[0001] Die Erfindung betrifft eine Bügeleisensohle, bestehend aus einem gut wärmeleitenden
Metall, vorzugsweise Aluminium, mit einer auf der Bügelseite angegeordneten Beschichtung
einer Hartstoffkomponente, vorzugsweise metallische oder keramische Werkstoffe.
[0002] Eine derartige Bügeleisensohle ist in der älteren amerikanischen Patentanmeldung,
Serien-Nr. 06/759,406 beschrieben. Um das Gewicht des Bügeleisens zur besseren Handhabung
zu reduzieren und um die Wärmeleitfähigkeit der Bügeleisensohle zu verbessern, wird
eine aus Aluminium hergestellte Bügeleisensohle verwendet. Durch die Aluminiumbügeleisensohle
wird aufgrund ihres gegenüber herkömmlichen Werkstoffen, wie Stahl oder Eisen, reduzierten
Gewichts ein leichteres Gleiten der Bügelsohle auf dem zu bügelnden Gut erreicht.
[0003] 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 au
fgeworfen 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.
[0004] Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde in der eingangs erwähnten Patentanmeldung die
Oberfläche 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 Aluminiumsohle eindringen
können. Hierdurch stellt sich auf der auf der Bügelseite befindlichen 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 erhöhte Verschiebekräfte
am Bügeleisen hervorruft.
[0005] Derartige, aus dem Stand der Technik bekannte Bügeleisensohlen werden im Laufe der
Zeit durch daran anhaftende und sich einbrennende Appreturmittel und Stärke, sowie
Stoffreste, wenn diese Textilien zu heiß gebügelt werden, stark verschmutzt. Die Folge
davon ist eine stumpfe und das Gleiten über das Bügelgut beeinträchtigende Bügeleisensohlenfläche.
Das Entfernen von eingebrannten Appreturmittel durch Reinigungsmittel ist nahezu völlig
unmöglich. Die einzige Möglichkeit, um die Bügeleisensohle wieder gleitfähig zu machen,
besteht dann nur noch darin, daß die Bügeleisensohle abgeschliffen und erneut beschichtet
wird.
[0006] Aus der DE-Al-1 952 846 ist 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 insbesondere 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 Ablösung
der Kunststoffschicht hervorgerufen wird und dadurch das blanke Metall zum Vorschein
kommen kann. Dabei bilden sich an den Enden der Kratzer von der Bügeleisensohle hervorstehende
Grate aus Aluminium, die zur Beschädigung des Bügelgutes führen. Durch Kunststoff
gebildete Grate werden bereits auch dann schon erzeugt, wenn noch keine Abtragung
des Kunststoffes bis zur metallischen Oberfläche erfolgt.
[0007] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bügeleisensohle zu schaffen, die bei guter
Gleitfähigkeit äußerst kratzfest ist, die abriebfest und leicht reinigbar ist, die
korrosions- und temperaturbeständig ist und die eine einfache und kostengünstige Herstellung
erlaubt.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die keramische oder metallische
Hartstoffschicht von einem besonders gleitfähigen, antiadhäsiven und versiegelnden
Bindemittel organischer Art überzogen ist. Die beispielsweise durch Flamm- oder Plasmaspritzen
oder durch ein sonstiges wirtschaftliches Beschichtungsverfahren auf die metallische
Bügelseite der Bügeleisensohle aufgebrachte Hartstoffschicht ist, bedingt durch derartige
Verfahren, mit Poren und feinen Kanälen durchsetzt. Durch das aufgebrachte Bindemittel
werden di e Poren und feinen Kanäle der Hartstoffschicht dichtend
verschlossen, so daß der beim Bügeln des noch feuchten Bügelgutes aus diesem entweichende
Dampf nicht in die Hartstoffschicht eindringen kann, wodurch Korrosionsschäden an
der Bügeleisensohle verhindert werden.
