EP0227111B1

EP0227111B1 - Bügeleisensohle

Info

Publication number: EP0227111B1
Application number: EP19860118007
Authority: EP
Inventors: Lothar Ullrich; Gunter Jung; Diethard Burger; Hartmut Schönborn; Hans-Günther Alschweig; Winfried Heinzel
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1985-12-24
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1991-01-16
Anticipated expiration: 2006-12-23
Also published as: US4862609A; EP0227111A3; ES2023113B3; DE3676975D1; EP0227111A2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bügeleisensohle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bügeleisensohlen, mit beschichteter Oberfläche sind allgemein bekannt. So ist beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten EP 0 217 014 A2 ein Bügeleisen beschrieben, dessen Sohle zum einen zur Gewichtseinsparung und der damit verbundenen leichteren Handhabung und zum anderen zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit aus Aluminium hergestellt ist. Dieses Bügeleisen hat aufgrund seines geringen Gewichts darüber hinaus den Vorteil, daß es bei gleichem Reibungskoeffizient leichter gleitet als ein Bügeleisen mit einer Sohle aus Eisen oder Stahl.
Da die Festigkeit von Aluminium bekanntlich geringer ist als die Festigkeit von Stahl oder Eisen, bilden sich beim Überbügeln von harten Gegenständen, wie beispielsweise Reißverschlüssen oder Knöpfen, auf der Bügelseite Kratzer mit hervorstehenden Graten, die ähnlich, wie bei einem spanabhebenden Vorgang aus der Bügeleisensohle aufgeworfen werden. Diese Grate ziehen beim Bügeln von besonders empfindlichen Stoffen, wie beispielsweise Seide, Fäden aus dem Stoff, was zu dessen Beschädigung führt. Eine Beschädigung solcher Stoffe liegt aber schon bereits dann vor, wenn ein derartiger Grat auch nur die seidig glänzende Oberfläche aufrauht.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde bei der in der EP 0 217 014 A2 beschriebenen Bügeleisensohle die Oberfläche auf der Bügelseite durch eine im Flamm- oder Plasmaspritzverfahren hergestellte Hartstoffkomponente beschichtet, die vorzugsweise aus metallischen oder keramischen Werkstoffen besteht. Die hierbei im Spritzverfahren hergestellte Hartstoffschicht hat den Nachteil, daß sie porös ist und daß sie insbesondere Wasser, Feuchtigkeit, Luft und sonstige Verunreinigungen aufnimmt, die bis zur Alu miniumsohle eindringen können. Hierdurch stellt sich auf der Bügelseite der Aluminiumoberfläche Korrosion ein, die zur Aufwerfung bzw. Blasenbildung und sogar zur Ablösung der Hartstoffschicht führen kann. Die Folge davon ist eine Beschädigung der Bügelseite der Bügeleisensohle, was beim Bügeln des Bügelgutes zu Stoffschäden führt und eine verringerte Gleitfähigkeit des Bügeleisen hervorruft.
Die in der EP 0 217 014 A2 beschriebene Bügeleisensohle wird darüber hinaus im Laufe der Zeit durch an ihr haftende und sich einbrennende Appreturmittel und Stärke, sowie Stoffreste, wenn die entsprechenden Textilien zu heiß gebügelt werden, stark verschmutzt. Die Folge davon ist eine stumpfe und das Gleiten über das Bügelgut beeinträchtigende Sohlenoberfläche. Das Entfernen von eingebrannten Appreturmittel durch Reinigungsmittel ist nahezu unmöglich. Die einzige Möglichkeit, um die Bügeleisensohle wieder gleitfähig zu machen, besteht dann nur noch darin, daß die Bügeleisensohle abgeschliffen und erneut beschichtet wird.
Aus der DE-A1-1 952 846 ist es weiterhin bekannt, die metallische Bügelseite mit einer schmutzabweisenden und besonders gleitfähigen Schicht aus temperaturbeständigem Kunststoff, wie beispielsweise PTFE, zu beschichten. Derartige Bügeleisensohlen, deren mit dem zu bügelnden Gegenstand in Berührung kommende Bügelseite aus Kunststoff besteht, weisen eine geringe Kratzfestigkeit und eine ungenügende thermische Beständigkeit, insbesondere im Dauerbetrieb oder bei Überhitzung auf. Dabei wird der Kunststoff durch den Bügelbetrieb stellenweise völlig abgerieben. Insbesondere bei aus Aluminium hergestellten Bügeleisensohlen wird die Kratzfestigkeit stark reduziert, da der aus Aluminium hergestellte Untergrund keine ausreichende Härte aufweist. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß beim Überbügeln von harten Gegenständen, wie beispielsweise metallischen Reißverschlüssen oder Knöpfen, sich bis in die Aluminiumoberfläche Riefen bilden, wodurch eine Ab lösung der Kunststoffschicht hervorgerufen wird und dadurch das blanke Metall zum Vorschein kommen kann. Dabei bilden sich an den Enden der Kratzer aus der Sohlenoberfläche hervorstehende Grate aus Aluminium, die zur Beschädigung des Bügelgutes führen. Auch nur durch Kunststoff gebildete Grate, die bereits auch dann erzeugt werden, wenn noch keine Abtragung des Kunststoffes bis zur metallischen Oberfläche erfolgt, können empfindliches Bügelgut beschädigen.
