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Dokumentenidentifikation DE60300121T2 20.10.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001344863
Titel Bügeleisensohle mit gehärteter und beschichteter Oberfläche
Anmelder Rowenta Werke GmbH, 63067 Offenbach, DE
Erfinder Lukas, Andrea, 63075 Offenbach, DE;
Hahn, Matthias, 60599 Frankfurt, DE
Vertreter Prinz und Partner GbR, 81241 München
DE-Aktenzeichen 60300121
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 07.03.2003
EP-Aktenzeichen 033560400
EP-Offenlegungsdatum 17.09.2003
EP date of grant 03.11.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.10.2005
IPC-Hauptklasse D06F 75/38

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft die Sohle von Bügeleisen.

Die Bügelfläche von Bügeleisen muss eine gute Gleitfähigkeit auf Stoffen aufweisen, soll aber auch durch zu kräftiges Reinigen verursachten Aggressionen oder der Reibung auf harten Teilen von Kleidungsstücken, wie z. B. Verschlüssen, Haken oder Knöpfen standhalten.

Um solchen Aggressionen, welche die Gleitfähigkeit beeinträchtigende Kratzer verursachen können, standzuhalten, ist bereits versucht worden, die Bügelfläche zu härten.

So ist aus dem Patent FR 2581402 eine Bügeleisensohle aus emailliertem Aluminium bekannt. Aber das Emaillieren erfordert einen beträchtlichen Einsatz von teuren Produktionsmitteln.

Es ist auch bekannt, die Oberfläche mittels eines mechanischen Verfahrens zu härten, z. B. mittels Stahlsandens oder Kugelstrahlens, wie im Patent FR 2803310 beschrieben, aber eine Behandlung dieser Art kann sich bei sehr starken Aggressionen als ungenügend erweisen.

Gemäß einem anderen aus dem Patent EP 0640714 bekannten Härtungsverfahren wird die Bügelfläche mit einer harten Beschichtung mittels eines Sol-Gel-Verfahrens versehen. Schichten dieser Art sind sehr dünn und widerstandsfähig und können kostengünstig hergestellt werden. Da jedoch der Metallträger dieser Beschichtung duktil ist, kann er leicht eingedrückt oder beschädigt werden.

Aus dem Patent WO 9813544 ist eine Bügeleisensohle aus Aluminium bekannt, welche mit einer Antihaftschicht aus anorganischem Polymer versehen ist. Die Antihaftschicht ist auf eine harte Zwischenschicht aufgebracht, welche härter ist als Aluminium. Die notwendige Zwischenschicht hat jedoch eine erhebliche Kostenerhöhung zur Folge.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Bügeleisensohle durch das Abscheiden einer harten kratzfesten Beschichtung auf der Bügelfläche zu verbessern, bei welcher die eingangs erwähnten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bügeleisensohle aus Metall gelöst, deren mit dem Stoff in Berührung kommende Oberfläche mittels eines mechanischen Kaltformungsverfahrens behandelt worden ist und die sich dadurch auszeichnet, dass die Bügelfläche zudem mit einer harten kratzfesten Beschichtung versehen ist.

Das für die Bügeleisensohle verwendete Metall, im allgemeinen Aluminium oder nichtrostender Stahl, ist relativ weich. Eine harte und dünne auf diese Unterlage aufgebrachte Beschichtung ist aber nicht stoßsicher. Die Beschichtung wird ins Metall eingedrückt, welches sich verformt und bleibende Schlagspuren aufweist. Dank der erfindungsgemäßen Neuerung, d. h. dank der vorherigen mechanischen Behandlung durch Kaltformung, widersteht die Bügeleisensohle dem durch das Aufprallen des Bügeleisens auf ein hartes oder vorspringendes Teil verursachten Eindrücken, so dass die Oberflächenbeschichtung standhält, ohne abzublättern.

Die mechanische Behandlung besteht vorzugsweise in Stahlsanden oder Kugelstrahlen.

Die Behandlung wird so durchgeführt, dass es sich nicht nur um bloßes Putzen, sondern um eine bis in die Tiefe wirkende Veränderung ohne beachtliche Schleifwirkung handelt.

