Aluminiumteils, Aluminiumteil und Bügeleisensohle aus Aluminium

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für das Beschichten einer Aluminiumoberfläche eines Aluminiumteils, insbesondere für eine Aluminiumsohle eines Dampfbügeleisens, deren für das Auflegen auf die zu bügelnden Gegenstände vorgesehene Oberfläche aus eloxiertem Aluminium besteht und/oder mit einer Schicht aus eloxiertem Aluminium versehen ist.

Es ist bekannt, dass Bügeleisensohlen aus Metall bestehen, wobei die für das Auflegen auf die zu bügelnden Gegenstände vorgesehene Oberfläche poliert ist. Es wurde davon ausgegangen, dass das beste Mittel, um eine hohe Bügelqualität zu erreichen, darin besteht, eine Sohle zu verwenden, deren Oberfläche so wenig Rauigkeiten wie möglich aufweist, um so eine gute Wärmeübertragung zwischen der Sohle und den zu bügelnden Stoffen zu erreichen und gleichzeitig den Reibbeiwert zu verringern, was das "Gleiten" des Bügeleisens auf den Stoffen verbessert.

Diese polierten Sohlen sind jedoch empfindlich gegenüber Schrammen und Flecken, insbesondere wenn sie aus Aluminium bestehen oder mit einer Aluminiumschicht versehen sind.

Um Schrammen und Flecken zu vermeiden, ist es bekannt, die Bügeleisensohlen mit einer glatten Farbschicht oder Lackschicht zu versehen.

Ein ähnlicher Schutz gegenüber Schrammen wird erreicht, wenn eloxiertes Aluminium verwendet wird, da das eloxierte Aluminium härtere Eigenschaften aufweist als nicht eloxiertes Aluminium.

Um die Gleiteigenschaften und/oder den optischen Eindruck oder das Design der Bügeleisensohle zu verbessern, ist es letztendlich auch bekannt, auf der Bügeleisensohle farbige erhabene Grafiken aufzubringen, insbesondere wenn die Sohle eine Farbschicht oder Lackschicht aufweist. Als versucht wurde, auch auf Sohlen aus eloxiertem Aluminium bunte Grafiken aufzubringen, stellte sich schnell heraus, dass aufgrund der vielen Bügelvorgängen die farbige Grafik nicht ausreichend haltbar anhaftet, so dass in der Praxis keine Sohlen aus eloxiertem Aluminium mit bunten aufgebrachten Grafiken gefunden werden, was auf diese unzureichende Qualität zurückzuführen ist.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, den aus dem Stand der Technik bekannte Nachteil zu überwinden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren für das Beschichten einer Aluminiumoberfläche eines Aluminiumteils, ein Aluminiumteil, das nach diesem Verfahren beschichtet wurde und eine Bügeleisensohle, die mit einem derartigen Verfahren hergestellt wird, mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen, die getrennt oder jeweils miteinander kombiniert eingesetzt werden können.

Verfahren für das Beschichten einer Aluminiumoberfläche eines Aluminiumteils, insbesondere einer Bügeleisensohle, deren Oberfläche vorgesehen ist, um beim Bügeln über die zu bügelnden Stoffen zu gleiten, dadurch gekennzeichnet, dass dieses folgende Schritte umfasst: a) das Aufbringen einer Grafik aus Einbrennlack (20) auf einem Teil einer Aluminiumoberfläche (1 1 ) der Sohle,

b) das Brennen der Bügeleisensohle (10), um den Einbrennlack (20) zu härten, und c) das Eloxieren der Aluminiumoberfläche (1 1 ), um die Oberflächenhärte der Aluminiumoberfläche zu erhöhen.

Die Oberfläche des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Aluminiumteils ist vorteilhafterweise beständiger, so dass es bei Aufbringen der erhabenen Grafiken aus Einbrennlack nicht mehr erforderlich ist (wie es nach dem Stand der Technik üblich ist), vorher auf der ganzen Oberfläche eine Grundierung aus Einbrennlack aufzubringen, was die Herstellung vereinfacht und die Kosten reduziert. Dennoch ermöglichen es die erhabenen Grafiken aus Einbrennlack, die Kontaktoberfläche der Sohle mit den zu bügelnden Stoffen zu reduzieren und somit auch den Reibbeiwert, was das Bügeln vorteilhaft vereinfacht und die Qualität des Bügeins verbessert. Im Falle eines Dampfbügeleisens verbessern die erhabenen Grafiken aus Einbrennlack zusätzlich die Verteilung des Dampfs zwischen der Sohle und dem Stoff und reduzieren allgemein den Kontakt der Aluminiumoberfläche in Bezug auf jeden Kontakt beim Auflegen dieser Oberfläche.

