DE60213102T2

DE60213102T2 - Antihaftbeschichtung mit verbesserter kratz- und abriebfestigkeit

Info

Publication number: DE60213102T2
Application number: DE60213102T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Buffard; Claudine Gardaz
Original assignee: SEB SA
Current assignee: SEB SA
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: DE60213102D1; US20040261932A1; EP1419016A1; TWI296640B; EP1419016B1; WO2003009947A1; ES2267976T3; WO2003009947B1; FR2827869A1; FR2827869B1; ATE332762T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antihaftbeschichtung mit verbesserter Kratz- und Abriebfestigkeit.
Die Erfindung zielt ebenfalls auf Gegenstände und insbesondere auf Küchengeräte ab, die eine erfindungsgemäße Beschichtung aufweisen.
Derzeit zum Beschichten von Küchengeräten verwendete Antihaftbeschichtungen werden auf der Basis von Fluorkohlenstoffharz wie Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt.
In klassischer Weise werden diese Beschichtungen durch Aufbringen einer ersten Haftschicht auf der Basis von Fluorkohlenstoffharz, die gewöhnlich auch als „Primärschicht" bezeichnet wird, direkt auf den Träger gebildet, wobei diese erste Schicht dann mit einer oder mehreren Deckschichten, ebenfalls auf der Basis von Fluorkohlenstoffharz, beschichtet wird.
Solche Beschichtungen auf PTFE-Basis sind für ihre Antihafteigenschaften bekannt, aber auch für ihre zugleich chemische und thermische Beständigkeit.
Allerdings weisen sie den Nachteil auf kratz- und abriebempfindlich zu sein, was zu einem frühzeitigen Verschleiß dieser Art von Beschichtungen führt.
Um diesem großen Nachteil abzuhelfen und Antihaftbeschichtungen zu erhalten, die eine verbesserte Kratz- und Abriebfestigkeit aufweisen, besteht eine erste Lösung darin eine harte Unterschicht oder eine harte Basis zwischen dem Träger und der Primärschicht auszubilden, wobei die Unterschicht eine Barriere bildet, welche verhindert, dass die Kratzer die Oberfläche des Trägers erreichen.
Eine harte Unterschicht kann insbesondere aus einem Polymer wie Polyamidimid (PAI) und/oder Oxy-1,4-Phenylenoxy-1,4-Phenylencarbonyl-l,4-phenylen (PEEK) bestehen, wie es die internationalen Anmeldungen WO 00/54895 und WO 00/54896 im Namen der Anmelderin lehren.
Eine harte Basis kann insbesondere aus Email, aus nicht rostendem Stahl oder aus Aluminiumoxid bestehen.
Eine aus Aluminiumoxid bestehende harte Basis kann auf den Träger durch Aufspritzen durch Wärmeplasma aufgebracht werden.
In dem besonderen Fall eines Trägers aus Aluminium kann diese harte Aluminiumoxidbasis ebenfalls direkt ausgehend von dem Träger durch dessen anodische Oxidation gebildet werden. Eine Beschichtung mit einer solchen harten Basis, deren Kratz- und Abriebfestigkeit besonders zufrieden stellend ist, ist von der Anmelderin in ihrer Anmeldung EP 0 902 105 beschrieben worden.
Als Alternative zum Einfügen einer harten Unterschicht oder einer harten Basis besteht eine zweite Lösung zur Verstärkung der Beschichtungen auf PTFE-Basis darin Verstärkungsstoffe in eine der die Beschichtungen bildenden Schichten, insbesondere in die Primärschicht einzufügen.
Von den üblicherweise eingesetzten Verstärkungsstoffen können die anorganischen Partikel, wie Mikapartikel ( EP 0 389 966 ), Kieselerdepartikel, Mullitpartikel ( FR 2 756 875 ) oder Metall- oder Metalloxidplättchen, insbesondere Aluminiumplättchen ( EP 0 656 831 ) genannt werden. Die mittleren Abmessungen der von den beiden europäischen Schriften angegebenen anorganischen Partikel liegen in der Größenordnung von 5 bis 200 Mikrometern.
Diese Lösungen, welche ermöglichen Beschichtungen auf PTFE-Basis mit Hilfe von anorganischen Partikeln zu verstärken, sind von der Schrift EP 1 016 466 kritisiert und als nicht zufrieden stellend bezüglich der Kratz- und Abriebfestigkeit beurteilt worden.
Um diese Art von Beschichtungen nicht verstärken zu müssen, beschreibt die EP 1 016 466 eine Beschichtung, deren Ziel es ist die Abriebkräfte von der Außenfläche der Beschichtung wegzulenken: hierzu weist sie eine Primärschicht auf Fluorkohlenstoffharzbasis auf, welche anorganische Keramikpartikel aufweist, die sich über diese Primärschicht hinaus erstrecken, wobei die Primärschicht auf den Träger aufgebracht und von einer oder zwei oberen Schichten auf Fluorkohlenstoffharzbasis bedeckt wird, wobei diese oberen Schichten alle die Keramikpartikel abdecken, die sich über die Primärschicht hinaus erstrecken können.
