DE19509497C1 - Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenstruktur auf einer Bügeleisensohle oder einem Bügeleisenschuh - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenstruktur, insbesondere Beschriftung, auf einer Bügeleisensohle oder einem Bügeleisenschuh gemäß Anspruch 1 sowie eine Bügeleisensohle oder einen Bügeleisenschuh mit den Merkmalen des Patentanspruches 7.

Bügeleisensohlen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung unterliegen beim Bügeln einer Abnutzung ihrer Oberfläche. Zum abrasiven und korrosiven Schutz von Oberflächen werden Eloxalschichten auf der Oberfläche der Bügeleisensohle erzeugt. Diese Eloxalschicht, die eine oxidierte Aluminiumschicht ist, kann sowohl als Standard­ eloxal als auch Harteloxalschicht ausgebildet sein. Für Bügeleisensohlen wird eine Harteloxalschicht oder eine SHC-Beschichtung (Super-Hard-Coat) bevorzugt, die eine Härte von mindestens 450 HV 0,5 aufweist. Eine derartige Beschichtung durch Eloxieren von Bügelsohlen ist in dem Prospekt der Firma AHC Oberflächentechnik Friebe & Reininghaus GmbH, ausgegeben 1994 mit dem Titel "Hart-Coat, Oberflächenschutz für Aluminiumwerkstoffe", beschrieben.

Bei diesen Harteloxalschichten zeigt sich, daß beim Aufbau einer derartigen Schicht im Eloxalbad als Folge eines Spannungsabbaus die Harteloxalschicht in viele kleine Inseln zerbricht, was jedoch ohne Auswirkungen bleibt, wenn die Schicht nicht weiter behandelt wird. Bei der chemischen oder mechanischen Bearbeitung einer derartig beschichteten Bügeleisensohle zum Aufbringen einer Beschriftung, Kennung oder dgl. können sich diese Inseln jedoch in ihrer Gesamtheit lösen oder abplatzen, wodurch undefinierte Randbereiche zwischen bearbeiteten und nicht bearbeiteten Schichten entstehen, die insbesondere bei einer Beschriftung zu einem verschwommenen oder unklaren Schriftbild führen.

Bei dem vorliegenden Gegenstand wird die Eloxalschicht mit einem Laser wenigstens teilweise abgetragen. Eine solche Vorgehensweise zur Beschriftung einer eloxierten Oberfläche ist bereits beschrieben in US-PS 4,806,730, in der ein eloxiertes Gehäuse aus Aluminium mittels eines Lasers beschriftet wird.

Das Abtragen der Eloxalschicht mit dem Laser zur Erzeugung einer Oberflächenstruktur, wie beispielsweise einer Beschriftung oder Kennzeichnung auf einer Bügeleisensohle, ermöglicht eine gezielte und kontrollierte Bearbeitung, mit der die Eloxalschicht bezüglich der Schichtdicke und/oder auch in definierten Formen, wie beispielsweise Linien oder Flächen partiell oder ganz abgetragen werden kann. Dabei können die Inseln des Eloxals ohne Abplatzeffekt durchtrennt werden, so daß scharfe Konturen der bearbeiteten Flächen gegenüber der verbleibenden Eloxalschicht erzeugt werden können. Dies ist insbesondere bei einer Beschriftung mit feinen Linien auf der Bügeleisensohle von Bedeutung. Ferner können durch dieses Verfahren auch Geschäftsabzeichen, Firmenlogos, Grafiken oder dgl., die häufig feine und nah zueinender beabstandete Linien aufweisen, in einer hochwertigen Qualität aufgebracht werden. Zudem kann durch besondere Linien- bzw. Flächenstrukturen oder dgl. der ästhetische Gesamteindruck der Bügeleisensohle verbessert werden. Es ist dabei ersichtlich, daß die Erfindung auch dann zum Einsatz kommen kann, wenn das Bügeleisen aus einem Bügeleisenschuh besteht, der mit einer Eloxalschicht versehen wird und wobei diese Eloxalschicht die Bügelfläche bildet. Die Erfindung ist also nicht auf eine Ausführungsform beschränkt, bei der an einem Bügeleisenschuh eine Bügeleisensohle befestigt wird.

