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烹饪用具的耐热涂层

基于有机聚合物和有机硅的杂化涂层可为平底锅、排气管和柴火炉提供有效保护,其中硅树脂在提升这种涂层的耐热性方面可谓功不可没。

涂层铝制平底锅是最基本的厨房用具,具有重量轻、生产成本低等特点。此外,相比价格不菲的铸铁或不锈钢平底锅,铝制平底锅用油更少,用它做鱼肉、蛋卷和煎饼,脂肪量要低很多,这也满足了注重健康饮食的现代消费者的需求。但长期以来,铝制平底锅一直存在一个致命弱点:耐热性较差。也正因如此,在制作煎牛排等需要高温烹饪的菜肴时,那些挑剔的厨师们更愿意选择其他金属材质的平底锅。然而,在这方面,铝制平底锅也在不断地改进:通常内表面涂覆聚四氟乙烯,也就是人们熟知的特氟龙,外表面则涂覆有机硅聚酯树脂。

“硅树脂有助于我们调整涂层性能,以尽可能满足具体应用的需求。”

Philipp Haas,瓦克市场经理

相比铸铁或不锈钢平底锅,铝制平底锅用油更少,这也顺应了当下提倡低油、低脂的健康饮食趋势。

“外表面涂覆有机硅聚酯树脂的铝制平底锅在高达250 °C的温度下仍能较长时间保持稳定,短时间内甚至能耐受达300 °C的高温。”位于博格豪森的瓦克塑料与涂料业务团队的技术服务工程师Walter Göblmeier说道。他还补充说,相比之下,基于纯有机聚合物的传统表涂树脂的耐热性都不是很高,但如果采用有机硅改性聚酯树脂,耐热性则会显著增强。

在烘烤过程中,涂料中的水分挥发后,涂层在250 °C至280 °C的温度下持续加热约10-15分钟,即可完成交联反应。硅树脂用作基料,将涂料中的固体颗粒——颜料和填料——包裹起来,使它们彼此之间以及与基材之间牢牢粘结,从而形成牢固的涂层,以保护产品免受外部影响。

宾尼西度公司生产设施一瞥:宾尼西度公司总部设在米兰大都会区,从1959年开始该公司就一直生产涂料和印刷油墨专用醇酸树脂和聚酯树脂。宾尼西度使用瓦克有机硅提供的中间体对其有机树脂进行改性。

不含有机组分的硅树脂涂层具有更为优异的耐热性:如果添加颜料和填料,这类涂层甚至可短时间耐受650 °C以上的高温。如果采用未经有机改性的硅树脂,则涂层的耐热性将无可比拟,这种涂料可用于发动机部件。不过,烹饪用具及其他家庭用品的使用环境远不如发动机那么苛刻,因此完全没有必要使用纯硅树脂,而且纯硅树脂的成本也更高,不会成为厨具涂料的首选基料。“硅树脂不仅能够保持优异的基材附着性,还有助于我们调节涂层性能,以尽可能满足具体应用的需求,同时确保较高的性价比。”负责硅树脂中间体的瓦克市场经理Philipp Haas说道。

“市场越来越注重环保问题,客户对这类涂层的需求正在不断增长。”

Tania Trombetta博士,宾尼西度公司技术经理

性能更佳

这家意大利公司现有员工近80名,年产能25,000吨,是欧洲市场上该小众行业的主要生产商。宾尼西度为多家知名的涂料制造商供货。

总部设在米兰的宾尼西度(Benasedo)公司是欧洲领先的硅树脂生产商之一,他们对瓦克硅树脂青睐有加,将其用于生产自己的改性树脂,即宾尼西度基于有机树脂生产的有机硅聚酯。“宾尼西度使用我们的中间体对他们自己的有机聚合物进行改性,以提高这些聚合物的性能。”Göblmeier说道。这种有机改性硅树脂被销售给欧洲主要的涂料制造商,用作涂料基料。

