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WO2004072556A1 - Vorrichtung mit einer mikrorauen beschichtung - Google Patents

Vorrichtung mit einer mikrorauen beschichtung Download PDF

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Publication number
WO2004072556A1
WO2004072556A1 PCT/EP2004/001493 EP2004001493W WO2004072556A1 WO 2004072556 A1 WO2004072556 A1 WO 2004072556A1 EP 2004001493 W EP2004001493 W EP 2004001493W WO 2004072556 A1 WO2004072556 A1 WO 2004072556A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fine structure
layer
crystal zones
crystal
zones
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2004/001493
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank JÖRDENS
Jürgen Salomon
Gerhard Schmidmayer
Bernhard Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority to EP04711614.0A priority Critical patent/EP1597521B1/de
Priority to US10/546,054 priority patent/US20060182929A1/en
Publication of WO2004072556A1 publication Critical patent/WO2004072556A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/005—Coatings for ovens
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24355—Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]

Definitions

  • the invention is based on a device with a micro-rough coating according to the preamble of claim 1.
  • a self-cleaning surface for a cooking appliance with a micro-rough coating is also known, which has a self-cleaning effect, the so-called lotus effect, due to its surface structure.
  • the surface is coated with a catalytically active metal overdrawn.
  • DE 100 16 485 A1 also discloses a micro-rough layer on a substrate, in which the roughness is generated by the incorporation of structure-forming particles. The self-cleaning property of this surface can be increased by an additional coating of a water repellent.
  • the object of the invention is to further develop a generic device, in particular with regard to the good cleanability with good mechanical stability of the micro-rough surface.
  • the invention is based on a device, in particular a cooking appliance with a cooking space, with a substrate on which a layer with a micro-rough surface is arranged. It is proposed that the layer be an enamel layer with crystal zones of crystalline phase crystallized from enamel embedded in a glass flow, crystal zones forming a fine structure and a rough superstructure on the surface of the layer.
  • the fine structure and the superstructure are two structures that can be viewed separately and, like trees (fine structure) on hills (superstructure), are connected with each other.
  • the crystalline phase has long-range crystals that form more than 90 percent by weight of the crystal zones.
  • Transition zones can be arranged surrounding the crystal zones, which comprise a mixture of a crystalline phase and a glass-like phase.
  • Such a transition zone can be a continuous transition from the crystal zone in an area with predominantly glass flow. With such a continuous transition, the crystal zones are particularly firmly embedded in the glass flow.
  • the crystals are formed by the crystallization of oxidic phases from the enamel. Such crystallization can be achieved by segregating substances in the enamel at the baking temperature. It is also possible to achieve crystallization by precipitation crystallization.
  • the cooling process can produce crystalline precipitates.
  • the production of such e-mails is well known from textbooks, for example from Armin Patzold, Helmut Fröschmann: “Email and Enamelling Technology”, Springer Verlag, Berlin 1987, chapter 3.5 and chapter 22.6.
  • the crystalline phase can be made from one or more of the substances TiO 2 , CeO 2 or cerium silicate, but other compounds which appear suitable to the person skilled in the art are also conceivable.
  • the crystal zones comprise larger first crystal zones and smaller second crystal zones, the smaller second crystal zones in regions between first crystal zones merely creating a fine structure on the surface.
  • the second crystal zones are smaller than the first crystal zones and create a roughness in the otherwise mostly smooth areas around the first crystal zones, which counteracts the build-up of food components.
  • the fine structure expediently forms elevations with valleys in between, the central shape of the elevations being more convex than the central shape of the valleys being concave.
  • This structure is particularly water-repellent and the slightly concave shape of the valleys counteracts clogging of the valleys, for example by sticking or burning residues.
  • the elevations form convex shapes, whereas the areas around the elevations are flat or oblique, depending on the location within the superstructure, or are slightly concave in the case of closely spaced elevations. Injected undesired substances therefore find little hold between the elevations.
  • the superstructure advantageously has an average profile height of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, in particular of 10 ⁇ m to 30 ⁇ m, and the fine structure has an average profile height he from 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, in particular from 0.5 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the surface is sufficiently anti-adhesive to ensure a sufficient beading effect of liquids from the surface, and it has good removability of injected fat, oil or starch-containing substances.
  • the superstructure having a ratio of average profile height to average distance between adjacent profile tips of 0.1 to 3.
  • the fine structure can also be designed particularly advantageously in a ratio of average profile height to average distance between adjacent profile tips of 0.3 to 10 in such a way that this compromise can be achieved particularly easily.