Die Eloxalschicht der Bügeleisensohle wird fast vollständig bis auf das Trägermaterial der Bügeleisensohle abgetragen, so daß gerade noch eine minimale Eloxalschicht auf der Trägerschicht zurückbleibt, die jedoch nicht durchgängig ausgebildet sein muß. Durch diese Eloxalschicht kann sich eine Umwandlungsschicht bilden, die vorzugsweise u. a. aus Aluminiumoxid, Aluminium sowie eingelagerten Stickstoff besteht. Dadurch kann auf der bearbeiteten Fläche der Bügeleisensohle eine korrosionshemmende Schicht aufgebaut werden, die eine verschleißfeste Ausbildung z. B. einer Beschriftung und somit eine hohe Betriebsdauer der beschichteten Bügeleisensohle ermöglicht.

Der Laser kann zum Abtragen der Eloxalschicht vorteilhafterweise in einem Leistungsbereich von 25 bis 150 Watt betrieben werden, wobei der Vorschub im Bereich von 150 bis 700 mm/s und die Impulsfrequenz zwischen 5 bis 20 kHz liegen kann. Dadurch kann ein fast vollständiger Abtrag der Schichtdicke herstellbar sein, wobei die Schichtdicke der Eloxalschicht im Bereich zwischen 25 µm bis 70 µm liegt. Bei diesen Parametern des Lasers kann eine Umwandlungsschicht mit einer Schichtdicke im Bereich von 20 nm bis 400 nm erzeugt werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Laser auf einen auf der Oberfläche der Bügeleisensohle liegenden Brennfleck von 40 µm bis 500 µm, vorzugsweise 50 µm bis 400 µm für den Schichtdickenabtrag fokussierbar ist. Diese Einstellbarkeit ermöglicht die Erzeugung von feinen Strukturen, mit denen eine filigrane Oberflächenstruktur erzeugt werden kann und der Bügeleisensohle dadurch einen hochwertigen Gesamteindruck verleihen kann. Durch diese Fokussierung kann das Ausbrechen der Inseln innerhalb der Harteloxalschicht selbst dann unterbunden werden, wenn der Randbereich der aufzubringenden Struktur in etwa parallel zu einem Randbereich der Insel des Harteloxals liegt oder nur eine geringe Restfläche der Insel auf der Bügeleisensohle verbleibt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Laser auf Parameter einstellbar ist, wie beispielsweise Leistung, Impuls, Frequenz und/oder Vorschub, die in Abhängigkeit auf die abzutragende Schichtdicke abgestimmt werden. Somit lassen sich der Abtrag der Schichtdicke an die unterschiedliche Härte der Harteloxalschicht als auch an deren Schichtdicke anpassen. Ferner kann durch die Vorschubgeschwindigkeit ein Schriftbild von durch den Laser erzeugten Oberflächen­ strukturen auf der Bügeleisensohle bestimmt werden. Es ist auch vorstellbar, daß während des Abtrags der Eloxalschicht die Parameter verändert werden, so daß unterschiedliche Schichtdicken abgetragen werden, wodurch wiederum optische Effekte bei der Herstellung einer Oberflächenstruktur erzielt werden können. Die Parameter können beispielsweise derart eingestellt sein, daß zunächst nur ein geringer Teil der Eloxalschicht abgetragen wird, wobei dann der Abtrag ständig zunimmt, so daß die Eloxalschicht bis auf das Trägermaterial oder auch das Trägermaterial selbst, also das Aluminium oder die Aluminiumlegierung, abgetragen wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß durch die auf die Schichtdicke abgestimmten Parameter der Eloxalschicht ein Übergangsbereich zwischen der Eloxalschicht und der bearbeiteten Fläche hergestellt wird. Dieser Übergangsbereich weist einen fließenden Übergang von der bearbeiteten Fläche auf die Oberfläche der nicht bearbeiteten Eloxalschicht auf, so daß eine grat- und/oder kantenfreie Form geschaffen werden kann. Dies hat den Vorteil, daß die Grenzbereiche der Eloxalschicht verschleißfester sind. Zudem kann somit beim Bügelvorgang das Bügelgut nicht beschädigt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Übergangsbereich zwischen der bearbeiteten Fläche durch den Laser und der Oberfläche der Eloxalschicht einen Flankenwinkel aufweist, der vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen 5° bis 85° liegt. Die Übergänge zwischen der bearbeiteten Fläche und der Oberfläche der Eloxalschicht sind fließend ausgebildet.

