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Die vorliegende Erfindung betrifft eine farbige Metallplatte, insbesondere eine Verkleidungs- oder Dekorationsplatte im Architektur- und Baugewerbe mit einer sich zwischen Kanten der Metallplatte erstreckenden Fläche.
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Aus der Druckschrift
EP 0 397 037 B1 ist eine farbige Metallplatte bekannt, welche im Wege des Aufbringens einer elektro-foto-sensitiven Schicht und im Wege von Entwicklungs- und Belichtungsvorgängen bis zur Ausbildung eines Tonerbildes erstellt wird. Der Beschichtungsvorgang erfordert den Einsatz von diversen Chemikalien, Harzen, teuren Rohstoffen wie Titandioxid und die Überwachung der Viskosität des Beschichtungsmaterials. Diese Art der Herstellung farbiger Metallplatten ist maschinell aufwendig, anspruchsvoll und kostenintensiv.
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Die Druckschrift
EP 3 170 658 B1 beschreibt ein Außenbaumaterial, das aus einem ein- oder mehrfach beschichteten Metallblech besteht. Die Beschichtung enthält teure anorganische Farbpigmente, wie Titanoxid und Bariumsulfat.
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Weiter ist es aus der Praxis bekannt, rostfreie Stähle elektrochemisch einzufärben. Hierbei wird der rostfreie Stahl in Säurebädern behandelt. Auch durch Beizen als chemische Färbemethode können bei metallischen Werkstoffen farbige Oberflächen erzielt werden. Ebenso sind elektrolytische oder chemischen Beschichtungen mit Zinn, Nickel im Wege von Galvanisierung oder durch Eloxieren bekannt. Allen bekannten Färbeverfahren gemeinsam ist, dass sie einen hohen produktionstechnischen Aufwand in Form von Säurewannen, Elektrolysevorrichtungen etc. erfordern. Stets muss unter Zuhilfenahme von kostenintensiven Rohstoffen oder Chemikalien etwas bewirkt werden.
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Isoliert und für sich gesehen, ist es weiter bekannt, dass Schweißnähte sogenannte „Anlauffarben“ aufweisen, die unerwünscht sind und dadurch vermieden werden sollen, dass möglichst wenig Umgebungsluft eine Oxydation und damit eine Verfärbung hervorruft. Hierzu wird mit Schutzgas gearbeitet oder die Umhüllung einer Schweißelektrode legt sich auf die Schweißnaht und verhindert die Oxydation und damit die Farbbildung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein farbige Metallplatte der in Rede stehenden Art anzugeben, die kostengünstig herstellbar ist.
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Die voranstehende Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst. Gemäß Schutzanspruch 1 ist die farbige Metallplatte der in Rede stehenden Art derart ausgestaltet und weitergebildet, dass zumindest ein Teil der sich zwischen den Kanten der Metallplatte erstreckenden Fläche derart mit Temperatur beaufschlagt worden ist, dass zumindest dieser Teil eine hierdurch verursachte Farbe aufweist, die von der Ursprungsfarbe der Metallplatte vor der Temperaturbeaufschlagung abweicht.
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Zunächst ist erkannt worden, dass farbige Metallplatten gemäß dem Stand der Technik aufgrund der einsetzten Chemikalien und Rohstoffe, sowie den erforderlichen Produktionsstätten sehr kostenintensiv sind. Weiter ist erkannt worden, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Metall-Färbeverfahren stets zwingend an den Einsatz von weiteren Rohstoffen oder Chemikalien, die mit der Metallplatte interagieren, gebunden sind.
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Die unerwünschten und über Schutzgas stets unterdrückten Anlauffarben bei einer Schweißnaht waren bisher noch nie in Betracht gezogen worden, Farbe bewusst über eine Temperaturbeaufschlagung zu erzeugen. Überraschend und erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Metallplatte selbst das Potential aufweisen könnte, Farbe dann auszubilden, wenn sie mit Temperatur beaufschlagt wird. Schließlich ist erfindungsgemäß erkannt und erprobt worden, eine Metallplatte einer Temperaturbehandlung zu unterziehen und so zur Einfärbung derselben zu kommen. In vorteilhafter Weise bedarf es beim Einsatz von Temperatur keiner zusätzlichen teuren Rohstoffe und chemische Substanzen. Die Einfärbung mittels Temperaturbehandlung bringt nicht nur die Einsparung von Kosten mit sich, sondern schont durch den Verzicht auf Chemikalien auch die Umwelt. Zudem wird der Entwicklung neuer Farben, neuer Farbgebungsarten und neuer Gestaltungen der farbigen Metallplatte Raum gegeben.
