CN103030303B - 具有触感特性的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材 - Google Patents

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Abstract

具有触感特性的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，本发明涉及一种设有能触感到的表面的制品。为此设置一种带有具备触感特性的层的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，形式为：所述层具有能触感到的结构，其中，所述层包括给定结构的无机的和/或者基于聚硅氧烷的颗粒，所述颗粒被以形成层的材料固定在所述基材上，其中，所述颗粒在所述层上产生凸起，并且进而产生能触感到的结构。

Description

具有触感特性的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材
技术领域
本发明普遍涉及一种玻璃制品或玻璃陶瓷制品。本发明尤其涉及设有能触感到的表面的这种制品。本发明也涉及一种用于产生温度耐受层的玻璃粉料，所述温度耐受层可被施加到基材表面上，其中，所述层可以具有确定的触感特性。此外，本发明还涉及一种制备这种层的方法。所述基材可以包括各种材料，尤其是玻璃或者玻璃陶瓷构成，并且所述所述基材例如可被用于家用电器或者显示器领域。
背景技术
在家用电器或者显示器领域中，以多种多样的方式使用由玻璃或玻璃陶瓷制成的基材，例如嵌入式灶具中的玻璃陶瓷灶面，或者烹饪设备、烤箱或微波炉门中的观察窗。基材及其表面包括各种分区或者具有不同功能区域的情况越来越多。
例如玻璃陶瓷灶面原来仅仅包括一个或者多个作为烹饪区的区域，而现在则除了包括该烹饪区域之外，也可以包括与设备操纵相对应的分区。迄今为止多数可以用肉眼辨别各种不同的分区或者区域。彼此间，不同功能的触感也变得越来越重要。
触感尤其包括以触摸方式主动感知某个主题表面上的某些区域、尺寸、纹理或者轮廓。例如表面的触感特性在装饰领域早已为人所知。
DE 20 2009 000 139 U1描述了一种具有触感特性位置标记的开关面，以使用者能够感觉到的浮凸表示位置标记。采用铣削之类的机械加工方式制备开关面。
同样公知的是，也可采用抛光或喷砂之类的机械方法。使用机械方法在基材表面上产生具有触感特性的结构通常费用很大。此外，还容易导致表面受损，有可能对强度产生不利影响。
EP 1 876 394 A2描述了一种具有滑条的玻璃陶瓷灶面，该滑条至少部分具有触感效果的结构化部，利用印刷方法施加这种结构化部。
DE 10 2007 019 853 A1描述了一种在平面信息载体上产生三维信息或者触感信息的方法。将这些信息以印刷技术施加到信息载体上。
采用印刷技术印上具有触感特性的层的过程可以明显更为成本高效，但是也有缺点：这些层通常只有很低的温度耐受性，或者只有很低的机械稳定性。例如在使用聚氨酯在玻璃陶瓷灶面上以印刷技术的方式施加的局部结构化的层的情况下，很大的风险在于该层在机械应力作用下缺乏与基材充分的结合而可能受到损坏。有利的是，对于由玻璃或者玻璃陶瓷制成的基材而言，通过熔化使得层与基材更好结合。
另外已知的是：利用蚀刻工艺对玻璃表面进行结构化处理的方法，其中，通常利用氢氟酸进行结构化处理。此类方法耗时费力而且危险，此外蚀刻工艺还限制了结构形状多样性。
WO 2011/085997描述了另一种方法，其中，首先将溶胶-凝胶层涂覆到玻璃上，然后利用压花模将能触感感受到的结构压入到该层之中，接着使溶胶-凝胶层硬化。该方法也很复杂，因为除了涂上层之外，还要有一道单独的压花工序。
发明内容
因此本发明的任务在于，以简单而且可变的方式实现玻璃表面或者玻璃陶瓷表面的触感特性。
可通过如下带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材来解决这一任务。在下文中给出的是本发明的有益的实施方式和改进方案。
本发明提供一种带有具备触感特性的层的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，形式为：所述层具有能触感到的结构，所述层包括给定结构的无机颗粒和/或者基于聚硅氧烷的颗粒，将这些颗粒以形成层的材料固定在基材上，颗粒在层上产生凸起，从而产生触感结构。所述给定结构的颗粒从形成层的材料中部分凸出来，和/或者部分没有被形成层的材料所遮盖。
与经蚀刻的表面相比，本发明具有多种优点。一方面来看，表面对于指纹明显不太敏感，制备也比较简单，例如不必掩蔽局部结构进行氢氟酸蚀刻。层的制备可以实现很好的过程控制。典型地，RMS和Ra值也明显小于蚀刻玻璃。最后，玻璃陶瓷作为基材也非常难于被蚀刻。
本发明主要适合于
-对于透明灶面的情况用于显示器或者其他光应用的毛化区域，
-替代厨具或家用电器领域的毛化或蚀刻玻璃表面，
-用于烤箱、冰箱等等的观察窗，
-作为灶面上的止水涂层，
-作为玻璃陶瓷的陶瓷化基板的涂层，
-替代建筑设计领域的毛化或蚀刻玻璃表面，例如用于门、淋浴间、幕墙构件
-替代汽车或航空领域的毛化或蚀刻玻璃表面
