DE10014486A1 - Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht - Google Patents
Verfahren zum Aufbringen einer AntihaftschichtInfo
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Abstract
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht auf Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschichtende Oberfläche aufgeraut ist, auf die aufgeraute Oberfläche des Gegenstandes thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht auf die aufgesprühte Schicht aufgetragen und eingebrannt wird, anzugeben. DOLLAR A Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß der zu beschichtende Gegenstand vor dem Aufrauen seiner zu beschichtenden Oberfläche auf eine Temperatur zwischen 420 DEG C und 420 DEG C erhitzt wird, DOLLAR A È der zu beschichtende Gegenstand anschließend rasch auf eine Temperatur von ca. 100 DEG C abgekühlt wird, DOLLAR A È anschließend durch Sandstrahlen aufgeraut wird, DOLLAR A È die Plasma-Hartstoffschicht aufgetragen wird, DOLLAR A È ein Haftvermittler aufgetragen wird DOLLAR A È und darauf schließlich die Antihaftschicht aufgetragen wird. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht auf Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschichtende Oberfläche aufgeraut ist, wobei eine Plasmahartstoffschicht, vorzugsweise ein Aluminiumoxid-Titandioxid-Pulver-Gemisch auf die aufgeraute Oberfläche des Gegenstandes thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht auf die aufgesprühte Schicht aufgetragen und eingebrannt wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht auf
Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschichtende Oberfläche
aufgeraut ist, wobei eine Plasmahartstoffschicht, vorzugsweise ein Aluminiumo
xid-Titandioxid-Pulver-gemisch auf die aufgeraute Oberfläche des Gegenstandes
thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht auf die aufgesprühte Schicht aufge
tragen und eingebrannt wird.
Die Erfindung wird vorzugsweise zum Beschichten von Küchengefäßen wie
Töpfen, Pfannen jeder Art und Ausführung und Blechen, z. B. Pizzableche,
Backbleche usw., sowie zur Herstellung von Maschinenbauteilen mit hoher
Abriebfestigkeit und Antihafteigenschaften wie Backwalzen, Führungsschienen
oder Gleitschienen angewendet.
Im Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zum Aufbringen einer Antihaft
schicht auf Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschichtende
Oberfläche aufgeraut ist, wobei eine Plasmahartstoffschicht, vorzugsweise ein
Aluminiumoxid-Titanoxid-Pulvergemisch, auf die aufgeraute Oberfläche des
Gegenstandes thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht auf die aufgesprühte
Schicht aufgetragen und eingebrannt wird bekannt.
Nach DE 36 04 762 C2 ist ein Verfahren zum Beschichten von Küchengefäßen
mit einer Antihaftschicht bekannt, bei dem auf eine vorbehandelte Oberfläche eine
Haftgrundschicht, darauf eine Hartstoffschicht und darauf die Antihaftschicht
aufgetragen werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der zur Gewährleistung einer guten Haftung
der Hartstoffschicht erforderliche Aufwand zur Aufbringung einer
Haftgrundschicht.
Nach DE 44 34 425 C2 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Antihaftbeschich
tung auf der Oberfläche eines verhältnismäßig weichen Metallsubstrates bekannt,
bei dem die Metalloberfläche aufgeraut wird und eine Hartstoffschicht mit
bestimmten Kenngrößen aufgetragen wird.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die teilweise geringe Haftung zwischen Metall
oberfläche und Hartstoffschicht.
Nach EP 0 523 761 B1 und DE 38 44 522 C2 sind Verfahren zum Beschichten
von Haushaltsgegenständen mit einer Antihaftschicht bekannt, bei dem eine
Oberfläche durch Plasmaspritzen mit einer porösen Hartstoffschicht versehen wird
und die unteren Lagen dieser porösen Hartstoffschicht mit einem Einbrennlack
aufgefüllt und danach die oberen Lagen mit einer Antihaftschicht ausgefüllt
werden.
Nachteilig bei diesen Verfahren sind die teilweise geringe Haftung zwischen
Metalloberfläche und Hartstoffschicht und der hohe technologische Aufwand zum
lagenweisen Ausfüllen der porösen Hartstoffschicht, welches unter Serienbedin
gungen praktisch unmöglich ist.
