專利名稱：輕質(zhì)炊具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及炊具和烹飪?nèi)萜鳎唧w地涉及輕質(zhì)炊具和制造這種炊具的方法。
背景技術(shù)：
常規(guī)炊具制品典型地包括烹飪?nèi)萜骰虮P以及用于操作和持有該容器或盤的手柄。 高級或高質(zhì)量的此類炊具典型地包括由高級金屬材料制成的容器部分。這種金屬是導熱的 且一般包括鐵、鋁、鈦和/或鋼。典型的高性能炊具具有優(yōu)越的性能特征，例如耐用性、導熱 性、清潔性、不粘性、外觀，等等。然而，這種高性能或高質(zhì)量的炊具趨于相當沉重。在使用 過程中，這種炊具還會保持或包含大量被烹飪的食物。炊具和食物的重量結(jié)合會導致炊具 制品是相當沉且笨重的，即使對于最有經(jīng)驗和最有資歷的廚師來說也是如此。對沉重的包 含食物的炊具制品操作的困難會導致食物從該容器或盤中溢出或倒出。這種困難甚至會由 于加熱的容器和廚師皮膚之間的意外或無意的接觸而導致意外燙傷。為了減小炊具制品重量做了很多嘗試。一種此類方法是減小材料量并由此減小烹 飪?nèi)萜鞅诘暮穸?。這些嘗試導致炊具看上去和感覺上變得廉價或便宜。這些嘗試使得炊具 還降低了性能特征，包括減小了耐用性和保溫性。

發(fā)明內(nèi)容
在根據(jù)本發(fā)明教導的一個例子中，炊具制品具有泡沫芯，其具有暴露的外部表面 并能夠由碳泡沫材料形成。在泡沫芯的外部表面上提供隔層。炊具制品具有面向上的食物 接觸側(cè)和與食物接觸側(cè)相反的面向下的熱源側(cè)。在一個例子中，至少部分隔層能夠由鋁形成。在一個例子中，泡沫芯能夠為石墨泡沫材料。在一個例子中，至少部分隔層能夠為噴涂金屬材料。在一個例子中，至少部分隔層能夠為噴涂鋁層。在一個例子中，隔層能夠由兩個成型金屬片構(gòu)成。在一個例子中，隔層能夠由兩個成型金屬片構(gòu)成，其能夠被硬釬焊到泡沫芯的外 部表面。在一個例子中，炊具制品能夠包括容器，該容器具有中心部段和圍繞該中心部段 周邊的側(cè)壁；以及從該側(cè)壁的一部分向外延伸的手柄。在一個例子中，泡沫芯還具有中心部段和限定容器形狀的側(cè)壁。
在一個例子中，炊具制品能夠包括隔層的外表面上的處理層。
在一個例子中，隔層能夠為金屬，該金屬具有能夠被陽極處理的外表面。
在一個例子中，能夠在炊具制品的食物接觸側(cè)的處理層上提供不粘涂層。
在一個例子中，能夠在炊具制品的食物接觸側(cè)的最外表面上提供不粘涂層。
在根據(jù)本發(fā)明教導的一個例子中，制造輕質(zhì)炊具制品的方法包括由碳泡沫材料制 作泡沫芯容器。泡沫芯容器具有外部暴露表面，其具有面向上的食物接觸側(cè)和面向下的熱 源側(cè)。將隔層應(yīng)用到泡沫芯容器的暴露表面，覆蓋食物接觸側(cè)和熱源側(cè)。
在一個例子中，應(yīng)用步驟能夠包括將金屬層粘結(jié)到泡沫芯的暴露表面上。
在一個例子中，應(yīng)用步驟能夠包括將金屬層噴涂到泡沫芯的暴露表面上。
在一個例子中，應(yīng)用步驟能夠包括將鋁層噴涂到泡沫芯的暴露表面上。
在一個例子中，應(yīng)用步驟能夠包括在泡沫芯周圍壓模鑄造金屬層。
在一個例子中，該方法能夠包括在至少部分隔層的外表面上應(yīng)用或產(chǎn)生處理層并 且能夠包括將不粘涂層粘結(jié)到處理層。
在一個例子中，應(yīng)用步驟能夠包括將相同材料應(yīng)用到泡沫芯容器的食物接觸側(cè)和 熱源側(cè)上。
在一個例子中，制作步驟能夠包括由石墨泡沫材料制作泡沫芯容器。


本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點將在結(jié)合附圖閱讀下列描述的基礎(chǔ)上變得明顯，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明教導構(gòu)造的平底鍋形式的炊具制品的一個例子的立體圖。
圖2示出了圖1所示的平底鍋的剖視圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明教導構(gòu)造的烤盤(griddle)形式的炊具制品的另一個例子 的立體圖。
圖4示出了圖3所示的烤盤的剖視圖。