所述形成层的材料可以是一种有机和/或者无机基质、基于硅氧烷和/或者基于硅氮烷和/或者基于玻璃的基质。对于有机的形成层的材料的情况，则优选含有以下一种聚合物：聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚乙烯乙缩醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、环氧树脂、聚烯烃和这些组分的混合物，优选选用聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、全氟化的聚合物及这些组分的混合物。
在使用聚硅氧烷树脂作为形成层的材料的情况下，则优选作为聚硅氧烷的是：甲基聚硅氧烷和/或者苯基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷和/或者乙烯基官能化的聚硅氧烷树脂和/或者烯丙基官能化的聚硅氧烷树脂和/或者甲基丙烯酰基官能化的聚硅氧烷树脂和/或者环氧官能化的聚硅氧烷树脂、羟基官能化的聚硅氧烷树脂和/或者羧基官能化的聚硅氧烷。
本发明的另一种实施方式基于以溶胶-凝胶法制备所述层。为此，形成层的材料包括一种溶胶-凝胶材料，其包括无机的和/或者杂化聚合物的溶胶-凝胶材料。
尤其对于在使用过程中遭受高温的灶面或烤箱门以及其他玻璃或玻璃陶瓷制品的应用而言，形成层的材料所具有的耐受温度大于150℃、优选大于250℃、特别优选大于500℃。
为了实现明显的触感效果，从形成层的材料凸出来的给定结构的颗粒的面积占据度为大于5％、优选大于20％、特别优选大于30％。
此外，有利的是：形成层的材料与给定结构的颗粒的体积比应大于0.1、优选大于0.2、相当特别优选大于0.4。这一点负责使颗粒良好地嵌入，并且进而负责产生良好的触感效果。
特别有利的是，形成层的材料与给定结构的颗粒的质量比选择在20至0.1之间、优选在3至0.25之间、特别优选在1.8至0.4之间。如果形成层的材料所占的比例大于上述范围的情况，则触感效果比较小或者甚至消失。
为了实现均匀的能触感到的特性，还优选的是：这样选择颗粒的量，即：使得给定结构的颗粒的平均间距(就颗粒中心与颗粒中心的间距而言)小于给定结构的颗粒的平均颗粒直径的4倍、优选小于给定结构的颗粒的平均颗粒直径的2倍。
令人惊奇的是，非常薄的层厚度就足以实现触感效果。于是，按照本发明的改进方案，平均层厚度为0.5-50μm，优选为1-25μm，特别优选为2-10μm。
基质或者说形成层的材料的平均层厚度在无给定结构的颗粒的部位上为在0.1μm-20μm之间就已足够，优选为在1-5μm之间，特别优选为1.5-3μm之间。
此外有利的是，这样选择颗粒直径和/或者层厚度，即：使得形成层的材料的平均层厚度始终小于给定结构的颗粒的平均直径，优选小于平均颗粒直径的80％。这样就能使得颗粒从所述层凸出来，并且不完全嵌入在所述层中而在颗粒所在区域内出现平坦的表面。
此外，当带有无棱边球形颗粒的层的PV值在4-10μm之间，优选在6-10之间，特别优选在7.5-9.5之间时，则可以实现良好的触感效果。PV值是两个颗粒间的最低点与其中一个颗粒上的最高点之间的高度差。
尤其基于硅树脂的球形颗粒适合作为球形颗粒或者一般弄圆的颗粒。
如果颗粒具有能引起粗糙感的有角外轮廓，则PV值优选为10-20μm，特别优选为11-18μm，尤其优选为12.5-15μm。这种略微高一些的值有利于实现相对于能够引起丝滑的弄圆颗粒而言更粗糙的感觉。
对于给定结构的颗粒而言，适合作为材料的是玻璃或聚硅氧烷，尤其是SiO2、苯基聚硅氧烷、甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷、有机官能化的聚硅氧烷、贫碱金属的硼硅酸盐玻璃和/或者碱金属-铝-硅酸盐玻璃。
除了形成层的材料以及能引起触感的颗粒之外，还可以有利地含有无机和/或者有机的填料和/或者颜料。特别适合作为颜料、染料、填料或者添加剂的是TiO2、尖晶石，尤其是CrCu尖晶石、Fe尖晶石、云母和基于云母的效果颜料。
为了获得柔性的而且足够牢固的而且能将颗粒固定嵌接的层，附加颜料、填料或添加剂在用于将给定结构的颗粒加以结合的形成层的材料的总质量中所占的质量份额为0-60重量％、优选为1-60重量％、3-40重量％，特别优选为5-30重量％。
设置有根据本发明的层，不仅可以实现触感效果，而且也可实现光学效果。经涂覆的基材优选具有反射特性和透射特性的至少一种：在550nm下反射率在6-9％范围内、优选在7-8％范围内。在550nm下透射率在75-85％范围内，优选在80-85％范围内，特别优选在81-83％范围内。所述层可以被涂覆在透明的玻璃陶瓷上，也可以涂覆在坯料玻璃上。在后一种情况下对用来制备玻璃陶瓷的坯料玻璃与已被涂覆的层一起进行陶瓷化处理。
同样可行的是，将所述层涂覆在作为基材的钠钙玻璃上，并且在加应力工艺过程中烧制所述层。
通过本发明，可以给基材表面或者表面的部分区域设有耐温稳定的层，其中，所产生的层应具有触感特性。
在此，所产生的层应可以具有不同的触感特性。例如所产生的层应具有使得该层在与皮肤接触时令人感觉丝滑的特性，或者具有可使得所述层令人感觉略有阻滞的特性。
在此，也应当能够使得表面的部分区域或部分表面设有不同的触感特性。
所产生的层应具有很高的化学耐受性(例如很高的耐酸性)以及良好的可清洁性。