Nach EP 0 331 155 B1 ist ein Verfahren zum Beschichten von Haushaltsgegen
ständen mit einer Antihaftschicht bekannt, bei dem eine Oberfläche durch
Plasmaspritzen lagenweise mit porösen Hartstoffschichtlagen versehen wird,
wobei die Korngröße der verwendeten Hartstoffpulver von der Oberfläche des
Grundkörpers zur Antihaftschicht zunimmt.
Nachteilig bei diesem Verfahren sind die teilweise geringe Haftung zwischen
Metalloberfläche und Hartstoffschicht und der hohe technologische Aufwand zum
lagenweisen Auftrag verschiedener poröser Hartstoffschichtlagen.
Nach EP 0 365 485 B1 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht auf
eine aufgeraute Oberfläche eines Gegenstandes bekannt, wobei die Temperatur
des Gegenstandes vor und während des Aufsprühens mindestens 400°C beträgt.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die unter Serienbedingungen nicht, oder nur
mit äußerst hohem technischen Aufwand zu realisierende Einhaltung der relativ
hohen Teiletemperatur.
Nach EP 0 510 546 B1 ist ein Verfahren zum Beschichten von Haus- und Küchen
gerätschaften bekannt, wobei in die Oberfläche eines metallischen Grundkörpers
Rillen eingebracht werden.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist der hohe technologische Aufwand zum
Einbringen der Rillen, die einer dauerhaften Haftung zwischen Metalloberfläche
und Hartstoffschicht dienen sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen einer
Antihaftschicht auf Oberflächen eines Gegenstandes, bei dem die zu beschichtende
Oberfläche aufgeraut ist, wobei eine Plasmahartstoffschicht, vorzugsweise ein
Aluminiumoxid-Titandioxid-Pulvergemisch, auf die aufgeraute Oberfläche des
Gegenstandes thermisch aufgesprüht und die Antihaftschicht auf die aufgesprühte
Schicht aufgetragen und eingebrannt wird anzugeben, das bei Verzicht auf eine
Haftschicht eine gute und dauerhafte Haftung der Hartstoffschicht auf der Oberflä
che des Gegenstandes ermöglicht und das einen einfachen und haltbaren Auftrag
der Antihaftschicht auf die Hartstoffschicht ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen von
Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Durch die thermische Vorbe
handlung des zu beschichtenden Gegenstandes der zu beschichtende Gegenstand
wird dessen Spannungsfreiheit sichergestellt und durch die Kombination von
Sandstrahlen und Strahlen mit einem Hochdruckwasserstrahlverfahren gelingen
sowohl eine exzellente Reinigung der Oberfläche als auch eine Überlagerung einer
Makrowelligkeit mit einer Mikroporigkeit, die eine optimale Vorbereitung für die
anschließende Plasmabeschichtung bedeuten.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert.
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren beschichteten Gegenstandes,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Schichtaufbaus einer
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten
Oberfläche,
Fig. 3 die Überlagerung von Makroprofil und Mikroprofil an der
Oberfläche
und
Fig. 4 eine Bahnkurve der Brennerbewegung.
In Fig. 1 ist die Oberfläche einer metallischen Bratpfanne dargestellt. Die
Oberfläche ist rückstandsfrei gereinigt und weist die in Fig. 3 erläuterte Überla
gerung eines Makroprofils MaP mit Makrowelligkeit mit einem Mikroprofil MiP
mit Mikroporigkeit auf, die durch die Kombination von Sandstrahlen und Strahlen
mit einem Hochdruckwasserstrahlverfahren erzielt worden ist.
Der Schichtaufbau ist aus Fig. 2 ersichtlich. Die nach dem Sandstrahlen auf dem
Trägerwerkstoff TrW aufgetragene Plasma-Hartstoffschicht PS weist eine poröse
Struktur auf und ist von dem Haftvermittler (bei zweischichtigem Aufbau) bzw.
BaseCoat Bc (bei dreischichtigem Aufbau) vollständig ausgefüllt und auch an
ihren höchsten Stellen vom Haftvermittler bedeckt. Die aus Hartstoffschicht und
Haftvermittler bestehende Basisschicht wurde 6 min bei 240°C gesintert und weist
noch keine glatte Oberfläche auf. Nach dem Sintern der Basisschicht und des
Primers wurde diese mit einer Antihaftschicht auf PTFE-Basis bedeckt, wodurch
die Täler der Plasmaschicht weiter abgeflacht wurden.