In der Tat weisen die Keramikpartikel, die in der von diesem Stand der Technik gelehrten Primärschicht vorhanden sind, derartige Abmessungen auf, dass sie die Oberfläche. der oberen Schichten verformen und so die Bildung von Ablenkungsbereichen an der Außenfläche der Beschichtung sicherstellen, wobei diese Ablenkungsbereiche ermöglichen die Abriebkräfte abzulenken, wodurch die Abriebfestigkeit der Beschichtung verstärkt wird.
Die mittleren Abmessungen der Keramikpartikel, welche die Bildung dieser Ablenkungsbereiche ermöglichen, wie sie von der EP 1 016 466 gelehrt werden, hängen von der Gesamtdicke der trockenen Beschichtung gemäß dem folgenden Verhältnis ab: das Verhältnis dieser Gesamtdicke der trockenen Beschichtung zu dem längsten Durchmesser der Keramikpartikel liegt zwischen 0,8 und 2,0. Diese Schrift präzisiert, dass solche Partikel eine mittlere Abmessung von zumindest 14 Mikrometern (μm), vorteilhafter Weise von zumindest 20 μm und vorzugsweise von zumindest 25 μm aufweisen.
Dieser Stand der Technik versucht sicherlich auf das Problem zu reagieren, das daraus besteht eine Antihaftbeschichtung herzustellen, die kratz- und abriebfest ist, aber in indirekter Weise, da er versucht die Oberfläche der Beschichtung durch Ablenken der Abriebkräfte zu schützen und somit ermöglicht das Durchdringen der Beschichtung selbst zu verhindern.
Er weist allerdings den großen Nachteil auf die Abmessung der Keramikpartikel an die Dicke der Endbeschichtung, die man erreichen will, zu binden: in der Tat ermöglichen Partikel mit kleinen Abmessungen nicht die gewünschte technische Wirkung zu erzielen, da sie keinen Ablenkungspunkt auf der Oberfläche der Beschichtung erzeugen; dahingegen können Partikel mit zu großer Abmessung die Beschichtung durchdringen und ihre Antihaft- und geringen Reibungseigenschaften verändern.
Zudem wird die Außenfläche der Beschichtung somit per Definition durch das Vorhandensein der Ablenkungsbereiche verformt, welche mit der Zeit unter der Einwirkung von Reibungskräften erodiert werden, was über die Zeit die Bildung von bloßgelegten Bereichen bewirken kann, wodurch die Antihafteigenschaften der Beschichtung teilweise geringer werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht somit darin eine Beschichtung vorzuschlagen, die unter Beibehaltung ausgezeichneter Antihafteigenschaften aus sich selbst heraus und nicht durch eine Ablenkungswirkung eine verbesserte Kratz- und Abriebfestigkeit aufweist, ohne Verformung ihrer Außenfläche und ohne notwendiger Weise auf das Einfügen einer harten Unterschicht oder einer speziellen harten Basis in dem besonderen Anwendungsfall von Küchengeräten zurückzugreifen.
Die vorliegende Erfindung hat somit eine Beschichtung zum Gegenstand mit zumindest einer Primärschicht, welche ein Fluorkohlenstoffharz und anorganische Partikel enthält, wobei die Primärschicht auf einen Träger aufgebracht und mit einer oder mehreren Deckschichten auf Fluorkohlenstoffharzbasis beschichtet wird.
Erfindungsgemäß sind die anorganischen Partikel Keramikteilchen, welche einen mittleren Durchmesser von weniger als 4 Mikrometer (μm) aufweisen, und sie sind vollständig in der Primärschicht eingeschlossen, deren Außenfläche somit nicht durch ihr Vorhandensein verformt ist.
Vorteilhafter Weise weisen die Keramikteilchen, die dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung entsprechen, eine große Härte auf, die mehr als ungefähr 1500 Vickers beträgt, und eine erhebliche Schmelzfestigkeit mit Schmelzpunkten über 2000°C.
Vorzugsweise beträgt der mittlere Durchmesser der Keramikteilchen zwischen 0,01 und 3 μm, vorteilhafter Weise zwischen 0,05 und 2 μm, vorteilhafterer Weise zwischen 0,1 und 1 μm und er liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 μm.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass die Keramikteilchen der Erfindung trotz ihren geringen Abmessungen der Beschichtung eine deutlich höhere Kratz- und Abriebfestigkeit als diejenige der Beschichtungen verleiht, welche vom Stand der Technik beschriebene anorganische Partikel enthalten, wie Mika, Mullit, Metallplättchen einerseits und/oder Partikel mit größeren, sogar sehr viel größeren Abmessungen, die vom Stand der Technik andererseits befürwortet werden.
