DE19829676A1

DE19829676A1 - Oberflächenbeschichtung für Trägermaterialien

Info

Publication number: DE19829676A1
Application number: DE19829676A
Authority: DE
Inventors: Herbert Berkenkoetter; Friedel Kaup; Thomas Dr Kruempelmann; Walter Dr Mangen; Ulrich Dr Sillmen
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 1997-07-05
Filing date: 1998-07-03
Publication date: 1999-02-11
Also published as: DE59802320D1; ATE210098T1; EP0937012B1; ES2169543T3; WO1999002463A1; US6372290B1; JP2001500928A; CA2264944A1; EP0937012A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägermaterial mit anorganischer Molekularstruktur und einer durch Auftrag einer Substanz und Wärmebehandlung erzeugten Oberflächenbeschichtung. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren für die Herstellung sowie auf geeignete Verwen dungen der Oberflächenbeschichtung.

Es ist allgemein bekannt, Oberflächen aus Email, Glas, Glaskeramik oder Systemen ähnlicher Struktur, d. h., insbesondere Netzwerke aus Siliziumdioxid und/oder anderen Metalloxiden ein zusetzen, wenn eine kratzfeste temperaturbeständige Oberfläche gewünscht wird. Ebenso sind Oberflächen aus Metall, wie beispielsweise Stahl, Edelstahl, Aluminium, Chrom bekannt, welche hinsichtlich dieser Eigenschaften zwar schlechter, im Vergleich zu Oberflächen orga nischer Materialien aber immer noch gut sind. Die vorgenannten Anforderungen werden ins besondere an die Oberflächen im Bereich der Haushaltsgeräte gestellt.

Außerdem sind Oberflächen mit einer PTFE (Teflon)- oder Silikonbeschichtung bekannt, wel che sich durch ihre Antihafteigenschaften auszeichnen. Insbesondere bei Backformen, Koch- und Backgeräten zeigen die Oberflächen mit PTFE- oder silikonähnlichen Systemen eine aus gezeichnete Antihafteigenschaft gegen Lebensmitteleinbrand. Da es sich bei den Oberflächen aber um vergleichbar dicke organische Schichten handelt, liegen ihre maximalen Einsatz temperaturen unter 250°C bis 300°C. Außerdem wird die Oberfläche durch die relativ große Schichtdicke bei zu häufiger bzw. zu grober Behandlung stark beschädigt und verliert in den beschädigten Bereichen ihre vorteilhaften Eigenschaften. Ein weiterer Nachteil der bekannten Oberflächenbeschichtungen liegt darin, daß auf eine vorhandene kratz- und temperaturfeste Oberfläche vor dem Auftrag der organischen Schicht Haftvermittler eingesetzt werden müssen. Dabei erhält man zwar eine Antihaftung als neue Eigenschaft, aber verliert dafür die Kratz- und Temperaturbeständigkeit der Oberfläche des Trägermaterials. Obwohl eine Anti haftbeschichtung im Neuzustand zur Reinigung nicht gescheuert oder gekratzt werden muß, werden die Antihafteigenschaften aber nach einigen Einsätzen, welche vielleicht sogar nahe der maximalen Gebrauchstemperatur liegen, schlechter und es muß doch mehr Kraft zur Reinigung aufgewendet werden. Dadurch wird die Oberfläche mechanisch beschädigt und die Antihafteigenschaft der Oberfläche weiter verschlechtert.