  • a dirt-repellent further layer with an anti-adhesion agent in particular a hydrophobizing agent, is applied to the layer.
  • an anti-adhesion agent in particular a hydrophobizing agent
  • Such a layer supports the anti-adhesive properties of the micro-rough surface without the surface having to be enlarged, as a result of which a slight solubility of injected food residues would possibly be counteracted.
  • A in particular a siloxane is expediently applied as the antiadhesive.
  • the coating of the micro-rough surface with such an anti-adhesive medium leads to a significantly greater reduction in the wettability with liquids.
  • the surface has a significantly improved cleaning property.
  • the anti-adhesive medium can be applied by dipping, misting, spraying or rubbing in and is preferably baked into the enamel layer at temperatures between 250 ° C and 350 ° C.
  • a further advantage is achieved in that the antiadhesive agent is applied thicker in the valleys of the fine structure than at the tips of the fine structure. As a result, the additional layer is removed particularly little during mechanical processing of the surface. The anti-adhesive is also protected in the valleys, which ensures that the anti-adhesive is well anchored to the surface.
  • the anti-adhesive agent is advantageously between 0.1 ⁇ m and 2.5 ⁇ m thick in the valleys of the fine structure and between 5 nm and 0.5 ⁇ m thick at the tips of the fine structure. As a result, particularly good abrasion resistance is achieved while the hydrophobic structure of the micro-rough structure is at the same time highly hydrophobic.
  • the thickness of the anti-adhesive in the valleys of the fine structure is between 25% and 75%, the average profile height of the fine structure.
  • the valleys of the fine structure are filled with the anti-adhesive, the less food residues can stick to the valleys and burn in there. If the fill level of the valleys is too high, the micro-roughness of the surface is reduced to such an extent that the cleanability of the surface is reduced to an unsatisfactory degree. With a degree of filling between 25% and 75% and good cleanability of the micro-rough surface, the build-up of food residues in the valleys is effectively counteracted.
  • the micro-rough surface can be coated very easily, for example by rubbing in with the anti-adhesive.
  • the further layer can also be refreshed or regenerated as part of a customary cleaning or maintenance action. In the event of heavy inadvertent soiling, staining or damage, the layer can be removed using simple means, such as, for example. B. oven spray can be removed. Then a new coating is applied, for example by rubbing in, and the initial state and initial effect are completely restored.
  • FIG. 2 shows a section through part of a crystal zone
  • FIG. 3 shows a section through an anti-adhesive layer on the enamel layer
  • FIG. 1 shows an enamel layer 10 on a metallic substrate 12.
  • the enamel layer 10 and the substrate 12 are part of the wall of a cooking chamber of a cooker.
  • the enamel layer 10 has a glass flow 14 with embedded crystal zones 16, which consist of crystalline phase crystallized from enamel.
  • FIG. 1 shows two crystal zones 16, which are arranged on the surface 18 of the enamel layer 10.
  • the enamel layer 10 comprises further crystal zones, not shown, which are arranged below the surface 18.
  • the crystal zones 16 each form a “hill”, which creates a rough superstructure on the surface 18, and small formations 20, which form a fine structure at the points at which the crystal zones 16 protrude from the surface 18 as “hills”.
  • the crystal zones 16 thus form a fine structure and a rough superstructure on the surface 18 of the enamel layer 10, the fine structure being configured only in the area of the crystal zones 16.
  • the valleys between the crystal zones 16 are essentially free of the fine structure
  • the valleys between the elevations are largely flat and in any case less concave than the elevations are convex.
  • the crystal zones 16 are formed from a crystalline phase with crystals which have a long-range order at the atomic level.
  • the crystal zones 16 are embedded in the glass flow 14 within the enamel layer 10, a transition being pronounced between the areas of the glass flow 14 and the crystal zones 16, which is shown schematically in FIG. 1 in the form of a transition area 24.
  • the transition region 24 In the vicinity of the crystal zones 16, the transition region 24 has a rather crystalline phase and in the vicinity of the glass flow 14 a rather amorphous phase Phase on. Viewed macroscopically, there is thus a continuous transition between the crystalline phase of the crystal zones 16 and the amorphous phase of the glass flow 14.
  • the average profile height of the elevations of the crystal zones 16 above the valleys is 25 ⁇ m.
  • the average profile height of the formations 20 relative to the small valleys lying between the formations 20 is 2 ⁇ m.
