DK171162B1 - Fremgangsmåde til belægning af husholdningsgenstande og husholdningsgenstand - Google Patents

Description

DK 171162 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til belægning af husholdningsgenstande med et antivedhæftningslag af den i krav l's indledning angivne art.

Opfindelsen angår også den ved fremgangsmåden fremstillede 5 husholdningsgenstand af den i krav 7's indledning angivne art.

En fremgangsmåde og en husholdningsgenstand af den ovennævnte art kendes fra britisk patentskrift nr. 944.836.

Ved "husholdningsgenstand" skal forstås enhver husholdnings-10 genstand, der under drift udsættes for mekaniske påvirkninger, især skrabe- eller skærepåvirkninger. Et eksempel er en bradepande, hvis bradeflade ved vending eller udskæring af stegemateriale udsættes for en mekanisk påvirkning af en metallisk bradeløftestang henholdsvis bradevender eller kniv.

15 Tilsvarende forhold gør sig gældende for gryder, kasseroller, bageforme, bageplader og lignende. Som yderligere eksempler kan nævnes strygejern, hvis sål udsættes for en mekanisk påvirkning, når den stryges hen over knapper, lynlåse, nitter eller lignende. Af yderligere husholdningsgenstande kan næv-20 nes koge-, varme- eller varmeholdeplader, på hvilke gryderne, panderne eller kanderne anbringes og derved udsættes for en betydelig skrabepåvirkning, såvel som beklædninger af bageovne eller grillovne, hvor der afsættes fedtsprøjt, der kun med besvær vil kunne fjernes ved hjælp af agressive kemikalier 25 (bageovnsspray) eller ved en betydelig mekanisk påvirkning.

Ovenstående opregning er ikke fuldstændig. Inden for rammerne af den foreliggende opfindelse skal der under "husholdnings-genstande" forstås enhver art af i husholdning og erhverv anvendte genstande, der på den eksempelvis nævnte måde udsættes 30 for mekaniske påvirkninger.

I det nævnte britiske patentskrift nr. 944.836 omtales en fremgangsmåde til belægning af bradepander, ved hvilken der 2 DK 171162 B1 på den sandblæste metalliske overflade af bradepanden ved flammesprøjtning påføres to lag efter hinanden. Det første lag består af nikkel og chromoxid og påføres i tre trin med en tykkelse på hver 25,4 μιη, således at de første lag til 5 sammen har en tykkelse på ca. 76 μπι. Det andet lag består af aluminiumoxid og påføres i fire trin i en tykkelse på hver 2 5,4 μτη, hvilket giver en samlet tykkelse af det andet lag på ca. 100 μπι. Begge lag har tilsammen en tykkelse på ca. 176 μm.

10 På disse oxidlag påføres derefter et lag polyfluorcarbon med en tykkelse på ca. 25 μπ\, og dette lag hærdes ved ca. 285°C.

Fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 3.604.762 kendes en bra-deflade af en bradepande eller en sål af et strygejern, dvs. en metallisk overflade med først et vedhæftningsunderlag, ek-15 sempelvis et nikkel-aluminiumlag eller et chrom-nikkellag, og derefter et ved plasmasprøjtning påført keramisk lag af hårdt materiale, der f.eks. består af aluminiumoxid eller af aluminiumoxid plus titanoxid eller et andet fra plasmasprøjteteknik kendt materiale.

20 Ved den kendte metode henholdsvis den kendte husholdningsgenstand er tykkelsen af antivedhæftningslaget valgt således, at dette lag betragtet i et mikroskop udfylder dalene mellem spidserne af de påsprøjtede keramikkorn, og spidserne af disse korn ligeledes er dækket af et tyndt antivedhæftnings-25 lag. Denne makroskopiske hårdhed af det således dannede lag er af samme størrelsesorden som hårdheden af korund, dvs. ved ca. 9 Mohs. Dette ligger øjensynligt således, at spidserne af de hårde korn ved belastning af overfladen med en metallisk genstand bestemmer hårdheden af laget, medens antivedhæft-30 ningssubstansen indført i dalene mellem spidserne - i henseende til antivedhæftningsegenskaberne - er bestemmende for giideegenskaberne.

3 DK 171162 B1

Forsøg med husholdningsgenstande af den ovennævnte art har vist, at selv ved af størrelsesordenen 100.000 påvirkninger med en metallisk kniv og en skærebelastning på 5 N bibeholdes antivedhæftningsegenskaberne fuldstændigt.