Aus der GB-PS 944 836 ist ein vorzugsweise bei Werkzeugen zur Herstellung von Gußteilen und bei Kochgeräten, beispielsweise Bratpfannen, angewendetes Verfahren bekannt, mit dem auf die Oberfläche der genannten Gegenstände zuerst ein Oxidschicht und anschließend eine Schicht aus PTFE oder ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen aufgebracht wird. Dabei wird die Oberfläche des betreffenden Gegegenstands vor Aufbringen der beispielsweise aus Aluminiumoxid oder Nickeloxid oder aus Mischungen beider Stoffe bestehenden Schicht einer mehrere Verfahrensschritte umfassenden Vorbehandlung unterzogen. Das Aufbringen der Oxidschicht erfolgt durch ein thermisches Spritzverfahren, während die Aufbringung der PTFE-Schicht oder der anderen genannten Schichten durch ein Sprühverfahren erfolgt, wie es aus der Lackiertechnik bekannt ist, d.h. es wird ein beim Trocknen des betreffenden Gegenstands sich verflüchtigendes Lösungsmittel verwendet. Die beschriebenen Verfahren sind für die Beschichtung von Bügeleisen weniger geeignet, da sie zum einen für ein in Massenproduktion herzustellendes Haushaltsgerät zu aufwendig und damit zu teuer sind und zum anderen auf Oberflächen abgestimmt sind, die wesentlich höhere Temperaturen als Bügeleisensohlen standhalten müssen und darüber hinaus die Gleiteigenschaften derartiger Oberflächen praktisch keine Rolle spielen.
Schließlich werden in der GB-PS 956,740 Oberflächenbeschichtungen beschrieben, die neben ihrem hauptsächlichen Anwendungsgebiet, nämlich Kochgeräten, wie beispielsweise Pfannen, Waffeleisen oder dergleichen, auch für Bügeleisensohlen verwendet werden können. Die dort beschriebene Oberflächenbeschichtung besteht aus einer auf einen metallischen Grundkörper aufgebrachten Hartstoffschicht aus Metall oder einem keramischen Werkstoff, die nach ihrer durch ein Spritzverfahren erfolgten Auftragung mit einem organischen Bindemittel, beispielsweise PTFE, versiegelt wird. Anschließlich wird die versiegelte Hartstoffschicht einem Schleifvorgang unterzogen. Der Schleifvorgang wird dabei so weitgehend betrieben, daß auf der Bindemittelschicht "Inseln" entstehen, die von den höchsten Erhebungen der auf den Grundkörper aufgespritzten Hartstoffschicht gebildet werden, deren Bindemittelschicht bereits vollkommen abgeschliffen wurde. Die "Inseln" sind dabei von größeren Bereichen umgeben, die noch vollkommen mit Bindemittel aufgefüllt sind. Wird eine derartige Beschichtung auf den Grundkörper von Bügeleisensohlen aufgebracht, bedeutet dies, daß das Bügeleisen zu einem merklichen Teil auf der Hartstoffschicht gleitet. Diese Tatsache hat zum einen die Folge, daß insbesondere bei Dampfbügeleisen Korrosion auftreten kann und zum anderen gehen die vorteilhaften, niedrigen Reibungswerte, die bei einer Vollbeschichtung mit Bindemittel erreicht werden können, teilweise wieder verloren. Schließlich treten an den "Inseln" wiederum die Erscheinungen auf, die vorstehend bereits im Zusammenhang mit der aus der EP 0 217 014 A2 beschriebenen Bügeleisensohle genannt worden sind. Die daraus resultierenden Nachteile bestehen wiederum darin, daß an den "Inseln" eine stumpfe und das Gleiten über das Bügelgut beeinträchtigende Oberfläche entsteht.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, die Hartstoffschicht auf einer Bügeleisensohle nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart mit einem Bindemittel zu versehen, daß die beschichtete Bügeleisensohle bei guter Gleitfähigkeit, Kratzfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit daneben auch äußerst abriebfest, leicht zu reinigen sowie von hoher Lebensdauer ist und darüber hinaus auch das mit ihr bearbeitete Bügelgut schont.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch ihre Herstellung mittels eines thermischen Spritzverfahrens relativ rauhe und somit Wellenberge und Wellentäler aufweisende Oberfläche der keramischen Hartstoffschicht vor ihrem Überzug mit einem besonders gleitfähigen, antiadhäsiven und versiegelnden Bindemittel organischer Art abgeglättet wird. Dadurch wird erreicht, daß die an ihrer Oberfläche nach dem Spritzvorgang vorhandenen, nur unter dem Mikroskop erkennbar als Spitzen ausgebildeten Wellenberge abgestumpft werden. Hierdurch wirkt die Oberfläche nicht entsprechend einem sehr feinen Schleifpapier, sondern sie ist ausreichend gut gleitfähig und ruft keinen spürbaren Verschleiß an dem zu bügelndem Gut hervor. Es wird also die Rauhigkeit verkleinert. Dieser an der Oberfläche der Hartstoffschicht vorgenommene Glättungsvorgang trägt auch dazu bei, daß das Bindemittel auf der Oberfläche der Hartstoffschicht leichter einen geschlossenen Schutzfilm bildet, wobei durch die nach wie vor vorhandenen Vertiefungen eine Verbesserung der Haftung des Bindemittels erreicht wird. Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß, wenn die Oberflächenstruktur der Hartstoffschicht nach dem Abglättungsvorgang eine mittlere Rauhtiefe von 5 bis 10 µm aufweist, sich eine besonders widerstandsfähige, gut gleitende Bügeleisensohle ergibt. Dabei wird unter mittlerer Rauhtiefe in Übereinstimmung mit DIN 4768 der Mittelwert aus den Einzelrauhtiefen fünf aufeinanderfolgender Einzelmeßstrecken verstanden.
