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Bodengestaltung von emailliertem Koch-, Brat- oder Back-
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geschirr aus Stahlblech und Verfahren zu dessen Herstellung.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein emailliertes Koch-, Brat- oder
Backgeschirr aus Stahlblech mit einer vorbombierten Bodenfläche mit einem Grund-
und Deckemailüberzug oder einem Einmalemailüberzug und einer äußeren Bodenschicht,
bestehend aus einer ersten Schicht mit geringer Wärmeleitfähigkeit und einer zweiten
Schicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit.
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Für eine wirksame und gleichmäi3ie Xbertragung von Wärmeenergie von
der Heizeinrichtung durch den Topfboden zu dem zu erhitzenden Topf inhalt ist die
Gestalt des Topfbodens und die Formstabilität beim Aufheizvorgang bei einem emaillienten
Koch- und Bratgeschirr von entscheidender Bedeutung, das insbesondere in Verbindung
mit elektrischen Heizplatten verwendet werden soll.
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In DIN 44 904 wurden daher bereits Vorschriften bezüglich der Bodenausbildung
und der Dimensionsstabilität für elektrisches Kochgeschirr festgelegt.
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Die in DIN 44 904 festgelegte Normen für die Bodenstabilität ergeben
bei der Verwendung von Elektro-Heizplatten oder Glas-Keramikheizfl ächen eine gute
Wärmeübertragung.
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Unbefriedigend sind Jedoch Geschirre, welche DIN 44 904 entsprechen,
wenn als Heieinrichtung Stadtgas oder die in England und USA. üblichen Ringkochplatten
eingesetzt werden.
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Bei beiden Heizarten entstehen örtlich Temperaturen von über 8000C.
Durch diese örtliche intensive Wärmezuführung mitall von mehr wie 1000C auf der
Bodenfläche besteht selbst bei hoher Speisefettzugabe Verbrennungsgefahr für das
Bratgut.
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Geschirre mit einer Kunststoffbeschichtung auf der Innenfläche können
bei diesen Heizeinrichtungen nicht verwendet werden, da PUFE-2berzüge bei 2250C
nicht mehr kratzbeständig und bei örtlicher Überhitzung von mehr als 2500C Verbrennungserscheinungen
zeigen.
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Es war bisher in der Praxis nicht möglich mit den Heizeinrichtungen
Stadtgas oder Ringkochplatte mit emaillierten Kochgeschirren die örtlich ankommende
Wärme von über 80000 innerhalb des Bodenquerschnittes so weiter zu leiten und auf
die gesamte Bodenfläche gleichmäßig zu verteilen, daß die Brattemperatur von 220
- 24-00C eingehalten werden konnte.
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Solche heiße Stellen im Bereich der Geschirrinnenfläche sind bei
Koch- und Bratvorgängen unerwünscht; die dadurch entstehenden Verbrennungserscheinungen
an Speisen führen am Geschirrboden zu Anbrennstellen, welche nur mit Mühe und hohem
Zeitaufwand wieder gereinigt werden können.
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Schließlich besteht bei derartiger ungleicher Wärmeübertragung auch
erhöhte Ansplatzgefahr für die Innenemaillierung.
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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb nicht nur emaillierte Geschirre
zu schaffen, welche DIN 44 904 entsprechen, sondern darüber hinaus auch bei Heizeinrichtungen,
welche Stadtgas oder Ringkochplatten besitzen, eine örtliche Überhitzung
mit
Temperaturen im Bereich der Verbrennung von Speisen zu vermeiden.
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Weiterhin soll auch für emaillierte Geschirr die Anwendung einer
Kunststoffbeschichtung möglich sein ohne daß die oben beschriebenen Mängel eintreten.
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Ferner bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zur
Herstellung eines derartigen Geschirres.