5 I praksis har det vist sig, at husholdningsgenstande fremstillet ved den kendte metode ud fra et optisk synspunkt ikke altid er tilfredsstillende, eftersom de især ved overophedning vil kunne danne sprækker i overfladen, hvilket tilsyneladende kan føres tilbage til, at der har været indlejret 10 fedt eller lignende i keramiklaget.

Formålet med opfindelsen er at videreudvikle en fremgangsmåde og en husholdningsgenstand af den indledningsvis nævnte art således, at belastningsevnen af overfladen øges samtidigt med, at den optiske kvalitet bibeholdes.

15 Dette formål er ifølge opfindelsen opnået ved, at kornstørrelsen af de anvendte pulvere af hårdt materiale tiltager fra overfladen af grundlegemet i retning mod antivedhæftningsla-get.

De yderligere overliggende lag af hårde materialer med en re-20 lativ stor kornstørrelse har derved forholdsvis mange mellemrum mellem kornene, således at en antivedhæftningssubstans, eksempelvis en i lakform påført polytetrafluorethylen vil kunne hæfte særligt godt, eftersom denne substans også sætter sig i de bageste skær af kornene. En indtrængning i det nedre 25 område af laget af hårdt materiale bliver derimod forhindret af de stadig mindre korn. Kornstørrelsen i overgangsområdet til den metalliske overflade af husholdningsgenstanden eller til et indskudt vedhæftningslag, der tjener som hæfteformidler, bliver derimod forbedret, eftersom kornstørrelsen er af 30 samme størrelsesorden, og lagene derfor som følge af den næsten overensstemmende kornstørrelse bedst muligt går i indgreb med hinanden.

4 DK 171162 B1 I en særlig hensigtsmæssig udførelsesform for opfindelsen påføres fire lag af pulver af hårdt materiale over hinanden.

Derved opnås et optimalt kompromis imellem tekniske og økonomiske betragtninger.

5 Hvis tykkelsen af lagene ligger mellem 5 μπτ og 4 0 μτη og fortrinsvis ved 15 μτη, er den samlede tykkelse af lagene af hårde materialer fortrinsvis ca. 60 μτη. Kornstørrelsen af de fineste pulvere ligger fortrinsvis mellem 5 μτη og 20 μτη, medens de groveste pulvere af hårde materialer ligger mellem 10 5,6 μτη og 40 μτη. Ovenstående angivelser af kornstørrelser angiver værdiområdet af en gaussisk fordeling af kornstørrelser i en pulvermængde. Ved en pulvermængde med kornstørrelser mellem 5 μτη og 20 μτη ligger f.eks. omkring 70% af substansen i størrelsesordenen fra 12 μτη, medens pulveret af den anden 15 type har størrelser på mellem 5,6 μπτ og 40 μτη, idet ca. 70% af substansen har en kornstørrelse fra 20 μπι. Disse kornstørrelser gælder for den rå tilstand, dvs. for pulveret inden plasmasprøj tningen.

I en yderligere udførelsesform for opfindelsen bliver der 20 inden påføringen af laget af hårdt materiale påført et ved-hæftningsgrunderlag som vedhæftningsformidler, fortrinsvis i en tykkelse på mellem 1 og 20 μπι, især i en tykkelse på mindre end 10 μτη.

Dette vedhæftningsgrunderlag virker som vedhæftningsformidler 25 og øger i væsentlig grad vedhæftningen af den samlede lagopbygning på overfladen af husholdningsgenstanden.

Opfindelsen skal nærmere forklares i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig· 1 viser set fra siden delvis udskåret og i stort målfor-30 hold en bradepande som et eksempel på en husholdningsgenstand ifølge opfindelsen, DK 171162 Bl 5 fig. 2 et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen til belægning af husholdningsgenstanden og fig. 3 et snit gennem en belægning på husholdningsgenstanden ifølge opfindelsen, der er påført i fire forskellige trin ved 5 fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

I fig. 1 betegner 10 en bradepande, der som et eksempel på en husholdningsgenstand ifølge opfindelsen vil blive forklaret i det følgende. Dette er kun et eksempel. Ved husholdningsgenstand skal der forstås gryder, kasseroller, bageforme, stry-10 gejern, komfur, plader, varmeholdeplader, bageovnsbeklædninger, grillbeklædninger og lignende.

Bradepanden 10 har et pandelegeme 11 og et skaft 12. Pandelegemet 11 kan bestå af metal, eksempelvis stål, støbejern eller støbealuminium. Husholdningsgenstande med pandelegemer 15 af keramik og glas kan også komme på tale.

