DE102015100015A1 - Pyrolysis-capable cooking appliance and method of manufacture - Google Patents
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Abstract
Das Verfahren dient zur Herstellung eines pyrolysefähigen Gargerätes (3) mit einer ein Substrat (2) umfassenden Baueinrichtung (1). Das Substrat (2) wird in einem Oberflächenbereich (12) durch einen Beschichtungsprozess beschichtet. Dabei umfasst der Beschichtungsprozess ein Gasphasenabscheidungsverfahren. Das Substrat (2) wird während des Gasphasenabscheidungsverfahrens auf eine Prozesstemperatur gebracht, welche einer vorgesehenen Raumtemperatur zuzüglich 25% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und einer Pyrolysetemperatur beträgt.The method is used to produce a pyrolysis-capable cooking appliance (3) with a construction device (1) comprising a substrate (2). The substrate (2) is coated in a surface area (12) by a coating process. The coating process includes a vapor deposition process. The substrate (2) is brought to a process temperature during the vapor deposition process which is an intended room temperature plus 25% of the difference between the room temperature and a pyrolysis temperature.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein pyrolysefähiges Gargerät und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gargeräts sowie eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung einer Baueinrichtung für ein pyrolysefähiges Gargerät.The present invention relates to a pyrolysefähiges cooking appliance and a method for producing such a cooking appliance and a coating apparatus for coating a building device for a pyrolysefähiges cooking appliance.
Viele Hausgeräte, wie z. B. Herde und Backöfen, weisen oft metallische Bauteile mit einer Oberflächenbeschichtung auf. Dabei muss die Beschichtung in der Regel verschiedenste Aufgaben übernehmen. So sollen beispielsweise die beschichteten Teile und Bereiche vor Korrosion geschützt werden, die Oberflächen sollen leicht zu reinigen sein und nicht zuletzt soll das Hausgerät auch eine ansprechende Optik und Haptik bekommen. Eine häufig verwendete Beschichtung ist z. B. eine Lackierung. Many home appliances, such. As stoves and ovens, often have metallic components with a surface coating. The coating usually has to take on a wide variety of tasks. For example, the coated parts and areas should be protected against corrosion, the surfaces should be easy to clean, and last but not least, the household appliance should also have an appealing look and feel. A commonly used coating is z. B. a paint job.
In einigen Bereichen werden dabei sehr hohe und spezifische Anforderungen an die Beschichtung gestellt, wie z. B. im Garraum eines Backofens oder bei einem Backblech. Dort soll die Beschichtung neben den bereits erwähnten Aufgaben auch ein Anhaften von den zuzubereitenden Speisen und von Fett- und Ölspritzern verhindern. Zugleich muss die Beschichtung aber auch den hohen Temperaturen im Garraum widerstehen können. So treten bei einem Backofen mit Pyrolyse-Reinigungsfunktion zeitweise Temperaturen bis zu 500 °C auf. Häufig werden Garraumwandungen und Backbleche daher mit einer hitzebeständigen Beschichtung aus Emaille versehen.In some areas very high and specific requirements for the coating are made, such. B. in the oven of a baking oven or a baking sheet. There, the coating in addition to the tasks already mentioned also to prevent sticking of the food to be prepared and of grease and oil spills. At the same time, however, the coating must be able to withstand the high temperatures in the cooking chamber. For example, temperatures of up to 500 ° C sometimes occur in an oven with pyrolysis cleaning function. Often oven walls and baking trays are therefore provided with a heat-resistant coating of enamel.
Andere Beschichtungsartenhaben oft den Nachteil, dass die Beschichtung und das zu beschichtende Metall einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dadurch dehnt sich die Beschichtung z. B. bei Erwärmung ungleich zu dem beschichteten Material aus, wodurch die Beschichtung unter eine erhöhte Zugspannung geraten und durch Rissbildung zerstört werden kann. Other types of coatings often have the disadvantage that the coating and the metal to be coated have a different thermal expansion coefficient. As a result, the coating expands z. B. when heated unequal to the coated material, whereby the coating can get under an increased tensile stress and destroyed by cracking.