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Gemäß der Erfindung wird ein emailliertes Koch-, Brat-oder Backgeschirr
aus Stahlblech mit einer vorbombierten Bodenfläche mit einem Grundemailüberzug geschaffen,
das als äußere Bodenschicht eine zweischichtige Bodenmasse trägt, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die erste Bodenschicht aus einer Emailmasse, die als Zusatz einen großen
Anteil von Wärmeisoliermaterial, wie Kieselgur oder vorgesinnertes keramisches Scherbenmehl
und einem geringen Anteil von metallischem Aluminiumpulver gebildet ist und einer
zweiten Bodenschicht einer Emailmasse mit hohem Zusatz von Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit,
wie Aluminiumpulver, gebildet ist.
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Das Verfahren zur Herstellung von emailliertem Koch-, Brat- oder
Backgeschirr gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß man auf einer vorbombierten
Bodenaußenfläche, welche in ihrem äußeren Durchmesser durch einen Ring von Stahlblech,
der durch elektrische Schweißung geheftet ist, begrenzt sein kann, in üblicher Weise
vorbehandelt und grundemailliert wird. Auf diese so vorbehandelte Geschirr-Außenbodenfläche
wird eine Emailmasse aufgebracht, die auf 100 Gew.-Teile Bindeemail (Trockenbasis)
10 - 90 Gew-Teile keramisches Scherbenmehl und 10 - 20 Gew.-Teile Aluminiumpulver
sowie übliche Zusätze wie Wasser, Suspendiermittel und Elektrolyt enthält. Das so
vorbehandelte Geschirr wird wie üblich getrocknet und einer geregelten Wärmebehandlung
bei einer Temperatur im Bereich von 750°C - 8600C wahrend einer Brennzeit von 3
- 8 min. unterworfen. Nach dem Abkühlen bringt man auf die so vorbehandelte Bodenaußenfläche
entsprechend der Erfindung eine spritzfähige
Emailmasse auf, die
auf 100 Gew.-Teile Bindeemail (Trockenbasis) 90 - 150 Gew.-Teile Aluminiumpulver
sowie die üblichen Zusätze, wie Wasser, Suspendiermittel und Elektrolyt enthält,
und das so beschlichtete Geschirr nach dem Trocknen einer geregelten Wärmebehandlung
bei einer Temperatur im Bereich von 7500c - 86000 während einer Brennzeit von 3-8
min. unterwirft.
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Entsprechend der Erfindung wird als letzter Verfahrensschritt die
so vorbehandelte Bodenaußenfläche poliert.
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Ein wichtiger Vorteil gemäß der Erfindung ist darin zu sehen, daß
für Heizeinrichtungen mit örtlich begrenzter und schneller Zuführung von hohen Temperaturen,
wie sie bei der Verwendung von Stadtgas oder Ringkochplatten bestehen, auch emailliertes
Geschirr verwendet werden kann.
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Entsprechend der Erfindung wird die ankommende Wärme von über 8000C
nicht direkt durch das Stahlblech örtlich an die Speisen weitergeleitet, sondern
von der polierten, in großer Zusatzmenge Aluminiumpulver enthaltenden äußeren Bodenschicht
auf genommen und quergeleitet, da die darunter befindliche Wärmeisolierschicht der
zuerst aufgebrachten Bodenmasse, die angebotene Wärme nur langsam aufnimmt und an
das Koch-, Brat-oder Backgut weiterleitet.
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Entsprechend der Erfindung wird durch die Naterialkombination von
Stahlblech, Wärmeisolierschicht und der zweiten Bodenbeschichtung mit hoher Warmeleitfihigkeit
die von der Heizquelle örtlich ankommende Temperatur von über 80000 auf die Bodenfläche
verteilt und auf Brat- und Backtemperaturwerte von 200 - 240°C abgebaut, wodurch
dieses Geschirr auch für eine PUFE-Beschichtung geeignet ist.