Die Haftung zu wasser- oder ölbasierten Materialien oder zu Wasser/Öl-Emulsionen erfolgt über Bindungskräfte zwischen Molekülgruppen der Oberfläche mit entsprechenden Atomen/Molekülen der anhaftenden Organik. Typische reaktionsfreudige Molekülgruppen der Oberfläche sind beispielsweise die OH-Gruppen, welche die Oberfläche von silikatischen Systemen weitgehend bestimmen. Die OH-Gruppen an der Trägeroberfläche werden in Bin dungen zur Beschichtung verbraucht oder entweichen als Folge einer chemischen Reaktion aus dem System. Die verbleibenden wenig reaktionsfreudigen Molekülgruppen des Be schichtungsmaterials bestimmen dann die Antihaftung. Ein wesentlicher Nachteil ist, daß die Oberfläche einer solchen relativ dicken Beschichtung sich jetzt wie das organische Material mit geringer Kratzfestigkeit und Temperaturbeständigkeit verhält. Die darunterliegende anorga nische Schicht kann ihre Eigenschaften nicht bis zur Oberfläche durchdringen lassen.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, eine Oberfläche auf metallischen, keramischen und glasartigen Trägermaterialien zu schaffen, welche Antihafteigenschaften gegen wasser- und/oder ölbasierte organische Materialien bzw. Wasser-Öl-Emulsionen zeigt und gleichzeitig wesentlich temperaturbeständiger und kratzfester ist als übliche PTFE- oder Silikonbeschich tungen.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Trägermaterial und eine Oberflächenbe schichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungs gemäßen Oberfläche ist in Anspruch 7 beschrieben. Die Verwendung einer derartigen Ober fläche für geeignete Anwendungsfälle gibt der Anspruch 17 an. Die Ansprüche 19 und 20 be ziehen sich auf eine besonders vorteilhafte Betriebsweise bei Herden unter Anwendung der erfindungsgemäßen Oberfläche. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung ergeben sich jeweils aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben einer kratz- und scheuerfesten Oberfläche insbesondere darin, daß diese Oberfläche auch temperaturbeständig gegenüber Temperaturen über 300°C ist und eine Antihaftung gegenüber wasser- und/oder ölbasierte organische Materialien bzw. Wasser-Öl-Emulsionen besitzt. Die Substratoberfläche zeigt auf molekularer Ebene zumindest lokale Netzwerkstrukturen, wobei an der obersten Netzwerk ebene mindestens eine Moleküllage reaktive haftvermittelnde Molekülgruppen gebunden sind. Auf diese Oberfläche wird eine schichtbildende organische Substanz mit silikonartigen Netz werken aufgetragen. In der oberen oberflächennahen Moleküllage der Substratoberfläche reagieren die reaktiven haftvermittelnden Molekülgruppen mit den Molekülen der organischen Substanz chemisch und schaffen einen Übergangsbereich zur organischen Oberfläche, lassen aber keine reine organische Schicht entstehen. In diesem Übergangsbereich werden die rea gierenden Molekülgruppen durch hydrophobe und/oder oleophobe Atome oder Moleküle oder Molekülgruppen ersetzt. Läßt es die Antihaftschicht zu, daß im Gebrauch eine andere Ober fläche haften bleibt, so definiert diese letzte Schicht die Oberflächeneigenschaften des ge samten Systems. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt, daß nicht gewollte orga nische Schutzfilme auf Antihaftoberflächen wieder entfernt werden können, ohne daß die An tihafteigenschaften verloren gehen. Durch eine Temperaturbehandlung oberhalb der Zer setzungstemperatur der silikonartigen Substanz wird das Anwachsen einer organischen Schicht abschließend oder während des Prozesses bis auf den genannten Grenzbereich zwischen Anorganik und Organik verhindert. Resultierend verbleibt das anorganische Substrat, das in seiner obersten Ebene organisch modifiziert ist. Ein vorteilhaftes Einsatzge biet für derartig modifizierte Oberflächen sind die Substratoberflächen, die emailliert sind. Die Verwendung der modifizierten Oberfläche erfolgt insbesondere an Elektrohaushaltgeräten oder Küchenmöbeln. Besonders vorteilhafte Eigenschaften verleiht eine Verwendung einer modifizierten Oberfläche einem Kochfeld aus Glaskeramik, einem Back-, Brat-, Grill- und/oder Mikrowellenofen und/oder den in einen Garraum einbringbaren Teilen und/oder Back-, Brat-, Kochgefäßen, z. B. Gargutträger.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Silizium-Sauerstoffnetzwerk einer üblichen Glasoberfläche oder einer Ober fläche eines glasartigen Materials (Stand der Technik),

Fig. 2 ein Silizium-Sauerstoffnetzwerk nach Fig. 1 mit einer herkömmlichen Ober flächenbeschichtung (Stand der Technik),

Fig. 3 ein Silizium-Sauerstoffnetzwerk nach Fig. 1 mit einer erfindungsgemäß modifi zierten Oberfläche.