Daher gibt es Ansätze, solche Beschichtungen durch die Zugabe bestimmter Komponenten elastischer zu machen. Das hat allerdings den Nachteil, dass die Beschichtung oft schlechtere Schutzeigenschaften für die beschichtete Oberfläche bietet. Beispielsweise sind solche Beschichtungen regelmäßig nicht ausreichend gasdiffusionsdicht, sodass Sauerstoff an das Metall gelangen und somit insbesondere bei erhöhter Temperatur eine unerwünschte Oxidation bzw. ein Anlaufen der Metalloberflächen auftritt. Therefore, there are approaches to make such coatings more elastic by the addition of certain components. However, this has the disadvantage that the coating often offers inferior protection properties for the coated surface. For example, such coatings are generally not sufficiently gas diffusion-tight, so that oxygen get to the metal and thus undesirable oxidation or tarnishing of the metal surfaces occurs, especially at elevated temperature.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines pyrolysefähigen Gargerätes mit einer zuverlässigen Beschichtung sowie ein solches Gargerät zur Verfügung zu stellen. It is therefore the object of the present invention to provide a method for producing a pyrolysefähige cooking appliance with a reliable coating and such a cooking appliance.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein pyrolysefähiges Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie eine Beschichtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.This object is achieved by a method having the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung eines pyrolysefähigen Gargerätes. Das Gargerät weist wenigstens eine Baueinrichtung auf, welche wenigstens ein Substrat umfasst. Das Substrat wird in wenigstens einem Oberflächenbereich wenigstens teilweise durch einen Beschichtungsprozess beschichtet. Dabei umfasst der Beschichtungsprozess wenigstens ein Gasphasenabscheidungsverfahren. Das Substrat wird wenigstens teilweise und wenigstens zeitweise während des Gasphasenabscheidungsverfahrens auf eine Prozesstemperatur gebracht. Die Prozesstemperatur entspricht dabei wenigstens einer vorgesehenen Raumtemperatur zuzüglich 25% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und einer Pyrolysetemperatur. The process according to the invention is particularly suitable for the production of a pyrolyse-capable cooking appliance. The cooking appliance has at least one construction device which comprises at least one substrate. The substrate is at least partially coated in at least one surface area by a coating process. In this case, the coating process comprises at least one vapor deposition process. The substrate is at least partially and at least temporarily brought to a process temperature during the vapor deposition process. The process temperature corresponds to at least one intended room temperature plus 25% of the difference between the room temperature and a pyrolysis temperature.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass das Substrat während des Beschichtungsprozesses auf eine Prozesstemperatur gebracht wird, die wenigstens der Raumtemperatur zuzüglich 25% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und einer Pyrolysetemperatur entspricht. Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik bei Gasphasenabscheidungsverfahren üblicherweise angestrebt, die Temperatur des Substrats möglichst gering zu halten, z. B. durch eine aktive Kühlung. Überraschenderweise ermöglicht die erhöhte Prozesstemperatur im erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders zuverlässige und haltbare Beschichtung von Bauteilen, sodass diese im Betrieb auch problemlos erhitzt werden können. Durch die entsprechend angepasste Prozesstemperatur wird die Beschichtung auf ein bereits ausgedehntes Substrat aufgetragen, sodass die Beschichtung einer späteren Ausdehnung des Substrates zuverlässig standhalten kann. Somit treten bei einer späteren Ausdehnung des Substrats, z. B. durch Erwärmung, weniger oder sogar gar keine Zugspannungen in der Beschichtung auf, welche sonst Risse verursachen oder die Beschichtung luftdurchlässig machen könnten.The method according to the invention has many advantages. A significant advantage is that the substrate is brought to a process temperature during the coating process which corresponds at least to room temperature plus 25% of the difference between the room temperature and a pyrolysis temperature. In contrast, in the prior art in vapor deposition usually seeks to keep the temperature of the substrate as low as possible, for. B. by active cooling. Surprisingly, the increased process temperature in the process according to the invention enables a particularly reliable and durable coating of components, so that they can also be heated without problems during operation. Due to the correspondingly adapted process temperature, the coating is applied to an already extended substrate so that the coating can reliably withstand later expansion of the substrate. Thus occur at a later expansion of the substrate, for. As by heating, less or even no tensile stresses in the coating, which could otherwise cause cracks or make the coating permeable to air.
Die erfindungsgemäße Prozesstemperatur ist dabei so ausgewählt, dass die Beschichtung auch höheren Temperaturen standhält, die bei einer pyrolytischen Reinigung des Gargeräts auftreten. Zugleich ermöglicht die erfindungsgemäße Prozesstemperatur die Herstellung von zuverlässig beschichteten Bauteilen, welche auch bei niedrigeren Temperaturen, wie z. B. beim Backbetrieb oder bei Raumtemperatur, problemlos einsetzbar sind.The process temperature according to the invention is selected so that the coating also withstands higher temperatures that occur in a pyrolytic cleaning of the cooking appliance. At the same time, the process temperature according to the invention enables the production of reliably coated components, which also at lower Temperatures such. B. at baking or at room temperature, are easily used.
Die Prozesstemperatur ist insbesondere die Temperatur des Substrats während des Gasphasenabscheidungsverfahrens. Vorzugsweise wird das Substrat während der gesamten Gasphasenabscheidung auf der Prozesstemperatur gehalten. Insbesondere wird wenigstens der zu beschichtende Bereich des Substrats auf Prozesstemperatur gehalten. Das ist z. B. bei größeren Bauteilen von Vorteil, da nicht das gesamte Teil ständig temperiert werden muss. Es kann auch das gesamte Substrat auf Prozesstemperatur gebracht werden.In particular, the process temperature is the temperature of the substrate during the vapor deposition process. Preferably, the substrate is maintained at the process temperature throughout the vapor deposition. In particular, at least the region of the substrate to be coated is kept at the process temperature. This is z. B. for larger components advantageous because not the entire part must be constantly tempered. It can also be the entire substrate brought to process temperature.
Die Raumtemperatur beträgt dabei insbesondere 20°C. Es kann auch eine andere üblicherweise vorkommende Raumtemperatur vorgesehen sein, z. B. 25°C. Möglich ist auch, dass für einen Betrieb in Küchen eine erhöhte Raumtemperatur angenommen wird.The room temperature is in particular 20 ° C. It may also be provided another common room temperature, for. 25 ° C. It is also possible that an increased room temperature is assumed for operation in kitchens.
Es können auch zwei oder mehr Beschichtungen vorgesehen sein. Dabei können die Beschichtungen gleichartig oder auch unterschiedlich sein, z. B. können mehrere verschiedene Beschichtungen mit einer unterschiedlichen Schichtdicke übereinander aufgetragen werden.It is also possible to provide two or more coatings. The coatings may be the same or different, z. For example, several different coatings with a different layer thickness can be applied one above the other.
