DE19724991C2

DE19724991C2 - Verfahren zum Herstellen von emaillierten Muffelblechen für Pyrolyseherde

Info

Publication number: DE19724991C2
Application number: DE1997124991
Authority: DE
Inventors: Willi Gebhardt
Original assignee: AEG Hausgeraete GmbH
Current assignee: AEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1997-06-13
Filing date: 1997-06-13
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2017-06-14
Also published as: DE19724991A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Muffelblechs für eine Ofenmuffel eines mit ei ner Pyrolysefunktion ausgestatteten Herden.

Zum Emaillieren von Stahlblechen für Haushaltsherde wird auf die Oberfläche eines Stahlbleches ein Emailmaterial aufgebracht und anschließend eingebrannt. Zum Aufbringen des Emails auf die Metalloberfläche sind in serienmäßigen Produktionen die folgenden Emailauftragsverfahren bekannt:

- Elektrotauchemaillierung (Elektrophorese)
- pulverelektrostatischer Emailauftrag
- naßelektrostatischer Emailauftrag
- Fluten
- Tauchen
- Spritzen

Beim pulverelektrostatischen Emailauftrag (PUESTA), auch elektrostatischer Pulverauftrag genannt, wird ein Emailpul ver in einem elektrischen Feld auf die Metalloberfläche aufgebracht.

Aus DE 39 36 284 A1 ist ein pulverelektrostatisches Email lierverfahren bekannt, bei dem kupferoxid- und kobaltoxid haltige Emailpulver mit einer Elektrostatikpistole unter Anlegen von 70 kV Spannung auf entfettete, ungebeizte Stahlbleche gleichmäßig aufgebracht wird und die aufge brachte Emailschicht anschließend bei Temperaturen zwischen 800°C bis 880°C eingebrannt wird.

Das Emailpulver kann beispielsweise durch Vermahlen einer Emailfritte gewönnen werden und umfaßt in der Regel Silici umdioxid (SiO₂) und verschiedene Metalloxide, insbesondere als Haftvermittler (EP 0 556 456 A1, DE 39 36 284 A1, DE 37 07 401 A1 und DE 41 24 801 A1).

Standardemails, die bei den normalen, beim Backen, Braten oder Grillen auftretenden Betriebstemperaturen eines Haus haltsbackofens von bis zu etwa 300°C hitzebeständig und insbesondere farbbeständig sind, können in einer Vielzahl von Varianten käuflich erworben werden. Der Erweichungs punkt (Erweichungstemperatur) dieser bekannten Standarde mails liegt im allgemeinen unter 450°C.

Nun gibt es höherwertige Haushaltsherde mit einer pyrolyti schen Selbstreinigung. Bei dem Pyrolysebetrieb eines sol chen Pyrolyseherdes werden die Wände der Ofenmuffel auf Py rolysetemperaturen von etwa 500°C aufgeheizt. Dadurch wer den Speiserückstände auf den Muffelwänden zu Asche ver brannt, die leicht aus der Muffel entfernt werden kann. Die vorgenannten Standardemails sind für die deutlich höher als die normalen Betriebstemperaturen liegenden Pyrolysetempe raturen nicht geeignet. Bei den Pyrolysetemperaturen bilden sich nämlich im Standardemail Bläschen, Perlschnüre und Risse, wodurch das Email sogar abplatzen kann. Für die Py rolyseherde müssen deshalb höherwertige, temperaturbestän digere Spezialemails (Pyrolyseemails) verwendet, die im Ge gensatz zu den Standardemails auch bei den Pyrolysetempera turen nicht ihre Farbe und Struktur verändern. Der Erwei chungspunkt der bekannten Pyrolyseemails liegt über 500°C, meist über 540°C.