Diese Feststellung ist umso mehr überraschend und unerwartet als sich die bemerkenswerten physikalischen und chemischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Keramikteilchen, insbesondere eine extreme Härte verbunden mit einem hohen Schmelzpunkt zeigen und zwar sogar bei extrem kleinen Abmessungen.
Außerdem und entgegen der Philosophie der Schrift EP 1 016 466 wird diese leistungsstarke Kratz- und Abriebfestigkeit in Abwesenheit jeglicher Bildung von Ablenkungsbereichen erhalten, die dafür bestimmt sind die Abriebkräfte abzulenken; hierin siegt die vorliegende Erfindung über das von dieser Lehre aufgestellte Vorurteil.
Vorzugsweise umfassen die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendeten Keramikteilchen zumindest ein Element, das ausgewählt ist aus den Metallkarbiden, den Metallnitriden, den Metallboriden, den Metalloxykarbiden, den Metalloxynitriden, den Metallkarbonitriden und den Metalloxiden.
Es spricht allerdings nichts gegen den Einsatz einer Mischung, die zwei oder mehrere der hier oben genannten Keramikpartikel aufweist.
Vorzugsweise ist das Metall ein feuerfestes Metall beziehungsweise ein Gemisch aus feuerfesten Metallen. In diesem letzten Fall können insbesondere die Mischkarbide oder die Mischnitride genannt werden, welche jeweils Karbide und Nitride mit zumindest zwei unterschiedlichen feuerfesten Metallen sind.
Vorzugsweise sind die feuerfesten Metalle aus Titan (Ti), Zirkon (Zr), Hafnium (Hf), Tantal (Ta), Niob (Nb), Wolfram (W), Molybdän (Mo), Bor (B), Beryllium (Be), Silicium (Si) und Aluminium (Al) ausgewählt.
Verfahren zum Erhalt von Karbiden oder Nitriden, egal ob diese Karbide oder Nitride gemischt sind oder nicht, von Oxykarbiden, Oxynitriden und/oder Karbonitriden von feuerfesten Metallen, wie sie hier oben angeführt sind, sind in den Schriften FR 2 609 461 , EP 0 543 753 und WO 99/47454 beschrieben worden.
In der Tat erlaubt die Anwendung der Lehre der FR 2 609 461 homogene Keramikpartikel sowohl hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung als auch der physikalischen Eigenschaften für reproduzierbare Korngrößenabmessungen zu erhalten.
Insbesondere weisen die von der EP 0 543 753 beschriebenen Keramikpartikel eine besonders hohe Härte auf, und zwar insbesondere höher als 2000 Vickers, verbunden mit einer ebenfalls hohen Dichte, die sich zwischen ungefähr 5 und 16 ansiedeln kann.
Außerdem erlauben die Keramikpartikel, wie sie von der EP 0 543 753 gelehrt werden, dank ihrer quasi kugelförmigen Form dem Aufprall „großer" Teilchen, welche die erfindungsgemäße mehrschichtige Beschichtung treffen können, besser standzuhalten.
In bevorzugterer Weise ist das Metall zumindest eines der Elemente, das aus Ti, Zr oder Hf ausgewählt ist.
Die Keramikpartikel TiC, ZrC, HfC, TiN, ZrN oder HfN vereinen zugleich die hier oben angeführten Eigenschaften der höheren Härte und des höheren Schmelzpunktes mit denjenigen der Metalle, insbesondere hinsichtlich der Wärmeleitfähigkeit.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil der Keramikpartikel in der Primärschicht nach dem Aushärten zwischen 1 und 40%, vorteilhafter Weise zwischen 3 und 25%, vorzugsweise zwischen 5 und 15%.
Diese relativ hohen Gewichtsanteile der Keramikstoffe führen bei den Beschichtungen der Erfindung ebenfalls zu einem überraschenden Ergebnis; in der Tat und entgegen dem was normalerweise angenommen wird, nämlich dass das Hinzufügen anorganischer Stoffe in höheren Anteilen als 15% der Kohäsion der sie umschließenden Schicht schadet (Auftreten von Spalten und Rissen) und somit den Effekt hat ihre Kratzfestigkeit und ihre Antihafteigenschaften zu verschlechtern, hat die Anmelderin festgestellt, dass die Kohäsion der Primärschicht verstärkt wurde.
Die Erfindung zielt ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Träger ab, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Keramikteilchen, deren mittlerer Durchmesser weniger als 4 Mikrometer beträgt, werden in homogener Weise einer Zusammensetzung mit einem Fluorkohlenstoffharz zugegeben, um eine Primärschicht auszubilden,
– auf den Träger wird zumindest eine Primärschicht, welche die Keramikteilchen enthält, aufgebracht, wobei die Primärschicht eine glatte Oberfläche bildet,
– auf diese Primärschicht wird oder werden die Deckschicht(en) auf Fluorkohlenstoffharzbasis aufgebracht, dann
– wird die Schichtenanordnung bei 400–420°C gesintert.