Die Eigenschaften einer Oberfläche werden im Gebrauch immer durch die letzte außen lie gende Beschichtung definiert. Nachfolgend wird eine erfindungsgemäß geschaffene, d. h., modifizierte Oberfläche und ein Verfahren zum Herstellen einer derartig modifizierten Ober fläche anhand einer glas- oder keramikartigen Substratoberfläche beschrieben. Durch diese Beschreibung wird jedoch eine Modifizierung anderer Substratoberflächen nicht ausge schlossen.

In der Fig. 1 ist zunächst ein Silizium-Sauerstoffnetzwerk eines üblichen Glas- oder glas artigen Trägermaterials ohne Beschichtung dargestellt. An der Oberfläche eines derartigen Trägermaterials bilden sich typischerweise Molekülgruppen, wie die dargestellten OH-Gruppen aus. Diese Molekülgruppen können über eine chemische Reaktion, z. B. Kondensation, einfach in die Lage versetzt werden, mit wasserhaltigen und/oder wasserbasierten Belägen auf der Oberfläche zu reagieren. Ebenso besitzen sie aber auch eine starke Reaktion mit pflanzlichen und/oder tierischen Fetten. Dies führt dazu, daß sich im Gebrauch auf der Oberfläche stark anhaftende Verunreinigungen bilden, die kaum oder nur schwer wieder entfernbar sind.

In der Fig. 2 ist ein Netzwerk dargestellt, welches die Strukturen zeigt, wenn auf das Träger material eine eigenständig bestehen bleibende organische Beschichtung aufgetragen wird. An den äußeren Moleküllagen bilden sich zwar reaktionsträge Molekülgruppen (CH₃) aus, wo durch eine verbesserte Antihaftwirkung erzielt wird, jedoch ist die eigenständig verbleibende, relativ dicke organische Beschichtung zumindest gegen mechanische Einflüsse sehr anfällig.

Die Fig. 3 zeigt dagegen ein erfindungsgemäß erzeugtes Netzwerk, bei dem auch die oberste Moleküllage von reaktionsträgen Molekülen der CH₃-Gruppe gebildet wird, an die sich aber die Molekularstruktur des Trägermaterials quasi unmittelbar anschließt.

Die in Fig. 1 als abschlußbildende Molekülgruppen dargestellten OH-Gruppen sind somit durch reaktionsträge Molekülgruppen der aufgebrachten Substanz substituiert. Die hier ge zeigten Methylgruppen besitzen hydrophobe und oleophobe Eigenschaften. Ebenso können aber auch Phenylgruppen die bisherigen OH-Gruppen ersetzen. Wesentlich ist, daß die orga nische Modifikation der Oberfläche, d. h., der Einbau von Kohlenstoff (C-Atome) nur in der obersten Lage der Oberfläche erfolgt, maximal jedoch bis zu einigen wenigen Lagen tief. Die thermischen und mechanischen Eigenschaften des anorganischen Trägermaterials bleiben dadurch weitgehend erhalten. Es wurde im Labormaßstab bei den modifizierten Oberflächen nachgewiesen, daß z. B. Methylgruppen in SiO₂-Netzen bis zu sehr hohen Temperaturen (< 500 °C) erhalten bleiben.

Die reaktiven haftvermittelnden Molekülgruppen, welche die obere Moleküllage der ursprüng lichen Substratoberfläche bilden, werden durch hydrophobe, oleophobe bzw. gleichzeitig hy drophobe und oleophobe Atome/Moleküle/Molekülgruppen ersetzt. Die Oberfläche des modifi zierten Systems besteht aus nur einer bzw. ganz wenigen Netzebenen, in denen reaktions träge Molekülgruppen gebunden sind. Es wird somit nur in der obersten Lage der Oberfläche eine organisch modifizierte Anorganik erzeugt. Die überschüssige organische Substanz löst sich während der Wärmebehandlung des Beschichtungsverfahrens weitgehend auf, ohne eine eigenständig bestehen bleibende Schicht zu bilden. Die durch dieses Verfahren entstandene Oberfläche kann ohne Schaden mechanisch mit den gleichen Mitteln, wie ein Glas- und/oder eine Keramikoberfläche gereinigt werden. Sie ist temperaturbeständig bis ca. 500°C und be sitzt eine Antihaftwirkung.