Überraschend wurde nachgewiesen, dass der Einbrennlack beständiger ist, wenn er auf dem nicht eloxierten Aluminium gebrannt wird und danach das Ganze eloxiert wird, so dass auch erhabene Grafiken aus Einbrennlack nachhaltig aufgebracht werden können.

Die Grafik aus Einbrennlack wird durch Serigrafie und/oder Tampondruck und/oder Lithographie und/oder Abziehbilderverfahren auf die Aluminiumoberfläche des Aluminiumteils aufgebracht. Diese Techniken ermöglichen es, Grafiken aus Einbrennlack mit einem sehr genauen und präzisen Verlauf herzustellen, das heißt, ohne Kanten, die das Gleiten der Sohle beeinträchtigen könnten.

Das Aluminiumteil wird in einem Industrieofen bei Temperaturen von 450° C bis 650° C, vorzugsweise von 500° C bis 600° C für einen Zeitraum von 10 Minuten, insbesondere für einen Zeitraum von weniger als 15 Minuten gebrannt.

Während des Schritts zum Eloxieren wird eine Schicht von eloxiertem Aluminium mit einer Dicke von 5 Mikrometern bis 40 Mikrometern, insbesondere von 10 Mikrometern bis 30 Mikrometern erhalten. Bei dem Schritt zum Eloxieren handelt es sich um ein Harteloxieren, um eine Oberflächenhärte des Aluminiums mit Werten von 750 bis 950 nach Vickers, insbesondere von 800 bis 900 zu erzielen. Es wurden besonders gute Ergebnisse erzielt in Ausgestaltungen, bei denen die Härte der Bügeleisensohle unter der Grafik aus Einbrennlack bei Messung mit einer Vickers-Spitze, auf die eine Kraft von 0,3 daN aufgebracht wird, vorzugsweise zwischen 750 und 950 liegt, während die erhabene Grafik aus Einbrennlack vorzugsweise eine Härte von ungefähr 1.000 aufweisen kann. Nach dem Schritt des Eloxierens, wird die Oberfläche poliert, um sie zum Glänzen zu bringen, vorzugsweise mit einem Lappen oder etwas Ähnlichem. Wenn sich die Grafik aus Einbrennlack farblich abheben soll, zum Beispiel aus Gründen des Designs, wurden mit Grafiken aus Einbrennlack mit Farbpigmenten gute Ergebnisse erzielt.

Erfindungsgemäß werden die Farbpigmente aus der Gruppe der Silikatfarben gewählt, die aus zwei Komponenten bestehen, und daher Zweikomponenten-Silikatfarben oder reine Silikatfarben genannt werden. Einer der Komponenten ist das sogenannte Bindemittel, das aus flüssigem Kaliwasserglas besteht. Die andere Komponente besteht aus Pigmenten und Füllstoffen. Die beiden Komponenten werden erst kurz vor der Verarbeitung zusammengebracht und miteinander verrührt. Die Silikatfarben haben also nur eine begrenzte Verarbeitungs- und Lagerzeit.

Für die hier in Frage stehende Anwendung wurden insbesondere mit nicht sehr dickflüssigen (thixotropen) Silikatfarben (SIL), die wärmebeständig (temperaturstabil) sind, gute Ergebnisse erzielt.

Eine besonders gute Haftfähigkeit der Grafiken aus Einbrennlack auf den Bügeleisensohlen aus eloxiertem Aluminium konnte mit Farbpigmenten einer Silikatfarbe erreicht werden, bei der die aus Silizium bestehenden Komponenten durch Aluminium ersetzt wurden. Die Silikate, bei denen dies der Fall ist, werden Alumosilikate genannt. Wenn in dem Netz aus Mineralien Aluminium (Al ³⁺ , anstatt Si ⁴⁺ ) eingebaut wird, muss lediglich der Ladungsausgleich berücksichtigt werden, der durch den Einbau weiterer positiv geladener Ionen (Kationen) erreicht wird, wobei das Verhältnis zwischen AI:Si Nicht über dem Wert 1 liegen darf. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, ist die Grafik aus Einbrennlack so ausgestaltet, dass sie zur Spitze der Bügeleisensohle hin schmaler wird. Dies verringert außerdem vorteilhaft den Reibbeiwert, insbesondere in die Längsrichtung der Bügeleisensohle, das heißt, in die die Sohle vorwiegend bewegt werden muss, um so eine bessere Bügelqualität zu erhalten.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wurden gute Ergebnisse erzielt, wenn die Ränder der Grafik aus Einbrennlack rund ausgestaltet waren. Diese Rundungen verbessern ebenfalls beträchtlich das Gleiten und dies sogar unabhängig von der Gleitrichtung.

