Verfahren zur Erzeugung einer Antihaftbeschichtung sowie mit einer solchen versehene Gegenstände
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer Antihaftbeschichtung auf der Oberfläche eines verhältnismäßig weichen Metallsubstrats nach dem Anspruch 1 sowie einen danach hergestellten Gegenstand nach Anspruch 24.
Aus der DE-AS 15 46 934 ist ein Verfahren zur Bildung einer Polytetrafluoräthylen-Schutzschicht auf gereinigten und anodisch oxidierten Aluminiumgegenständen bekannt, bei welchem nach der Reinigung der Metalloberfläche eine starke Ätz¬ zwischenbehandlung in Salzsäure und eine anodische Oxidation nach demGleichstrom-Schwefelsäure-Verfahren vorgenommen wird, um sowohl die flächige Abriebfestigkeit als auch die Kratz- festigkeit und damit die Lebensdauer der Polytetrafluor- äthylenschicht zu erhöhen. Die Ätzbehandlung erzeugt in der Leichtmetalloberfläche hinterschnittene Höhlungen, deren Wandungen durch die Anodisierung mit einer Eloxalschicht von hoher Härte überzogen werden. Die Eloxalschicht ist ihrerseits porös und saugfähig und nimmt die Schutzschicht aus Polytetra¬ fluoräthylen gut auf. Mit der anodischen Oxidation erhält die an sich weiche Oberfläche der hinterschnittenen Höhlungen eine Härte, die der aufgetragenen Schutzschicht ihre Abrieb- und Kratzfestigkeit gibt.
Aus der EP-OS 0 424 072 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Kochgeschirrs aus Aluminium mit einer Antihaftschicht für die Berührung mit dem Kochgut bekannt, bei welchem ein Aluminiumsubstrat wenigstens im Oberflächenbereich der aufzubringenden Antihaftschicht aufgerauht und dann anodisiert
wird. Die Antihaftschicht wird dann unmittelbar auf die anodisierte Oberfläche aufgebracht, wobei zur Verbesserung der Abriebfestigkeit und Kratzfestigkeit die Anodisationsschicht mittels Hartanodisation erzeugt und die Hartanodisations- schicht mit einer Stärke zwischen 15 und 50 μm erzeugt wird. Die Antihaftschicht kann Polytetrafluoräthylen (PTFE) sein. Die Oberflächenrauheit wird mittels Ätzen oder Sandstrahlen lediglich zur Haftungsverbesserung erzeugt.
Aus der EP-OS 0 594 374 ist ein Verfahren zum Bilden einer dem Kochgut zugewandten Fläche eines Kochgefäßes mit einem Aluminiumsubstrat offenbart, bei welchem das Aluminiumsubstrat zunächst hartanodisiert, dann eine Materialschicht vorzugs¬ weise aus Keramik, Aluminiumoxid oder rostfreiem Stahl aufgespritzt und anschließend eine Antihaftschicht aufgebracht wird, wobei die Spritzschicht in Form halbkugelförmiger Partikel ausgebildet ist, wodurch der Verankerungseffekt für die Antihaftschicht verbessert werden soll.
Aus der EP-OS 0 365 485 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Antihaftbeschichtung bekannt, bei welchem auf eine durch Sandstrahlung aufgerauhte Oberfläche eines Gefäßes eine Aluminium/Titanoxidschicht bei einer Temperatur des Gefäßes von mindestens 400° C aufgesprüht wird. Nach dem Erkalten wird eine Fluorpolymerschicht aufgebracht und bei über 300° C gesindert. Die nicht näher definierte "Rauhtiefe" soll zwischen etwa 100 und 200 μm betragen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und einen danach hergestellten Gegenstand vorzuschlagen, bei welchem eine hohe Qualität der Antihaftschicht durch Funk¬ tionstrennung hinsichtlich Abriebfestigkeit und Kratzfestig¬ keit erreicht wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine weitere Verbesserung ist in Anspruch 2 vorgeschlagen.
