Почему антипригарное покрытие держится на посуде?

В наш домашний обиход уже достаточно давно вошла посуда с антипригарным покрытием. И если для нас это уже стало обыденной вещью, не вызывающей каких-либо эмоций, то на заре своего появления, изделия с таким покрытием вызывали у хозяек неподдельный восторг. Давайте разберемся, почему такое покрытие не дает к себе прилипать всяким загрязнениям, но само отлично держится и не отлетает от посуды.

Подобное покрытие имеет массу преимуществ по сравнению с обычной посудой, металлической или керамической, без покрытия. К достоинствам можно отнести: практически полную защиту от пригорания приготавливаемой еды к поверхности, простоту очистки, долговечность, сохранение естественных соков продукта и более экономный расход масла.

Разберемся, что же такое это самое антипригарное покрытие. Их несколько типов. Первый тип, самый "древний", но в свое время мега популярный - это тефлоновое покрытие. "Тефлоновая" сковородка, уже давно стала именем нарицательным, которым называют любую посуду с антипригарным покрытием, хотя тефлона во многих из них вовсе и нет.

"Тефлон" это на самом деле коммерческое название вещества политетрафторэтилен. Изобрели его случайно в 1938 году при разработке хладагента для холодильных установок в компании DuPont. Первые алюминиевые сковородки с тефлоновым покрытием Tefal (TEFlon-ALuminium) появились во Франции в 1954 году, стали хитом и распространились по всему миру. К недостаткам такой посуды можно отнести то, что (по некоторым исследованиям) тефлоновое покрытие посуды нагретой выше 250°С (хотя нагреть посуду до таких температур в бытовых условиях весьма сложно) начинает размягчаться и выделять потенциально опасные вещества для людей, животных и птиц. Несмотря на то, что сам тефлон в обычных условиях весьма безвредное и инертное вещество, в процессе изготовления тефлонового антипригарного покрытия ранее использовалась вредная перфтороктановая кислота (PFOA), которая как бы полностью испаряется в процессе производства, но вроде как и нет. В общем, в 2006 году, крупные производители такой посуды решили изменить технологический процесс, исключив высвобождение этого канцерогена при изготовлении посуды. Более критичным недостатком такого антипригарного покрытия является его недостаточная прочность к механическим воздействиям, его легко повредить металлическими предметами, например, при перемешивании продуктов, в результате чего оно может постепенно отслаиваться, а частички покрытия попадать в пищу, что совсем не добавляет ей полезности.

Нанесение тефлона происходит способом спекания. Изначально его в виде порошка смешивают с водой, тщательно перемешивают, а металл посуды, которым он покрывается, обрабатывают под высоким давлением специальным песком из алюминия мелкой фракции. В результате этого на поверхности металла образуется большое количество микроскопических неровностей, впадин и бороздок. Далее на форму распыляется жидкий состав покрытия и все это "запекают" в печи под высокой температурой (~350-400°С). Антипригарное покрытие держится на посуде как раз за счет того, что проникает в такие неровности основы и фиксируется в них.

Отмечу, что покрытия подобные тефлону нашли широкое применение при изготовлении изоляции электрокабеля, в электронной промышленности. а также в областях, где есть большие механические нагрузки (авиация) или, например, для защиты внутренних поверхностей баков бетономешалок, котлов итд.

Для улучшения механической устойчивости антипригарного покрытия из политетрафторэтилена, был разработан новый тип - каменное ("мраморное", "гранитное") покрытие. В подобные покрытия, для увеличения прочности, стали добавлять уже измельченные частицы каменной крошки, обычно кремниевой или гранитной (мрамор не используется :). Благодаря такой добавке антипригарное покрытие становится в разы прочнее и долговечнее, не подвержено случайным повреждениям металлическими столовыми приборами, такую посуду можно ставить в посудомоечную машину. Нанесение покрытия выполняется либо напылением, либо методом роликового наката, когда покрытие как бы "впечатывается" в поверхность плоской металлической заготовки посуды в результате многократного прохождения между резиновыми роликами, между которыми также происходит сушка в печи. Затем из такой заготовки на специальных прессах формуется готовое изделие.

Еще одним типом антипригарного покрытия является керамическое. В данном варианте при изготовлении используются только натуральное сырье - песок и керамическая крошка. В качестве основы для керамического покрытия используют не только алюминий, но и чугун. Часто можно увидеть упоминание титанового антипригарного покрытия. На самом деле, тут больше маркетинга, в таком напылении используется не чистый титан, который является достаточно дорогим металлом, а покрытия в которых он является одним из компонентов, например, титаново-керамическое. Наносят такое покрытие также напылением или накатом (особенно подходит для тонкостенной посуды).

А вот самым эффективным и долговечным способом напыления в настоящий момент считается плазменное. Процесс состоит из двух этапов, нанесение твердой грунтовки из керамического материала на металлическую основу посуды при высоких температурах. Затем, дисперсия из оксида титана и алюминия распыляются высокоскоростной плазменной струей с аргоном,  температура которой достигает 15000°C. В результате происходит расплавление частиц еще до того, как они попадут на алюминиевую поверхность с формированием качественного однородного слоя покрытия, которое имеет максимальный срок службы из всех вариантов.