[0009] Die erfindungsgemäße Anordnung ist insbesondere auch bei Dampfbügeleisen von großem
Vorteil, da der hierbei aus den Dampfaustrittsöffnungen austretende Dampf keine Korrosionsschäden
auf der Bügeleisensohle hervorrufen kann. Die durch die Erfindung geschaffene Bügeleisensohle
hält auch größeren mechanischen Krafteinwirkungen stand, die manchmal beim Bügeln
auftreten können. Durch die antiadhäsive und versiegelnde Beschichtung der Hartstoffschicht
ist es 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 einer Stahlwolle oder sogar mittels Sonderreiniger etc. leicht und ohne größeren
Kraftaufwand gereinigt werden, ohne daß die Oberfläche die vorteilhafte Eigenschaften
beeinträchtigende Verschleißerscheinungen oder sichtbare Kratzer zeigt.
[0010] Entscheidend ist hierbei nach der Erfindung, daß das Mikrobild der rauhen Oberflächenstruktur
auf der Hartstoffschicht derart ausgestaltet ist, daß die Erhebungen abgeglättet ausgebildet
sind. Durch diese erfindungsgemäße Weiterbildung der Bügeleisensohle wird erreicht,
daß die an der Oberfläche nach dem Spritzvorgang der Hartstoffschicht vorhandenen,
unter dem Mikroskop erkennbar als Spitzen ausgebildeten Erhebungen 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 dient auch da zu, daß
das Bindemittel auf der Oberfläche der Hartstoffschicht leichter einen geschlossenen
Schutzfilm und durch daß die nach wie vor vorhandenen Vertiefungen eine zusätzliche
Haftverbesserung 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. Unter mittlerer Rauhtiefe wird in Übereinstimmung
mit DIN 4768 der Mittelwert aus den Einzelrauhtiefen fünf aufeinanderfolgender Einzelmeßstrecken
verstanden.
[0011] 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 hinreichende Tragfähigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit gegenüber
mechanischen Einwirkungen auf der verhältnismäßig weichen Oberfläche der Aluminiumsohle
zu erreichen.
[0012] In einer Weiterbildung der Erfindung werden diese Vorteile im besonderen Maße noch
erfindungswesentlich dadurch verbessert, daß die Hartstoffschicht durch das Bindemittel
derart dünn überzogen ist, daß die Oberflächenstruktur der Hartstoffschicht auf der
Oberfläche des Bindemittelüberzugs im wesentlichen erhalten bleibt. Die Oberfläche
der Bügelseite weist hierdurch eine ge zielt angestrebte, mittlere Rauhigkeit auf.
Wird nämlich das Bindemittel zu dick auf die Hartstoffschicht aufgetragen, so erhöht
sich zwar hierdurch die Gleitfähigkeit der Bügeleisensohle, sie verliert abe
r dann an Kratzfestigkeit, da sich in die gegenüber der Hartstoffschicht verhältnismäßig
weiche Bindemittelschicht leicht Grate einbringen lassen, die, wie bereits eingangs
beim Stand 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.
[0013] 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 und daß die durch die höchsten, abgeschliffenen Spitzen der Wellenberge bestimmte
Fläche, die die Tragfläche der Bügeleisensohle bildet, wiederum nur durch einen dünnen
Film überzogen ist. Diese Art der Versiegelung hat den Vorteil, daß aufgrund der nach
wie vor sehr dünnen Auftragung der Bindemittelschicht auf den die Tragfläche bildenen
Bereichen der Hartstoffschicht eine besonders gleitfähige Bügeleisensohle entsteht.
Auch ein Herunterkratzen der Hartstoffschicht ist trotz der dünnen Beschichtung nur
sehr schwer möglich, da dies durch die zwischen der Bindemittelschicht und der Hartstoffschicht
vorhandenen Adhäsionskräfte verhindert wird. Je dicker also die Bindemittelschicht
im Bereich der Tragfläche wird, desto elastischer ist ihre Oberfläche und desto leichter
können in diesen Bereichen Abtragungen der Bindemittelschicht auftreten. Die Bindemittelschicht
ist demzufolge bei dieser Art der Auftragung hart und verschleißfest.
