DE3336736C2 - Dreischichtiges Metall-Laminat zur Verwendung als Boden von Kochgeschirren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dreifach beschichtetes Metall-Laminat, das aus zwei unterschiedlichen Metallen besteht, deren äußere Schichten dünner und aus gleichem Metall sind, während die mittlere Schicht aus einem anderen Metall mit größerer Schichtdicke besteht und die Anwendung dieses Laminates als Boden von Kochgeschirren.

Bekannt ist, daß in Behältern wie Pfannen oder Töpfen oder dergleichen, in denen unter Zuführen von Hitze Lebensmittel zubereitet werden, im Boden dieser Gefäße ein Temperaturgradient anzutreffen ist, der zu einer Verformung des Topfbodens führen kann. Diese Deformierung verschlechtert den Wirkungsgrad der Hitzeübertragung von flachen Heizplatten und führt außerdem zu einer lokalen Überhitzung im Kochgefäß, wobei der Inhalt anbrennen oder andere unangenehme Folgen auftreten können.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, hat man verschiedene Lösungen versucht. Bei Kochtöpfen mit dünnen Böden wird z. B. der Boden nach innen gewölbt, um zu verhindern, daß der Kochtopf auf einer Kochplatte "tanzt".

Bei z. B. Kochtöpfen aus nichtrostendem Stahl oder aus einem Laminat von nichtrostendem Stahl ist es, wenn diese sich im täglichen Gebrauch bewähren sollen, notwendig, solche Kochtöpfe mit einem vergleichsweise dicken Boden auszurüsten, der gewöhnlichen eine Schicht aus Kupfer oder Aluminium enthält, um die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern. Außerdem ist es nötig, in den Seitenwänden und im Boden vergleichsweise dickes Material zu verwenden, um eine zufriedenstellende Stabilität erreichen zu können. Aus diesen Gründen sind Kochtöpfe aus nichtrostendem Stahl oder aus einem nichtrostenden Stahl-Laminat vergleichsweise schwer und ihre Herstellungskosten sind hoch.

Aus der DE-OS 29 38 976 ist ein Verbundblech-Kochgerät bekannt, bei dem ein gut wärmeleitendes Material auf beiden Seiten mit einer dünnen Schicht aus korrosionsbeständigem Material beschichtet ist, wobei die Schichten bereichsweise miteinander verlötet sind. Solche Kochgeräte sollen einen guten Wärmeübergang haben und preisgünstig durch Tiefziehen hergestellt werden. Ein Überhitzungsschutz des Kochgutes wird damit nicht erreicht.

Die DE-OS 1 679 090 beschreibt ebenfalls einen dreilagig aus Stahl/Kupfer/Stahl aufgebauten Kochgeschirrboden. Als neu wird dabei lediglich die Verbindung der verschiedenen Lagen mittels einer Hochgeschwindigkeitspresse beschrieben.

Aus der US 2 841 137 ist bekannt, bei mehrschichtigen Kochgeschirren die Materialstärken im Bodenbereich konstant zu halten und im Wandbereich die besser wärmeleitende Schicht kontinuierlich gegen den oberen Rand auslaufen zu lassen, um ein Überhitzen in diesem Bereich zu vermeiden.

Aus der US 2 057 254 ist ein Kochgeschirr bekannt, welches als Innenseite eine dünne Schicht aus Edelstahl, als Kernmaterial eine dickere Schicht aus Stahl oder Eisen und als äußere Kaschierung Emaille aufweist. Äußere und innere Schicht sind schlechte Wärmeleiter, aber gut zu reinigen, während die Stahlschicht im Kern die Wärme gut leitet und dadurch lokale Überhitzungen durch die Heizquelle verteilt. Durch die asymmetrischen Ausdehnungskoeffizienten der drei Schichten verzieht (verbeult) sich ein solcher Boden allerdings bei Erwärmen, so daß er nur für Gasheizung brauchbar ist.

