Superficie antiadherente

Una superficie antiadherente está diseñada para reducir la capacidad de otros materiales para adherirse. Los utensilios de cocina antiadherentes son una aplicación común, donde el revestimiento antiadherente permite que los alimentos se doren sin pegarse a la sartén. El término antiadherente se usa a menudo para referirse a superficies recubiertas con politetrafluoroetileno (PTFE), una marca conocida del cual es el teflón. En el siglo XXI, otros revestimientos se han comercializado como antiadherentes, como el aluminio anodizado, la sílice, el hierro fundido esmaltado y los utensilios de cocina curados.

Los utensilios de cocina de hierro fundido, acero al carbono, acero inoxidable y aluminio fundido pueden curarse antes de cocinarlos aplicando una grasa a la superficie y calentándola para polimerizarla. Esto produce una capa seca, dura, lisa e hidrófoba, que es antiadherente cuando se cocina con una pequeña cantidad de aceite o grasa.

Las sartenes antiadherentes modernas se fabricaban con un revestimiento de teflón (politetrafluoroetileno o PTFE). El PTFE fue inventado por casualidad por Roy Plunkett en 1938, mientras trabajaba para una empresa conjunta de la compañía DuPont. Se descubrió que la sustancia tenía varias propiedades únicas, incluyendo una excelente resistencia a la corrosión y el coeficiente de fricción más bajo de cualquier sustancia fabricada hasta la fecha. El PTFE se utilizó por primera vez para fabricar sellos resistentes al gas hexafluoruro de uranio empleado en el desarrollo de la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial, y se consideraba un secreto militar. DuPont registró la marca Teflon en 1944 y pronto comenzó a planificar el uso comercial del nuevo producto después de la guerra.Para 1951, DuPont ya había desarrollado aplicaciones para el teflón en la fabricación de pan y galletas; sin embargo, la empresa evitaba el mercado de utensilios de cocina para el consumidor debido a los posibles problemas asociados con la liberación de gases tóxicos si las sartenes se sobrecalentaban en espacios con poca ventilación. Mientras trabajaba en DuPont, John Gilbert, exalumno de la Escuela de Ingeniería Tandon de la Universidad de Nueva York, recibió el encargo de evaluar un material recién desarrollado llamado teflón. Sus experimentos con el polímero fluorado como revestimiento de superficies para ollas y sartenes contribuyeron a una revolución en los utensilios de cocina antiadherentes.Unos años más tarde, un ingeniero francés comenzó a recubrir sus aparejos de pesca con teflón para evitar enredos. Su esposa, Colette, sugirió usar el mismo método para recubrir sus sartenes. La idea tuvo éxito y en 1954 se concedió una patente francesa para el proceso. En 1956 se fundó la empresa Tefal para fabricar sartenes antiadherentes.El politetrafluoroetileno (PTFE) es un fluoropolímero sintético que se utiliza en diversas aplicaciones, incluyendo recubrimientos antiadherentes. El teflón es una marca de PTFE, a menudo usado como término genérico para el PTFE. El sustrato metálico se rugosa mediante chorro abrasivo y, en ocasiones, se rocía con arco eléctrico sobre acero inoxidable. La superficie irregular promueve la adhesión del PTFE y también resiste su abrasión. Posteriormente, se aplican de una a siete capas de PTFE por rociado o rodillo. El número y el grosor de las capas, así como la calidad del material, determinan la calidad del recubrimiento antiadherente; cuantas más capas, mejor. Los recubrimientos de mejor calidad son más duraderos, menos propensos a desprenderse y descascarillarse, y conservan sus propiedades antiadherentes durante más tiempo. Cualquier recubrimiento a base de PTFE perderá rápidamente sus propiedades antiadherentes si se sobrecalienta; todos los fabricantes recomiendan mantener las temperaturas por debajo de, por lo general, 260 °C (500 °F).Los utensilios utilizados con sartenes recubiertas de PTFE pueden rayar el revestimiento si son más duros que este. Esto se puede evitar utilizando utensilios de cocina no metálicos (generalmente de plástico o madera).Cuando las sartenes se sobrecalientan a más de 260 °C (500 °F), el recubrimiento de PTFE comienza a disociarse, liberando ácido fluorhídrico y diversos compuestos organofluorados que pueden causar fiebre por vapores de polímeros en humanos y ser letales para las aves. Se ha expresado preocupación por los posibles efectos negativos del uso de sartenes recubiertas de PTFE.Anteriormente, el procesamiento de PTFE incluía PFOA como emulsionante; sin embargo, el PFOA es un contaminante orgánico persistente que plantea riesgos ambientales y para la salud, por lo que su uso se está eliminando gradualmente en el procesamiento de PTFE.El PFOA ha sido reemplazado por el producto GenX, fabricado por Chemours, una empresa derivada de DuPont, que parece plantear problemas de salud similares a los del PFOA, ahora prohibido.Con otros tipos de sartenes, se necesita un poco de aceite o grasa para evitar que la comida caliente se pegue a la superficie. Los alimentos no tienden a pegarse a una superficie antiadherente; las sartenes se pueden usar con menos aceite o sin él, y son más fáciles de limpiar, ya que los residuos no se adhieren a la superficie.Según el escritor Tony Polombo, las sartenes que no son antiadherentes son mejores para preparar salsa, porque el fondo (la grasa caramelizada que se pega a la sartén al cocinar la carne) se adhiere a ellas y se puede convertir en salsa al desglasarlas, disolviéndolas en líquido.No todas las sartenes antiadherentes usan teflón; existen otros recubrimientos antiadherentes. Por ejemplo, se puede aplicar una mezcla de titanio y cerámica con chorro de arena sobre la superficie de la sartén y luego cocerla a 2000 °C (3630 °F) para obtener un recubrimiento cerámico antiadherente.Las sartenes antiadherentes de cerámica utilizan un acabado de sílice (dióxido de silicio) para evitar que se peguen. Este se aplica mediante un proceso sol-gel sin PFAS. La capa de recubrimiento de las sartenes antiadherentes de cerámica comienza a degradarse a aproximadamente 370 °C (700 °F). La capa de recubrimiento de los utensilios de cocina de PTFE comienza a degradarse al calentarse a 260 °C.Dado que la EPA ha impuesto límites más estrictos al uso de PFAS, algunas empresas están reemplazando voluntariamente sus utensilios de cocina de PTFE por opciones de cerámica.

