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Dokumentenidentifikation DE10144556B4 09.06.2005
Titel Verfahren zur Herstellung eines Bauteils für ein Gargerät
Anmelder Rational AG, 86899 Landsberg, DE
Erfinder Deuringer, Martin, 86947 Weil, DE
Vertreter BOEHMERT & BOEHMERT, 28209 Bremen
DE-Anmeldedatum 11.09.2001
DE-Aktenzeichen 10144556
Offenlegungstag 27.03.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.06.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.06.2005
IPC-Hauptklasse B05D 3/02
IPC-Nebenklasse C23F 17/00   C23D 13/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles für ein Gargerät, bei dem auf eine zu beschichtende Oberfläche zumindest bereichsweise mindestens eine katalytisch wirkende Schicht aufgebracht und die katalytisch wirkende Schicht eingebrannt wird.

Katalytische Beschichtungen besitzen ein großes Anwendungsspektrum in der Industrie, der Technik und im Haushalt, wobei ein Hauptanwendungsgebiet in der Schadstoffreduzierung bei Abgasen und hiermit korreliert der Zersetzung von geruchstragenden Abgasen liegt.

In der Fertigung von katalytischen Beschichtungen sieht man sich mit dem Problem unterschiedlicher Adhäsionskräfte zwischen einer zu beschichtenden Oberfläche und einer Katalyseschicht konfrontiert. Im allgemeinen wird daher ein Haftvermittler, der bei Metalloberflächen gleichzeitig als Korrosionsschutz dient, auf eine zu beschichtende Metalloberfläche aufgetragen, worauf anschließend die Katalyseschicht aufgebracht wird. Die Aufbringung kann unter anderem durch Tauchen bzw. durch Spritzen geschehen. Die Haftwirkung der einzelnen Schichten untereinander wird durch ein Einbrennen bei höheren Temperaturen erzielt. Dabei unterscheidet man herkömmlicherweise, je nach der Anzahl der zur Fertigung notwendigen Beschichtungs- und Einbrennvorgänge, zwischen dem sogenannten Zweischicht-Zwei-Brand-, Zweischicht-Ein-Brand- oder, bei geeigneten Materialien, Einschicht-Ein-Brandverfahren.

Bei dem Zweischicht-Zwei-Brandverfahren wird beispielsweise zunächst durch Glühen oder unter Einsatz von Chemikalien eine Entfettung der Oberfläche eines Schichmägers bewirkt. Anschließend erfolgt ein sogenanntes Coaten mit einer keramischen Grundierschicht, z.B. aus Aluminiumoxid, wobei gleichzeitig eine deutliche Vergrößerung der Wirkoberfläche erreicht wird. Die so erhaltene Mantelschicht wird in einem Ofen auf den Schichtträger eingebrannt. Hiernach erfolgt das Auftragen eines Katalysators exemplarisch durch das Tauchen in wäßrige Edelmetallösung, der abschließend wiederum im Ofen eingebrannt wird.

Ein Zweischicht-Ein-Brandverfahren ist z.B. aus der DE 29 10 076 A1 bekannt. Bei diesem Prozeß wird die als Grundierung dienende Emailschicht zusammen mit der nachträglich aufgetragenen Katalyseschicht eingebrannt.

Die DE 36 26 424 A1 offenbart eine verbesserte Modifikation des Zweischicht-Ein-Brandverfahrens, das bis dahin nachteilig durch häufig aufgetretene Emaillierfehler auffiel, indem eine elektrophoretische Grundierung als Erstschicht verwendet wird, wobei unter anderem dem Abplatzen der Katalyseschicht vorgebeugt wird.

Für korrosionsbeständige Materialien genügt im Regelfall das Einschicht-Ein-Brandverfahren. Sinngemäß versteht man hierunter eine einfache Beschichtung mit einer geeigneten katalytischen Keramik unter abschließendem Einbrennen, wie es in der DE 40 13 139 A1 offenbart wird.

Nachteilig ist bei den bekannten Verfahren, daß die Bauteile nicht vor dem eigentlichen Einbrennprozeß mit hitzeempfindlichen Montagegliedern versehen werden können, da die Montageglieder beim Erhitzen in Einbrandöfen Schaden nehmen würden, obwohl dies in einigen Produktionsstraßen aus fertigungstechnischen Gründen ökonomischer wäre.

Aus der DE 197 03 489 A1 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer anorganischen Beschichtung auf einen elektrisch leitfähigen Körper bekannt, bei dem zumindest der zu beschichtende Oberflächenbereich des Körpers vor und/oder während und/oder nach dem Aufbringen eines Beschichtungsmediums auf eine Reaktionstemperatur induktiv erwärmbar ist.

Die DE-PS 1 011 245 betrifft ein Verfahren zum Emaillieren von stabförmigen, geraden oder beliebig gekrümmten, Emaillücken aufweisenden Werkstücken durch Aufbringen von Emails auf ein Werkstück im Bereich einer Lücke nach einem Reinigen und Anwenden eines das Werkstück an der Stelle, an der Emails aufgebracht sind, allseitig umhüllenden Brennofens, der vorzugsweise zweiteilig ausgeformt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles für ein Gargerät derart weiterzuentwickeln, daß während der Herstellung des Gargeräts, zu einem beliebigen Zeitpunkt, zumindest bereichsweise, eine katalytisch wirkende Schicht aufgebracht werden kann, nämlich durch Einbrennen der katalytisch wirkenden Schicht auf das Bauteil, ohne nicht zu beschichtende Bauteile oder Bereiche des zumindest bereichsweise zu beschichtenden Bauteils des Gargeräts zu beschädigen, was insbesondere eine größere Flexibilität im Produktionsablauf des Gargerätes gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Kennzeichens von Anspruch 1.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bauteils sind in den Ansprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, daß durch das Anbringen eines Heizelementes an einem katalytisch zu beschichtenden Bauteil, durch entsprechende Formgebung und/oder Plazierung, gezielt nur diejenigen Bereiche des Bauteils auf eine Temperatur oberhalb der Einbrenntemperatur erhitzt werden können, die hitzeverträglich oder herstellerseits dazu vorgesehen sind. Dies dient der Optimierung des Herstellungsverfahrens und führt zu einer verlängerten Lebenszeit der Bauteile aufgrund der Vermeidung der Beschädigung hitzeempfindlicher Bestandteile.