[0014] Dadurch, daß das Verhältnis der Ausdehnungskoeffizienten der Bindemittelschicht zur
Hartstoffschicht etwa 10:1, wächst bei Temperaturerhöhung das in den Wellentälern
eingelagerte Material der Bindemittelschicht förmlich nach oben über die Tragfläche
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 Grenzschicht 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.
[0015] 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. Die 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 Bügelreste ablagern können.
[0016] Zur Erreichung einer hohen Verschleißfestigkeit bei gleichzeitig auch geringen Reibwerten
ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß die mittlere Dicke des Films der Bindemittelschicht
unter 10 µm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 2 µm, liegt. Bei diesen Abmessungen ergeben
sich für eine auf Raumtemperatur befindliche Bügeleisensohle beim Bügeln auf Baumwolle
(DIN 53919) Reibwerte zwischen 0,12 und 0,20. Wird die Sohle zum Bügeln erhitzt, so
tritt die Bindemittelschicht aufgrund Wärmeausdehnung aus der Grenzfläche hervor,
was zum Abfall der Reibwerte führt.
[0017] 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 verhältnismäßig schnell diese
Anteile von der Oberfläche abgetragen werden.
[0018] Damit auch nach dem Aufspritzen des Bindemittels eine gleichmäßige 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. Dabei besteht das Bindemittel aus 40 bis 50% Binderharz, 5 bis 10%
Füllstoff und der Rest aus PTFE oder PFA oder Silikon. 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 Haftfestigkeit 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.
[0019] Das Bindemittel ist in verdünntem Zustand besonders kriechfähig, so daß die Poren
und feineren Kanäle in tieferen Regionen der Hartstoffschicht dichtend verschlossen
werden.
[0020] Damit die Bindemittelschicht der Bügeleisensohle bei höheren Temperaturen nicht auf
das Bügelgut abfärbt und gleichzeitig die Bügeleisensohle ein optisch gutes Aussehen
erhält, wie es in früheren Zeiten bei den bekannten, aus Guß oder Stahl hergestellten,
unbeschichteten Bügeleisensohlen der Fall war, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß
das Bindemittel farblos und transparent ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Farbe
der Hartstoffschicht durchscheint.
[0021] 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 mit dem Bindemittel
nach der Erfindung hervorragende Ergebnisse erzielt werden und infolge fehlender Farbpigmente
keine Abfärbung auf das Bügelgut auftreten kann.
[0022] 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.
[0023] Die Herstellung der erfindungsgemäßen Bügeleisensohle erfolgt verfahrensmäßig dadurch,
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. Dabei
kann die Oberfläche der Hartstoffschicht auch in mehreren Arbeitsgängen derart behandelt
werden, daß überwiegend nur die Spitzen der höchsten Erhebungen der Oberflächenstruktur
abgetragen werden. Dieser Arbeitsgang kann vorteilhafterweise bei einer nicht zu harten
Hartstoffschicht, also bei einem Mischungsverh ältnis von etwa 2:1 oder weniger
(Al₂O₃ : TiO₂), 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
Schleifscheiben verwendet, die eine Shore-Härte von 60 bis 80 und eine Korngröße von
120, 240 oder 400 aufweisen.
[0024] Nach der Glättung der Oberfläche der Hartstoffschicht erfolgt in weiterer vorteilhafter
Ausgestaltung der Erfindung eine Reinigung durch ein kombiniertes Druck- und Saugblaseverfahren
bzw. durch ein Ultraschallverfahren in wässriger Lösung, um eine fettfreie Oberfläche
zu erhalten.