Das Substrat ist dabei insbesondere ein Bauteil und/oder eine Baueinrichtung, wie z. B. eine Garraumwandung oder ein Backblech oder ein Gehäuseteil. Die Baueinrichtung kann dabei ein oder mehrere Bauteile umfassen, wie z. B. eine Garraumwandung mit Gargutträgern, Verschraubungen oder dergleichen. Möglich sind auch Teleskopauszüge, Grillroste, Blenden und/oder Scharniere. Bevorzugt ist das Substrat wenigstens teilweise aus einem metallischen Werkstoff und insbesondere aus Edelstahl und/oder einer Titanlegierung und/oder Eloxal und/oder Stahl ausgebildet. Möglich ist auch ein bimetallischer Werkstoff und/oder ein Verbundmaterial oder dergleichen.The substrate is in particular a component and / or a construction device, such. As a Garraumwandung or a baking sheet or a housing part. The construction device may comprise one or more components, such as. B. a cooking space with food supports, fittings or the like. Also possible are telescopic extensions, grills, screens and / or hinges. Preferably, the substrate is at least partially made of a metallic material and in particular made of stainless steel and / or a titanium alloy and / or anodized and / or steel. Also possible is a bimetallic material and / or a composite material or the like.
Insbesondere wird das Substrat im Wesentlichen durch Wärmeenergie wenigstens teilweise verformt und insbesondere gedehnt und/oder gestreckt. Die Wärmeenergie kann vor und/oder während des Beschichtungsprozesses zugeführt werden. Beispielsweise kann das Substrat während des Gasphasenabscheidungsverfahrens mit einer Heizquelle aufgeheizt werden. Dem Substrat kann auch durch die Gasphasenabscheidung als solche Wärmeenergie zugeführt werden. Dazu kann die Beschichtungsrate entsprechend erhöht werden, um die notwendige Prozesstemperatur zu erreichen. Das Substrat kann auch zuvor mit einer Heizquelle aufgewärmt und dann dem Gasphasenabscheidungsverfahren zugeführt werden, z. B. in einem temperierbaren Ofen.In particular, the substrate is at least partially deformed by thermal energy and in particular stretched and / or stretched. The heat energy can be supplied before and / or during the coating process. For example, the substrate may be heated with a heating source during the vapor deposition process. The substrate can also be supplied by the vapor deposition as such heat energy. For this purpose, the coating rate can be increased accordingly to achieve the necessary process temperature. The substrate may also be pre-heated with a heating source and then fed to the vapor deposition process, e.g. B. in a temperature-controlled oven.
Bevorzugt wird das Substrat unter Vakuumbedingungen auf Prozesstemperatur gebracht, um oxidative Veränderungen des Substrats zu verhindern. Das ist besonders bei Edelstahlmaterialien mit transparenter Beschichtung von Vorteil. Vorzugsweise erfolgt auch das Gasphasenabscheidungsverfahren unter Vakuum. Insbesondere erfolgen das Aufheizen und das Beschichten in einer vorzugsweisen gemeinsamen Vakuumkammer. Die Vakuumkammer kann beheizbar ausgebildet sein, z. B. mit einer elektrischen Widerstandsheizquelle und/oder einer Infrarotheizquelle. Das Substrat kann dabei auch selbst als elektrischer Widerstand dienen.Preferably, the substrate is brought to process temperature under vacuum conditions to prevent oxidative changes of the substrate. This is particularly advantageous for stainless steel materials with a transparent coating. Preferably, the vapor deposition process also takes place under vacuum. In particular, the heating and the coating take place in a preferably common vacuum chamber. The vacuum chamber may be formed heated, z. B. with an electrical resistance heating source and / or an infrared heater. The substrate can also serve as an electrical resistor itself.
Vorzugsweise beträgt die Prozesstemperatur wenigstens die vorgesehene Raumtemperatur zuzüglich 40% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Pyrolysetemperatur. Eine solche Prozesstemperatur ermöglicht eine Beschichtung, bei der auch bei besonders hohen Temperaturen keine Rissbildung durch Zugkräfte auftritt. Die Prozesstemperatur kann auch wenigstens die vorgesehene Raumtemperatur zuzüglich 35% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Pyrolysetemperatur betragen. Die Prozesstemperatur kann auch der Pyrolysetemperatur entsprechen. Möglich ist auch, dass die Prozesstemperatur höher als die Pyrolysetemperatur ausgebildet ist.Preferably, the process temperature is at least the intended room temperature plus 40% of the difference between the room temperature and the pyrolysis temperature. Such a process temperature allows a coating in which no cracking by tensile forces occurs even at very high temperatures. The process temperature may also be at least the intended room temperature plus 35% of the difference between the room temperature and the pyrolysis temperature. The process temperature may also correspond to the pyrolysis temperature. It is also possible that the process temperature is higher than the pyrolysis temperature.
Vorzugsweise beträgt die Pyrolysetemperatur wenigstens 400°C. Insbesondere liegt die Pyrolysetemperatur zwischen 430°C und 470°C. Es ist besonders bevorzugt, dass die Pyrolysetemperatur zwischen 440°C und 460°C beträgt. Die Pyrolysetemperatur kann auch 500°C oder mehr betragen. Im Sinne dieser Anmeldung ist die Pyrolysetemperatur die Temperatur, auf die ein Garraum des Gargeräts zur pyrolytischen Reinigung aufgeheizt wird, sodass die darin enthaltenen Verschmutzungen in geeigneter Weise wenigstens teilweise verbrannt werden können.Preferably, the pyrolysis temperature is at least 400 ° C. In particular, the pyrolysis temperature is between 430 ° C and 470 ° C. It is particularly preferred that the pyrolysis temperature is between 440 ° C and 460 ° C. The pyrolysis temperature may also be 500 ° C or more. For the purposes of this application, the pyrolysis temperature is the temperature to which a cooking chamber of the cooking appliance for pyrolytic cleaning is heated, so that the contaminants contained therein can be at least partially burned in a suitable manner.