  • the ratio of the average profile height to the average distance between adjacent profile tips of the elevations is 0.2.
  • Concerning. the fine structure is the ratio of the average profile height to the average distance between adjacent profile tips of the formations 20 0.7.
  • FIG. 2 shows a section of a crystal zone 26 with formations 30 forming a fine structure.
  • the surface 28 of the crystal zones 26 is coated with an anti-adhesion agent designed as a hydrophobizing agent 32.
  • the hydrophobizing agent 32 is a sol gel, namely a siloxane.
  • Hydrophobing agent 32 is applied thicker in the valleys 34 between the formations 30 of the fine structure than at the tips of the fine structure.
  • the average thickness 36 of the hydrophobizing agent 32 in the valleys is 1 ⁇ m
  • the average thickness 38 of the hydrophobizing agent 30 at the tips of the formations 28 is 50 nm. Since the average profile height of the formations 30 is 2 ⁇ m, approximately half the depth of the valleys 34 is filled by the hydrophobicizing agent 32.
  • the average profile height of the fine structure including the hydrophobizing agent 32 is thus reduced to half, ie 1 ⁇ m, by the hydrophobizing agent 32.
  • a section of an enamel layer 42 at a point of transition between a glass flow 44 and a crystal zone 46 is shown in FIG. 3. Formations 50 forming a fine structure are pronounced on the surface 48 of the enamel layer 42 both in the region of the crystal zone 46 and in the region of the schematically illustrated transition region 52, in which a partially crystalline phase is present.
  • the surface 48 of the enamel layer 42 is coated with a hydrophobizing agent 54, which is arranged both in the region of the crystal zone 46 and in the region of the glass flow 44.
  • the hydrophobizing agent 54 which has a thickness of between 50 in the area of the valleys 56 about 0.3 ⁇ m, is applied in the area of the surface 48 of the glass flow 44, that is, in the valleys between the crystal zones 46, about 2 ⁇ m thick. As a result, these valleys are protected particularly effectively against the adherence of food residues.
  • FIG. 4 A further embodiment of an enamel layer 60 with a matrix of glass flow 62, in which first crystal zones 64 are embedded, is shown in FIG. 4.
  • Smaller second crystal zones 68 which form a fine structure on the surface 66 of the valleys, are also formed between the first crystal zones 64 forming the superstructure.
  • the fine structure on the surface 66 of the enamel layer 60 is thus formed together by the formations 72 on the crystal zones 64 and the crystal zones 68, while the crystal zones 64 form the rough superstructure.
  • the second crystal zones 68 form a coarser fine structure than the formations 72 on the first crystal zones 64.
  • the second crystal zones 68 consist essentially of a cerium oxide or cerium silicate, whereas the first crystal zones 64 are essentially formed of TiO 2 .
  • the size of the crystal zones 64, 68 is determined by the material composition of the enamel frit and the melting and cooling temperature of the enamel frit or the enamel layer 60.
  • the temperatures can be freely selected within the limits specified by the materials and selected so that the desired crystal size, shape and density within the glass flow 62 is achieved.
  • transition zones 70 are again pronounced.
  • Further crystal zones 64, 68 are formed within the enamel layer 60 below the surface 66, which are not shown in the figure for the sake of clarity.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, insbesondere einem Gargerät mit einem Garraum, mit einem Substrat (12), auf das eine Schicht mit einer mikrorauen Oberfläche (18, 28, 48, 66) angeordnet ist. Zur leichteren Reinigbarkeit der Oberfläche (18, 28, 48, 66) von festgetrockneten oder verkohlten Speisebestandteilen wird vorgeschlagen, dass die Schicht eine Emailschicht (10, 42, 60) mit in einen Glasfluss (14, 44, 62) eingebetteten Kristallzonen (16, 26, 46, 64, 68) aus aus Email auskristallisierter kristalliner Phase ist, wobei die Kristallzonen (16, 26, 46, 64, 68) an der Oberfläche (18, 28, 48, 66) der Schicht eine Feinstruktur und eine grobe Überstruktur bilden.

Description

Vorrichtung mit einer mikrorauen Beschichtung
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung mit einer mikrorauen Beschichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Oberflächen im Küchenbereich, insbesondere in Herden, werden durch Gebrauch verschmutzt und müssen gereinigt werden. Besonders hartnäckig ist als Verschmutzung der Einbrand von Lebensmitteln, insbesondere fettigen, öligen, säurehaltigen oder stärkehaltigen Substanzen, die bei Temperaturen zwischen 200°C und 250°C thermisch abbauen, verlacken oder verkohlen und zu sehr fest anhaftenden, verkohlten Rückständen oder dünnen Lackfilmen auf der Oberfläche führen, die sich nur mit großem Aufwand entfernen lassen.