Durch das vielfache Aufschlagen der Kugeln oder Körner auf der Metalloberfläche wird deren Härte durch die bewirkte Kaltformung erhöht. Die Vielzahl der dicht beieinander liegenden Aufschlagstellen verhindert jeden negativen Einfluss auf die Regelmäßigkeit der Oberfläche, die eine samtige Erscheinung erhält.

Bei der auf die Oberfläche aufgebrachten Beschichtung kann es sich um eine elektrolytische Schicht, wie z. B. eine Hartverchromung, handeln, oder auch um eine chemische Metallabscheidung, eine Plasmaabscheidung, eine mittels Metallisierens im Vakuum erzeugte Abscheidung oder um jede andere Abscheidung, welche eine die Bügeloberfläche verbessernde Beschichtung bildet.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besteht die harte kratzfeste Beschichtung aus einer chemischen Nickelabscheidung.

Vorteilhaft wird die mit Nickel beschichtete Bügeleisensohle während mehreren Stunden auf eine Temperatur von ungefähr 230° erhitzt.

Diese thermische Behandlung bei einer Temperatur, die niedriger ist als die Ausglühungstemperatur, bewirkt das Aushärten der Beschichtung.

Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht die harte kratzfeste Beschichtung aus einer mittels eines PVD-Verfahrens (physical vapour deposition aufgebrachten Keramikschicht.

Mit dem PVD-Verfahren kann eine Vielfalt an Beschichtungen erzeugt werden. Außer einer einfachen Metallisierung, z. B. mit Chrom oder Nickel, bestehen die bekannten, für Bügeleisensohlen geeignetsten Beschichtungen aus Titannitrid oder Titan-Karbonnitrid, Titan-Aluminiumnitrid, Chrom- oder Zirkoniumnitrid.

Die Keramikbeschichtung besteht vorzugsweise aus einer Schicht aus Chromnitrid.

Diese Beschichtung ist genügend hart, um für Bügelflächen angewendet zu werden, und weist eine gute Beständigkeit gegen chemische Angriffe, eine gute Kratzfestigkeit, eine geringere Rauheit als Titannitrid und einen guten Reibungskoeffizient auf.

Die kratzfeste Beschichtung besteht vorzugsweise aus einer mittels eines Sol-Gel-Verfahrens aufgebrachten Beschichtung mit einer chemischen anorganischen Struktur.

Es sind zahlreiche Formeln bekannt, z. B. aus Patenten der Firmen Datec, INM oder Protavic, mittels welchen eine kratzfeste Beschichtung von Metallteilen in einem Sol-Gel-Verfahren erzielt werden kann. Ein kostengünstiges Verfahren dieser Art ermöglicht es, harte fest haftende Beschichtungen mit einer durch ein Netz von anorganischen Mineralverbindungen gebildeten Struktur herzustellen. Beschichtungen dieser Art weisen eine gute Kratzfestigkeit und eine ausgezeichnete Glätte mit bester Gleitfähigkeit auf Stoffen auf. Das Verfahren umfasst im allgemeinen eine Auflösungsphase eines metallorganischen Zwischenstoffs, eine Hydrolyse-Phase, und nach Auftragen auf die zu bedeckende Oberfläche, eine Brennphase, die bei relativ niedriger Temperatur durchgeführt werden kann.

Vorzugsweise wird das Sol-Gel-Verfahren gewählt, um eine harte kratzfeste Beschichtung der Bügeleisensohle bei Temperaturen, die niedriger sind als die Kaltformungstemperatur des darunter liegenden Metalls, zu erzielen und die Härte der kaltgeformten Oberfläche zu bewahren.

Eine zu hohe Temperatur, die nahe bei der oder höher als die Ausglühtemperatur ist, würde die inneren Spannungen des geformten Metalls abbauen und Verformungen der Sohle verursachen. Zudem würde eine zu hohe Temperatur eine Vergrößerung der Metallkörner verursachen und die Härte durch Aushebung des Kaltformens verringen.

Bei Aluminiumsohlen beträgt die Ausglühungstemperatur je nach Legierung von 325°C bis mehr als 400°C. Zur Herstellung einer kratzfesten Beschichtung wird ein Verfahren gewählt, welches keine sehr hohen Brenntemperaturen erfordert, wie z. B. das aus dem Patent US 5644014 bekannte Verfahren. Bügeleisensohlen aus nichtrostendem Stahl werden bei höheren Temperaturen ausgeglüht, was die Anzahl der zur Wahl stehenden Verfahren und erzielten Beschichtungen erhöht.