Es ist möglich und bevorzugt, dass Substrat während Gasphasenabscheidungsverfahrens wenigstens zeitweise auf wenigstens eine Prozesstemperatur aus dem Temperaturbereich 200°C bis 300°C erhitzt wird. Eine solche Temperatur ist besonders vorteilhaft, weil das beschichtete Substrat besonders gut im Pyrolysebetrieb eingesetzt werden kann. Das Substrat kann auch auf eine Temperatur von wenigstens 100 °C erhitzt werden. Möglich sind auch Temperaturen von wenigstens 400 °C oder 500 °C oder auch 800°C oder mehr. Die Prozesstemperatur wird insbesondere an die Materialeigenschaften des Substrats angepasst, z. B. anhand der zu erwartenden Wärmeausdehnung des Substrats während des Pyrolysebetriebs. Zudem wird die Temperatur an die Toleranzfähigkeit der Beschichtung bezüglich auftretender Zugkräfte angepasst. Je empfindlicher die Beschichtung auf die Zugkräfte des sich ausdehnenden Substrats reagiert, desto enger kann die Prozesstemperatur an der Pyrolysetemperatur ausgerichtet sein.It is possible and preferred that substrate be heated at least temporarily to at least one process temperature from the temperature range 200 ° C to 300 ° C during the vapor deposition process. Such a temperature is particularly advantageous because the coated substrate can be used particularly well in pyrolysis. The substrate may also be heated to a temperature of at least 100 ° C. Also possible are temperatures of at least 400 ° C or 500 ° C or even 800 ° C or more. The process temperature is particularly adapted to the material properties of the substrate, for. B. based on the expected thermal expansion of the substrate during the pyrolysis operation. In addition, the temperature is adapted to the tolerance of the coating with respect to tensile forces occurring. The more sensitive the coating to the tensile forces of itself expansive substrate reacts, the closer the process temperature can be aligned to the pyrolysis temperature.
Insbesondere wird das Substrat wenigstens teilweise und wenigstens zeitweise vor dem Beschichtungsprozess einem Dehnungsprozess unterzogen. Bevorzugt wird das Substrat wenigstens teilweise und wenigstens zeitweise vor und während des Beschichtungsprozesses einem Dehnungsprozess unterzogen. Dabei ist der Dehnungsprozess so ausgelegt, dass die Ausmaße des gedehnten Substrates während des Beschichtungsprozesses wenigstens annähernd den Ausmaßen entsprechen, die das Substrat bei einer Ausdehnung bei einem späteren Betriebszustand annehmen wird.In particular, the substrate is subjected to a stretching process at least partially and at least temporarily before the coating process. Preferably, the substrate is at least partially and at least temporarily subjected to a stretching process before and during the coating process. In this case, the expansion process is designed so that the dimensions of the stretched substrate during the coating process at least approximately correspond to the dimensions that the substrate will assume upon expansion in a later operating state.
Bevorzugt ist, dass das Substrat bei dem Dehnungsprozess wenigstens teilweise mechanisch verformt und insbesondere mechanisch gedehnt und/oder gestreckt wird. Vorzugsweise ist die Verformung im Wesentlichen reversibel. Beispielsweise werden wenigstens zwei Endabschnitte des Substrats aufeinander zu gebogen. Dabei wird dann insbesondere die Seite beschichtet, welche eine konvexe Wölbung aufweist bzw. an welcher die Enden weiter auseinander stehen. Besonders bevorzugt erfolgt der Beschichtungsprozess auf einem durch mechanische Spannung und/oder thermischer Ausdehnung konvexen Bereich des Substrates. Insbesondere kehrt das Substrat nach dem Dehnungsprozess im Wesentlichen in eine Ausdehnung und/oder eine Gestalt zurück, welche das Substrat vor dem Dehnungsprozess aufwies. It is preferred that the substrate is at least partially mechanically deformed in the expansion process and in particular mechanically stretched and / or stretched. Preferably, the deformation is substantially reversible. For example, at least two end portions of the substrate are bent towards each other. In this case, in particular the side is coated, which has a convex curvature or on which the ends are further apart. The coating process is particularly preferably carried out on a region of the substrate that is convex by mechanical stress and / or thermal expansion. In particular, after the stretching process, the substrate substantially returns to an extent and / or shape that the substrate had before the stretching process.
Besonders bevorzugt wird das Substrat durch Kathodenzerstäubung und/oder Anodenzerstäubung beschichtet. Bevorzugt ist dabei die Sputterdeposition und/oder das Magnetronsputtern und/oder ein Sol-Gel-Verfahren und/oder Vakuumbeschichtungsprozesse oder vergleichbare Verfahren zur Auftragung von insbesondere dünnen Beschichtungen. Es ist auch möglich, dass zwei oder mehr der hier erwähnten Beschichtungsverfahren kombiniert werden.Particularly preferably, the substrate is coated by cathode sputtering and / or anode sputtering. Preference is given to sputter deposition and / or magnetron sputtering and / or a sol-gel process and / or vacuum coating processes or comparable processes for the application of, in particular, thin coatings. It is also possible that two or more of the coating methods mentioned here are combined.
Das Substrat kann durch chemische Gasphasenabscheidung bzw. durch ein CVD-Verfahren (engl. chemical vapour deposition) beschichtet werden. Möglich ist auch eine Beschichtung durch physikalische Gasphasenabscheidung bzw. durch ein PVD-Verfahren (engl. physical vapour deposition). The substrate can be coated by chemical vapor deposition or by a CVD method (chemical vapor deposition). Also possible is a coating by physical vapor deposition or by a PVD process (Physical Vapor Deposition).
Es ist auch möglich, dass die Beschichtung durch plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung und z B. ein PECVD-Verfahren (engl. plasma-enhanced chemical vapour deposition) auf das Substrat aufgetragen wird. Möglich ist auch ein PACVD-Verfahren (engl. plasma-assisted chemical vapour deposition) oder dergleichen.It is also possible for the coating to be applied to the substrate by means of plasma-assisted chemical vapor deposition and, for example, a PECVD process (plasma-enhanced chemical vapor deposition). Also possible is a PACVD process (plasma assisted chemical vapor deposition) or the like.