Zur Erreichung einer hohen Verschleißfestigkeit bei gleichzeitig auch geringen Reibwerten liegt die mittlere Dicke des Films der Bindemittelschicht unter 10 µm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 2 µm, liegt. Bei dieser Filmdicke ergeben sich für eine auf Raumtemperatur befindliche Bügeleisensohle beim Bügeln auf Baumwolle (DIN 53919) bereits Reibwerte zwischen 0,12 und 0,20. Wird die Sohle zum Bügeln erhitzt, so tritt die Bindemittelschicht aufgrund Wärmeausdehnung etwas aus der Sohlenoberfläche hervor, was vorteilhafterweise zu einem weiteren Abfall der Reibwerte führt. Wird dagegen das Bindemittel dicker auf die Wellenberge der Hartstoffschicht aufgetragen, so erhöht sich zwar hierdurch die Gleitfähigkeit der Bügeleisensohle, sie verliert aber dann an Kratzfestigkeit, da sich in die gegenüber der Hartstoffschicht verhältnismäßig weiche Bindemittelschicht leicht Grate einbringen lassen, die, wie bereits eingangs bei der Erläuterung des Standes der Technik erwähnt, zu Aufwerfungen an der Oberfläche der Bindemittelschicht führen. Diese durch die Aufwerfungen gebildeten Grate sind zwar nicht allzu widerstandsfähig, sie reichen aber bereits aus, besonders empfindliche Textilien zu beschädigen.
Auch ist ein Herunterkratzen der Hartstoffschicht trotz der dünnen Beschichtung nur sehr schwer möglich, da die Beschichtung aufgrund der zwischen ihr und der Hartstoffschicht vorhandenen Adhäsionskräfte gut haftet. Je dicker also die Bindemittelschicht im Bereich der Wellenberge wird, desto elastischer ist zwar ihre Oberfläche, desto leichter können aber auch in diesen Bereichen Abtragungen der Bindemittelschicht auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Dicke der Bindemittelschicht ist diese bei guter Haftung zugleich auch hart und verschleißfest.
Die durch Flamm- oder Plasmaspritzen oder durch ein sonstiges thermisches Beschichtungsverfahren auf die Bügel seite der metallischen Bügeleisensohle aufgebrachte Hartstoffschicht ist, bedingt durch derartige Verfahren, mit Poren und feinen Kanälen durchsetzt. Durch das aufgebrachte Bindemittel werden die Poren und feinen Kanäle der Hartstoffschicht dichtend verschlossen, so daß beim Bügeln eines noch feuchten Bügelgutes der aus diesem entweichende Dampf nicht in die Hartstoffschicht eindringen kann, wodurch Korrosionsschäden an der Bügeleisensohle verhindert werden. Die erfindungsgemäße Bügeleisensohle ist daher für Dampfbügeleisen besonders geeignet, da bei deren Benutzung größere Mengen Dampf aus den an der Bügelseite der Bügeleisensohle angebrachten Dampfaustrittsöffnungen austreten.
Die durch die Erfindung geschaffene Bügeleisensohle hält auch größeren mechanischen Krafteinwirkungen stand, die beim Bügeln manchmal auftreten können.
Durch die antiadhäsive und versiegelnde Beschichtung der Hartstoffschicht ist es darüber hinaus nahezu ausgeschlossen, daß sich auf der Bügelseite Schmutzreste ablagern können. Sollte dennoch einmal die Bügeleisensohle durch eingebrannte Stoffteilchen oder Kunststoffpartikel verschmutzt sein, so kann die Oberfläche problemlos mittels eines harten Schwammes, mittels Stahlwolle oder mittels eines Sonderreinigers und ohne Putzwerkzeug mit harter Oberfläche leicht und ohne größeren Kraftaufwand gereinigt werden, ohne daß die Oberfläche Verschleißerscheinungen oder sichtbare Kratzer zeigt, die ihre vorteilhaften Eigenschaften beeinträchtigen können.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird diese noch dadurch verbessert, daß auch die Wellentäler der Hartstoffschicht durch das Bindemittel nur derart dünn überzogen sind, daß die Oberflächenstruktur der Hartstoffschicht auf der Oberfläche des Bindemittelüberzugs im wesentlichen erhalten bleibt. Die Oberfläche der Bügelseite weist hierdurch eine gezielt angestrebte, mittlere Rauhigkeit auf.
Eine weitere Ausführungsform der zu versiegelnden Hartstoffschicht besteht darin, daß die Oberfläche der Hartstoffschicht durch das Bindemittel derart überzogen ist, daß die aufgrund der Rauhtiefe gebildeten Wellentäler durch das Bindemittel ausgefüllt sind, wobei aber die Wellenberge wiederum nur durch einen dünnen Film überzogen sind. Diese Art der Versiegelung hat den Vorteil, daß aufgrund der nach wie vor auf den Wellenbergen sehr dünn aufgetragenen Bindemittelschicht eine besonders gleitfähige Bügeleisensohle entsteht. Dadurch, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der Bindemittelschicht ein Mehrfaches des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Hartstoffschicht beträgt, wächst bei Temperaturerhöhung das in den Wellentälern eingelagerte Material der Bindemittelschicht förmlich nach oben über die Wellenberge hinaus, wobei - auch wenn einmal die Bindemittelschicht oberhalb der Wellenberge, beispielsweise durch Kratzer oder Riefen, verletzt sein sollte - ein gewisser Selbstheilungseffekt der Bindemittelschicht eintritt. Dieser Selbstheilungseffekt entsteht dadurch, daß der aus den Wellentälern über die Wellenberge hinaustretende Materialanteil beim Bügeln teilweise verschoben und an der verletzten Stelle abgelagert wird. Auf diese Weise wird für eine dauerhafte Versiegelung und hervorragende Gleiteigenschaft der Bügeleisensohle gesorgt.