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Zur Vorbereitungshandlung vor der Temperaturbeaufschlagung könnte die Metallplatte auf eine ebene Unterlage aufgelegt und bewegungsfrei zentriert werden. Durch eine feststehende Fixierung wird gewährleistet, dass sich die Temperatur gleichmäßig auf der Metallplatte verteilt. Insbesondere der Aspekt des Temperaturabbaus über die beaufschlagte Fläche ausgehend von einer punktförmigen oder kleinflächigen Temperaturbeaufschlagung gestaltet sich hierdurch konstant und wird kontrollierbar. Dies ist auf einer unebenen Unterlage nicht möglich. Eine unebene Unterlage als Auflage für die Metallplatte oder auch eine Fixierung der Metallplatte in einer abgewinkelten oder senkrechten Bearbeitungsposition ermöglicht zwar grundsätzlich die Bearbeitung, aber keine Kontrollierbarkeit der Einfärbung. Ein grundsätzlicher Vorteil der Fixierung der zu färbenden Metallplatte besteht darin, dass bei Wiederholungen der Temperaturbeaufschlagung Werkzeuge rasterartig immer in die richtige Position verbracht werden können. Eine Unterlage könnte bspw. aus feuerfestem Material bestehen. Ein weiterer Vorbereitungsschritt vor der Temperaturbehandlung der Metallplatte könnte darin bestehen, dass die einzufärbende Metallplatte fettfrei gesäubert ist. Die fettfreie Säuberung der Metallplatte ist dem Oxydationsvorgang während der Temperaturbeaufschlagung zuträglich.
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Je nach Gestaltungserfordernis könnte die erfindungsgemäße farbige Metallplatte großformatig, insbesondere vollständig, gefärbt sein und/oder linienförmigen oder punktförmig gefärbt sein und/oder kleinformatig gefärbt sein.
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Eine wesentliche Einflussgröße im Hinblick auf die spätere Farbgebung der Metallplatte ist die Beschaffenheit der Metallplatte selbst. Bei einer Platte aus 100 % Kupfer wird bei gleicher Behandlung ein anders Färbeergebnis erzielt als bei einer Metallplatte, die nur 97% Kupfer und bspw. 3% Nickel enthält. Die Metallplatten könnten bspw. aus Stahl, Kupfer, Messing, Aluminium oder Legierungen daraus bestehen und verschiedene Flächengrößen und Materialstärken aufweisen.
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Bei einer individuellen manuellen Bearbeitung haben sich Metallplatten in Form von Blechen mit einer Materialstärke von 0,5 mm herausgestellt. Diese geringe Materialstärke bewirkt, dass sich die Metallplatte kaum verzieht, sondern von allein in ihre Ursprungslage zurückbewegt, was zur Verringerung der Nachbearbeitung führt. Je nach Einsatzzweck könnten zwei Seiten der Metallplatte bearbeitet werden, wobei hier die Verwendung einer beidseitig gefärbten Metallplatte als Raumteiler oder Schiebetür möglich ist. Wo ein Verbau oder ein einseitiger Kontakt mit einer Wand geplant ist, wird nur eine Seite der Metallplatte gefärbt bzw. farbig gestaltet. Bei der Innenraumgestaltung könnten Schranktüren, Küchenverkleidungen mit den erfindungsgemäßen gefärbten Metallplatten ausgestattet werden. Aber auch Außenfassaden könnten mit den erfindungsgemäßen gefärbten Metallplatten verkleidet werden.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens könnte vorgesehen sein, einen Gasgemisch-Brenner einzusetzen, um die Temperaturbeaufschlagung zu realisieren. Je nach Fertigungswunsch - individuell / manuell oder im Industriemaßstab können geeignete Gasgemisch-Brenner passender Leistung eingesetzt werden. Alternativ könnte die thermische Behandlung auch in einem Brennofen stattfinden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel, das sich auf die individuelle / manuelle Bearbeitung der Metallplatte durch eine Einzelperson bezieht, könnte die Querschnittsabmessung der Brennerdüse 1 mm - 9 mm betragen. Im Hinblick auf eine bequeme Handhabbarkeit wurde herausgefunden, dass es zur Erzeugung einer großformatigen Färbung der Metallplatte vorteilhaft wäre, Brennerdüsen ab 6 mm einzusetzen. Soll eine linienförmige, punktförmige Färbung der Metallplatte erzeugt werden, könnten vorzugsweise Brennerdüsen von 1 mm - 2 mm eingesetzt werden. Für eine kleinformatigen Färbung der Metallplatte könnten vorzugsweise Brennerdüsen von 2 mm - 6 mm eingesetzt werden.