Das die Bügeleisensohle bildende Metall ist vorzugsweise nichtrostender Stahl oder eine Aluminiumlegierung.

Die Erfindung wird anhand des nachgehend beschriebenen Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

1 zeigt eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt durch ein mit einer erfindungsgemäßen Sohle ausgestatteten Bügeleisen.

2 zeigt einen mikrographischen Schnitt durch die Bügeleisensohle gemäß 1 in der Nähe der Bügelfläche.

Gemäß einer bevorzugten in den Figuren dargestellten Ausführungsform, besteht die Sohle 1 eines Bügeleisens 2 im wesentlichen aus einem Blech 11 aus nichtrostendem Stahl mit einer Stärke von 0,4 mm bis 1,5 mm. Die Bügeleisensohle wird durch ein mit einem aufgeformten Heizelement 4 ausgestatteten Heizkörper 3 aus Aluminium erhitzt.

Das Blech 11 aus nichtrostendem Stahl ist auf der Bügelfläche 13 mit einer harten kratzfesten Beschichtung 14 versehen.

Die Beschichtung 14 haftet fest auf der Oberfläche des Blechs 11, welche vorher mittels Kugelstrahlen (shot peering) behandelt worden ist, in ähnlicher Weise wie aus dem Patent 2803310 bekannt, d. h. mittels Bewerfen der Oberfläche mit im wesentlichen nicht schleifenden Partikeln.

Die Struktur des Blechs 11 wird durch die mechanische Behandlung ausgehend von der Außenfläche bis auf eine Tiefe P von vorzugsweise 25 bis 35 Mikrometer verändert, was die Widerstandsfestigkeit und die Härte erheblich erhöht.

Die mit der Beschichtung 14 versehene Oberfläche des Blechs 11 weist durch zu der Oberfläche senkrecht gerichtetes Pressen verformte Körner auf, wobei die Anzahl der Metallversetzungen pro Volumeneinheit um mindestens 40% größer ist als diejenige im Innenbereich des Metallblechs 11.

Die Vickershärte der Oberfläche des Blechs 11 ist vorzugsweise um 25% höher als die im Innenbereich des Blechs 11 gemessene Vickershärte.

Gemäß einer ersten Ausführungsform beruht die anorganische Grundstruktur der Beschichtung 14 auf chemischen Kettenverbindungen, welche von Metallen, wie z. B. Silizium, Zirkonium, Titan, Aluminium, in Verbindung hauptsächlich mit Sauerstoff erzeugt werden.

Die Beschichtung wird vorzugsweise gemäß der Beschreibung des Patents US 5644014 hergestellt. Tatsächlich weisen gemäß den Mitteln dieses Patents hergestellte Beschichtungen für eine Bügeleisensohle interessante Eigenschaften auf. Sie weisen insbesondere eine höhere mechanische Kratzfestigkeit auf als die beschichteten Metalle. Ihre Antihafteigenschaft erleichtert das Gleiten auf dem Bügelgut.

Zudem sind die Brenntemperaturen verhältnismäßig niedrig, ungefähr 90°C bis 350°C, vorzugsweise ungefähr 180°C, so dass das Blech 11 nicht abgeglüht werden muss, da das Abglühen die inneren Spannungen des geformten Metalls abgebaut hätte. und die Größe der Metallkörner, die Kaltformung sowie die Form des Teils somit erhalten bleiben.

Aus diesem Grund kann die Beschichtung sehr dünn sein; ihre Stärke kann z. B. kleiner als 10 Mikrometer sein. Ein Schlag auf die Beschichtung wird dem kaltverformten Metall weitergeleitet, das widersteht. Die Beschichtung wird nicht verformt und zerbricht nicht.

Zudem ist die erfindungsgemäße Beschichtung durchsichtig, so dass das metallische Aussehen des Blechs aus nichtrostendem Stahl erhalten bleibt.