Solche Beschichtungen haben viele Vorteile, wie z. B. eine vergleichsweise hohe Schichtqualität, insbesondere in Hinblick auf die chemische Beständigkeit. Vorteilhaftweiser besteht zudem die Möglichkeit, das Verhältnis unterschiedlicher Bestandteile in der Beschichtung einfach und genau über die Gasmischung in der Vakuumbeschichtungsanlage einstellen zu können sowie die Möglichkeit, die Gasmischung und damit die Beschichtungszusammensetzung während der Beschichtung einfach über einen Massenfluss-Regler oder dergleichen verändern und so einfach Gradientenschichten herstellen zu können. Vorteilhaft ist zudem, dass auch extrem dünne Schichten herstellbar sind, z. B. von Monolagen über Nano- bis Mikrometer dicke Schichten. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, Schichten herzustellen, die die Substratkontur nachbilden und diese dabei im Wesentlichen nicht einebnen.Such coatings have many advantages, such as. B. a comparatively high layer quality, in particular with regard to the chemical resistance. Advantageously, there is also the possibility of being able to adjust the ratio of different constituents in the coating easily and accurately via the gas mixture in the vacuum coating system and the ability to simply change the gas mixture and thus the coating composition during the coating via a mass flow controller or the like and so easy To be able to produce gradient layers. Another advantage is that even extremely thin layers can be produced, for. B. monolayers over nano- to micrometer thick layers. Another advantage is the ability to produce layers that simulate the substrate contour and this essentially not level.
Insbesondere wird das Substrat im Gasphasenabscheidungsverfahren mit wenigstens einer Beschichtung mit einer Schichtdicke kleiner als 20 µm beschichtet. Möglich sind aber auch sehr dünne und insbesondere wenige Nanometer dicke Beschichtungen und/oder Monolayer bzw. Einzelschichten. Möglich sind auch dickere Beschichtungen.In particular, in the vapor deposition method, the substrate is coated with at least one coating having a layer thickness of less than 20 μm. But also very thin and in particular a few nanometers thick coatings and / or monolayer or single layers are possible. Also possible are thicker coatings.
Das erfindungsgemäße Gargerät ist mit einer pyrolytischen Reinigungsfunktion ausgestattet. Das Gargerät weist wenigstens eine Baueinrichtung auf. Die Baueinrichtung umfasst wenigstens ein Substrat mit wenigstens einem Oberflächenbereich, welcher wenigstens eine Beschichtung aufweist. Dabei ist die Beschichtung mittels eines Gasphasenabscheidungsverfahrens aufgetragen. Die Beschichtung steht wenigstens bis zu einer Substrattemperatur in Höhe einer vorgesehenen Raumtemperatur zuzüglich 25% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und einer Pyrolysetemperatur unter einer Druckspannung.The cooking appliance according to the invention is equipped with a pyrolytic cleaning function. The cooking appliance has at least one building device. The construction device comprises at least one substrate with at least one surface area which has at least one coating. The coating is applied by means of a vapor deposition process. The coating is at least up to a substrate temperature in the amount of an intended room temperature plus 25% of the difference between the room temperature and a pyrolysis temperature under a compressive stress.
Die erfindungsgemäße Gargerät hat viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist die Beschichtung, welche auch noch bei einer erhöhten Temperatur eine Druckspannung aufweist. Dadurch kann das beschichtete Substrat auch stärker erhitzt werden und sich ausdehnen, ohne dass sich in der Beschichtung eine unerwünschte Zugspannung aufbaut, welche zu Rissbildung und anderen Störungen im Gefüge der Beschichtung führen kann.The cooking appliance according to the invention has many advantages. A significant advantage is the coating, which even at an elevated temperature has a compressive stress. As a result, the coated substrate can also be heated to a greater extent and expand, without an undesirable tensile stress building up in the coating, which can lead to cracking and other disruptions in the microstructure of the coating.
Besonders bevorzugt ist, dass die Beschichtung wenigstens bis zu einer Substrattemperatur in Höhe einer vorgesehenen Raumtemperatur zuzüglich 40% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und einer Pyrolysetemperatur beträgt unter einer Druckspannung steht. Dabei weist die Beschichtung insbesondere bis zu dieser Substrattemperatur im Wesentlichen keine Zugspannungen auf. Insbesondere wirken bei diesen Substrattemperaturen keine Zugspannungen zwischen dem Substrat und der Beschichtung. Das hat den Vorteil, dass die Beschichtung auch bei hohen Temperaturen einer Pyrolysereinigung zuverlässig einsetzbar ist und keine Rissbildung zeigt. Insbesondere weist die Beschichtung bei einer Substrattemperatur von 200 °C noch eine Druckspannung auf. Die Beschichtung kann auch bei einer Substrattemperatur von 400 °C oder 500 °C oder mehr noch eine Druckspannung aufweisen.It is particularly preferred that the coating is at least up to a substrate temperature in the amount of an intended room temperature plus 40% of the difference between the room temperature and a pyrolysis temperature is under a compressive stress. In this case, the coating has essentially no tensile stresses, in particular up to this substrate temperature. In particular, no effect at these substrate temperatures Tensile stresses between the substrate and the coating. This has the advantage that the coating can be used reliably even at high temperatures of a pyrolysis and shows no cracking. In particular, the coating still has a compressive stress at a substrate temperature of 200 ° C. The coating may still have a compressive stress even at a substrate temperature of 400 ° C or 500 ° C or more.