Der Auftrag der organischen Substanz kann in verschiedenster Weise erfolgen. Mit bekannten Verfahren wird die Trägermaterialoberfläche, welche lokal eine Netzwerkstruktur zeigt, insbe sondere mit mindestens einer silikonartigen Komponente oder deren thermischen Zer setzungsprodukten in flüssiger Form oder aus der Gasphase bei niedriger Substanztemperatur in Kontakt gebracht. Es erfolgt eine Vernetzung innerhalb der Flüssigkeit mit den reaktiv haft vermittelnden Molekülgruppen des Trägermaterials. Die veränderte Oberfläche (einschließlich Träger) wird anschließend über einen von der Schichtdicke abhängigen Zeitraum auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur des silikonartigen Netzwerkes getempert. Die bei dem Beschichtungsvorgang möglicherweise zu dick geratene organische Schicht aus der vernetzten silikonartigen Flüssigkeit verdampft oder zersetzt sich dadurch pyrolytisch. Es ver bleiben nur die geforderte eine Moleküllage dieser Substanz mit den Antihafteigenschaften, die an das Siliziumoxid- oder andere Metalloxidnetz bzw. an die außen liegenden z. B. OH- Gruppen andocken. Als Tempertemperatur wird bevorzugt eine Temperatur zwischen 300°C und 700°C verwendet. Die silikonartige Flüssigkeit enthält insbesondere konventionelle Poly dimethylsiloxane oder Polydimethylsiloxane mit speziellen Abschlüssen wie z. B. Phenyl-, Vinyl-, Hydrid-, Silanol-, Amino-, Epoxy- oder Carbinol-Abschluß. Die Silikonflüssigkeiten sind wenig reaktionsfreudig oder mit reaktiven Gruppen modifiziert. Die silikonartige Flüssigkeit kann zusätzliche Komponenten wie z. B. Silikonharze und organische Lösungs- und Ver dünnungsmittel, Wasser, Emulgator, Reinigungskomponenten, Vernetzungsbeschleuniger, Verkapselungssysteme o. ä. enthalten.

Ein anderer Weg zur Modifizierung der Trägermaterialoberfläche erfolgt vorzugsweise da durch, daß sowohl die Substratoberfläche als auch der Ofen, in dem sich diese Oberfläche zur Durchführung der Modifikation befindet, auf eine - etwa gleich hohe - erhöhte Temperatur gebracht wird. Dann wird eine flüssige oder feste silikonbasierte Substanz vorzugsweise in einem separaten Raum verdampft und die in einen gasförmigen Zustand überführte Substanz in Kontakt mit der Substratoberfläche gebracht. Die Temperatur der Substratoberfläche ist dabei höher zu wählen, als die Verdampfungstemperatur für die silikonartige Substanz. Gleichzeitig sollte die Temperatur der Substratoberfläche über der Zersetzungstemperatur der silikonartigen Substanz liegen. Da die Temperatur der Quelle (Verdampfer) niedriger ist, als die der zu modifizierenden Oberfläche (Senke), wird die Bildung "dickere" Schichten auf der zu modifizierenden Oberfläche verhindert. Eine Anlagerung kommt überhaupt nur durch den Konzentrationsgradienten zwischen Quelle und Senke zustande. Wenn die Oberfläche auf Temperaturen oberhalb der Zersetzungstemperatur der Organik geheizt wird, wird dadurch zusätzlich das Aufwachsen einer organischen Beschichtung unterbunden. Es verbleibt die gewünschte organische Modifikation der anorganischen Oberfläche. Die Temperatur des Verdampfers liegt zwischen 150°C und 600°C, während die Temperatur der Oberfläche zwischen 300°C und 700°C beträgt.