In Abhängigkeit vom Einsatzfall kann auch auf die Aufbringung einer Basisschicht
verzichtet werden und der Primer direkt auf die durch die Wasserstrahlbehandlung
und das sich daraus ergebende Plasmaschicht-Profil mit Makro- und Mikrorauhig
keit aufgetragen werden. Dies geschieht ebenfalls in der Art, dass der Primer die
Plasmaschicht vollständig, mit welligem Profil bedeckt.
TrW Trägerwerkstoff
PS Plasmaschicht
Bc BaseCoat
Zs Zwischenschicht
Tc TopCoat
MaP Makroprofil
MiP Mikroprofil
SB Streubreite des Plasmastrahls
OsBB Oszillierende Brennerbewegung
BM mittlere Bahnkurve
PS Plasmaschicht
Bc BaseCoat
Zs Zwischenschicht
Tc TopCoat
MaP Makroprofil
MiP Mikroprofil
SB Streubreite des Plasmastrahls
OsBB Oszillierende Brennerbewegung
BM mittlere Bahnkurve
Claims (12)
1. Verfahren zum Aufbringen einer Antihaftschicht auf Oberflächen eines Gegen
standes, bei dem die zu beschichtende Oberfläche aufgeraut ist, wobei eine
Plasmahartstoffschicht, vorzugsweise ein Aluminiumoxid-Titandioxid-Pulverge
misch, auf die aufgeraute Oberfläche des Gegenstandes thermisch aufgesprüht und
die Antihaftschicht auf die aufgesprühte Schicht aufgetragen und eingebrannt
wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- - der zu beschichtende Gegenstand vor dem Aufrauen seiner zu beschichtenden Oberfläche auf eine Temperatur zwischen 420°C und 420°C erhitzt wird,
- - diese Temperatur zwei bis zehn Minuten gehalten wird,
- - der zu beschichtende Gegenstand anschließend rasch auf eine Temperatur von ca. 100°C abgekühlt wird,
- - anschließend durch Sandstrahlen aufgeraut wird,
- - anschließend durch einen Hochdruckwasserstrahl gestrahlt wird,
- - die Plasma-Hartstoffschicht aufgetragen wird,
- - ein Haftvermittler aufgetragen wird
- - und darauf schließlich die Antihaftschicht aufgetragen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlge
schwindigkeit zwischen 50 K/min und 60 K/min beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils
zwei gegenüberliegende Oberflächen des zu beschichtenden Gegenstandes gleich
zeitig sandgestrahlt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass die gestrahlte Oberfläche mittels Hochdruckwasserstrahls profiliert wird
und, wobei der Druck des Hochdruckwasserstrahles zwischen 1500 bar und 4000 bar
beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass dem Hochdruckwasserstrahl Abrasivmittel zugesetzt sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass das Aufbringen der Plasma-Hartstoffschicht mittels eines seitlich oszillie
renden Brenners erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass der zu beschichtenden Gegenstandes für eine Zeitdauer zwischen drei
und sechs Minuten bei einer Temperatur zwischen 425°C und 450°C gehalten
wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass der Auftrag der Plasmaschicht in höchstens zwei Schichten mit gleicher
Korngröße erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngröße
überwiegend zwischen 22 µm und 45 µm beträgt und Restmengen anderer
Korngrößen entsprechend üblicher Korngrößenverteilungskurve der Pulverherstel
ler enthalten sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, dass als Haftvermittler ein Basislack auf Lösungsmittel- oder Wasserbasis
und/oder ein Primer auf Wasserbasis verwendet wird und der Haftvermittler die
Körner der Plasmaschicht vollständig bedeckt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Plasma
schicht und Haftvermittler bestehende Basisschicht zur Herstellung eines
3-Schicht-Antihaftsystems für etwa sechs Minuten bei etwa 240°C gesintert wird,
anschließend ein Primer aufgetragen und bei 50°C getrocknet wird und danach
ein TopCoat aufgetragen und bei 420°C-430°C ca. 6 min gesintert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Plasma
schicht und Haftvermittler bestehende Basisschicht zur Herstellung eines
2-Schicht-Antihaftsystems für etwa drei Minuten bei etwa 50°C getrocknet wird,
ein Top-Coat auf PTFE-Basis aufgetragen wird und die gesamte Schichtenfolge
für etwa sechs Minuten bei etwa 420°C bis 425°C gesintert wird.
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