Insbesondere ist die Beschichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, das Substrat vor Korrosion und/oder thermischer Korrosion und/oder Anlaufen zu schützen. Insbesondere ist die Beschichtung im Wesentlichen gasdiffusionsdicht ausgebildet. Die Beschichtung ist vorzugsweise dazu geeignet und ausgebildet, Sauerstoff vom Substrat abzuhalten. Dabei kann die Beschichtung als eine glasartige und/oder keramikartige Beschichtung oder dergleichen ausgebildet sein, wie z. B. eine Siliziumoxid-(SiOx, SiOxCy, SiOxCyHz)Beschichtung. Die Beschichtung kann wenigstens teilweise transparent ausgebildet sein. Es ist möglich und bevorzugt, dass die Beschichtung wenigstens teilweise durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren aufgetragen wird.In particular, the coating is suitable and designed to protect the substrate from corrosion and / or thermal corrosion and / or tarnishing. In particular, the coating is substantially gas-diffusion-tight. The coating is preferably adapted and configured to prevent oxygen from the substrate. In this case, the coating may be formed as a glassy and / or ceramic-like coating or the like, such. Example, a silica (SiOx, SiOxCy, SiOxCyHz) coating. The coating may be formed at least partially transparent. It is possible and preferred that the coating is at least partially applied by the method of the invention described above.
Vorzugsweise besteht das Substrat wenigstens teilweise aus wenigstens einem metallischen Material, wie z. B. Edelstahl, Stahl, Titan, Eloxal oder dergleichen. Möglich sind aber auch andere Materialien. Durch das Ausbleiben von Rissbildungen auch bei höheren Temperaturen bleibt die Beschichtung selbst bei Pyrolysetemperaturen gasdiffusionsdicht. Das hat den Vorteil, dass damit beschichtetes Edelstahl einer Pyrolysereinigung unterzogen werden kann, ohne das es anläuft.Preferably, the substrate consists at least partially of at least one metallic material, such as. As stainless steel, steel, titanium, anodized or the like. But possible are other materials. Due to the absence of cracking even at higher temperatures, the coating remains gas-diffusion-tight even at pyrolysis temperatures. This has the advantage that coated stainless steel can be subjected to a pyrolysis without it starts.
Besonders bevorzugt ist die Beschichtung hitzebeständig ausgebildet. Vorzugweise hält die Beschichtung Temperaturen bis zu 250 °C oder auch bis zu 500°C oder mehr stand und hält dabei Sauerstoff vom Substrat ab. Insbesondere ist die Beschichtung hitzebeständig für bei Gargeräten üblichen Temperaturen und bevorzugt auch für Temperaturen bis 500 °C und/oder Temperaturen, wie sie beim Pyrolysebetrieb eines Gargerätes auftreten können.Particularly preferably, the coating is formed heat-resistant. Preferably, the coating withstands temperatures up to 250 ° C or even up to 500 ° C or more, while keeping oxygen from the substrate. In particular, the coating is heat-resistant for cooking appliances usual temperatures and preferably also for temperatures up to 500 ° C and / or temperatures as they can occur during the pyrolysis of a cooking appliance.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die Beschichtung erst bei einer Substrattemperatur größer als die Raumtemperatur zuzüglich 75% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Pyrolysetemperatur unter einer Zugspannung steht. Die Beschichtung kann auch erst bei einer Substrattemperatur, welche der Pyrolysetemperatur entspricht, eine Zugspannung aufweisen. Die Beschichtung kann auch erst bei einer Substrattemperatur von über 500°C eine Zugspannung aufweisen. Vorzugsweise weist die Beschichtung keine signifikanten und insbesondere keinerlei Zug- und Druckspannungen bei einer Substrattemperatur auf, welche der Prozesstemperatur entspricht, die während des Auftragens der Beschichtung durch das Gasphasenabscheidungsverfahren vorherrschte. Insbesondere nimmt die Druckspannung der Beschichtung bei Zunahme der Substrattemperatur und/oder bei einer Ausdehnung des Substrates ab.It is also preferable that the coating is under tensile stress only at a substrate temperature higher than the room temperature plus 75% of the difference between the room temperature and the pyrolysis temperature. The coating can also have a tensile stress only at a substrate temperature which corresponds to the pyrolysis temperature. The coating may also have a tensile stress only at a substrate temperature of over 500 ° C. Preferably, the coating has no significant and in particular no tensile and compressive stresses at a substrate temperature corresponding to the process temperature prevailing during the deposition of the coating by the vapor deposition process. In particular, the compressive stress of the coating decreases as the substrate temperature increases and / or as the substrate expands.
Es ist bevorzugt, dass bei einer Substrattemperatur kleiner als die Raumtemperatur zuzüglich 25% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Pyrolysetemperatur wenigstens ein Teil der Beschichtung auf einem im Wesentlichen konvexen Bereich des Substrates vorgesehen ist. Insbesondere ist wenigstens ein Teil der Beschichtung auf dem konvexen Bereich des Substrates vorgesehen, wenn die Substrattemperatur kleiner als die Raumtemperatur zuzüglich 40% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Pyrolysetemperatur beträgt. Es kann auch wenigstens ein Teil der Beschichtung auf dem konvexen Bereich des Substrates vorgesehen sein, wenn die Substrattemperatur kleiner oder gleich der Pyrolysetemperatur ist. Insbesondere weist die Beschichtung im konvexen Bereich des Substrates eine Druckspannung auf. Das hat den Vorteil, dass bei dem Bauteil in diesem Temperaturbereich keine Rissbildung durch Zugspannungen auftritt.It is preferable that at a substrate temperature lower than the room temperature plus 25% of the difference between the room temperature and the pyrolysis temperature, at least a part of the coating is provided on a substantially convex portion of the substrate. In particular, at least a part of the coating is provided on the convex portion of the substrate when the substrate temperature is less than the room temperature plus 40% of the difference between the room temperature and the pyrolysis temperature. Also, at least a part of the coating may be provided on the convex portion of the substrate when the substrate temperature is less than or equal to the pyrolysis temperature. In particular, the coating has a compressive stress in the convex region of the substrate. This has the advantage that no cracks occur due to tensile stresses in the component in this temperature range.