圖5示出了以圖1中平底鍋容器的構(gòu)造形成或成形之后的泡沫芯基底。
圖6示出了能夠用于形成圖5中平底鍋泡沫芯的泡沫芯基底材料塊。
圖7示出了圖5中的泡沫芯基底的剖視圖。
圖8示出了隔層已經(jīng)被應(yīng)用或沉積到泡沫芯材料上之后的圖7中的泡沫芯基底。
圖9示出了隔層表面已經(jīng)被陽極處理或以其他方式處理之后的圖8中的泡沫芯基 底和隔層。
圖10示出了不粘材料層已經(jīng)被添加到容器表面之后的圖9中的陽極處理或處理 的炊具容器。
圖11示出了類似于圖7所示的泡沫芯基底的替代例子，但是將硬釬焊成分添加到 泡沫芯材料的暴露表面。
圖12示出了兩個金屬片已經(jīng)被硬釬焊到泡沫芯基底上并且成形以使烹飪?nèi)萜鳂?gòu) 造成鏡面之后的圖11中的泡沫芯基底和硬釬焊成分。
具體實施方式
本文公開的炊具制品或產(chǎn)品解決或改進了一個或多個現(xiàn)有已知炊具的上面指出和/或其他的問題和缺點。在一個例子中，公開的炊具包括容器和用于持有該容器的手柄。 容器是輕質(zhì)構(gòu)造，提供了高質(zhì)量的外觀和高性能特征。在一個例子中，容器包括由導熱隔層 圍繞的導熱泡沫材料的內(nèi)芯。在一個例子中，隔層能夠為已經(jīng)噴涂到泡沫材料芯上的金屬。 在另一個例子中，隔層能夠被硬釬焊到泡沫芯上。在一個例子中，隔層能夠為泡沫芯周圍壓 模鑄造的金屬層。在一個例子中，泡沫芯材料能夠作為材料塊被提供，并被加工或以其他方 式成形以限定炊具容器。公開的炊具產(chǎn)生了高級或高質(zhì)量的產(chǎn)品，其與現(xiàn)有已知的高性能 炊具相比是非常輕質(zhì)的。然而，公開的炊具也能夠被產(chǎn)生成提供具有高性能特征的厚外觀、 高質(zhì)量或高性能的炊具產(chǎn)品。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明教導構(gòu)造的平底鍋20形式的炊具制品或產(chǎn) 品的一個例子。在本例中，平底鍋20具有烹飪部分或容器22以及從該容器延伸的手柄M。 在本例中，容器22具有圓形構(gòu)造，其具有大致平面的中心部段沈以及從該中心部段的周邊 30向上延伸的側(cè)壁觀。側(cè)壁從周邊30逐漸向外向上彎曲并止于上邊緣32。上邊緣32限 定了暴露中心部段26以烹飪的容器22的開口或開頂。
在本例中，手柄M具有從側(cè)壁28垂直于容器22延伸的細長握持部段34。如現(xiàn)有 技術(shù)已知的，握持部段34能夠由使用者的一只手握持或抓握以保持和持有平底鍋20。手 柄M還具有在握持部段34的一端整體形成的安裝部段36 (僅在圖1和2中以虛線示出)。 安裝部段36能夠附接到容器22從而將手柄M連接到該容器。手柄M的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)能夠 在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)顯著變化。手柄M能夠由一種或多種金屬材料鑄造、鍛造或以其 他方式形成。在一個例子中，握持部段34能夠包括耐熱覆層材料，其外形能夠以符合人體 工程學地適于符合手的形狀，能夠具有有手感的結(jié)構(gòu)以改進握持，和/或包括附加的覆層 材料以增強摩擦，讓使用者更易于抓握和保持平底鍋20。手柄M的金屬或其他基體材料也 能夠變化并能夠包括鋁、鐵、銅、粉末金屬，等等。替代地，手柄24能夠為非金屬材料，例如 尼龍復合材料或其他適合材料，如下面的進一步討論。手柄M能夠構(gòu)造成具有減小到導熱 性使得手柄能夠在烹飪時被舒服地握持。
圖2示出了本例中平底鍋20的容器22的剖視圖。容器22通常具有輕質(zhì)泡沫 芯40，其由適當?shù)鼐哂懈邔嵝院蜔釘U散性(為了烹飪目的)的材料構(gòu)造。在一個例 子中，泡沫芯40能夠由例如石墨泡沫的碳泡沫材料制作，其典型地具有鋁重量的約1/5 的重量。特別適用于根據(jù)本發(fā)明教導的炊具使用的這種石墨泡沫材料例如在美國專利 No. 6，033，506 (Klett)、No. 6，037，032 (Klett 等)和 No. 6，576，168 (Hardcastle 等)中公 開。另外，這種碳和/或石墨泡沫材料可從Decatur，Texas的Poco Graphite, Inc.商業(yè)獲 得(名為 P0C0F0AM)并可從 Pittsburgh，Pennsylvania 的 Koppers，Inc.商業(yè)獲得(名為 KF0AM)。泡沫材料能夠與本文公開的例子不同，只要該材料具有以下特征即其能夠保持其 形狀、相對較為堅固、具有良好的導熱性及適于分散熱量的熱擴散性(為了烹飪)。