此外，所产生的层还应当在热学上以及在机械上稳定地构造。
所产生的层应当适合用于家用电器的表面上，或者也可用于显示器领域的设备。
此外，还应当能够利用简单的方法将所述层涂覆到基材上。
本发明也涉及一种玻璃粉料，其通过在基材上或者在基材的部分区域上玻璃化的方式产生具有触感特性的耐温稳定的层，所述玻璃粉料包括形成玻璃熔液的颗粒和给定结构的颗粒。
用来获得基材的确定表面的玻璃化、搪瓷或者装饰方法早已为人所知。可以将制备玻璃釉料所需的原料熔化成玻璃，在熔化和冷却之后可以将玻璃磨碎。研磨产物也称作玻璃粉料。可以给如此产生的玻璃粉料掺入助剂(例如悬浮剂)，以便获得糊状的材料，以下称作糊料。可以利用各种各样的方法将这种糊料施用到基材表面上，例如丝网印刷、溶胶-凝胶法、喷涂或者刷涂法来施用。可以在通常低于基材软化范围的温度下对如此施用的层进行烧制。
发明人已找到了形成玻璃熔液的颗粒所用的玻璃，可以给玻璃粉料掺入耐温稳定的给定结构的颗粒，并且利用该玻璃粉料产生一种糊料，可以将该糊料作为层施用在基材上，从而在这里引起不同的触感特性。优选的是，玻璃是无铅、无镉的。
即使在20℃-700℃温度范围内对热膨胀系数小于4*10-6/K、优选小于2*10-6/K的玻璃或玻璃陶瓷基材进行涂覆时，该玻璃也有很高的弯曲刚度。
该玻璃可以在熔化并且冷却之后被磨碎成形成玻璃熔液的颗粒。平均颗粒直径应为<＝10μm，优选为<＝6μm，特别优选为<＝4μm。
然后，可以给形成玻璃熔液的颗粒掺入给定结构的颗粒。优选的是，形成玻璃熔液的颗粒与给定结构的颗粒的质量比应在20-0.1范围内，优选在3-0.25范围内，特别优选在1.8-0.4范围内。
给定结构的颗粒可以使得所产生的层获得确定的触感特性。根据本发明的层或表面的触感特性指的是：可以综合所有皮肤官能和深度感以触感方式主动感知物体或基材表面的确定特性，如大小、轮廓、纹理或重量。
可以通过外轮廓、材料和/或者颗粒浓度来调整所产生的层的触感特性。例如可以产生具有丝滑触感特性的层，也可以产生具有阻滞触感特性的层。
例如以这种方式可以使得玻璃陶瓷基材表面上配有操纵元件的区域构造有确定的触感特性，并且使得同一个基材上包括灶面分区的另一个区域构造有另一种触感特性。
表面的经涂覆的区域的触感因此可以明显有别于同一区域表面未经涂覆的区域。
给定结构的颗粒优选构造有确定的外轮廓，例如给定结构的颗粒可以具有基本上无棱边的圆形外轮廓。由于这种颗粒具有无棱边的圆形外轮廓，因此能够在层中产生丝滑的感觉。通过从所施用的层中伸出来或凸出的部分给定结构的颗粒引起丝滑的感觉。换句话说，没有完全嵌入到层之中的给定结构的颗粒的圆形部分可以引起丝滑的触感。
特别优选的是，未由于下一道工艺(例如烧制工艺)来改变给定结构的颗粒的弄圆的无棱边外轮廓。于是例如应避免圆形的无棱边给定结构的颗粒破碎。用于产生丝滑感的层的给定结构的颗粒尤其不应有锐利的棱边，因为这些棱边不会产生丝滑的触感。
即以有利的方式不由于烧制过程的温度而改变给定结构的颗粒的外轮廓，以便产生具有丝滑触感的层。因此，给定结构的颗粒的熔点优选高于所述层或形成所述层的材料的烧制温度，以使得嵌入到所述层中的颗粒能够保持其外轮廓，并且以这种方式产生丝滑的触感特性。因此给定结构的颗粒的软化范围优选高于1000℃。
为了产生具有粗糙和/或者“阻滞”触感特性的层，给定结构的颗粒优选构造有有角外轮廓。这样的有角颗粒可以在层中由于角和/或者棱边而产生粗糙感。
特别优选的是，给定结构的颗粒在烧制形成层的材料之后具有角或棱边的外轮廓，这一点例如可以通过具有有棱边和/或者有角外轮廓的颗粒来实现。但也可以用令人惊奇的简单方式，选用一种其软化范围低于形成层的材料的烧制温度的材料构成的球形或者无棱边的给定结构的颗粒。
为此优选选用由碱金属-铝-硅酸盐玻璃或者贫碱金属的硼硅酸盐玻璃构成的给定结构的颗粒，这些颗粒具有球形或者无棱边的外轮廓，并且可在烧制过程中被部分熔化，其中，形成球的碎片。此类材料例如具有TG＝620℃或525℃的软化范围。如果烧制温度高于该温度，就可以从颗粒上产生具有棱边或尖端的碎片。这些棱边或尖端可以从所施用的层的表面凸出来。因此，给定结构的颗粒的碎片的凸出尖端和棱边就会引起粗糙的触感。
也可以使用圆形和有角的给定结构的颗粒构成的混合物。以这种方式可以在丝滑与粗糙效果之间调整触感。
给定结构的颗粒的直径应在500nm-50μm范围内，优选在1-10μm范围内，并且特别优选在1.5-7μm范围内。
具有优选直径的给定结构的颗粒在全部所用给定结构的颗粒中所占的比例优选为90％，特别优选为95％。
为了产生具有触感特性的层，给定结构的颗粒可以优选构造有球形和/或者无棱边的外轮廓。
给定结构的颗粒可以优选包括选自SiO2、聚硅氧烷、甲基聚硅氧烷、甲基苯基聚硅氧烷、有机官能化的聚硅氧烷、贫碱金属的硼硅酸盐和/或者碱金属-铝-硅酸盐玻璃的材料。
按照一种特殊的实施方式所述，给定结构的颗粒也可以包括选自非氧化物陶瓷的材料，例如BN、SiN、MoS、TiN或者ZrN。
按照另一种特殊的实施方式所述，给定结构的颗粒包括氧化物材料，例如Al2O3、晶体SiO2、ZrO2、ZrSiO4、ZnAl2O4、MgAl2O4、Y2O3、钇掺杂的ZrO2、钙掺杂的ZrO2、镁掺杂的ZrO2、TiO2、ZnO。