Pandelegemet 11 har en plan bund 13 med en øvre overflade 14, der i eksemplet med bradepanden er bradeoverfladen.

Bunden 13 består, således som det fremgår af det i fig. 1 viste udsnit, af et metallisk grundlegeme 15, der først er 20 forsynet med et vedhæftningsgrunderlag 16. Vedhæftningsgrun-derlaget 16 kan være et nikkel-aluminiumslag eller et chromn-ikkellag eller lignende, således som dette kendes fra plasmabelægningsteknik til formidling af vedhæftning. Vedhæftnings-underlaget har fortrinsvis en tykkelse på 2-20 μιη, og er for-25 trinsvis tyndere end 10 μπι.

På vedhæftningsgrunderlaget 16 er der et lag hårdt materiale, især et keramiklag, der fortrinsvis består af aluminiumsoxid eller en blanding af aluminiumsoxid og titanoxid og udgøres af fire lag 20, 21, 22, 23 ovenpå hinanden.

6 DK 171162 B1

Laget af hårdt materiale er forsynet med to over hinanden anbragte lag 24, 25 af et antivedhæftningslag, af hvilke lag det øvre 25 fortrinsvis blev fremstillet på polytetrafluor-ethylen (PTFE)-basis.

5 Fig. 2 viser skematisk et belægningsanlæg bestående af et fødebånd 30, der transporterer bradepanderne 10 i pilen 31's retning. Bradepanderne 10 på fødebåndet 30 har en tilstand, i hvilken det metalliske grundlegeme 15 fortrinsvis allerede er gjort ru ved sandblæsning og er affedtet ved hjælp af et eg-10 net opløsningsmiddel eller ved varmebehandling. I denne tilstand når bradepanderne 10 først arbejdsområdet af en første plasma-belægningsstation 32, og derefter et arbejdsområde af en anden, tredje, fjerde og femte plasma-belægningsstation 33, 34, 35, 36. Derfra føres bradepanderne 10 forbi en første 15 lakeringsstation 37 og en anden lakeringsstation 38, inden de når området af en varmestation 39. Efter gennemløbet af var-mestationen 39, bliver bradepanderne 10 aftaget af transportbåndet 30.

I den første plasma-belægningsstation 32 påføres vedhæft-20 ningsgrunderlaget 16. Hertil påføres et metallisk pulver 50, eksempelvis en nikkel-aluminiumblanding eller -legering eller en chrom-nikkelblanding henholdsvis -legering ved hjælp af den første belægningsstation 32 på den sandblæste og affedtede overflade af det metalliske grundlegeme 15.

25 Såfremt laget af hårdt materiale skal være flerlaget, påføres i den anden plasma-belægningsstation 33 et første pulver af hårdt materiale 51 af forholdsvis lille kornstørrelse. Kornstørrelsen ligger fortrinsvis imellem 5 μτη og 20 μιη. Herved forstås i praksis et pulver, hvis kornstørrelse varierer 30 efter en gaussisk fordeling mellem 5 μπι og 20 μπι, hvorved i praksis ca. 70% af pulvermassen har en kornstørrelse på omkring 12 μπι. Dette mål ændres, når pulveret af hårdt materiale når lysbuen i den anden plasma-belægningsstation 33, eftersom det keramiske pulver da har en dejagtig konsistens, og 7 DK 171162 B1 i denne konsistens påsprøjtes på vedhæftningsgrunderlaget 16.

Ved træfning af vedhæftningsgrunderlaget 16 udvides det enkelte "korn", idet det flyder ud til siden, således at tykkelsen af det senere stivnende korn er væsentlig mindre i 5 flyveretningen end i retningen vinkelret derpå.

I den tredje, fjerde og femte plasma-belægningsstation 34, 35, 36 påsprøjtes et flerlaget lag af hårdt materiale af yderligere keramikpulvere 52, 53, 54 på tilsvarende måde, hvorved kornstørrelsen tiltager kontinuerligt, eksempelvis 10 fra det nævnte område mellem 5 μπι og 2 0 μτη, nærmest i et område mellem 5,6 μπι og 22,5 μπι med et 70% maksimum ved 14 μπι sluttelig til en kornstørrelse mellem 5,6 μπι og 40 μπι med et 70% maksimum ved en kornstørrelse på omkring 20 μπι.

Det er underforstået, at disse kornstørrelser kun er illu-15 strative, og at der kan afviges i op- og nedadgående retning.

