组合物能够以最低的成本来优化清洁性能。此外，需要一种制备展现出以下清洁性能的搪瓷组合物的方法：可以轻松去除污染物，而无需将腔室加热到相对较高的温度，并且以相对最低的成本来优化清洁性能。技术实现要素：为满足上述需求，本公开提供了一种搪瓷组合物，其包含：玻璃熔块和金属氧化物催化剂，其中，所述金属氧化物催化剂包括选自由一元金属氧化物和二元金属氧化物组成的组的至少一种。附图说明将参照下文的附图详细描述实施方式，附图中，相同的附图标记指代相同的元件，其中：图1是本公开的一个示例性实施方式的烹饪装置的正视图；图2是图1所示的烹饪装置的腔体的一部分内表面的放大截面图；图3是图1所示的烹饪装置的门的一部分内表面的放大截面图；图4是示出本公开的一个示例性实施方式的制备搪瓷组合物的方法的流程图。具体实施方式现描述本公开的一个实例的搪瓷组合物。例如，搪瓷组合物可以包含玻璃熔块(glassfrit)和金属氧化物催化剂，所述金属氧化物催化剂包括一元金属氧化物(也称为单组分金属氧化物)或二元金属氧化物中的至少一种。在某些实例中，本公开的搪瓷组合物可以包括由玻璃熔块材料制成的玻璃熔块与单独的金属氧化物催化剂混合而得到的组合物。在相关
技术领域：
中已知各种常规的搪瓷组合物，特别是用于烹饪装置内部的搪瓷组合物。然而，常规的搪瓷组合物可允许在例如至少60℃至90℃的温度条件和约10分钟至约15分钟的清洁时间下进行清洁。相比之下，在下文中更具体描述的某些实施方式中，由玻璃熔块和金属氧化物催化剂的混合物组成的搪瓷组合物能够用约10分钟的清洁时间在室温下(例如在约15℃至25℃)进行清洁。另外，常规的搪瓷组合物可能具有以下问题：常规的搪瓷组合物可能无法允许完全去除某些油污，尤其是鸡油。鸡油含有大量的具有许多双键的不饱和脂肪酸，并且很可能粘附在涂覆有搪瓷组合物的搪瓷涂层表面上。因此，在清洁该涂层表面时非常难以从涂层表面上去除鸡油。然而，本公开的搪瓷组合物中所含的金属氧化物催化剂能够从该涂层表面上提起诸如鸡油等油污。结果，与现有搪瓷组合物相比，本发明的方面的含有金属氧化物催化剂的搪瓷组合物可以允许更容易地去除鸡油组分。如之前描述的，用于搪瓷组合物中的金属氧化物催化剂可包括一元金属氧化物或二元金属氧化物中的至少一种。这些金属氧化物可以以粉末形式提供。虽然一元金属氧化物可以选自具有能够赋予搪瓷组合物清洁性能的催化剂功能的任意一元金属氧化物且没有限制，但本公开的一元金属氧化物可以包括选自由bi2o3、tio2、v2o5、mno、fe2o3、cuo、zno、wo3和moo3组成的组的至少一种。如上所述，以粉末形式提供的金属氧化物可与玻璃熔块混合。类似地，虽然二元金属氧化物可以选自具有能够赋予搪瓷组合物清洁性能的催化剂功能的任意二元金属氧化物且没有限制，但本公开的二元金属氧化物可以包括选自由bi2o3、tio2、v2o5、mno、fe2o3、cuo、zno、wo3和moo3组成的组的两种金属氧化物的合金金属氧化物。根据本公开的某些实例，可使用cu-mo合金金属氧化物或bi-mo合金金属氧化物，其含有能够赋予搪瓷组合物相对良好的防垢功能的钼(mo)。根据本公开的各方面，搪瓷组合物可以包含玻璃熔块。玻璃熔块可通过以下方式制备：烧制含有构成玻璃的各种组分的玻璃熔块材料，然后将玻璃熔块材料冷却。根据本公开，玻璃熔块的组分包括常见搪瓷组合物中通常使用的任意组分而没有限制。此处，为了赋予搪瓷组合物包括防垢性在内的基本性质，一个实例中的玻璃熔块可以包含15重量％至40重量％的sio2、15重量％至40重量％的b2o3、8重量％至20重量％的na2o、3重量％至10重量％的k2o、1重量％至3重量％的li2o、15重量％至40重量％的zno、1重量％至5重量％的naf、2重量％至6重量％的co3o4和0.5重量％至3重量％的nio。sio2是形成玻璃结构的组分，并且可以通过增强玻璃结构的骨架来提供改善搪瓷组合物的耐久性的效果。在上述实例中，sio2在玻璃熔块中的存在量可以为15重量％至40重量％。如果sio2的含量超过40重量％，则sio2会阻碍其他组分的添加，引起搪瓷组合物的基本性质变差的问题。如果sio2的含量小于15重量％，则可能存在玻璃组合物破裂的问题。