用于产生具备确定触感特性的层的给定结构的颗粒的优选颗粒尺寸对应所选用的材料在如下表中示出：
表1：给定结构的颗粒的优选颗粒尺寸
可以给本发明所述的玻璃粉料(包括形成玻璃熔液的颗粒和给定结构的颗粒)掺入颜料、填料或者添加剂，例如可以掺入着色颜料。优选可以使用温度耐受性无机颜料，例如用于灶面或玻璃涂层的搪瓷涂层的颜料，例如可以是TiO2、尖晶石、CrCu尖晶石、Fe尖晶石、云母、基于云母的效果颜料与例如基于SiO2和/或者TiO2和/或者Fe2O3和/或者SnO2的涂层。
这些颜料(尤其是着色颜料)在形成玻璃熔液的颜料中所占的质量份额可以为1-60重量％、优选为3-40重量％、并且特别优选为5-30重量％。
本发明还涉及：在使用玻璃粉料的情况产生糊料、对基材的表面或者部分表面进行玻璃化、搪瓷或者装饰。可以使用玻璃粉料来产生糊料，其中，可以使用包括一种有机和/或者无机成糊剂的成糊剂。
成糊剂在糊料的总质量中所占的质量份额可以处在30-90重量％范围内、优选在45-80重量％范围内、特别优选在53-68重量％范围内。
可以使用例如由树脂混合物制成的已知的高沸点的丝网印刷油作为成糊剂，也比较优选使用能以紫外线硬化的丝网印刷介质。优选使用不含溶剂的丝网印刷糊料。
在一种特殊的实施方式中，可以给丝网印刷糊料掺入有机和/或者无机成糊物质，包括纤维素、羟丙基纤维素、黄原胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇或者多分散性硅酸。以此可以影响并优化糊料的粘度。
本发明还涉及一种在使用上述一种糊料的情况下用于产生触感特性的层的方法。
可以将该糊料施用到基材上，然后进行烧制，而实现在基材表面上产生具有触感特性的层。
可以利用液态涂覆法将糊料施用到基材上，例如喷涂、浸涂、刮涂、刷涂、移印或者贴花来进行。
优选利用丝网印刷进行施用，特别优选使用每厘米100-140根纱线支数的丝网印刷织物。
按照另一种优选实施方式所述，通过贴花进行施用。如果使用不平坦的基材，譬如弯曲的壁炉观察窗，则该方法特别适用。
烧制可以包括第一烘干工艺或硬化工艺，例如可以通过热循环空气或者利用红外辐射进行烘干的方式执行该工艺。温度优选在100-250℃范围内，特别优选在120-200℃范围内。按照一种特殊的实施方式所述，也可以利用短波紫外辐射使得所施用的层发生硬化。
此外，烧制还可以包括将玻璃粉料熔化的调温工艺，可以在400-1000℃、优选在600-850℃并且特别优选在750-830℃的温度范围内执行该调温工艺。
按照一种特别有益的实施方式所述，可以在陶瓷化工艺中进行烧制，例如生产用作灶面或者壁炉观察窗的玻璃陶瓷基材。这样就能以特别简单而且成本低廉的方式来实施对所施用的层的烧制。
按照另一种优选实施方式所述，可以在二次烧制过程中进行烧制。
此外，也可以在相应提高的温度下进行基材的改型期间、例如在弯制基材的过程中进行烧制。
也可以在物理加应力工艺过程中进行烧制。
按照本发明所述的一种特殊实施方式，将一种有机的形成层的材料用于给定结构的颗粒，在低于200℃的温度下对所述层进行烧制。
按照本发明所述的另一种特殊实施方式，将一种基于硅氧烷和/或者基于溶胶-凝胶的形成层的基质用于给定结构的颗粒，在200℃-700℃、优选在230-500℃、特别优选在270-400℃温度下对所述层进行烧制。
在基材表面或者部分表面上产生的具有触感特性的层的平均层厚度为1-50μm，优选为2-25μm，特别优选为2-10μm。按照另一种实施方式所述，平均层厚度为3-5μm。
按照一种优选实施方式所述，给定结构的颗粒部分地不具备结晶中间层地、还有也带有结晶中间层地嵌入到所述层中。
在另一种优选实施方式中，仅仅部分地以熔化的层来遮盖给定结构的颗粒。换句话说，有一部分给定结构的颗粒可以从所产生的层的表面伸出来或凸出。凸出部分的给定结构的颗粒的外轮廓及其数量可在很大程度上影响层的触感特性。于是，凸出的弄圆的和/或者无棱边的给定结构的颗粒可以产生丝滑的触感，与之相对照地，带棱边和/或者尖端的凸出给定结构的颗粒则可以产生粗糙的触感。
按照另一种实施方式所述，给定结构的颗粒也可以完全嵌入到所述层中。
按照一种优选实施方式所述，形成玻璃熔液的颗粒在所产生的层中完全熔化或者接近于完全熔化。层的中观和/或者微观孔隙率可以小于1体积％。
按照另一种实施方式所述，形成玻璃熔液的颗粒仅仅部分熔化。如此产生的层可以具有空隙的中观至微观孔隙率，孔半径可以在20-1000nm范围内。该实施方式特别有利于很高的基材强度。
所产生的层在俯视图中利用扫描电子显微镜或者光学显微镜可以辨别到的面积占据度大于5％，优选大于20％，特别优选大于30％。对于球形的给定结构的颗粒的情况而言，则最大占有率相当于球密堆积。但是如果基质或形成层的材料的层厚度大于给定结构的颗粒的平均颗粒直径的话，则不含基质的颗粒在基材表面上所占据的真实面积大于可以直接利用显微镜辨别的面积。给定结构的颗粒在所产生的层中的真实面积占据度可以大于10％，优选大于25％，特别优选大于40％。
在触感层中可以为：基质或者说形成层的材料与给定结构的颗粒的体积比可以大于0.1，优选大于0.2，特别优选大于0.4。
所产生的层的表面的粗糙度可以在Ra＝0.2μm与Ra＝1.2μm之间。下表所示为使用不同质量比的给定结构的颗粒与形成玻璃熔液的颗粒的情况下在玻璃陶瓷基材上产生的层的粗糙度。这里区分为具有丝滑触感的层(层A)和具有粗糙触感的层(层B)。