Zur Durchführung des Verfahrens hat sich als besonders vorteilhaft ein Nd-YAG-Laser gezeigt, der auf die einzelnen Parameter einstellbar ist. Damit ist ein Abtragen der Eloxalschicht ohne Abplatzeffekte möglich. Gleichzeitig kann im Randbereich der Eloxalschicht ein gegenüber der bearbeiteten Fläche ausbildeter Übergangsbereich mit einem Flankenwinkel herstellbar sein. Ferner kann sich eine Umwandlungsschicht als Korrosionsschicht ausbilden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bügeleisensohle,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht auf den Bereich X gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie 1-1 in Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Bügeleisensohle 111 dargestellt. Diese Bügeleisensohle 111 weist eine Eloxalschicht 112 auf. Diese Eloxalschicht 112 kann als Standardeloxalschicht oder als Harteloxalschicht ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, anstelle der Eloxalschicht 112 eine SHC-Beschichtung (Super-Hard-Coat SHC) vorzusehen. Diese Eloxalschicht 112 weist Linien 113 auf, die mit einem Laser durch Abtragen der Eloxalschicht 112 hergestellt sind. Diese beispielhaft dargestellten Linien 113 können in ihrer Form und Größe beliebig ausgebildet sein. Es kann mit dem Laser auch ein Abtragen von größeren Flächen der Eloxalschicht 112 erfolgen. Die unterschiedlichen Farben der Materialien ermöglichen die Erzeugung der optischen Effekte.

In Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereiches X dargestellt. Die Eloxalschicht 112 besteht aus mehreren Inseln 214, die nach der Erzeugung einer Harteloxalschicht im Eloxalbad aufgrund des Spannungsabbaus entstehen. Derartige Inseln 214 der Eloxalschicht 112 neigen beim Abtragen der Eloxalschicht 112 zum Ausbrechen oder Abplatzen, so daß ein undefinierter Randbereich bzw. eine unscharfe Linienstruktur entstehen würde.

Der Laser ist zur Erzeugung der Linie 213 auf die Art des Abtrags und die abzutragende Schichtdicke abgestimmt. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß bei einer Schichtdicke der Eloxalschicht 112 von 25 bis 70 µm der Laser im Leistungsbereich zwischen 25 und 150 Watt betrieben wird, wobei ein Vorschub im Bereich von 150 bis 700 mm/s liegt und eine Impulsfrequenz zwischen 5 bis 20 kHz eingestellt ist. Bei derartigen Parametern kann eine konturenscharfe Linie 213 durch Abtragen der Eloxalschicht 112 erzeugt werden. Zur Einstellung der Breite der Linie 213 ist der Laser fokussierbar, wobei vorteilhafterweise der Laser auf einen Brennfleck von 40 bis 500 µm fokussiert ist. Diese Einstellung unterstützt die konturenscharfe Ausbildung und verhindert ein Ausbrechen bzw. Abplatzen der Inseln 214 innerhalb der Eloxalschicht 112, so daß sehr feine Linien 213 unabhängig von dem Bahnverlauf herstellbar sind. Somit können auch Zick-Zack-Linien oder parallel sehr eng zueinander beabstandete Linien 213 erzeugt werden.

In Fig. 3 ist eine schematische Schnittdarstellung entlang der Linie 1-1 der Fig. 1 dargestellt. Die Bügeleisensohle 311, die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, ist mit einer Eloxalschicht 312 überzogen. Die Eloxalschicht 312 weist links und rechts der erzeugten Linie 313 einen Übergangsbereich 315 auf. Durch die Abstimmung der Parameter des Lasers und insbesondere durch die Fokussierung des Lasers auf einen Brennfleck kann der Randbereich in einem Flankenwinkel a ausgebildet sein, der im Bereich zwischen 5 und 85 Grad liegt. Dadurch kann von einer bearbeiteten Fläche 317 der Linie 313 ein sanfter Übergang auf die Oberfläche der Eloxalschicht 312, also auf die zum Bügelgut weisende Fläche, geschaffen werden. Durch diesen sanften Übergangsbereich wird das Bügelgut nicht beeinträchtigt und das Bügeleisen gleitet weiterhin leicht auf dem Bügelgut.