Aus A. H. Dietzel: "Emaillierung", Springer Verlag Berlin Heidelberg New York 1981, Seiten 196 bis 203, 218 bis 222 und 228 sind verschiedene Emaillierverfahren und Emails be kannt. Es sind zwei Alternativen von Reinigungsverfahren für Haushaltsherde mit zugehörigen Emails erwähnt (S. 228). In einer ersten Alternative werden die Innenflächen der Ofenmuffel von mit einer pyrolytischen Reinigungsfunktion (Verbrennen der Rückstände bei 500°C) ausgestatteten Herden mit einem Pyrolyseemail ausgekleidet. Dieser Reinigungsart wird aber vom Autor keine praktische Bedeutung zugemessen, so daß auch über die Pyrolyseemails in dieser Schrift nichts mehr weiter ausgeführt ist. In der zweiten Alterna tive wird die Ofenmuffel mit katalytisch wirkendem Email ausgekleidet, das die Öle und Fette selbsttätig während des normalen Betriebs des Ofens bei Temperaturen zwischen 150°C und 250°C durch katalytische Oxidation zersetzt. Diese selbstreinigenden katalytischen Emails werden auf ein Grundemail aufgebrannt. Erweichungspunkte des Grundemails oder des katalytischen Emails sind nicht angegeben ebenso wenig wie der Typ des Grundemails. Es ist ferner ein Zwei- Schicht-Ein-Brand-Emaillierverfahren offenbart, bei dem das Grundemail etwa 30 µm und das Deckemail etwa 100 µm dick zu wählen ist (S. 222). Das Grundemail soll eine gute Haftung zum Metall herstellen und eine bestimmte Blasenstruktur zur Aufnahme von aus dem Stahlblech austretendem Wasserstoff aufweisen (S. 202).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein wirt schaftliches Verfahren zum Herstellen emaillierter Muffel bleche für Ofenmuffeln von mit einer Pyrolyse-Betriebsart ausgestatteten Herden, insbesondere Haushaltsherden (Pyro lyse-Haushaltsherde), anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merk malen des Anspruchs 1.

Das Verfahren zum Herstellen emaillierter Muffelbleche für Ofenmuffeln von Pyrolyse-Herden umfaßt die Verfahrens schritte:

a) Emaillieren vorgeformter Muffelbleche jeweils mit einer Grundemailschicht aus einem Standardemail, das einen Er weichungspunkt zwischen 300°C und 450°C aufweist,
b) Auftragen von jeweils einer Deckemailschicht aus einem Pyrolyseemail, das einen Erweichungspunkt von mindestens 520°C aufweist, auf die Grundemailschicht,

wobei in den Verfahrensschritten a) und b)

a) die Dicke des Standardemails auf wenigstens das Dreifa che der Dicke des Pyrolyseemails eingestellt wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es für die Hitzebeständigkeit, insbesondere die Farb- und Stukturbe ständigkeit und das äußere Aussehen, der Emaillierung der Ofenmuffelteile eines Pyrolyseherdes ausreicht, nur die sichtbare Oberfläche des Emails mit einem Deckemail aus hochwertigem Pyrolyseemail auszubilden und für die Email haftung und auch den Korrosionsschutz für das Blech unter dem Deckemail ein Grundemail aus einem Standardemail zu er zeugen. Dadurch kann bei Pyrolyseherden Pyrolyseemail ein gespart werden und statt dessen das kostengünstigere Stan dardemail verwendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Ver fahrensgemäß der Erfindung ergeben sich aus den vom An spruch 1 abhängigen Ansprüchen.

Die Dicke des Standardemails wird demnach vorzugsweise auf wenigstens das Vierfache der Dicke des Pyrolyseemails ein gestellt.

Die Dicke des Standardemails liegt im allgemeinen zwischen 80 µm und 200 µm und vorzugsweise zwischen 100 µm und 160 µm. Die Dicke des Pyrolyseemails liegt im allgemeinen zwischen 20 µm und 50 µm und vor zugsweise zwischen 30 µm und 40 µm.

Die Erweichungstemperatur des Standardemails liegt für wei tere Kosteneinsparungen unterhalb 450°C und oberhalb 300°C. Die Erweichungstemperatur des Pyrolyseemails liegt vorzugsweise bei wenigstens 530°C.

Die Oberflächen der Muffelbleche können insbesondere vor dem Aufbringen des Standardemails entfettet und gegebenen falls getrocknet werden, um eine bessere Haftung des Stan dardemails auf der Oberfläche des Muffelblechs zu errei chen.

Das Verfähren eignet sich besonders gut zum Emaillieren von Stahlblechen.

Das Standardemail und das Pyrolyseemail werden in einer vorteilhaften Ausführungsform gemeinsam eingebrannt.