在表中注明的质量比为玻璃粉料中形成玻璃熔液的颗粒与给定结构的颗粒之比。
表2：所选层的粗糙度，其中，
Ra＝算术平均粗糙度
rms＝均方根粗糙度
PV＝峰谷值
测量方法：白光干涉显微镜
下表中列出的是所选层的典型静摩擦系数和滑动摩擦系数。
表中注明的质量比为玻璃粉料中形成玻璃熔液的颗粒与给定结构的颗粒之比。
表3：所选层的静摩擦系数和滑动摩擦系数
所使用的测量方法：
为了测定颗粒填充度，在将颗粒放大100倍的情况下，在10个不同测量点对光显微图像进行计数。
利用“斜面”物理试验测定静摩擦系数。
使用摩擦计测定滑动摩擦系数，速度为0.05cm/s，负载：1N，带皮革的相对物体，相关手指直径为10mm。
所产生的层有很高的附着强度可以用贴上一条透明胶带(104型透明胶带，Beiersdorf公司)然后猛然撕开的方式测定附着强度，其中，在撕开之后检查附着在胶带上的颗粒数量。对于所产生的层，没有发现附着物，或者仅仅发现少量附着的对于实际应用而言无关紧要的附着物。
所产生的层也有很高的化学和机械稳定性，可以通过更高比例的给定结构的颗粒进一步提高稳定性。
例如可以通过专业人士均熟悉的博世西门子家用电器来试验机械抗刮性。用碳化硅刀尖进行抗刮试验，本发明所述层达到的抗刮性大于800g，优选大于1000g，特别优选大于1300g。
根据本发明的具有触感特性的层能满足专业人士熟悉的所有软化学机械磨损试验和手磨损试验要求，根据标准：DIN EN 60068-2-70/IEC 68-2-70、BMW GS 97034/GS97045、DaimlerChrysler DBL 7384、Ford WSS-M2P188-A1。
已按照专业人士熟悉的方法，根据DIN 53160-2:2001、BMW GS 97045-2、DBL73084和VW TL 226进行了人造汗液试验，与未经涂覆处理的基材表面相比指纹不明显。
所产生的层对于柠檬酸、醋酸之类的含酸接触介质尤其有化学耐抗性，对于碱性清洁剂之类的碱性物质也有很高的耐抗性。
此外还很容易清洁所产生的层，对于“指纹”不敏感。
所产生的层还有温度耐受性很高的特点，可耐受900℃范围的温度。
对于擦洗海绵或者玻璃陶瓷刮刀之类的机械作用清洁剂的机械耐抗性很高。
基材可以包括选自玻璃陶瓷、高强度玻璃、钠钙玻璃、硼硅酸盐玻璃和/或者铝硅酸盐玻璃的材料。
优选使用透明和/或者通体着色和/或者部分涂覆的玻璃或玻璃陶瓷的基材作为基材。也可以使用物理加应力玻璃和/或者化学加应力玻璃作为基材。
特别优选使用那些应用于白色家电或者家用电器领域的基材玻璃，例如烤箱和烹饪器具、冰箱、蒸锅的基材玻璃，此类器具、燃气炉具、洗槽或者洗碗机的操纵面板。
还优选将高强度玻璃作为用于电气或电子设备的基材，例如用于移动电话、计算机、触摸屏或者电视机。
同样也可以将高强度玻璃作为用于汽车或飞机制造、铁路或造船领域不同功能中的基材。
按照一种优选实施方式所述，使用钠钙玻璃和/或者硼硅酸盐玻璃和/或者硅酸铝玻璃和/或者贫铁玻璃作为基材。
也可以使用厚度为30μm至2mm的薄玻璃。
基材可以具有平坦或弯曲、曲面形状或者其他形状。
基材可以具有机械加工表面或者蚀刻表面。
可以将所述层施用到基材的表面上或者部分区域上。也可以在基材上施用具有不同触感特性的多个层。例如基材表面的某个区域可以具有操纵功能并且涂有能引起丝滑触感的层，而同一个基材表面的另一部分区域则具有烹调功能并且优选涂有能引起粗糙触感的层。
于是，例如可以将具有或不具底侧层的透明玻璃陶瓷基材用作灶面。
附图说明
关于本发明的其他细节由对所示实施例的说明得出。
在图中：
图1示出局部结构化触感层的实施方式，
图2示出具有丝滑触感的层，
图3示出具有粗糙触感的层，
图4以截面示出具有丝滑触感的层的扫描电子显微照片，
图5以截面示出具有粗糙触感的层的扫描电子显微照片，
图6示出不同试样作为波长的函数的透射率曲线，
图7示出不同试样依赖于角度的光散射，
图8至10示出试样的光学显微照片
具体实施方式
优选实施方式的详细说明
下表总结了根据本发明的用于制备形成玻璃熔液的颗粒的不同玻璃及其组成。
重量％ 玻璃A 玻璃B 玻璃C 玻璃D 玻璃E 玻璃F
SiO2 44-57 53-63 57-62 47-52 40-50 63-73
Al2O3 5-25 15-25 5-8 2-6 9-15 0-7
B2O3 0-27 15-22 18-23 17-21 10-15 12-29
Li2O 0-10 2-7 2-6 3-5 0-4 0-6
Na2O 0-10 0-1 0-1 1-5 1-4 0-8
K2O 0-10 0-1 0-4 5-10 0-3 0-8
CaO 0-4 1-4 1-2 0-2 0-3 0-5
MgO 0-3 1-4 0-2 0-1 0-3 0.1-5
BaO 0-4 0-1 0-2 0-2 16-24 0-5
SrO 0-4 1-4 0.5-2 0-1 0-2 0-4
ZnO 0-15 1-4 0-2 0-3 8-15 0-15
TiO2 0-3 0-1 0-2 0-2 0-3 0-5
ZrO2 0-7 1-4 2-5 0-2 0-4 0-5
As2O3 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