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Die Bestandteile des Gasgemisches des Gasgemisch-Brenners könnten als Brenngas bspw. Azetylen, Propan, Butan, Argon, Mischungen aus Argon und Kohlendioxid einsetzen und als Verbrennungsgas bspw. Luft oder reinen Sauerstoff verwenden. Gemäß den Erkenntnissen aus der individuellen, manuellen Metallplattenfärbung hat sich der Einsatz von Azetylen als Brenngas als vorteilhaft erwiesen, da sich hierdurch die höchsten Temperaturen und Temperaturunterschiede sowie ein breites Spektrum an Farben auf den Metallplatten verschiedenster Materialien erzeugen lässt. Die durch die Temperaturbeaufschlagung verursachte Farbe der Metallplatte könnte das Resultat der Verbrennung des Brenngases mittels Luft und Temperatur und auch der Interaktion dieser Reaktion mit der Metallplatte sein. Obgleich ein chemisch-physikalischer Prozess stattfindet, um die Färbung zu erzeugen, entsteht doch kein zu entsorgender Abfall.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen farbigen Metallplatte könnte diese eine Materialstärke von 0,5 mm bis 2 mm aufweisen und einem Druck des Brenngases von ca. 0,8 bar sowie einem Druck des Verbrennungsgases von ca. 4,2 bar bis 4,5 bar standhalten. Dass der Druck des Verbrennungsgases höher eingestellt ist als den Druck des Brenngases führt zu einer gesteigerten Bearbeitungsgeschwindigkeit. Das Verbrennungsgas mit dem höheren Druck forciert die Oxydation, die neben der Beschaffenheit der Metallplatte selbst die Basis der Färbung der Metallplatte bildet. Der Druck des Verbrennungsgases kann bis zu 5 bis 6-mal so hoch sein wie der Druck des Brenngases, hängt aber stets von der Materialstärke der Metallplatte und deren Widerstandskraft ab.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen farbigen Metallplatte könnte diese der Temperaturbeaufschlagung aus einem Abstand der Brennerdüse des Gasgemisch-Brenners zur Metallplatte von ca. 0,5 cm bis ca. 25 cm standhalten. Die zu färbende Metallplatte muss so beschaffen sein, dass sie während der Temperaturbehandlung keine Oberflächenschäden erleidet. Auch ein naher Abstand der Brennerdüse zur Metallplatte, der eine dunkle Farbe bewirkt, oder deren starres Fokussieren auf die Metallplatte, muss von dieser ausgehalten werden. Es gilt: Je kleiner der Abstand desto dunkler die Farbe und umso kleiner die Fläche. Es gilt weiter: Je größer der Abstand der Brennerdüse zur Metallplatte, umso heller die Farbe und umso größer die Fläche.
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Auch die Art und Weise, wie die Brennerdüse gegenüber der Metallplatte justiert bzw. gehalten oder verfahren bzw. bewegt wird, spielt eine Rolle. Wird die Brennerdüse temporär starr auf die Metallplatte gerichtet, könnten dunkle Farben erzeugt werden. Wird die Brennerdüse vor der Metallplatte bewegt, könnten je nach Häufigkeit der Bewegung, je nach Geschwindigkeit der Bewegung, je nach Abstand zur Metallplatte und je nach Qualität, Druck, Temperatur des Gasgemisches verschiedene, auch helle Intensitäten und Farben erzeugt werden. Die durch die Temperaturbeaufschlagung verursachte Farbe der Metallplatte könnte dunkel oder heller sein. Die dunkle Farbe könnte dabei durch die temporär starr auf die Metallplatte gerichtete Brennerdüse des Gasgemisch-Brenners erzeugt sein. Eine helle Farbe könnte durch die Bewegung der Brennerdüse des Gasgemisch-Brenners vor der Metallplatte erzeugt sein.
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Die erfindungsgemäße Metallplatte könnte einfarbig oder mehrfarbig sein. In vorteilhafter Weise könnte mindestens eine Zielfarbe der einzufärbenden Metallplatte durch abruptes Abkühlen konservierbar sein. Die abrupte Abkühlung garantiert, dass nach dem Erreichen der Zielfarbe der zuletzt sichtbare Zustand der Färbung oder Teilfärbung der Metallplatte haltbar gemacht, bzw. quasi eingefroren wird. Bspw. könnte das abrupte Abkühlen mit Wasser ausgeführt werden.
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Weiter könnte die durch die Temperaturbeaufschlagung verursachte Farbe der erfindungsgemäße farbigen Metallplatte Resultat wiederholter Temperaturbeaufschlagung der Metallplatte mit dem Gasgemisch-Brenner sein.