碳或石墨泡沫材料是相對多孔的，因此將它們自身形成炊具將是不適合的。因此， 如圖2所示，泡沫芯40通常具有應(yīng)用或布置在芯40的暴露表面42上的一個或多個附加材 料層。在本例中，至少隔層44直接靠泡沫芯40的暴露表面42提供。提供隔層44以至少 部分地封閉泡沫芯40上的多孔表面的孔。在一個例子中，隔層44能夠為例如鋁的金屬，如 下所述。
隔層44能夠被處理以在容器22隔層的外側(cè)上產(chǎn)生保護涂層或保護層46。替代地，保護層46能夠為在隔層44上應(yīng)用的附加材料層，這取決于隔層材料的性質(zhì)和其在應(yīng)用 時的表面特征。在一個例子中，金屬隔層44的暴露表面能夠被陽極處理以產(chǎn)生處理層46， 這也在下面更詳細地討論。如圖2所示，可選不粘涂層48或表面處理能夠在容器22的暴露 表面的至少一部分的上方應(yīng)用或在其上形成。在本例中，不粘層48在處理或陽極處理層46 的部分上或上方提供。泡沫芯40上的這些和可能的其他層的細節(jié)和選擇在下面更詳細地 討論，以及用于制造包括這些附加層的容器22的多種可選方法也將在下面更詳細地討論。如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本公開后將顯而易見的是，炊具制品(例如平底鍋 20，包括容器22和手柄24)的構(gòu)造和外形能夠在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)顯著變化。容器的 形狀能夠與平底鍋20的圓形或圓形形狀不同。側(cè)壁能夠為更高、更短、或多或少垂直、或多 或少圓形、直線性的、有角的，等等。容器的容積能夠變化。如果需要的話，容器能夠作為無 明顯側(cè)壁的板結(jié)構(gòu)而提供。板結(jié)構(gòu)能夠為平坦的、平面的、有槽的或其他外形的。為了示出目的，在圖3和4中以烤盤50的形式示出了炊具制品的替代例子。類似 于之前例子，烤盤50具有烹飪部分或容器52以及從容器一側(cè)垂直延伸的手柄54。在本例 中，容器52能夠具有大致矩形或方形構(gòu)造，其具有圓角56和角之間的直邊58。容器52具 有基本上平的且方形的中心部段60以及在邊58和角56的每個處從中心部段的邊緣向上 延伸的高度矮的側(cè)壁62。在本例中，側(cè)壁62止于上邊緣64，該上邊緣64比中心部段60高 出不多。在本例中，烤盤50代表常規(guī)烤盤構(gòu)造。然而，烤盤50以與上述平底鍋20相同的 特征制造，因此具有泡沫芯40、隔層44、處理層46和不粘層48，如圖4所示。在本例中，手 柄54還具有在一端連接到安裝部段68 (也僅在圖3和4中以虛線示出)的細長握持部段 66。在本例中，安裝部段68本質(zhì)上是直線性的以符合其附接到的側(cè)壁62的形狀。在之前 例子中，手柄24上的安裝部段36彎曲以符合彎曲側(cè)壁28的外形。如圖3所示，側(cè)壁62中 的一個具有更高或升起的中間部段70。手柄54的安裝部段68附接到該升起的中間部段 70。在每個公開的例子中，炊具制品(即平底鍋20和烤盤50)在相應(yīng)的中心部段26 和60的暴露的面向上側(cè)具有食物接觸表面80。炊具制品的每個在相應(yīng)的中心部段26和 60的下側(cè)還具有與食物接觸側(cè)80相反的熱源側(cè)82。熱源側(cè)82構(gòu)造成抵靠、接觸、擱在或 直接暴露于熱源(例如電爐或煤氣爐、明火、鐵爐，等等)。不管炊具制品(尤其是容器部分)的形狀和構(gòu)造如何，炊具將典型地包括如本文 公開和描述的食物接觸側(cè)和熱源側(cè)。然而，如上所述，容器不需要具有側(cè)壁。代替地，容器 能夠以大致平板或沒有側(cè)壁的不平外形板的形式提供。替代地，側(cè)壁的高度、形狀和構(gòu)造能 夠根據(jù)本發(fā)明教導對于特定炊具制品而顯著變化。