Die Breite der Wellentäler darf allerdings nicht zu groß sein, da dann aufgrund der verhältnismäßig großen Ansammlung des Bindemittels in den Wellentälern eine vergleichsweise große Aufwölbung der Bindemittelschicht zwischen den einzelnen Wellenbergen an der Tragfläche entsteht. Dies würde zu der unerwünschten Begleiterscheinung führen, daß oberhalb der Wellenberge, an denen die Aufwölbung geringer als oberhalb der Wellentäler ist, Vertiefungen entstehen, in denen sich Stoffreste ablagern können.
Bei einer Hartstoffschichtdicke unter 100 µm, vorzugsweise 40 bis 50 µm bilden sich bei Wärmeeinwirkung in der Hartstoffschicht nur geringe mechanische Spannungen, die durch eine gezielte Porösität von 3 bis 10% und durch die elastischen Eigenschaften dieser Schicht aufgefangen werden. Die Spannungen werden vorwiegend durch Temperaturänderungen in der Bügeleisensohle (Aluminium) erzeugt. Wäre die Hartstoffschicht zu dick, würden Spannungsrisse auftreten, die zu einer Abhebung oder Zerbröckelung dieser Schicht führten. Das Bügeleisen wäre dann unbrauchbar. Eine Mindestschichtstärke ist jedoch erforderlich, um eine hinreichen de Tragfähigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Einwirkungen auf der verhältnismäßig weichen Oberfläche der Aluminiumsohle zu erreichen.
Damit die Bindemittelschicht der Bügeleisensohle bei höheren Temperaturen nicht auf das Bügelgut abfärbt ist es vorteilhaft, wenn das Bindemittel farblos und transparent ist. Hierdurch wird auch erreicht, daß die Farbe der Hartstoffschicht durchscheint.
Als Bindemittel eignen sich insbesondere mit PTFE oder PFA oder Silikon angereicherte Binderharze. Diese Werkstoffe sind auch in Verbindung mit Binderharz besonders gleitfähig, weisen eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und haften auf der Bügeleisensohle gut, bedingt durch die erfindungsgemäße Rauhtiefenausbildung. In der Praxis hat sich gezeigt, daß beim Aufspritzen des Bindemittels die PTFE-, PFA- oder Silikonpartikelchen im Binderharz zur Oberfläche der Bindemittelschicht aufsteigen. Daraus ergibt sich, daß in den unteren Schichten der Bindemittelschicht kaum PTFE-, PFA- oder Silikon-Anteile vorhanden sind. Dies hat zur Folge, daß beim Bügeln diese Anteile verhältnismäßig schnell von der Oberfläche abgetragen werden.
Damit auch nach dem Aufspritzen des Bindemittels eine gleichmäßigere Verteilung der PTFE-, PFA- oder Silikonpartikelchen im Binderharz erhalten bleibt, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß dem Bindemittel ein Füllstoff, vorzugsweise Bariumsulfat, zugesetzt wird. Da der Füllstoff partikelähnliches Verhalten zeigt und dadurch beim Kontakt mit dem Bügelgut reibungserhöhend wirkt, darf der zugesetzte Anteil des Füllstoffs nicht zu hoch sein. Da die Haftfestigkeit des Bindemittels gegenüber der Hartstoffoberfläche weder durch die PTFE-Anteile noch durch den Füllstoff, sondern alleine durch das Binderharz bestimmt wird, darf auch aus diesem Grunde der Füllstoffanteil nicht zu hoch sein. Damit sich zum Zwecke der guten Haftfestig keit an der Hartstoffoberfläche fast ausschließlich Binderharz ablagert, ist also ein geringes Aufsteigen der PTFE-Anteile sogar erwünscht, allerdings nur solange, bis die Oberfläche der Hartstoffschicht nahezu frei von PTFE-Anteilen ist. Es hat sich als vorteilhaft in Bezug auf die genannten Kriterien erwiesen, wenn das Bindemittel aus 40 bis 50% Binderharz, 5 bis 10% Füllstoff und der Rest aus PTFE oder PFA oder Silikon besteht. Ein derartig zusammengesetztes Bindemittel ist in verdünntem Zustand besonders kriechfähig, so daß die Poren und feineren Kanäle in tieferen Regionen der Hartstoffschicht dichtend verschlossen werden.
Eine bevorzugte dunkelgraue bis schwarze Farbe wird dadurch erreicht, daß die Hartstoffschicht aus einer Mischung von Al₂O₃ und TiO₂ besteht, wobei das Mischungsverhältnis bei etwa 2:1 liegt. Es können aber auch beliebige Grauwerte mit diesen Komponenten in entsprechend anderen Mischungsverhältnissen erzielt werden. Bei einem Mischungsverhältnis von ungefähr 97:3 entsteht eine hellgraue Bügeleisensohle. Durch die vorgegebene geringe Rauhigkeit der Bügelseite der Bügeleisensohle ergibt sich eine mattglänzende Oberfläche, die besonders schmutzunempfindlich ist und gut gleitet. Zwar ist farbloses Bindemittel gegenüber den gefärbten Bindemitteln in seiner mechanischen Konsistenz sensibler und nicht so stabil, es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß auch mit farblosem Bindemittel hervorragende Ergebnisse erzielt werden und infolge fehlender Farbpigmente keine Abfärbung auf das Bügel gut auftreten kann.