Somit kann erfindungsgemäß eine große Kostenersparnis insbesondere in Fällen, in denen das katalytisch zu beschichtende Bauteil selbst ein Heizelement darstellt, erzielt werden. Dieses müßte nicht separat durch einen Einbrennofen befördert werden, sondern die Katalyseschicht könnte zeitgleich mit der Qualitätsprüfung, in der eine Heizphase durchgeführt wird, eingebrannt werden. Hierdurch verkürzen sich die Produktionswege sowie die Produktionskosten, und durch den Verzicht auf den zusätzlichen Verfahrensschritt im Einbrennofen wird der Brennstoffverbrauch gesenkt und ökologischer gewirtschaftet.

Zudem kann z.B. bei Verwendung des Einschicht-Ein-Brandverfahrens zur katalytischen Beschichtung auf die Anschaffung eines aufwendigen Durchlauf- bzw. Einbrandofens verzichtet werden, was wieder Kosten bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils einspart.

Als weiterer Vorteil für das erfindungsgemäße hergestellte Bauteil erweist sich die Tatsache, daß die herkömmlicherweise erforderliche Temperaturmessung während des Einbrennvorganges unterlassen werden kann, da bei einer Produktionspalette durch Nachfahren eines vorgegebenen, speziellen Spannungsprofils, dem eine definierte Temperatursollwertkurve entspricht, wiederholt die selben Temperaturbedingungen eingestellt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung, die aus einer einzigen Figur besteht, im einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt die Figur ein schematisches Flußdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils.

Wie dem Flußdiagramm zu entnehmen ist, wird als erfindungsgemäßes Bauteil exemplarisch ein katalytisch zu beschichtendes Gehäuse für einen Gargeräteheizkörper mittels eines Einschicht-Ein-Brandverfahrens vorgestellt. Die nachstehenden Ausführungen sind aber auch ohne Einschränkung z.B. in einem Zweischichtverfahren anwendbar sowie auf beliebige Bauteile für ein Gargerät übertragbar.

In einem ersten Schritt wird das Gehäuse mit einer Heizwendel bestückt, und anschließend werden die Zuleitungsöffnungen des Gehäuses mit einer Silikonmasse zur Abdichtung verschlossen. Zur Vorbereitung auf die katalytische Beschichtung wird die Oberfläche in einem weiteren Verfahrensschritt durch Glühen oder chemische Behandlung entfettet. Hiernach wird das Gehäuse in ein Bad einer wäßrigen Lösung einer katalytisch wirkenden Überzugsmasse getaucht, kann aber auch mit dieser wäßrigen Lösung bespritzt werden. Nach der Entnahme aus dem Bad und einer Trocknungszeit, in der das Wasser aus der Überzugsmasse entweichen kann, sind unter anderem zwei alternative Verfahrenswege denkbar und im Folgenden ausgeführt:

Zum einen kann das katalytisch beschichtete Gehäuse, das den Gargeräteheizkörper birgt, in ein Gargerät endmontiert und nach der Komplettmontage des Gargerätes die katalytische Schicht durch Aufheizen mittels Stromeinspeisung in die Heizwendel auf die Einbrenntemperatur gebracht werden. Der Stromfluß und die hiermit gekoppelte Temperatur werden über ein angelegtes Spannungsprofil gesteuert.

Zum anderen kann das beschichtete Gehäuse aber auch zuvor bei einer Funktionalitätsprüfung bei der Qualitätskontrolle auf die Einbrenntemperatur aufgeheizt werden, analog dem vorab geschilderten Verfahrenszweig durch ein an der Heizwendel angelegtes Spannungsprofil. Nach einer vorgegebenen Verweildauer oberhalb der Einbrenntemperatur und einem definierten Abkühlprozeß erfolgt die Endmontage in einem Gargerät.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie in dem Flußdiagramm offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles für ein Gargerät, bei dem auf eine zu beschichtende Oberfläche zumindest bereichsweise mindestens eine katalytisch wirkende Schicht aufgebracht und die katalytisch wirkende Schicht eingebrannt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Oberfläche vor oder nach der Aufbringung der katalytisch wirkenden Schicht zumindest bereichsweise mit mindestens einem Heizelement bestückt wird, um die katalytisch wirkende Schicht auf eine Temperatur zu erhitzen, die mindestens der Einbrenntemperatur derselben entspricht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement in Form zumindest eines Heizwiderstands ausgebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, die katalytisch wirkende Schicht, insbesondere durch Spritzen, Fluten und/oder Tauchen, aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu beschichtende Oberfläche vorbehandelt wird, insbesondere entfettet und/oder mit einer Emailschicht grundiert wird, und dann auf die vorbehandelte Oberfläche die katalytisch wirkende Schicht aufgebracht wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement über ein zeitlich konstantes oder veränderliches Spannungsprofil gesteuert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fettabscheideglied, eine Aufprallfläche, ein Umlenkglied, ein Gebläseteil, ein Heizelement, ein Garraumwandbereich, eine Garraumtür, eine Abwasserleitung oder eine Abluftleitung als Bauteil hergestellt wird.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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