b2o3用作玻璃形成剂，以使玻璃熔块的每种组分均匀地熔融。另外，b2o3可以通过调节搪瓷组合物的热膨胀系数和熔融流(fusionflow)来提高搪瓷组合物的涂覆能力。b2o3在玻璃熔块中的存在量为15重量％至40重量％。如果b2o3的含量超过40重量％，则b2o3会阻碍其他组分的添加，引起搪瓷组合物的基本性质变差的问题。如果b2o3的含量小于15重量％，则可能存在玻璃组合物破裂或结晶化的问题。li2o、na2o和k2o是基于i族元素的氧化物，并且可用于改善搪瓷组合物的清洁性能。li2o、na2o和k2o在玻璃熔块中的存在量可以分别为1重量％至3重量％、8重量％至20重量％和3重量％至10重量％。如果li2o、na2o和k2o各自的含量超过其上限，则搪瓷组合物的热性质可能变差。如果li2o、na2o和k2o各自的含量低于其下限，则可能存在搪瓷组合物的清洁性能变差的问题。另外，本公开的玻璃熔块可以包含zno、co3o4、nio和naf，其存在量可以分别为15重量％至40重量％、2重量％至6重量％、0.5重量％至3重量％和1重量％至5重量％。zno、co3o4、nio和naf可已改善搪瓷涂层的清洁性能和表面特性。如果这些组分各自的含量超过其上限，则搪瓷组合物的熔融流可能变差。如果这些组分各自的含量低于其下限，则由于搪瓷涂层的表面特性变差，可能存在涂覆能力变差的问题。另外，应理解，本公开的各方面的玻璃熔块还可以包含上面没有提及的其他组分，可以省略上述组分中的一种或多种，或者可以以不同的比率包含这些组分或其他组分。如上所述，本公开的一个实例的搪瓷组合物可以包含玻璃熔块和金属氧化物催化剂。例如，搪瓷组合物可包含90重量％至98重量％的玻璃熔块和2重量％至10重量％的金属氧化物催化剂。在某些实例中，金属氧化物催化剂可以以颗粒的形式分布在搪瓷涂层的表面上。催化剂颗粒可以接触粘附到搪瓷涂层表面上的污染物。因此，与不含催化剂的搪瓷涂层相比，由本公开的实例的搪瓷组合物形成的搪瓷涂层可以具有更好的清洁性能。金属氧化物催化剂在搪瓷组合物中的存在量可以为2重量％至10重量％。如果搪瓷组合物中金属氧化物催化剂的含量小于2重量％，则搪瓷组合物提供的清洁性能可能不显著，如果金属氧化物催化剂的含量超过10重量％，则搪瓷组合物的涂覆能力可能变差。由此，在本公开的一个实例的搪瓷组合物中，可以在金属氧化物催化剂的含量范围的下限(例如约2重量％)以适当的比例混合玻璃熔块，从而以相对低的成本确保搪瓷组合物的良好的清洁性能。图4描述了制备本公开的搪瓷组合物的方法100。制备搪瓷组合物的方法100可以包括：准备玻璃熔块(110)；准备金属氧化物催化剂，其包括选自由一元金属氧化物和二元金属氧化物组成的组的至少一种(120)；并且将玻璃熔块与金属氧化物催化剂混合(130)。如上所述，本公开的搪瓷组合物是指由玻璃熔块材料制备的玻璃熔块与单独的金属氧化物催化剂混合的组合物。由于本公开的搪瓷组合物可以通过将玻璃熔块与金属氧化物催化剂混合而制备，故可以相对容易地制备确保良好的清洁性能的搪瓷组合物。准备玻璃熔块的步骤可以包括使用作为搪瓷组合物的主要组分的玻璃熔块材料来制备玻璃熔块的过程。例如，准备玻璃熔块的步骤可以包括：准备玻璃熔块材料，然后将玻璃熔块材料熔融；然后将熔融的玻璃熔块材料淬火以形成玻璃熔块。如上所述，玻璃熔块材料可以选自常见的搪瓷组合物中使用的任意玻璃熔块材料而没有限制。此处，为了赋予搪瓷组合物包括防垢性在内的基本性质，玻璃熔块可以包含各组分的某些组合物。例如，本公开的一个实例的玻璃熔块可以包含15重量％至40重量％的sio2、15重量％至40重量％的b2o3、8重量％至20重量％的na2o、3重量％至10重量％的k2o、1重量％至3重量％的li2o、15重量％至40重量％的zno、1重量％至5重量％的naf、2重量％至6重量％的co3o4和0.5重量％至3重量％的nio。上面描述了这些组分各自的含量的功能和意义。接下来，本公开的一个实例的制备方法可以包括准备金属氧化物催化剂，其包含一元金属氧化物和二元金属氧化物中的至少一种。如上所述，金属氧化物催化剂可以以粉末形式制备。