Die Grafiken aus Einbrennlack werden weiterhin bevorzugt durch Vitrifizierung einer Zusammensetzung aus Einbrennlackpartikeln hergestellt. Diese Vitrifizierung oder dieses Sintern bewirkt eine Rundung der Ränder der Grafik und ein Glätten der Oberfläche dieser Grafik, was ebenfalls (in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Grafik) das Gleiten fördert.

Die erfindungsgemäße Bügeleisensohle, insbesondere für ein Dampfbügeleisen, deren für das Auflegen auf die zu bügelnden Gegenstände vorgesehene Oberfläche aus eloxiertem Aluminium besteht und/oder mit einer Schicht aus eloxiertem Aluminium versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einem Teil der Aluminiumoberfläche eine erhabene Grafik aus Einbrennlack aufgebracht ist. Wie bereits erwähnt, wird die vorliegende Erfindung bei jedem beliebigen Aluminiumteil angewandt, bei dem die Verschleiß- und Reibbeständigkeit verbessert werden soll, wie zum Beispiel bei einer Bügeleisensohle, wobei sie jedoch auch bei Heizelementen wie Heizkörpern, oder bei Kochtöpfen oder bei hitzebeständigen Behältern angewandt wird, oder sogar bei den oberen Oberflächen von Gaskochfeldern, die heutzutage aus Edelstahl bestehen, weshalb die Erfindung den Stand der Technik von Aluminiumteilen überraschend verbessert, insbesondere von Bügeleisensohlen. Außerdem kann sie angewandt werden für die Oberflächen von Haarglättern, Wasserkochern, in der Ansaugöffnung von Staubsaugern und bei Dekorationen von Aluminiumplatten. Sie ist besonders vorteilhaft in Speisebehältern zum Garen im Ofen, da hart eloxiertes Aluminium bei Vorgängen bei hohen Temperaturen kaum die Farbe ändert, weshalb es im Ofen in einem Pyrolyse-Vorgang gereinigt werden kann. Diese Erfindung wird außerdem anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, auf das sie jedoch nicht beschränkt ist, sowie anhand der Zeichnung. In dieser wird folgendes schematisch gezeigt:

Figur 1 die Oberfläche einer Bügeleisensohle eines Dampfbügeleisen aus eloxiertem

Aluminium; und Figur 2 die Bügeleisensohle der Figur 1 im Schnitt, entlang der Linie A-A, die mit einem Verfahren nach einer ersten Ausführung der Erfindung beschichtet wurde.

Figur 3 die Bügeleisensohle der Figur 1 im Schnitt, entlang der Linie A-A, die mit einem Verfahren nach einer weiteren Ausführung der Erfindung beschichtet wurde.

In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, kennzeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Bauteile.

Die Figur 1 zeigt schematisch die Oberfläche 1 1 einer Bügeleisensohle 10 eines Dampfbügeleisens 1 , die mit Dampfaustrittsöffnungen 13 versehen ist.

Zumindest die Oberfläche 1 1 der Sohle 10, die vorgesehen ist, um in Kontakt mit den zu bügelnden Stoffen zu treten, besteht beispielhaft aus laminiertem Aluminium, das im Anschluss elektrolytisch oxidiert wird. Dabei entsteht bereits nach kurzer Zeit an der Luft eine dünne natürliche Oxidschicht in Folge der hohen Affinität von Aluminium zu Sauerstoff. Dieser Prozess ist erst nach einigen Monaten beendet und die entstandene Oxidschicht ist so dick, dass keine Sauerstoffdiffusion mehr stattfindet. Die Schicht hat zu diesem Zeitpunkt eine Dicke von ungefähr 0,05 μηη erreicht und wird nicht mehr dicker. Diese geringe Schichtdicke gibt jedoch keinen ausreichenden Schutz. Daher wird das Aluminium an der Oberfläche 1 1 durch anodische Oxidation in einem Elektrolyt durch eine dicke Schicht aus Aluminiumoxid geschützt, die im deutschsprachigen Bereich ELOXAL genannt wird (Elektrolytisch Oxidiertes Aluminium). Technisch korrekt wird dieses Verfahren Anodisieren genannt und das Produkt anodisiertes Aluminium. Durch die Eloxal-Schicht erhält man nicht nur einen hervorragenden Korrosionsschutz, sondern auch ein optisch ansprechendes Aussehen, mit der Möglichkeit, die Aluminiumoberfläche in einer Vielzahl von Farbtönen zu färben.