Gemäß einer anderen besonders geeigneten Ausführungsform in Verbindung mit einer äußeren Kaltformung des Blechs 11, besteht die Beschichtung aus mittels eines PVD-Verfahrens physical vapour deposition aufgebrachtem Chromnitrid, dessen Härte ungefähr dreimal so groß ist wie die von nichtrostendem Stahl. Nach der mechanischen Härtung wird die Bügeleisensohle in einen Niederdruckraum gebracht. Die durch den Elektronenbeschuss einer oder mehrerer Zielscheiben aus leitendem Material, vorzugsweise aus Chrom, erzeugten Ionen werden in gasförmig ionisiertem Zustand bis auf die Oberfläche der Bügeleisensohle befördert, wo sie kondensieren. Auf ihrem Weg können die Ionen mit dem sich im genannten Raum befindenden verdünnten Gas, vorzugsweise Stickstoff, reagieren und sich mit ihm verbinden, um auf der Bügeleisensohle ein vorzugsweise sehr hartes Chromnitrid zu erzeugen. Da das Verfahren kein Erwärmen verursacht, kann es das Kaltformungsresultat nicht zerstören.

Die kaltgeformte Bügeleisensohle kann mit anderen mittels eines PVD-Verfahrens aufgebrachten Beschichtungen versehen werden, aber vorzugsweise werden Keramikverbindungen wie z. B. Chromnitrid, Titannitrid, Zirkoniumnitrid, Zirkonium-Aluminiumnitrid, Titankarbonnitrid gewählt, deren Härte nahe bei oder größer ist als die Härte von Chromnitrid.

Eine sehr harte Nitridschicht mit einer Stärke von 1 bis 5 Mikrometer genügt, um der Bügeleisensohle eine ausgezeichnete Kratzfestigkeit zu verleihen. Die durch kaltgeformtes Metall getragene Schicht zerbricht nicht bei gelegentlicher Beanspruchung wie dies z. B. der Fall ist, wenn das Bügeleisen auf einem Reißverschluss oder dem Knopf eines Kleidungsstücks gleitet.

Dank dieser Mittel wird eine gegen Kratzer wenig empfindliche Bügeleisensohle mit hoher Gleitfähigkeit erhalten.


Anspruch[de]
  1. Bügeleisensohle (1) aus Metall, deren mit dem Stoff in Berührung kommende Oberfläche (13) mittels eines mechanischen Kaltformungsverfahrens behandelt worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bügelfläche (13) nach Durchführen der mechanischen Behandlung mit einer harten kratzfesten Beschichtung (14) versehen ist.
  2. Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der mechanischen Behandlung um Stahlsanden oder Kugelstrahlen ohne Schleifwirkung handelt.
  3. Bügeleisensohle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Beschichtung (14) versehene Oberfläche aus Metall durch zur Oberfläche senkrecht gerichtetes Pressen verformte Körner aufweist, wobei die Anzahl der Metallversetzungen pro Volumeneinheit um mindestens 40% größer ist als diejenige des Innenbereichs des Metalls (11).
  4. Bügeleisensohle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche aus Metall durch die mechanische Behandlung in einer Tiefe von 25 bis 35 Mikrometern verändert wird.
  5. Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die harte kratzfeste Beschichtung (14) mittels eines Sol-Gel-Verfahrens aufgebracht wird.
  6. Bügeleisensohle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die harte kratzfeste Beschichtung auf der Bügeleisensohle (1) durch ein das Sol-Gel-Verfahren bei Temperaturen erzielt wird, die niedriger sind als die Kaltformungstemperatur des darunter liegenden Metalls (11), die die Härte und die Form der kaltgeformten Oberfläche bewahrt.
  7. Bügeleisensohle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Beschichtung (14) weniger als 10 Mikrometer beträgt.
  8. Bügeleisensohle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14) durchsichtig ist.
  9. Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die harte kratzfeste Beschichtung (14) aus einer chemischen Nickelabscheidung besteht.
  10. Bügeleisensohle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Nickel beschichtete Bügeleisensohle bei einer Temperatur behandelt wird, die niedriger ist als die Ausglühungstemperatur.
  11. Bügeleisensohle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die harte kratzfeste Beschichtung aus einer mittels eines PVD-Verfahrens (physical vapour desposition) aufgebrachten Keramikschicht besteht.
  12. Bügeleisensohle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikschicht eine Schicht aus Chromnitrid ist.
  13. Bügeleisensohle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bügeleisensohle (1) bildende Metall (11) nichtrostender Stahl ist.
  14. Bügeleisensohle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Bügeleisensohle (1) bildende Metall (11) eine Aluminiumlegierung ist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






IPC
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B Arbeitsverfahren; Transportieren
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