- • wobei das folgende Gasgemisch vom vorigen Gasgemisch qualitativ abweicht und / oder
- • wobei die Querschnittsabmessung der folgenden Brennerdüse von der Querschnittsabmessung der vorigen Brennerdüse abweicht und / oder
- • wobei die Druckwerte der Brenn- und Verbrennungsgase des folgenden Gasgemisches von den Druckwerten der Brenn- und Verbrennungsgase des vorigen Gasgemisches abweichen
und so zu unterschiedlichen Färbungen / Teilfärbungen der Metallplatte führen. Die so gewonnene farbige Metallplatte ermöglicht durch die Wiederholung die Änderung der Farbe bis die Zielfarbe erreicht ist.
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Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Metallplatte, die einen besonders großen Gestaltungsspielraum ermöglicht, könnte diese, insbesondere auf der gefärbten Fläche, eine Oberflächenstruktur aufweisen, anstatt bspw. poliert oder hochglanzpoliert zu sein. Die Oberflächenstruktur könnte Erhebungen und / oder Vertiefungen aufweisen, die von der Ursprungsfarbe der Metallplatte vor der Temperaturbeaufschlagung abweichen. Die Farbe der Oberflächenstruktur der Metallplatte könnte durch die Elektroden eines Schweißgerätes erzeugt sein.
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Die Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen farbigen Metallplatte könnte mechanisch oder thermisch erzeugt werden und sowohl Erhebungen als auch Vertiefungen umfassen.
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Als mechanischen Bearbeitung kommen das Sandstrahlen, das Bürsten, das Aufbringen von Schleif-Sand, das Wasserstrahlen in Betracht, wobei die Wasserstrahlbehandlung besonders spannungsarm ist. Alle mechanischen Bearbeitungsschritte können wiederholt angewendet werden und erzeugen Vertiefungen in der Metallplatte. Der Einsatz einer, insbesondere rotierenden, Bürste aus Stahl oder Messing, führt je nach Härte der Bürstenmaterialien zu stärker erkennbaren Oberflächenstrukturen und zur sichtbaren Dreidimensionalität, insbesondere bei passendem Lichteinfall. Eine Stahlbürste erzeugt stärkere Vertiefungen als eine Bürste aus Messing.
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Während der thermischen Temperaturbeaufschlagung zur Erzeugung einer neuen Farbe könnte eine gezielte auch wiederholte und bspw. flächenmäßig begrenzte Temperaturbeaufschlagung mit dem Gasgemisch-Brenner oder auch der Einsatz von Schweißelektroden vorgesehen sein.
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Eine Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Metallplatte könnte durch das temporäre Aufbringen von zusätzlichen Stoffen, wie Pulvern, Sand, Spänen, oder Gegenständen, wie Blechteilen, Unterlegscheiben, Zahnrädern, herstellbar sein. Die aufgelegten Stoffe oder Gegenstände werden als Schablone für die neue Farbe und als Abdeckung der darunterliegenden Farbe der Metallplatte eingesetzt und nach der Erzeugung der Farbänderung wieder entfernt. Durch die erneute Temperaturbehandlung hat sich eine neugefärbte Oberfläche gebildet, die über die vormals abgedeckte eingefärbte Fläche hinausgeht und so die Oberflächenstruktur bildet. Hierbei könnte es sich um eine Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Metallplatte handeln, die im Mikrometerbereich liegt.
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Bei der Herstellung der Oberflächenstruktur können sich mechanische und thermische Bearbeitungsverfahren überschneiden und ggf. auch chemische Prozesse hinzutreten, insbesondere dann, wenn auf der Metallplatte Sand, Erde, Schlamm, Oxide bspw. mit den Schweißelektroden eines Schweißgerätes oder durch den Gasgemisch-Brenner stoffschlüssig mit der Metallplatte verbunden werden und eine deutlich sichtbare Dreidimensionalität der farbigen Metallplatte hergestellt wird. Ebenfalls ist der Einsatz von Lötzinn möglich. All diese Zusatzmittel sind nur bei speziellen Ausführungen der erfindungsgemäßen Metallplatte erforderlich, aber nicht zwingend notwendig, um diese kostengünstig herzustellen. Die Oberflächenstrukturen können technische Funktionen, wie bspw. bei der Fertigung einer mit Haken oder Knöpfen versehenen Metallplatte als Garderobe, aufweisen, aber auch ästhetische Funktionen oder auch technische Funktionen erfüllen, gerade, wenn bspw. bestimmte Formen und Linien auf der gefärbten Metallplatte dargestellt werden oder Ausnehmungen oder Durchtrittsöffnungen in die Metallplatte eingearbeitet werden.