Insbesondere ist es bevorzugt, einen Vorgang zum Hartexloxieren anzuwenden, der eine größere Härte und Reibbeständigkeit verleiht, als das normale Eloxieren. Wenn die Rede davon ist, dass die Oberfläche als Schutzfläche "hart eloxiert" wurde, so ist darunter insbesondere zu verstehen, dass die Schutzschicht durch Harteloxieren hergestellt wurde. Unter "Harteloxieren" ist insbesondere ein Verfahren für eine elektrolytische Oxidierung eines Aluminiummaterials zu verstehen, für das Erzeugen einer Schutzschicht auf dem Aluminiummaterial, bei dem ein gekühlter Elektrolyt verwendet wird, insbesondere, Säure. Als Elektrolyt wird bevorzugt Schwefelsäure eingesetzt, insbesondere 10- bis 15-prozentige Schwefelsäure. Während der elektrolytischen Oxidation wird bevorzugt allmählich die elektrische Spannung erhöht, ausgehend von 10 V bis zu 100 V. Der Elektrolyt wird bevorzugt auf eine Temperatur unter 5° C gekühlt, vorzugsweise unter 3° C, und ganz besonders bevorzugt auf ungefähr 0° C.

Durch eine Kühlung des Elektrolyts können bei der elektrolytischen Oxidation höhere Stromstärken erreicht werden, wodurch es möglich ist, eine vorteilhaft dicke Schicht aus Aluminiumoxid zu erzeugen, die mechanisch und chemisch eine besonders hohe Beständigkeit aufweist. Auf diese Weise ist es weiterhin möglich ein unvorteilhaftes Ausbleichen der Farbe der Oberfläche des Aluminiumteils zu verhindern.

In einer bevorzugten Ausführung wird vorgeschlagen, dass die Dicke der Schutzschicht mindestens 5 μηη beträgt. Insbesondere beträgt die Dicke mindestens 10 μηη, vorzugsweise mindestens 20 μηη, und besonders bevorzugt mindestens 30 μηη. Die Dicke der Schutzschicht ist insbesondere größer als die Dicke einer Schicht aus natürlichem Aluminiumoxid, die sich insbesondere auf jedem Aluminiumteil bildet, das der Umgebungsluft ausgesetzt ist. Unter "Dicke" der Schutzschicht ist insbesondere der kürzeste Abstand zwischen einer Oberfläche des Aluminiumgrundteils und einer Oberfläche der Schutzschicht, die dem Aluminiumgrundteil gegenüber liegt, zu verstehen. Hierdurch ist es möglich, eine Oberfläche einer Bügeleisensohle mit besonders vorteilhaften mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften bereitzustellen.

In einer besonders bevorzugten Ausführung wird vorgeschlagen, dass die Schutzschicht eine Mikrohärte nach Vickers von mindestens 700 HV 25 aufweist. Die Mikrohärte nach Vickers beträgt insbesondere mindestens 800 HV 25 und besonders bevorzugt mindestens 900 HV 25. So kann ein Träger für ein Kochprodukt mit einer besonders hohen mechanischen Beständigkeit bereitgestellt werden. Um die Eigenschaften beim Bügeln und Gleiten zu verbessern, wird auf der Aluminiumoberfläche 1 1 der Bügeleisensohle 10 eine erhabene Grafik aus Einbrennlack 20 aufgebracht, die beispielhaft in Richtung der Spitze 12 der Bügeleisensohle 10 schmaler wird, und die bevorzugt Farbpigmente einer Silikatfarbe enthalten kann, in der vorzugsweise die Siliziumkomponenten durch Aluminium ersetzt wurden, was das Brennen des Einbrennlacks 20 mit dem Aluminium 1 1 vereinfacht; dies dient in erster Linie dazu, die Vielzahl der Designmöglichkeiten zu erhöhen.

Wie in der Figur 2 in einem vergrößerten Querschnitt zeigt, in einem Schnitt entlang der Linie A-A, weist die erhabene Grafik aus Einbrennlack 20 gerundete Ränder 21 auf.