Das bevorzugte Auftragsverfahren für Grundemail (Standarde mail) und/oder Deckemail (Pyrolyseemail) ist der pulvere lektrostatische Emailauftrag (PUESTA). Die relative Luft feuchtigkeit während des pulverelektrostatischen Emailauf trags wird vorzugsweise zwischen 40% und 50% ein gestellt, um eine homogene Emailbeschichtung zu erreichen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeich nungen Bezug genommen. Es zeigen jeweils in einer schemati schen Darstellung:

Fig. 1 eine Prinzipzeichnung einer Emaillieranlage zum Emaillieren von Ofenmuffelblechen,

Fig. 2 eine pulverelektrostatische Emaillieranlage (PUE- STA-Anlage) zum Beschichten eines Muffelblechs mit einem Standardemail und,

Fig. 3 ein mit Standardemail und Pyrolyseemail versehenes Muffelblech in einem Einbrennofen in einem Quer schnitt

Einander entsprechende Teile sind in den Fig. 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist eine Emaillieranlage zum Emaillieren von Muf felblechen schematisch dargestellt. Die dargestellten Pfei le veranschaulichen die Durchlaufrichtung der Muffelbleche durch die einzelnen Komponenten der Emaillieranlage. Als Ausgangsmaterial werden Muffelbleche 27 aus Metall, vor zugsweise Stahl, bereitgestellt. Die Oberflächen dieser Muffelbleche 27 werden zunächst in einem ersten Verfahrens schritt in einer Entfettungsanlage 2 in an sich bekannter Weise in einer Flüssigkeit gereinigt und entfettet, bei spielsweise mithilfe von Ultraschall oder durch Spritzent fettung oder Tauchentfettung.

In einem zweiten Verfahrensschritt werden die entfetteten Muffelbleche 28 in einer Trocknungsanlage 3 getrocknet bei vorgegebenen Trocknungstemperaturen.

Die getrockneten Muffelbleche 29 werden nun einer ersten PUESTA-Anlage 4 zugeführt und in dieser ersten PUESTA- Anlage 4 mit einem Standardemail pulverelektrostatisch be schichtet. Das Standardemail kann eines der eingangs be schriebenen handelsüblichen Standardemails sein, deren Er weichungstemperatur im allgemeinen zwischen 300°C und 450°C und vorzugsweise zwischen 350°C und 450°C liegt und die dadurch, bis zu einer Temperatur von 300°C (übliche Gartemperaturen) hitzebeständig sind.

Nach Durchlaufen der ersten PUESTA-Anlage 4 werden die mit dem Standardemail versehenen Muffelbleche in einen ersten Teil von Muffelblechen 30 und einen zweiten Teil von Muf felblechen 31 aufgeteilt.

Der erste Teil der Muffelbleche 30 wird direkt nach dem Auftrag der Standardemailschicht in einen Einbrennofen 6 gebracht. In diesem Einbrennofen 6 wird das aufgetragene Standardemail eingebrannt, wodurch sich eine innige Verbin dung des Standardemails mit der Oberfläche der Muffelbleche 30 ergibt. Die nur mit dem Standardemail emaillierten Muf felbleche 30 werden nach dem Einbrennen für die Ofenmuffeln von Standardherden und -backöfen verwendet, die keine Pyro lysefunktion aufweisen.

Der zweite Teil der Muffelbleche 31 wird nach der ersten PUESTA-Anlage 4 einer weiteren PUESTA-Anlage 5 zugeführt. In dieser zweiten PUESTA-Anlage 5 wird auf die Standarde mailschicht der Muffelbleche 31 mittels eines pulverelek trostatischen Emaillierverfahrens eine zweite Emailschicht aus einem Pyrolyseemail aufgetragen. Als Pyrolyseemail kann dabei eines der eingangs beschriebenen handelsüblichen Spe zialemails mit einer Hitzebeständigkeit bis wenigstens 520°C verwendet werden. Der Erweichungspunkt des Pyrolysee mails beträgt insbe sondere 530°C und vorzugsweise 540°C. Beim zweiten Teil der Muffelbleche 31 dient somit das Standardemail als Grundemail und das Pyrolyseemail als Deckemail.

Standardemail und Pyrolyseemail auf den durch beide PUESTA- Anlagen 4 und 5 gelaufenen Muffelblechen 32 werden nun vor zugsweise ebenfalls im Einbrennofen 6, gemeinsam einge brannt (Zwei-Schicht-Ein-Brand-Verfahren). Die Muffelbleche 32 mit der Doppelbeschichtung werden nach dem Einbrennen der beiden Emailschichten für die Ofenmuffeln von Pyrolyse herden oder -backöfen verwendet.

