DE19857117C2

DE19857117C2 - Kochfläche aus Glaskeramik mit geringer Schmutzauffälligkeit

Info

Publication number: DE19857117C2
Application number: DE19857117A
Authority: DE
Inventors: Bernd Schultheis; Waldemar Weinberg; De Witzmann Monica Cotlear; Roland Dudek; Friedrich Siebers; Klaus Schoenberger
Original assignee: Schott Glaswerke AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2018-12-11
Also published as: US20020058117A1; DE19857117A1; FR2787104B1; FR2787104A1; JP2000179869A; JP4018857B2; US6821628B2

Description

Die Erfindung hat eine Kochfläche aus opaker, durchgehend homogen ge färbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallpha se zum Gegenstand. Die Kochflächen weisen eine minimale Schmutzauffällig keit auf.

Transparente, durchgehend gefärbte Glaskeramik-Kochflächen, die in der Aufsicht dunkel bis schwarz erscheinen, sind bekannt und schon seit langer Zeit auf dem Markt.

Wenn bei diesen dunklen Kochflächen ein heller Dekor-Farbeindruck erzielt werden soll, so kann das nur durch eine vollflächige Bedruckung erreicht wer den, was sich wiederum empflindlich im Gebrauch auswirken kann, weil jede Veränderung eines hellen Farbtons auffällig ist.

Zudem wirken die meisten Dekorfarben auf der dunklen Kochfläche aufgrund der nur geringen Schichtdicken der Dekorfarben von typischerweise 1 µm bis 10 µm eher blaß und wenig intensiv.

Auch opake, weiße Glaskeramik-Formkörper sind als Kochflächen, z. B. von der Firma NEG, Japan, unter dem Namen NEOCERAM® N 11 bekannt. Sie werden derzeit ausschließlich für Induktionskochgeräte eingesetzt. So ist aus dem US-Patent 5,491,115 A eine gefärbte Glaskeramik aus einem dem System Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ zuzuordnenden Ausgangsglas bekannt, mit β-Quarz und β- Spodumen-Mischkristallen als Hauptkristallphasen, wobei die Glaskeramik als farbgebende Substanzen bis zu 6 Gew.-% TiO₂, das auch als Keimbildner wirkt, 700-900 ppm Fe₂O₃ und 550-3000 ppm Co₃O₄ enthält. Je nach der Hauptkristallphase ist diese Glaskeramik transparent, wenn β- Quarz-Mischkristalle die Hauptkristallphase bilden oder opak, wenn β- Spodumen-Mischkristalle die Hauptkristallphase bilden und besitzt in Abhän gigkeit davon auch einen bestimmten definierten Farbort.

Das US-Patent 5,492,869 A hat ebenfalls eine opake sog. LAS-(Li₂O-Al₂O₃-SiO₂) Glaskeramik zum Gegenstand, mit β-Spodumen als Hauptkristallphase und 1500-4000 ppm CeO₂, 1500-4000 ppm Fe₂O₃ und 50-500 ppm V₂O₅ als farbgebende Substanzen und mit einem Farbort im CIE-System von x = 0,3200-0,3330, y = 0,3265-0,3380 und Y = 40-70. Dieses US-Patent vermittelt die Verwendung von solchen Glaskeramiken als Kochgeschirr, als Backformen, als Geschirr und als flache Kochflächen und will die Aufgabe lösen, geeignete farbgebende Substanzen zur Verfügung zu stellen, um eine angenehme beige Farbe bei β-Spodumen-Mischkristall haltigen Glaskeramik-Artikeln zu erreichen.

Auch das US-Patent 4,461,839 offenbart transparente, transluzente oder opa ke Glaskeramik-Artikel mit Farben von schwarz über braun nach rot mit β- Quarz-Mischkristallen als der Hauptkristallphase, deren Zusammensetzung (in Gew.-% auf Oxidbasis) SiO₂ 63,5-69, Al₂O₃ 15-25, Li₂O 2,5-4, Na₂O 0,1-0,6, K₂O 0,1-0,6, ZnO 0-2, BaO 0-5, TiO₂ 2,5-6, ZrO₂ 0-2, As₂O₃ 0,4-0,8, Fe₂O₃ 0,05-0,2 beträgt und frei von MgO ist, wobei die Zusammensetzung noch 0,3-3 von mindestens zwei der Oxide 0-2 CaO, 0-3 CeO₂, 0-1 NiO, 0-1,5 SnO₂, 0-0,3 V₂O₅ und 0-1 WO₃ in den jeweils angegebenen Mengengrenzen enthält.

Desgleichen zeigt dieses US-Patent auch opake Glaskeramik-Artikel mit Far ben von grau, braun, mandelfarben, beige, gelb bis blau mit β-Spodumen- Mischkristallen als der Hauptkristallphase und einer Zusammensetzung, deren Grenzen identisch mit den oben genannten sind.

Beispiele für die Verwendung solcher gefärbten Glaskeramiken sind nach die sem US-Patent Kaminsichtscheiben, wie auch alle anderen Artikel in flacher Form, z. B. Arbeitsplatten und Kochflächen.

