DE4215594A1 - Verfahren zum beschichten von kochgeschirr aus metall - Google Patents

Verfahren zum beschichten von kochgeschirr aus metall

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Be­ schichten eines Substrates, genauer gesagt Verfahren zum Versehen von Koch- bzw. Bratgeschirr aus Metall mit einem sehr harten Antihaftüberzug.
Obwohl diverse Beschichtungsverfahren in den US-PS 36 17 349, 46 18 551, 47 02 933, 48 08 490 und 48 62 609 be­ schrieben sind, ist herkömmliches Geschirr zum Kochen oder Braten empfindlich gegenüber Ansammlungen von fettigem Schmutz auf dessen Koch- bzw. Bratflächen nach einer be­ stimmten Benutzungsdauer. Dieser fettige Schmutz kann nur schwierig entfernt werden und führt zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Wärmeleitfähigkeit der Pfannen. Daher muß derartiges Geschirr oft mit übermäßig großer Wärmeener­ gie beaufschlagt werden, um die gewünschten Ergebnisse zu erhalten. Darüber hinaus nutzt sich die Oberfläche des Ge­ schirrs leicht ab, wobei Schmutz im Abrieb verbleibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Versehen von Koch- bzw. Bratgeschirr aus Metall mit einem sehr harten Antihaftüberzug zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren ge­ löst, das die folgenden Schritte umfaßt:
  • (a) Aufrauhen und Reinigen einer Innenwandfläche des Me­ tallgeschirrs, Besprühen von Aluminiumoxid von 36- 60 mesh (0,41-0,25 mm) auf die Innenwandfläche unter einem Druck von 5 kg/cm2;
  • (b) Aufbringen eines ersten Überzuges auf die aufgerauhte und gereinigte Innenwandfläche des Metallgeschirrs durch Lichtbogensprühen bei einer Temperatur von 4500-8000°C und einem Druck von 5-6 kg/cm2 und mit ei­ ner Spannung von 30-40 V sowie einem Gleichstrom von 100-300 A, wobei der erste Überzug aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus metallischen und keramischen Materialien besteht; und
  • (c) Aufbringen eines zweiten Überzuges aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) auf den ersten Überzug durch Sprühbeschichten unter einem vorgegebenen Druck und durch Erhitzen des überzogenen Metallgeschirrs auf eine vorgegebene Temperatur.
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu­ tert. Es zeigen:
Fig. 1 die Art und Weise, wie pulverisiertes Aluminiumoxid auf die Innenwandfläche ei­ ner Metallpfanne gesprüht wird, um die Innenwandfläche aufzurauhen und zu reini­ gen;
Fig. 2 die Art und Weise, wie ein erster Überzug auf die aufgerauhte und gereinigte Innen­ wandfläche der Metallpfanne der Fig. 1 aufgebracht wird;
Fig. 3 die Art und Weise, wie eine erste PTFE- Schicht des zweiten Überzuges über den ersten Überzug gemäß Fig. 2 aufgebracht wird; und
Fig. 4 die Art und Weise, wie eine zweite PTFE- Schicht des zweiten Überzuges über die erste PTFE-Schicht gemäß Fig. 3 aufge­ bracht wird.
Eine Metallgußpfanne kann aus einem Material bestehen, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Stahl, Kupfer und Aluminium besteht. Die Pfanne besitzt eine Innenwand 1, die einen Nahrungsmittelaufnahmeraum begrenzt und eine Ober­ fläche mit einer Rauhigkeit von 30-60 µm aufweist. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist pulverisiertes Aluminiumoxid 4 in einem Trichter 31 enthalten, der mit einer Düse 3 in Verbindung steht. Die Düse 3 ist an eine ein komprimiertes Gas enthal­ tende Vorrichtung 2′ angeschlossen. Der Druck des kompri­ mierten Gases 2 beträgt 5 kg/cm2. Die Pfanne befindet sich in einem geeigneten Abstand von einer Mündung 32 der Düse 3. Das pulverisierte Aluminiumoxid 4 besitzt eine Korngröße von 36-60 mesh (0,41-0,25 mm). Es wird über die Düse 3 vom kom­ primierten Gas 2 auf die Oberfläche der Innenwand 1 der Pfanne bewegt, um die Oberfläche der Innenwand 1 aufzurauhen und zu reinigen. Die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der Innenwand 1 besitzt eine Rauhigkeit von 2-6,5 µm. Die Oberfläche der Innenwand 1 wird so aufgerauht und gereinigt, daß die Haftung und Fixierung eines nächsten Überzuges darauf erleichtert wird.