側(cè)壁能夠構(gòu)造成在側(cè)壁的上邊緣處或附 近接收蓋以封閉容器和覆蓋食物接觸側(cè)。類似地，炊具制品能夠不具有手柄或者具有兩個 或多個手柄或握把。手柄的形狀和構(gòu)造也能夠與本文所示和描述的例子不同。例如，兩個 手柄能夠提供在鍋狀容器的相對側(cè)。每個這種手柄能夠為具有到容器的兩個附接點和橫向 手柄握把的常規(guī)U形。參照上述第一實施例的平底鍋20，本文描述了用于根據(jù)本發(fā)明教導制作輕質(zhì)性能 炊具的各種材料以及方法或工藝。圖5以立體圖示出了容器22的沒有任何附加材料層的 泡沫芯40。在本例中，泡沫芯40本質(zhì)上呈現(xiàn)并限定了容器22的總體最終形狀。這種成形的泡沫芯40能夠使用得到具體所需形狀的多種不同方法或工藝由碳泡沫、石墨泡沫或其 他適合輕質(zhì)材料產(chǎn)生。在一個例子中，Klett和Hardcastle的上述美國專利中所述的石墨泡沫的晶體結(jié) 構(gòu)能夠生長為圖5所示的泡沫芯40的形狀。該晶體結(jié)構(gòu)能夠使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)或可 在未來開發(fā)的更適合的技術(shù)生長。在另一個例子中，石墨泡沫材料的塊基底90能夠如圖6 所示生長或提供?；?0然后能夠使用已知的常規(guī)方法或其他方法被切割、加工、鉆孔和/ 或其他來成形泡沫材料。材料能夠從塊基底90移除以得到圖5所示的泡沫芯40形狀。在 另一個例子中，基體泡沫材料當被制造時能夠被模制以得到所需容器構(gòu)造，例如圖5所示 的平底鍋構(gòu)造。還可行的是兩種或多種此類方法或工藝用于得到完成的所需泡沫芯形狀。如上所述，泡沫芯40的材料能夠為適合的碳泡沫材料，例如Klett和Hardcastle 的前述專利中所公開的。在一個例子中，該材料能夠為如上所述的石墨泡沫材料。然而，本 發(fā)明不旨在僅限于石墨泡沫，而是代替地能夠包括其他適合的輕質(zhì)泡沫狀材料或其他適合 材料。這種芯材料應(yīng)重量顯著輕于金屬，例如典型地用于炊具的鋁。這種芯材料還應(yīng)具有 適于烹飪的導熱性和熱擴散性特征。至少在炊具制品以應(yīng)用和表面處理的所有材料層完成 之后，這種芯材還應(yīng)具有能夠承受烹飪的嚴格條件的強度和耐用性特征。參照公開的例子，石墨泡沫已知為相對多孔。材料內(nèi)的孔或空間能夠由液體或氣 體填充以增強材料的各種屬性，例如，熱傳遞、泡沫膨脹、重量，和/或簡單地除去芯中的空 氣。在炊具制品被制造后，這種添加材料還應(yīng)適于承受來自烹飪的重復加熱和冷卻的嚴格 條件。如圖5所示，一對孔洞92穿過平底鍋泡沫芯40的側(cè)壁28形成。這些孔洞92在 組裝時用于將手柄24附接到容器22。如本領(lǐng)域已知的，一旦完成了容器22的制作，手柄緊 固件94 (例如螺紋緊固件、鉚釘，等等)能夠用于將手柄24固定到容器。一旦泡沫芯40形 成為其所需形狀和構(gòu)造，附加的材料層能夠按照對于具體應(yīng)用的希望和需要添加到芯上， 以完成容器制作。在本例中，泡沫芯40的暴露表面42也為相對多孔的，因為泡沫芯40的基底材料 是多孔的。因此，單獨的泡沫芯材料將不適于烹飪。在使用過程中將發(fā)生表面42的污染。 例如，來自直接在表面42上烹飪的食物的汁液或其他液體將被吸收到泡沫芯40中。如果 不能清潔的話，芯將變得難以使用。這種污染還將改變芯材料的熱傳遞、熱擴散性和保持性 能特征，并很可能將顯著降低此類性能。結(jié)果，在本例中，隔層44被添加到泡沫芯40的暴露表面42。用于產(chǎn)生和應(yīng)用隔 層44的材料和技術(shù)能夠在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)變化。在一個優(yōu)選例子中，隔層44由應(yīng) 用到暴露表面42的金屬材料形成以密封多孔材料。在其他例子中，隔層44能夠為例如復 合材料或陶瓷材料的材料，其適于承受在高溫下暴露同時仍提供可接受的導熱性和熱擴散 性以及較為耐用以承受烹飪和清潔的嚴格條件。為了實現(xiàn)良好的導熱性和烹飪性能，需要泡沫芯40的暴露表面42和隔層44之間 的緊密接觸。使用的材料僅需要為烹飪安全的。