Aus dem deutschen Patent DE 43 21 373 C2 ist eine Glaskeramik mit Hoch quarz- und/oder Keatit-Mischkristallen als wesentlicher Kristallphase bekannt, wobei die Glaskeramik einen Wassergehalt von kleiner 0,03 mol/l aufweist und im gesamten Wellenlängenbereich zwischen 2700-3300 nm eine einstellbare Transmission von mehr als 10% für einen 3 mm dicken Körper besitzt.

Nachteilig bei allen diesen Glaskeramik-Formkörpern, insbesondere bei de nen, die als Kochflächen eingesetzt sind, ist das als "Schmutzauffälligkeit" be kannte Phänomen, nämlich daß sich die im Gebrauch zwangsläufig ausbilden den Kratzer in der Oberfläche des Formkörpers mit Schmutz, übergelaufenem Kochgut und Reinigungsmittelresten zusetzen.

Aufgabe der Erfindung ist es Kochflächen aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristall phase zu erhalten. Die Kochflächen sollen dabei unter Berücksichtigung ihrer späteren Anforderungs- und Verschleißprofile eine minimale Schmutzauffällig keit zeigen.

Des weiteren soll sowohl keramisierbares Glas, sogenanntes Grünglas als auch bereits keramisierte Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vor herrschender Kristallphase verwendbar sein.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem eine Kochfläche aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase dadurch erhalten wird, daß die Kochfläche aus keramisierbarem Glas in einem Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB-System) mit ei nem Helligkeitswert L* < 85 keramisiert ist.

Des weiteren wird die Aufgabe gelöst, indem eine Kochfläche aus opaker, durchgehend gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherr schender Kristallphase dadurch erhalten wird, daß die Kochfläche aus transpa renter Glaskeramik mit Hochquarz-Mischkristallen als vorherrschender Kri stallphase in einen Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB-System) mit einem Helligkeitswert L* < 85 keramisiert ist.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme ist es mit Vorteil möglich, eine Kochfläche aus Glaskeramik so zu färben, daß sie unter Berücksichtigung ih res späteren Anforderungs- und Verschleißprofils eine minimale Schmutzauf fälligkeit zeigt.

Eine erfindungsgemäße Kochfläche aus opaker Glaskeramik kann dabei durch Keramisieren von durchgehend homogen gefärbtem Grünglas und auch durch Weiterkeramisieren von durchgehend homogen gefärbter, transparenter Glas keramik, die Hochquarz-Mischkristalle als Hauptkristallphase enthält, herge stellt werden.

Aus einer Glasschmelze können sowohl transparente als auch opake Kochflä chen hergestellt werden, die sich lediglich durch eine zusätzliche Temperatur behandlung unterscheiden.

Kleinere Fehler innerhalb der transparenten Glaskeramik, z. B. kleine Blasen oder Schlieren, die eventuell bei der transparenten Modifikation störend wirken könnten, sind nach dieser weiteren Temperaturbehandlung in den opaken Zu stand nicht mehr sichtbar.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung liegt der Farbton der Kochflä che zwischen dunkelgrau und hellgrau, wobei die Buntheit C* (C* = √(a*)² + (b*)²) im L*C*h-Farbsystem (CIELAB-System) durch C* ≦ 10 festgelegt ist.

Durch Keramisieren des im europäischen Patent EP 0 220 333 B1 beschrie benen Glases (Grünglas) zur Herstellung einer transparenten, Hochquarz- Mischkristalle enthaltenden Glaskeramik bzw. durch Weiterkeramisieren der transparenten Glaskeramik der Zusammensetzung (in Gew.-%): SiO₂ 62-68; Al₂O₃ 19,5-22,5; Li₂O 3,0-4,0; Na₂O 0-1,0; K₂O 0-1,0; BaO 1,5-3,5; CaO 0-1,0; MgO 0-0,5; ZnO 0,5-2,5; TiO₂ 1,5-5,0; ZrO₂ 0-3,0; MnO₂ 0-0,40; Fe₂O₃ 0-0,20; CoO 0-0,30; NiO 0-0,30; V₂O₅ 0-0,80; Cr₂O₃ 0-0,20, F 0-0,20; Sb₂O₃ 0-2,0; As₂O₃ 0-2,0; wobei Na₂O + K₂O 0,5-1,5; BaO + CaO 1,5-4,0; TiO₂ + ZrO₂ 3,5-5,5; Sb₂O₃ + As₂O₃ 0,5-2,5; lassen sich Kochflächen, deren Farbton zwischen dunkelgrau und hellgrau liegt, her stellen.

Neben der eigentlichen Glaszusammensetzung hat dabei die Wärmebehand lung der Glaskeramik einen wesentlichen Einfluß auf den erzielbaren Farbort. Typischerweise erfolgt die Wärmebehandlung - das Keramisieren des kerami sierbaren Glases bzw. das Weiterkeramisieren der transparenten Glaskeramik - in einem Temperaturbereich von 950°C bis 1150°C. Dabei gilt für die ge nannte Glaszuammensetzung (EP 0 220 333 B1), je höher die Temperatur, desto heller der Farbton.