[0025] Anschließend wird nur so viel Bindemittel aufgetragen, daß die Rauhtiefe an der Oberfläche
der Bindemittelschicht im wesent lichen 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 und
daß die durch die höchsten Spitzen der Wellenberge bestimmte Tragfläche von einem
dünnen Film der Dicke von kleiner 10 µm, vorzugsweise 0,5 bis 2 µm, überzogen ist.
Die Dosierung des Bindemittels läßt sich besonders einfach dadurch bewerkstelligen,
daß das Bindemittel auf die Oberfläche der Hartstoffschicht elektrostatisch 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 das besonders streichfähige Bindemittel, das beispielsweise aus
PTFE oder PFA oder Silikon und Bindeharz besteht, mit einem Verdünner versetzt. Bereits
kurz nach dem Aufspritzen des Bindemittels verdunstet der sehr flüchtige Verdünner,
so daß in dem zurückbleibenden Binderharz PTFE- bzw. PFA-bzw. Silikon-Anteile eingeschlossen
werden.
[0026] Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, daß zur Aushärtung der Bügeleisensohle das Bindemittel
durch Infrarotbestrahlung beispielsweise mit Hilfe einer Quarzlampe temperaturbehandelt
wird. Gegenüber den bekannten Trocknungsverfahren, beispielsweise der Warmluftofentrocknung,
wird erstmals eine in viel kürzerer Zeit stattfindende 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, eine Gasausdehnung in der herstellungsbedingten Hohlräumen (Poren, Lunker)
der aus Aluminium gegossenen Bügeleisensohle weitgehendst vermieden. Bei Anwendung
von Umlufttrocknungsverfahren auf eine Bügeleisensohle 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 würde auch bei dem Vorhandensein einer zusätzlichen Hartstoffschicht
auftreten. Eine Infrarotbestrahlungseinrichtung baut gegenüber einer herkömmlichen
Trocknungseinrichtung wesentlich kürzer, so daß sich bei der Herstellung der erfindungsgemäßen
Bügeleisensohle auch Preisvorteile ergeben.
[0027] Zwei Ausführungsbeispiele eines Oberflächenschichtenaufbaus einer Bügeleisensohle
nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
[0028] Es zeigen:
Fig.1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Bügel
eisenshohle 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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 Haftv ermittlerschicht 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.
[0036] 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 10µm; dabei werden die
tiefer liegenden Regionen der Wellentäler 25 nicht oder nur geringfügig beeinflußt.
[0037] 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.
[0038] 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.
[0039] 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.
[0040] 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.
[0041] 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.
[0042] 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.
1. Bügeleisensohle, bestehend aus einem gut wärmeleitenden Metall, vorzugsweise Aluminium,
mit einer auf der Bügelseite angeordneten Beschichtung einer Hartstoffkomponente,
vorzugsweise metallische oder keramische Werkstoffe,
dadurch gekennzeichnet,
daß die keramische oder metallische Hartstoffschicht (20) von einem besonders gleitfähigen,
antiadhäsiven und versiegelnden Bindemittel (26) organischer Art überzogen ist.
2. Bügeleisensohle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Mikrobild der rauhen Oberflächenstruktur auf der Hartstoffschicht derart ausgestaltet
ist, daß die Erhebungen (23) abgeglättet ausgebildet sind.
3. Bügeleisensohle nach den Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenstruktur (29) der Hartstoffschicht (20) eine mittlere Rauhtiefe
von 5 bis 10 µm aufweist.
4. Bügeleisensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Hartstoffschicht (20) unter 100 µm liegt, vorzugsweise jedoch bei
40 bis 50 µm.
5. Bügeleisensohle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hartstoffschicht (20) durch das Bindemittel (26) derart überzogen ist, daß
die Oberflächenstruktur (29) der Hartstoffschicht (20) auf der Oberfläche (27) des
Bindemittelüberzugs (26) im wesentlichen erhalten bleibt.