Die Erfindung betrifft insbesondere Küchengeräte, die innen und/oder außen mit einer Antihaftbeschichtung beschichtet sind.
Der Träger dieser Geräte kann aus Aluminium, aus Stahl, aus emailliertem Stahl, aus rostfreiem Stahl, aus Glas, aus Keramik bestehen.
Dieser Träger kann einer vorherigen Behandlung unterzogen werden oder nicht, je nachdem ob man einen rauen oder glatten Träger haben möchte: er kann somit chemisch, beispielsweise durch Säureangriff, oder mechanisch, insbesondere mit Sandstrahlen behandelt werden.
Die Primär- und Deckschichten umschließen ein Fluorkohlenstoffharz.
Dieses Fluorkohlenstoffharz kann PTFE, Perfluoralkoxy (PFA) oder Fluorethylenpropylen (FEP) oder eine Mischung aus diesen Verbindungen sein.
Die Primär- und Deckschichten werden auf den zuvor behandelten oder nicht behandelten Träger durch Zerstäubung (Aufspritzen), durch Siebdruck, beispielsweise gemäß dem in der Schrift FR 2 689 037 im Namen der Anmelderin beschriebenen Verfahren, durch Pufferdruck oder durch Walzlackieren aufgebracht.
Zu Illustrationszwecken werden hiernach drei Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Beschichtungen gegeben.
Beispiel 1
Die Beschichtung dieses Beispiels 1 besteht aus einer auf den Träger aufgebrachten Primärschicht, die dann von zwei Deckschichten abgedeckt wird, welche aus einer Zwischenschicht bestehen, die selbst mit einer oberen Deckschicht beschichtet wird.