Fig. 2 zeigt, daß ein erster Überzug 11 durch Lichtbogen­ sprühen auf die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der Innenwand 1 aufgebracht wird. Der erste Überzug 11 kann aus metallischem oder keramischem Material bestehen. Geeignete metallische Materialien umfassen Kupfer, Zink, Nickel, Chrom, Aluminium, Kohlenstoffstahl oder rostfreien Stahl. Eine Lichtbogenvorrichtung 5 wird bei einer Temperatur von 4500-8000°C unter einem Druck von 5-6 kg/cm2 und einer Spannung von 30-40 V sowie einem Gleichstrom von 100-300 A betrieben. Zwei Metalldrähte 6, von denen jeder einen Durch­ messer von 1,0-4,2 mm besitzt, werden mit Hilfe von zwei Rollvorrichtungen 54 in die Lichtbogenvorrichtung 5 benach­ bart zu einer Mündung 53 derselben geführt. Das auf einen Druck von 5-6 kg/cm2 komprimierte Gas 2 wird benutzt, um die geschmolzenen Metalldrähte 6 so anzutreiben, daß sie auf die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der Innenwand 1 zur Ausbildung des ersten Überzuges 11 gesprüht werden. Die heißen geschmolzenen Metalldrähte 6 kühlen mit einer Ge­ schwindigkeit von 1 000 000°F/sec (555 555° C/sec) ab, während sie auf die aufgerauhte und gereinigte Oberfläche der Innenwand 1 von der Lichtbogenvorrichtung 5 gesprüht werden. Somit besitzt der auf der aufgerauhten und gereinig­ ten Oberfläche der Innenwand 1 ausgebildete erste Überzug 11 eine Temperatur unter 150°F (66°C), so daß die Metall­ pfanne nicht verformt werden kann. Selbst wenn eine dünne Metallpfanne verwendet wird, tritt keine Verformung auf. Der erste Überzug 11 besitzt eine Rauhigkeit von 1,0-4,0 µm. Der auf der Oberfläche der Innenwand 1 der Metallpfanne ausge­ bildete erste Überzug 11 erhöht die Härte der Oberfläche der Innenwand 1 der Metallpfanne. Die zum Lichtbogenerhitzen er­ forderliche Temperatur und die resultierende Härte des ersten Überzuges 11 hängen von dem für den ersten Überzug 11 verwendeten Material ab.
Entsprechende Elemente sind in der Beschreibung mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen, daß ein zweiter Überzug aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) durch eine bekannte Sprühbe­ schichtungstechnik über den ersten Überzug 11 aufgebracht wird. Der zweite Überzug umfaßt eine erste PTFE-Schicht 12 und eine zweite PTFE-Schicht 13. Im Trichter 31 enthaltenes PTFE 7 wird von dem Gas 2, das auf 5-6 kg/cm2 komprimiert ist, über die Düse 3 angetrieben, um eine erste Schicht aus PTFE 12 auf den ersten Überzug 11, der sich bereits auf der Oberfläche der Innenwand 1 befindet, zu sprühen, während die Innenwand 1 auf eine Temperatur von 100°C erhitzt wird. Die erste PTFE-Schicht 12 auf der Oberfläche der Innenwand 1 ist trocken. Die mit der darauf ausgebildeten ersten PTFE- Schicht 12 versehene Innenwand 1 besitzt eine Stifthärte von HB-2H.
Wie man Fig. 4 ferner entnehmen kann, wird das PTFE im Trichter 31 wiederum durch ein auf einen Druck von 4 kg/cm2 komprimiertes Gas 2 durch die Düse 3 angetrieben, um eine zweite Schicht aus PTFE 13 auf der ersten PTFE-Schicht 12 auszubilden, wenn die Innenwand 1 auf eine Temperatur von 420°C erhitzt wird. Die zweite PTFE-Schicht 13, die die erste PTFE-Schicht 12 abdeckt, ist kristallisiert. Die Innenwand 1, die mit der zweiten PTFE-Schicht 13 darauf ver­ sehen ist, ist glatt und weist eine Bleistifthärte von 8H-9H auf. Die zweite PTFE-Schicht 13 kann hergestellt werden, in­ dem man 1 bis 5 mal sprüht.
Durch die Anordnung des ersten Überzuges 11 wird die Fixie­ rung und Haftung des zweiten Überzuges aus PTFE auf der Oberfläche der Innenwand 1 erleichtert und die Härte der In­ nenwand 1 erhöht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung wurde eine aus Aluminium oder rostfreiem Stahl bestehende Metall­ pfanne mit einem Überzug versehen. Der Überzug umfaßt eine erste Überzugsschicht, die durch Lichtbogensprühen unter Verwendung von Metalldrähten aus Standard 316L rostfreiem Stahl, bei dem es sich um einen Stahl mit niedrigem Kohlen­ stoffgehalt handelt, hergestellt wurde, und eine zweite Überzugsschicht aus PTFE. Die beschichtete Metallpfanne be­ saß eine Bleistifthärte von 9H.