Zur Lösung dieses Problems ist es üblich, verschmutzungsgefährdete Oberflächen als Emailoberflächen mit guter Chemikalienbeständigkeit auszugestalten. Durch die gute Chemikalienbeständigkeit wird einem chemischen Aufrauen der Oberfläche entgegengewirkt, so dass die Verschmutzung weniger fest anhaftet. Allerdings wird dem Anhaften und Festbrennen nur ungenügend entgegengewirkt, so dass eine mechanische Reinigung mit abrasiven Reinigungsmitteln wie einem Edelstahlspiralschwamm oder einem Glas- schaber weiterhin großen Aufwand erfordert. Es sind außerdem katalytisch aktive Emails mit rauen, offenporigen Oberflächen bekannt. Ölige oder fetthaltige Verschmutzungen in Form von Spritzern werden in der Struktur gespreitet und katalytisch abgebaut. Es bleiben jedoch anorganische Rückstände wie Salze zurück, die aus der Struktur nur schwer zu entfernen sind. Durch das Zusetzen der Struktur lässt der Effekt im Laufe der Zeit nach. Großvolumige Verschmutzungen, die beispielsweise durch Überschwappen oder Auslaufen von Lebensmitteln entstehen, können nicht abgebaut werden. Deshalb wird üblicherweise die Bodenfläche in Herden nicht mit einer solchen Oberfläche versehen.
Aus der DE 199 33 550 C2 ist des Weiteren eine selbstreinigende Oberfläche für ein Gar- gerät mit einer mikrorauen Beschichtung bekannt, die durch ihre Oberflächenstruktur einen selbstreinigenden Effekt, den so genannten Lotuseffekt, ausprägt. Zur Verstärkung der selbstreinigenden Eigenschaft ist die Oberfläche mit einem katalytisch aktiven Metall überzogen. Es ist ferner aus der DE 100 16 485 A1 eine mikroraue Schicht auf einem Substrat bekannt, bei der die Rauigkeit durch die Einlagerung strukturbildender Partikel erzeugt wird. Die selbstreinigende Eigenschaft dieser Oberfläche kann durch einen zusätzlichen Überzug aus einem Hydrophobierungsmittel erhöht werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung weiterzuent- wickeln, und zwar insbesondere hinsichtlich der guten Reinigbarkeit bei guter mechanischen Stabilität der mikrorauen Oberfläche.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, insbesondere einem Gargerät mit einem Garraum, mit einem Substrat, auf das eine Schicht mit einer mikrorauen Oberfläche an- geordnet ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Schicht eine Emailschicht mit in einen Glas- fluss eingebetteten Kristallzonen aus aus Email auskristallisierter kristalliner Phase ist, wobei Kristallzonen an der Oberfläche der Schicht eine Feinstruktur und eine grobe Überstruktur bilden.
Durch die Auskristallisation von Kristallstrukturen aus dem Email in den Kristallzonen sind diese Kristallstrukturen besonders fest mit dem sie umgebenden Glasfluss verbunden. Selbst bei einem weiten Hervorstehen dieser Kristallzonen aus einer mittleren Oberfläche wird einem Ausbrechen dieser Kristallzonen, beispielsweise durch heftiges Scheuern mit einem harten Gegenstand, effektiv entgegengewirkt. Die Oberfläche ist somit besonders mechanisch stabil und abriebfest, wodurch eine hohe Lebensdauer ohne wesentliche Beeinträchtigung der Eigenschaften der Oberfläche erreicht wird. Die Feinstruktur und die Überstruktur sind zwei getrennt betrachtbare Strukturen, die ähnlich wie Bäume (Fein- struktur) auf Hügeln (Überstruktur) miteinander in Verbindung stehen.