在一個優(yōu)選例子中，隔層44由例如鋁、不 銹鋼、鈦和/或銅的金屬形成。一種或多種此類材料能夠應(yīng)用到泡沫芯40的表面42上的 不同部分或區(qū)域以提供烹飪?nèi)萜?2的各表面的所需屬性。在一個優(yōu)選例子中，隔層44通過噴涂霧化金屬(例如鋁)到暴露表面42上而形成。金屬噴涂技術(shù)是本領(lǐng)域已知的并且能夠用于在泡沫芯上應(yīng)用金屬層。金屬噴涂技術(shù)能 夠以恒定的厚度應(yīng)用金屬層。此外，金屬噴涂技術(shù)能夠被控制以生產(chǎn)從極薄到很厚的金屬 層。金屬噴涂技術(shù)的使用還能夠用于確保泡沫芯40的多孔表面42被完全覆蓋和密封。
盡管隔層44的厚度能夠變化，隔層能夠由選定材料應(yīng)用，該選定材料具有適于增 強泡沫芯材料強度和耐用性的厚度。為了最小化炊具制品的重量和最大化熱傳遞，會需要 最小化隔層44的厚度。然而，該層在最低程度應(yīng)為厚度足以完全密封泡沫芯40的多孔結(jié) 構(gòu)。還能夠應(yīng)用隔層44以便增強完成的炊具制品的強度和耐用性。石墨泡沫材料已知為 在壓縮下具有足夠強度，但是具有的拉力強度特征會不適于承受烹飪的嚴格條件。隔層44 以在金屬(例如鋁)上噴涂形式的應(yīng)用能夠被執(zhí)行以產(chǎn)生具有足以提高整體容器22的拉 力強度的厚度的層，由此使容器22及其泡沫芯40適于烹飪。如果泡沫芯40以比本例中公 開的可商業(yè)獲得的碳泡沫產(chǎn)品更少的多孔和/或更堅固的材料提供，能夠減小隔層44的厚 度，這可提高導熱性并由此在使用過程中提高炊具的性能。
在公開的例子中，隔層通過在泡沫芯40的暴露表面42上噴涂鋁層而形成。鋁是非 常適合隔層44的材料，因為其是輕質(zhì)的、耐用的、導熱的、具有適合的高抗拉強度，并且是 炊具常用的。多種金屬噴涂工藝在本領(lǐng)域中是已知的。在一個例子中，能夠利用等離子噴 涂工藝，其將金屬基體材料霧化成非常小的液滴尺寸。這能夠?qū)е率止饣⒕鶆?、一致?隔層44。將金屬液滴噴涂在泡沫芯40上確保了與表面42的緊密接觸和多孔表面的密封。 在等離子噴涂工藝中，電弧在等離子槍的噴嘴內(nèi)燃燒。電弧氣體在其從等離子槍的噴嘴出 來時形成為等離子體射流。金屬粉末顆粒噴射到射流中以熔融顆粒。然后顆粒以高速沖擊 泡沫芯40的表面并粘結(jié)到暴露表面42。當冷卻時，粘結(jié)的顆粒形成泡沫芯40上的金屬層。 幾乎任何材料能夠使用這種等離子噴涂工藝噴涂，該材料包括金屬(例如優(yōu)選的鋁)，以及 陶瓷，甚至塑性材料。泡沫芯40將保持較冷，因為等離子體位于等離子槍的噴嘴處。
在另一個例子中，電弧噴涂工藝能夠用于將隔層材料(例如鋁)噴涂到芯40的暴 露表面42上。在此類工藝中，鋁原材料以線絲的形式提供，其使用電弧熔融。熔融材料使 用壓縮空氣射流霧化并向泡沫芯40的表面42推進。替代地，能夠使用火焰噴涂工藝，由此 單線絲鋁或其他原材料在氧氣燃料氣體火焰中熔融。熔融材料通過錐形壓縮空氣霧化并再 次向泡沫芯40推進。在另一個替代例子中，高速氧氣燃料(HVOF)工藝能夠用于在泡沫芯 40的暴露表面42上噴涂隔層44。在此工藝中，液體燃料和氧能夠在高壓下從預混合系統(tǒng) 供給到燃燒室中。液體燃料和氧在該燃燒室中燃燒以產(chǎn)生熱的高壓氣流。該氣流膨脹通過 噴嘴以增加離開噴嘴的氣體速度。粉末或熔融金屬能夠被噴入氣流，霧化該材料，然后向泡 沫芯40的暴露表面42推進。
在另一個例子中，泡沫芯40能夠被浸入液體金屬浴中。泡沫芯的不同部分能夠按 需要浸入不同液體金屬，從而對泡沫芯40的各選定表面應(yīng)用不同的隔擋材料。另外地，芯 浸入的時間長度對于泡沫芯的不同部分能夠變化。例如，泡沫芯40上的大致水平熱源側(cè)82 能夠在熔融金屬浴中浸入更長的時間段，使得多孔泡沫材料吸收更多的金屬并因此可變得 更堅固且更導熱。泡沫芯40的側(cè)壁觀能夠浸入更短的時間段，從而具有更少的金屬材料。 在另一個例子中，隔層44能夠在泡沫芯40上方或周圍精確壓膜鑄造。泡沫芯40能夠被放 入壓膜鑄造模具內(nèi)。例如鋁的金屬材料然后能夠在泡沫材料周圍壓膜鑄造。這種鑄造層的 厚度能夠為約0. 5mm到約2. 5mm，或者更厚(如果需要的話)。9