6. Bügeleisensohle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche (29) der Hartstoffschicht (20) durch das Bindemittel (26) derart
überzogen ist, daß die aufgrund der Rauhtiefe gebildeten Wellentäler (25) durch das
Bindemittel (26) ausgefüllt sind und daß die durch die höchsten Wellenberge (23) bestimmte
Fläche, die die Tragfläche (33) der Bügeleisensohle (1) bildet, nur durch einen dünnen
Film der Bindemittelschicht (26) überzogen ist.
7. Bügeleisensohle nach der Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mittlere Dicke des Films der Bindemittelschicht (26) unter 10 µm liegt, vorzugsweise
zwischen 0,01 und 2 µm.
8. Bügeleisensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel (26) aus mit einem PTFE (Polytetrafluoräthylen) oder PFA (Perfluoralkyloxyd-Polymere)
oder Silikon angereicherten Binderharz besteht.
9. Bügeleisensohle nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Bindemittel (26) ein Füllstoff, vorzugsweise Bariumsulfat, zugesetzt ist.
10. Bügeleisensohle nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel aus folgenden Gewichtsprozenten besteht: 40 bis 50% Binderharz,
5 bis 10% Füllstoff, Rest PTFE oder PFA oder Silikon.
11. Bügeleisensohle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel (26) farblos und transparent ist.
12. Bügeleisensohle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hartstoffschicht (20) aus einer Mischung von Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Titandioxid
(TiO₂) zusammengesetzt ist.
13. Bügeleisensohle nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischungsverhältnis von Al₂O₃ zu TiO₂ ungefähr 2:1 ist.
14. Bügeleisensohle nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Mischungsverhältnis von Al₂O₃ und TiO₂ ungefähr 97:3 ist.
15. Bügeleisensohle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Oberfläche (19) des gut wärmeleitenden Metalles und der Hartstoffschicht
(20) eine Haftvermittlerschicht (16) angeordnet ist.
16. Bügeleisensohle nach Anspruch 15,
dad urch gekennzeichnet,
daß die Haftvermittlerschicht (16) aus einer Legierung aus Nickel und Aluminium (NiAl)
besteht.
17. Gegossene Aluminiumbügeleisensohle mit einer Bindemittelbeschichtung organischer
Art,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel (26) durch Infrarotbestrahlung ausgehärtet worden ist.
18. Bügeleisensohle nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich zwischen der Oberfläche der Bügeleisensohle (1) und der Bindemittelschicht
(26) eine Hartstoffschicht (20) befindet.
19. Verfahren zum Beschichten der mit einer Hartstoffschicht versehenen Bügeleisensohle
nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Auftragen des Bindemittels (26) die Hartstoffschicht (20) oberflächenbehandelt
wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberflächenbehandlung mechanisch erfolgt.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche (21) der Hartstoffschicht (20) derart behandelt wird, daß überwiegend
nur die Spitzen (23) der höchsten Wellenberge (23) der Oberflächenstruktur abgetragen
werden.
22. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Oberfläche (29) der Hartstoffschicht (20) nur soviel Bindemittel (26)
aufgetragen wird, daß die Rauhtiefe an der Oberfläche (27) der Bindemittelschicht
(26) im wesentlichen der Rauhtiefe der Oberfläche (29) der Hartstoffschicht (20) entspricht.
23. Verfahren nach den Ansprüchen 19 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Oberfläche (29) der Hartstoffschicht (20) nur soviel Bindemittel (26)
aufgetragen wird, daß die Wellentäler mit Bindemittel (26) ausgefüllt sind und daß
die höchsten durch die Wellenberge bestimmte Tragfläche von einem dünnen Film der
Dicke von kleiner 10 µm, vorzugsweise 0,05 bis 2 µm, überzogen ist.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel (26) auf die Oberfläche (29) der Hartstoffschicht (20) aufgespritzt
wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel (26) stark verdünnt aufgetragen wird.
26. Verfahren nach den Ansprüchen 22 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel (26) durch eine Infrarotbestrahlung ausgehärtet wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Infrarotbestrahlung durch eine Quarzlampeneinrichtung erfolgt.