In Abwandlung von der in Fig. 1 gezeigten Emaillieranlage und dem damit durchgeführten Emaillierprozeß können auch das Entfetten und anschließende Trocknen entfallen und/oder das Auftragen von Standardemail und Pyrolyseemail in der selben PUESTA-Anlage erfolgen und/oder das Standardemail vor dem Auftragen des Pyrolyseemails eingebrannt werden (Zwei-Schicht-Zwei-Brand-Verfahren) und/oder das Einbrennen der Emails bei dem ersten Teil der Muffelbleche 30 und dem zweiten Teil der Muffelbleche 31 in unterschiedlichen Ein brennöfen erfolgen.

Fig. 2 veranschaulicht einen Ausschnitt der PUESTA-Anlage 4 gemäß Fig. 1 zum pulverelektrostatischen Auftrag des Stan dardemails auf die Muffelbleche 29 gemäß Fig. 1. In einer nicht näher bezeichneten luftgefüllten Kabine ist eine Zer stäubungseinrichtung 8 angeordnet, beispielsweise eine PUE- STA-Pistole, die starr oder beispielsweise auf einem Hubge rüst beweglich angeordnet sein kann. Aus einer Öffnung 18 der Zerstäubungseinrichtung 8 strömt ein Gemisch 7 aus Emailpulver und Luft mit einer vorgegebenen Strömungsge schwindigkeit. Das Pulver-Luft-Gemisch 7 wird vorzugsweise durch Fluidisieren von Emailpulver in einem Fluidbehälter erzeugt und der Zerstäubungseinrichtung 8 zugeführt.

Die Zerstäubungseinrichtung 8 weist eine oder mehrere Elek troden 9 auf, die im Strömungsweg des Pulver-Luft-Gemischs 7 angeordnet ist bzw. sind, vorzugsweise im Bereich der Öffnung 18. Zwischen diese Elektrode 9 und das Muffelblech 29 oder mehrere Muffelbleche 29 zugleich wird eine elektri sche Gleichspannung einer nicht dargestellten Gleichspan nungsquelle angelegt, die im allgemeinen zwischen etwa 70 kV und etwa 120 kV und vorzugsweise bei etwa 100 kV liegt. Es sind die Anode (Pluspol) der Gleichspannungsquelle mit dem Muffelblech 29 und die Kathode (Minuspol) mit der Elek trode 9 der Zerstäubungseinrichtung 8 elektrisch verbunden. Dadurch wird zwischen jedem Muffelblech 29 und der Elektro de 9 der Zerstäubungseinrichtung 8 ein elektrisches Feld E erzeugt, dessen Feldlinien angedeutet sind. Beim Passieren der Elektrode 9 werden die einzelnen von der Luft mitgeris senen Pulverteilchen (Emailpulverpartikel) 15 des Pulver- Luft-Gemisches 7 elektrostatisch negativ aufgeladen. In dem elektrischen Feld E werden die geladenen Pulverteilchen 15 auf die Oberfläche jedes Muffelblechs 29 gelenkt. Aus den auftreffenden Pulverteilchen 15 bildet sich auf der Ober fläche jedes Muffelblechs 29 eine Emailschicht 11 aus Stan dardemail.

Das Emailpulver für den beschriebenen pulverelektrostati schen Auftrag kann durch Vermahlen von Emailfritten herge stellt werden. Vorzugsweise können die einzelnen Pulverpar tikel 15 auch mit einer Substanz umhüllt werden, die eine eventuell vorhandene Wasserhülle abbaut und eine erneute Wasseranlagerung aus der Luft verhindert. In der Ausfüh rungsform gemäß Fig. 2 besteht das Emailpulver aus einer Standardemailsubstanz.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Kabine der ersten PUESTA-Anlage 4 klimatisiet, um die Luft feuchtigkeit sowie die Temperatur in der Kabine jeweils in einem vorgegebenen Toleranzbereich zu halten. Vorzugsweise wird die pulverelektrostatische Beschichtung bei einer re lativen Luftfeuchtigkeit zwischen etwa 40% und etwa 50%, entsprechend einem Wassergehalt von 5 bis 8 g/m³ in trocke ner Luft, und bei einer Lufttemperatur zwischen etwa 20°C und etwa 25°C durchgeführt. Dadurch wird eine gute Schicht qualität der Standardemailschicht 11 erreicht.

Ferner kann in einem Zwischenschritt jedes Muffelblech 29 vorgepulvert werden, um schwer zugängliche Oberflächenbe reiche wie z. B. Abkantungen mit Email zu bedecken.