Xylan es un recubrimiento industrial a base de fluoropolímeros, registrado como marca registrada, comúnmente utilizado en utensilios de cocina antiadherentes. Xylan está formulado como un sistema compuesto que generalmente combina uno o más fluoropolímeros, como PTFE, perfluoroalcoxi alcano (PFA) y etileno propileno fluorado (FEP), con resinas aglutinantes especializadas para mejorar la adhesión y la resistencia al desgaste.

Existen otros recubrimientos patentados basados en fluoropolímeros, como Starflon de Tramontina, un recubrimiento antiadherente comercializado como "libre de PFAS", pero desarrollado con PTFE.

Un recubrimiento superhidrofóbico es una fina capa superficial que repele el agua. Está hecho de materiales superhidrofóbicos (ultrahidrofobicidad). Las gotas que impactan con este tipo de recubrimiento pueden rebotar completamente. En general, los recubrimientos superhidrofóbicos se fabrican con materiales compuestos donde un componente proporciona la rugosidad y el otro proporciona baja energía superficial.

Una superficie impregnada con líquido consta de dos capas distintas. La primera es un sustrato altamente texturizado o poroso con características lo suficientemente espaciadas como para contener de forma estable la segunda capa, que es un líquido impregnante que rellena los espacios entre las características. El líquido debe tener una energía superficial bien adaptada a la del sustrato para formar una película estable. Estas superficies bioimitan a la planta carnívora venezolana, que utiliza pelos microscópicos para crear un tobogán de agua que hace que las hormigas resbalen hasta morir. Las superficies resbaladizas se están aplicando en productos comerciales, superficies antiincrustantes, antihielo y dispositivos médicos resistentes a la biopelícula.

Las superficies de diamante con terminación de hidrógeno son hidrófobas, lo que las hace aptas para aplicaciones antiadherentes. Investigaciones realizadas con microscopía de fuerza atómica han demostrado que estas superficies presentan bajas fuerzas de adhesión, lo que refuerza su potencial para dichos usos. Además, la alta conductividad térmica del diamante permite una distribución uniforme del calor, mientras que su inercia química contribuye a su durabilidad. Estas características indican posibles aplicaciones en utensilios de cocina donde los recubrimientos antiadherentes tradicionales pueden degradarse. Si bien la investigación sobre superficies a base de diamante está en curso, las ventajas inherentes del material lo convierten en una alternativa prometedora.

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