Vorteilhafterweise ist zwischen der Oberfläche des gut wärmeleitenden Metalles und der Hartstoffschicht eine Haftvermittlerschicht angeordnet, die vorzugsweise aus einer Legierung aus Nickel und Aluminium besteht. Die Haftvermittlerschicht kann flächendeckend oder auch nur derart aufgetragen sein, daß vereinzelte Leerstellen vorhanden sind. Der Haftvermittler dient zur besseren Haftung der Hartstoffschicht auf der Bügeleisensohle.
Das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bügeleisensohle sieht vor, daß vor dem Auftragen des Bindemittels die Hartstoffschicht oberflächenbehandelt wird. Hierbei hat sich eine mechanische Oberflächenbehandlung als besonders kostengünstig erwiesen, durch die auch die gewünschte Rauhtiefe exakt eingehalten werden kann. Zu diesem Zweck kann die Oberfläche der Hartstoffschicht auch in mehreren Arbeitsgängen derart behandelt werden, daß jeweils überwiegend nur die Wellenberge der Oberflächenstruktur abgetragen werden. Diese Oberflächenbehandlung kann bei einer nicht zu harten Hartstoffschicht, also bei einem Mischungsverhältnis von etwa 2:1 oder weniger (Al₂O₃:TiO₂), vorteilhafterweise mit einem Bürstenwerkzeug durchgeführt werden, durch das in kürzester Zeit die Oberfläche der Hartstoffschicht geglättet wird. Andere bekannte Glättungsverfahren, wie Schleifen, sind bei einer sehr harten Hartstoffschicht, zum Beispiel also bei einem Mischungsverhältnis von etwa 97:3 (Al₂O₃:TiO₂), anzuwenden. Schleifverfahren können selbstverständlich bei nicht so harten Oberflächen ebenfalls angewendet werden. Beim Glätten der Oberfläche durch Schleifscheiben werden vorteilhafterweise elastomergebundene Schleifschei ben verwendet, die eine Shore-Härte von 60 bis 80 und eine Korngröße von 120, 240 oder 400 aufweisen.
Nach der Glättung der Oberfläche der Hartstoffschicht erfolgt deren Reinigung durch ein kombiniertes Druck- und Saugblaseverfahren oder durch ein Ultraschallverfahren in wässriger Lösung, um eine fettfreie Oberfläche zu erhalten.
Anschließend wird nur so viel Bindemittel aufgetragen, daß die Rauhtiefe an der Oberfläche der Bindemittel schicht im wesentlichen der Rauhtiefe der Oberfläche der Hartstoffschicht entspricht. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man aber auch so viel Bindemittel aufbringen, daß die Wellentäler mit Bindemittel ausgefüllt sind. Bei beiden Ausführungsformen sind aber die Wellenberge, die die Tragfläche der Bügeleisensohle bestimmen, nur von einem dünnen Film der Dicke von kleiner 10 µm, vorzugsweise 0,5 bis 2 µm, überzogen. Die Dosierung des Bindemittels läßt sich besonders einfach dadurch bewerkstelligen, daß das Bindemittel elektrostatisch auf die Oberfläche der Hartstoffschicht aufgespritzt wird. Der elektrostatische Spritzvorgang ermöglicht einen äußerst feinen Sprühstrahl, bei dem die erzeugten Tröpfchen aufgrund ihrer guten Kriechfähigkeit direkt in die Poren und in die feinen Kanäle der Hartstoffschicht eindringen können, so daß das Bindemittel die Oberflächenstruktur mit einem nahezu gleichmäßigen Film überzieht. Zu diesem Zweck wird ein besonders streichfähiges Bindemittel, das beispielsweise aus PTFE oder PFA oder Silikon und Bindeharz besteht, mit einem Lösungsmittel versetzt. Bereits kurz nach dem Aufspritzen des Bindemittels verdunstet das sehr flüchtige Lösungsmittel, so daß in dem zurückbleibenden Binderharz PTFE- bzw. PFA-bzw. Silikon-Anteile eingeschlossen werden.
Erfindungsgemäß wird zur Aushärtung der Bügeleisensohle das Bindemittel durch Infrarotbestrahlung vorzugsweise mit Hilfe einer Quarzlampe temperaturbehandelt. Gegenüber den bekannten Trocknungsverfahren, beispielsweise der Warmluftofentrocknung, wird in viel kürzerer Zeit eine Aushärtung der Bindemittelschicht erreicht. Aufgrund der kürzeren Aushärtezeit des Bindemittels und der Tatsache, daß die Bügeleisensohle nicht als Ganzes, sondern lediglich lokal auf ihrer Oberfläche erwärmt wird, wird eine Gasausdehnung in den herstellungsbedingten Hohlräumen (Poren, Lunker) der aus Aluminium gegossenen Bügeleisensohle weitgehendst vermieden. Bei Anwendung von Umlufttrocknungsverfahren auf Bügeleisensohlen nach dem Stand der Technik hat sich nämlich gezeigt, daß aufgrund der wesentlich längeren Wärmezufuhr für die Aushärtung des Bindemittels Gase aus der aus Aluminium gegossenen Bügeleisensohle entweichen, was zu einer lokalen Aufwölbung der Aluminiumsohle und/oder der Bindemittelschicht führen kann. Dieser Nachteil tritt auch dann auf, wenn zwischen dem Aluminiumkörper der Bügeleisensohle und der Bindemittelschicht noch eine Hartstoffschicht angeordnet ist. Eine Infrarotbestrahlungseinrichtung weist gegenüber einer herkömmlichen Trocknungseinrichtung einen wesentlich geringeren Platzbedarf auf, so daß sich bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Bügeleisensohle auch Preisvorteile ergeben.
Zwei Ausführungsbeispiele eines Oberflächenschichtenaufbaus einer Bügeleisensohle nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:

Fig.1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Bügeleisenshohle nach der Erfindung,
Fig.2 einen Ausschnitt des Teilabschnitts 9 aus Fig. 1, wobei sowohl die Haftvermittlerschicht als auch die Bindemittelschicht gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ausgebildet sind und
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 im Bereich der Bindemittelschicht, bei der diese eine Verletzung aufweist.

In der Figur 1 ist die Oberfläche der Bügeleisensohle 1 im Querschnitt dargestellt, wobei nach jedem Arbeitsgang, von oben nach unten verlaufend, in den entsprechenden Teilabschnitten 2 bis 9 die Struktur der Oberfläche dargestellt ist. Beginnend jeweils von der Oberfläche 10 verläuft jeder Teilabschnitt 2 bis 9 nur bis zu einer durch die Bruchlinie 11 dargestellten Tiefe des aus Aluminium hergestellten Grundkörpers 12 der Bügeleisensohle 1, da die Schnitte stark vergrößert dargestellt sind.
Im Teilabschnitt 2 wird ein Teil des Grundkörpers 12 so gezeigt, wie er nach dem Gießvorgang entsteht. Der Grundkörper 12 aus Aluminium kann dabei nach irgendeinem der allgemein bekannten Gießverfahren aus Aluminium hergestellt worden sein.
Die in der Zeichnung in den Teilabschnitten 2 und 3 senkrecht verlaufenden Bruchlinien 13,14 deuten an, daß ein Teil der Schichtdicke des Grundkörpers 12 in diesem Bereich weggelassen wurde. Dies war nötig, damit auch die in den Teilbereichen 2 und 3 vorhandenen Oberflächen 10 und 17 auf der Zeichnung dargestellt werden konnten. Im Querschnitt des Aluminiumgrundkörpers 12 sind Einschlüsse, Lunker oder sonstige Poren 15 zu erkennen, die zwangsweise beim Vergießen von Aluminium entstehen.
Nach dem Gießvorgang des Grundkörpers 12 weist die Oberfläche 10 eine mittlere Rauhtiefe von 10 bis 20 µm auf. Anschließend kann die Oberfläche 10 zum Zweck der Reinigung und Entgratung gestrahlt werden. Im Teilabschnitt 3 weist dann die Oberfläche 17 die etwa dargestellte Struktur auf.
Anschließend wird die Oberfläche 17, bzw. für den Fall, daß nicht gestrahlt wird, die Oberfläche 10, so weit abgeschliffen, daß die dadurch entstandene Oberfläche 18 eine mittlere Rauhtiefe von ungefähr 0,6 bis 4 µm, insbesondere zwischen 1 und 2 µm, aufweist. Der Schleifvorgang ist deshalb erforderlich, da sich der Grundkörper 12 nach dem Gießvorgang infolge der Temperaturabsenkung verziehen und daher seine Oberfläche 10 gewölbt sein kann. Nach dem Schliefvorgang wird die Oberfläche 18 durch Korundstrahlen oder einem ähnlichen Oberflächenbehandlungsverfahren von Oxyden und sonstigen Verunreinigungen gesäubert und ergibt dann die im Teilabschnitt 5 dargestellte Oberfläche 19.
Anschließend wird auf die Oberfläche 19 zur weiteren Behandlung ein Haftvermittler 16, wie beispielsweise Nickelaluminium (NiAl), im Flamm- oder Plasmaspritzverfahren aufgetragen. Der Anteil an Aluminium (Al) bei dieser Legierung beträgt vorzugsweise 29 bis 33%. Die Haftvermittlerschicht hat den Zweck, zusätzlich zu einer mechanischen Anbindung der Hartstoffschicht 20 an den Grundkörper 12, auch eine Diffusionsanbindung zwischen der rein ionisch gebundenen Hartstoffschicht und dem rein metallisch gebundenen Aluminiumgrundkörper 12 herzustellen. Die NiAl-Partikelchen bilden Bereiche 32, die auf der Oberfläche 19 je nach Menge des aufgebrachten Materials eine geschlossene (Fig. 2) oder keine geschlossene (Fig. 1) Haftvermittlerschicht 16 erzeugen. Bei einer geschlossenen Haftvermittlerschicht 16 beträgt deren mittlere Rauhtiefe vorzugsweise 10 bis 20 µm bei einer mittleren Dicke von ungefähr 12 µm.
Im nächsten Arbeitsgang wird dann durch Flamm- oder Plasmaspritzen eine keramische oder metallische Hartstoffschicht 20 auf die Bereiche 32 und die teilweise noch unbedeckte (Fig. 1) oder auf die geschlossene Oberfläche 19 (Fig. 2) aufgetragen. Die so hergestellte Oberfläche 21 weist eine mittlere Rauhtiefe von 10 bis 20 µm auf. Die Dicke der Hartstoffschicht 20 liegt dabei unter 100 µm, vorzugsweise bei 40 bis 50 µm. Das Material der Hartstoffschicht 20 dringt bei einer Haftvermittlerschicht 16 gemäß Fig. 1 in die zwischen den Bereichen 32 gebildeten Leerstellen 22 ein und bedeckt dabei auch die Oberfläche 19. Das Ma terial der Hartstoffschicht 20 hintergreift sowohl bei einer Haftvermittlerschicht 16 nach Fig. 1 als auch nach Fig. 2 die vor dem Aufspritzen der Hartstoffschicht 20 zwischen den einzelnen Haftvermittlerbereichen 32 ausgebildeten Vorsprünge 24, so daß eine besonders innige und feste Verbindung der Hartstoffschicht 20 mit dem Grundkörper 12 entsteht. Bei Temperaturerhöhung der Sohle 1 werden aufgrund der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Hartstoffschicht 20 und des Aluminiumgrundkörpers 12 auftretende Spannungen durch die Porosität (Poren 28 und Kanäle 30) der Hartstoffschicht 20 wieder ausgeglichen. Diese Porosität liegt zwischen 3 und 7%, vorzugsweise bei 5%. Zum Spannungsausgleich trägt aber auch die Haftvermittlerschicht 16 bei.