Ziel der Erfindung ist es, dünnwandige Kochgefäße aus laminierten Blechen herzustellen, deren Oberflächen aus nichtrostendem Stahl bestehen, welche billig zu produzieren sind und eine gute Wärmeleitung aufweisen. Dabei soll das durch den Heizungsvorgang verursachte Ausbeulen zwar bei normalen Kochtemperaturen vermieden werden, soll aber bei Überhitzung als Selbstschutz des Kochgeschirrs auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale gelöst und durch die der Unteransprüche gefördert.

Wenn das erfindungsgemäße Laminat erhitzt wird, erfolgt eine Auslenkung in der gewünschten Richtung und im gewünschten Ausmaß. Wenn dieses Laminat für die Herstellung von dünnwandigen Kochtöpfen verwendet wird, werden für die Kräfte, die aufgrund der Temperaturunterschiede zwischen der Außen- und der Innenseite entstehen und die normalerweise eine Ausbeulung des Bodens bewirken, Gegenkräfte zum Teil oder in ausreichendem Maße dadurch bewirkt, daß der innenwohnende Bimetalleffekt in entgegengesetzter Richtung, d. h. nach innen wirkt, so daß der Boden stabil bleibt.

Wenn das mittlere Metall einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten hat als der des Metalles in den beiden äußeren Schichten, soll vorzugsweise eine der äußeren Schichten eine Dicke von 15-20% und die andere Schicht eine Dicke von 5-10% der mittleren Schicht haben.

Wenn das mittlere Metall einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizenten hat als das Metall in den beiden äußeren Schichten, dann muß die dickere äußere Schicht verstärkt werden. Die dickere Schicht kann dann z. B. 30% der mittleren Schicht betragen, während die dünnere äußere Schicht lediglich z. B. 10% der mittleren Schicht beträgt.

Wenn beispielsweise ein mit einem Laminat nach der Erfindung versehener Kochtopf auf einer Kochplatte steht, wird die Auflagefläche bis zu einer vorher bestimmten Temperatur eben bleiben. Wenn aber der Kochtopf samt Inhalt überhitzt wird, ergibt sich eine bimetallische Auslenkung, und zwischen dem Boden des Kochtopfes und der Kochplatte bildet sich ein Luftspalt.

Dadurch kann das Verbrennen oder Anbrennen von Inhalten des Kochtopfes vermieden werden und die Gefahr einer spontanen Entzündung des Kochtopfinhaltes herabgesetzt werden. Grundsätzlich kann diese Bimetallablenkung auch dazu benutzt werden, den Energieverbrauch zu kontrollieren. Da der Topfboden dünn ist, aber dennoch flach bleibt, wird die Geschwindigkeit der Wärmeaufnahme vergrößert, und das Kochgefäß reagiert schneller auf Änderungen der zugeführten Energiemenge.

Ein anderes Beispiel für die praktische Anwendung des erfindungsgemäßen Laminats ergibt sich für wasserbaderhitzte Kantinen-Container. Derartige Kantinen-Container in Standardgrößen werden aus nichtrostendem Stahlblech hergestellt. Die bekannten Ausbildungen solcher Container weisen häufig Ausbauchungen des Bodens auf. Werden derartige Container dann auf Kochplatten gestellt, können lokale Überhitzungen auftreten. Zur Zubereitung von Lebensmitteln, für die ein Koch- oder Bratvorgang erforderlich ist, können die Container daher nicht verwendet werden. Solche Lebensmittel müssen an anderer Stelle zubereitet werden und dann in den Container eingefüllt werden, wodurch die Konsistenz von Lebensmitteln negativ beeinflußt wird. Da Wasserbäder oft nicht genügend Wärme liefern, vor allem wenn der Inhalt für längere Zeit heiß gehalten werden soll, kann es erforderlich werden, den Inhalt zurück in den Kochtopf zu verbringen, um ihn auf einer Kochplatte zu erhitzen. Erhitzungsgemäß ist es möglich, Kantinen-Container aus Metallblech zu fertigen, die in standardisierte Wasserbäder passen und auch als Kochtöpfe verwendet werden können.

Ein ganz besonderer Vorteil besteht somit bei dünnwandigen Kantinen-Containern mit Oberflächen aus austenitischem, nichtrostendem Stahl, die als Kochgefäße auf praktisch allen Wärmequellen benutzt werden können. Da Flußstahl eine um 330% bessere Wärmeleitfähigkeit hat als nichtrostender Stahl, führt ein derartiges Stahl-inlay im Laminat zu einer gleichmäßigen Verteilung der Wärme über den gesamten Boden des Gefäßes.