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Ein wichtiger Vorteil ergibt sich gemäß der Erfindung auch für emailliertes
Geschirr entsprechend DIN 44 904 für die Elektro-Heizplatte. Die Bodengestaltung
entsprechend der Erfindung gibt die Möglichkeit, die Äusgangsblechstärke von 2 und
2.5 mm, entsprechend dem Topfdurchmesser, auf 1 und 1.5 mm
zu verringern,
wodurch nicht nur teueres Stahlblechmaterial, sondern auch der Arbeitsaufwand bei
der Verformung und Energie bei dem mehrmaligen Einbrennprozess in erheblichem Mäße
eingespart werden kann.
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Bei dem emaillierten Koch-, Brat- und Backgeschirr gemäß der Erfindung
ergibt sich außerdem der wichtige Vorteil, daß die Bodenbewegung beim Aufheizen
und Abkühlen-so eingeschränkt wird, daß die so beschichteten Geschirre DIN 44 904
entsprechen.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die zuerst aufgebrachte
Bodenschicht aus einer Einailmasse gebildet, die 30 - 80 Gew.g Bindeemail (Trockenbasis),
25 - 60 Gew.% Scherbenmehl, 7 - 25 Gew.% Aluminiumpulver enthält.
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Insbesondere ist die zuerst aufgebrachte Bodenschicht aus einer Emailmasse
gebildet, die 60 - 40 Gew.* Bindeemail (Trockenbasis), 30 - 50 Gew.* Scherbenmehl,
10 - 20 Gew.% Aluminiumpulver enthält.
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Gemäß der Erfindung kann die zuerst aufgebrachte Bodenschicht aus
einer Emailmasse bestehen bei der das keramische Scherbenmehl teilweise oder ganz
durch Kieselgur, Glasmehl Asbest oder Sintermehl ersetzt werden. Diese Rohstoffe
können auch miteinander in breitem Ausmaß variiert werden.
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Die Isoliervirkung gegen einen zu schnellen Wärmedurchgang dieser
Zwischenschicht kann gemäß der Erfindung zusätzlich erhöht werden durch entsprechende
Tonauswahl und Menge als Suspendiermittel für die Ausbildung einer Feingasstruktur.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform ist die als zweite Bodenschicht
aufgebrachte Emailmasse aus folgenden Anteilen gebildet: 40 - 70 Gew.% Bindeemail,
45 - 65 Gew.% Aluminiumpulver (Trockenbasis).
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Insbesondere ist diese zweite Bodenschicht aus einer Emailmasse gebildet,
die 40 - 50 Gew.% Bindeemail (Trockenbasis), 50 - 60 Gew.% Aluminiumpulver enthält.
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Gemäß der Erfindung kann der Anteil von Aluminiumpulver weiter erhöht
werden, dabei wird aber die Kratz- und Abriebbeständigkeit der eingebrannten Bodenschicht
vermindert.
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Bei üblichen Emailüberzügen kann eine der DIN 44 904 entsprechende
Temperaturwechselbeständigkeit nur dann erreicht werden, wenn die Gesamtemailschichtstärke
von Grund- und Deckemail den Wert von 0.30 mm nicht überschreitet.
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Für die gemäß der Erfindung zu erreichende Wärmequerleitung mit einer
Wärmeverteilung auf die gesamte BodeninneL-fläche und der Einhaltung der II 220ob
- 2400C muß die zuerst aufgebrachte Bodenschicht Je nach Topfdurchmesser eine Schichtstärke
von 1 - 2.5 mm und die zweite Bodenschicht eine Schichtstärke von 0.6 mm bis 2 mm
besitzen.
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Uberraschender Weise konnte nicht nur die für Kochgeschirre erforderliche
Beständigkeit bei Aufheiz- und Abschreckversuchen entsprechend DIN 44 904 erreicht
werden, sondern auch eine für normale Emailüberzüge ungdwöhnliche Schlagfestigkeit
von 9 kg entsprechend DIN 51 155, obwohl die Gesamtschichtstärke der eingebrannten
Bodenschicht 6 - 15mal größer wie die oben angeführte maximale Schichtstärke eines
üblichen Emailüberzuges auf der Innenfläche von Gechirren beträgt.