Da die Oberfläche 21 der Hartstoffschicht 20, bedingt durch das Herstellverfahren, besonders scharfkantige Spitzen der Wellenberge 23 aufweist (Fig. 1), werden diese in einer sich anschließenden mechanischen Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Polieren, Bürsten oder Schliefen, bis zu einer vorgegebenen Höhe abgetragen. Die hierbei entstandene Oberfläche 29 ist in dem Teilabschnitt 8 dargestellt. Die durch die höchsten abgeschliffenen Spitzen der Wellenberge 23 definierte Fläche bildet die Tragfläche 33 der Bügeleisensohle 1. Bei diesem Oberflächenbehandlungsvorgang reduziert sich die mittlere Rauhtiefe von 10 bis 20 µm auf ungefähr 5 bis 10 µm; dabei werden die tiefer liegenden Regionen der Wellentäler 25 nicht oder nur geringfügig beeinflußt.
Als vorletzter Arbeitsgang folgt das Aufspritzen eines Bindemittels 26 organischer Art, wie dieses im Teilabschnitt 9 dargestellt ist. Das organische Bindemittel besteht aus einer Mischung von PTFE oder PFA oder Silikon mit einem Binderharz, einem Füllstoff, der eine gleichmäßige Verteilung der PTFE-, PFA- oder Silikon-Partikelchen im Binderharz bewirkt, und einem Verdünner.
Die Bindemittelschicht 26 kann so dünn aufgespritzt werden (Fig. 1), daß die sich anschließend ergebende mittlere Rauhtiefe der Bindemittelschicht 26 nahezu unverändert gegenüber der im Teilabschnitt 8 angegebenen mittleren Rauhtiefe der Hartstoffschicht 20 bleibt. In diesem Fall ist also das Bindemittel 26 sowohl in den Wellentälern 25 als auch auf den Wellenbergen 23 mit etwa gleicher Schichtdicke aufgebracht.
Die in Fig. 2 dargestellte Bindemittelschicht 26 entsteht dadurch, daß soviel Bindemittel 26 aufgetragen wird, daß die Wellentäler 25 mit Bindemittel 26 aufgefüllt werden und daß die durch die höchsten abgeschliffenen Spitzen der Wellenberge 23 bestimmte Fläche, die die Tragfläche 33 der Bügeleisensohle 1 bildet, wiederum nur durch einen dünnen Film überzogen ist.
Die Hartstoffschicht 20 weist eine große Anzahl von Einschlüssen oder Poren 28 und feinen Kanälen 30 auf, die ein Eindringen von Flüssigkeit und Schmutz zulassen würden, wenn nicht die Bindemittelschicht 26 dies verhindern würde. Die Kanäle 30 entstehen dadurch, daß die Hartstoffschicht 20 durch das Flamm- bzw. Plasmaspritzverfahren fladenförmig aufgebaut ist. Die Einlagerung des Bindemittels 26 in die tieferen Schichten der Hartstoffschicht 20 ist jedoch in dem Teilabschnitt 9 dargestellt.
Im letzten Arbeitsgang wird die Bügelseite 27 der Bügeleisensohle 1 infrarot bestrahlt, damit das Bindemittel 26 austrocknen und aushärten kann. Durch die Infrarotbestrahlung wird die Oberfläche 27 der Bügeleisensohle 1 so schnell erwärmt, daß bereits in kürzester Zeit die Bindemittelschicht 26 ausgehärtet ist, ohne daß es dabei im Aluminiumgrundkörper 12 infolge der Erwärmung zu einer für die Bügeleisensohle 1 nachteiligen Ausdehnung kommt.
In Fig. 3 weist die Oberfläche 27 einer nach der Fig. 2 ausgestalteten Bindemittelschicht 26 einen Kratzer, eine Riefe oder eine ähnliche Verletzung 34 auf, die dazu geführt hat, daß die Bindemittel schicht 26 dort bis auf die Hartstoffschicht 20 abgetragen worden ist. Bei Erwärmung der Bügeleisensohle 1 tritt hinsichtlich der Verletzung 34 ein Selbstheilungseffekt dadurch ein, daß durch die Temperaturerhöhung das in den beiden der Verletzung 34 benachbarten Wellentälern eingelagerte Material der Bindemittelschicht 26 förmlich nach oben über die Kontur der Oberfläche 27 hinaus wächst (vgl. Wölbungen 35 und 36). Beim Bügeln wird durch die dabei auftretende Reibeinwirkung dieses Material verschoben und der Verletzung 34 zugeführt, wodurch die Bindemittelschicht 26 an der Stelle der Verletzung 34 wieder hergestellt wird.