Anhand der Figurenbeschreibung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Laminat aus Flußstahl, der mit austenitischem Stahl plattiert wurde, in kaltem Zustand;

Fig. 2 das Laminat der Fig. 1 in heißem Zustand;

Fig. 3 das Laminat mit einem Kern aus Aluminium, plattiert mit austenitischem nichtrostendem Stahl, in kaltem Zustand;

Fig. 4 das Laminat gem. Fig. 3 in heißem Zustand;

Fig. 5 ein Gefäß, hergestellt aus dem Laminat gemäß Fig. 3, sowohl in kaltem als auch in heißem Zustand;

Fig. 6 einen Kantinen-Container, hergestellt aus dem Laminat gemäß Fig. 1, in heißem und in kaltem Zustand.

In den Zeichnungen sind die verschiedenen Schichten vergrößert dargestellt. Die mittlere Schicht kann ein Metall mit einem Ausdehnungskoeffizienten sein, der geringer ist als der Ausdehnungskoeffizient der äußeren Schichten; diese Schicht hat das Bezugszeichen 1. Wenn die mittlere Schicht einen Ausdehnungskoeffizienten hat, der größer ist als der der Beschichtung, hat sie das Bezugszeichen 2. Die beidseitigen Beschichtungen weisen immer unterschiedliche Dicken auf. Die dickere Seite hat die Bezugsziffer 3 und die dünnere die Bezugsziffer 4. Die dickere Plattierung weist 10-30% der Dicke der mittleren Schicht auf.

Nach Fig. 3 besteht das Dreischichten-Laminat aus einer mittleren Schicht auf Aluminium, wobei die äußeren Schichten aus rostfreiem Stahl, bestehen.

Nach Fig. 1 besteht die mittlere Schicht aus Flußstahl, wobei die beiden äußeren Schichten aus nichtrostendem Stahl bestehen.

Eine Beschichtung oder Plattierung der äußeren Schichten mit einer dünnen Schicht aus einem weiteren Material beispielsweise Kupfer auf der Außenseite und/oder PTFE auf der Innenseite kann vorgenommen werden. Andere Beschichtungen können ebenfalls verwendet werden.

Claims (5)

1. Dreischichtiges Metall-Laminat zur Verwendung als Boden von Kochgeschirren, wobei die mittlere Schicht aus einer relativ dicken Metallplatte mit mäßiger oder guter Wärmeleitfähigkeit besteht und diese beidseitig mit dünneren Blechen aus anderem Metall mit erheblich geringerer Wärmeleitfähigkeit plattiert ist und wobei die Metalle unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß als Sicherung gegen Überhitzen durch gezieltes Beulen bei hohen Temperaturen und gleichzeitig zur Beibehaltung einer ebenen Anlagefläche an die Wärmequelle bei Temperaturen unterhalb der Überhitzungstemperatur die äußeren Metallschichten ungleich dick ausgebildet sind, wobei die Plattierung auf der einen Seite höchstens eine Dicke von 30% der Dicke der mittleren Schicht aufweist und die andere äußere Schicht höchstens halb so dick ist wie die gegenüberliegende äußere Schicht.

2. Dreischichtiges Metall-Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei niedrigerem Wärmeausdehnungskoeffizienten des mittleren Metalls als desjenigen der äußeren Schichten eine der Schichten eine Stärke von 15 bis 20% und die andere 5 bis 10% der Dicke der mittleren Schicht aufweisen.

3. Dreischichtiges Metall-Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Metall einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die äußeren Schichten, und daß die dickere Schicht eine Stärke von etwa 30% und die gegenüberliegende eine solche von etwa 10% der Stärke der mittleren Schicht aufweisen.

4. Dreischichtiges Metall-Laminat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht aus Aluminium und die äußeren Schichten aus nichtrostendem Stahl bestehen.

5. Dreischichtiges Metall-Laminat nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Schicht aus Flußstahl und die beiden äußeren Schichten aus rostfreiem Stahl bestehen.