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Die Beständigkeit gegen Temperaturwechsel ist besonders überraschend,
wenn die großen Unterschiede der Ausdehnungsfaktoren der in hohen Gew.-Prozentanteilen
eingesetzten keramischen Materialien in Vergleich zu Stahlblech in Betracht gezogen
werden.
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In überraschender Weise ergibt die Bodenbeschichtung entsprechend
der Erfindung kein Ankleben oder Erweichen der äußeren
Bodenschicht
an Berührungsstellen mit der aufgeheizten rotglühenden Ringkochplatte, obwohl die
äußere Bodenschicht hohe Anteile von Aluminiumpulver mit relativ niederem Scbmelzpunkt
enthält. Im Gegensatz dazu zeigen Geschirre mit emaillierter Topfbodenaußenfläche
ein Erweichen und Ankleben an der rotgluhenden Ringkochplatte.
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Ein emailliertes Koch-, Brat- oder Backgeschirr gemäß der Erfindung
wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Fig.1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kochgeschirr, das aus
Stahlblech 1 gebildet ist, dessen Bodenteil einer konkaven Vorbombierung unterworfen
wurde. Auf der Bodenfläche wurde zur Begrenzung der Bodenschicht ein Ring 2 aus
Stahlblech durch elektrische Schweißung angeheftet. Auf diese so begrenzte Bodenfläche
wurde die Wärmeisolierschicht 3 und Wärmeleitschicht 4 aufgebracht und eingebrannt.
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Fig.2 zeigt eine Schnittansicht durch den Topfboden entlang der Linie
a - b von Fig.1. Wie ersichtlich trägt das Stahlblech 1,aus welchem das Geschirr
gefertigt ist, auf beiden Seiten eine Grundemailschicht 5 und auf der Innenoberfläche
des Bodens eine Deckemailsehicht 6. Auf der Außenseite des Bodens ist die Grundemailschicht
5, die Wärmeisolierschicht 3 und die Wärmeleitschicht 4 dargestellt.
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Für die Erreichung einer Wärmesteuerung im Temperaturbereich von
220O - 240oC bei sehr intensiven Heizeinrichtungen, wie bei Stadtgas und Ringkochplatten,
werden in Abhängigkeit vom Bodendurehmesser des Geschirres Bodenschichten in einer
Schichtdicke in nachstehend angegebenen Bereichen, gemessen am Topfbodenzentrum,
aufgebracht.
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Topfbodendurchmesser Schichtdicken der Wärmeisolierschicht Wärmeleitschicht
( 180 80 mm 0.8 - 1.0 mm 0.6 - 0.8 mm 180 - 200 mm 1.5 - 1.8 mm 1.0 - 1.5 mm >
200 - 300 mm 2.0 - 2.5 mm 1.7 - 2.0 mm Wie vorstehend bereits erwähnt, kann durch
die besondere Ausgestaltung des Geschirres gemäß der Erfindung für die Herstellung
von Elektro-Geschirr entsprechend DIN 44 904 die Blechstärke im Bereich von 1 -
1.5 mm bei einem Topfdurchmesser bis zu 240 mm verwendet werden, wobei die obere
Grenze der Blechstärke dem großen Durchmesserbereich. entspricht. Dies stellt im
Hinblick auf die Einsparung von teuerem Stahlblech material, von Verformungskosten
und Maschineneinsatz sowie von Energiekosten bei dem mehrmaligen Einbrennprozessen
einen erheblichen Vorteil dar.