Die kristalline Phase weist Kristalle mit einer Fernordnung auf, die mehr als 90 Gewichtsprozent der Kristallzonen bilden. Die Kristallzonen umgebend können Übergangszonen angeordnet sein, die eine Mischung aus einer kristallinen Phase und einer glasartigen Phase umfassen. Eine solche Übergangszone kann einen kontinuierlichen Übergang von der Kristallzone in einen Bereich mit überwiegend Glasfluss schaffen. Durch einen solchen kontinuierlichen Übergang sind die Kristallzonen besonders fest im Glasfluss eingebettet. Die Kristalle entstehen durch Auskristallisation oxidischer Phasen aus dem Email. Eine solche Auskristallisation kann durch eine Entmischung von Substanzen im Email bei Einbrenntemperatur erreicht werden. Es ist auch möglich, die Auskristallisation durch eine Ausscheidungskristallisation zu erreichen. Hierbei liegt eine Löslichkeit der Substanzen des Emails bei hohen Temperaturen und eine zumindest teilweise Unlöslichkeit bei tiefen Temperaturen vor. In einer solchen hochgesättigten Emailschmelze können durch den Abkühlprozess kristalline Ausscheidungen erzeugt werden. Die Herstellung solcher E- mails ist aus Lehrbüchern hinlänglich bekannt, z.B. aus Armin Patzold, Helmut Fröschmann: „Email und Emailliertechnik", Springer Verlag, Berlin 1987, Kapitel 3.5 und Kapitel 22.6. Die kristalline Phase kann aus einem oder mehreren der Substanzen TiO2, CeO2 oder Cersilikat zusammengesetzt sein. Es sind jedoch auch andere, dem Fachmann als geeignet erscheinende Verbindungen denkbar.
In einer Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Kristallzonen größere erste Kristallzonen und kleinere zweite Kristallzonen, wobei die kleineren zweiten Kristallzonen in Bereichen zwischen ersten Kristallzonen lediglich eine Feinstruktur an der Oberfläche schaffen. Die zweiten Kristall∑onen sind kleiner als die ersten Kristallzonen und schaffen in den ansonsten überwiegend glatten Bereichen um die ersten Kristallzonen eine Rauigkeit, die einem Ansetzen von Lebensmittelbestandteilen entgegenwirkt.
Zweckmäßigerweise bildet die Feinstruktur Erhebungen mit dazwischenliegenden Tälern, wobei die mittlere Form der Erhebungen konvexer ausgeprägt ist als die mittlere Form der Täler konkav ausgeprägt ist. Diese Struktur ist besonders wasserabweisend und die we- nig konkave Form der Täler wirkt einem Verstopfen der Täler, beispielsweise durch festklebende oder einbrennende Rückstände, entgegen. Die Erhebungen bilden konvexe Ausformungen, wohingegen die Gebiete um die Erhebungen herum eben oder schräg -je nach Standort innerhalb der Überstruktur - oder bei dicht aneinander stehenden Erhebun- gen geringfügig konkav ausgebildet sind. Eingespritzte unerwünschte Stoffe finden somit nur wenig Halt zwischen den Erhebungen.
Vorteilhafterweise weist die Überstruktur eine mittlere Profilhöhe von 10 μm bis 50 μm, insbesondere von 10 μm bis 30 μm, auf, und die Feinstruktur weist eine mittlere Profilhö- he von 0,1 μm bis 5 μm, insbesondere von 0,5 μm bis 3 μm, auf. Hierdurch ist die Oberfläche ausreichend antiadhäsiv, um einen ausreichenden Abperleffekt von Flüssigkeiten von der Oberfläche zu gewährleisten, und sie weist eine guten Entfembarkeit von eingespritzten fett-, öl- oder stärkehaltigen Substanzen auf.
Ein guter Kompromiss zwischen guter hydrophober Eigenschaft und nur lockerem Anhaften von Speisebestandteilen wird erreicht, indem die Überstruktur ein Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zum mittleren Abstand benachbarter Profilspitzen von 0,1 bis 3 aufweist. Bei einer solchen Strukturdichte innerhalb der Überstruktur ist außerdem die Feinstruktur besonders vorteilhaft in einem Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zum mittleren Abstand benachbarter Profilspitzen von 0,3 bis 10 in der Weise ausgestaltbar, dass dieser Kompromiss besonders gut erreichbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist auf die Schicht eine schmutzabweisende weitere Schicht mit einem Antiadhäsionsmittel, insbesondere einem Hydrophobierungs- mittel, aufgebracht. Eine solche Schicht unterstützt die antiadhäsiven Eigenschaften der mikrorauen Oberfläche, ohne dass die Oberfläche vergrößert werden müsste, wodurch eine leichte Löslichkeit eingespritzter Speisereste ggf. entgegengewirkt würde. Als Antiadhäsionsmittel wird zweckmäßigerweise ein ,, insbesondere ein Siloxan, aufgebracht. Der Überzug der mikrorauen Oberfläche mit einem solchen antiadhäsiven Medium führt zu einer deutlich stärkeren Reduzierung der Benetzbarkeit mit Flüssigkeiten. Die Oberfläche weist eine deutlich verbesserte Reinigungseigenschaft auf. Das antiadhäsive Medium kann durch Tauchen, Nebeln, Sprühen oder Einreiben aufgebracht werden und wird bevor∑ugterweise bei Temperaturen zwischen 250 °C und 350 °C in die Emailschicht eingebrannt.