Die Zusammensetzung jeder der drei Schichten, die in Gewichtsanteilen gegeben ist, ist hier unten beispielhaft aufgeführt: Primärschicht

– wässrige Polyamidimid-Dispersion (PAI) (10 bis 15% Trockenextrakt)	18–35
– N-Methylpyrrolidon	0–12
– Aufstreichmittel- und Filmbildneremulsion	4–10
– Fluorkohlenstoffharzdispersion (50 bis 60% Trockenextrakt)	15–35
– kolloidale Kieselerde (mit 30% Trockenextrakt)	10–16
– TiC-Pulver (von 0,1 bis 1 μm)	1–10

Zwischenschicht

– Fluorkohlenstoffharzdispersion (50 bis 60% Trockenextrakt)	11–89
– Aufstreichmittel- und Filmbildneremulsion	10–20
– mit TiO₂ beschichtete Mikaplättchen	0,1–1,6
– Pigmente (Rußschwarz)	0,1–1,6

Obere Deckschicht

– PTFE-Dispersion (mit 60% Trockenextrakt)	79–90
– Aufstreichmittel- und Filmbildneremulsion	10–20
– mit TiO₂ beschichtete Mikaplättchen	0,1–1,6

Die Primärschicht besteht vorzugsweise aus einer homogenen Zusammensetzung von Keramikpartikeln mit dem Fluorkohlenstoffharz.
In der Tat erlaubt eine Verteilung der Keramikpartikel, die homogen d.h. gleichmäßig ist und kein Agglomerat bildet, eine an der Oberfläche und über ihre gesamte Dicke kohärente und homogene Primärschicht zu erzeugen und somit eine Primärschicht, die frei ist von Fehlern, Spalten, Rissen, Blasen...
In diesem Beispiel besteht das in der Primärschicht enthaltene Titankarbid (TiC) aus einer Mischung von Keramikpartikeln, deren mittlerer Durchmesser zwischen 0,1 und 1 Mikrometer liegt.
Die Primärschicht wird auf den Träger aufgebracht, um eine glatte Oberfläche zu bilden, d.h. eine außen ebene Oberfläche, die frei ist von Ablenkbereichen.
Die Primärschicht wird dann getrocknet, um eine Primärschicht zu erhalten, deren Dicke zwischen 4 und 16 μm beträgt; dann wird die Zwischenschicht und dann die obere Deckschicht aufgebracht, wobei die von der Zwischen- und oberen Deckschicht gebildete Anordnung eine Dicke zwischen 10 und 25 μm aufweist.
Nach dem Trocknen der Anordnung aus drei Schichten wird ein Sinterschritt bei 400–420°C der so erhaltenen Beschichtung während 3 bis 7 Minuten durchgeführt.
Es wird eine Beschichtung erhalten, die einerseits stark an dem Träger anhaftet und die andererseits verbesserte Eigenschaften hinsichtlich der Kratzfestigkeit aufweist: Versuche haben gezeigt, dass intensive Kochvorgänge von Nahrungsmitteln mit Hilfe von Metallhebern in einem Küchengerät, insbesondere einer Pfanne, die mit einer Beschichtung gemäß dem ersten hier oben genannten Beispiel beschichtet ist, wobei diese Kochvorgänge ein bis zwei Jahre klassische Benutzung eines Küchengerätes darstellen, die Beschichtung praktisch nicht zerkratzen, im Vergleich zu identischen intensiven Kochvorgängen, die mit Hilfe von Plastikhebern in eine Küchengerät durchgeführt werden, dessen Primärschicht keine TiC-Partikel aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Beschichtung außerdem eine harte Unterschicht zwischen dem Träger und der Primärschicht aufweisen.
Das Vorhandensein einer harten Unterschicht kombiniert die Wirkung der vorliegenden Erfindung mit derjenigen, die durch die im Stand der Technik beschriebenen harten Unterschichten erreicht wird, wodurch die Kratz- und Abriebfestigkeit verstärkt wird.
In einer bevorzugten Ausführung kann die Beschichtung ebenfalls zumindest zwei Primärschichten aufweisen, die jeweils Keramikpartikel umschließen, die einen mittleren Durchmesser aufweisen, der kleiner als 4 Mikrometer ist.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Beschichtung, welche diese beiden Varianten der Erfindung kombiniert, ist hiernach gegeben.
Beispiel 2
Diese Beschichtung wird hergestellt durch das Aufbringen:

– einer harten Unterschicht, die frei ist von Fluorkohlenstoffharz wie in der WO 00/54895 oder in der WO 00/54896 beschrieben, wobei diese Unterschicht direkt auf den Träger aufgebracht wird,
– zwei Primärschichten mit identischer Zusammensetzung, die nacheinander auf die Unterschicht aufgebracht werden,
– einer Zwischenschicht, welche die zweite Primärschicht abdeckt, dann
– einer oberen Deckschicht, welche die Zwischenschicht abdeckt.