金屬噴涂提供了適于本發(fā)明的優(yōu)點。金屬噴涂工藝允許人們非常精確地控制應(yīng)用 到泡沫芯40的金屬層的厚度。類似于上述浸入工藝，金屬噴涂技術(shù)能夠允許將不同的材料 噴涂到泡沫芯的不同的表面上，和/或?qū)⒉煌慕饘賹雍穸葒娡康叫镜牟煌糠稚?。更?的金屬層能夠僅應(yīng)用到泡沫芯可能需要或可從更厚的金屬層或隔擋材料層獲益的那些部 分。例如，如果需要的話，當利用上述浸入方法時，泡沫芯的熱源側(cè)能夠形成為具有更厚的 噴涂金屬層。圖8示出了具有應(yīng)用的隔層44的泡沫芯40。在實踐中，金屬噴涂隔層44的厚度 能夠在約0. 002英寸到約0. 250英寸之間任意的范圍，對于鋁尤其如此。泡沫芯40能夠形 成為具有足夠薄的厚度以提供良好的導熱性，然而泡沫芯40能夠形成為具有足夠厚的厚 度，這樣整體炊具制品20類似于或相似于標準全金屬炊具，尤其是那些被認為是高質(zhì)量或 高性能的炊具制品。在一個例子中，泡沫芯40能夠具有約0. 10英寸到約0. 50英寸的厚 度。為了組裝多種現(xiàn)有的高性能炊具產(chǎn)品，能夠提供具有在約0. 18英寸到約0. 30英寸之 間厚度的泡沫芯。在一個例子中，作為有用的金屬層，能夠提供像0. 020英寸一樣薄的噴涂 鋁的隔層44。然而，在測試過程中，顯示出這種薄隔層幾乎太薄了，因此其在應(yīng)用時不能放 平整。在優(yōu)選例子中，能夠提供具有約0. 040到0. 045英寸厚度的鋁噴涂隔層44。常規(guī)高性能鋁炊具制品的總厚度在容器的大部分中典型為約0. 188英寸厚。使用 本文公開的輕質(zhì)炊具和方法，例如平底鍋20的高性能炊具制品能夠被生產(chǎn)為具有約0. 27 到0. 28英寸的厚度，甚至比常規(guī)高性能產(chǎn)品更厚。這能夠?qū)е吕缙降族?0的炊具與常規(guī) 高性能炊具制品具有類似或相同的外觀。然而，平底鍋20能夠具有常規(guī)鋁制品約1/3的最 終組裝重量。本文公開的炊具制品能夠形成為重量像0. 5磅一樣小直到約2. 5磅并且大部 分形成為具有約0. 75磅到約1. 5磅之間的重量。本文公開和描述的炊具制品的總壁厚能 夠為像0. 012英寸一樣小到約0. 75英寸，并且在一個例子中能夠在約0. 30英寸到約0. 40 英寸之間。在公開的例子中，烹飪?nèi)萜鞯目偙诤衽c炊具重量的比能夠為約0. 2到約0. 5，并 且能夠在約0. 24到約0. 4的優(yōu)選范圍中。本發(fā)明允許高性能炊具制品被生產(chǎn)為具有相當 低的厚度與重量比，而與常規(guī)高性能炊具制品一樣厚，甚至更厚。能夠在隔層44上添加、應(yīng)用或產(chǎn)生附加層。在一個例子中，能夠在鋁層上噴涂不 銹鋼層以提供不同的外觀、不同的強度和耐用性特征，等等。在另一個例子中，鋁隔層44的 外表面能夠在隔層44上硬陽極處理形成陽極處理層或處理層46。例如，如果隔層是鋁，鋁 的暴露表面能夠被硬陽極處理，其在表面處增加了自然氧化層的厚度。這導致了增加的表 面硬度。硬化或處理層46因此與下面的鋁基體材料相比將具有提高的耐腐蝕性和耐磨性。 如果需要的話，鋁陽極處理或處理層46還將允許表面被染色或上顏色，并且如果添加另一 層的話能夠提高粘性。圖9示出了隔層的鋁表面已經(jīng)被陽極處理之后的圖8所示的泡沫芯 40和噴涂金屬容器22。在另一個替代例子中，隔層44表面能夠被氮化以直接在隔層上產(chǎn)生不粘屬性。在 進一步的例子中，不粘層48能夠應(yīng)用到隔層44，或在本例中應(yīng)用到陽極處理或以其他方式 處理的層46。典型的不粘材料層48能夠以烤漆涂層、瓷性涂層、或者使用含氟聚合物制劑 (其聚四氟乙烯為標準活性成分)的單層或多層涂層的形式提供。這些類型的涂層在本領(lǐng) 域中是已知的并且能夠以常規(guī)方式應(yīng)用。圖10示出了不粘材料層48已經(jīng)被應(yīng)用到中心部 段26的食物接觸側(cè)80和側(cè)壁28的內(nèi)部表面84之后的圖9中的陽極處理容器。還在圖10中示出了完整手柄對，其包括握持部段32和安裝部段34。