Ein weiterer Vorteil wird erreicht, indem das Antiadhäsionsmittel in den Tälern der Feinstruktur dicker aufgebracht ist als an den Spitzen der Feinstruktur. Hierdurch wird die weitere Schicht bei einer mechanischen Bearbeitung der Oberfläche besonders wenig abgetragen. Das Antiadhäsionsmittel ist außerdem in den Tälern geschützt, wodurch eine gute Verankerung des Antiadhäsionsmittels an der Oberfläche erreicht wird.
Vorteilhafterweise ist das Antiadhäsionsmittel in den Tälern der Feinstruktur zwischen 0,1 μm und 2,5 μm und an den Spitzen der Feinstruktur zwischen 5 nm und 0,5 μm dick. Hierdurch wird eine besonders gute Abriebfestigkeit bei gleichzeitiger hoher Hydrophobierung der mikrorauen Struktur erreicht.
In einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt die Dicke des Antiadhäsionsmittels in den Tälern der Feinstruktur zwischen 25% und 75%;der mittleren Profilhöhe der Fein- Struktur. Je weiter die Täler der Feinstruktur mit dem Antiadhäsionsmittel ausgefüllt sind, desto weniger können sich Lebensmittelreste in den Tälern festhalten und dort einbrennen. Bei zu großem Füllungsgrad der Täler wird jedoch die Mikrorauigkeit der Oberfläche soweit herabgesetzt, dass der Reinigbarkeit der Oberfläche in nicht zufriedenstellendem Maße herabgesetzt wird. Bei einem Füllungsgrad zwischen 25% und 75% wird bei einer guten Reinigbarkeit der mikrorauen Oberfläche einem Festsetzen der Lebensmittelreste in den Tälern wirkungsvoll entgegengewirkt.
Je nach Einstellung der Viskosität des Antiadhäsionsmittels bleibt dieses bei einem beispielsweise Einreiben der mikrorauen Oberfläche mit dem Antiadhäsionsmittel mehr an den Spitzen oder mehr in den Tälern der Feinstruktur. Bei geringer Viskosität wird mehr Antiadhäsionsmittel in den Tälern gelagert. Die mikroraue Oberfläche lässt sich hierbei sehr leicht beispielsweise durch Einreiben mit dem Antiadhäsionsmittel beschichten. Es kann auch eine Auffrischung oder Regeneration der weiteren Schicht im Rahmen einer üblichen Reinigungs- oder Pflegeaktion durchgeführt werden. Bei starken Versehmutzun- gen, Verfleckungen oder Beschädigungen kann die Schicht mit einfachen Mitteln, wie z. B. Backofenspray, entfernt werden. Danach wird eine neue Beschichtung, beispielsweise durch Einreibung, aufgetragen und so der Anfangszustand und Anfangseffekt komplett wiederhergestellt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Emailschicht mit eingebetteten Kristallzonen,
Fig.2 einen Schnitt durch einen Teil einer Kristallzone, Fig.3 einen Schnitt durch eine antiadhäsive Schicht auf der Emailschicht und
Fig.4 einen Schnitt durch eine weitere Emailschicht mit Kristallzonen.