Zudem ist der Randbereich der Eloxalschicht 312 gegenüber den äußeren Einflüssen widerstandsfähiger und somit verschleißfest ausgebildet.

Desweiteren ist vorteilhaft, daß bei der Herstellung der Linie 313 die Eloxalschicht 312 nicht vollständig abgetragen wird, sondern eine minimale Schichtdicke auf der bearbeiteten Fläche 317 der Bügeleisensohle 311 belassen wird, so daß sich eine Umwandlungsschicht ausbilden kann, die als Korrosionsschutzschicht wirkt. Diese Umwandlungsschicht besteht im wesentlichen aus Aluminiumoxid, Aluminium sowie eingelagertem Stickstoff. Diese Umwandlungsschicht bewirkt, daß eine Schutzschicht auf der bearbeiteten Fläche 317 der Linie 313 vorliegt, obwohl ein fast vollständiger Abtrag der Eloxalschicht 312 erfolgt ist, so daß die Bügeleisensohle 311 weiterhin geschützt und verschleißfest ausgebildet ist.

Die Herstellung der Linie 313 mit einem Laser kann insbesondere zur Herstellung einer Beschriftung, Geschäftsabzeichen oder dgl. bzw. zur Herstellung von Strukturen bzw. Flächen einsetzbar sein, mit Hilfe derer der ästhetische Gesamteindruck der Bügeleisensohle verbessert werden kann. Zudem kann dadurch für den Verbraucher ein Hinweis gegeben sein, daß es sich hier um eine Originalware handelt, die mit einer besonders charakteristischen Kennzeichnung versehen ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer Oberflächenstruktur, insbesondere Beschriftung, auf einer Bügeleisensohle oder einem Bügeleisenschuh, deren Bügelfläche eine Eloxalschicht (112, 312) aus eloxiertem Aluminium oder aus einer eloxierten Aluminiumlegierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eloxalschicht (112, 312) mit einem Laser zur Bildung wenigstens einer Linie (113, 313) fast vollständig abgetragen wird, und daß durch die in der bearbeiteten Fläche (317) verbleibende Eloxalschicht (312) eine zumindest aus Aluminiumoxid, Aluminium oder Aluminiumlegierung und eingelagertem Stickstoff bestehende Umwandlungsschicht gebildet wird, die eine Korrosionsschutzschicht mit einer Schichtdicke von 20 nm bis 400 nm bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser auf einen auf der Oberfläche der Bügeleisensohle (111, 311) oder des Bügeleisenschuhs liegenden Brennfleck von 40 µm bis 500 µm für den Abtrag der Eloxalschicht (112, 312) fokussiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit der abzutragenden Schichtdicke der Eloxalschicht (112, 312) einzelne Parameter des Lasers, wie Leistung, Impuls, Frequenz, Vorschub, aufeinander abgestimmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die auf die Schichtdicke der Eloxalschicht (312) abgestimmten Parameter ein Übergangsbereich (315) zwischen der Eloxalschicht (312) und einer bearbeiteten Fläche (317) einer Linie (313) hergestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (315) zur bearbeiteten Fläche (317) einen Flankenwinkel (α) zwischen 5 Grad und 85 Grad einschließt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenstruktur der Eloxalschicht (112, 312) mit einem Nd-YAG-Laser hergestellt wird.

7. Bügeleisensohle oder Bügeleisenschuh mit einer Bügelfläche, die eine Eloxalschicht (112, 312) bildet, die eine durch Laser-Abtrag erzeugte Oberflächenstruktur, vorzugsweise eine Beschriftung, aufweist, deren in der bearbeiteten Fläche (317) verbleibende Eloxalschicht (312) eine zumindest aus Aluminiumoxid, Aluminium, oder einer Aluminiumlegierung und eingelagertem Stickstoff bestehende Umwandlungsschicht bildet, die eine Korrosionsschutzschicht mit einer Schichtdicke von 20 nm bis 400 nm bildet.

8. Bügeleisensohle oder Bügeleisenschuh nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (315) zwischen der Eloxalschicht (312) und der bearbeiteten Fläche (317) einer Linie (313) der Oberflächenstruktur einen Flankenwinkel α zwischen 5 Grad und 85 Grad aufweist.