如對于本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本公開后將顯而易見的是，泡沫芯40上的各材料 層的成分、數(shù)量和應(yīng)用能夠在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)變化。如果需要的話，能夠在中心部段 26的熱源側(cè)82上提供暴露的銅層。容器的其余表面能夠具有除了銅以外的暴露材料，例如 鋁或不銹鋼。這種結(jié)構(gòu)能夠提供特定的性能特征和模仿一些高性能或高端炊具的外觀。
能夠使用除了上述金屬噴涂或金屬浴工藝以外的方法和工藝將隔層44應(yīng)用或粘 結(jié)到泡沫芯。圖11和12描繪了使用不同工藝形成的炊具制品的一個替代例子。如圖11所 示，泡沫芯40能夠產(chǎn)生和形成為模仿烹飪?nèi)萜鞯男螤睿鐖D5的平底鍋容器22。硬釬焊 成分100能夠應(yīng)用到芯40的暴露表面42。適合的硬釬焊成分的例子包括鋁/鋅合金(例 如允許50% -50%鋁和鋅)或鋁/硅成分(例如78% -12%成分的鋁和硅)。
如圖12所示，兩個金屬片102和104能夠形成為產(chǎn)生隔層的底和外側(cè)部分(片 102)和隔層的上和內(nèi)側(cè)部分(片106)。如上所述，需要泡沫芯40和隔層44之間的緊密接 觸。在本例中，當使用應(yīng)用的熱量硬釬焊時，硬釬焊成分應(yīng)被應(yīng)用從而在金屬片102和104 與芯之間留下非常少或幾乎不留下氣穴。而且，金屬片應(yīng)被形成為非常緊密地匹配泡沫芯 的形狀和外形從而避免缺少緊密接觸。金屬片能夠使用模制、沖壓、壓制和/或其他適合技 術(shù)預形成。預形成片然后能夠硬釬焊到泡沫芯40。通過硬釬焊成分100將在泡沫芯40和 片102、104之間產(chǎn)生基本上連續(xù)的結(jié)合。
兩個金屬片102、104的自由邊緣106、108分別延伸超過容器側(cè)壁28的上邊緣32。 這些自由邊緣106、108然后能夠彎曲、滾制、壓制或以其他方式相互鄰接并且然后能夠焊 接或以其他方式結(jié)合在一起。結(jié)合的暴露邊緣106、108然后能夠加工或以其他方式處理以 完成容器的邊緣。
如上所述，手柄M54還能夠改變材料和結(jié)構(gòu)。在一個替代例子中，手柄能夠由類 似的泡沫芯輕質(zhì)結(jié)構(gòu)制作。然而，優(yōu)選的是手柄由具有較差導熱性的材料制造。能夠使用 P0C0F0AM或KFOAM碳泡沫材料。然而,例如來自GLS Corporation的GRAVI_TECHTM的工程 設(shè)計塑性材料能夠用于所有或部分手柄結(jié)構(gòu)。本文所述的手柄和炊具容器之間的連接能夠 為常規(guī)種類或者能夠為了考慮或容納泡沫芯40材料而修改(如果需要的話)。
本文公開和描述的每一個層都能夠被進一步處理、拋光、用砂紙磨、噴氣、上漆、上 顏色、模具成型(died)、使其具有有手感的結(jié)構(gòu)和/或其他。這種附加工藝能夠用于產(chǎn)生最 終炊具制品的特定外觀。這種工藝還能夠在次級層上使用，使得隨后應(yīng)用的層在使用過程 中更好地粘結(jié)或更好地執(zhí)行。例如，在應(yīng)用附加層或者處理或陽極處理其表面之前，隔層能 夠被處理以使表面光滑并降低表面粗糙度。
盡管某些炊具制品或產(chǎn)品及其制造方法已經(jīng)根據(jù)本公開的教導在本文描述，本專 利的覆蓋范圍不限于此。相反，本申請覆蓋徹底落入可容許等同物范圍內(nèi)的本公開教導的 所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種炊具制品，包括泡沫芯，其具有暴露的外部表面并由碳泡沫材料形成；以及在所述泡沫芯的外部表面上的隔層；其中，所述炊具制品具有面向上的食物接觸側(cè)和與所述食物接觸側(cè)相反的面向下的熱 源側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炊具制品，其特征在于，至少部分所述隔層為鋁。