Bei R a , R , P c und t handelt es sich um die in DIN 4762 und 4768 (für die Ermittlung im Tastschnittverfahren) definierten Größen für den arithmetischen Mittenrauhwert (R ), die Zehnpunkthöhe (R z ), die maximale Profilhöhe (R ), die Spitzen¬ zahl (P c ) und den Profiltraganteil (t ) (gleichbedeutend mit dem Materialanteil M r ) . Dabei ist R a der arithmetische Mittelwert der absoluten Werte der Profilabweichungen innerhalb einer Bezugsstrecke, R ∑ der Mittelwert der Absolut¬ werte der Höhen der fünf höchsten Profilkuppen und der Absolutwerte der Tiefen der fünf tiefsten Profiltäler innerhalb einer Bezugsstrecke, R der Abstand zwischen der Linie der Profilkuppen (obere Berührungslinie) und der Linie der Profiltäler (untere Berührungslinie) innerhalb einer Bezugsstrecke, P c die (von vielen Herstellern verwendete) Kenngröße für Anzahl der Profilmerkmale pro cm, die das eingestellte obere Schnittniveau überschreiten und nachfolgend das untere unterschreiten, und t das in % angegebene Verhält- nis der tragenden Länge des Profils zur Bezugsstrecke in einem bestimmten Schnittniveau. Der Klammerausdruck hinter P c gibt in μm die durch unteres und oberes Schnittniveau bestimmte Bandbreite an.
Schichten, die sowohl verschleißbeständig als auch antihaftend sind, können derart ausgelegt sein, daß zwei unterschiedliche Schichten übereinander bzw. nebeneinander unterschiedliche Funktionen ausüben. Dieses Prinzip der Funktionstrennung wird erfindungsgemäß in optimaler Weise eingesetzt, indem auf ein relativ weiches (metallisches) Substrat mit (nach Rauhtiefe und Traganteil) gezielt hergestellter Rauheit eine Hartstoff¬ schicht (ein- oder mehrlagig) an- bzw. aufgebracht wird. Auf diese Hartstoffschicht wird dann eine Antihaftschicht (ein- oder mehrlagig) vorzugsweise aus einem Fluorkohlenstoffharz aufgetragen, welches sich insbesondere in die Vertiefungen der
Hartstoffschicht legt. Die frei liegende Oberfläche der Antihaftschicht kann dabei die Oberflächenrauhigkeit der Hartstoffschicht mehr oder weniger ausgleichen, d. h. z. B. auch eben sein. Bei Verschleißbeanspruchung der Beschichtung übernehmen die Hartstoffspitzen die Funktion der Kraftüber¬ tragung, während der Großteil der Fläche (90 bis 99%) die Antihaftwirkung übernimmt. Durch gezielte Oberflächenrauheit unter Einhaltung der angegebenen Kenngrößen für das Metallsub¬ strat bzw. die Hartstoffschicht können der Antihaftbeschich- tung optimale Eigenschaften hinsichtlich Abriebfestigkeit, Kratzfestigkeit und Antihaftwirkung gegeben werden. Von besonderer Bedeutung ist hierbei offenbar der relativ kleine aber nicht zu geringe Traganteil der Oberfläche, so daß eine geringstmögliche Beschädigung der Antihaftschicht bei nicht zu großen Flächen zwischen zwei Spitzen der aufgerauhten Oberfläche erreicht wird. Durch die nach Anspruch 1 bzw. 2 vorgesehene Kenngrößenverknüpfung in bestimmten Wertebereichen werden zur Funktionstrennung von Verschleißbeständigkeit und Antihaftverhalten eine optimierte Verschleißbeständigkeit der Hartstoffspitzen selbst und damit des Schichtsystems insgesamt sowie durch den definierten Spitzenabstand der Oberfläche die Antihaftschicht bestmöglich geschützt. Spitze Gegenstände, wie Gabeln oder dgl., und Schneidgeräte, wie Messer oder dgl., können so nicht in die Täler der Schichtoberfläche eindringen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen ebenso wie ein unter Anwendung des erfindungsgemäße Verfahrens hergestellter Gegenstand.
Für die Herstellung eines Kochgeschirrs wird bspw. zunächst das Metallsubstrat geformt, dann zur Erzielung der gewünschten Rauheit gestrahlt, die gestrahlte Oberfläche eventuell chemisch gereinigt bzw. gebeizt, dann die Hartstoffschicht erzeugt bzw. aufgetragen, und danach die Antihaftschicht bspw.
aus Polytetraflourathylen (PTFE) oder dgl. Antihaftsysteme aufgetragen sowie abschließend eingebrannt bzw. gesintert.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugte Antihaft- beschichtung eignet sich nicht nur vorzüglich als Pfannenin- nenbeschichtung, sondern auch für sonstige Haushaltsgeräte, wie Bügeleisen, Kuchen- und Auflaufformen, sowie für Maschi¬ nenelemente, bei denen es auf Antihaftwirkung und Verschlei߬ festigkeit ankommt, wie bei Walzen, Spritz- oder Gießformen und dgl..