Claims

1. Bügeleisensohle, bestehend aus einem gut wärmeleitenden Metall, vorzugsweise Aluminium, mit einer auf der Bügelseite angeordneten Hartstoffschicht aus einem durch ein thermisches Spritzverfahren, beispielsweise Flamm- oder Plasmaspritzen, aufgebrachten keramischen Werkstoff, dessen rauhe Oberfläche Wellentäler (25) und Wellenberge (23) aufweist, die von einem besonders gleitfähigen, antiadhäsiven und versiegelnden Bindemittel organischer Art überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenberge (23) soweit abgeglättet sind, daß die Oberflächenstruktur (29) der Hartstoffschicht (20) eine mittlere Rauhtiefe von 5 bis 10 µm aufweist und daß die Wellenberge (23) nur durch einen dünnen Film von Bindemittel (26) überzogen sind, dessen mittlere Dicke unter 10 µm vorzugsweise zwischen 0,1 und 2 µm liegt.

2. Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Wellentäler (25) nur mit einem vergleichbar dünnen Film von Bindemittel (26) überzogen sind, so daß die Oberflächenstruktur (29) der Hartstoffschicht (20) auf der Oberfläche (27) des Bindemittels (26) im wesentlichen erhalten bleibt.

3. Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellentäler mit Bindemittel (26) ausgefüllt sind und daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Bindemittels (26) ein Mehrfaches des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Hartstoffschicht (20) beträgt.

4. Bügeleisensohle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Hartstoffschicht (20) unter 100 µm liegt, vorzugsweise jedoch bei 40 bis 50 µm.

5. Bügeleisensohle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (26) farblos und transparent ist.

6. Bügeleisensohle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (26) aus mit einem PTFE (Polytetrafluoräthylen) oder PFA (Perfluoralkyloxyd-Polymere) oder Silikon angereicherten Binderharz besteht.

7. Bügeleisensohle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bindemittel (26) ein Füllstoff, vorzugsweise Bariumsulfat, zugesetzt ist.

8. Bügeleisensohle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus.folgenden Gewichtsprozenten zusammengesetzt ist: 40 bis 50% Binderharz, 5 bis 10% Füllstoff, Rest PTFE oder PFA oder Silikon.

9. Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht (20) aus einer Mischung von Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Titandioxid (TiO₂) zusammengesetztist.

10. Bügeleisensohle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Al₂O₃ zu TiO₂ ungefähr 2:1 ist.

11. Bügeleisensohle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischungsverhältnis von Al₂O₃ und TiO₂ ungefähr 97:3 ist.

12. Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Oberfläche (19) des gut wärmeleitenden Metalles und der Hartstoffschicht (20) eine Haftvermittlerschicht (16) angeordnet ist.

13. Bügeleisensohle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftvermittlerschicht (16) aus einer Legierung von Nickel und Aluminium (NiAl) besteht.

14. Verfahren zum Beschichten der mit einer Hartstoffschicht versehenen Bügeleisensohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auftragen des Bindemittels (26) die Hartstoffschicht (20) durch Schleifen oder Bürsten so oberflächenbehandelt wird, daß überwiegend nur die Spitzen (23) der Wellenberge (23) abgetragen werden, daß das Bindemittel (26) danach in verdünnter Form durch einen elektrostatischen Spritzvorgang auf die Hartstoffschicht (20) aufgebracht wird und daß das Bindemittel (26) durch Infrarotbestrahlung ausgehärtet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarotbestrahlung durch eine Quarzlampeneinrichtung erfolgt.