Das mit der erfindungsgemäßen Oberflächenbeschichtung versehene Trägermaterial kann insbesondere überall dort zur Anwendung gelangen, wo entweder eine häufige Reinigung un erläßlich ist und ein besserer Korrosionsschutz gegen thermische Korrosion oder chemischen Angriff (Waschlauge, Salzwasser) erforderlich ist. Besonders vorteilhaft ist eine modifizierte Oberfläche bei Haushaltsgeräten, beispielsweise bei Kochfeldern aus Glaskeramik, Back-, Brat-, Grill- und/oder Mikrowellenöfen, inklusive Teilen davon, Back-, Brat-, Kochgefäßen mit emaillierten, verchromten oder Edelstahloberflächen, Waschmaschinentrommeln, oder Geschirrspülbottichen aus Edelstahl. Aber auch bei Heißmangeln mit Teilen aus Aluminium, Aluminiumoxid, mit oder ohne durch Eloxal - oder hardanodisch beschichteten gehärteten Oberflächen und/oder Bügeleisensohlen bringt eine modifizierte Oberfläche viele Vorteile, wie z. B. eine Antihaftung gegen Chemikalien (z. B. Stärke aus Bügelwäsche). Auf einem Rohrheiz körper mit modifizierter Oberfläche des Trägermaterials, beispielsweise in Wasserkochern, Wasch- oder Geschirrspülmaschinen entstehen kaum noch Kalkablagerungen. Aber auch auf Glas- oder glasartigem Trägermaterial, wie z. B. bei Getränkeflaschen, Laborgläsern, Glas-, Glaskeramik-, Keramikflächen, Systemen ähnlicher chemischer Struktur, wie Glasbedienblen den, Türscheiben allgemein, Schaugläsern, großflächigen 3D-Glasbauteilen an Dunstabzugs hauben, (Küchen-) Schrankfenstern oder auf reinen metallischen oder beschichteten metal lischen Oberflächen, wie z. B. Edelstahl- oder Aluminiumoberflächen jeder Art kann eine der artige Modifizierung eingesetzt werden. In vielen Einsatzfällen ist eine oben beschriebene Oberfläche eines Trägermaterials glatter ausgebildet, was eine geringere Gleitreibung und häufig dadurch weniger Geräusche zur Folge hat.

Bei Koch-, Gar-, Back- oder Bratgefäßen aus emailliertem Stahl, Glas, Glaskeramik, Keramik, Porzellan u. ä. (z. B. Topf- oder Kuchenform) sollte mindestens die innere Oberfläche des be schichteten Trägermaterials, welche in Kontakt mit dem Gargut kommt, nach einem oben be schriebenen Verfahren behandelt werden. Am besten ist es natürlich, wenn zusätzlich die an deren Oberflächen auch verfahrenstechnisch behandelt werden. Auch bei Türscheiben mit IR- Spiegel auf Basis von bekannten Zinndioxidbeschichtungen kann die Oberfläche des Zinn dioxidspiegels nach dem gleichen Verfahren wie die Siliziumdioxid- und anderen glas- oder keramikartigen Metalloxidoberflächen eine organisch modifizierte Oberflächenbeschichtung erhalten.

Oberflächen, welche zur Modifizierung geeignet sind, können bei Glas-, Glaskeramik-, Kera mikflächen und Systemen ähnlicher chemischer Struktur an Elektrohausgeräten wie z. B. Glasbedienblenden, Türscheiben allgemein, Schaugläsern, großflächigen 3D-Glasbauteilen an Dunstabzugshauben, (Küchen-) Schrankfenstern u. a. eingesetzt werden. Zubehörteile eines Garraumes aus Glas, Glaskeramik, Keramik und verwandten Materialien wie z. B. Backbleche, Fettpfannen, flächige entnehmbare Seiten- oder Deckenteile, Lampenabdeckungen, Tür innenscheiben u. a. für ein Gargerät, wie z. B. Backofen oder Mikrowellengerät. Dabei wird mindestens eine Seite der Oberfläche auf oben beschriebene Antihaftung organisch modifi ziert, vorzugsweise jedoch alle. Bei Koch-, Gar-, Back- oder Bratgefäßen aus Glas, Glaskera mik, Keramik, Porzellan u.ä. (z. B. Topf- oder Kuchenform) sollte mindestens die innere Ober fläche, welche in Kontakt mit dem Gargut kommt, eine oben beschriebene modifizierte Ober fläche erhalten. Am besten ist es allerdings, diese auch außen zu modifizieren. Aber auch bei Türscheiben mit IR-Spiegel auf Basis von bekannten Zinndioxidbeschichtungen kann die Oberfläche des Zinndioxidspiegels nach dem gleichen Verfahren wie die Siliziumdioxid- und anderen glas- und keramikartigen Metalloxidoberflächen organisch modifiziert werden.