如上所述，虽然一元金属氧化物可以选自具有能够赋予搪瓷组合物清洁性能的催化剂功能的任意一元金属氧化物而没有限制，但本公开的一元金属氧化物可以包括选自由bi2o3、tio2、v2o5、mno、fe2o3、cuo、zno、wo3和moo3组成的组的至少一种。另外，虽然二元金属氧化物可以选自具有能够赋予搪瓷组合物清洁性能的催化剂功能的任意二元金属氧化物而没有限制，但本公开的二元金属氧化物可以包括选自由bi2o3、tio2、v2o5、mno、fe2o3、cuo、zno、wo3和moo3组成的组的两种金属氧化物的合金。另外，二元金属氧化物可通过以下方式制备：选择由bi2o3、tio2、v2o5、mno、fe2o3、cuo、zno、wo3和moo3组成的组的两种金属氧化物，将这两种金属氧化物在500℃至1500℃的温度下烧制，然后冷却。根据一个实例，作为金属氧化物，可以使用cu-mo合金金属氧化物或bi-mo合金金属氧化物，其含有能够赋予搪瓷组合物相对良好的防垢功能的钼(mo)。接下来，本公开的一个实例的制备方法包括将玻璃熔块与金属氧化物催化剂混合。玻璃熔块与金属氧化物催化剂的混合可以通过任意方法进行而没有限制。在一个实例中，搪瓷组合物通过将90重量％至98重量％的玻璃熔块与2重量％至10重量％的金属氧化物催化剂混合而制备。上文描述了各组分的含量的意义。接下来描述本公开的一个实例的烹饪装置。例如，本公开的搪瓷组合物可以涂覆在目标物(例如烹饪装置的腔体)的一个表面上。目标物可以包括金属板、玻璃板或者部分或全部烹饪装置。优选地，搪瓷组合物涂覆在烹饪装置的腔体的内表面上或烹饪装置的门的内表面上。参照图1至图3，本公开的烹饪装置1可以包括：限定烹饪室的腔体11；选择性地打开/关闭烹饪室的门14；供应热量以加热烹饪室中的食物的至少一个加热源13,15,16；以及通过将本公开的搪瓷组合物涂覆在腔体11的内表面上或门14的内表面上而形成的涂层17,18。腔体11可以具有在其前侧敞开的六面体(例如矩形盒)形状。加热源13,15,16可以包括：适合于使加热的空气能够被供应到腔体11中的对流组件13；设置在腔体11的上侧的上加热器15；和设置在腔体11的下侧的下加热器16。上加热器15和下加热器16可以设置在腔体11的内部或外部。显然，加热源13,15,16不一定包括对流组件13、上加热器15和下加热器16。换言之，加热源13,15,16可包括选自由对流组件13、上加热器15和下加热器16组成的组的至少一个。参照图2和图3，可以用干法或湿法将本公开的搪瓷组合物涂覆在烹饪装置1的腔体11或门14的内表面上。腔体11和门14各自可以用金属板形成，并且涂层17或18可以通过在金属板上涂覆本公开的搪瓷组合物而形成单层。在某些实例中，腔体中涂层17的组成可与门14上的涂层18的组成不同，例如涂层18具有不同量(重量百分比)的金属氧化物催化剂和/或不同的金属氧化物催化剂。在另一个实例中，涂层17,18的某些部分的组成可以与涂层17,18的其他部分的组成不同，例如某些部分具有不同量(重量百分比)的金属氧化物催化剂和/或不同的金属氧化物催化剂，从而例如在更有可能沉积污染物(例如油脂)的某些表面上提供改善的清洁性能。在干法中，将搪瓷组合物材料分散在有机粘合剂中以形成搪瓷组合物材料和有机粘合剂的混合物，继而通过球磨机将其研磨以形成玻璃熔块。另一方面，在湿法中，将搪瓷组合物材料分散在水(h2o)和颜料中以形成搪瓷组合物材料、水(h2o)和颜料的混合物，继而通过球磨机将其研磨以形成玻璃熔块。然后，可以用喷雾法将干法或湿法制备的玻璃熔块沉积在烹饪装置1的腔体11或门14的内表面上。可以将所沉积的玻璃熔块在600℃至900℃的温度下烧制100至450秒，以将其涂覆在烹饪装置1的腔体11或门14的内表面上。接下来，将参照实施例来描述本公开的详细内容。现描述制备搪瓷组合物的实施例。如前面描述的，搪瓷组合物的制备可以包括准备玻璃熔块。可制备具有表1所列组成的玻璃熔块。将每种组分的原料在v型混合器中充分混合3小时。将混合物在1300℃下充分熔融1.5小时，并使用淬火辊淬火，从而制得碎玻璃。然后，将制得的碎玻璃用球磨机进行研磨以控制初始粒径，用喷射磨机粉碎约5小时，然后通过325目筛(astmc285-88)以使其粒径为45μm以下，由此制制备例1的玻璃熔块。