Medens vedhæftningsgrunderlaget kun påføres forholdsvis tyndt med en tykkelse på fortrinsvis mindre end 10 μπι, kan laget af hårdt materiale ved hjælp af belægningsstationerne 33-36 næsten påføres i samme tykkelse og fortrinsvis med en tykkelse 20 på 15 μπι, således at det samlede lag af hårdt materiale udviser en tykkelse på 60 μπι. Også her er der mulighed for variationer .

De på denne måde påførte og eksempelvis 60 μπι tykke lag af hårdt materiale er en porøs dannelse, ved hvis overflade de 25 tykkeste korn med den ovennævnte udbredning i sideretningen findes.

I den første lakeringsstation 37 påføres en første lak 55 på det porøse keramiklag. Denne lak 55 er en ekstremt tyndtflydende indbrændingslak på harpiksbasis, eksempelvis den, der 30 under betegnelsen CENO-THERM® basislak under type nr. 071230-702.533 fås fra Weilburger Lakfabrik, J. Grebe GmbH, D-6290 Weilburg. Den første lak 55 kan eventuelt fortyndes ved hjælp 8 DK 171162 B1 af et egnet opløsningsmiddel.

Inden den første lak 55 tørres, påføres en anden lak 56 ved "nass-in-nass" metoden på den første lak 55 ved hjælp af den anden lakeringsstation 38. Den anden lak 56 er en polytetra-5 fluorethylenlak, eksempelvis den lak, der har betegnelsen GREBLON®-antivedhæftningsbelægning 12/31 under type nr. 071230702.534 fra Weilburger Lakfabrik og ligeledes kan fortyndes ved hjælp af et egnet opløsningsmiddel.

Fig. 3 viser lagopbygningen i stort målforhold, således som 10 den fremgår under forskellige stadier af den i fig. 2 illustrerede belægningsproces.

Ved den i fig. 3 viste fase I, er de fire lag 20-23 af hårdt materiale med pulvere 51-54 af tiltagende kornstørrelse allerede påført på vedhæftningsgrunderlaget 16. Bradepanderne 10 15 befinder sig i fig. 2 følgelig allerede bag ved den femte plasmabelægningsstation 36.

Fase II viser tilstanden efter passtering ved den første belægningsstation 37. Det ses, at mellemrummet mellem kornene af pulvere 51, 52 og 53 (sidstnævnte delvis) er udfyldt med 20 den meget tyndtflydende indbrændingslak 55 til et første niveau 60. Indbrændingslakken 55 er trængt ind i de meget smalle kapillarer mellem det fine første pulver af hårdt materiale 51 og ind i vedhæftningsgrunderlaget 16.

Som følge af det meget flygtige opløsningsmiddel af indbræn-25 dingslakken 55, og som følge af omgivelsernes temperatur i området af fødebåndet 60, der kan opnå en værdi på 60°C og derover, er indbrændingslakken 55 ved opnåelse af den anden belægningsstation 38 allerede sunket til et andet niveau 61 i det andet lag af hårdt materiale 21 eller endog lavere. Sænk-30 ningen af spejlet af indbrændingslakken 55 fra det første niveau 60 til det andet niveau 61 sker ved, at indbrændingslakken 55 siver ind i de mindste kapillarer, medens bradepan- 9 DK 171162 B1 den 10 fra den første lakeringsstation 37 føres til den anden lakeringsstation 38 på transportbåndet 30, og indbrændings-lakken 55 opvarmes og derved bliver endnu mere tyndtflydende.

Fase III viser tilstanden umiddelbart efter passagen af den 5 anden lakeringsstation 38, og det ses, at antivedhæftnings-lakken er anbragt på de tre lag 21, 22 og 23 af laget af hårdt materiale og befinder sig over indbrændingslakken 55.

Som følge af at antivedhæftningslakken 56 fortyndes med et flygtigt opløsningsmiddel, og som følge af den forholdsvis 10 høje temperatur af omgivelserne, bliver antivedhæftningslakken 56 fortrinsvis påført i en sådan mængde, at spejlet ligger på et tredje niveau 62 over det øverste lag af hårdt materiale 23 .

Fase IV viser til slut tilstanden efter passagen af varmesta-15 tionen 39. Som følge af den der herskende proces temperatur, der indstilles mellem 320°C og 450°C fortrinsvis mellem 400°C og 420°C, er såvel indbrændingslakken 55 på et fjerde niveau 63 under det andet niveau 61 trængt dybt ned i kapillarerne af de nedre lag 16, 20 og 21, ligesom antivedhæftningslakken 20 56 ved sammentrækning er trængt længere ned i kapillartek sturen. Ved en passende dimensionering af de påførte mængder lak 55 og 56 ved indstilling af indbrændingstemperaturen i varmestationen 39 i relation til gennemløbshastigheden af bradepanderne 10 dannes en overflade 14 af den indledningsvis 25 nævnte art, ved hvilken de øverste korn ved overfladen af det fjerde lag af hårdt materiale 23 kun er overtrukket af et forholdsvis tyndt antivedhæftningslag af en tykkelse på nogle få μτη, eksempelvis 5 μτα, medens de derimellem liggende dale er udfyldt med antivedhæftningssubstans.