Je nach Art und besonders je nach Farbe der zu erwartenden Verschmutzung kann eine dem Farbort der Verschmutzung angepaßte Kochfläche aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik gezielt erhalten werden, wobei neben der Glaszusammensetzung die Wärmebehandlung der Kochfläche we sentlich ist.

Es hat sich gezeigt, daß Kochflächen aus opaker, durchgehend homogen ge färbter Glaskeramik, deren Farbton im oben bevorzugten Farbort-Bereich, also zwischen dunkelgrau und hellgrau oder aber zwischen blau und blaugrau liegt, nicht nur für eine Vielzahl von Anforderungen eine geringe Schmutzauffälligkeit besitzen, sondern im Vergleich zu beispielsweise rein weißen oder schwarzen Kochflächen Verschleißspuren, wie Kratzer, weniger deutlich sichtbar sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Kochfläche einen Farbton auf und die Buntheit C* (C* = √(a*)² + (b*)²) ist im L*C*h-Farb system (CIELAB-System) durch C* < 10 festgelegt.

Dabei ist es möglich, die Kochflächen mit einer definierten Buntheit C* herzu stellen, die einen zum jeweiligen Anforderungs- und Verschleißprofil nahezu identischen Farbort aufweisen. Das heißt, es werden Kochflächen erhalten die nahezu den selben Farbort aufweisen wie die zu erwartende Verschmutzung.

Die erfindungsgemäßen Kochflächen können durchgehend vollflächig und/oder partiell dekoriert sein. Zur Dekoration besonders geeignet sind bei spielsweise Glaszusammensetzungen wie sie im deutschen Patent DE 197 21 737 C1 beschrieben sind.

Des weiteren ist die Erfindung nicht nur auf plane Kochflächen beschränkt, vielmehr können die Kochflächen auch sphärisch oder zylindrisch gekrümmt ausgebildet sein und/oder von der Hauptebene der Kochfläche in der Höhe abweichende Bereiche aufweisen. Derartig gestaltete Kochflächen sind bei spielsweise der deutschen Offenlegungsschrift DE 43 33 334 A1 zu entneh men.

So ist es erstmals möglich, Kochflächen entsprechend ihrem späteren Anfor derungs- und Verschleißprofil mit einem beliebigen definierten Farbort zu er halten.

Es hat sich gezeigt, daß solche Kochflächen eine besonders geringe Schmutzauffälligkeit aufweisen und daher auch Verschleißspuren, wie Kratzer, weniger deutlich wahrnehmbar sind.

Des weiteren ist es möglich, durch Dekoration der Kochfläche in der jeweiligen Komplementärfarbe beispielsweise einzelne Kochzonen besonders deutlich herauszustellen.

Die erfindungsgemäßen Kochflächen unterscheiden sich in einer Vielzahl ihrer physikalischen Eigenschaften nicht bzw. nur geringfügig von bereits bekannten Formkörpern aus opaker Glaskeramik. So können sie in Kochsystemen einge setzt werden, die eine Temperaturunterschiedsfestigkeit von bis zu 700°C aufweisen.

Durch die Erfindung ist es möglich, Kochflächen aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase zu erhalten, wobei die Glaskeramik in einen definierten Farbort keramisiert wird und unter Berücksichtigung ihres späteren Anforderungs- und Verschleißprofils eine minimale Schmutzauffälligkeit zeigt. Sowohl keramisier bares Glas als auch bereits keramisierte Glaskeramik mit Hochquarz- Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase können vorteilhaft verwendet werden.

Claims

1. Kochfläche aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche aus keramisierbarem Glas in einen Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB-System) mit einem Helligkeitswert L* < 85 ke ramisiert ist.

2. Kochfläche aus opaker, durchgehend homogen gefärbter Glaskeramik mit Keatit-Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche aus transparenter Glaskeramik mit Hochquarz- Mischkristallen als vorherrschender Kristallphase in einen Farbort-Bereich im L*a*b* Farbsystem (CIELAB-System) mit einem Helligkeitswert L* < 85 keramisiert ist.

3. Kochfläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbton der Kochfläche zwischen dunkelgrau und hellgrau liegt und die Buntheit C* (C* = √(a*)² + (b*)²) im L*C*h-Farbsystem (CIELAB- System) durch C* ≦ 10 festgelegt ist.

4. Kochfläche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche einen Farbton aufweist und die Buntheit C* (C* = √(a*)² + (b*)²) im L*C*h-Farbsystem (CIELAB-System) durch C* < 10 festgelegt ist.

5. Kochfläche nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen blauen oder blaugrauen Farbton aufweist.

6. Kochfläche nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie durchgehend vollflächig und/oder partiell dekoriert ist.

7. Kochfläche nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kochfläche plan, sphärisch oder zylindrisch gekrümmt ausgebildet ist und/oder von der Hauptebene der Kochfläche in der Höhe abweichende Bereiche aufweist.