Die zweite PUESTA-Anlage 5 gemäß Fig. 1 kann analog zur er sten PUESTA-Anlage 4 gemäß Fig. 2 aufgebaut sein mit dem Un terschied, daß das Emailpulver für das Pulver-Luft-Gemisch 7 aus einer Pyrolyseemailgrundsubtanz besteht und die Emailschicht 11 auf die bereits aufgebrachte Standardemail schicht abgeschieden wird.

Fig. 3 zeigt ein fertig emailliertes Pyrolyse-Muffelblech 32 mit einer Standardemailschicht 11 der Dicke d1 als Grunde mail und einer auf der Standardemailschicht 11 aufgebrach ten Pyrolyseemailschicht 12 der Dicke d2 als Deckemail. Die Dicke d1 der Standardemailschicht 11 ist größer gewählt als die Dicke d2 der Pyrolyseemailschicht 12. Die Dicke d1 der Standardemailschicht 11 ist wenigstens um einen Faktor 3 und vorzugsweise um einen Faktor 4 größer gewählt als die Dicke d2 der Pyroly seeemailschicht 12. Die Dicke d1 der Standardemailschicht 11 liegt im allgemeinen zwischen 80 µm und 200 µm, die Dicke d2 der Pyrolyseemailschicht 12 dagegen zwi schen etwa 20 µm und 50 µm. Das für die Standardemail schicht 11 gewählte Standardemail ist für eine gute Haftung vorzugsweise mit Haftvermittlern wie Kobalt (Co) und/oder Nickel (Ni) und/oder Kupfer (Cu) versetzt. Das für die Py rolyseemailschicht 12 gewählte Pyrolyseemail bestimmt das äußere Aussehen, insbesondere die Farbe, des emaillierten Muffelblechs 32.

Anstelle eines pulverelektrostatischen Emailauftrags sind prinzipiell auch alle anderen Emailauftragsverfahren mög lich, insbesondere die eingangs erwähnten und darunter vor zugsweise die Elektrotauchemaillierung (ETE) und der naße lektrostatische Emailauftrag. Ferner ist das Verfahren ge mäß der Erfindung auch für andere Anwendungen einsetzbar, bei denen ein teureres, höherwertiges Email teilweise durch ein preiswerteres Email ersetzt werden kann.

Bezugszeichenliste

2

Entfettungsanlage

3

Trocknungsanlage

4

PUESTA-Anlage

5

PUESTA-Anlage

6

Einbrennofen

7

Pulver-Luft-Gemisch

8

Zerstäubeinrichtung

9

Elektrode

10

Muffelblech

11

Standardemailschicht

12

Pyrolyseemailschicht

15

Pulverteilchen

18

Öffnung

27

bis

32

Muffelbleche
EFeld
T_e

Einbrenntemperatur

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines emaillierten Muffelblechs (32) für eine Ofenmuffel eines mit einer Pyrolysefunkti on ausgestatteten Herdes, bei dem

a) ein vorgeformtes Muffelblech (29) mit einem Standard email (11), das einen Erweichungspunkt zwischen 300°C und 450°C aufweist, beschichtet wird und anschließend
b) auf das Standardemail (11) ein Pyrolyseemail (12), das einen Erweichungspunkt von mindestens 520°C aufweist, aufgebracht wird,

wobei

c) die Dicke (d1) des Standardemails (11) auf wenigstens das Dreifache der Dicke (d2) des Pyrolyseemails (12) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, beidem der Erweichungspunkt des Pyrolyseemails (12) mindestens 530°C beträgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Standardemail (11) durch einen pulverelektrosta tischen Emailauftrag aufgebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Pyrolyseemail (12) durch einen pulverelektrosta tischen Emailauftrag aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, bei dem wäh rend des pulverelektrostatischen Emailauftrags eine re lative Luftfeuchtigkeit zwischen 40% und 50% eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dicke (d1) des Standardemails (11) zwischen 80 µm und 200 µm eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dicke (d2) des Pyrolyseemails (12) zwischen 20 µm und 50 µm eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Oberfläche des Muffelblechs (27) vor dem Auf bringen des Standardemails (11) entfettet und gegebe nenfalls getrocknet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Muffelblech (27) aus Stahl verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Standardemail (11) und das Pyrolyseemail (12) gemeinsam eingebrannt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Dicke (d1) des Standardemails (11) auf wenig stens das Vierfache der Dicke (d2) des Pyrolyseemalis (12) eingestellt wird.