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炊具制品，其特征在于，所述碳泡沫材料為石墨泡沫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炊具制品，其特征在于，至少部分所述隔層為噴涂金屬材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的炊具制品，其特征在于，所述噴涂金屬材料為鋁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炊具制品，其特征在于，所述隔層由兩個金屬片構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的炊具制品，其特征在于，所述兩個金屬片被硬釬焊到所述泡 沫芯的外部表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炊具制品，進一步包括容器，其具有中心部段和圍繞所述中心部段周邊的側(cè)壁；以及從所述側(cè)壁的一部分向外延伸的手柄。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的炊具制品，其特征在于，所述泡沫芯還具有中心部段和限定 所述容器形狀的側(cè)壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炊具制品，進一步包括位于所述隔層的外表面上的處理層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的炊具制品，其特征在于，所述隔層為金屬并且所述外表面 被陽極處理以產(chǎn)生所述處理層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的炊具制品，進一步包括在所述炊具制品的食物接觸側(cè)的處 理層上的不粘涂層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炊具制品，進一步包括在所述炊具制品的食物接觸側(cè)的最 外表面上的不粘涂層。
14.一種制造輕質(zhì)炊具制品的方法，所述方法包括以下步驟由碳泡沫材料制作泡沫芯容器，所述泡沫芯容器具有外部暴露表面，其具有面向上的 食物接觸側(cè)和面向下的熱源側(cè)；以及在所述泡沫芯容器的暴露表面上應(yīng)用隔層，覆蓋所述食物接觸側(cè)和所述熱源側(cè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用步驟包括將金屬層粘結(jié)到所 述泡沫芯的暴露表面上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用步驟包括將金屬層噴涂到所 述泡沫芯的暴露表面上。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用步驟包括將鋁層噴涂到所述 泡沫芯的暴露表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用步驟包括在所述泡沫芯周圍 壓模鑄造金屬層。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進一步包括以下步驟在至少部分所述隔層的外表面上應(yīng)用或產(chǎn)生處理層；以及將不粘涂層粘結(jié)到所述處理層。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)用步驟包括將相同材料應(yīng)用到 所述泡沫芯容器的食物接觸側(cè)和熱源側(cè)上。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述制作步驟包括由石墨泡沫材料制 作所述泡沫芯容器。
全文摘要
本發(fā)明涉及輕質(zhì)炊具及其制造方法。具體地，提供了一種輕質(zhì)炊具制品，其具有泡沫芯，該泡沫芯具有暴露的外部表面。泡沫芯由碳泡沫材料形成并且在所述泡沫芯的外部表面上具有隔層。炊具制品具有面向上的食物接觸側(cè)和與食物接觸側(cè)相反的面向下的熱源側(cè)。一種制造該制品的方法包括由碳泡沫材料制作泡沫芯容器，以及將隔層應(yīng)用到所述泡沫芯容器的暴露表面上，覆蓋食物接觸側(cè)和熱源側(cè)。
文檔編號A47J27/00GK102028394SQ20101052215
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者D·C·穆西爾, N·C·弗雷奇爾 申請人:卡發(fā)隆公司