表1现描述金属氧化物催化剂的准备。例如，可以使用cuo、moo3、fe2o3、bi2o3和v2o5中每一种的金属氧化物粉末来制备一元金属氧化物催化剂。然后，将cuo粉末和moo3粉末以1:1的重量比混合，在900℃下烧制30分钟，然后淬火，由此制备cu-mo二元合金的金属氧化物催化剂。另外，将bi2o3粉末和moo3粉末以1:1的重量比混合，在900℃下烧制30分钟，然后淬火，由此制备bi-mo二元合金的金属氧化物催化剂。现在描述搪瓷组合物的制备。例如，可将制备例1的玻璃熔块与金属氧化物催化剂混合以制备发明实施例的搪瓷组合物。比较例的搪瓷组合物是由玻璃熔块构成的搪瓷组合物。表2示出了实施例和比较例的搪瓷组合物的各组分。表2现描述制备搪瓷组合物样品的实例。例如，可以将0.9g实施例1至7和比较例1中制备的各搪瓷组合物置于尺寸为200mm×200mm×1mm(长度×宽度×厚度)的低碳钢板上。该板可在750℃下加热300秒，从而制备各搪瓷组合物的样品。现描述本公开的各方面的实验例。例如，可通过下述方法评价实施例和比较例中制备的搪瓷组合物样品的清洁性能。为了评价清洁性能，可用刷子将1g鸡油和1g橄榄油作为污染物分别薄薄地施加在样品的表面上，该样品通过将搪瓷组合物涂覆在金属基板(100mm×100mm)上而制备，并且可将样品放置于250℃至285℃的恒温室中1小时，使得污染物粘附于样品。然后，将样品自然冷却并检查每种污染物的固化程度，然后使用沾水的煎锅专用擦洗器在室温下以3kgf以下的力将固化的污染物从样品上擦掉。使用直径为5cm且底部平坦的条棒来均匀擦拭样品表面上的污染物。此时，计数往复擦拭次数，并将其定义为实现清洁的往复次数，清洁性能评价标准在表3中示出。另外，各样品的清洁性能在表4中列出。表3实现清洁的往复次数级别1至5lv.56至15lv.416至25lv.326至50lv.251以上lv.1表4可以看出，由于金属氧化物催化剂在涂层表面上的适当分布，各实施例的搪瓷组合物在清洁性能方面取得了显著的改善。另一方面，可以看出，与实施例的搪瓷组合物相比，不含金属氧化物催化剂的比较例的搪瓷组合物的清洁性能不足。虽然已经描述了一些示例性实施方式，但是应该理解，本公开不限于这些实施方式，并且本领域技术人员可以在不脱离本公开的主旨和范围的情况下进行各种修改、改变和变更。另外，虽然在示例性实施方式的描述中没有明确描述由某种构造提供的有益效果，但是应当理解，应当认识到相应构造的可预期的效果。本公开提供了一种搪瓷组合物，其允许在室温下进行清洁而无需加热至高温，并且具有良好的防垢性，从而允许轻易去除油污(例如鸡油)。本公开的各方面提供了可以以低成本优化清洁性能的搪瓷组合物。本公开的各方面还提供了制备搪瓷组合物的方法，其允许容易地施加搪瓷组合物中所含的催化剂氧化物。本公开的各方面不限于上述方面，未提及的本公开的其他方面可以通过前面的描述来理解，并且可以根据本公开的实施方式得到更清楚的理解。还明显可见的是，本公开的各方面可以通过权利要求中限定的特征及其组合来实现。根据本公开的一个实例，允许在室温下进行清洁并且具有能够轻易去除油污(例如鸡油)的清洁性能的搪瓷组合物可以包含：玻璃熔块；和金属氧化物催化剂，其中所述金属氧化物催化剂包括选自一元金属氧化物和二元金属氧化物的组的至少一种。根据本公开的一个实例，为了提供能够以低成本优化清洁性能的搪瓷组合物，搪瓷组合物可以包含：90重量％至98重量％的玻璃熔块和2重量％至10重量％的金属氧化物催化剂。根据本公开的一个实例，制备搪瓷组合物的方法可以包括：准备玻璃熔块；准备金属氧化物催化剂，所述金属氧化物催化剂包括选自一元金属氧化物和二元金属氧化物的组的至少一种；并且将玻璃熔块与金属氧化物催化剂混合。根据本公开的一个实例，搪瓷组合物可以包含玻璃熔块和金属氧化物催化剂，从而允许在室温下改善清洁而无需加热至相对较高的温度、并同时展现出良好的防垢性，由此通过容易地去除油污(例如鸡油)而实现良好的清洁性能。另外，根据本公开的一个实例，搪瓷组合物包括少量的催化剂，从而以低成本优化清洁性能。此外，根据本公开的一个实例，具有良好效果的搪瓷组合物可以通过将玻璃熔块与金属氧化物催化剂混合而以便捷的方法制备。