Infolge der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besaß die beschichtete Innenwand 1 der Metallpfanne die ge­ wünschten Antihaftungseigenschaften und eine große Härte. Die beschichtete Innenwand 1 konnte in einfacher Weise gereinigt werden und wurde nicht abgenutzt.

Claims (13)

1. Verfahren zum Beschichten von Koch- bzw. Bratgeschirr aus Metall, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • (a) Aufrauhen und Reinigen einer Innenwandfläche (1) des Metallgeschirrs durch Sprühen von Aluminiumoxid (4) mit einer Korngröße von 36-60 mesh (0,25-0,41 mm) auf die Innenwandfläche (1) unter einem Druck von 5 kg/cm2;
  • (b) Aufbringen eines ersten Überzuges (11) auf die aufge­ rauhte und gereinigte Innenwandfläche (1) des Metallge­ schirrs durch Lichtbogensprühen bei einer Temperatur von 4500-8000°C unter einem Druck von 5-6 kg/cm2 und mit einer Spannung von 30-40 V sowie einem Gleichstrom von 100-300 A, wobei der erste Überzug (11) aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus metallischem und keramischem Material besteht; und
  • (c) Aufbringen eines zweiten Überzuges (12, 13) aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) auf den ersten Überzug (11) durch Sprühbeschichten unter einem vorgegebenen Druck und durch Erhitzen des beschichteten Metallgeschirrs auf eine vorgegebene Temperatur.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das metallische Material gemäß Schritt (b) aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Kupfer, Zink, Nickel, Chrom, Aluminium, Kohlenstoffstahl und rost­ freiem Stahl besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das metallische Material die Form eines Drahtes (6) mit einem Durchmesser von 1,0-4,2 mm be­ sitzt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Me­ tallgeschirr aus einem Metall besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Eisen, Stahl, Kupfer und Aluminium besteht.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgerauhte und gereinigte Innenwandfläche (1) des Metallge­ schirrs eine Rauhigkeit von 2,0-6,5 µm besitzt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Überzug (11) des beschichteten Metallgeschirrs nach Schritt (b) eine Rauhigkeit von 1,0-4,0 µm besitzt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Überzug (12, 13) des beschichteten Metallgeschirrs nach Schritt (c) eine Rauhigkeit von 0,5-1,0 µm besitzt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schritt (c) das Aufbringen einer ersten PTFE-Schicht (12) auf den ersten Überzug (11) durch Sprühbeschichten unter einem Druck von 5-6 kg/cm2 und durch Erhitzen des beschichteten Metall­ geschirrs auf 100°C und das Aufbringen einer zweiten PTFE- Schicht (13) auf die erste PTFE-Schicht (12) durch Sprühbe­ schichten unter einem Druck von 4 kg/cm2 und durch Erhitzen des beschichteten Metallgeschirrs auf 420°C umfaßt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste PTFE-Schicht (12) des beschichteten Metallgeschirrs eine Bleistifthärte von HB-2H aufweist.
10. Koch- bzw. Bratgeschirr aus Metall mit einem Korpus, der eine einen Raum zur Aufnahme von Nahrungsmitteln umgren­ zende Wand besitzt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenwand (1) einen Überzug (11, 12, 13) aufweist, der durch das Verfahren gemäß An­ spruch 1 hergestellt worden ist, daß der Überzug (11, 12, 13) eine erste Überzugsschicht (11) besitzt, die auf die In­ nenwand (1) aufgebracht worden ist, sowie eine zweite Über­ zugsschicht aus PTFE (12, 13) aufweist, die auf den ersten Überzug (11) aufgebracht worden ist, wobei die erste Über­ zugsschicht (11) aus einem Material besteht, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus metallischen und keramischen Materialien besteht.
11. Geschirr nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Körper aus Aluminium besteht, daß die erste Überzugsschicht (11) aus einem Standard 316L rostfreiem Stahl, bei dem es sich um einen niedriggekohlten Stahl handelt, besteht und daß der Überzug (11, 12, 13) eine Bleistifthärte von 9H aufweist.
12. Geschirr nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Korpus aus rostfreiem Stahl besteht, daß die erste Überzugsschicht (11) aus einem Standard 316L rostfreiem Stahl, bei dem es sich um einen niedriggekohlten Stahl handelt, besteht und daß der Überzug (11, 12, 13) eine Bleistifthärte von 9H besitzt.
13. Verfahren zum Beschichten von Koch- bzw. Bratgeschirr aus Metall gemäß Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite PTFE-Schicht (13) des beschichteten Metallgeschirrs eine Bleistifthärte von 8H-9H aufweist.
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