Bevorzugt ist auch, dass bei einer Substrattemperatur größer als die Raumtemperatur zuzüglich 75% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und der Pyrolysetemperatur wenigstens ein Teil der Beschichtung auf einem im Wesentlichen planen oder konkaven Bereich des Substrates vorgesehen ist. Insbesondere ist wenigstens ein Teil der Beschichtung auf einem im Wesentlichen planen oder konkaven Bereich des Substrates vorgesehen, wenn die Substrattemperatur größer oder gleich als die Pyrolysetemperatur ist. Die Beschichtung im konkaven Bereich des Substrates kann eine Zugspannung aufweisen. Dabei kann das Substrat z. B. ein Bauteil sein, welches sich durch Wärmezufuhr wenigstens teilweise verformt, wobei durch die Verformung wenigstens ein Bereich, Abschnitt, Seite und/oder Fläche wenigstens teilweise eine im Wesentlichen konkave Form und/oder Wölbung annimmt. Insbesondere bleibt die dabei auftretende Zugspannung unter dem Grenzwert für eine beginnende Rissbildung (Kohäsion).It is also preferable that at a substrate temperature higher than the room temperature plus 75% of the difference between the room temperature and the pyrolysis temperature, at least a part of the coating is provided on a substantially planar or concave area of the substrate. In particular, at least a portion of the coating is provided on a substantially planar or concave portion of the substrate when the substrate temperature is greater than or equal to the pyrolysis temperature. The coating in the concave region of the substrate may have a tensile stress. In this case, the substrate z. B. be a component which is at least partially deformed by heat, wherein at least partially a substantially concave shape and / or curvature by deformation at least one area, section, side and / or surface assumes. In particular, the tensile stress occurring under the threshold for incipient cracking (cohesion) remains.
Vorzugsweise ist die Baueinrichtung für ein Gargerät vorgesehen, wie z. B. ein Elektro- oder Gasbackofen, Dampfgarer, Kombidampfgarer, eine Mikrowelle mit oder ohne Grill und/oder eine Kocheinrichtung. Dabei ist das Substrat wenigstens ein Teil eines Bauteils, welches dafür vorgesehen und ausgebildet ist, beim Betrieb des Gargerätes auf wenigstens 100 °C erhitzt zu werden. Möglich sind auch 200 °C oder 400°C oder 500 °C oder mehr. Besonders bevorzugt das Substrat dazu geeignet und ausgebildet, beim Betrieb des Gargerätes auf die Pyrolysetemperatur erhitzt zu werden.Preferably, the construction device is provided for a cooking appliance, such. As an electric or gas oven, steamer, combi steamer, a microwave grill with or without and / or a cooking facility. In this case, the substrate is at least a part of a component which is provided and designed to be heated during operation of the cooking appliance to at least 100 ° C. Also possible are 200 ° C or 400 ° C or 500 ° C or more. Particularly preferably, the substrate is suitable and designed to be heated to the pyrolysis temperature during operation of the cooking appliance.
Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung ist insbesondere zur Beschichtung einer Baueinrichtung für ein pyrolysefähiges Gargerät vorgesehen und umfasst wenigstens eine Beschichtungseinrichtung zum Auftragen der Beschichtung auf ein Substrat. Dabei ist die Beschichtungseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet ist, die Beschichtung mittels eines Gasphasenabscheidungsverfahrens aufzutragen. Die Beschichtungseinrichtung umfasst wenigstens eine Dehneinrichtung mit wenigstens einer Heizquelle zur reversiblen Dehnung des Substrats durch Wärme.The coating device according to the invention is provided, in particular, for coating a construction device for a cooking device capable of pyrolysis, and comprises at least one coating device for applying the coating to a substrate. In this case, the coating device is suitable and designed to apply the coating by means of a vapor deposition method. The coating device comprises at least one stretching device with at least one heating source for reversibly stretching the substrate by heat.
Die erfindungsgemäße Beschichtungsvorrichtung hat viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Dehneinrichtung mit wenigstens einer Heizquelle. Damit kann das Substrat erhitzt und somit reversibel gedehnt werden. Wird das gedehnte Substrat mit der Beschichtungsvorrichtung beschichtet und anschließend wieder abgekühlt und auf die ursprünglichen Ausmaße zurückgebracht, steht die Beschichtung unter einer Druckspannung. Das hat den Vorteil, dass bei einem erneuten Erwärmen des beschichteten Substrats bis zu einer bestimmten Temperatur keine Zugspannungen in der Beschichtung auftreten. Mit der Beschichtungsvorrichtung können daher besonders vorteilhaft Substrate mit gasdichten, mechanisch belastbaren und insbesondere unelastischen glas- oder keramikartigen Materialien beschichtet werden, welche beim Betrieb erhitzt werden, z. B. Bauteile wie Garraumwandungen oder dergleichen.The coating device according to the invention has many advantages. A significant advantage provides the stretching device with at least one heat source. Thus, the substrate can be heated and thus reversibly stretched. When the stretched substrate is coated with the coater and then cooled and returned to its original dimensions, the coating is under compressive stress. This has the advantage that when a renewed heating of the coated substrate up to a certain temperature no tensile stresses occur in the coating. With the coating device substrates can therefore be coated particularly advantageously with gas-tight, mechanically loadable and in particular inelastic glass or ceramic-like materials which are heated during operation, for. B. components such as cooking chamber walls or the like.