Sb2O3 0-15 0-1 0-1 0-1 0-15 0-1
F 0-3 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1
H2O 0-5 0-3 0-3 0-3 0-3 0-3
表4：根据本发明的玻璃的组成(重量％)
在表5中总结了根据本发明的用于制备形成玻璃熔液的颗粒的其他玻璃，主要将其用于制备玻璃上的触感层，尤其可用于钠钙玻璃上：
将这些玻璃熔化，冷却之后将其磨碎，制成形成玻璃熔液的颗粒。
接下来，给形成玻璃熔液的颗粒掺入结构形成颗粒，产生根据本发明的玻璃粉料。加入丝网印刷油制成糊料，利用丝网印刷法将糊料施用到锂铝硅酸盐玻璃陶瓷基材上。在陶瓷化过程中对所施用的糊料进行烧制。
图1示出基材20的局部结构化的触感层的各种实施方式。基材尤其可以是玻璃或玻璃陶瓷厨具，并不限于图1所示的特殊实施方式，其中，含有给定结构的颗粒的层是厨具上的印制部。该层尤其适合作为辐射加热体和/或者电磁炉的通体着色和/或者彩色涂覆的玻璃陶瓷灶面上的局部和/或者整面的印制部。
在图1中，以附图标记10标示的区域示出对于触敏式构造的滑动开关的实施方式。基材表面有触敏滑动开关的分区10被构造有能引起丝滑触感的层。
基材表面的以附图标记11表示的分区所示为涂有能产生粗糙触感的层的两个平面。这些功能区均作为灶面，其中，由于静摩擦比较高，粗糙的触感是有利的。
图2所示为透明基材20上的层21。聚甲基硅氧烷构成的球形的给定结构的颗粒的外轮廓并未由于施用和烧制而改变或者基本上没有改变，因为这些颗粒具有高于烧制温度的很高的熔点。因此可以作为完全嵌入层中的颗粒22存在或者作为仅仅部分嵌入的颗粒24存在。此外，颗粒还可以被层部分地遮盖，使得颗粒23的一部分表面没有玻璃。这种含有相对于球形外轮廓高度和宽度均匀分布的给定结构的颗粒的层可以产生丝滑的触感。
在图3中示出如下的层，其中，不仅使用熔点高于烧制温度的给定结构的颗粒，而且也使用软化温度较低的给定结构的颗粒，例如碱金属-铝-硅酸盐玻璃颗粒或者贫碱金属的硼硅酸盐玻璃颗粒。软化温度较低的给定结构的颗粒会在烧制过程中部分地熔化，从而产生碎片。一部分碎片31从所述层中凸出来形成尖端，并且产生粗糙的触感。
在图4中绘出的是具有丝滑触感的层的扫描电子显微照片，以及在图5中以截面绘出的是具有粗糙触感的层。
示例1：制备具有丝滑触感的层
给19g磨碎玻璃C的形成玻璃熔液的颗粒掺入61.5g丝网印刷成糊介质和19g平均粒径为4.5μm的均匀球形的给定结构的甲基聚硅氧烷颗粒。利用分散机将以这种方式产生的糊料均质化10分钟。
然后，利用140目的丝网将经结构化的层涂覆到坯料玻璃上。将所施用的层在180℃温度下烘干30分钟。在通体着色的玻璃陶瓷基材陶瓷化过程中在大约900℃的温度下进行烧制。
获得本发明所述具有丝滑触感以及良好化学和机械使用特性的触感层。
示例2：制备具有粗糙触感的层(方案A)
给17g磨碎玻璃C的形成玻璃熔液的颗粒掺入60g丝网印刷成糊介质和14g由球与95％粒径小于等于12μm的碱金属-铝-硅酸盐玻璃的同构(有棱边的)颗粒混合而成的给定结构的颗粒。利用分散机将该糊料均质化10分钟。然后利用140目的丝网将经结构化的层涂覆到坯料玻璃上。在180℃的温度下将这些层烘干30分钟。在通体着色的玻璃陶瓷陶瓷化过程中，大约900℃的温度下进行烧制。
获得本发明所述具有粗糙触感以及良好化学和机械使用特性的触感层。
示例3：制备具有粗糙触感的层(方案B)
给17g磨碎玻璃C的形成玻璃熔液的颗粒掺入60g丝网印刷成糊介质和14g由球与95％粒径小于等于24μm的贫碱金属的硼硅酸盐玻璃的同构(有棱边的)颗粒混合而成的给定结构的颗粒。利用分散机将该糊料均质化10分钟。然后，利用140目的丝网将经结构化的层涂覆到坯料玻璃上。在180℃的温度下将这些层烘干30分钟。
在通体着色的玻璃陶瓷陶瓷化过程中在大约900℃的温度下进行烧制。
获得本发明所述具有粗糙触感以及良好化学和机械使用特性的触感层。
示例4：制备具有丝滑触感和防指纹效果以及毛化特性的层：
给19g具有所述熔液组成(玻璃C)的磨碎玻璃粉料的熔液颗粒掺入61.5g丝网印刷成糊介质和19g平均粒径为4.5μm的均匀球形的给定结构的甲基聚硅氧烷颗粒。利用分散机将该糊料均质化10分钟。
然后，利用140目的丝网将经结构化的层涂覆到坯料玻璃上。在180℃的温度下将这些层烘干30分钟。在非通体着色的玻璃陶瓷陶瓷化过程中在大约900℃的温度下进行烧制。
获得根据本发明的具有丝滑触感、指纹不明显性和毛化特性的触感层。
示例5：制备具有丝滑触感和防指纹效果以及毛化特性的层：
给19g磨碎玻璃粉料的熔液颗粒(锌-硼酸盐熔液，玻璃J)掺入61.5g丝网印刷成糊介质和19g平均粒径为4.5μm的均匀球形的给定结构的甲基聚硅氧烷颗粒。
利用分散机将该糊料均质化10分钟。
接着利用140目的丝网将经结构化的层施用到厚度为4mm的贫铁的钠钙玻璃上。在130℃温度下将这些层烘干5分钟。
在加应力过程中在大约710℃的温度下将触感层烧制3分钟。
获得本发明所述具有丝滑触感、指纹不明显性和毛化特性的触感层。
示例6：制备具有丝滑触感和防指纹效果以及毛化特性的层：
掺入70g为60质量％的耐高温的苯基甲基聚硅氧烷树脂二甲苯中的溶液(商品名REN80，Wacker Silcones公司)和19g平均粒径为4.5μm的均匀球形的给定结构的甲基聚硅氧烷颗粒。