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Durch die Wärmesteuerung ergibt sich für das emaillierte Geschirr
besonders in England und USA., wo Geschirr aus Aluminium und Edelstahl dominieren,
die Möglichkeit der Ausweitung des Marktanteiles, da in diesen Ländern mit Ringkochplatten
als Heizeinrichtung keine befriedigenden Kochresultate mit emailliertem Geschirr
entsprechend dem Stand der Technik erzielt werden konnten. Ähnliche Bedingungen
bestehen in Europa bei Verwendung von Stadtgas als Heizquelle oder für Geschirre
mit einer PTFE-Beschichtung.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert.
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B e i 8 p i e l Ein Geschirr wird in üblicherweise mit einem konkav
vorbombierten Topfboden geformt und zur Begrenzung der Außenbodenfläche
mit
einem Ring aus Stahlblech mit einer Höhe entsprechend der Gesamtschichtstärke der
Bodenbeschichtung versehen.
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Der Ring kann durch Haftschweißung fixiert werden. Nach der chem.Vorbehandlung
wird die Innen- und Außenoberfläche des Geschirres mit einem Grundemailüberzug versehen,
getrocknet und eingebrannt. Danach wird auf der gesamten Innenoberfläche und auf
der Außenwand desselben das Deckemail aufgetragen und getrocknet. Anschließend wird
mittels einer Dosiereinrichtung die erforderliche Menge Schlickermasse des Wärmeisolieremails
aufgebracht und innerhalb der Ringbegrenzung verteilt.
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Mühlenversatz des Wärmeisolieremails Bindeemail 35.0 Gew.-Teile Ton
2.5 Gew.-Teile Bentonit 0.5 Gew.-Teile Nonoammoniumphosphat 0.1 Gew.-Teile Keram.Scherbenmehl
35.9 Gew.-Teile Wasser 26.0 Gew.-Teile Die Masse soll entsprechend dem Bayer-Prüfverfahren
auf die Feinheit 6 gemahlen werden.
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Zu 100 Gew.-Teilen Schlickermasse werden 20 Gew.-Teile Aluminiumpulver,
Körnung 0.25 mm, zugegeben.
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Anschließend wird die aufgebrachte Wärmeisolierschicht getrocknet
und zusammen mit dem Deckemailauftrag eingebrannt.
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Danach kann das Geschirr mit Dekor an der Außenwandung versehen werden
und anschließend mit einer automatischen Spritzeinrichtung, die eine Topfaufnahme
mit Schabloneneinrichtung besitzt, die Wärmeleitschicht aufgebracht, welche
aus
folgenden Mühlenversatz besteht: Bindeemail 60.0 Gew.-Teile Ton 4.8 Gew.-Teile Bentonit
1.0 Gew.-Teile Nonoammoniumphosphat 0.2 Gew.-Teile Wasser 34.0 Gew.-Teile Die Masse
soll entsprechend dem Bayer-Prüfverfahren auf die Feinheit 1 gemahlen werden.
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Zu 100 Gew.-Teilen Schlickermasse werden 90 Gew.-Teile Aluminiumpulver,
Körnung 0.05 mm, zugegeben.
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Anschließend wird das aufgebrachte Wärmeleitemail getrocknet und
zusammen mit dem aufgebrachten Dekor eingebrannt.
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Danach wird die Wärmeleitschicht poliert, damit eine geschlossene,
metallisch blanke Oberfläche erzielt wird, welche die Wärmequerleitung begünstigt.
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Das so hergestellte Geschirr besitzt eine ebene, glatte Bodenoberfläche,
die beim Aufheizen, auch die Benützung von intensiven Heizeinrichtungen, wie Stadtgas
oder elektrische Ringkochplatte, eine Wärmesteuerung und Verteilung im Bereich der-Koch-,
Brat- und Backtemperatur gewährleistet.
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Dieses Geschirr besitzt über einen langzeitigen praktischen Gebrauch
hinweg eine gute Stabilität und Beständigkeit, wobei keine Abplatzangen von Email
aufgrund von Bodenbewegungen auftreten.