Bevorzugt eignet sich die Beschichtungsvorrichtung für den Einsatz bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Haushaltgerätebaueinrichtung, insbesondere für ein Gargerät. Die Beschichtungseinrichtung umfasst insbesondere eine vakuumierbare Kammer zur Aufnahme des Substrats während des Gasphasenabscheidungsverfahrens. Dabei ist die Heizquelle vorzugsweise dazu geeignet und ausgebildet, das Substrat in der Kammer zu erhitzen. Die Heizquelle kann auch in der Kammer angeordnet sein. The coating device is preferably suitable for use in the above-described method according to the invention for producing a household appliance construction device, in particular for a cooking appliance. In particular, the coating device comprises a vacuumable chamber for receiving the substrate during the vapor deposition process. In this case, the heat source is preferably suitable and designed to heat the substrate in the chamber. The heating source may also be arranged in the chamber.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert wird.Further advantages and features of the present invention will become apparent from the embodiment, which will be explained below with reference to the accompanying figures.
In den Figuren zeigen:In the figures show:
Die
Die Baueinrichtung
Das Gargerät
Die Beschichtung
Die Beschichtung
Die Wandung
Beispielsweise ergibt sich die bei der Gasphasenabscheidung eingestellte Prozesstemperatur aus einer vorgegebenen Raumtemperatur zuzüglich 40% der Differenz zwischen der Raumtemperatur und einer Pyrolysetemperatur. Bei einer Raumtemperatur von 20°C und einer beispielhaften Pyrolysetemperatur von 460°C beträgt die Differenz 440°C. Dabei entsprechen 40% dann 176°C. Zuzüglich der Raumtemperatur von 20°C ergibt sich somit eine einzustellende Prozesstemperatur von 196°C. Eine solche Prozesstemperatur hat den Vorteil, dass eine derart beschichtete Wandung
Bei dem hier gezeigten Gargerät
Die
Das Auftragen der Beschichtung
Das Vakuum hat aber auch den Vorteil, dass das Substrat während der Beschichtung keiner oxidativen Atmosphäre ausgesetzt ist. Das ist besonders entscheidend, wenn z. B. Edelstahl als Substrat bei hohen Temperaturen beschichtet wird, da somit ein Anlaufen bzw. Verfärben des Substrats vermieden wird. Wird das Substrat bei der Beschichtung beispielsweise unter Atmosphärendruck erwärmt (z. B. bei Sol-Gel-Verfahren), wird die Beschichtung vorzugsweise unter Schutzgasatmosphäre (z. B. eine Stickstoffatmosphäre) aufgebracht, um eine Substratoxidation zu verhindern.However, the vacuum also has the advantage that the substrate is not exposed to any oxidative atmosphere during the coating. This is particularly important if z. B. stainless steel is coated as a substrate at high temperatures, since thus tarnishing or discoloration of the substrate is avoided. For example, if the substrate is heated under atmospheric pressure during coating, for example in sol-gel processes, the coating is preferably applied under a protective gas atmosphere (eg a nitrogen atmosphere) in order to prevent substrate oxidation.
Die Beschichtungseinrichtung
Während des Beschichtungsprozesses befindet sich das zu beschichtende Substrat
In der
Die Heizquelle
Es kann auch vorteilhaft sein, die Temperatur des Substrats
Ein Teil des verdampften Materials hat sich hier auf dem Substrat
Die
Die
In der
Die Beschichtung
Wird das Substrat
Wird das Substrat weiter erhitzt, beispielsweise bei einem Pyrolysebetrieb in einem Gargerät
Wenn eine noch höhere Betriebstemperatur zu erwarten ist, wird die Prozesstemperatur während des Gasphasenabscheidungsverfahrens einfach entsprechend erhöht und somit der zu erwartenden Betriebstemperatur angepasst. Das erfindungsgemäße Verfahren hat somit den Vorteil, dass ein unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizient von Substrat
Dazu muss die Beschichtung
Es reicht aber auch aus, wenn die Druckspannung bei Raumtemperatur nur gerade so groß ist, dass die Zugspannung an der Beschichtung
Im Falle von z. B. Siliziumoxid-(SiOx, SiOxCy, SiOxCyHz)Beschichtungen kann durch Substraterwärmung auf eine Prozesstemperatur von etwa 200 bis 250°C während des Gasphasenabscheidungsverfahrens die spätere maximale Einsatztemperatur der Beschichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Baueinrichtung construction facility
- 22
- Substrat substratum
- 33
- Gargerät Cooking appliance
- 44
- Beschichtung coating
- 55
- Bedieneinrichtung operating device
- 1111
- Bauteil component
- 1212
- Oberflächenbereich surface area
- 1313
- Garraum oven
- 2121
- Wandung wall
- 2222
- Länge length
- 2323
- Tür door
- 3131
- Gargutträgeraufnahme Gargutträgeraufnahme
- 3232
- Länge length
- 4242
- konkaver Bereich concave area
- 5252
- konvexer Bereich convex area
- 100100
- Beschichtungsvorrichtung coater
- 101101
- Beschichtungseinrichtung coater
- 102102
- Dehneinrichtung stretcher
- 112112
- Heizquelle heating source
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015100015.6A DE102015100015A1 (en) | 2015-01-05 | 2015-01-05 | Pyrolysis-capable cooking appliance and method of manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015100015.6A DE102015100015A1 (en) | 2015-01-05 | 2015-01-05 | Pyrolysis-capable cooking appliance and method of manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015100015A1 true DE102015100015A1 (en) | 2016-07-07 |
Family
ID=56133420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015100015.6A Pending DE102015100015A1 (en) | 2015-01-05 | 2015-01-05 | Pyrolysis-capable cooking appliance and method of manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015100015A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4083513A1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-11-02 | Miele & Cie. KG | System comprising a cooking device with a cooking oven and an extractor hood, and method for operating the system |
-
2015
- 2015-01-05 DE DE102015100015.6A patent/DE102015100015A1/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP4083513A1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-11-02 | Miele & Cie. KG | System comprising a cooking device with a cooking oven and an extractor hood, and method for operating the system |
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