Bei einem Pyrolyseofen mit Ofenraum und Zubehörteilen aus Pyrolyseemail und mit einem Pyrolysereinigungsgang bei bekannten Temperaturen zwischen 400°C und 600°C wird das Email ebenfalls wie oben beschrieben modifiziert. Die modifizierte Antihaftschicht wiedersteht auch den üblichen Pyrolysetemperaturen von 480°C. Die Türinnenscheibe sollte zusätzlich antihaftend modifiziert sein. Der Pyrolyseofen hat vorzugsweise eine Glastür mit Glaskera mikinnenscheibe ohne Aufbaurahmen, wobei die Glaskeramikinnenscheibe auch modifiziert sein sollte. Ihre Temperaturbeständigkeit erlaubt eine Regenerierung der modifizierten Ober fläche nach jedem Reinigungsvorgang bei darauffolgender Aussetzung einer hohen Tempe ratur. Aber auch für einen Ofen mit verchromten Zubehörteilen oder Teilen aus Edelstahl in oder an dem Garraum wie z. B. Grillroste, Grillspießgestänge, Aufnahmegitter für Backbleche, Teleskopauszüge, Schwadenleisten und/oder Luftausblasblenden (außerhalb des Ofen raums!) u. a. sollten die Oberflächen der Teile wie oben beschrieben modifiziert sein.

Läßt es eine Antihaftschicht chemisch zu, daß im Gebrauch eine andere Oberfläche haften bleibt, so definiert diese letzte Schicht die Oberflächeneigenschaften des gesamten Systems. Daraus ist ersichtlich, daß das Anhaften unerwünschter Systeme vermieden werden muß. Einige Reinigungsmittel, beispielsweise Edelstahlreiniger sind jedoch Kombinationen aus Reinigem und Schutzmitteln, die extra daraufhin entwickelt wurden, filmartige Schutzschichten auf den mit ihnen behandelten Oberflächen zu bilden. Schutzfilme dieser Art sind auf Antihaft oberflächen nicht sinnvoll, weil entweder die Antihaftwirkung so gut ist, daß diese Schutzfilme nicht haften können, oder es muß eine einfache Möglichkeit geschaffen werden, den fremden Schutzfilm wieder zu entfernen, damit die Antihafteigenschaften wirksam werden können. Da her soll die Oberfläche möglichst sowohl Antihaft-, als auch kratz- und scheuerfeste Eigen schaften aufweisen. Grundlage einer solchen Oberfläche kann beispielsweise die Behandlung einer allgemein bekannten Emailoberfläche sein. Eine Regenerierung der modifizierten Oberfläche erfolgt dadurch, daß die zuvor beliebig gereinigten, gepflegten und/oder ge schützten Antihaftoberflächen einem kurzen Temperatur-Zeit-Profil oberhalb der Zer setzungstemperatur des Schutzfilms ausgesetzt sind. Dabei wird der unerwünschte Schutzfilm aus dem Behandlungsmittel zerstört, was durch Abdampfen oder pyrolytische Zersetzung erfolgt. Da die Antihaftwirkung diese Temperaturbehandlung ohne Schaden übersteht, ist sie auch nach jedem Reinigungs-, Pflege- und/oder Schutzvorgang wieder voll nutzbar. Die unter einer nicht erwünschten organischen Deckschicht liegende organisch modifizierte anorga nische Schicht mit Antihafteigenschaften kann durch Temperaturbehandlung wieder regene riert werden.