3 0 På den anden side er alle kapillare områder af den porøse struktur fuldstændig udfyldt af indbrændringslak 55 henholdsvis antivedhæftningslak 56, således at fremmedlegemer eksempelvis flydende fedt ikke vil kunne trænge ind i kapillarstrukturen af lagene 16, 20-23.

Claims (12)

1. Fremgangsmåde til belægning af husholdningsgenstande med et antivedhæftningslag, ved hvilken en overflade af hushold- 5 ningsgenstanden ved en plasmasprøjtemetode forsynes med et lag af et hårdt materiale (20-23) i flere lag over hinanden under anvendelse af forskellige pulvere af hårdt materiale (51-54), og laget af hårdt materiale (20-23) derefter forsynes med et antivedhæftningslag (24, 25), ken deteg-10 net ved, at kornstørrelsen af de anvendte pulvere af hårdt materiale (51-54) tiltager fra overfladen af grundlegemet (15) i retning mod antivedhæftningslaget (24, 25).

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der påføres fire lag (20, 21, 22, 23) af pulver af hårdt 15 materiale (51, 52, 53,54).

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at tykkelsen af det første lag (20, 21, 22, 23) er 5-40 μτη, fortrinsvis 15 μτη.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1-3, kendetegnet 20 ved, at kornstørrelsen af det fineste af de anvendte pulvere af hårdt materiale (51) i rå tilstand ligger mellem 5 og 20 μπι, og at størrelsen af det groveste pulver af hårdt materiale (54) i rå tilstand ligger mellem 5,6 μπι og 40 μπι.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet 25 ved, at der inden påføringen af laget af hårdt materiale (20-23) påføres et vedhæftningsgrunderlag (16) som vedhæft-ningsformidler.

6. Fremgangsmåde ifølge krav 5, kendetegnet ved, at vedhæftningsunderlaget har en tykkelse på 1-20 μτη, for- 30 trinsvis mindre end 10 μτη. 11 DK 171162 B1

7. Husholdningsgenstand med et antivedhæftningslag, ved hvilken en overflade af husholdningsgenstanden ved plasmasprøjtning er forsynet med et af et pulver af hårdt materiale (51-54) bestående porøst lag af hårdt materiale (20-23), der 5 består af flere over hinanden liggende lag (20, 21, 22, 23), bestående af forskellige pulvere af hårdt materiale (51, 52, 53, 54), idet der på laget af hårdt materiale (20-23) er påført et antivedhæftningslag (24, 25), kendetegnet ved, at kornstørrelsen af de anvendte pulvere af hårdt mate-10 riale (51, 52, 53, 54) tiltager fra overfladen af grundlegemet (15)i retning mod antivedhæftningslaget.

8. Husholdningsgenstand ifølge krav 7, kendetegnet ved, at der er indrettet fire lag (20, 21, 22, 23) af pulvere af hårdt materiale (51, 52, 53, 54).

9. Husholdningsgenstand ifølge krav 8, kendetegnet ved, at tykkelsen af lagene er 5-40 μπι, fortrinsvis 15 μπι.

10. Husholdningsgenstand ifølge krav 7 - 9, kendetegnet ved, at kornstørrelsen af de fineste anvendte pulvere af hårdt materiale (51) i rå tilstand ligger mellem 5 μιη og 20 20 μιη, og kornstørrelsen af de groveste pulvere af hårdt ma teriale (54) i rå tilstand ligger mellem 5,6 μτη og 40 μιη.

10 DK 171162 B1 Patentkrav.

11. Husholdningsgenstand ifølge krav 7-10, kendeteg net ved, at der mellem overfladen af grundlegemet (15) i husholdningsgenstanden og det nederste lag af hårdt materiale 25 (20) er indrettet et vedhæftningsgrunderlag (16).

12. Husholdsningsgenstand ifølge krav 11, kendetegnet ved, at vedhæftningsgrunderlaget (16) har en tykkelse på mellem 1 μιη og 20 μτη, og fortrinsvis på mindre end 10 μιη. 30