Die von Fluorkohlenstoffharz freie Unterschicht liegt auf der Basis von Polyetheretherketon oder Oxy-1,4-Phenylen-Oxy-1,4-Phenylencarbonyl-1,4-Phenylen (PEEK) vor.
Die beiden Primärschichten weisen eine identische Zusammensetzung wie diejenige der Primärschicht des Beispiels 1 auf und umschließen beide TiC, das aus einem Gemisch von Partikeln besteht, deren mittlerer Durchmesser zwischen 0,1 und 1 Mikrometer beträgt.
Die von den beiden Primärschichten gebildete Gesamtdicke liegt zwischen 4 und 16 μm.
Ebenso weisen die Zwischenschicht und die obere Deckschicht jeweilige Zusammensetzungen auf, die identisch sind mit denjenigen, die in dem vorherigen Beispiel 1 beschrieben sind.
Vor dem Aufbringen der Unterschicht auf PEEK-Basis kann der Träger chemisch oder mechanisch behandelt werden oder nicht, um seine Oberfläche aufzurauen.
Die Unterschicht kann auf den Träger durch Aufspritzen in Form einer wässrigen Dispersion aufgebracht werden.
Eine solche Unterschicht besteht nach dem Aushärten ausschließlich aus PEEK, wie in der WO 00/54895 gelehrt, oder aus zumindest 50% PEEK, wobei der Rest sich aus reinen oder gemischten wärmebeständigen Polymeren zusammensetzt (wie Polyphenylensulfid, Polyetherimid, Polyimid, Polyetherketon, Polyethersulfon, Polyamidimid) und inerten Stoffen, die ausgewählt sind aus den Metalloxiden, Kieselerde, Mikapartikeln, oder plättchenförmigen Stoffen, wie in der WO 00/54896 gelehrt.
Die Primärschichten, die Zwischen- und obere Deckeschicht werden dann nacheinander gemäß der hier oben für das Beispiel 1 beschriebenen Vorgehensweise aufgebracht.
Die Anordnung wird dann bei 400–420°C während 3 bis 7 Minuten gesintert.
In einer Variante der Erfindung kann die Beschichtung außerdem zwischen dem Träger und der Primärschicht eine harte Basis aufweisen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Beschichtung, welche eine harte Basis und das Aufbringen von zwei Primärschichten kombiniert, ist hiernach gegeben.
Beispiel 3
Diese Beschichtung besteht aus:

– einer harten Basis,
– zwei Primärschichten mit identischer Zusammensetzung, die nacheinander auf die Unterschicht aufgebracht werden,
– einer Zwischenschicht, welche die zweite Primärschicht abdeckt, und dann
– einer Deckschicht, welche die Zwischenschicht abdeckt.

Die harte Basis kann keramischer Natur sein und auf dem Träger beispielsweise durch Plasmaaufbringen einer Schicht aus Al₂O₃/TiO₂ ausgebildet werden. Sie kann ebenfalls metallischer Natur sein und auf dem Träger durch Plasmaaufbringen von Inoxstahlpulver hergestellt werden.
Diese harte Basis kann ebenfalls direkt ausgehend von dem Träger und vor dem Aufbringen der Primärschicht(en) erhalten werden, indem eine harte Anodisation oder eine Anodisation durch Mikrobögen durchgeführt wird, wie in der EP 0 902 105 im Namen der Anmelderin beschrieben.
Das Vorhandensein dieser harten Basis ermöglicht die Beschichtung von dem Träger zu isolieren, und zwar im Falle eines tiefen Kratzers.
Die Primärschichten, die Zwischen- und obere Deckeschicht werden dann nacheinander gemäß der hier oben für die Beispiele 1 und 2 beschriebenen Vorgehensweise aufgebracht, dann wird die Anordnung bei 400–420°C während 3 bis 7 Minuten gesintert.
Es ist klar, dass bei jedem der drei hier oben im Detail ausgeführten Ausführungsbeispiele eine chemische oder physikalische Behandlung des Trägers vor dem Aufbringen der harten Unterschicht und/oder der (ersten) Primärschicht vorgenommen werden kann.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die hier oben beschriebenen Beispiele begrenzt, deren verbesserte Kratz- und Abriebfestigkeitseigenschaften für Kochgeräte gemessen wurden, die eine Innenfläche aufweisen, die dafür bestimmt ist, mit Nahrungsmitteln in Kontakt zu sein, und die mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung beschichtet ist.
Eine solche Beschichtung kann natürlich in umfassenderer Weise im Küchenbereich genutzt werden, um das Innere und/oder das Äußere jeder Art von Küchengeräten, Kochplatten, Grillplatten, ... zu beschichten; sie kann ebenfalls dafür bestimmt sein irgendeine Gleitfläche und insbesondere diejenigen von beispielsweise Bügeleisen zu beschichten.