Backöfen, die mit oben beschriebenen Oberflächen im Ofenraum und/oder Zubehörteilen wie z. B. den Backblechen ausgerüstet sind, eignen sich gut zur Regenerierung der modifizierten Oberflächen. Sie sollten ein vom Benutzer anwählbares Schaltelement aufweisen, dessen Betätigung die Ofenfunktion "Regenerierung der Antihaftung" aktiviert. Damit wird ermöglicht, daß ein Benutzer nach zunächst gewohnter und sorgfältiger Reinigung mit geringerem Reini gungsaufwand von Ofen und Zubehör anschließend die modifizierte Oberfläche wieder eigen ständig reaktivieren kann. Die Zubehörteile des Ofens werden dazu leer in den Ofenraum ein gebracht. Mit Starten der Funktion "Regenerierung der Antihaftung" fährt der Ofen ein Zeit- Temperatur-Profil und entfernt vorhandene organische Schutzfilme aus den Reinigungsmitteln von der modifizierten Oberfläche. Die Oberfläche wird von einer eventuell vorhandenen rein organischen Schicht gesäubert und die modifizierte Antihaftoberfläche liegt wieder oben. Dauer und Temperatur dieses Regeneriervorganges sind für den Benutzer mit Eingabemitteln innerhalb vorgegebener Grenzen veränderbar (von minimalem bis maximalem Effekt). Vor zugsweise liegt die Behandlungstemperatur zwischen 200°C und 400°C und die Haltezeit zwischen 15 bis 30 Minuten.

Eine Edelstahloberfläche ist nicht besonders kratzfest und es bietet sich daher an, diese mit einer Oberflächenbeschichtung zu versehen, aber dabei den hochwertigen optischen Eindruck des Edelstahls nicht zu verändern. Da Edelstahl jedoch bei höheren Temperaturen schnell und irreversibel Anlauffarben annimmt, muß eine Möglichkeit einer Modifizierung der Oberflächen beschichtung gefunden werden, die eine Verfärbung des Edelstahls ausschließt. Eine solche Möglichkeit besteht u. a. darin, eine sehr dünne transparente Glas- oder Keramik Schicht (z. B. Wasserglas) bei niedrigen Temperaturen (z. B. < 100°C) direkt auf die Edelstahloberfläche aufzubringen, um eine farbliche Veränderung des Edelstahls zu vermeiden. Anschließend wird dann diese Oberfläche nach oben beschriebenem Verfahren behandelt.

Claims

1. Trägermaterial mit anorganischer Molekularstruktur und einer durch Auftrag einer Substanz und Wärmebehandlung erzeugten Oberflächenbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung in ihren obersten Moleküllagen aus einer Verbindung anor ganischer Moleküle des Trägermaterials und organischer Moleküle einer aufgebrachten Sub stanz besteht.

2. Trägermaterial mit Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebrachte Substanz Siliziummoleküle enthält und daß die Oberflächenbeschichtung an mindestens einer nach außen gerichteten Moleküllage an Silizium gebundene organofunktionelle Molekülgruppen aufweist.

3. Trägermaterial mit Oberflächenbeschichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die organofunktionellen Molekülgruppen hydrophob und/oder oleophob und/oder auto phob sind.

4. Trägermaterial mit Oberflächenbeschichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an- oder eingebauten Molekülgruppen Polymere oder Oligomere aus einem oder mehreren Bruchstücken sind, wobei die Bruchstücke Silizium mit organofunktionellen Molekül gruppen sowie über Sauerstoff gebundene siliziumfunktionelle Molekülgruppen enthalten, welche untereinander und/oder mit dem Trägermaterial reagieren und/oder gebunden sind.

5. Trägermaterial mit Oberflächenbeschichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial Metall, Glas, Keramik dient und daß die aufgebrachte Substanz ein silikonhaltiges Material ist.

6. Trägermaterial mit Oberflächenbeschichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägermaterial für die aufzubringende Substanz Edelstahl mit einem zusätzlichen Glas- oder Keramiküberzug dient.

7. Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials mit Oberflächenbeschichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß auf das anorganische Trägermaterial eine organische Substanz mit silikonartigen Netz werken aufgetragen wird,
daß anschließend das Trägermaterial mit der aufgebrachten Substanz einer Wärmebehand lung ausgesetzt wird, wobei Dauer und Temperatur der Wärmebehandlung so gewählt wer den,
daß es zu einem Zersetzen bzw. Verdampfen überschüssiger organischer Substanz kommt,
und daß gleichzeitig eine Reaktion stattfindet, bei der sich Moleküle der organischen Substanz miteinander vernetzend verbinden und ebenso Moleküle des Trägermaterials mit Molekülen der aufgebrachten Substanz verbinden, derart,
daß sich in den obersten Moleküllagen ein neues Netzwerk aus Molekülen des Trägermaterials und Molekülen der aufgebrachten Substanz bildet,
wodurch eine neue temperatur- bzw. zersetzungsstabile Beschichtung auf dem Trägermaterial entsteht.

8. Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials mit Oberflächenbeschichtung nach An spruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auftrag der organischen Substanz auf das Trägermaterial eine von der Schichtdicke und der Art der aufgebrachten Substanz abhängige Einwirkzeit vorgesehen wird, in der eine Vernetzung von Molekülen der organischen Substanz mit den reaktiv haftver mittelnden Molekülgruppen des Trägermaterials erfolgt, bevor die Wärmebehandlung einge leitet wird.

9. Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials mit Oberflächenbeschichtung nach An spruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines anorganischen Trägermaterials aus Edelstahl zunächst eine trans parente Glas- oder Keramikschicht aufgebracht wird, bevor die organische Substanz mit sili konartigen Netzwerken aufgetragen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt wird, die größer als die zu lässige Gebrauchstemperatur der organischen Substanz ist.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur während des Auftragens der organischen Schicht in dem umgebenden Behandlungsraum nicht unter die zulässige Gebrauchstemperatur der organischen Substanz absinkt.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Substanz aus einem festen oder flüssigen Aggregatzustand in einen gas förmigen Zustand überführt wird, auf eine Temperatur größer oder kleiner deren Zer setzungstemperatur gebracht und anschließend auf das Trägermaterial aufgetragen wird.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gasförmige organische Substanz in einen heißen Behandlungsraum verteilt wird, dort verdampft und auf dem Trägermaterial kondensiert.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Substanz in den Behandlungsraum bei einer niedrigeren oder gleichen Temperatur wie das Trägermaterial und/oder der Behandlungsraum eingebracht wird.

15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Substanz bei Temperaturen unterhalb ihrer Zersetzungstemperatur mit dem Trägermaterial in Kontakt gebracht wird und beide anschließend einer Behandlung bei höherer Temperatur ausgesetzt sind.

16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur während der Wärmebehandlung zwischen 300°C und 700°C liegt.

17. Verwendung des Trägermaterials mit Oberflächenbeschichtung gemäß einem der vorge nannten Ansprüche 1 bis 6 und/ oder unter Anwendung des Verfahrens gemäß einem der An sprüche 7 bis 16 erzeugtes Trägermaterial mit Beschichtung, für Elektrohaushaltgeräte, Küchenmöbel und deren Teile, die Oberflächen aus Glas, Keramik, Metall und Email aufweisen.

18. Verwendung des Trägermaterials mit Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 17, für Edelstahlflächen bei Haushaltsgeräten aller Art, und/ oder für Glastüren und Bedienungs blenden dieser Haushaltsgeräte, für Kochfelder aus Glaskeramik, für Garraumbehälter bzw. Backöfen aus emailliertem Blech oder Edelstahl.

19. Verfahren zum Betreiben eines Herdes mit Backofen gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein anwählbarer und steuerbarer Regenerationsprozeß vorgesehen ist, durch den Rück stände, wie Reinigungsmittelreste auf der Oberflächenbeschichtung mit einem durch Wärme behandlung bei einer Temperatur zwischen 200°C und 400°C einwirkenden Vorgang entfernt werden.

20. Verfahren zum Betreiben eines Herdes mit einer Pyrolyse-Stufe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die erfindungsgemäß modifizierte Beschichtung während eines Pyrolyse-Vorgangs erfolgt.