应理解的是，当元件或层被称为在另一个元件或层“上”时，所述元件或层可以直接位于另一个元件或层上，或者位于中间间隔的元件或层上。相比之下，当元件被称为“直接”在另一个元件或层“上”时，不存在中间间隔的元件或层。本文所使用的术语“和/或”包括所述相关列出项的一个或多个的任何或所有组合。应理解的是，尽管术语第一、第二、第三等在本文中可以用来描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但是这些元件、组分、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语仅用来区别一个元件、组分、区域、层或部分与另一个元件、组分、区域、层或部分。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，第一元件、组分、区域、层或部分可以被称作第二元件、组分、区域、层或部分。本文中可以使用空间相关术语例如“下”和“上”等以便于描述，以描述附图中所示的一个元件或特征与其它一个或多个元件或特征的关系。应理解的是，所述空间相关术语旨在涵盖除了附图中描绘的取向之外的装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于其他元件或特征的“下”部元件将被取向为相对于其他元件或特征的“上”部。因此，示例性术语“下”可以既包含上取向又包含下取向。装置可以被另外取向(被旋转90°或处于其它取向)，并且本文使用的空间相关描述符被相应地解释。本文使用的术语仅是为了描述特定实施方式并且并不旨在限制本发明。正如本文所用的，单数形式“一个”、“一种”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指出。应进一步理解的是，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时表示存在所指出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组分，但是不排除存在或增加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或其组。在此参考截面图描述了本公开的实施方式，所述截面图是本公开的理想化实施方式(和中间结构)的示意图。同样，可预见到由于例如制造技术和/或容差而导致的图示形状的变化形式。因此，本发明的实施方式不应当被解释为局限于在此图示的区域的特定形状，而是将包括例如由制造所导致的形状偏差。除非另外限定，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)都具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的含义相同含义。应进一步理解的是，术语(例如在通常使用的字典中被限定的那些)应当被解释为具有如下含义：与它们在相关领域的背景下的含义一致，并且将不以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文中明确这样限定。本说明书中对“一种实施方式”、“一个实施方式”、“示例实施方式”等的任何提及都意味着针对所述实施方式而描述的具体特征、结构或特性都包括在本发明的至少一种实施方式中。这样的短语在说明书中各个地方的出现不一定都指相同的实施方式。此外，当针对任何实施方式来描述具体特征、结构或特性时，认为在其他实施方式中实现此特征、结构或特性在本领域技术人员的能力范围内。尽管已经参照一些示例性实施方式描述了实施方式，但是应当理解，本领域技术人员可以设计出许多将落入本公开原理的主旨和范围内的其他修改和实施方式。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内，主题组合布置的组成部分和/或布置中的各种变化和修改是可能的。除了组成部分和/或布置的变化和修改之外，替代使用方式对本领域技术人员也是明显可见的。附图标记列表1：烹饪装置11：腔体12：烹饪室13：对流组件14：门15：上加热器16：下加热器17,18：涂层。当前第1页12