Figur 1 zeigt eine Emailschicht 10 auf einem metallischen Substrat 12. Die E- mailschicht 10 und das Substrat 12 sind Teil der Wandung eines Garraums eines Herdes. Die Emailschicht 10 weist einen Glasfluss 14 mit eingebetteten Kristallzonen 16 auf, die aus Email auskristallisierter kristalliner Phase bestehen. Figur 1 zeigt zwei Kristallzonen 16, die an der Oberfläche 18 der Emailschicht 10 ange- ordnet sind. Die Emailschicht 10 umfasst nicht gezeigte weitere Kristallzonen, die unterhalb der Oberfläche 18 angeordnet sind. Die Kristallzonen 16 bilden jeweils einen „Hügel", der eine grobe Überstruktur an der Oberfläche 18 schafft, sowie kleine Ausformungen 20 aus, die an den Stellen, an denen die Kristallzonen 16 als "Hügel" aus der Oberfläche 18 herausragen, eine Feinstruktur bilden. Die Kristallzonen 16 bilden somit an der Oberfläche 18 der Emailschicht 10 eine Feinstruktur und eine grobe Überstruktur, wobei die Feinstruktur nur im Bereich der Kristallzonen 16 ausgestaltet ist. Die Täler zwischen den Kristallzonen 16 sind im Wesentlichen frei von der Feinstruktur. Die hügelhaften Erhebungen der Kristallzonen 16 über die mittlere Oberfläche hinaus sind konvex ausgeprägt. Die zwischen den Erhebungen liegenden Täler sind weitgehend flach und jedenfalls weniger konkav ausgeprägt, als die Erhebungen konvex ausgeprägt sind.
Die Kristallzonen 16 sind aus einer kristallinen Phase mit Kristallen gebildet, die auf atomarer Ebene eine Fernordnung aufweisen. Innerhalb der Emailschicht 10 sind die Kristallzonen 16 in den Glasfluss 14 eingebettet, wobei zwischen den Bereichen des Glasflusses 14 und den Kristallzonen 16 ein Übergang ausgeprägt ist, der in Figur 1 schematisch in Form eines Übergangsbereichs 24 dargestellt ist. In der Nähe der Kristallzonen 16 weist der Übergangsbereich 24 eine eher kristalline Phase und in der Nähe des Glasflusses 14 eine eher amorphe Phase auf. Makroskopisch gesehen besteht somit ein kontinuierlicher Übergang zwischen der kristallinen Phase der Kristallzonen 16 und der amorphen Phase des Glasflusses 14.
Die mittlere Profilhöhe der Erhebungen der Kristallzonen 16 über den Tälern be- trägt 25 μm. Die mittlere Profilhöhe der Ausformungen 20 relativ zu den zwischen den Ausformungen 20 liegenden kleinen Tälern beträgt 2 μm. Das Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zum mittleren Abstand benachbarter Profilspitzen der Erhebungen beträgt 0,2. Bzgl. der Feinstruktur beträgt das Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zum mittleren Abstand benachbarter Profilspitzen der Ausformungen 20 0,7.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Kristallzone 26 mit eine Feinstruktur bildenden Ausformungen 30. Die Oberfläche 28 der Kristall∑one 26 ist mit einem als Hydrophobierungsmittel 32 ausgestalteten Antiadhäsionsmittel überzogen. Das Hydrophobierungsmittel 32 ist ein Sol-Gel, und zwar ein Siloxan. Das
Hydrophobierungsmittel 32 ist in den Tälern 34 zwischen den Ausformungen 30 der Feinstruktur dicker aufgebracht als an den Spitzen der Feinstruktur. Die mittlere Dicke 36 des Hydrophobierungsmittels 32 in den Tälern beträgt 1 μm, wohingegen die mittlere Dicke 38 des Hydrophobierungsmittels 30 an den Spitzen der Ausformungen 28 50 nm beträgt. Da die mittlere Profilhöhe der Ausformungen 30 2 μm beträgt, wird etwa die Hälfte der Tiefe der Täler 34 durch das Hydrophobierungsmittel 32 ausgefüllt. Durch das Hydrophobierungsmittel 32 wird die mittlere Profilhöhe der Feinstruktur inkl. Hydrophobierungsmittel 32 somit auf die Hälfte, also 1 μm reduziert.
Ein Ausschnitt aus einer Emailschicht 42 an einer Stelle des Übergangs zwischen einem Glasfluss 44 und einer Kristallzone 46 ist in Figur 3 gezeigt. An der Oberfläche 48 der Emailschicht 42 sind eine Feinstruktur bildende Ausformungen 50 sowohl im Bereich der Kristallzone 46 als auch im Bereich des schematisch dargestellten Übergangsbereichs 52 ausgeprägt, in der eine teilweise kristalline Phase vorliegt. Die Oberfläche 48 der Emailschicht 42 ist mit einem Hydrophobierungsmittel 54 beschichtet, das sowohl im Bereich der Kristallzone 46 als auch im Bereich des Glasflusses 44 angeordnet ist. Das Hydrophobierungsmittel 54, das im Bereich der Täler 56 zwischen den Ausformungen 50 eine Dicke von etwa 0,3 μm aufweist, ist im Bereich der Oberfläche 48 des Glasflusses 44, also in den Tälern zwischen den Kristallzonen 46 etwa 2 μm dick aufgetragen. Hierdurch sind diese Täler besonders wirkungsvoll gegen das Anhaften von Speiserückständen geschützt.