宾尼西度与瓦克之间的合作已长达十年以上。“我们的市场要求相当严格。”宾尼西度技术经理 Tania Trombetta博士解释道,“产品质量要高,供货速度要快,有时还必须临时加量生产。多年来,瓦克一直为我们提供可靠的支持。我们生产的硅树脂中间体主要用于厨具涂层。”当然,其他厨房设备,比如炉灶、烤箱以及烧烤炉,也都是瓦克产品的用武之地。

采用有机硅聚酯树脂涂层的产品包括排气系统和其他成型制品。在烘烤过程中,涂层在250 °C至280 °C的温度下持续加热约10-15分钟,即可完成交联反应。

瓦克提供给宾尼西度的可不仅仅是硅树脂,还包括相关的应用知识与经验。“我们为客户提供专业建议,协助他们开发基本配方。”Haas解释道,“换言之,我们针对某个特定配方提供相关信息,客户直接利用这些信息来开发他们自己的配方。”这样便可节省研发成本,缩短研发时间,某些情况下甚至可缩短一半以上。“我们凭借多年的丰富经验帮助客户开发创新产品。”Göblmeier补充道。

在过去的一年中,宾尼西度与瓦克合作推出了多个创新产品,旨在进一步巩固了其市场竞争地位。“毫无疑问,出色的质量是我们占据市场主导地位的原因。”Trombetta说道。这也是为什么宾尼西度不断增加开发投入的原因。“我们将不断提高部分树脂产品的耐热性,并继续研发新型树脂。”Trombetta解释道,“水基涂料也是我们的重点研发领域,因为市场越来越注重环保问题,客户对这类涂层的需求正在不断增长。因此,瓦克的鼎立支持以及各种中间体和硅树脂乳液为我们提供强大的后盾。”

“当然,可持续性在涂料行业正变得越来越重要。”瓦克意大利公司销售经理Walter Pisoni补充道。以生产家电涂料为例,宾尼西度所需要的产品,其甲醇和挥发性有机化合物(VOC)含量不得超过相关法规允许的极限值。瓦克专家帮助宾尼西度的技术人员开发出了一款低VOC树脂:“项目合作非常紧密,简单高效,我们每天都要电话沟通。”宾尼西度销售经理Luciano Pau回忆道,“他们的技术人员向我们提供了很好的建议,并经常来进行现场指导。”正是基于这一开放式合作精神,两家公司仅用了一年时间便开发出了符合所有欧盟环保标准的产品。

SILRES® MPF 52 E:耐高温、低溶剂含量

长期以来,烷氧基改性苯基甲基硅树脂一直都被用作耐热涂料的基料。SILRES® MPF 52 E就是这样一种液体硅树脂基料。在这款新型基料中,硅树脂在水性介质中高度分散,形成微小的液滴。

这种配方也是在最近几年才出现的:过去,在不添加其他溶剂的情况下,具有反应活性的烷氧基改性硅树脂的水性乳液不可能保持稳定。采用合适的非阳离子乳化剂并巧妙选择有机硅产品,瓦克科学家终于找到了配制低溶剂型高效硅树脂乳液的方法。

尽管SILRES® MPF 52 E的固体含量高达55%至65%,但它却具有较低的粘度,因此采用传统方法即可轻松地加工为涂料。请务必注意:该树脂基料的剪切力并不高。瓦克进行的应用测试表明,SILRES® MPF 52 E非常适合作为耐热涂料生产的单一树脂基料。这种新型基料的水性配方15分钟后即脱粘。

烘烤结束后,铝含量较低的样品配方发生剥落,这是因为颜料加热至500 °C才具有热稳定性。黑色涂料样品配方的热稳定性稍低一些,约为400 °C。烘烤后,涂层与金属表面牢牢粘结,展现出良好的耐化学品性与耐磨性,在热应力作用下几乎不会失去任何光泽,即使在高温下也不会软化。

该基料也可用于配制水基涂料,完全固化后即满足德国联邦风险评估所(BfR)和美国食品药品监督管理局(FDA)的食品法规要求。

因此,基于SILRES® MPF 52 E的热稳定性涂料不仅适用于高技术产品,也适用于涂覆厨具、厨房电器、烧烤网和烧烤架。

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