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Soll die Erzeugung der Oberflächenstruktur thermisch erfolgen, könnte ein Schweißgerät mit Elektroden zum Einsatz kommen. Mittels der Elektroden des Schweißgerätes könnten die Erhebungen und Vertiefungen der Oberflächenstruktur der Metallplatte einigermaßen präzise erzeugt werden. Erhebungen können bspw. in Form von Ausblühungen erhalten werden, Vertiefungen bspw. in Form von Rillen. Hierzu könnten den Elektroden eine Stromstärke von 20 Ampere bis 100 Ampere zugeführt werden. Zur Erstellung von Erhebungen könnte durch eine niedrige Einstellung des Trafos des Schweißgerätes eine Leistung von ca. 20 Watt erzeugt werden. Zur Erstellung von Vertiefungen könnte durch eine höhere Einstellung des Trafos des Schweißgerätes eine Leistung ab ca. 80 Watt erzeugt werden.
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Die erfindungsgemäße farbige Metallplatte könnte nach der Fertigstellung der Oberflächenstruktur nachbehandelt sein, bspw. mit Filz- oder Leinenbürsten poliert sein oder gewalzt, gestaucht, gestreckt, gehämmert oder entgratet sein. Die temperaturbehandelte farbige Metallplatte könnte direkt oder nach mehrmaliger Temperaturbeaufschlagung farbige, glänzende, stumpfe Flächen aufweisen oder eine mehr oder weniger stark ausgeprägte Dreidimensionalität.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Schutzanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des angeführten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
- 1 in schematischer Darstellung, eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße farbige Metallplatte und
- 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A des Gegenstandes aus 1.
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Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße farbige Metallplatte 1, welche als Verkleidungs- oder Dekorationsplatte im Architektur- und Baugewerbe eingesetzt wird. Die farbige Metallplatte wurde im vorliegenden Beispiel im Wege des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt, wobei die gesamte, sich zwischen den Kanten 2, 3 der Metallplatte 1 erstreckende Fläche 4 derart mit Temperatur beaufschlagt wurde, dass die Fläche 4 eine hierdurch verursachte Farbe aufweist, welche von der Ursprungsfarbe der Metallplatte 1 vor der Temperaturbeaufschlagung abweicht.
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Die Fläche 5 der Metallplatte 1 bleibt in ihrer ursprünglichen unbearbeiteten Form. Bei der Metallplatte 1 handelt es sich um eine Kupferplatte der Materialstärke 0,5 mm.
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Die Temperaturbeaufschlagung zur Erzeugung der Farbe der Fläche 4 erfolgt mittels eines Gasgemisch-Brenners.
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Ein Teil der sich zwischen den Kanten 2, 3 der Metallplatte 1 erstreckenden Fläche 4 weist eine Oberflächenstruktur mit Erhebungen 6, 7, 8 und Vertiefungen 9 auf.
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Die Erhebungen 6, 8 sind Teil einer Ringstruktur. Die Erhebung 7 ist ein kleines Plateau zwischen den Erhebungen 6, 8 der Ringstruktur. Die Erhebungen 6, 7, 8 sind mittels Elektroden eines Schweißgerätes erzeugt worden. Die Vertiefungen 9 sind mittels einer Stahlbürste eingearbeitete Rillen. Die Erhebungen 6, 8, die Erhebungen 7 und die Vertiefungen 9 weisen unterschiedliche Farben auf, die durch den in verschiedener Weise gehandhabten Gasgemisch-Brenner erzeugt worden sind. Die unterschiedlichen Farben, die von der Farbe der Fläche 4 abweichen, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel erhalten durch
- • unterschiedliche Temperatur- und Flammenausbildung, was am Gasgemisch-Brenner einstellbar ist
- • durch die querschnittsbezogene Auswahl unterschiedlicher Brennerdüsen mit unterschiedlich großen Düsenöffnungen
- • den Abstand der Flamme des Gasgemisch-Brenners von der Metallplatte 1
- • die Bewegung der Flamme Gasgemisch-Brenners vor der Metallplatte 1
- • die Verweildauer der Flamme Gasgemisch-Brenners vor der Metallplatte 1, bzw. einem Teil davon
- • die abrupte Abkühlung bei Erreichen erwünschter Farben zur Konservierung derselben.
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Die Höhe der Erhebungen 6, 7, 8 und die Tiefe der Vertiefungen 9 betragen im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur wenige µm.
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Hinsichtlich weiterer, in den Figuren nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen. Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Lehre nicht auf das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel eingeschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0397037 B1 [0002]
- EP 3170658 B1 [0003]