Claims

Antihaftbeschichtung mit verbesserter Kratz- und Abriebfestigkeit mit zumindest einer Primärschicht, welche ein Fluorkohlenstoffharz und anorganische Partikel enthält, wobei die Primärschicht auf einen Träger aufgebracht und mit einer oder mehreren Deckschichten auf Fluorkohlenstoffharzbasis beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganischen Partikel Keramikteilchen sind, welche einen mittleren Durchmesser von weniger als 4 Mikrometer (μm) aufweisen, und welche zumindest ein Element umfassen, das ausgewählt ist aus den Metallkarbiden, den Metallnitriden, den Metallboriden, den Metalloxykarbiden, den Metalloxynitriden und den Metallkarbonitriden, und dass der Gewichtsanteil der Keramikpartikel in der Primärschicht nach dem Aushärten zwischen 1 und 40% beträgt, vorteilhafter Weise zwischen 3 und 25%, vorzugsweise zwischen 5 und 15%.
Beschichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser der Keramikteilchen zwischen 0,01 und 3 μm, vorteilhafter Weise zwischen 0,05 und 2 μm, vorteilhafterer Weise zwischen 0,1 und 1 μm und vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 μm liegt.
Beschichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikteilchen eine große Härte aufweisen, die mehr als 1500 Vickers beträgt.
Beschichtung gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall zumindest eines der Elemente ist, die ausgewählt sind aus Titan (Ti), Zirkon (Zr), Hafnium (Hf), Tantal (Ta), Niob (Nb), Wolfram (W), Molybdän (Mo), Bor (B), Silicium (Si), Beryllium (Be) und Aluminium (Al).
Beschichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest zwei Primärschichten aufweist.
Beschichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der Primärschicht(en) zwischen 4 und 16 μm beträgt.
Beschichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem zwischen dem Träger und der oder den Primärschicht(en) eine harte Unterschicht aufweist.
Beschichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die harte Unterschicht frei von Fluorkohlenstoffharz ist.
Beschichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie außerdem zwischen dem Träger und der oder den Primärschicht(en) eine harte Basis aufweist.
Küchengerät beschichtet mit einer Beschichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9.
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9 auf einem Träger, wobei dieses Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Keramikteilchen, deren mittlerer Durchmesser weniger als 4 Mikrometer beträgt, werden in homogener Weise einer Zusammensetzung mit einem Fluorkohlenstoffharz zugegeben, um eine Primärschicht auszubilden, wobei diese Keramikteilchen zumindest ein Element aufweisen, das ausgewählt ist aus den Metallkarbiden, den Metallnitriden, den Metallboriden, den Metalloxykarbiden, den Metalloxynitriden und den Metallkarbonitriden, wobei der Gewichtsanteil der Keramikpartikel in der Primärschicht nach dem Aushärten zwischen 1 und 40% beträgt, vorteilhafter Weise zwischen 3 und 25%, vorzugsweise zwischen 5 und 15%, – auf den Träger wird zumindest eine Primärschicht, welche die Keramikteilchen enthält, aufgebracht, wobei die Primärschicht eine glatte Oberfläche bildet, – auf die Primärschicht(en) wird oder werden die Deckschicht(en) auf Fluorkohlenstoffharzbasis aufgebracht, dann – wird die Schichtenanordnung bei 400–420°C gesintert.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem auf die Primärschicht und vor dem Aufbringen der Deckschicht(en) zumindest eine zweite Primärschicht aufgebracht wird, welche Keramikteilchen enthält, deren mittlerer Durchmesser kleiner als 4 Mikrometer ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem direkt auf den Träger und vor dem Aufbringen der Primärschicht(en) eine harte Basis oder eine harte Unterschicht, die frei ist von Fluorkohlenstoffharz, aufgebracht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der Primärschicht(en) eine anodische Oxidation des Trägers vorgenommen wird.
Verfahren gemäß irgendeinem der vorherigen Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufbringen der harten Unterschicht und/oder der/den Primärschicht(en) eine chemische oder physikalische Behandlung des Trägers vorgenommen wird.