利用分散机将该丝网印刷糊料均质化10分钟。
接着，利用140目的丝网将经结构化的层施用到厚度为4mm的加应力的贫铁钠钙玻璃上。在300℃的温度下使这些层硬化1小时。
获得本发明所述具有丝滑触感、指纹不明显和毛化特性的触感层。
示例7：制备具有丝滑触感和防指纹效果以及毛化特性的层：
掺入40g无溶剂的双组分环氧官能化的聚硅氧烷树脂(Evonic公司的SilikophonEC)和19g平均粒径为4.5μm的均匀球形的给定结构的甲基聚硅氧烷颗粒。
利用分散机将该丝网印刷糊料均质化10分钟。
接着利用140目的丝网将经结构化的层施用到厚度为4mm的加应力贫铁钠钙玻璃上。在200℃的温度下使这些层硬化60分钟。
获得本发明所述具有丝滑触感、指纹不明显性和毛化特性的触感层。
下面，将对两种本发明所述经涂覆的基材的特性与对比试样的对比加以阐释。使用透明玻璃陶瓷作为本发明所述颗粒的基材。给第一个试样的玻璃陶瓷涂上具有粗糙触感的层，给第二个试样涂上具有丝滑触感的层。将这些试样与蚀刻玻璃、未蚀刻的光滑钠钙玻璃(以下称作“KN-玻璃”)和透明的未经涂覆的玻璃陶瓷进行比较。下表所示为各种光学和机械特性的对比：
如该表和附图6所示，根据本发明的经涂覆的试样1和试样2的透射率类似于蚀刻玻璃的透射率。由于在粗糙表面上出现光散射，透射率小于未经涂覆的透明玻璃陶瓷和钠钙玻璃的透射率。
根据本发明的试样的雾度值和光泽度仍明显有别于蚀刻玻璃的值。雾度值小于蚀刻玻璃，光泽度值则比较高。被反射的而且围绕反射镜光束在很小空间角度范围内偏转的光的份额被称作雾度值。而光泽度值则是沿着反射镜光束的反射光部分。这些特性可引起与蚀刻玻璃不一样的光学效果。后者表现为毛化效果，而根据本发明的试样与蚀刻玻璃相比具有较小的雾度值和较高的光泽度值，可产生丝绸般光泽的效果。
在按照本发明的改进方案中，正如表格中的示例值所支持的一样，可以使得这些层的光学特性具有这样的特征：即：在所述层上反射的光的雾度值在65％-90％范围之内，和/或者光泽度值在15％-35％范围之内。
如结合图7所示地，试样1、2和蚀刻玻璃的散射光作为散射角函数的变化曲线尽管在较宽的角度范围内没有明显区别，从而使得本发明所述基材的光学效果在漫反射光线下完全类似于蚀刻玻璃，但是当散射角较小时则有明显的区别。蚀刻玻璃的曲线在大约±15°范围内表现为平台。而本发明所述试样1和2的光强度则随着散射角变小而继续明显上升，并且在这里表现出与未经涂覆处理的玻璃陶瓷的散射曲线相类似的特性。这里也要注意的是：图7中的强度标度是取对数的。
该特性的好处在于，可以将LED工作指示件之类的发光指示元件布置在根据本发明的基材的经涂覆的区域下方，指示件的可读性和轮廓明晰度透过所述层基本上保持不变，而透过蚀刻玻璃的透射光线则在±10°范围内均匀散射，因此至少大大限制了指示件轮廓的可辨识性。
因此，按照本发明的一种改进方案，并非仅限于这些实施例，设置有一种具有根据本发明来涂覆的基材的装置，在基材的一侧上设置有发光的指示件，并且至少给背向指示件而且位于指示件对面的基材表面区域设有具有触感特性的层。这里所涉及的尤其可以是具有透明玻璃陶瓷板的玻璃陶瓷灶面，其上侧涂有根据本发明的层，并且将指示元件布置在玻璃陶瓷板的底侧下方或者底侧上，使其在工作过程中可以透过上侧上的层发光。
还可以按照本发明的一种改进方案，将与蚀刻玻璃相比能够以较小散射角将透过基材的透射光强度的较大部分加以偏转的层的特性量化表述如下：透射基材和层的而且0°的角度出射的光(即没有散射的光)的强度与透射基材和层的而且以10°的角度出射的散射光的强度之比至少为2，优选至少为5。为了进行对比，如在图7中所见地，对于经蚀刻的试样该比例大致为1。以10°的角度散射的光的强度在这里恰好与以0°的角度透射的光的强度同样大。
最后，图8和9示出根据本发明的经涂覆的基材试样的光学显微照片。图8示出试样1的经涂覆的表面的照片，图9示出试样2的经涂覆的表面照片。图10为了对比示出经蚀刻玻璃的蚀刻表面的照片。在光学显微照片中，图10中的蚀刻玻璃试样最为粗糙。但是这里令人惊奇的是，本发明所述的两种试样均有较高的静摩擦力，与以上表格中所示的一样。按照一种改进方案，并不限于这些附图中所示的实施例，还可以使得根据本发明的经涂覆的基材具有静摩擦系数至少为0.8的特征。在此，所述层的RMS和Ra值明显小于蚀刻玻璃。两种试样的这些值最多为蚀刻玻璃相应值的四分之一。按照本发明的一种改进方案，但并非仅限于这些实施例，使得根据本发明的层的特征在于RMS值和/或者Ra值至多为2μm。

Claims (20)

1.带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，形式为：所述层具有能触感到的结构，其中，所述层包括至少部分熔化的形成玻璃熔液的颗粒以及给定结构的基于聚硅氧烷的颗粒，所述给定结构的颗粒被以形成层的材料固定在所述基材上，其中，所述给定结构的颗粒具有在所述层的烧制温度之上的熔点并且在所述层上产生凸起，并且进而产生能触感到的结构，其中，所述给定结构的颗粒具有弄圆的无棱边外轮廓，以便导致丝滑的触感，其中，平均层厚度在无给定结构的颗粒的部位上处在0.1μm至20μm之间，其中，所产生的层的表面的粗糙度在Ra＝0.2μm至Ra＝1.2μm之间，并且其中，所述形成层的材料由如下的玻璃构成，所述玻璃以如下以重量％计的组成为特征：