Eine weitere Ausgestaltung einer Emailschicht 60 mit einer Matrix aus Glasfluss 62, in die erste Kristallzonen 64 eingebettet sind, ist in Figur 4 dargestellt. Zwischen den die Überstruktur bildenden ersten Kristallzonen 64 sind auch kleinere zweite Kristallzonen 68 ausgeprägt, die an der Oberfläche 66 der Täler eine Feinstruktur bilden. Die Feinstruktur auf der Oberfläche 66 der Emailschicht 60 wird somit von den Ausformungen 72 an den Kristallzonen 64 und den Kristallzonen 68 zusammen gebildet, während die Kristallzonen 64 die grobe Überstruktur bilden. Die zweiten Kristallzonen 68 bilden hierbei eine gröbere Feinstruktur als die Ausformungen 72 auf den ersten Kristallzonen 64. Die zweiten Kristallzonen 68 bestehen im Wesentlichen aus einem Ceroxid oder Cersilikat, wohingegen die ersten Kristallzonen 64 im Wesentlichen aus TiO2 gebildet sind. Die Größe der Kristallzonen 64, 68 ist durch die Materialzusammensetzung der Emailfritte und die Schmelz- und Abkühltemperatur der Emailfritte bzw. der Emailschicht 60 bedingt. Innerhalb von durch die Materialien vorgegebenen Grenzen sind die Temperaturen frei wählbar und so zu wählen, dass die gewünschte Kristallgröße, - form und -dichte innerhalb des Glasflusses 62 erreicht wird. Zwischen den Kris- tall∑onen 64, 68 und den Zonen des Glasflusses 62 sind wiederum schematisch dargestellte Übergangszonen 70 ausgeprägt. Innerhalb der Emailschicht 60 sind unter der Oberfläche 66 weitere Kristallzonen 64, 68 ausgebildet, die der Übersichtlichkeit halber in der Figur nicht dargestellt sind.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung, insbesondere Gargerät mit einem Garraum, mit einem Substrat (12), auf das eine Schicht mit einer mikrorauen Oberfläche (18, 28, 48, 66) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Emailschicht (10, 42, 60) mit in einen Glasfluss (14, 44, 62) eingebetteten Kristallzonen (16, 26, 46, 64, 68) aus aus Email auskristallisierter kristalliner Phase ist, welche Kristallzonen (16, 26, 46, 64) an der Oberfläche (18, 28, 48, 66) der Schicht eine Feinstruktur und eine grobe Überstruktur bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kristallzonen (16, 26, 46, 64, 68) größere erste Kristallzonen (16, 26, 46, 64) und kleinere zweite Kristall∑onen (68) umfassen, die in Bereichen zwischen ersten Kristallzonen (16, 26, 46, 64) lediglich eine Feinstruktur an der Oberfläche (18, 28, 48, 66) bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überstruktur eine mittlere Profilhöhe von 10 μm bis 50 μm, insbesondere von 10 μm bis 30 μm, und die Feinstruktur eine mittlere Profilhöhe von 0,1 μm bis 5 μm, ins- besondere von 0,5 μm bis 3 μm, aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überstruktur ein Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zu mittlerem Abstand benachbarter Profilspitzen von 0,1 bis 3 aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstruktur ein Verhältnis von mittlerer Profilhöhe zu mittlerem Abstand benachbarter Profilspitzen von 0,3 bis 10 aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schicht eine schmutzabweisende weitere Schicht mit einem Antiadhäsionsmittel, insbesondere einem Hydrophobierungsmittel (32), aufgebracht ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel (32) ein Sol-Gel, insbesondere ein Siloxan, ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel (32) in den Tälern (34, 56) der Feinstruktur dicker aufge- tragen ist als an den Spitzen der Feinstruktur.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobierungsmittel in den Tälern (34, 56) der Feinstruktur zwischen 0,1 μm und 2,5 μm und an den Spitzen der Feinstruktur zwischen 5 nm und 500 nm dick ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Hydrophobierungsmittels (32) in den Tälern (34, 56) der Feinstruktur zwischen 25% und 75% der mittleren Profilhöhe der Feinstruktur beträgt.
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