Die Grafik aus Einbrennlack 20 wurde vorzugsweise durch Serigrafie und/oder Tampondruck und/oder Lithographie und/oder Abziehbilderverfahren auf die Oberfläche 1 1 aufgebracht, ausgehend von einer Zusammensetzun aus Einbrennlackpartikeln, und wurde mit dieser in einem Ofen eingebrannt, vorzugsweise einem Industrieofen bei Temperaturen von 550°C bis 600°C für eine Zeit von mindestens 15 Minuten. Die einzelnen Linien der Grafik aus Einbrennlack 20 können eine Dicke von 10 bis 100 μηη aufweisen. Die Breite der einzelnen Linien der Grafik aus Einbrennlack 20 kann zwischen einigen Hundertstel Millimeter und einigen Millimetern betragen. Die Grafik aus Einbrennlack kann auch kleinere Querschnitte der Oberfläche des Einbrennlacks umfassen (wie beispielhaft im Bereich der Spitze 12 gezeigt wird).

Die erfindungsgemäßen Bügeleisensohlen 10 können wie folgt hergestellt werden:

Auf die Aluminiumoberfläche 1 1 einer Bügeleisensohle 10 wird durch Serigrafie und/oder Tampondruck in einem oder mehreren Schritten mit Hilfe einer oder mehrerer Druckschablonen (insbesondere im Falle mehrfarbiger Grafiken) eine Grafik aus Einbrennlack 20 aufgebracht. Diese Schicht der Grafik aus Einbrennlack wird gegebenenfalls getrocknet und in einem Industrieofen bei Temperaturen von 550° C bis 600° C eingebrannt, danach folgt eine Wartezeit von mindestens 15 Minuten mit der Aluminiumoberfläche 1 1 der Bügeleisensohle 10. Beim Einbrennen werden die Partikel des Einbrennlacks vitrifiziert. Ein Sintern bewirkt eine Abrundung der Ränder 21 der Grafik aus Einbrennlack und ein Glätten der Oberfläche, wodurch hier alle spitzen Winkel und Unregelmäßigkeiten ausgeglichen werden.

Nach dem Härten des Einbrennlacks, wird die Oberfläche einem Vorgang zum Eloxieren zugeführt, vorzugsweise zum Harteloxieren. So wird eine bessere Anhaftung des Einbrennlacks und eine größere Härte des Aluminiums erreicht. Es kommt nicht zu Mikrorissen im Einbrennlack. Durch diesen Vorgang wird eine Oberfläche erhalten, wie die, die in der Figur 3 gezeigt wird.

Wenn der Vorgang zum Eloxieren vorher stattfindet, wird eine Oberfläche erhalten, wie die, die in der Figur 2 gezeigt wird.

Durch passend gewählte Grafiken aus Einbrennlack 20, deren konkrete Ausgestaltung jedoch nicht beschränkt ist, kann der Reibbeiwert pro Flächeneinheit zwischen der Oberfläche 1 1 der Sohle 10 und den zu bügelnden Stoffen (nicht dargestellt) so heruntergesetzt werden, dass das Bügeln vereinfacht wird und die Qualität des Bügeins verbessert wird.

In Abhängigkeit der Ausgestaltung, kann die Grafik aus Einbrennlack 20 auf der Oberfläche 1 1 der Sohle 10 die Kontaktfläche zwischen der Sohle 10 und dem zu bügelnden Stoff beträchtlich verringern. Insbesondere im Falle von abgerundeten und glatten Profilen einer Grafik 20 wird außerdem das "Gleiten" der Sohle 10 beträchtlich verbessert, ohne dass es zu unästhetischen Abnutzungen der Grafik 20 kommt, wie dies im Stand der Technik der Fall ist. Eine erfindungsgemäße Grafik aus Einbrennlack 20 bewirkt letztendlich eine Distanz von einigen Zehnteln Mikrometern zwischen der Oberfläche 1 1 und der Sohle 10, in der die Dampfaustrittsöffnungen 13 münden können, so dass durch die Grafik 20 vorteilhaft Kanäle für die Verteilung des Dampfs ausgebildet werden können, was die Wirkung des Dampfs auf der Oberfläche der Textilstoffe verbessert.

Die vorliegende Erfindung verbessert überraschend den Stand der Technik von Bügeleisensohlen 10, bei denen mindestens die Oberfläche 1 1 aus eloxiertem Aluminium besteht. Bezugszeichenliste

I Dampfbügeleisen 10 Bügeleisensohle

I I Oberfläche der Bügeleisensohle 10 aus eloxiertem Aluminium

12 Spitze der Bügeleisensohle

13 Dampfaustrittsöffnungen

20 Grafik aus Einbrennlack

21 Ränder der Grafik aus Einbrennlack 20