2.根据权利要求1所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述形成层的材料具有的耐受温度性大于150℃。
3.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述层至少具有如下特征中的至少一个：
-从所述形成层的材料凸出来的给定结构的颗粒的能辨识的面积占据度大于5％，
-形成层的材料与给定结构的颗粒的体积比大于0.1，
-形成层的材料与给定结构的颗粒的质量比在从20至0.1的范围内，
-所述给定结构的颗粒的平均间距小于所述给定结构的颗粒的平均颗粒直径的4倍，其中，所述给定结构的颗粒的平均间距是就颗粒中心点距颗粒中心点的间距而言的。
4.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述给定结构的颗粒部分地从所述形成层的材料伸出来，和/或者至少部分地不被所述形成层的材料所遮盖。
5.根据权利要求1所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述形成层的材料的平均层厚度始终小于所述给定结构的颗粒的平均直径。
6.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述给定结构的颗粒具有球形的外轮廓。
7.根据权利要求6所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，包括无棱边球形颗粒的层所对应的峰谷值在4-10μm之间。
8.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述给定结构的颗粒所具有的软化范围低于所述层的烧制温度或者在所述层的烧制温度范围内。
9.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，在所述形成层的材料中除了所述给定结构的颗粒之外，还含有附加的无机和/或者有机的填料和/或者颜料。
10.根据权利要求9所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述形成层的材料还掺有颜料、染料、填料或添加剂。
11.根据权利要求9所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述形成层的材料还掺有TiO2、尖晶石、云母、基于云母的效果颜料。
12.根据权利要求11所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述尖晶石是CrCu尖晶石或Fe尖晶石。
13.根据权利要求10所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，附加的颜料、填料或添加剂占对所述给定结构的颗粒进行结合的所述形成层的材料的总质量的质量份额为0至60重量％。
14.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于：在550nm下为6-9％的反射率，和/或者在550nm下为75-85％的透射率。
15.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于使用一种玻璃粉料来制备所述层，在所述玻璃粉料中，形成玻璃熔液的颗粒的平均颗粒直径为<＝10μm。
16.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述基材是由玻璃或玻璃陶瓷制成的厨具，并且具有给定结构的颗粒的所述层表现为所述厨具的印制部。
17.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，所述层是辐射加热体和/或者燃气灶具和/或者电磁炉所用的通体着色和/或者彩色涂覆的玻璃陶瓷灶面的局部和/或者整面的印制部。
18.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，在所述层上反射的光的雾度值在65％与90％之间的范围内，和/或者在所述层上反射的光的光泽度值在15％与35％之间的范围内。
19.根据权利要求1或2所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其特征在于，透射所述基材和所述层并且以0°的角度出射的光的强度与透射所述基材和所述层并且以10°的角度散射的光的强度之比至少为2。
20.玻璃陶瓷灶面，其包括根据权利要求1至19中任一项所述的带有具备触感特性的层的经涂覆的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，其中，所述基材是透明的玻璃陶瓷板，在玻璃陶瓷板中，上侧被以具有触感特性的层来涂覆，其中，将指示元件布置在所述玻璃陶瓷板的底侧下方或者底侧上，从而所述指示元件在运行中透过处在所述上侧上的所述层发光。
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